12轴系结构设计
m12轴的课程设计
m12轴的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解m12轴的基本概念，掌握其定义、性质和功能；2. 学生能运用m12轴的知识，解决相关问题，如计算轴的转速、线速度等；3. 学生了解m12轴在现实生活中的应用，如机械制造、交通运输等领域。
技能目标：1. 学生能通过观察、实践和数据分析，培养解决问题的能力；2. 学生能运用数学知识，进行m12轴相关参数的计算；3. 学生通过小组合作，提高沟通协作能力和团队精神。
情感态度价值观目标：1. 学生对机械学科产生兴趣，培养探索精神和创新意识；2. 学生认识到m12轴在现代科技发展中的重要性，增强国家自豪感；3. 学生在课程学习中，养成严谨、认真、负责的学习态度。
课程性质：本课程为机械学科的基础课程，旨在帮助学生掌握m12轴的基本知识和应用技能，培养学生的实践能力和创新精神。
学生特点：六年级学生具备一定的数学基础和逻辑思维能力，好奇心强，善于合作，但注意力容易分散。
教学要求：结合学生特点，课程设计应注重实践性、趣味性和挑战性，引导学生在探究中学习，提高学生的自主学习能力。
通过分解课程目标，使学生在完成具体学习成果的过程中，达到课程目标。
后续教学设计和评估将以此为基础，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. m12轴的基本概念：包括轴的定义、性质、功能及其在机械系统中的应用。
教材章节：第二章第三节“机械轴的类型与功能”2. m12轴的参数计算：学习如何根据给定的数据，计算轴的转速、线速度等参数。
教材章节：第三章第一节“转速与线速度的计算”3. m12轴的应用案例分析：分析现实生活中的m12轴应用实例，如汽车发动机的曲轴、机床的主轴等。
教材章节：第四章“机械轴的应用实例”4. 实践操作：通过动手实践，观察m12轴的运行状态，分析其运动规律。
教材章节：第五章“机械轴的运行与维护”5. 小组合作探究：分组讨论m12轴在机械系统中的作用，探讨如何优化轴的设计。
教材章节：第六章“机械轴的设计与优化”教学内容安排与进度：第一课时：m12轴的基本概念及其在机械系统中的应用第二课时：m12轴的参数计算第三课时：m12轴的应用案例分析第四课时：实践操作，观察m12轴的运行状态第五课时：小组合作探究，探讨m12轴的设计与优化教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，以教材为基础，合理安排教学进度，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新意识。
第十二章轴系结构设计(1)
思考：轴系的刚度.
Ⅰ
Fr
Ⅱ
Ⅰ
L
(一)
Ⅰ
Ⅱ Fr
Ⅰ
L (二)
Fr
Ⅱ
L
Ⅱ
Fr
L
平键
导键和滑键 --- 磨损 压溃
斜键---压溃 、磨损
(二）平键连接的尺寸选择
?尺寸选择原则： 轴毂等强度。按照轴 径d选择键的结构尺寸。 ?尺寸： b×h×L L=（1.5～1.8）d（不可过长或过短） L=B毂-（5～10） 标记：键b×L GB1096--1979
?(三）平键连接的强度计算 ?键连接----为标准件连接方式。设计时，键不需画 零件图，只要会选择。 ? 键选择的内容：
1）键的强度只与T有关（键只传递扭距）
2）键的尺寸b×h由轴径d确定，而轴的直径 与T和M有关…。
例： 有一9级精度的铸铁齿轮，轮毂宽度 B=90mm，轴孔直径d=55mm，传递扭距 T=600N.m，载荷平稳，试选择此键连接。
解： 9级精度，∴选平键，试选A型平键 查手册，d=55mm的轴径，b=16mm；h=10mm （k≈0.5h）；L=90-（5～10）=80～85；查手册 取L=80mm；l=L-b=80-16=64mm 查表12-1得： [σ p]= 75MPa
1）选键的类型 2）定键的尺寸 3）强度校核
工作原理及特点 ---- （工作面为侧面,对中性好）
例：有一轮毂宽B=80mm，轴径d=30mm，齿 轮为8级精度，试选择此键连接。 解：∵8级精度，∴试选A型平键 查手册，d=30mm的轴径，b=8mm；h=7mm L=80-（5～10）=75～70；查手册取标准系列 L=70mm ∴键8×70 GB1096-1979
轴承，防止润滑剂流失。 密封装置可分为：接触式密封和非接触式密封
机械设计基础-----第12章 轴
转动心轴：轴转动 固定心轴：轴固定
问：火车轮轴属于什么类型？
问：自行车前轮轴属于什么类型？
传动轴：只受转矩，不受弯矩M=0，T≠0
如：汽车下的传动轴。
转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M）
如：减速器中的轴。
问：根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？ 0 轴： 传动轴 Ⅰ轴： 转轴 Ⅱ轴： 转动心轴
表12-2 常用材料的[τT]值和C值
轴的材料 Q235-A, 20 Q275, 35 1Cr18Ni9Ti 45 40Cr, 35SiMn 38SiMnMo, 3Cr13
[τT](N/mm2 )
15~25
20~35
25~45
35~55
C
160~135
135~118
118~107
107~98
注: 当作用在轴上的弯矩比传递的转矩小或只传递转矩、载荷较 平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴 只作单向旋转, [τT]取较大值， C取较小值; 否则[τT]取较小值， C取较大值。
第12章 轴
§12-1 §12-2 §12-3 §12-4 概 述
带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运 动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。 与齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本 低廉等优点。
轴的结构设计 轴的计算 轴的设计实例
§12-1、概述
一、主要功用
1、支承轴上回转零件（如齿轮）
2、传递运动和动力 二、分类 1、按承载分 心轴：只承受弯曲（M），不传递转矩（T=0）
▲ 碾压、喷丸等强化处理。
通过碾压、喷丸等强化处理时可使轴的表面产生预 压应力，从而提高轴的疲劳能力。
五、轴的结构工艺性 为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向 中间增大的阶梯状。在满足使用要求的前提下，轴的结 构越简单，工艺性越好。零件的安装次序 1. 装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有 砂轮越程槽，车螺纹的轴端应有退刀槽。
(完整word版)12级机床主轴箱设计解读
1． 机床主要技术参数：（1） 尺寸参数：床身上最大回转直径： 400mm 刀架上的最大回转直径： 200mm 主轴通孔直径： 40mm 主轴前锥孔： 莫式6号 最大加工工件长度： 1000mm（2） 运动参数：根据工况，确定主轴最高转速有采用YT15硬质合金刀车削碳钢工件获得，主轴最低转速有采用W 16Cr 4V 高速钢刀车削铸铁件获得。
n max =min 1000max d v π= 23.8r/min n min = maxmin1000d v π =1214r/min根据标准数列数值表，选择机床的最高转速为1180r/min ，最低转速为26.5/min 公比ϕ取1.41，转速级数Z=12。
（3） 动力参数：电动机功率4KW 选用Y112M-4型电动机2． 确定结构方案：（1） 主轴传动系统采用V 带、齿轮传动； （2） 传动形式采用集中式传动；（3） 主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器； （4） 变速系统采用多联滑移齿轮变速。
3． 主传动系统运动设计：（1） 拟订结构式：1） 确定变速组传动副数目：实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合： A ．12=3*4 B. 12=4*3 C 。
12=3*2*2 D ．12=2*3*2 E 。
12=2*2*3方案A 、B 可节省一根传动轴。
但是，其中一个传动组内有四个变速传动副，增大了该轴的轴向尺寸。
这种方案不宜采用。
根据传动副数目分配应“前多后少”的原则，方案C 是可取的。
但是，由于主轴换向采用双向离合器结构，致使Ⅰ轴尺寸加大，此方案也不宜采用，而应选用方案D2）确定变速组扩大顺序：12=2*3*2的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有以下6种形式：A．12=21*32*26B。
12=21*34*22C．12 =23*31*26D。
12=26*31*23E．22*34*21F。
12=26*32*21根据级比指数非陪要“前疏后密”的原则，应选用第一种方案。
12轴的结构及计算
12.2 轴的结构和材料
2）轴的材料
碳素钢
较重要的轴或承受载荷较大的轴，常选用35、45、50
等优质中碳钢，因其具有较高的强度、塑性和韧性，其中 45钢用的最广泛。应进行正火或调质处理。
不重要的或承载较小的轴，可用Q235、Q275等普通碳
素钢。 合金钢 合金钢强度高、耐磨性好，可满足特殊工作要求。但
按弯矩、转矩合成强度计算轴时，对于影响强度的许多重要因素，
如应力集中等都只在许用应力中考虑。
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12.3 轴的计算
弯矩方程和弯矩图
M M(x)
这种内力随截面位置变化的函数关系式，分别称 为梁的弯矩方程。梁的内力随截面位置变化的图线，
称为弯矩图。在绘制梁的内力图时，正弯矩绘在 ｘ
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12.2 轴的结构和材料
4）轴的结构工艺性
（1）加工工艺性：结构应便于加工。
键槽的布置
砂轮越程槽和螺纹退刀槽
（2）装配工艺性：便于轴上零件的装拆。
轴的装配锥度
采用不同的尺寸公差
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12.3 轴的计算
1）轴的强度计算 （1）计算过程
绘制轴的计算简图：确定轴的长度和轴上零件的位置，并 附有载荷的简图。通常可把轴视为铰链支承的梁。 当轴既承受弯矩也承受转矩且均已知时，按弯矩、转矩合 成强度计算。 当轴只承受转矩、不承受弯矩，或承受很小的弯矩，可按 转矩计算强度；当承受较大弯矩且未知时，先按转矩进行初步
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12.3 轴的计算
1）轴的强度计算
（3）按弯矩、转矩合成强度计算
7）根据当量弯矩，由强度条件计算这一截面的直径：
实验12-轴系的结构设计
实验12 轴系得结构设计一、概述：二、轴系结构就是机械得重要组成部分, 也就是机械设计课程得核心教学内容。
由于轴系结构设计设计得问题多、实践性强、灵活性大, 因此既就是教师讲授得难点, 也就是学生学习中最不易掌握得内容。
本实验通过学生自己动手, 经过设计、装配、调整、拆卸等全过程, 不仅可以增强学生对轴系零部件结构得感性认识, 还能帮助学生深入理解轴得结构设计、轴承组合结构设计得基本要领, 达到提高设计能力与工程实践能力得目得。
三、实验目得:1.熟悉常用轴系零部件得结构；2.掌握轴得结构设计基本要求；3.掌握轴承组合结构设计得基本方法。
三、实验设备1. 模块化轴段（可组装成不同结构形状得阶梯洲）；2. 轴上零件: 齿轮、蜗杆、带轮、联轴器、轴承、轴乘座、端盖、套杯、套筒、圆螺母、轴端挡板、止动垫圈、轴用弹性垫圈、孔用弹性垫圈、螺钉、螺母等；3、工具: 活搬手、游标卡尺、胀钳。
四、实验准备1. 从轴系结构设计实验方案表中选择设计实验方案号；2. 根据实验方案规定得设计条件确定需要哪些轴上零件；3. 绘出轴系结构设计装配草图（参考教材图15-21—15-25得形式）, 并注意以下几点:①设计应满足轴得结构设计、轴承组合设计得基本要求, 如轴上零件得固定、装拆、轴承间隙得调整、密封、轴得结构工艺性等；（暂不考虑润滑问题）②标出每段轴得直径与长度, 其余零件得尺寸可不标注。
各项准备工作应在进实验室前完成。
五、实验步骤1. 以自己设计得装配草图为依据, 根据阶梯轴得直径与长度尺寸, 逐段选择完全对应或基本对应得模块化轴段, 并用双头螺柱将各轴段组装成一个完整得阶梯轴。
该轴应与装配草图中得设计尺寸尽可能一致；① 2. 根据轴系结构设计装配草图, 选择相应得零件实物, 按装配工艺要求顺序装在轴上, 完成轴系结构设计；②3、自行检查轴系结构方案得合理性, 对不合理之处进行修改, 直到装配出合理得结构。
检查时应考虑以下问题：③轴上各键槽就是否在同一条母线上；④轴上各零件就是否处于指定位置；⑤轴上各零件得固定（周向、轴向）就是否可靠、合理（如防松、轴承拆卸等）；⑥轴系能否实现回转运动, 运动就是否灵活；⑦轴系沿轴线方向得位置就是否固定, 及轴向力能否传到机座上；⑧轴承游隙如何调整；轴系得轴向位置就是否需要调整？需要时, 如何调整；例图: 学生常犯错误注意:渡圆角及润滑问题。
【优秀毕设】汽车后桥十二轴组合机床液压系统设计
三江学院本科毕业设计（论文）题目汽车后桥十二轴组合机床液压系统设计高职系机械设计制造及其自动化专业学号 G095152038 学生姓名周秋晨指导教师刘凯起讫日期 2012年12月17日—2013年4月5日设计地点东校区摘要本文首先介绍了应用在组合机床上的液压系统的工作过程。
介绍了液压技术的发展现状和趋势。
详细了解了液压技术在我国的发展情况和应用的状况。
仔细的阐述了设计液压系统的过程及步骤：液压系统原理图的绘制、液压参数的计算（其中详尽的列出了所有的计算过程和公式）、液压总装图的绘制以及零件图的绘制。
设计出了液压系统的原理图，并对他作出详尽的阐述，简要说明了液压的工作原理，具有高效、节能的作用。
设计使液压技术向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成化等方向发展，有广泛的应用前景和实际意义。
最后讲述了液压系统的维护。
关键词：组合机床，液压系统，原理设计AbstractThis paper firstly introduces the working process of the hydraulic system of modular machine tool used in the. Introduced the present situation and development trend of hydraulic technology. A detailed understanding of the hydraulic technology in the development and application of our country 's situation. Carefully describes the process and steps of the design of hydraulic system: Calculation and drawing, hydraulic parameters of hydraulic system principle diagram ( including the detailed list of the calculation process and formula of all ), hydraulic assembly drawing and part drawing. Design the schematic diagram of hydraulic system, and makes a detailed exposition of his, a brief description of the working principle of hydraulic, has the advantages of high efficiency, energy saving effect. Design of the hydraulic technology development to the high pressure, high speed, high power, high efficiency, low noise and high integration direction, and has wide application prospect and practical significance. Finally on the maintenance of hydraulic system.Keywords: circuit, hydraulic system, principles of design目录第一章绪论................................................................................................................................... １1.1组合机床........................................................................................................................... １1.2液压技术........................................................................................................................... １1.3液压技术在国外的发展趋势........................................................................................... ２1.4液压技术在我国的发展趋势........................................................................................... ３第二章拟定液压原理图............................................................................................................... ５2.1工况分析........................................................................................................................... ５2.2选择基本油路................................................................................................................... ５（1）确定供油方式....................................................................................................... ５（2）调速方式的选择................................................................................................... ５（3）速度换接方式的选择........................................................................................... ５（4）夹紧回路的选择................................................................................................... ６2.3 拟定原理图...................................................................................................................... ６第三章液压元件的计算和选择................................................................................................... ７3.1液压系统设计任务书的要求........................................................................................... ７3.2液压系统设计计算........................................................................................................... ７（一）由滑台HY40B油缸尺寸： .............................................................................. ７（二）主要参数的确定：............................................................................................. ７（三）油泵及电动机的选择：..................................................................................... ８(四)选择液压元件: .................................................................................................... １０（五）系统分析......................................................................................................... １１3.3液压原理图................................................................................................................... １１结束语 ........................................................................................................................................ １２致谢 ........................................................................................................................................ １３参考文献..................................................................................................................................... １４。
12轴
rT = -1， =1 α rT = 0， = 0.6 α α rT = 1， = 0.3
6、作当量弯矩图 Mca = M 2 + (αT )2
(= M1 + (αT )2 1
2
(= M + (αT2 )2 )
2 2
7、校核 危险截面轴的强度
=max(Mca1,Mca2)
σca
Mca Mca Mca = = ≈ ≤ [σ −1]b 3 1 W πd 3 0.1d 32
（手册P15及P89）
3）轴上的螺纹直径应符合螺纹标准 4）装有紧固件（如螺母，挡圈等）的轴段，其长度应保证 装拆和调整紧固件时有一定轴向空间
四、轴的结构工艺性 1）轴肩圆角r 2）轴端倒角 3）砂轮越程槽 4）螺纹退刀槽 5）键槽
轴系结构改错
四处错误
正确答案
三处错误
正确答案
两处错误
1.左侧键太长，套筒 无法装入 2.多个键应位于同一 母线上
（表12-2）
轴上有键槽时： 放大轴径：一个键槽：3~5% 二个键槽：7~10%
二、按弯扭合成强度条件计算 条件：已知支点、力作用点 步骤： 1、作轴的空间受力简图
2、求水平面支反力RH1、RH2作水平面弯矩图 L1
L2
L3 (MH1=MH2)
3、求垂直平面内支反力RV1、RV2，作垂直平面内的弯矩图
第十二章
轴
§12—1 概述
一、轴的用途与分类 1、功用：1）支承回转零件 2）传递运动和动力 3 ) 承受弯矩和转矩 2、分类： 按承载情况分： 转轴——扭矩和弯矩 心轴——只受弯矩 传动轴——主要受扭矩
按轴线形状分
直轴： 光轴
阶梯轴
曲轴：
机械设计基础-轴及轴承设计
轴及轴承设计
按照轴的轴线形状,可将轴分为直轴、曲轴和挠性轴。 直轴各轴段轴线为同一直线。 曲轴各轴段轴线不在同一直 线上,主要用于有往复式运动的机械中,如内燃机中的曲轴 (见图10-5)。挠性轴轴线可任意弯曲,可改变运动的传递方向, 常用于远距离控制机构、 仪表传动及手持电动工具中(见图 10-6)。另外还有空心轴、光轴和阶梯轴(见图10-7)。
轴及轴承设计
图10-11 减小轴圆角处应力集中的结构
轴及轴承设计
(2)制造工艺方面。提高轴的表面质量,降低表面粗糙度, 对轴表面采用碾压、喷丸和 表面热处理等强化方法,均可显 著提高轴的疲劳强度。
(3)轴上零件的合理布局。在轴结构设计时,可采取改变 受力情况和零件在轴上的位 置等措施,达到减轻轴载荷,减小 轴尺寸,提高轴强度的目的。
轴及轴承设计
图10-8 轴的结构
轴及轴承设计
在图10-8中,轴各部分的含义: 轴颈:轴与轴承配合处的轴段。 轴头:安装轮毂键槽处的轴段。 轴身:轴头与轴颈间的轴段。 轴肩或轴环:阶梯轴上截面尺寸变化的部位,其中一个尺 寸直径最大称为轴环。
轴及轴承设计
1.轴上零件的定位和固定 轴上零件的定位是为了保证传动件在轴上有准确的安装 位置;固定则是为了保证轴上 零件在运转中保持原位不变。 (1)轴上零件的轴向定位和固定。为了防止零件的轴向 移动,通常采用下列结构形式 实现轴向固定:轴肩、轴环、套 筒、圆螺母和止退垫圈、弹性挡圈、轴端挡圈等。 (2)轴上零件的周向固定。周向固定的目的是为了限制 轴上零件相对于轴的转动,以 满足机器传递扭矩和运动的要 求。常用的周向固定方法有键、花键、销、过盈配合、成型 连 接等,其中以键和花键连接应用最广。
齿轮润滑采用油浴润滑,轴承采用脂润滑。
轴系结构
3、强度条件
主要失效：键剪断
机械设计 第三章 轴毂联接 第十二章 轴系结构设计 （四）斜键联接 键的一个工作面为斜面：斜度1:100 1、楔键 工作面：上下面，两侧面有间隙 靠摩擦和互压传载：T和单向轴向力
11
方便拆卸：钩头楔键
机械设计
第三章 轴毂联接 第十二章 轴系结构设计
12
2、切向键：两个单面斜楔构成 工作面：上、下两面 靠互压传载，有一个面必须与轴线共面， 双向T需用双键(120°)。
3
§1 轴毂连接设计
（1）工作面：两侧面 工作时靠键与键槽侧面的挤压 来传递扭矩 压溃——主要失效形式 （2）承载能力： 键剪断
机械设计
第三章 轴毂联接 第十二章 轴系结构设计
4
圆头：指状铣刀，应力集中大
（3）结构形式 方头：盘状铣刀，应力集中小，紧定螺钉固定
一圆头一方头：指状铣刀，用于轴伸处
b)方 头
c)一 端 圆 头 一 端 方 头
机械设计 （4）特点
第三章 轴毂联接 第十二章 轴系结构设计
5
静联接，周向固定，传递转矩T；不能承受轴向力及轴向固定。 2、导向平键
动联接，键固定在轴上，毂可沿键移动。
3、滑键 承载能力：耐磨性。 动联接，键固定在毂上，一起沿键槽移动。 移动距离大时，采用滑键。
机械设计
机械设计
6类
第三章 轴毂联接 第十二章 轴系结构设计
6类
25
N类
机械设计
6类
第三章 轴毂联接 第十二章 轴系结构设计
一对7类
26
N类
一对3类
机械设计
6类
第三章 轴毂联接 第十二章 轴系结构设计
向心推力组合
十二轴数控车床的设计与实现
十二轴数控车床的设计与实现曹鹏杰（广东高新凯特精密机械股份有限公司，广东江门 529100）摘要：主要介绍十二轴数控车床的加工工艺的确定、机床结构、采用的创新设计与关键技术，并简要分析了技术经济效益。
关键词：十二轴数控车床设计与实现Design and realize for Twelve-axis CNC LatheCAO Pengjie（Guang Dong Gao Xin Height Precision Machine Co.,LTD，Jiangmen529100，CHN）Abstract：For the twelve-axis CNC lathe，the machining process，the construction， the key technologies and innovative designs adoptedhave been instroduced，The technical and economic efficiency of ithas been analuzed..Keywords： Twelve-axis ；CNC Lathe；Design and realize十二轴数控车床是广州市敏嘉制造技术有限公司根据客户需求设计的一种加工密封垫机床。
该机床可对多个（最多十二个）工件同时加工，一次加工出比现有机床多倍量密封垫圈，它大大提高了机床的生产效率。
同时提高了机床的自动化程度，实现了工件的自动上下料。
1 设计方案简介1.1 加工工艺的确定十二轴数控车床的加工对象是中间为铁芯的橡胶棒，将带有心轴的橡胶棒固定在机床的旋转主轴上，通过刀具的切削进给，将棒料工件切削成一定厚度的密封垫圈。
要求切削后的密封垫圈厚度误差小于0.1mm。
加工工件图见图1。
主轴采用变频电机驱动，同步带轮传动。
工件的定位是由主轴前端的滑动顶尖和与主轴相对应的尾座顶尖顶在工件两端的中心孔上。
机床的尾座可以根据工件的长度调整并固定。
12级机床主轴箱设计解读
_ 1000V max n max=—二d min =23.8r/min n m=1000v min=1214r/min二d max1180r/min，最1. 机床主要技术参数：(1) 尺寸参数：床身上最大回转直径：400mm刀架上的最大回转直径：200mm主轴通孔直径：40mm主轴前锥孔：莫式6号最大加工工件长度：1000mm(2) 运动参数：根据工况，确定主轴最高转速有采用YT15硬质合金刀车削碳钢工件获得，主轴最低转速有采用W16C"V高速钢刀车削铸铁件获得。
根据标准数列数值表，选择机床的最高转速为公比「取1.41,转速级数Z=12。
(3) 动力参数:电动机功率4KW 选用Y112M-4型电动机2. 确定结构方案：(1)主轴传动系统采用V带、齿轮传动；(2)传动形式采用集中式传动；(3)主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器;(4)变速系统采用多联滑移齿轮变速。
3. 主传动系统运动设计：(1)拟订结构式:1) 确定变速组传动副数目：实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合:A. 12=3*4B. 12=4*3 C。
12=3*2*2D . 12=2*3*2 E。
12=2*2*3方案A、B可节省一根传动轴。
但是，其中一个传动组内有四个变速传动副，增大了该轴的轴向尺寸。
这种方案不宜采用。
根据传动副数目分配应“前多后少”的原则，方案C是可取的。
但是，由于主轴换向采用双向离合器结构，致使I轴尺寸加大，此方案也不宜采用，而应选用方案D2）确定变速组扩大顺序:12=2*3*2的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有以下6种形式A. 12=21*32*26B。
12=21*34*22C. 12 =23*31*26D。
12=2 6*31 *2 3E. 22*34*2 1F。
12=26*32*21根据级比指数非陪要“前疏后密”的原则，应选用第一种方案。
然而，对于所设计的机构，将会出现两个问题：图1方秦民较① 第一变速组采用降速传动（图1a）时，由于摩擦离合器径向结构尺寸限制, 使得I轴上的齿轮直径不能太小，n轴上的齿轮则会成倍增大。
12轴
α—— 根据转矩性质不同而引入的应力校正系数。 σ—— 一般为对称循环变化（弯矩引起的弯曲应力） （M） 1）单向旋转、载荷稳定：切应力接近不变r=+1，
α = [σ −1b ] /[σ +1b ] ≈ 0.3
T
2）单向旋转、载荷不稳定：切应力接近脉动循 环r=0， α = [σ −1b ] /[σ 0b ] ≈ 0.6 3）连续正反转、载荷不稳定：切应力接近对称 循环，r= -1， α = [σ −1b ] /[σ −1b ] = 1
二、按许用弯曲应力计算（弯扭合成强度计算） 已知条件：作用力大小、位置、轴d、l、支点位置
由dmin(扭转初估)→结构设计→支点、力大小、作用点 →画出M、T合成弯矩图→危险截面→计算。
F r T A B FBH FBV F t F a C FDH D FDV
F r F a A
垂直受力
B FBV
3、振动折断— 高速轴，自振频率与轴转速接近； 4、塑性变形— 短期尖峰载荷— 验算屈服强度。 设计的主要问题： 1、合理的结构设计— 保证轴上零件有可靠的工 作位置，装配、拆卸方便，周向、轴向固定 可靠，便于轴上零件的调整； 2、工作能力计算 a、有足够的强度— 疲劳强度、静强度； b、有足够的刚度— 防止产生大的变形； c、有足够的稳定性— 防止共振— 稳定性计算。
保证轴上零件可靠定位： 轴圆角半径r＜轴上零件倒角尺寸c＜轴肩高度h 或 轴圆角半径r ＜轴上零件圆角半径R＜轴肩高度h
轴肩 定位轴肩：h= (0.07~0.1)d 非定位轴肩：h=(1~2)mm； （2）周向固定 键、花键、成形联接、弹性环联接、过盈、销等 —— 轴毂联接 五、轴段尺寸 1、d：由载荷→dmin→由结构设计要求确定各段的d。 2、L：由轴上零件相对位置及零件宽度决定，同时考虑： 1）轴段长比轮毂宽小2~3mm——可靠定位。 2）传动件、箱体、轴承、联轴器等零件间距离(查手册)。 d：轴颈尺寸；
安工大机械设计基础-12轴
机械设计基础 —— 轴
12-1 概述
轴：支承旋转的零件，传递运动和力 一、轴的功用 1. 支承旋转零件并传递运动和动力 2. 保证所有轴上零件有确定的轴向工作位置
二、轴的分类
1 按载荷性质分类
2 按形状分类
机械设计基础 —— 轴
1 按载荷性质分类
传动轴：主要承受转矩
转轴：既承受弯矩，又承受转矩
1. 钢：
2. 球墨铸铁:
QT500-5、QT600-2
机械设计基础 —— 轴
12-3 轴的计算
轴的工作能力主要取决于强度和刚度，高 速轴还要校核振动稳定性
一、轴的强度计算 二、轴的刚度计算
机械设计基础 —— 轴
一、轴的强度计算
轴的计算流程：
计算方法： 按扭转强度计算
按弯扭合成强度计算 a b c
(2) 求作支反力及弯矩图 H面：RBH=Ftc/(b+c)=10500×180/(110+180) =6520N RCH=Ft－RBH=10500-6520=3980N
MIH=RBH×b=6520×110=717000Nmm
V面: RBV×(b+c) －Fr×c－Ma=0 RBV=(Fr×c+Fa×d/2)/(b+c)=3790N RCV=Fr－RBV=111N M′IV=RBV×b=3790×110=416900Nmm M″IV=RCV×c=111×180=19980Nmm
合成弯矩
M I1 M
MI2 M22 NhomakorabeaIH
M
2
2
IV
829400Nmm
717300Nmm
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第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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圆柱销靠过盈配合固定在销 孔中，经多次装拆会降低定 位精度和可靠性。 圆锥销具有1:50的锥度， 安装方便，定位精度高。
开尾圆锥销在联接时的防松
效果好，适用于有冲击、振 动的场合的联接。
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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端部带螺纹的圆锥销 可用于盲孔或拆卸困 难的场合；
机械设计 一、 键联接 （一）平键联接 1、普通平键
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
4
§1 轴毂连接设计
（1）工作面：两侧面 工作时靠键与键槽侧面的挤压 来传递扭矩 压溃 —— 主要失效形式 （2）承载能力： 键剪断
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
5
圆头：指状铣刀，应力集中大
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2、成形联接
“非圆截面轴与毂孔组合”
特点：无应力集中；定心好；承载能力强；加工困难。
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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§2、滚动轴承轴系结构设计 轴承不是单一的个体，它是用来支承轴 的，而轴又要带动轴上零件工作。所以轴承 的设计一定包含合理设计轴承的组合。
组合设计内容：
轴系刚度、精度问题。 组合设计要求： 固定可靠、运转灵活、保证精度、调整方便。
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3类和7类
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
Δ 不大的轴。
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用于 l 400 mm t℃不高
每个轴承承受一个方向的轴向力。
组合后，限制轴双向移动，承受双向轴向力FA。
轴承类型
FA小:60000型 FA大:30000 型 70000
安装时，轴承外圈与端盖间隙：0.25~0.4mm 很小，不必画出 ——允许轴少量热膨胀，用垫片或调整螺钉调节。
（3）结构形式 方头：盘状铣刀，应力集中小，紧定螺钉固定
一圆头一方头：指状铣刀，用于轴伸处
b)方头
c)一端圆头一端方头
机械设计 （4）特点
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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静联接，周向固定，传递转矩T；不能承受轴向力及轴向固定。 2、导向平键
动联接，键固定在轴上，毂可沿键移动。
3、滑键 承载能力：耐磨性。 动联接，键固定在毂上，一起沿键槽移动。 移动距离大时，采用滑键。
机械设计
6类
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
6类
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N类
机械设计
6类
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
一对7类
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N类
一对3类
机械设计
6类
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
向心推力组合
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机械设计
3、两端游动
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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用于需左、右双向游动的轴，如人字齿轮的小齿轮轴。 与其相啮合的齿轮轴系：两端单向固定（保证两轴都得 到轴向定位）
工作面过度磨损（动联接） 键剪断（过载才发生）
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计 普通平键的主要尺寸
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机械设计 强度条件：
p 普通平键：
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
2T / d [ p ] h l
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（压溃） （耐磨）
压强： p
2T / d [ p] h l
2、类型：
齿形
矩形花键
渐开线花键
毂
B 毂
C
轴
轴
d
D
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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3、定心方式： 矩形——内径定心； 渐开线——齿面定心； 其 它 定 心 方 式
4、特性： （1）齿对称布置，受载均匀； （5）可用于“动”、“静”；
（2）齿浅，应力集中↓；
（3）承载↑； （4）定心好；
机械设计 第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计 2、圆锥面过盈联接——轴端 螺纹联接 毂微量移动（过盈小、轻载）
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液压装卸法：装、卸时注入高压油（过盈量大、重载）
四、弹性环（胀套联接） 装拆方便
力闭合特点：优——定心性好、结构简单、无应力集中 缺——装拆困难（弹性环除外）、尺寸精度高
机械设计 五、销联接
一段管子压住内圈敲入。
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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2、装拆
装：
温差法（大尺寸轴承）：热油＜80~90℃加热轴承或
干冰冷却轴颈。
压入法（大批量）：中小型轴承用软锤敲入或用一段管 子压住内圈敲入。
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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拆：专用拆卸器。
轴肩高度低于内圈高度的3/4。
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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二、轴承的轴向固定及装拆 1、轴承内、外圈的轴向固定 根据轴向载荷大小选用不同结构，如轴端挡圈、圆 螺母、套筒、弹性挡圈、端盖等。
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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2、装拆 装： 温差法（大尺寸轴承）：热油＜80~90℃加热轴 承或干冰冷却轴颈。 压入法（大批量）：中小型轴承用软锤敲入或用
第十二章
轴系结构设计
§1 轴毂连接设计
§2 滚动轴承轴系结构设计
§3 提高滚动轴承轴系性能的措施
• 本章的学习要点 – 了解键、花键、销联接的类型、特点和应用 – 了解滚动轴承轴系结构设计 – 了解轴系润滑、密封的方法
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
3
– 如何考虑轴毂连接？ – 如何滚动轴承轴系结构设计？ – 如何对轴上零部件进行定位与固定？ – 如何实现机器的润滑和密封的？ – 如何考虑支架和箱体的结构？
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3、齿轮传动
机械设计
4、蜗杆传动
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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三、 密封装置设计
对密封装置的基本要求如下： (1)在要求的压力和温度范围内具有良好的密封性能； (2)摩擦阻力小，摩擦系数稳定； (3)磨损少，磨损后在一定程度上能自动补偿，工作寿命长； (4)结构简单，尽可能标准化、系列化，便于装拆、维修，价格低廉
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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2、一端双向固定、一端游动（单支点双向固定）：
用于 l 400 mm
t℃较高 补偿Δ
Δ 大的轴
（游动端自由伸缩）
固定端：承受双向轴向力 （6；一对3、7类；向心推力组合） 游动端：补偿 Δ ，防止卡死 内圈与轴固定
6类：外圈与座间游动 N类：滚子与外圈间游动
机械设计
四、 密封装置设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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目的：1） 防止润滑剂从轴承中流失；
2） 防止灰尘、水分浸入。
分类： 静止式— 无相对运动 接触式— 线速度较低时用 非接触式— 线速度较高时用
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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垫片密封 毡圈密封，脂润滑v＜5m/s 密封圈密封，油润滑v＜ 4~12m/s
销轴用于两零件的铰 接处，构成铰链联接 销轴通常用于开口销 锁定，工作可靠，装 拆方便。 槽销上有辗压或模锻出的三条纵向沟槽， 将槽销打入销孔后，由于材料的弹性使销 挤压在销孔中，不易松脱，因而能承受振 动和变载荷。
机械设计 第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计 根据用途不同可分为： 定位销：确定相对位置 联接销：用于联接，可传递不大的载荷 安全销：安全装置中的过载剪断元件
注意结构图
静止件与运动件不能直接接触，轴与端盖间应有间隙。
机械设计 • 唇形油封密封
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
42ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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非接触式——不受速度限制
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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布置预习内容
• 二级项目的连接件设计计算。
– 所设计的机器采用哪些类型的螺纹连接？ – 分析所用螺栓的受力情况。 – 螺纹连接的主要失效形式是什么？ – 如何正确进行螺栓组的结构设计？ – 如何采取螺纹连接的防松措施？
正确合理考虑轴承安装、固定、调整、密封、润滑、
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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一、滚动轴承轴系的固定
在轴向载荷、附加轴向力作用下，滚动轴承轴系有
“左移”、“右移”趋势，防止轴向窜动，三种固定结 构：
6类
1、两端单向固定（双支点单向固定）
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
3、↑强度的方法 若σp>[σp]，可采用如下措施：
（1）↑键长L，但Lmax=（1.6~1.8)d，否则承载不均。
（2）采用双键，按180°布置，考虑承载不均，按 1.5个计算。但对轴削弱大。
机械设计
（三）半圆键 1、特性
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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1）键的摆动适应毂键槽的斜度；
2）侧面为工作面，传T，不能传轴向力；
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方便拆卸：钩头楔键
机械设计
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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2、切向键：两个单面斜楔构成 工作面：上、下两面 靠互压传载，有一个面必须与轴线共面， 双向T需用双键(120°)。
工作面 毂
轴
1:100
机械设计 （五）花键联接
第三章 第十二章轴毂联接 轴系结构设计
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1、组成：内花键、外花键
（6）渐开线较矩形根部↑， 承载↑， 定心精度高，宜用于 载荷大、尺寸大场合。
机械设计 三、过盈联接