轴的结构设计改错要点

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轴上所加螺 纹段右边一 段轴颈穿过 透盖,该段 轴径应小于 螺纹内径;
透盖与轴 之间应留 有间隙, 且应有密 封毡圈;
1)
右轴承内圈右端面是固定面,可用圆螺母加止动垫片,螺 纹外径略小于轴承内径; 轴上所加螺纹段右边一段轴颈穿过透盖,该段轴径应小于 螺纹内径;
2)
3) 4) 5)
透盖与轴之间应留有间隙,且应有密封毡圈;
套筒应做成阶梯;
轴承端盖外端面应凹进去1~2mm 。
2.
按示例①所示,指出图中轴系结构的另外8个错误。
(注:轴承支承型式为两端固定,其润滑方式不考虑,倒角和 圆角忽略不计)

示例 ①——轴承外圈无轴向固定。
⑦ ⑥ ⑤ ④ ③②
⑩ ⑧ ⑨
①右轴承外圈无轴向固定; ②套筒应作成阶梯形,低于轴承内圈的一端抵紧轴承;
轴系结构设计改错要点

轴的结构设计就是按照轴上零件的定位和固定(周向、轴 向)之需要,来具体确定各个轴段的径向和轴向的尺寸及 其形状。 解答轴系结构设计题目(特别是常见的轴系结构改错)时, 应从轴上零件的固定和定位方面、转动件与静止件的关系 方面、零件的结构工艺性方面、装拆与调整方面、润滑与 密封等几方面考虑。 轴与轴上零件如齿轮、带轮、联轴器等是否用键(或销、 紧定螺钉等)作周向固定联接,若有多个轴上零件时其键 槽是否在同一母线上;
7.
8. 9.
轴伸出透盖处的密封、间隙;
轴承的游隙如何调节; 整个轴系相对于箱体(或机架)轴向位置是否可调(例如 使齿轮对在全宽度上啮合,特别是对于圆锥齿轮、蜗轮蜗 杆装置);
11.
在配合表面与非配合表面(非加工面,如轴承盖与箱体 接触处、轴承盖外侧等)之间应有明显的界线,以减少 精加工面积; 外圆、端面是否有倒角; 轴在零件装入端应制出倒角;直径过渡处应制成圆角; 需磨削的轴段应留有砂轮越程槽;车制螺纹的轴段应有 退刀槽。
③轴头应小于齿轮轴毂宽度;
④键长应短于轴头长度; ⑤轴肩应低于轴承内圈; ⑥左轴承外圈无轴向固定; ⑦套筒抵紧左轴承盖,严重错误,应取消套筒,轴伸出处作小 段阶梯使左面齿轮轴肩定位; ⑧键太长,应在左齿轮轮毂内; ⑨箱体应有凸台减少与右轴承盖接触的加工面; ⑩轴上弹性挡圈无作用应取消。
3.
下图所示为需要安装在轴上的带轮、齿轮及滚动轴承,为 保证这些零件在轴上能得到正确的周向固定及轴向固定, 请在图上作出轴的结构设计并画上所需的附加零件。(齿 轮用油润滑,轴承用脂润滑)

1.
2. 3.
轮毂长度是否略大于安装轴段的长度; 轴上零件的(两端)轴向定位如何;
4.
轴上零件(特别是安装于轴中段的齿轮以及轴颈处的轴承
等)是如何装上去的,有无该零件两端的轴段径向尺寸均 大于轮毂孔(或轴承内径)而无法装拆问题; 轴承的类型选择和组合是否合理,特别是采用向心推力轴 承(角接触球轴承、圆锥滚子轴承)时应检查是否为成对
透盖与轴之间应有间隙,且应有密封毡圈;
9)
联轴器与透盖不能接触,联轴器应右移;
10)
11) 12) 13) 14) 15) 16)
联轴器与轴间应有轴肩定位,与其配合轴径应减少;
联轴器与轴间应有键联接,且应与⑥处键在一条线上; 轴右端面不应超出联轴器端面,应缩进去段1~2mm; 联轴器上外圆及左端面内、外圆均应倒角; 某些类型联轴器应画联接孔的中心线;
套杯凸缘与箱体间应有调整垫片、套杯凸缘与透盖间应有 密封垫片; 轴的右端及透盖外圆外侧应有倒角。
10)
11)
套杯凸缘与箱体间应有 调整垫片、套杯凸缘与 透盖间应有密封垫片;
左轴承内圈左 侧轴肩过高, 应减至内圈高 的2/3左右;
轴的右端及 透盖外圆外 侧应有倒角。
两轴承外圈之间 的套筒内径应小 于轴承外径,形 成轴承外圈定位 凸肩;
两轴承内 圈之间的 轴径应小 于轴承内 径;
右轴承内圈右端面 是固定面,可用圆 螺母加止动垫片, 螺纹外径略小于轴 承内径;
12. 13.

用轴肩和轴环进行轴上零件的轴向定位时应注意以下几点。 应满足下列关系:r<C(否则无法保证零件紧靠定位面); r+C<h,两者之间的差值应保证在轴向力作用下实际接触高 度具有足够的强度;
① 轴肩的圆角半径r、零件毂孔的倒角高度C和轴肩高度h间
②为保证滚动轴承的拆卸,轴肩高度应根据轴承型号从手册 中查取;
两轴承内圈之间的轴径应小于轴承内径; 两轴承外圈之间的套筒内径应小于轴承外径,形成轴承外 圈定位凸肩; 左轴承内圈左侧轴肩过高,应减至内圈高的2/3左右; 套杯凸缘不应在左边,应在右边;
6) 7)
8)
箱体孔的中部直径应加大,以减少精加工面;
9)
透盖与套杯配合段过长,透盖与右轴承外圈之间应有大的 间隙;
联轴器与 轴间应有 轴肩定位, 与其配合 段轴径应 减少;
联轴器与 轴间应有 键联接, 且应与齿 轮处键在 一条线上;
右端面 不应超 出联轴 器端面, 应缩进 去 1~2mm;
某些 类型 联轴 器应 画联 接孔 的中 心线
4 5 2 1 3
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2 3 1
13
1) 2) 3) 4) 5)

圆锥面将同时起到径向和轴向定位,如图(a)左端轴肩的存
在以及右端套筒同时接触轴肩和轴上零件将使得圆锥面定
位不能实现,应改为图(b)的结构形式。

轴上零件的周向定位最常用的方法是采用键联接,也可以 采用紧定螺钉、定位销定位等。如采用键作为周向联接件, 在结构设计时应注意:
①键的长度应小于轮毂长度;

套筒同时接触动面和静面。这将引起过度的磨损,甚至使
机器不能运转。这种错误的一个常见例子是定位件同时接
触滚动轴承的内圈和外圈,如图(a),可改为图(b)。

为使弹性挡圈顶紧需固定零件,应使弹性挡圈槽宽大于 弹性挡圈宽度,且向轮毂内部方向加宽。如图(a)的结构 应改为图(b)所示结构。

圆螺母的轴向定位常见错误除未设防松装置以及不能顶 紧轴上零件外,还有螺母无法装入的严重结构设计错误 (图a),应注意要使螺母顺利装入,轴上螺纹的小径应 大于装入处的直径,可改为图(b)。
5.
使用,其内外圈传力点处是否设置有传力件,若两个向心
推力轴承在轴的一端安装时,另一端游动支点处的轴承类 型是否恰当等;
6.
轴承内圈、外圈的厚度是否高出与之相接触的定位元素的 高度; 若两支点的滚动轴承为同型号(如一对向心推力 轴承在两端支承),且二者是由轴的一端依次装入时,座 孔及轴颈的中段是否设有凹槽部分以利于轴承的装拆(同 时可减少精加工长度);
②采用平键联接时,如键处于轴中部常采用双半圆头平键,只 有当键处于轴端时才采用方头键;如用盘铣刀加工键槽, 由于铣刀加工半径的存在,所选键的长度应与键槽的有效 长度一致;
③当轴上有多个键存在时,应将各键的中心线放在轴的同一母 线上;
④键离装入端太远,不便于相配轮 毂孔的安装。

键在轴上的位置应如图b所示,为 使装配时轮毂槽易对准轴上的键, △值不应太大,槽的另一边不应 伸到过渡圆角处见图a,以防过大 的应力集中。
两个轴承端盖外圆外侧应倒角; 两个轴承端盖与箱体接触面间应有调整垫片; 箱体上与端盖的接触面之外的外表面应低一些; 轴端太长,可与轴承左端面平齐或略长;
没有必要设置套筒,可改为外径不超过内圈厚2/3的轴颈, 靠轴肩给轴承定位;
齿轮和轴之间应有键联接;
6)
7)
8)
与齿轮配合的轴颈长度应比齿轮宽度小1~2mm;

为减少应力集中,提高轴 的疲劳强度,在轴肩根部 应有圆角或倒角。对定位 轴肩,其圆角和倒角的尺 寸应小于轴上相配零件内 孔的圆角或倒角尺寸,以 确保可靠、准确的定位; 非定位轴肩的圆角可大一 些。
箱体上与端盖 联轴器与透盖 两个轴承端 两个轴承端盖与 的接触面之外 不能接触,联 盖外圆外侧 箱体接触面间应 的外表面应低 轴器应右移; 应倒角; 有调整垫片; 1. 指出图上的结构错误并提出改正意见。 一些;
联轴器上外 圆及左端面 内、外圆均 应倒角;
轴端太长, 可与轴承左 端面平齐或 略长;
没有必要设 置套筒,可 改为外径不 超过内圈厚 2/3的轴颈, 靠轴肩给轴 承定位;
齿轮 和轴 之间 应有 键联 接;
与齿轮配 合的轴颈 长度应比 齿轮宽度 小1~2mm;
透盖与轴 之间应有 间隙,且 应有密封 毡圈;
③试图用两个轴肩(或轴环)实现轴上零件两个方向的轴向
固定是不可能的,这将使轴上零件无法装入。

套筒定位常见的结构错误有:
①轴头长度设计成与相配轮毂的宽度相等。

由于加工误差的存在,套筒可能无法顶紧轴上零件从而不 能可靠定位(图a),应使相配轴头长度小于轴上零件的轮 毅宽度(图b)。
②套筒和零件的接触高度太小(图a),可将套筒制成阶梯形 式(图b)。
4.
图示为小锥齿轮轴系部件结构图(小锥齿轮与轴一体, 成为齿轮轴)。试改正图中不合理或错误的结构,并简 述原因。(注:1)直接在原图上改或另绘结构图均可; 2)不得改成锥齿轮与轴分离的结构。)
套杯凸缘不 应在左边, 应在右边;
箱体孔的中部直 径应加大,以减 少精加Байду номын сангаас面;
透盖与套杯配合段过 长,透盖与右轴承外 圈之间应有大的间隙;
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