機(jī)械社區(qū)

一、軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

合理的軸系結(jié)構(gòu)必須滿足下列基本要求

軸和軸承在預(yù)期壽命內(nèi)不失效；
軸上零件在軸上準(zhǔn)確定位與固定，以及軸系在箱體上的可靠固定；
軸系結(jié)構(gòu)有良好的工藝性
好的經(jīng)濟(jì)性

二、軸上零件的裝配方案

軸向零件的軸向定位和固定

軸上零件的軸向定位方法取決于零件所承受的軸向載荷大小。常用的軸向定位方法有以下幾種。

1、軸肩與軸環(huán)定位

優(yōu)點(diǎn)：方便可靠、不需要附加零件，能承受的軸向力大；

缺點(diǎn)：會(huì)使軸徑增大，階梯處形成應(yīng)力集中，階梯過(guò)多將不利于加工。

用途：這種方法廣泛用于各種軸上零件的定位。

注意要點(diǎn)：為了保證零件與定位面靠緊，軸上過(guò)渡圓角半徑應(yīng)小于零件圓角半徑或倒角，一般定位高度取為（0.07～0.1）d ，軸環(huán)寬度b = 1.4h 。

2套筒定位

簡(jiǎn)化軸的結(jié)構(gòu)，減小應(yīng)力集中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定位可靠。多用于軸上零件間距離較小的場(chǎng)合。

3圓螺母定位

固定可靠，可以承受較大的軸向力，能實(shí)現(xiàn)軸上零件的間隙調(diào)整。

4、彈性擋圈定位

緊定螺釘多用于光軸上零件的固定，并兼有周向固定的作用。適用于軸向力小，轉(zhuǎn)速低的場(chǎng)合

三、軸上零件的周向定位

運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，為了傳遞轉(zhuǎn)矩或避免與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，零件在軸上必須周向固定。

軸上零件的周向定位方法主要有鍵聯(lián)接（平鍵、半圓鍵、楔鍵等）、花鍵聯(lián)接、彈性環(huán)聯(lián)接、過(guò)盈配合聯(lián)接、銷聯(lián)接、成型聯(lián)接等等。

1、平鍵

制造簡(jiǎn)單、裝拆方便。用于傳遞轉(zhuǎn)矩較大，對(duì)中性要求一般的場(chǎng)合

2、花鍵

承載能力高，定心好、導(dǎo)向性好。

適用于傳遞轉(zhuǎn)矩較大，要求導(dǎo)向性良好的場(chǎng)合。

3、過(guò)盈配合

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定心好、承載能力高。常與平鍵聯(lián)合使用，以承受大的交變、振動(dòng)和沖擊載荷。

4、銷聯(lián)接

用于固定不太重要、受力不大，但同時(shí)需要周向或軸向固定的零件。

機(jī)器中的軸的位置是靠軸承來(lái)定位的，當(dāng)軸工作時(shí)，既要防止軸向竄動(dòng)，又要保證軸承工作受熱膨脹時(shí)的影響（不致受熱膨脹而卡死），軸承必須有適當(dāng)?shù)妮S向固定措施。

四、軸系的軸向固定

常用的軸向固定措施有兩種:

雙支撐固定式

這種方法是利用軸肩和端蓋的擋肩單向固定內(nèi)、外圈，每一個(gè)支撐只能限制單方向移動(dòng)，兩個(gè)支撐共同防止軸的雙向移動(dòng)。

這種安裝主要用在兩個(gè)對(duì)成布置的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承的情況，同時(shí)考慮溫度升高后軸的伸長(zhǎng)，為使軸的伸長(zhǎng)不致引起附加應(yīng)力，在軸承蓋與外圈端面之間留出熱補(bǔ)償間隙c＝0.2～0.4mm（如圖b）。

游隙的大小是靠端蓋和外殼之間的調(diào)整墊片增減來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

這種支撐方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝，適用于工作溫度不高變化的短軸。

單支撐雙向固定式（一端固定、一端游動(dòng)）

對(duì)于工作溫度較高的長(zhǎng)軸，受熱后伸長(zhǎng)量比較大，應(yīng)該采用一端固定，而另一端游動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)

作為固定支撐的軸承，應(yīng)能承受雙向載荷，故此內(nèi)、外圈都要固定（如左端圖）。作為游動(dòng)支撐的軸承，則其內(nèi)圈應(yīng)固定（如右端圖）。若使用的是可分離型的圓柱滾子軸承等，則其內(nèi)、外圈都應(yīng)固定

五、軸系的調(diào)整

1.軸承游隙的調(diào)整和軸承的預(yù)緊

恰當(dāng)?shù)妮S承游隙是維持良好潤(rùn)滑的必要條件。一些軸承在制造時(shí)已確定了游隙；一些軸承裝配時(shí)通過(guò)移動(dòng)軸承套圈位置來(lái)調(diào)整游隙。

移動(dòng)軸承套圈，調(diào)整軸承游隙的方法有以下四種：

1、用增減軸承蓋與機(jī)座間墊片厚度進(jìn)行調(diào)整；

2、用調(diào)整螺釘壓緊或放松壓蓋使軸承外圈移動(dòng)進(jìn)行調(diào)整；

3、用帶螺紋的端蓋調(diào)整；

4、用圓螺母調(diào)整軸承

預(yù)緊的定義：

對(duì)某些可調(diào)游隙的軸承，為提高旋轉(zhuǎn)精度和剛度，常在安裝時(shí)施加一定的軸向作用力（預(yù)緊力）消除軸承游隙，并使內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體接觸處產(chǎn)生微小彈性變形。

預(yù)緊的方法有：

一般采用移動(dòng)軸承套圈的方法；對(duì)一些支承的軸承組合，還可用金屬墊片或磨窄外圈等方法獲得預(yù)緊。

2、軸系位置的調(diào)整

在初始安裝或工作一段時(shí)間后，軸系的位置和預(yù)定位置可能會(huì)出現(xiàn)一些偏差，為使軸上零件具有準(zhǔn)確的工作位置，必須對(duì)軸系位置進(jìn)行調(diào)整。

圖示錐齒輪軸系的兩軸承均安裝在套杯3中，增減1處墊片可使套杯相對(duì)箱體移動(dòng)，從而調(diào)整軸向位置；

增減2處墊片則可用來(lái)調(diào)整軸承游隙。

六、軸系結(jié)構(gòu)的工藝性

1、軸的結(jié)構(gòu)工藝性

保證工作條件下，滿足下列要求：

1）形狀簡(jiǎn)單、減少階梯數(shù)；

2）同軸的過(guò)渡圓角保持一致；

3）同軸多單鍵，鍵寬相同、并在同一母線上。

2、軸系結(jié)構(gòu)的裝配工藝性

為了便于裝配，軸端應(yīng)加工出倒角（一般為45o），以免裝配時(shí)把軸上零件的孔壁擦傷

七、提高軸的疲勞強(qiáng)度和軸系剛度的措施

減少應(yīng)力集中和提高軸的質(zhì)量是提高軸的疲勞強(qiáng)度的主要措施。常見(jiàn)方法有：

避免軸截面尺寸發(fā)生急劇變化

直徑突變處應(yīng)平滑過(guò)渡、制圓角

提高表面質(zhì)量的方法：

1）降低表面粗造度

2）表面強(qiáng)化處理

a）碾壓

b）噴丸

c）滲碳淬火

d）滲氮

e）高頻感應(yīng)加熱淬火、

軸系的剛度主要取決于軸的剛度和支承剛度。

提高軸的剛度：合理設(shè)計(jì)各軸段截面尺寸、采用空心軸。

提高軸的支承剛度：選用剛性較大的軸承、支承出的箱座采用加強(qiáng)肋、合理布置軸承。

八、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例找錯(cuò)