轴的设计样本.docx

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轴的设计样本

轴设计

轴设计涉及轴构造设计和轴计算。

轴计算涉及轴强度计算、轴刚度计算和轴临界转速计算。

轴设计原则是，在满足构造规定和强度、刚度规定条件下，设计出尺寸小、重量轻、安全可靠，工艺上经济合理，又便于维护检修轴。

轴设计程序如下。

①依照机械传动方案整体布局，拟定轴上零、部件布置和装配方案；

②选取轴材料；

③在力作用点及支点间跨距尚不能精准拟定状况下，按纯扭工况初步估算轴直径；

④进行轴构造设计（轴肩、键槽、圆角等）；

⑤依照轴受载状况?

轴惯用材料

（1）轴毛坯选取

对于光轴或轴段直径变化不大轴、不太重要轴，可选用轧材圆棒做轴毛坯，有条件可直接用冷拔圆钢；对于重要轴、受载较大轴、直径变化较大阶梯轴，普通采用锻坯；对于形状复杂轴可用锻造毛坯。

（2）依照使用条件选用轴材质

多数轴既承受转矩又承受弯矩，多处在变应力条件下工作，因而轴材料应具备较好强度和韧性，用于滑动轴承时，还要具备较好耐磨性。

轴惯用材料见表轴惯用材料及其重要力学性能。

其中优质碳素构造钢使用广泛，45钢最为惯用，它调质后具备优良

轴惯用材料及其重要力学性能

轴表面淬火解决淬硬层深度

轴化学热解决办法

轴构造设计

轴构造设计重要是定出轴合理外形和轴各段直径、长度和局部构造。

轴构造取决于轴承载性质、大小、方向以及传动布置方案，轴上零件布置与固定方式，轴承类型与尺寸，轴毛坯型式，制造工艺与装配工艺，安装运送条件及制造经济性等。

设计轴合理构造，要考虑重要因素如下。

①使轴受力合理，使扭矩合理分流，弯矩合理分派；

②应尽量减质量，节约材料，尽量采用等强度外形尺寸；

③轴上零、部件定位应可靠（如轮毂应长出有关轴段2～3mm等），（见“零件在轴上定位与固定”节）；

④尽量减少应力集中，提高疲劳强度，（见“轴颈及轴伸构造”节）；

⑤要考虑加工工艺所必须构造要素（如中心孔、螺尾退刀槽、砂轮越程槽等），尽量减少加工刀具种类，轴上倒角、圆角、键槽等应尽量取相似尺寸，键槽应尽量开在一条线上，以减少装卡次数；

⑥要便于装拆和维修，要留有装拆或调节所需空间和零件所需滑动距离，轴端或轴台阶处应有以便装拆倒角，轴上所有零件应无过盈地装配到位，可采用锥套等易装拆构造；

⑦对于规定刚度大轴，要考虑减少变形办法；

⑧在满足使用规定条件下，合理拟定轴加工精度和表面粗糙度，合理拟定轴与轴上零件配合性质；

⑨要符合原则零、部件及原则尺寸规定。

轴向定位与固定办法

周向定位与固定办法

提高轴疲劳强度构造办法

在轴截面变化处（如台阶、横孔、键槽等），会产生应力集中、引起轴疲劳破坏，因此设计轴构造时，应考虑减少应力集中办法。

下表提供重要办法可供参照。

由于轴表面工作应力最大，因此提高轴表面质量也是提高轴疲劳强度重要办法。

提高轴表面质量涉及减少轴表面粗糙度值、对轴进行表面解决（如表面热解决、化学解决、机械解决等），均能提高轴疲劳强度。

向心轴颈

止推轴颈

轴端润滑油孔

轴典型构造示例