轴的设计 《机械设计基础》教案(机电专业90学时 轴所传递的扭矩(Nm) W——轴的抗扭截面模量(m) 轴所传递的功率(kW) n——轴的转速(r/min) d轴的直径(mm) [r]轴材料的许用应力(MPa) 对于实心轴,B=213 ≈0.2d 16 故轴的直径为:d≥ 9.55×10°P 0.2[r]n 对于空心轴,1=m(-2)=021(1-y2) 16 故轴的直径为:d≥3 955×10°P 10.2(1-yr]n vd-r)n mm 其中:Y=d·即空心轴内外经之比 按照上式计算得到的直径,一般作为轴的最小直径。如果在该处有键槽,则应考虑它对轴的 削弱程度。一般的,有—个键槽直径増加5%,两个键槽直径增大10%,最后需要将轴径圆整为 标准值。 2、按照经验公式估算 对于一般减速器装置中的轴,一般也可以用经验公式来估算轴的最小直径。对于高速级输入 轴的最小轴径可按与其相联的电动机轴径D估算,d=(0.8~1.2)D;相应各级低速轴的最小直径 可按同级齿轮中心距a估算,d=(0.3~0.4)a
第十二章 轴的设计 《机械设计基础》教案（机电专业 90 学时） 222 T—— 轴所传递的扭矩（Nmm） Wn——轴的抗扭截面模量（mm 3） P——轴所传递的功率（kW） n——轴的转速(r/min) d——轴的直径（mm） [ ]——轴材料的许用应力（MPa） 对于实心轴， 3 3 0.2 16 d d Wn = 故轴的直径为： 3 3 6 0.2[ ] 9.55 10 n P A n P d = （mm） 对于空心轴， 0.2 (1 ) 16 (1 ) 3 4 3 4 − − = d d Wn 故轴的直径为： 3 4 3 4 6 0.2(1 )[ ] (1 ) 9.55 10 n P A n P d − = − （mm） 其中： d d0 = ，即空心轴内外经之比。 按照上式计算得到的直径，一般作为轴的最小直径。如果在该处有键槽，则应考虑它对轴的 削弱程度。一般的，有一个键槽直径增加 5％，两个键槽直径增大 10％，最后需要将轴径圆整为 标准值。 2、按照经验公式估算 对于一般减速器装置中的轴，一般也可以用经验公式来估算轴的最小直径。对于高速级输入 轴的最小轴径可按与其相联的电动机轴径 D 估算，d=(0.8～1.2)D；相应各级低速轴的最小直径 可按同级齿轮中心距 a 估算，d=(0.3～0.4)a
第十二章轴的设计 《机械设计基础》教案(机电专业90学时 12.3轴的结构设计 轴上与轴承配合的部分称为轴颈。与传动零件(带轮、齿轮、联轴器等)配额和的部分称为 轴头,联接轴颈与轴头的非配合部分通称为轴身。 轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸,主要要求有:1)轴上零件的定位、 固定;2)轴上零件的拆装、调整;3)轴的制造工艺性;4)轴上零件的结构和位置的安排。 轴的结构没有标准飛式,在进行轴的结构设计时,必须针对不同的情况进行具体分析。要合 理考虑机器的总体布局,轴上零件的类型及其定位方式,轴上载荷的大小、性质、方向和分布情 况等,同时要考虑轴的加工和装配工艺等,合理地确定轴的结构形状和尺寸。总体来说,轴结 应该滿足:轴和装配在轴上的零件要有准确的工作位置;轴上零件应便于拆裝装和调整;轴应该 具有良好的制造工艺性等。下面我们就来讨论轴的结构设计中的几个主要问题。 ,我轴上件的装配方案 在进行结构设计时,首先应按传动简图上所给出的各主要零件 的相互位置关系拟订轴上零件的装配方案。 轴上零件的装配方案不同,轴的结构形状也不同。在实际设计 过程中,往往拟订几种不同的装配方案进行比较,从中选出一种最 佳方案。 图12-10单级圆柱齿轮减速器简图 如图所示为一单级圆柱齿轮内减速器简图。其输出轴上装有齿 轮、联轴器和滚动轴承。可以采用如下的装配方 案将齿轮左端轴承和联轴器从轴的左端装配 右端轴承从轴的右端装配在考虑了轴的加工及 轴和轴上零件的定位、装配与调整要求后,确定 轴的结构形式如图所示。 中 图12-11轴的结构 22:1-轴端档■2一联轴器3一轴承墙整4一浪动轴承5一套
第十二章 轴的设计 《机械设计基础》教案（机电专业 90 学时） 223 12．3 轴的结构设计 轴上与轴承配合的部分称为轴颈。与传动零件（带轮、齿轮、联轴器等）配额和的部分称为 轴头，联接轴颈与轴头的非配合部分通称为轴身。 轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸，主要要求有：1）轴上零件的定位、 固定；2）轴上零件的拆装、调整；3）轴的制造工艺性；4）轴上零件的结构和位置的安排。 轴的结构没有标准形式，在进行轴的结构设计时，必须针对不同的情况进行具体分析。要合 理考虑机器的总体布局，轴上零件的类型及其定位方式，轴上载荷的大小、性质、方向和分布情 况等，同时要考虑轴的加工和装配工艺等，合理地确定轴的结构形状和尺寸。总体来说，轴的结 构应该满足：轴和装配在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上零件应便于拆装和调整；轴应该 具有良好的制造工艺性等。下面我们就来讨论轴的结构设计中的几个主要问题。 一、拟订轴上零件的装配方案 在进行结构设计时，首先应按传动简图上所给出的各主要零件 的相互位置关系拟订轴上零件的装配方案。 轴上零件的装配方案不同，轴的结构形状也不同。在实际设计 过程中，往往拟订几种不同的装配方案进行比较，从中选出一种最 佳方案。 如图所示为一单级圆柱齿轮内减速器简图。其输出轴上装有齿 轮、联轴器和滚动轴承。可以采用如下的装配方 案：将齿轮、左端轴承和联轴器从轴的左端装配， 右端轴承从轴的右端装配。在考虑了轴的加工及 轴和轴上零件的定位、装配与调整要求后，确定 轴的结构形式如图所示。 图 12－10 图 12－11
轴的设计 《机械设计基础》教案(机电专业90学时 轴上琴件的轴向 轴上零件的定位和固定是两个不同的概念。定位是针对装配而言的,为了保证准确的安装位 置;固定是针对工作而言的,为了使运转中保持原位不变。但二者之间又有联系,通常作为结构 措施,既起固定作用尤其定位作用。 为了传递运动和动力,保证机械的工作精度和使用 可靠,零件必须可靠地安装在轴上,不允许零件沿轴向 发生相对运动。因此,轴上零件都必须有可靠的轴向定 位措施 轴上零件的轴向定位方法取决于零件所承受的轴 向载荷大小。常用的轴向定位方法有以下几种 1)轴肩与轴环定位 图12-12b)轴环 方便可靠、不需要附加零件,能承受的轴向力大;该方法会使轴径增大,阶梯处形成应力集 中,阶梯过多将不利于加工。这种方法广泛用于各种轴上零件的定位。 设计注意要点:为了保证零件与定位面靠紧轴上过渡圆角半径应小于零件圆角半径或倒角, 一般定位高度取为(0.07~0.1)d,轴环宽度b=1.4h 2)套筒定位 简化轴的结构,减小应力集中,结构简单、 定位可靠。多用于轴上零件间距离较小的场合。 图12-13 但由于套筒与轴之间存在间隙,所以在高速情况 下不宜使用。 设计注意要点:套筒内径与轴的配合较松,套筒结构、尺寸可以根据需要灵活设计。 轴端挡溜(GB891-86,GB892-86) 3)轴端挡圈
第十二章 轴的设计 《机械设计基础》教案（机电专业 90 学时） 224 二、轴上零件的轴向定位 轴上零件的定位和固定是两个不同的概念。定位是针对装配而言的，为了保证准确的安装位 置；固定是针对工作而言的，为了使运转中保持原位不变。但二者之间又有联系，通常作为结构 措施，既起固定作用尤其定位作用。 为了传递运动和动力，保证机械的工作精度和使用 可靠，零件必须可靠地安装在轴上，不允许零件沿轴向 发生相对运动。因此，轴上零件都必须有可靠的轴向定 位措施。 轴上零件的轴向定位方法取决于零件所承受的轴 向载荷大小。常用的轴向定位方法有以下几种。 1）轴肩与轴环定位 方便可靠、不需要附加零件，能承受的轴向力大；该方法会使轴径增大，阶梯处形成应力集 中，阶梯过多将不利于加工。这种方法广泛用于各种轴上零件的定位。 设计注意要点：为了保证零件与定位面靠紧，轴上过渡圆角半径应小于零件圆角半径或倒角， 一般定位高度取为（0.07～0.1）d ，轴环宽度 b = 1.4h 。 2）套筒定位 简化轴的结构，减小应力集中，结构简单、 定位可靠。多用于轴上零件间距离较小的场合。 但由于套筒与轴之间存在间隙，所以在高速情况 下不宜使用。 设计注意要点：套筒内径与轴的配合较松，套筒结构、尺寸可以根据需要灵活设计。 3）轴端挡圈 图 12－12 图 12－13