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1、轴系的结构设轴系的结构设计计初级初级请在放映状态下观看请在放映状态下观看(F5)9、透盖与外套筒之间应有调整垫，、透盖与外套筒之间应有调整垫，以便调整轴承的轴向游隙；以便调整轴承的轴向游隙；1234567891、轴段过长，锥、轴段过长，锥齿轮轴向定位不好，齿轮轴向定位不好，应比齿轮毂孔长度应比齿轮毂孔长度短短13mm；2、键与键槽顶面不、键与键槽顶面不相碰，应画两条线；相碰，应画两条线；3、轴套应做成挡油环；、轴套应做成挡油环；4、外套筒挡边太高，不便轴承拆卸。、外套筒挡边太高，不便轴承拆卸。5、轴段精加工面过、轴段精加工面过长，且整个轴没有轴长，且整个轴没有轴向固定，这可是一个向固定，这可是
2、一个大问题。解决办法是大问题。解决办法是套筒改为轴肩；套筒改为轴肩；6、外套筒内孔精加工、外套筒内孔精加工面过长，中间应有槽；面过长，中间应有槽；7、轴承透盖的、轴承透盖的孔与轴擦碰；孔与轴擦碰；8、外套筒与箱体之、外套筒与箱体之间应有调整垫，以间应有调整垫，以便调整锥齿轮的啮便调整锥齿轮的啮合间隙并防止漏油合间隙并防止漏油找 错修改后的轴系图轴系立体图轴系立体图轴系主视图注：这里的圆锥轴承是正装（面对面）的，采用这种安装方式可以使部件的结构变得简单一些，但最好采用背靠背的反装方式。资料：轴承的正装与反装支承的方式和跨距对轴的强度和刚度都有很大的影响，如图所示表示了常见的两种轴系结构。方案a的
3、轴系中，轴承采用正安装（面对面）方式，结构简单，安装、调整方便，但是悬臂端较长，使轴的刚度变差，适合于传动零件在两轴承之间的场合。一般机器中多采用正安一般机器中多采用正安装装；方案b中的采用反安装（背对背）方式使支点位置外移，悬臂端刚度增大，此方式轴系刚度较好，而且可承受倾覆力矩。但结构复杂，装拆、调整不便，在轴受热伸长时，轴承的游隙会增大。适合于传动零件位于轴的外伸端的场合。轴承正安装的轴系刚度不如反安装高。a、轴承正安装b、轴承反安装轴系各零件立体图圆锥滚子轴承30208圆锥滚子轴承可承受径向和轴向的联合载荷。圆锥滚子轴承可承受径向和轴向的联合载荷。由外圈、内圈、保持架和一组滚子组成。由外
4、圈、内圈、保持架和一组滚子组成。因其滚子为圆锥形，因此而得名。因其滚子为圆锥形，因此而得名。这是一种可分离型轴承，可分离为外这是一种可分离型轴承，可分离为外圈和内组件（由内圈、滚子和保持架圈和内组件（由内圈、滚子和保持架组成），内组件不可以再分离。同一组成），内组件不可以再分离。同一型号的外圈和内组件是可以互换的。型号的外圈和内组件是可以互换的。外圈内组件说着玩的！说着玩的！轴承制造精轴承制造精度堪比高档度堪比高档手表，信不手表，信不信由你！信由你！ 圆锥滚子轴承内圈的大端挡边称为大挡边。大挡边为锥面，圆锥滚子的大端端圆锥滚子轴承内圈的大端挡边称为大挡边。大挡边为锥面，圆锥滚子的大端端面为球面
5、。在载荷作用下，内圈大挡边和滚子大端面接触应力很大，是所有工作表面为球面。在载荷作用下，内圈大挡边和滚子大端面接触应力很大，是所有工作表面中最易疲劳、磨损失效之处。一直以来，内圈大挡边和滚子大端面均为等径球面，面中最易疲劳、磨损失效之处。一直以来，内圈大挡边和滚子大端面均为等径球面，工作时二者为面接触，无法形成油楔，故润滑状态不佳。我国在工作时二者为面接触，无法形成油楔，故润滑状态不佳。我国在1990年代后，将内年代后，将内圈挡边改为锥面，滚子大端端面仍为球面，使二者的接触变为线接触，可形成楔形圈挡边改为锥面，滚子大端端面仍为球面，使二者的接触变为线接触，可形成楔形腔，改善了润滑条件。腔，改善
6、了润滑条件。说着玩的！说着玩的！三圆锥的锥顶不重合，转动时会三圆锥的锥顶不重合，转动时会发生发生“干涉干涉”，如果没有挡边的，如果没有挡边的阻挡，滚子会在滚道上阻挡，滚子会在滚道上“爬爬”。三圆锥的锥顶重合于轴承回转轴线。三圆锥的锥顶重合于轴承回转轴线。 内圈滚道、滚子和外圈滚道这三个圆锥面的锥顶必须重合于轴承回内圈滚道、滚子和外圈滚道这三个圆锥面的锥顶必须重合于轴承回转轴线上转轴线上说着玩的！说着玩的！ 有趣的是，设计方面的一些错误反倒会使人们受到启发。比有趣的是，设计方面的一些错误反倒会使人们受到启发。比如，这类轴承设计的错误，催生了一种超越离合器，用于洗衣机如，这类轴承设计的错误，催生了
7、一种超越离合器，用于洗衣机的甩干等场合。歪打正着，难怪说失败是成功的妈！的甩干等场合。歪打正着，难怪说失败是成功的妈！找出轴系结构找出轴系结构设计上的错误设计上的错误拉马在轴系结构设计时，应注意一个细节轴承的拆卸结构。轴系结构设计经典范例毡封油圈毡封油圈(用半粗羊毛制造用半粗羊毛制造)轴承透盖的结构轴承透盖的结构 轴是从透盖的孔中穿过的，当轴旋轴是从透盖的孔中穿过的，当轴旋转时不能与孔擦碰，所以孔的直径要比轴转时不能与孔擦碰，所以孔的直径要比轴大大12mm。认识几个不起眼的零件 透盖前端有一条梯形槽，透盖前端有一条梯形槽，毡封油圈就是嵌在这个槽里毡封油圈就是嵌在这个槽里的，作用是防止齿轮飞溅的
8、的，作用是防止齿轮飞溅的润滑油漏出箱体，并阻止外润滑油漏出箱体，并阻止外部尘埃进入减速器内部。毡部尘埃进入减速器内部。毡封油圈的内径比轴伸直径小封油圈的内径比轴伸直径小1 2mm。轴承端盖的结构轴承端盖的结构密密 封封 垫垫 密封垫是与透盖、端盖一起使用的，密封垫是与透盖、端盖一起使用的，它的作用有两个，一是以其弹性变形填补它的作用有两个，一是以其弹性变形填补零件结合面的不平整，阻止减速器箱体内零件结合面的不平整，阻止减速器箱体内的润滑油泄漏；二是用增减密封垫的层数，的润滑油泄漏；二是用增减密封垫的层数，来调节滚动轴承的轴向间隙（也叫来调节滚动轴承的轴向间隙（也叫“游隙游隙”）。）。认识几个不
9、起眼的零件轴的设计前面，我们见到了一些轴系结构设计方面的例子，获得了一些经验。但是，如何完整的设计轴呢？让我们试试吧！轴轴一、了解轴上零部件，设想轴的结构一、了解轴上零部件，设想轴的结构毡封油圈毡封油圈端端 盖盖齿齿 轮轮挡油环挡油环箱箱 体体密封垫密封垫透透 盖盖联轴器联轴器箱箱 体体挡油环挡油环轴轴 承承轴轴 承承密封垫密封垫同同一一轴轴上上有有几几个个键键槽槽时时，它它们们应应设设置置在在同同一一方方位位母母线线上上。各零部件的名各零部件的名称及用途？称及用途？各种拆各种拆 ！ 把拆下的零件归类放好，把拆下的零件归类放好，否则你要花许许多多的时间否则你要花许许多多的时间去找寻它们。去找寻
10、它们。 失落的零件总是喜欢跑失落的零件总是喜欢跑到隐蔽的角落藏身，这个问到隐蔽的角落藏身，这个问题一直困扰着人类。题一直困扰着人类。轴设计的一般步骤：1、选材及确定热处理方法（一般为45钢或合金钢，调质）；2、轴的结构设计：确定轴上零件的位置和固定方法，绘轴的结构草图；3、轴的尺寸设计： 1）确定各轴段直径:按扭转强度估算轴的最小直径，然后确定各轴段 直径； 2）确定各轴段长度：根据轴上零件的轴向尺寸确定；4、按弯扭组合进行轴的强度校核（略）。二、轴的结构设计和尺寸确定二、轴的结构设计和尺寸确定1、确定轴上零部件的位置和固定方法，绘轴的结构草图。周向定位：周向定位：周向定位：周向定位：需要周向
11、定位的零件有2个，即齿轮和联轴器。在此可采用A型平键连接，这是一种最常用的方法，结构简单，便于加工，定位可靠。键槽的尺寸及公差按所其在轴段的直径，查设计手册可得，键槽长度比所在轴段短510mm为宜（键的长度长一些，可减小剪切、挤压应力，且便于装配）。轴的结构草图轴的结构草图二、轴的结构设计和尺寸确定二、轴的结构设计和尺寸确定1、确定轴上零部件的位置和固定方法，绘轴的结构草图。轴向定位：轴向定位：轴向定位：轴向定位：需要轴向定位的零件有8个，即两边轴承、两边挡油环、齿轮、联轴器和两端盖。零件名称零件名称轴向定位方法轴向定位方法右轴承右边由轴承透盖定位，左边靠挡油环定位。右挡油环右边靠轴承互相定位
12、，左边与齿轮互相定位。齿轮右靠挡油环定位，轴上应设计轴肩，使齿轮的左边依靠轴肩定位。左挡油环右靠轴肩定位，左靠轴承相互定位。左轴承右靠挡油环、左靠轴承端盖定位。左、右端盖用螺栓固定于箱体上。联轴器左边靠轴肩定位，右边是靠与另一机构相连接的半联轴器，以两机构相对位置固定不变来定位的。挡油环的作用？挡油环的作用？如图。如图。前进前进挡油环的结构挡油环的结构挡油环的作用挡油环的作用 当轴承采用脂润滑时，挡油环作用是防止齿轮飞溅带起的润滑油将润滑脂带当轴承采用脂润滑时，挡油环作用是防止齿轮飞溅带起的润滑油将润滑脂带走。挡油环的走。挡油环的直径比轴承外径小直径比轴承外径小23mm，且圆周上加工出且圆周上
13、加工出W形的环形沟槽。形的环形沟槽。返回返回标准尺寸（直径、长度、高度）标准尺寸（直径、长度、高度） 摘自摘自GB 282220051.0 mm10.0 mm10 mm100 mm100 mm1000 mmRRRRRRR10R20R10R20R10R20R40R10R20R40R10R20R40R10R20R401.001.251.602.002.503.154.005.006.308.0010.01.001.121.251.401.601.802.002.242.502.803.153.554.004.505.005.606.307.108.009.0010.01.01.21.62.02.5
14、3.04.05.06.08.010.01.01.11.21.41.61.82.02.22.52.83.03.54.04.55.05.56.07.08.09.010.010.012.516.020.025.031.540.050.063.080.0100.010.011.212.514.016.018.020.022.425.028.031.535.540.045.050.056.063.071.080.090.0100.012.513.214.015.016.017.018.019.020.021.222.423.625.026.528.030.031.533.535.037.540.0101
15、216202532405063801001011121416182022252832364045505663718090100121314151617181920212224252628303234363840100125160200250315400500630800100010011212514016018020022425028031535540045050056063071080090010001001061121181251321401501601701801902002122242362502652803003151001251602002503204005006308001000
16、1001101251401601802002202502803203604004505005606307108009001000100105110120125130140150160170180090200210220240250260280300320注：1.选择标准尺寸系列及单个尺寸时，应首先在优先数系R系列中选。用并按R10、R20、R40的顺序。2.如果必须将数值圆数，可在相应的R系列中选用标准尺寸，其有限顺序为Ra5、Ra10、Ra20、Ra40。3.本标准适用于有互换性或系列化要求的主要尺寸（如安装、连接尺寸，有公差要求的配合尺寸，决定产品系列的公称尺寸等）。其他结构尺寸也应尽量采
17、用。4.本标准不适用于主要尺寸导出的因变量尺寸、工艺上工序间的尺寸和已有相应标准规定的尺寸。机器中的大部分零件尺寸都应按表中的规定选取机器中的大部分零件尺寸都应按表中的规定选取标准尺寸（直径、长度、高度）标准尺寸（直径、长度、高度） 摘自摘自GB 282220051.0 mm10.0 mm10 mm100 mm100 mm1000 mmRRRRRRR10R20R10R20R10R20R40R10R20R40R10R20R40R10R20R4042.545.047.550.053.056.060.063.067.071.075.080.085.090.095.0100.0424548505356
18、60636771758085909510033535537540042545047550053056060063067071075080085090095010003403603804004204504805005305606006306707107508008509009501000注：1.选择标准尺寸系列及单个尺寸时，应首先在优先数系R系列中选。用并按R10、R20、R40的顺序。2.如果必须将数值圆数，可在相应的R系列中选用标准尺寸，其有限顺序为Ra5、Ra10、Ra20、Ra40。3.本标准适用于有互换性或系列化要求的主要尺寸（如安装、连接尺寸，有公差要求的配合尺寸，决定产品系列的公称
19、尺寸等）。其他结构尺寸也应尽量采用。4.本标准不适用于主要尺寸导出的因变量尺寸、工艺上工序间的尺寸和已有相应标准规定的尺寸。机器中的大部分零件尺寸都应按表中的规定选取机器中的大部分零件尺寸都应按表中的规定选取2、各轴段、各轴段直径直径直径直径的计算与确定方法的计算与确定方法符符 号号确确 定定 方方 法法 及及 说说 明明d1d1按许用扭转应力进行估算按许用扭转应力进行估算(公式：公式： )，并圆整为标准直径。如果，并圆整为标准直径。如果选用联轴器，选用联轴器，d1应符合联轴器标准的孔径。应符合联轴器标准的孔径。d2d2= d1+2a，a为定位轴肩高度，通常取为定位轴肩高度，通常取a =310
20、mm，d2 应尽可能符合密封应尽可能符合密封件标准孔径要求，以便采用标准密封圈。件标准孔径要求，以便采用标准密封圈。d3此轴段安装轴承，故此轴段安装轴承，故d3必须符合滚动轴承的内径系列。为便于轴承安装，必须符合滚动轴承的内径系列。为便于轴承安装，此轴段应与此轴段应与d2段形成自由轴肩，因此段形成自由轴肩，因此d3= d2 +15mm，然后圆整到轴承的，然后圆整到轴承的内径系列。内径系列。d4d4 = d3 +15mm（自由轴肩），（自由轴肩），d4 与齿轮毂孔配合，应圆整为标准直径。与齿轮毂孔配合，应圆整为标准直径。d5d5 = d4 +2a，a为定位轴肩高度，通常取为定位轴肩高度，通常取
21、a =310mm。d6d6 = d5 ，因为同一轴上的滚动轴承最好选取同一型号。，因为同一轴上的滚动轴承最好选取同一型号。符符 号号确确 定定 方方 法法 及及 说说 明明L1按轴上零件的轮毂宽度确定，一般比轮毂宽度短按轴上零件的轮毂宽度确定，一般比轮毂宽度短23mm。当该轴段。当该轴段上不知安装何种零部件时，也可按上不知安装何种零部件时，也可按L1= (1.21.5) d1选取。选取。L2L2 = l3+l4，l3为轴承透盖为轴承透盖+连接螺栓头部的高度，并圆整为标准尺寸。连接螺栓头部的高度，并圆整为标准尺寸。L3L3=B+ l2 +2 +(23) ，B为轴承的宽度。为轴承的宽度。L4L4
22、按齿轮宽度按齿轮宽度 b 确定，确定，L4 =b- -(23) mm。L5此此处为轴环，通常为轴环，通常L5=(0.1 0.15) d5L6有有挡油油环时，L6= B+挡油油环毂宽；无无挡油油环时，L6= B。BX箱体内壁宽度，箱体内壁宽度， BX =b+22。通常。通常2=1030mm。3、各轴段、各轴段长度长度长度长度的确定方法的确定方法这这个个有有点点难难度度！IVIVIIIIIIV按照前面介绍的方法，我们确定了轴的结构和各部尺寸。再次提醒：尺寸应按标准尺寸表选取。要画出装配图后才能确定要画出装配图后才能确定这仅仅是一个例子而已，所注尺寸都是假想的。装配图完成后，就可量出原先那个“待定”
23、的尺寸。顺便把各轴段的尺寸公差也定下来了。下一步是绘制轴的工作图。A3安装安装V带轮带轮安装轴承安装轴承与挡油环与挡油环小齿轮小齿轮安装轴承安装轴承与挡油环与挡油环轴伸轴伸键槽，为键槽，为V带轮作周向带轮作周向固定固定 联轴器的选择联轴器的选择1.类型的选择2.型号的选择选择时要注意下列几个要求：（1）计算转矩不超过所选型号的规定值：Tc=KT；（2）工作转速不大于所选型号的规定值；（3）两轴的直径在所选型号的孔径范围内。联联 轴轴 器器 根据联轴器补偿两轴相对位移能力的不同可将其分为两大类：刚性联根据联轴器补偿两轴相对位移能力的不同可将其分为两大类：刚性联轴器和挠性联轴器。轴器和挠性联轴器。
24、我们选我们选我们选我们选GYS7GYS7型有型有型有型有对对中榫凸中榫凸中榫凸中榫凸缘联轴缘联轴器，器，器，器，轴轴孔孔孔孔长长度度度度Y Y型。型。型。型。套筒联轴器（刚性）套筒联轴器（刚性） 凸缘联轴器（刚性）凸缘联轴器（刚性） 对于我们来说，还有一只半联轴器对于我们来说，还有一只半联轴器是装在滚筒轴上的。通常情况下，是装在滚筒轴上的。通常情况下，买来的减速器是不带联轴器的。买来的减速器是不带联轴器的。凸缘联轴器是一种标准件。一套凸缘凸缘联轴器是一种标准件。一套凸缘联轴器是由两只半联轴器组成的。联轴器是由两只半联轴器组成的。（“两只半联轴器两只半联轴器”不是指不是指2.5只，是只，是20.
25、5只）只）两只半联轴器分别安装在需要连接在一起两只半联轴器分别安装在需要连接在一起的两根轴上，再用螺栓把两只半联轴器紧的两根轴上，再用螺栓把两只半联轴器紧固起来，就可以传递运动和动力了。固起来，就可以传递运动和动力了。凸缘联轴器的型号（共三种）凸缘联轴器的型号（共三种）图1 GY型凸型凸缘联轴器（基本型）器（基本型）图3 GYH型有型有对中中环凸凸缘联轴器器图2 GYS型有型有对中榫凸中榫凸缘联轴器器型号型号公称公称转矩矩Tn/(Nm)许用用转速速n/r/min轴孔直径孔直径d1、d2轴孔孔长度度LDD1bb1S转动惯量量I /(kg.m2)质量量m/kgY型型J1型型GY7GYS7GYH71
26、60060004811284160100405680.03113.15055566014210763GY8GYS8GYH831504800601421072001305068100.10327.5636570717580172132凸缘联轴器的基本参数和主要尺寸凸缘联轴器的基本参数和主要尺寸（摘自（摘自GB/T58432003）注：半联轴器材料：注：半联轴器材料：35； 对中环材料：对中环材料：35； 螺栓性能等级螺栓性能等级8.8级；级； 螺母性能等级螺母性能等级8级。级。 木木 有有 了了 ！我到月球出差去了！我到月球出差去了！此轴段的长度应此轴段的长度应短于联轴器毂孔短于联轴器毂孔长度长度13mm联轴器无法轴向固定，联轴器无法轴向固定，此处应有轴肩或套筒。此处应有轴肩或套筒。此处轴段的长度应短此处轴段的长度应短轮毂宽度轮毂宽度13mm此处轴肩过高，此处轴肩过高，不便轴承拆卸。不便轴承拆卸。轴套外径过大，轴套外径过大，不便轴承拆卸。不便轴承拆卸。 键与键槽之间应键与键槽之间应 有两条线有两条线AIVIVIIIIIVIB
