轴系的组合结构设计
轴系结构组合设计
轴系结构组合设计Ⅰ. 简要说明Ⅱ. 实验指导书Ⅲ. 实验报告Ⅰ. 简要说明技能楼9509实验室在2010年10月间购进了两箱组合轴系结构设计实验箱，该实验箱可开设轴系结构设计和轴系结构分析两大实验功能。
实验箱由8类40种120件零件组成，内有齿轮轴、蜗杆轴和不同结构形状的阶梯轴等轴类零件，齿轮、带轮、联轴器、轴承座、端盖、套杯、套筒等轴上零件，轴承、圆螺母、轴端挡圈、止动垫圈、轴用弹性挡圈、螺钉、螺母等标准件，连接件、支承座类等零件，零件材料为全铝合金，加工精密。
实验零件能方便地组合出数十种轴系结构方案，具有内容多样的特点，每一实验箱可供4-6人使用。
实验箱与实验指导书和折装工具可开设轴系机构创意设计实验，轴系机构模拟设计实验，轴系机构分析实验，轴系零件测绘实验等实验课程，对培养学生的机械设计能力将有明显的提高。
以下是使用实验零件组合成的轴系结构示例：Ⅱ. 实验指导书【机械设计基础实验】实验四：轴系结构组合设计一．实验目的1．熟悉和掌握轴的结构与其设计，弄懂轴及轴上零件的结构形状及功能、工艺要求和装配关系。
2．熟悉并掌握轴及轴上零件的定位与固定方法。
3．熟悉和掌握轴系结构设计的要求与常用轴系结构。
4．了解轴承的类型、布置、安装及调整方法，以及润滑和密封方式。
二．实验原理任何回转机械都具有轴系结构，因而轴系结构设计是机器设计中最丰富、最需具有创新意识的内容之一，轴系性能的优劣直接决定了机器的性能与使用寿命。
由于轴承的类型很多，轴上零件的定位与固定方式多样，具体轴系的种类很多。
概括起来主要有：(1)两端单向固定结构；(2)一端双向固定、一端游动结构；(3)两端游动结构(一般用于人字齿轮传动中的一根轴系结构设计)。
如何根据轴的回转转速、轴上零件的受力情况，决定轴承的类型；再根据机器的工作环境决定轴系的总体结构；轴上零件的轴向定位与固定、周向的固定来设计机器的轴系，是机器设计的重要环节。
为了设计出适合于机器的轴系，有必要熟悉常见的轴系结构，在此基础上才能设计出正确的轴系结构，为机器的正确设计提供核心的技术支持。
哈工大机械设计-轴系部件设计
一、概述 (2)1、任务来源 (3)2、技术要求 (3)二、结构参数设计 (3)1、受力分析及轴尺寸设计 (11)2、轴承选型设计、寿命计算 (11)3、轴承结构设计 (12)三、精度设计 (12)轴颈轴承配合 (12)四、总结 (13)Harbin Institute of Technology课程设计说明书课程名称：机械设计设计题目：轴系部件设计院系：航天学院自动化班级：11104104设计者：学号：1110410420指导教师：设计时间：2013年12月10日哈尔滨工业大学机械设计作业任务书一、概述1、任务来源：老师布置的大作业课题：轴系的组合结构设计。
2、题目技术要求：一钢制圆轴,装有两胶带轮A和B，两轮有相同的直径D=360mm，重量为P=1KN，A轮上胶带的张力是水平方向的，B轮胶带的张力是垂直方向的，它们的大小如图所示。
设圆轴的许用应力[]=80MPa，轴的转速n=960r/min，带轮宽b=60mm，寿命为50000小时。
设计要求：1.按强度条件求轴所需要的最小直径；2.选择轴承的型号（按受力条件及寿命要求）；3.按双支点单向固定的方法，设计轴承与轴的组合装配结构，画出装配图（3号图纸）4.从装配图中拆出轴，并画出轴的零件图（3号图纸）5.设计说明书1份二、结构参数设计1选择材料，确定许用应力通过已知条件和查阅相关的设计手册得知，该传动机所传递的功率属于中小型功率。
因此轴所承受的扭矩不大。
故选45号钢，并进行调质处理。
2按扭转强度估算轴径对于转轴，按扭转强度初算直径：3min d mP Cn ≥ 其中2P ——轴传递的功率，η=⨯=⨯=3.70.96 3.55m P P kW m n ——轴的转速，r/min912285/min 3.2m n r == C ——由许用扭转剪应力确定的系数。
查表10.2得C=106～118，考虑轴端弯矩比转矩小，取C=106。
≥=⨯=33min 3.55d 10624.57285mPCmm n 由于考虑到轴的最小直径处要安装大带轮，会有键槽存在，故将其扩大5%，得 min d 1.0525.8k d mm ≥⨯=，按标准GB2822-81的10R 圆整后取130d mm =。
机械设计中轴系的结构方案设计
机械设计中轴系的结构方案设计机械设计中轴系的结构方案设计在机械设备制造过程中，轴是关键的零部件之一，它不仅支撑着轴上零件、传递运动与动力的重要部件，也在非常大的程度上影响着机器设备的工作能力与工作质量。
如果轴失效，便有可能产生严重的后果，所以轴的设计至关重要。
以下是小编整理的机械设计中轴系的结构方案设计，欢迎阅读。
设计过程：轴系结构的设计没有固定的标准，它根据轴上载荷方向、大小与分布情况，轴上零部件的布置与固定方法，及轴的加工与装配方法等进行灵活决定的，以轴上零部件装拆方便、固定牢靠、定位准确等来衡量轴结构的设计好坏。
因此在设计轴的结构时，一般可以先拟定好几种不同方案通过相互比较后再加以取舍。
轴的结构设计应包括定出轴的合理外形与全部尺寸。
在满足刚度、强度与装配、加工等要求的条件下，轴的结构应该设计的越简单越好。
轴的结构取决于：轴在机器中安装的位置以及形式;轴上安装零部件的类型、数量、尺寸以及联接方法;载荷的性质、方向、大小及分布情况;轴加工的工艺等。
轴系是没有标准结构形式的，设计时一定要针对不同情况而进行具体的分析。
但是，无论何种具体的条件，轴的结构都应该满足：轴及装在轴上的零部件要有精准的工作位置;轴上的零部件应该便于装拆与调整;轴应该具有良好的制造工艺性能等。
（一）拟定轴上零部件的装配方案所谓的装配方案，就是指预定出轴上的主要零部件的装配方向、顺序以及相互关系。
进行轴的结构设计的前提条件便是拟定轴上零部件的装配方案，它确定了轴的基本形式。
在拟定装配方案时，原则上应设计几个方案，然后进行分析比较后再进行选择。
（二）轴上零件的定位一般为了防止轴上零部件受力时发生沿轴向或者周向的相对运动，轴上零部件除了要有空转或游动的要求外，都需要进行轴向以及周向定位，用以保证工作位置的准确性。
1.零件在轴上的轴向定位轴上零部件的轴向定位一般是以套筒、轴肩、圆螺母、轴端挡圈以及轴承端盖等来确保的。
零部件在轴上的轴向定位方法，主要是取决于它所到的受轴向力大小。
轴系结构组合设计
轴系结构组合设计
一． 实验目的
法。
二． 实验设备
12自备） 三． 实验内容
1容（实验题号）2型，等问题。
3 （1 （2）确定轴的支承的轴向固定方式（如：两端单向固定；一端固定，一端游
动；两端游动等）；
（3）根据轴承内径和轴的转速确定轴承的润滑方式（脂润滑或油润滑）； （4）选择轴承端盖形式（凸缘式、嵌入式），并考虑透盖处密封方式（毡圈、
橡胶圈、皮碗、油沟等）；
（5）考虑轴上零件的定位与固定；轴承的固定、装拆、间隙调整等问题； （6）绘制轴系结构设计方案示意图。
4．根据轴系结构设计方案，从实验箱中选取合适的零件组装轴系部件。
5．根据所组装的轴系部件绘制轴系结构草图。
6．测量轴系各零部件及结构尺寸，并作好记录。
7．将所有零件放入实验箱内（要求能够盖好箱盖），交还所借工具。
1． 按结构草图及测量数据，在4# 图纸上按1:1比例绘制轴系结构装配图，标注主要的结构尺寸和配合尺寸，填写标题栏和零件明细表。
五．实验报告
每人编写实验报告一份，格式自定，内容包括：①实验目的、实验题号、已知条件；②附轴系结构装配图（4#图纸）③设计说明（说明轴系各零件定位固定、安装调整、润滑密封的方法及设计依据）。
轴系结构创意组合设计
轴系结构创意组合设计
三、实验内容与要求
1.指导教师选择安排每组的实验内容； 2.进行轴的结构设计与滚动轴承组合设计；
每组学生根据实验题号的要求，进行轴系结构设计，解决轴承类 型选择，轴上零件定位固定轴承的安装与调节、润滑及密封等问题。
3.绘制轴系结构装配图； 4.每人编写实验报告一份。
轴系结构创意组合设计
① 根据齿轮类型选择滚动轴承型号。 ② 确定支承轴向固定方式(两端固定，一端固定、一端游动)。 ③ 根据齿轮圆周速度(高、中、低)确定轴承润滑方式(脂润滑、油润滑)。 ④ 选择端盖形式(凸缘式、嵌入式)，并考虑端盖处密封方式(毡圈、皮碗、油 沟)。 ⑤ 考虑轴上零件的定位与固定，轴承间隙调整等问题。 ⑥ 绘制轴系结构方案示意图。
三、实验装置与原理
实验装置采用西南交通大学研制的ZHS20系列滑 动轴承综合实验台（实验台的详细介绍见附录Ⅲ）。
该实验台主要由主轴驱动系统、静压加载系统、 轴承润滑系统、油膜压力测试系统、油温测试系统、 摩擦因素测试系统以及数据采集与处理系统等组成。
轴系结构创意组合设计
四、实验步骤
1.明确实验内容，理解设计要求 2.复习有关轴的结构设计与轴承组合设计的内容与方法 3.构思轴系结构方案
轴系结构创意组合设计
一、实验目的
熟悉并掌握轴系结构设计中有关轴的结构设计、滚动轴承 组合设计的基本方法 。
二、实验设备
1.组合式轴系结构设计分析实验箱
实验箱提供能进行减速器圆柱齿轮轴系、小圆锥齿轮轴系及蜗杆 轴系结构设计实验的全套零件。
2.测量及绘图工具
300mm钢板尺、游标卡尺、内外卡钳、铅笔、三角板等。
轴系结构创意组合设计
四、实验步骤
4.组装轴系部件
轴系部件结构设计
轴系部件结构设计本文介绍了轴系部件结构设计的重要性，以及本文的目的和结构安排。
轴系部件结构设计是机械工程领域中重要的设计任务之一。
轴系部件是指连接和传递动力的轴、轴承、联轴器等部件。
它们的结构设计直接影响到机械设备的性能、寿命和可靠性。
良好的轴系部件结构设计能够保证机械设备的正常运转。
首先，合理设计的轴可以实现传递动力和承载负荷的功能；其次，优化设计的轴承能够减少能量损失和机械设备的故障率；还有，恰当选择的联轴器可以实现动力传递的可靠性和高效性。
本文的目的在于深入探讨轴系部件结构设计的关键要素和原则，并提供相关的设计指导。
首先，我们将介绍轴系部件结构设计的基本原则和考虑因素；然后，我们将详细讨论轴的设计要点和注意事项；接着，我们将重点介绍轴承的选择和安装方法；最后，我们将讨论联轴器的选型和安装步骤。
通过阅读本文，读者将了解到轴系部件结构设计的重要性，并可以获得实用的设计指导，以提升机械设备的性能和可靠性。
参考文献请注意，本文引言部分未引用任何内容，其信息为创造性生成）本部分将介绍轴系部件的不同分类和各自的功能。
轴系部件包括轴承、齿轮、连接件等，它们在机械系统中起着重要的作用。
1.轴承轴承是轴系部件中的重要组成部分，它用于支撑轴的旋转运动并减少摩擦。
根据结构和用途的不同，轴承可以分为滚动轴承和滑动轴承。
滚动轴承采用滚动体（如球、柱体、圆锥体）和轴承座的结构，适用于高速转动、小摩擦、高精度要求的场景。
滑动轴承则采用润滑剂在轴和轴承之间形成薄膜，减少摩擦力，适用于低速大负荷的场景。
2.齿轮齿轮是一种通过齿的啮合传递力和运动的机构，常用于机械传动系统中。
齿轮根据齿的形状和用途可以分为直齿轮、斜齿轮、蜗杆齿轮等。
直齿轮是最常见的齿轮形式，它的齿面与轴线平行，适用于传递旋转运动和转矩的工况。
斜齿轮的齿面与轴线倾斜，可以传递更大的力和转矩。
蜗杆齿轮用于角度传动，具有较高的传动比和安全性。
3.连接件连接件用于连接轴系部件和其他机械部件，保证它们协同工作。
组合轴系结构设计实验报告
组合轴系结构设计实验报告组合轴系结构设计实验报告1. 引言轴系结构是现代机械构件的重要部件之一，其设计及优化对于机械系统的性能具有重要影响。
本实验旨在通过设计一个组合轴系结构，并使用相关的材料和工艺对其进行制造，以验证设计的可行性和性能。
2. 材料与工艺在本实验中，我们选用了常用的金属材料，如钢、铝等，来设计制造组合轴系结构。
在材料选择时，需要考虑其强度、刚度和耐磨性等因素。
同时，还需要根据轴系结构的具体应用场景选择适当的工艺，如铸造、锻造、机械加工等。
3. 设计理论轴系结构的设计需要根据具体的工作条件和要求进行，其中重要的参数包括轴系的长度、直径、轴承位置和轴向负载等。
在设计过程中，需要考虑轴系的强度、刚度、动态平衡和振动等方面的要求，以确保轴系在工作过程中的可靠性和稳定性。
4. 结构设计根据设计理论和要求，我们设计了一个由多个轴段组成的组合轴系结构。
在整个结构中，每个轴段都承受一部分轴向负载，并通过轴承来支撑和滚动。
在轴段之间，使用套筒或键连接将它们固定在一起，以实现轴的整体工作。
此外，还需要设计适当的轴承密封装置和润滑系统，以确保轴承的正常工作和使用寿命。
5. 制造与装配在轴系结构的制造过程中，需要先按照设计要求加工轴段和连接件，然后通过焊接、铆接或螺栓连接等方式将它们装配在一起。
在整个制造过程中，需要确保制造的精度和质量，以保证组合轴系结构的可靠性和性能。
6. 实验验证为验证设计的可行性和性能，我们通过在实验台架上进行转速和负载实验来测试组合轴系结构的性能。
在实验过程中，我们记录了轴系的转速、振动和轴承温度等参数，并进行了数据分析和比较。
7. 结果与讨论根据实验结果，我们发现设计的组合轴系结构能够在设计要求的转速和负载下正常工作，并且具有较低的振动和温升。
在测试过程中，没有出现明显的故障和失效现象。
通过对实验数据的分析，我们可以进一步优化设计，并针对实际应用需求进行改进和调整。
8. 总结通过本实验，我们成功设计制造了一个组合轴系结构，并通过实验验证了其可行性和性能。
概述轴系的结构方案设计
概述轴系的结构方案设计轴系的结构方案设计和机器的整体质量息息相关，一旦发生轴失效，将导致严重后果。
轴系的结构方案设计和一般零部件的设计存在很大的差异，不仅包括强度设计，还包括结构设计。
1 基于功能元的结构方案设计分析机械产品概念设计内容主要包括下列三个部分：功能抽象化、功能分解、功能结构图设计。
机器可被视作一个大系统，在这个系统中，各种零件按照某种关系组合在一起，以满足客户的特定需求，其基本功能要素如下：（1）轴承集——支撑功能的功能元；（2）齿轮副集——传递运动的功能元；（3）螺栓集——紧固功能元。
在每一类功能元中，又可根据功能特性的差异而做进一步的细分。
以图1所示的单级减速器为例，扭矩通过轴、键、齿轮、轴承、轴承座进行传递，力的传递过程可以用图2表示。
2 轴系主要功能元的特征属性分析2.1 轴的属性轴发挥着支撑以及传递转矩的功能，其决定性能的因素主要有两个：一是刚度，二是强度。
在轴的设计过程中，不仅要以工作能力准则为基础，而且要兼顾如下要求：（1）轴向定位方法的运用；（2）周向固定轴上的各类零件，使其符合转矩传递的要求；（3）轴和其他部分存在相对滑动的表面要具有良好的耐磨性；（4）符合实际工艺生产要求。
2.2 传动类结构功能元两轴间的运动通常依靠齿轮传动来完成。
齿轮传动不仅效率高，而且持续稳定，因而具有很强的适应性。
齿轮副有以下分类：（1）平面齿轮——直齿/斜齿圆柱齿轮传动；（2）空间齿轮——传递相交轴/交错轴运动。
结合齿轮的特点及使用条件，采用功能元划分的方法将齿轮副的十大特征总结如下：（1）传动比；（2）传动平稳性；（3）传动效率；（4）耐磨性；（5）结构紧凑性；（6）轴向力；（7）承载能力；（8）转速要求；（9）两轴线方向；（10）制造成本。
2.3 支撑类结构功能元在机器中，轴承装置是一种应用广泛且相当关键的部件，其设计质量关系着机器是否能够正常运转。
轴承装置的设计涉及多种知识与技术，表现出了一定的复杂性和灵活性。
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纯铜
不宜制造结构零件，常制作电 元件和耐磨件，价格贵
铜及铜合 黄铜 金
有色金 属 青铜 铝及铝合 金
铜与锌合金，H80 、H49 (铜含量)、 HPb49-1 、HMn48-2（特殊） 铜与锡铅等元素的合金 －锡青铜（铜锡合金） －无锡青铜（含铝铍锰等元素） 铸铝合金 变形铝合金
超硬铝合金 形状记忆 合金
《机械基础》课程CAI课件
安徽工程科技学院 机械工程系：龚建成
1
第4章 机械工程常用材料及其工程性能
4.1 概述
黑色金属材料－铁基金属合金 金属材料 有色金属材料
材料 无机非金属材料 非金属材料 有机材料的机械性能
强度 刚度 塑性 硬度 金属的疲 劳 线膨胀系 数α 材料抵抗塑性变形和断裂的能力 材料抵抗弹性变形的能力 在外力作用下金属产生塑性变形而不 产生断裂的能力 材料抵抗局部塑性变形能力的性能指 标
3. 表面损伤失效 表面损伤失效是指机械零件在工作中，由于机械力 或化学腐蚀的作用，使其工作表面产生磨损、疲劳 点蚀、腐蚀等损伤的现象。 根据损伤形式的不同，表面损伤失效一般分为磨损 失效、表面疲劳失效和腐蚀失效三大类。
第10章 常用机械工程材料的选用
（1）磨损失效 磨损失效是指在机械力的作用下，相对运动的零件 表面之间发生摩擦，材料以细屑的形式逐渐磨耗， 使零件的表面材料不断损失，从而导致零件最终失 效的一种形式。
磨损最常见的有磨粒磨损和黏着磨损两种主要类型。
第10章 常用机械工程材料的选用
①磨粒磨损 在零件相对摩擦时，由于硬质颗粒对金属表面的切 削作用，造成被磨表面产生沟槽，磨面材料逐渐耗 损的一种磨损。 ②黏着磨损 在零件相对摩擦时，其表面微小的凸起部分，在压 力和摩擦热的作用下发生焊合或黏着，当零件继续 运动时，黏着部分又被撕开，使材料从一个表面转 移到另一个表面所造成的表面磨损。 黏着磨损又称咬合磨损。
9
正火 普通热处 理 淬火
回火
4.4 金属材料的热处理与表面精饰
表面淬火 表面热处 理 快速加热－－迅速冷却 目的：使表面变硬；内部塑性和韧 性较好；－－齿轮、蜗杆、丝杆、 轴颈； 将工件在一定介质中加热和保温－使 介质中活性原子渗入表层－改变表层 化学成分和组织－使具有特殊的力学 或物理化学性能；渗碳；氮化；氰化 目的：在金属表面加覆盖层， 以达到防腐、改善性能和装 饰作用；
第10章 常用机械工程材料的选用
（3）低应力脆性断裂 低应力脆性断裂是指零件在所受应力远低于材料屈服 强度时发生断裂的现象。 脆性断裂往往会带来灾难性的后果，是最危险的零件 失效形式。 （4）蠕变断裂 蠕变是指金属材料在较高温度（再结晶温度以上）与 应力的作用下，缓慢地产生塑性变形，且变量随着时 间的延长而增加的现象。 零件由蠕变而引起的断裂称为蠕变断裂。
塑性断裂是指零件承载截面上所受的应力超过了零 件材料的屈服强度，产生塑性变形，直至发生断裂 的现象。
第10章 常用机械工程材料的选用
（2）疲劳断裂 疲劳断裂是指零件在交变循环应力多次作用下发生断 裂的现象。 疲劳断裂的主要特点是：
①引起疲劳断裂的应力较低，一般大大低于材料的屈 服强度；
②断裂前没有明显的宏观塑性变形，在没有预兆的情 况下突然发生断裂。
在宇航、电子、医疗等方面应用
6
工程塑料 橡胶 非金属材 料
密度小，质量轻，耐腐蚀性好，易 加工；
耐腐蚀性好，耐磨损和耐放射性；
人工合成 矿物
宝石 石英
陶瓷材料
硬度高、耐高温、抗氧化、耐腐蚀
7
4.4 金属材料的热处理与表面精饰
钢的热处理：将钢在固态范围内施以不同形式的加热、保温和冷却， 从而改变（或改善）其组织结构以达到预期性能的操作工艺。
化学热处 理 电镀 化学处理 涂漆
金属零件的表 面精饰
10
11
第10章 常用机械工程材料的选用
10.1 机械零件的失效与分析 10.2 材料选择的一般原则、方法和步骤 10.3 典型零件的材料选择
第10章 常用机械工程材料的选用
10.1 机械零件的失效与分析
10.1.1 失效的概念
所谓失效，就是指机械零件失去正常条件下所应具有 的工作能力的现象。
零件失效一般分为下列三种情况：
（1）完全破坏，不能继续工作；
（2）严重损伤，继续工作不安全；
（3）轻微损坏，能安全地工作，但已达不到预定的 精度或功能。
第10章 常用机械工程材料的选用
10.1.2 机械零件失效的形式 1. 断裂失效
断裂失效是指机械零件在工作过程中由于应力的作 用发生完全断裂的现象。 （1）塑性断裂
退火 普通热处 理 热处理 正火 淬火 回火 表面淬火 表面热处 理 火焰加热 感应加热
化学热处 氮化 理 氰化
渗碳
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退火
将钢加热稍高于临界温度－保持一定时间 －缓慢冷却； 目的：软化钢件，以利于切削，细化晶粒， 改善组织以提高化学性能；消除残余应力， 以防止变形、干裂；
将钢加热稍高于临界温度－保持一定时间 －在空气中冷却； 目的：强度硬度比退火后高；利于切削加 工 将钢加热高于临界温度－保温－在水或油 中迅速冷却； 目的：提高零件硬度和耐磨性； 将淬火后零件－重新加热低于临界温度－ 保温－在水或油中迅速冷却； 目的：消除淬火时冷却过快产生的内应力； 是淬火后必须程序；
第10章 常用机械工程材料的选用
2. 过量变形失效 过量变形失效是指机械零件在工作中受到外力作用， 发生过量的弹性变形或塑性变形而失效的现象。 （1）过量弹性变形失效
零件在工作时发生过量的弹性变形而造成的失效。
（2）过量塑性变形失效 当受力超过了材料的屈服强度时，零件就会发生塑 性变形。
第10章 常用机械工程材料的选用
普通碳素结构钢－Q244 、 Q274制造强 度要求高的零件－连杆、轴 优质碳素结构钢－钢号10 、 14 、 20 、 84 －一般零部件应用（0.01％） 碳素工具钢－T8 、 T12A （高级优质 碳素工具刚）－一般零部件应用（0.1 ％）
为改善钢的性能，在钢中加入一种或数种 合金元素的钢－铬锰镍硅铝钨
机械性能
当应力的周期循环次数增加到某一 数值N后，材料也会产生断裂
l la t t0
3
材料在轴向拉伸或压缩时的机械性质
力
应力
变形
应变
4
4.3 常用的工程材料
铸铁 含碳量大于2.06％的铁碳合金； 制作底座、支架、工作台
黑色金 属
碳素钢 （含碳量0.04%1.7％的铁碳合金 称为钢） 合金钢