合理的軸系結(jié)構(gòu)必須滿足的基本要求

一、軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計

合理的軸系結(jié)構(gòu)必須滿足下列基本要求

軸和軸承在預(yù)期壽命內(nèi)不失效；

軸上零件在軸上準(zhǔn)確定位與固定，以及軸系在箱體上的可靠固定；

軸系結(jié)構(gòu)有良好的工藝性

好的經(jīng)濟性

二、軸上零件的裝配方案

軸向零件的軸向定位和固定

軸上零件的軸向定位方法取決于零件所承受的軸向載荷大小。常用的軸向定位方法有以下幾種。

1、軸肩與軸環(huán)定位

優(yōu)點：方便可靠、不需要附加零件，能承受的軸向力大；

缺點：會使軸徑增大，階梯處形成應(yīng)力集中，階梯過多將不利于加工。

用途：這種方法廣泛用于各種軸上零件的定位。

注意要點：為了保證零件與定位面靠緊，軸上過渡圓角半徑應(yīng)小于零件圓角半徑或倒角，一般定位高度取為（0.07～0.1）d ，軸環(huán)寬度b = 1.4h 。

2套筒定位

簡化軸的結(jié)構(gòu)，減小應(yīng)力集中，結(jié)構(gòu)簡單、定位可靠。多用于軸上零件間距離較小的場合。

3圓螺母定位

固定可靠，可以承受較大的軸向力，能實現(xiàn)軸上零件的間隙調(diào)整。

4、彈性擋圈定位

緊定螺釘多用于光軸上零件的固定，并兼有周向固定的作用。適用于軸向力小，轉(zhuǎn)速低的場合

三、軸上零件的周向定位

運轉(zhuǎn)時，為了傳遞轉(zhuǎn)矩或避免與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，零件在軸上必須周向固定。

軸上零件的周向定位方法主要有鍵聯(lián)接（平鍵、半圓鍵、楔鍵等）、花鍵聯(lián)接、彈性環(huán)聯(lián)接、過盈配合聯(lián)接、銷聯(lián)接、成型聯(lián)接等等。

1、平鍵

制造簡單、裝拆方便。用于傳遞轉(zhuǎn)矩較大，對中性要求一般的場合

、

2、花鍵

承載能力高，定心好、導(dǎo)向性好。

適用于傳遞轉(zhuǎn)矩較大，要求導(dǎo)向性良好的場合。

3、過盈配合

結(jié)構(gòu)簡單、定心好、承載能力高。常與平鍵聯(lián)合使用，以承受大的交變、振動和沖擊載荷。

4、銷聯(lián)接

用于固定不太重要、受力不大，但同時需要周向或軸向固定的零件。

機器中的軸的位置是靠軸承來定位的，當(dāng)軸工作時，既要防止軸向竄動，又要保證軸承工作受熱膨脹時的影響（不致受熱膨脹而卡死），軸承必須有適當(dāng)?shù)妮S向固定措施。

四、軸系的軸向固定

常用的軸向固定措施有兩種:

雙支撐固定式

這種方法是利用軸肩和端蓋的擋肩單向固定內(nèi)、外圈，每一個支撐只能限制單方向移動，兩個支撐共同防止軸的雙向移動。

這種安裝主要用在兩個對成布置的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承的情況，同時考慮溫度升高后軸的伸長，為使軸的伸長不致引起附加應(yīng)力，在軸承蓋與外圈端面之間留出熱補償間隙c＝0.2～0.4mm（如圖b）。

游隙的大小是靠端蓋和外殼之間的調(diào)整墊片增減來實現(xiàn)的。

這種支撐方式結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝，適用于工作溫度不高變化的短軸。

單支撐雙向固定式（一端固定、一端游動）

對于工作溫度較高的長軸，受熱后伸長量比較大，應(yīng)該采用一端固定，而另一端游動的支撐結(jié)構(gòu)

作為固定支撐的軸承，應(yīng)能承受雙向載荷，故此內(nèi)、外圈都要固定（如左端圖）。作為游動支撐的軸承，則其內(nèi)圈應(yīng)固定（如右端圖）。若使用的是可分離型的圓柱滾子軸承等，則其內(nèi)、外圈都應(yīng)固定

五、軸系的調(diào)整

1.軸承游隙的調(diào)整和軸承的預(yù)緊

恰當(dāng)?shù)妮S承游隙是維持良好潤滑的必要條件。一些軸承在制造時已確定了游隙；一些軸承裝配時通過移動軸承套圈位置來調(diào)整游隙。

移動軸承套圈，調(diào)整軸承游隙的方法有以下四種：

1、用增減軸承蓋與機座間墊片厚度進行調(diào)整；

2、用調(diào)整螺釘壓緊或放松壓蓋使軸承外圈移動進行調(diào)整；

3、用帶螺紋的端蓋調(diào)整；

4、用圓螺母調(diào)整軸承

預(yù)緊的定義：

對某些可調(diào)游隙的軸承，為提高旋轉(zhuǎn)精度和剛度，常在安裝時施加一定的軸向作用力（預(yù)緊力）消除軸承游隙，并使內(nèi)、外圈和滾動體接觸處產(chǎn)生微小彈性變形。

預(yù)緊的方法有：

一般采用移動軸承套圈的方法；對一些支承的軸承組合，還可用金屬墊片或磨窄外圈等方法獲得預(yù)緊。

2、軸系位置的調(diào)整

在初始安裝或工作一段時間后，軸系的位置和預(yù)定位置可能會出現(xiàn)一些偏差，為使軸上零件具有準(zhǔn)確的工作位置，必須對軸系位置進行調(diào)整。

圖示錐齒輪軸系的兩軸承均安裝在套杯3中，增減1處墊片可使套杯相對箱體移動，從而調(diào)整軸向位置；

增減2處墊片則可用來調(diào)整軸承游隙。

六、軸系結(jié)構(gòu)的工藝性

1、軸的結(jié)構(gòu)工藝性

保證工作條件下，滿足下列要求：

1）形狀簡單、減少階梯數(shù)；

2）同軸的過渡圓角保持一致；

3）同軸多單鍵，鍵寬相同、并在同一母線上。

2、軸系結(jié)構(gòu)的裝配工藝性

為了便于裝配，軸端應(yīng)加工出倒角（一般為45o），以免裝配時把軸上零件的孔壁擦傷

七、提高軸的疲勞強度和軸系剛度的措施

減少應(yīng)力集中和提高軸的質(zhì)量是提高軸的疲勞強度的主要措施。常見方法有：

避免軸截面尺寸發(fā)生急劇變化

直徑突變處應(yīng)平滑過渡、制圓角

提高表面質(zhì)量的方法：

1）降低表面粗造度

2）表面強化處理

a）碾壓

b）噴丸

c）滲碳淬火

d）滲氮

e）高頻感應(yīng)加熱淬火、

軸系的剛度主要取決于軸的剛度和支承剛度。

提高軸的剛度：合理設(shè)計各軸段截面尺寸、采用空心軸。

提高軸的支承剛度：選用剛性較大的軸承、支承出的箱座采用加強肋、合理布置軸承。

八、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計案例找錯

審核編輯 ：李倩