機械設計軸系結構設計思索

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1前言

軸系不僅可以支撐軸上零件、傳遞運動和動力，機器工作質量的好壞很大程度上也與軸有關。軸一旦失效。會造成嚴重的后果。因此軸系的設計非常重要，不同于一般零件設計，為了軸上零件能夠準確定位并且要符合軸加工和裝配要求，必須合理設計出軸各個部分結構尺寸，還要有軸的強度設計。

2軸系島件的特征

軸系是機器中最為廣泛應用的部件之一，軸系設計質量的好壞直接影響到機器是否為正常工作狀態。一些回轉運動的零件都會安裝在軸上以實現其回轉運動，麗大多數的軸還起著傳遞扭矩的作用。軸可以分為直軸和曲軸。曲軸主要用在往復運動的機械中，這里主要考慮直軸。軸需要用滾動軸承或滑動軸承來支撐，機床主軸的剛度和強度決定軸的支撐方式和軸的工作能力。軸系的設計是一個非常復雜的過程，不同的設計師會設計出不同的結構。為了保證滾動軸承軸系正常工作，即正常傳遞軸向力并且不發生竄動，要正確選用軸承的類型和型號，還需要合理設計軸承組合，考慮軸系的固定、軸承與相關零件的配合、提高軸承系統的剛度等。而且還要固定軸上各個零件定位，合理設計軸系支點的軸向固定結構。

3軸系結構設計

軸系的結構設計沒有固定的標準，要根據軸上零件的布置和固定方法，軸上載荷大小、方向和分布情況，以及對軸的加工和裝配方法決定的。軸的結構設計。要以軸上零件的拆裝是否方便、定位是否準確固定是否牢靠來衡量軸結構設計的好壞。軸的結構設計要包括軸的合理外形和全部尺寸，要滿足強度、剛度以及裝配加工要求，擬定幾種不同的方案進行比較，軸的設計要越簡單越好。軸的結構設計主要取決于以下幾個方面：軸在機器中的安裝形式和位置：載茍的性質、方向、大小及分布情況：軸上安裝零件的類型、數量、尺寸以及相應的連接方法等軸的結構要滿足：軸上的零件不僅要有準確的工作位置還要便于調整和裝拆：軸要具有良好的制造工藝性。

3．1擬定軸．上零件的裝配方案

擬定軸上零件的裝配方案是軸結構設計的前提。決定軸的形式。撞墻方案就是要在軸上預定處主要零件的裝配順序、裝配方向以及之間的相互關系。在擬定時，先設計出幾個方案，進行分析比較后選擇最佳方案。

3．2軸上零件的定位

(1)軸上零件的軸向定位軸上零件的軸向定位主要取決于零件所受軸向力的大小，軸向定位是要以圓螺母、軸承端蓋、軸肩、套筒、軸端擋圈等來確定。軸的制造以及軸上零件的拆裝難易程度、工作可靠性以及對軸強度的影響等因素都會影響到零件的軸向定位。(2)軸上零件的周向定位用于周向定位常用的定位零件有銷、鍵、花鍵、過盈配合以及一些緊定螺釘等，主要目的是為了防止軸上零件與軸發生相對轉動。

3．3各軸段直徑和長度的確定

軸上零件的定位以及裝拆方案確定以后，軸的形狀基本確定。個軸段所需直徑大小與軸上載荷有關，在承受扭矩一段按軸所承受的扭矩求出直徑，作為最小直徑，然后再按照軸上零件的裝配和定位方案，逐步計算各段軸的直徑。還要根據不同情況確定各段直徑和長度：有配合要求的軸段，盡量采用標準直徑：與軸有過盈配合的軸段，相配軸段的壓入端應制出一定錐度，使零件易于裝配：要根據軸上配合的零件轂孔長度軸承寬度、軸承端蓋的厚度等確定各軸段的長度：要使設計的結構盡可能緊湊，同時還要保證零件所需要的裝配調整空間。

3．4軸結構的工藝性

軸結構的工藝性是指軸的結構要盡量簡單，為了減少勞動量，提高勞動生產率。減少應力集中，軸結構耍有良好的加工和裝配工藝性，以提高軸的疲勞強度。(1)同根軸上所有退刀槽寬度、圓角半徑、倒角尺寸都應盡可能統一，若軸上有兩個以上鍵槽，應使其置于軸的同一條母線上，以便減少莊稼工件時間。(2)若需要從軸的一端裝入兩個過盈配合零件。需要使設計的軸上兩配合的軸段直徑不應相等，否則第一個零件壓入后，使與第二個零件配合的表面拉毛，影響配合效果。(3)為了去掉毛刺，利于裝拆，軸端應該設置倒角。(4)在采取過盈配合的軸段裝入端，需加工成導向錐面，如果還有鍵連接，鍵槽的長度要延伸副錐面處，以便鍵槽與鍵對中。(5)軸上留有砂輪越程槽。以便于軸段的磨削：退刀槽便于切制螺紋。

3．5提高軸的強度措施

軸的強度受軸上零件結構、工藝以及其安裝布置等因素的影響，為了提高軸的承載能力。降低制造成本，減少設計軸的尺寸以及機器質量，需要考慮一下幾方面因素：通過改進軸上零件的結構或者合理布置軸上零件，減少軸的載荷：通過改進軸的表面質量，提高軸的疲勞強度：通過改進軸的結構，減小應力集中的影響。

結語

軸系結構設計的可靠性對整個設備的運行起著至關重要的作用，軸系結構設計主要就是軸的結構設計，為了保證軸系擁有足夠的工作能力，還要進行軸系的強度設計。