§12—2軸的結構設計

（一）組織教學（考勤）（二）舊課復習教師：1、按承受載荷不同，軸分為哪幾種？學生：心軸、轉軸、傳動軸教師：2、既承受彎矩又承受轉矩的是哪種軸？學生：轉軸

新課導入：其實，軸在我們日常生活中非常重要，比如：齒輪傳動就是通過齒輪和軸連接起來，傳遞運動和動力。這節課我們就來學習有關軸的結構設計方面的知識內容。(2min)下面我們首先看一看軸在典型結構（譬如減速器輸出軸）中的應用§14-3軸的結構設計軸端擋圈帶輪軸承蓋套筒齒輪滾動軸承典型軸系結構一、提出問題1、軸的設計任務是什么？

使軸的各部分具有合理的形狀和尺寸。（怎樣理解？）2、軸的設計要求有哪些？

1）軸應便于制造，軸上零件要易于裝拆；（制造安裝）

2）軸和軸上零件要有準確的工作位置；(定位)

（有哪些定位方法？）

3）各零件要牢固而可靠地相對固定；(固定)

4）改善應力狀況，減小應力集中（有什么可行措施？）

二、解決問題軸的設計任務：1、軸的結構形式軸的結構形式取決于軸上零件的裝配方案；為了便于零件拆裝，常常做成階梯軸，如圖：在滿足使用要求情況下，應尺寸、形狀力求簡單，便于加工。2、軸段的直徑和長度確定1）各軸段直徑確定由于初期設計，軸承及軸上零件位置均不確定，無法求出危險截面直徑，采用估算法①按類比法初步估算直徑（經驗法）優點：不需要進行強度計算，結果比較可靠，縮短設計周期缺點；存在一定的盲目性②按扭曲強度初步估算軸的直徑只能初步估算軸的最小直徑，應在全面設計完全以后，再對軸進行全面受力分析及強度、剛度計算（在下次課中介紹），初步估算的直徑，如果軸段有鍵槽，應把直徑加大，單鍵增大3%；雙鍵增大7%，然后圓整到標準直徑。（為什么？哪個同學能說說理由？）2）各段軸的長度確定①主要根據安裝零件與軸配合部分的軸向尺寸（或者考慮安裝零件的位移以及留有間隙）來確定。(舉例軸安裝齒輪部位）②確定各段長度應充分保證軸上零件軸向定位可靠③與齒輪、聯軸器等相配合部分的軸長，一般比輪轂的長度短2-3mm.軸的設計有哪些要求：1、軸上零件的軸向定位與固定

1）軸肩或軸環定位（實物舉例）要保證軸的過渡圓角半徑r小于相配零件的倒角尺寸c1或圓角半徑r1;

軸肩高度h必須大于c1或r1，h=(2~3)r1

或c1，非定位軸肩h=1.5~2mm。可承受較大的軸向力。軸肩或軸環定位軸承端蓋調整墊片返回r1rC軸環2）套筒定位

3）圓螺母定位

承受較大的軸向力，但螺紋處有應力集中

無法采用套筒或套筒太長時，可用雙圓螺母4）軸端擋圈定位，

可承受較大的沖擊和振動。

一般對裝在軸端上的零件采用5）軸承端蓋定位典型軸系結構6）彈性擋圈定位

軸向力較小時，可采彈性擋圈7）緊定螺釘定位

軸向力較小時2、軸上零件的周向定位1）鍵聯接（包括普通鍵聯接和花鍵聯接）（實物展示）

2）過盈配合

3、軸的結構工藝性主要考慮的問題：

1）軸的形狀應力求簡單、階梯數盡可能的少（減少加工次數以及應力集中）

2）為了便于軸上零件的裝配，軸端應

加工出45（或35、60）倒角，與零件過盈配合時，軸的裝入端常加工倒向圓錐面。

3）在不同軸段開設鍵槽時，鍵槽應在

同一母線布置；在同一軸段應對稱布置。4）軸上某一段需要車削螺紋時，須留出螺紋退刀槽5）軸段進行磨削加工時需要留出砂輪越程槽6）同一軸段直徑相近處的圓角、倒角、鍵槽等尺寸應盡量相同，減少刀具數量、節約換刀時間。4、提高軸的強度和剛度的措施1）改善軸的受力狀況例如：當軸上有兩處動力輸出時，為了減小軸上的載荷，應將輸入輪布置在中間。

2）改善軸的結構，減少應力集中

3）改善軸的表面質量，提高軸的疲勞強度①降低表面粗糙度（比如軸承部位）②進行軸的表面強化處理（如滲碳、滲氮、噴丸等）三、舉例應用結構設計改錯（10min）

四、學生改錯練習（20min）

四、學生改錯練習（20min）

四、學生改錯練習（20min）

四、學生改錯練習（20min）

四、學生改錯練習（20min）

參考答案1、轉動件與靜止件接觸1）聯軸器左端與右端之間不能接觸，應改為軸肩固定。2）軸與右端軸承蓋之間留有間隙，應改為軸承蓋孔徑大于該處軸徑，并加密封裝置。2、軸上零件定位及固定

1）齒輪、聯軸器與軸之間要有鍵連接

2）齒輪右端套筒固定不可靠，齒輪輪寬應大于該處配合段長度。

3）聯軸器右端沒有固定，應進行軸端擋圈固定3、裝拆1）兩套筒太厚，軸承內圈不能拆，改正將套筒厚度減少。2）軸的左端面伸出去太長。3）軸承蓋與箱體之間應有調整墊片。4、潤滑

1）滾動軸承增加擋油環（四）課堂小結(5min)

1）軸向定位（1）軸肩或軸環定位（2）套筒定位（3）圓螺母定位（4）軸端擋圈定位（5）彈性擋圈定位（6）緊定螺釘定位

2）周向定位（1）鍵聯接（2）過盈配合

3）軸的結構工藝性（1）為了便于裝配，軸端應加工倒角；（2）在不同軸段開設鍵槽時，應在同一母線布置；（3）軸上某一段需要車削螺紋時，須留出

螺紋退刀槽；（4）軸段進行磨削加工時需要留出砂輪越程槽；（5）同一軸段直徑相近處的圓角、倒角、鍵槽等尺寸應盡量相同，減少刀具數量、節約換刀時間（五）作業布置(1min)

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