机械设计轴系结构设计思索

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1前言

轴系不仅可以支撑轴上零件、传递运动和动力，机器工作质量的好坏很大程度上也与轴有关。轴一旦失效。会造成严重的后果。因此轴系的设计非常重要，不同于一般零件设计，为了轴上零件能够准确定位并且要符合轴加工和装配要求，必须合理设计出轴各个部分结构尺寸，还要有轴的强度设计。

2轴系岛件的特征

轴系是机器中最为广泛应用的部件之一，轴系设计质量的好坏直接影响到机器是否为正常工作状态。一些回转运动的零件都会安装在轴上以实现其回转运动，丽大多数的轴还起着传递扭矩的作用。轴可以分为直轴和曲轴。曲轴主要用在往复运动的机械中，这里主要考虑直轴。轴需要用滚动轴承或滑动轴承来支撑，机床主轴的刚度和强度决定轴的支撑方式和轴的工作能力。轴系的设计是一个非常复杂的过程，不同的设计师会设计出不同的结构。为了保证滚动轴承轴系正常工作，即正常传递轴向力并且不发生窜动，要正确选用轴承的类型和型号，还需要合理设计轴承组合，考虑轴系的固定、轴承与相关零件的配合、提高轴承系统的刚度等。而且还要固定轴上各个零件定位，合理设计轴系支点的轴向固定结构。

3轴系结构设计

轴系的结构设计没有固定的标准，要根据轴上零件的布置和固定方法，轴上载荷大小、方向和分布情况，以及对轴的加工和装配方法决定的。轴的结构设计。要以轴上零件的拆装是否方便、定位是否准确固定是否牢靠来衡量轴结构设计的好坏。轴的结构设计要包括轴的合理外形和全部尺寸，要满足强度、刚度以及装配加工要求，拟定几种不同的方案进行比较，轴的设计要越简单越好。轴的结构设计主要取决于以下几个方面：轴在机器中的安装形式和位置：载苟的性质、方向、大小及分布情况：轴上安装零件的类型、数量、尺寸以及相应的连接方法等轴的结构要满足：轴上的零件不仅要有准确的工作位置还要便于调整和装拆：轴要具有良好的制造工艺性。

3．1拟定轴．上零件的装配方案

拟定轴上零件的装配方案是轴结构设计的前提。决定轴的形式。撞墙方案就是要在轴上预定处主要零件的装配顺序、装配方向以及之间的相互关系。在拟定时，先设计出几个方案，进行分析比较后选择最佳方案。

3．2轴上零件的定位

(1)轴上零件的轴向定位轴上零件的轴向定位主要取决于零件所受轴向力的大小，轴向定位是要以圆螺母、轴承端盖、轴肩、套筒、轴端挡圈等来确定。轴的制造以及轴上零件的拆装难易程度、工作可靠性以及对轴强度的影响等因素都会影响到零件的轴向定位。(2)轴上零件的周向定位用于周向定位常用的定位零件有销、键、花键、过盈配合以及一些紧定螺钉等，主要目的是为了防止轴上零件与轴发生相对转动。

3．3各轴段直径和长度的确定

轴上零件的定位以及装拆方案确定以后，轴的形状基本确定。个轴段所需直径大小与轴上载荷有关，在承受扭矩一段按轴所承受的扭矩求出直径，作为最小直径，然后再按照轴上零件的装配和定位方案，逐步计算各段轴的直径。还要根据不同情况确定各段直径和长度：有配合要求的轴段，尽量采用标准直径：与轴有过盈配合的轴段，相配轴段的压入端应制出一定锥度，使零件易于装配：要根据轴上配合的零件毂孔长度轴承宽度、轴承端盖的厚度等确定各轴段的长度：要使设计的结构尽可能紧凑，同时还要保证零件所需要的装配调整空间。

3．4轴结构的工艺性

轴结构的工艺性是指轴的结构要尽量简单，为了减少劳动量，提高劳动生产率。减少应力集中，轴结构耍有良好的加工和装配工艺性，以提高轴的疲劳强度。(1)同根轴上所有退刀槽宽度、圆角半径、倒角尺寸都应尽可能统一，若轴上有两个以上键槽，应使其置于轴的同一条母线上，以便减少庄稼工件时间。(2)若需要从轴的一端装入两个过盈配合零件。需要使设计的轴上两配合的轴段直径不应相等，否则第一个零件压入后，使与第二个零件配合的表面拉毛，影响配合效果。(3)为了去掉毛刺，利于装拆，轴端应该设置倒角。(4)在采取过盈配合的轴段装入端，需加工成导向锥面，如果还有键连接，键槽的长度要延伸副锥面处，以便键槽与键对中。(5)轴上留有砂轮越程槽。以便于轴段的磨削：退刀槽便于切制螺纹。

3．5提高轴的强度措施

轴的强度受轴上零件结构、工艺以及其安装布置等因素的影响，为了提高轴的承载能力。降低制造成本，减少设计轴的尺寸以及机器质量，需要考虑一下几方面因素：通过改进轴上零件的结构或者合理布置轴上零件，减少轴的载荷：通过改进轴的表面质量，提高轴的疲劳强度：通过改进轴的结构，减小应力集中的影响。

结语

轴系结构设计的可靠性对整个设备的运行起着至关重要的作用，轴系结构设计主要就是轴的结构设计，为了保证轴系拥有足够的工作能力，还要进行轴系的强度设计。