轴系结构设计
第4章轴系的结构设计
第4章轴系的结构设计一、引言轴系是机械传动中最为常见的一种形式，它将动力源的转动运动传递给工作机构，并起到支撑、定位和传递扭矩的作用。
轴系的结构设计是保证传动系统正常运行和提高传动效率的重要环节。
本章将着重介绍轴系结构设计的要点和方法。
二、轴系结构设计的基本原则1.合理选择轴的材料和形状：轴的材料要具有足够的强度、硬度和耐磨性，一般选择优质合金钢。
轴的形状要尽量简单，以减小结构应力集中的程度。
2.合理选择轴的直径：轴的直径要根据传动扭矩和转速选择。
直径过小会导致轴变形和破坏，直径过大则会增加轴的重量和制造成本。
3.合理设计轴的轴向尺寸：轴的轴向尺寸要满足承载力和刚度的要求。
一般情况下，轴的轴向尺寸要宽于直径的1.5-2倍，以提高刚度。
4.合理设计轴的键槽和连接方式：轴与零件之间的连接方式有键连接、花键连接、伸缩套连接等。
要根据实际情况选择合适的连接方式，并合理设计键槽的尺寸和位置。
5.合理设计轴的支撑方式：轴系的支撑方式有轴承支撑、轴承端支撑、轴心支承等。
要根据轴系的具体情况选择合适的支撑方式，并合理设计轴承的型号、安装间隙和润滑方式。
三、轴系结构设计的方法1.确定传动需求：要确定传动的功率、转速和转矩等参数，以便选择合适的轴材料和直径。
2.计算轴的载荷和应力：根据传动功率和转速，计算轴的载荷和应力，以确定轴的直径和轴向尺寸。
3.选择合适的轴材料：根据轴的载荷和应力，选择合适的轴材料，考虑材料的强度、硬度和耐磨性等因素。
4.设计轴的形状和结构：根据轴的载荷和支撑方式，设计轴的形状和结构，使其具有足够的刚度和稳定性。
5.设计轴的连接方式：根据轴与零件之间的连接要求，选择合适的连接方式，并设计合适的键槽和位置。
6.设计轴的支撑方式：根据轴系的支撑方式和轴承的工作要求，选择合适的支撑方式，并设计合适的轴承型号、安装间隙和润滑方式。
四、轴系结构设计的实例分析以汽车发动机的曲轴轴系为例，进行轴系结构设计的实例分析。
轴系结构设计实验报告
轴系结构设计实验报告轴系结构设计实验报告引言轴系结构是机械工程中的一个重要概念，它涉及到机械装置中的轴、轴承和传动装置等元件。
轴系结构的设计对于机械装置的稳定性和性能有着重要的影响。
本实验旨在通过设计和测试不同轴系结构的性能，探索轴系结构的设计原则和优化方法。
实验目的本实验的目的是研究不同轴系结构的设计对于机械装置性能的影响，具体包括以下几个方面：1. 了解不同轴系结构的基本原理和特点；2. 掌握轴系结构的设计方法和步骤；3. 测试和分析不同轴系结构的性能差异；4. 探索轴系结构的优化方法。
实验装置和方法本实验使用了一台模拟机械装置，包括轴、轴承和传动装置等元件。
实验过程如下：1. 选择不同类型的轴承，包括滚动轴承和滑动轴承，并安装在不同的轴上；2. 设计和制造不同类型的轴系结构，包括单支撑轴系、双支撑轴系和悬臂轴系等；3. 测试不同轴系结构的转动摩擦力、刚度和振动等性能指标；4. 分析和比较不同轴系结构的性能差异；5. 根据实验结果，进行轴系结构的优化设计。
实验结果和讨论通过实验测试和数据分析，我们得到了以下结果和讨论：1. 不同类型的轴承对轴系结构的性能有着显著的影响。
滚动轴承具有较小的摩擦力和较高的刚度，适用于高速和高负荷的工况；而滑动轴承具有较大的摩擦力和较低的刚度，适用于低速和低负荷的工况。
2. 不同类型的轴系结构对机械装置的性能也有着显著的影响。
单支撑轴系具有较大的刚度和较小的振动，适用于要求较高精度和稳定性的工况；双支撑轴系具有较小的刚度和较大的振动，适用于要求较高速度和动态响应的工况；悬臂轴系则适用于较小负荷和较简单的工况。
3. 轴系结构的优化设计需要综合考虑不同性能指标之间的矛盾和平衡。
例如，在追求较大刚度的同时，需要注意振动的控制和减小摩擦力的影响。
结论通过本实验，我们深入了解了轴系结构的设计原理和方法，并通过实验测试和数据分析，探索了不同轴系结构的性能差异和优化设计。
我们发现不同类型的轴承和轴系结构对机械装置的性能有着重要的影响，需要根据具体工况和要求进行选择和设计。
轴系部件结构设计
轴系部件结构设计本文介绍了轴系部件结构设计的重要性，以及本文的目的和结构安排。
轴系部件结构设计是机械工程领域中重要的设计任务之一。
轴系部件是指连接和传递动力的轴、轴承、联轴器等部件。
它们的结构设计直接影响到机械设备的性能、寿命和可靠性。
良好的轴系部件结构设计能够保证机械设备的正常运转。
首先，合理设计的轴可以实现传递动力和承载负荷的功能；其次，优化设计的轴承能够减少能量损失和机械设备的故障率；还有，恰当选择的联轴器可以实现动力传递的可靠性和高效性。
本文的目的在于深入探讨轴系部件结构设计的关键要素和原则，并提供相关的设计指导。
首先，我们将介绍轴系部件结构设计的基本原则和考虑因素；然后，我们将详细讨论轴的设计要点和注意事项；接着，我们将重点介绍轴承的选择和安装方法；最后，我们将讨论联轴器的选型和安装步骤。
通过阅读本文，读者将了解到轴系部件结构设计的重要性，并可以获得实用的设计指导，以提升机械设备的性能和可靠性。
参考文献请注意，本文引言部分未引用任何内容，其信息为创造性生成）本部分将介绍轴系部件的不同分类和各自的功能。
轴系部件包括轴承、齿轮、连接件等，它们在机械系统中起着重要的作用。
1.轴承轴承是轴系部件中的重要组成部分，它用于支撑轴的旋转运动并减少摩擦。
根据结构和用途的不同，轴承可以分为滚动轴承和滑动轴承。
滚动轴承采用滚动体（如球、柱体、圆锥体）和轴承座的结构，适用于高速转动、小摩擦、高精度要求的场景。
滑动轴承则采用润滑剂在轴和轴承之间形成薄膜，减少摩擦力，适用于低速大负荷的场景。
2.齿轮齿轮是一种通过齿的啮合传递力和运动的机构，常用于机械传动系统中。
齿轮根据齿的形状和用途可以分为直齿轮、斜齿轮、蜗杆齿轮等。
直齿轮是最常见的齿轮形式，它的齿面与轴线平行，适用于传递旋转运动和转矩的工况。
斜齿轮的齿面与轴线倾斜，可以传递更大的力和转矩。
蜗杆齿轮用于角度传动，具有较高的传动比和安全性。
3.连接件连接件用于连接轴系部件和其他机械部件，保证它们协同工作。
轴系结构设计实验
轴系结构设计实验
了解基本轴系结构是制造行业最重要的技能之一。
它由轴承、轴承座、套筒、键和螺母等组成，可以用来支撑、支撑和旋转元件，以传输力、动力或输出位置。
有些轴系结构可以承受振动，而在其他情况下则可以支撑负载和定位。
此外，它们可以通过传动力学在机械系统中转换和传输能量。
因此，有效的轴系结构设计能够改善这些元件的功能和性能，以满足工作要求。
结构和力学特性是轴系结构设计的关键，而这也是轴系结构实验课程的核心内容。
本实验旨在探讨实验轴系结构的基本结构和分析以及用其设计中的力学应用。
实验课程的第一部分将建立基本的轴系结构设计的概念，并分析不同类型的螺栓连接设计用于连接不同类型的轴承。
它将涵盖螺母和螺栓设计，以及如何选择最佳螺栓连接。
实验总数将向学生解释各种轴承阵列、凸轮轴及其属性如位移、轴承力、回转力矩等的概念，以及如何计算每个属性，以便选择最佳轴系结构。
为了验证实验结果，实验课程的第三部分将着重介绍用于检查轴系结构性能的实验。
学生将学习用于衡量摩擦的温湿度、偏心度和储能的持久力的测试设计，以及用于某些应用的FAT、SAT和流体测试方法。
实验总数还将概述应用轴系结构设计的常用分析工具，例如几何建模、力学分析、有限元分析等，并使用软件来建模并执行这些工具。
本实验将探究轴系结构设计的基础知识，以及如何设计合理的轴承方案，以及如何通过实验和计算来验证设计结果。
本实验所涵盖的主题非常实用，熟练掌握将对一般工程设计有很大帮助。
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。
组合轴系结构设计实验报告
组合轴系结构设计实验报告组合轴系结构设计实验报告1. 引言轴系结构是现代机械构件的重要部件之一，其设计及优化对于机械系统的性能具有重要影响。
本实验旨在通过设计一个组合轴系结构，并使用相关的材料和工艺对其进行制造，以验证设计的可行性和性能。
2. 材料与工艺在本实验中，我们选用了常用的金属材料，如钢、铝等，来设计制造组合轴系结构。
在材料选择时，需要考虑其强度、刚度和耐磨性等因素。
同时，还需要根据轴系结构的具体应用场景选择适当的工艺，如铸造、锻造、机械加工等。
3. 设计理论轴系结构的设计需要根据具体的工作条件和要求进行，其中重要的参数包括轴系的长度、直径、轴承位置和轴向负载等。
在设计过程中，需要考虑轴系的强度、刚度、动态平衡和振动等方面的要求，以确保轴系在工作过程中的可靠性和稳定性。
4. 结构设计根据设计理论和要求，我们设计了一个由多个轴段组成的组合轴系结构。
在整个结构中，每个轴段都承受一部分轴向负载，并通过轴承来支撑和滚动。
在轴段之间，使用套筒或键连接将它们固定在一起，以实现轴的整体工作。
此外，还需要设计适当的轴承密封装置和润滑系统，以确保轴承的正常工作和使用寿命。
5. 制造与装配在轴系结构的制造过程中，需要先按照设计要求加工轴段和连接件，然后通过焊接、铆接或螺栓连接等方式将它们装配在一起。
在整个制造过程中，需要确保制造的精度和质量，以保证组合轴系结构的可靠性和性能。
6. 实验验证为验证设计的可行性和性能，我们通过在实验台架上进行转速和负载实验来测试组合轴系结构的性能。
在实验过程中，我们记录了轴系的转速、振动和轴承温度等参数，并进行了数据分析和比较。
7. 结果与讨论根据实验结果，我们发现设计的组合轴系结构能够在设计要求的转速和负载下正常工作，并且具有较低的振动和温升。
在测试过程中，没有出现明显的故障和失效现象。
通过对实验数据的分析，我们可以进一步优化设计，并针对实际应用需求进行改进和调整。
8. 总结通过本实验，我们成功设计制造了一个组合轴系结构，并通过实验验证了其可行性和性能。
传动系统轴系结构设计
传动系统轴系结构设计传动系统轴系结构设计是汽车工程领域的重要内容之一，它直接影响了汽车的性能、安全和舒适性。
一个优秀的传动系统轴系结构应该具备高效、可靠、节能、平稳等特点。
本文将从传动系统轴系结构的基本原理、设计要求、设计方法和优化措施等方面进行详细探讨。
传动系统轴系结构的基本原理是将动力传递给车轮，以实现汽车的运动。
在传动系统中，轴系是起到连接和传递动力的作用。
一般来说，轴系包括传动轴、中间轴、输出轴等。
传动轴是将发动机产生的动力传递给中间轴的组成部分，中间轴是将动力从传动轴传递给输出轴的组成部分，输出轴则将动力传递给车轮。
传动系统轴系结构的设计要求主要包括以下几个方面：首先，传动系统轴系结构应该具备高效传动的特点，即传递动力的损耗要尽量减少。
其次，传动系统轴系结构应该具备可靠性和耐久性，能够长时间稳定运行。
第三，传动系统轴系结构应该具备良好的平稳性，即在车辆行驶过程中产生的振动和噪声要尽量减少。
最后，传动系统轴系结构应该具备灵活性，即能够适应不同的驾驶条件和需求。
在传动系统轴系结构的设计中，可以采用多种方法。
首先，可以通过理论计算和仿真分析的方法确定传动系统轴系结构的参数和尺寸。
其次，可以通过实验验证和测试的方法检验轴系结构的性能和可靠性。
最后，可以通过优化设计的方法不断改进和优化传动系统轴系结构。
在传动系统轴系结构的优化设计中，可以采取多种措施。
首先，可以通过优化轴系的材料和制造工艺来提高轴系的强度和刚度。
其次，可以通过优化轴系的几何形状和结构来改善轴系的传动效率和平稳性。
最后，可以通过优化轴系的润滑和冷却系统来提高轴系的可靠性和耐久性。
综上所述，传动系统轴系结构的设计是汽车工程领域的重要内容之一、一个优秀的传动系统轴系结构应该具备高效、可靠、节能、平稳等特点。
在传动系统轴系结构的设计中，可以采用多种方法，如理论计算、仿真分析、实验验证和优化设计等。
通过不断改进和优化，可以提高传动系统轴系结构的性能和可靠性，为汽车的性能、安全和舒适性提供保障。
典型轴系结构教学PPT轴的结构设计
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14.7 滚动轴承的组Байду номын сангаас设计
3.两端游动式
b
D h r R
d D
h
C
r d
13.2 轴的结构设计
➢用轴肩或轴环固定零件时，常需采用其他附件来防止零件向另一方向 移动。
13.2 轴的结构设计
➢当轴向力不大而轴上零件间的距离较大时，可采用弹性挡圈固定。
13.2 轴的结构设计
➢当轴向力很小，转速很低或仅为防止零件偶然沿轴向滑动时，可采用 紧定螺钉固定。
13.2 轴的结构设计
13.2.2 零件在轴上的固定
周向固定 为了传递运动和转矩，防止轴上零件与轴作相对转动，轴上零件的周向
固定必须可靠。常用的周向固定方法有键、花键、销和过盈配合等联接。
13.2 轴的结构设计
轴向固定 零件在轴上的轴向定位要准确而可靠，以使其安装位置确定，能
承受轴向力而不产生轴向位移 ➢轴肩由定位面和内圆角组成
13.2 轴的结构设计
13.2.3 轴的加工和装配工艺性
轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少，轴上各段的键槽、 圆角半径、倒角、中心孔等尺寸应尽可能统一，以利于加工和检验
轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺纹的轴段应有退 刀槽
当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上
为使轴便于装配，轴端应有倒角
14.7.1 轴承的轴向固定
14.7 滚动轴承的组合设计
14.7.2 轴承组的轴向固定
除了合理选择轴承的类型和尺寸外，还必须正确、合理地进行轴承的 组合设计。即正确解决轴承的轴向位置固定、轴承与其它零件的配合、轴 承的调整与装拆等问题。
概述轴系的结构方案设计
概述轴系的结构方案设计轴系的结构方案设计和机器的整体质量息息相关，一旦发生轴失效，将导致严重后果。
轴系的结构方案设计和一般零部件的设计存在很大的差异，不仅包括强度设计，还包括结构设计。
1 基于功能元的结构方案设计分析机械产品概念设计内容主要包括下列三个部分：功能抽象化、功能分解、功能结构图设计。
机器可被视作一个大系统，在这个系统中，各种零件按照某种关系组合在一起，以满足客户的特定需求，其基本功能要素如下：（1）轴承集——支撑功能的功能元；（2）齿轮副集——传递运动的功能元；（3）螺栓集——紧固功能元。
在每一类功能元中，又可根据功能特性的差异而做进一步的细分。
以图1所示的单级减速器为例，扭矩通过轴、键、齿轮、轴承、轴承座进行传递，力的传递过程可以用图2表示。
2 轴系主要功能元的特征属性分析2.1 轴的属性轴发挥着支撑以及传递转矩的功能，其决定性能的因素主要有两个：一是刚度，二是强度。
在轴的设计过程中，不仅要以工作能力准则为基础，而且要兼顾如下要求：（1）轴向定位方法的运用；（2）周向固定轴上的各类零件，使其符合转矩传递的要求；（3）轴和其他部分存在相对滑动的表面要具有良好的耐磨性；（4）符合实际工艺生产要求。
2.2 传动类结构功能元两轴间的运动通常依靠齿轮传动来完成。
齿轮传动不仅效率高，而且持续稳定，因而具有很强的适应性。
齿轮副有以下分类：（1）平面齿轮——直齿/斜齿圆柱齿轮传动；（2）空间齿轮——传递相交轴/交错轴运动。
结合齿轮的特点及使用条件，采用功能元划分的方法将齿轮副的十大特征总结如下：（1）传动比；（2）传动平稳性；（3）传动效率；（4）耐磨性；（5）结构紧凑性；（6）轴向力；（7）承载能力；（8）转速要求；（9）两轴线方向；（10）制造成本。
2.3 支撑类结构功能元在机器中，轴承装置是一种应用广泛且相当关键的部件，其设计质量关系着机器是否能够正常运转。
轴承装置的设计涉及多种知识与技术，表现出了一定的复杂性和灵活性。
轴系结构设计实验报告答案
轴系结构设计实验报告答案轴系结构设计实验报告答案引言：轴系结构设计是工程领域中的重要课题，它涉及到机械工程、土木工程、航空航天工程等多个领域。
本实验旨在通过对轴系结构设计的实验研究，探索轴系结构的设计原理和优化方法，以提高轴系结构的性能和可靠性。
一、实验目的本实验的主要目的是通过对轴系结构的设计和测试，掌握轴系结构的设计原理和优化方法，以及相关实验技术。
具体目标包括：1. 理解轴系结构的基本原理和设计要求；2. 掌握轴系结构设计的基本步骤和方法；3. 了解轴系结构的性能测试方法和数据分析技术。
二、实验原理轴系结构是由轴、轴承、联轴器和传动装置等组成的机械传动系统。
它的设计目标是实现传递扭矩和转速的稳定和可靠。
轴系结构的设计原理主要包括以下几个方面：1. 轴的选材和尺寸设计：轴的选材要求具有足够的强度和刚度，同时考虑到轴的重量和成本等因素。
轴的尺寸设计要满足承受扭矩和转速的要求。
2. 轴承的选型和布置：轴承的选型要考虑到轴的转速、负荷和工作环境等因素。
轴承的布置要保证轴的旋转平稳和轴向移动的自由度。
3. 联轴器的选择和设计：联轴器的选择要考虑到轴的转速、转矩和轴向位移等因素。
联轴器的设计要满足传递扭矩和转速的要求。
4. 传动装置的设计：传动装置的设计要满足轴的转速和扭矩的要求，同时考虑到传动效率和传动比等因素。
三、实验步骤1. 确定轴的工作条件：根据轴的应用场景和工作要求，确定轴的转速、转矩和工作环境等参数。
2. 选择轴的材料：根据轴的工作条件和要求，选择合适的材料，如钢、铝合金等。
3. 计算轴的尺寸：根据轴的工作条件和材料的力学性能，计算轴的尺寸，如直径、长度等。
4. 选择轴承：根据轴的转速、转矩和工作环境等参数，选择合适的轴承，如滚动轴承、滑动轴承等。
5. 设计轴承的布置：根据轴的工作条件和轴承的要求，设计轴承的布置方式，如前后轴承、径向轴承等。
6. 选择联轴器：根据轴的转速、转矩和轴向位移等参数，选择合适的联轴器，如弹性联轴器、齿轮联轴器等。
轴系的结构设计
四、轴上零件的周向定位
运转时，为了传递转矩或避免与轴发生相对转动， 零件在轴上必须周向固定。
轴上零件的周向定位方法主要有键联接（平键、 半圆键、楔键等）、花键联接、弹性环联接、过 盈配合联接、销联接、成型联接等等。
a)平键
制造简单、装拆方便。用 于传递转矩较大，对中性 要求一般的场合
b)花键
锥顶重合于轴承回转 轴线
七、轴的结构工艺性
1、关于轴的形状：阶梯轴
• 由于阶梯轴接近于等强度，而且便于加工和轴 上零件的定位和拆装，所以实际上的轴多为阶 梯形.
2、关于轴的有关尺寸
➢ 为了能选用合适的圆钢和减少切削用量，阶梯轴 各轴段的直径不宜相差过大，一般取为5~10MM。
➢ 为了便于切削加工，一根轴上的圆角应尽可能取 相同的半径；
轴系结构的设计
第一节 轴 一、轴的功用和分类
1、功用：支承其他回转件，承受转矩与弯矩， 并传递运动和动力。
2.轴的分类
1）按所受载荷特点分三种： 心轴： 只承受弯矩;如 传动轴：只承受转矩;如 转轴：同时承受弯矩和转矩;如
2）按轴的结构形状分：
直轴，曲轴； 光轴，阶梯轴； 空心轴，实心轴； 刚性轴，挠性轴。
3、用带螺纹的端盖调整；
4、用圆螺母调整轴承内圈调整游隙。
预紧的定义：
对某些可调游隙的轴承，为提高旋转精度和 刚度，常在安装时施加一定的轴向作用力（预紧 力）消除轴承游隙，并使内、外圈和滚动体接触 处产生微小弹性变形。
预紧的方法有：
一般采用移动轴承套圈的方法；对一些支承 的轴承组合，还可用金属垫片或磨窄外圈等方法 获得预紧。
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——说着玩的！
轴系结构设计实验报告
轴系结构设计实验报告一、实验目的本实验旨在让学生通过设计轴系结构，掌握轴系结构的设计方法和技巧，了解轴系结构的基本原理，并能够进行轴系结构的计算和分析。
二、实验原理1. 轴系结构的基本概念轴系结构是由若干个轴承、联接件、传动件等组成的机械传动系统。
它主要用于将旋转运动转化为直线运动或者将直线运动转化为旋转运动。
2. 轴系结构的设计方法（1）确定传递功率和转速（2）选择合适的电机和减速器（3）根据传递功率和转速确定轴承类型和尺寸（4）设计联接件和传动件，保证其强度和刚度满足要求（5）进行轴系结构的计算和分析，检查其可靠性。
三、实验内容及步骤1. 实验材料准备：电机、减速器、联接件、传动件等。
2. 实验步骤：（1）确定传递功率和转速，选择合适的电机和减速器。
（2）根据传递功率和转速确定轴承类型和尺寸。
（3）设计联接件和传动件，保证其强度和刚度满足要求。
（4）进行轴系结构的计算和分析，检查其可靠性。
（5）制作轴系结构样品，进行实验验证。
四、实验结果及分析1. 实验结果：通过实验，我们成功地设计了一台轴系结构，将电机的旋转运动转化为直线运动，并且能够顺利地传递功率和转速。
在实验过程中，我们还发现了一些问题，并进行了相应的调整和改进。
2. 结果分析：通过本次实验，我们深入了解了轴系结构的设计方法和技巧，并掌握了轴系结构的基本原理。
同时，在实际操作中，我们也发现了一些问题并进行了相应的调整和改进。
这不仅增加了我们对机械传动系统的认识，也提高了我们解决问题的能力。
五、实验总结通过本次实验，我们不仅学习到了轴系结构的基本原理和设计方法，还掌握了相关工具的使用技巧。
同时，在实际操作中遇到问题时，我们也学会了如何快速定位并解决问题。
这对于以后从事机械制造行业有着非常重要的意义。
轴系结构设计
轴系结构设计轴系结构设计是一种机械设计的重要内容，也是机械装配的基础。
轴系结构是由轴承、联轴器及其他元件组成的动态结构，主要是将机械设备的运动传递到其他部件，并对机械设备的运动进行合理的传动。
在轴系结构中，轴承主要用于支撑轴的转动，联轴器用于将动力传递到轴上，而其他元件则具有固定和定位的作用。
轴系结构设计应考虑轴承、联轴器及其他元件之间的相互关系，以便满足机械设备的运行要求。
在设计时，应该考虑轴承、联轴器及其他元件的尺寸、数量、材料等因素，以确保轴系结构能够正常运行，并且能够满足机械设备的负载、振动、噪声等要求。
轴系结构的设计需要考虑机械设备的运动特性、转速及负载特性。
在设计过程中，应根据机械设备的运动特性，确定轴承、联轴器及其他元件的尺寸、数量、材料等参数。
例如，在高转速情况下，应使用更小尺寸的轴承，以减少摩擦力；在高负载情况下，应使用更大尺寸的轴承，以获得更高的承载能力。
轴系结构的设计还应考虑其结构设计的安全性。
这也是轴系结构设计的重要考量因素，包括检查轴承、联轴器及其他元件的材料是否合格，以及轴系结构的布置是否合理，以避免发生破坏性故障。
此外，轴系结构设计还应考虑机械设备的振动及噪声特性，以及其他质量要求。
通常情况下，在轴系结构设计过程中，应采取适当的措施，如选用合适的轴承、联轴器及其他元件，以降低机械设备的振动及噪声，提高其质量。
轴系结构设计是机械设备的重要内容，也是机械装配的基础。
轴系结构的设计应考虑轴承、联轴器及其他元件的尺寸、数量、材料等参数，以满足机械设备的运行要求；同时也应考虑轴系结构的安全性、振动及噪声特性及其他质量要求。
轴系结构设计是一项技术性工作，需要仔细研究，以确保机械设备的正常运行。
机械设计15_轴系结构
轴受弯、扭？
39
3.改进轴的结构以减小应力集中的影响
内凹圆角 隔离杯
40
4.改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度
41
(五)轴的结构工艺性
42
43
轴装配方案比较
44
§15-3 轴的计算
1.按扭转强度条件计算：简便、计算
p 9.5510 T n [ ] 校核式： T T 3 WT 0.2d
46
键槽对轴径的影响
>100mm时： 有一个键槽时，轴径增大3%； 有二个键槽时，轴径增大7%； d ≤100mm时： 有一个键槽时，轴径增大5%-7%； 有二个键槽时，轴径增大10%-15%； 注意： （1）轴径圆整至标准值；
d
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（2）只作为承受扭矩作用轴段的dmin
2.按弯扭合成强度条件计算
4
心轴:只承受弯矩,不承受扭矩
5
传动轴:只承受扭矩,不承受弯矩
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北京航空航天大学考研试题 如将轴类零件按受力方式分 类,可将受 作用的轴 称为心轴, 受 作用的 轴称为传动轴,受 作 用的轴称为转轴, 自行车的后轮 轴是 轴。
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机器、机构、构件、零件
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按轴线分为：
曲轴、直轴（光轴、阶梯轴）
2 2
注意：心轴计算时：T=0
转动心轴用[σ-1]；固定心轴用[σ0]
[σ0]≈1.7 53
[σ-1]
华中科技大学考研试题
转轴计算时，当量弯矩公式
ca 4( )
2
2
中，为什么要
引入系数α？试说明α≈0.3；
α≈0.6和 α=1各适用于什么场 合？
54
55
3.按疲劳强度条件进行精确校核
实验二轴系结构设计实验
实验二轴系结构设计实验一、实验目的1.通过实验学习并掌握轴系结构设计的基本原理和方法。
2.利用MATLAB软件进行轴系的结构设计，并掌握MATLAB软件的基本操作方法。
3.实践培养学生的工程实际应用能力和问题解决能力。
二、实验原理轴系是由不同的轴件组成的一种机械传动装置，用于传递功率和动力。
轴系结构设计是指为满足特定工况和设计要求，选择适当的轴材料、直径和长度，以及确定轴上的连接方式和支撑方式的过程。
轴系结构设计需要考虑一系列因素，包括承载能力、刚度要求、传动扭矩等。
实验流程：1.根据给定的传动方式（联轴器、齿轮、皮带等），确定轴系的输入和输出位置。
2.确定轴系的输入功率、传递扭矩等参数。
3.使用MATLAB软件进行轴系结构设计。
4.根据设计结果，选择合适的轴材料、直径和长度，确定轴上的连接方式和支撑方式。
5.绘制轴系结构的图纸。
三、实验设备与材料1.计算机2.MATLAB软件3.原理图纸4.轴材料：钢材四、实验步骤1.在MATLAB软件中创建一个新的工程文件，命名为“轴系结构设计实验”。
2.根据实际情况，确定轴系的输入和输出位置，并在MATLAB中绘制轴系的原理图。
3.根据实验条件，确定轴系的输入功率、传递扭矩等参数，并在MATLAB中输入这些参数。
4.使用MATLAB的计算工具，计算轴系的承载能力和刚度要求。
5.根据计算结果，选择合适的轴材料、直径和长度，并在MATLAB中进行相应的计算。
6.根据设计结果，确定轴上的连接方式和支撑方式，并在MATLAB中进行相应的计算。
7.将设计结果导出为图纸，保存为DWG或DXF格式。
8.检查设计结果，确认无误后打印出轴系结构的图纸。
五、实验注意事项1.进行实验前，需要熟悉MATLAB软件的基本操作方法。
2.实验时，应准确输入轴系的输入功率、传递扭矩等参数。
3.设计结果应符合实际情况和实验要求。
4.实验结束后，应将结果进行检查和确认。
六、实验结果分析实验中获得的轴系结构设计结果应符合实际条件和设计要求。
轴系结构设计实训报告
一、实验目的1. 熟悉轴系结构设计的基本原理和方法。
2. 掌握轴、轴承和轴上零件的结构特点及装配关系。
3. 学会轴系结构设计的计算和绘图方法。
4. 培养实际操作能力和工程意识。
二、实验内容1. 实验原理与计算（1）轴的结构设计：根据轴的受力情况，确定轴的材料、直径、长度和形状。
（2）轴承组合设计：根据轴的转速、载荷和润滑条件，选择合适的轴承类型、型号和安装方式。
（3）轴上零件的固定：根据轴上零件的类型和用途，选择合适的固定方法。
2. 实验步骤（1）分析轴的受力情况，确定轴的材料和直径。
（2）根据轴的转速、载荷和润滑条件，选择合适的轴承类型和型号。
（3）设计轴承组合结构，包括轴承的安装方式、轴向定位和轴向固定。
（4）选择轴上零件的固定方法，并绘制装配图。
三、实验过程1. 分析轴的受力情况（1）根据实验要求，确定轴的转速、载荷和转速范围。
（2）根据转速和载荷，选择合适的材料。
（3）计算轴的直径，满足强度、刚度和稳定性要求。
2. 选择轴承类型和型号（1）根据转速、载荷和润滑条件，选择合适的轴承类型。
（2）根据轴承类型，选择合适的轴承型号。
3. 设计轴承组合结构（1）确定轴承的安装方式，如外圈固定、内圈固定等。
（2）设计轴承的轴向定位和轴向固定，确保轴承在轴向方向的稳定。
4. 选择轴上零件的固定方法（1）根据轴上零件的类型和用途，选择合适的固定方法。
（2）绘制装配图，标注固定方式和尺寸。
四、实验结果与分析1. 实验结果（1）根据实验要求，完成了轴的结构设计。
（2）根据实验要求，完成了轴承组合设计。
（3）根据实验要求，完成了轴上零件的固定设计。
2. 分析（1）实验过程中，对轴的结构设计、轴承组合设计和轴上零件的固定方法有了更深入的了解。
（2）通过实验，掌握了轴系结构设计的基本原理和方法。
（3）提高了实际操作能力和工程意识。
五、实验总结1. 实验过程中，遇到了一些问题，如轴承型号的选择、轴上零件的固定方法等。
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装配图完成后，就可量出原先那个“待定”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
安装轴承 与挡油环
小齿轮
安装轴承 与挡油环
轴伸
安装V带轮
键槽，为V 带轮作周向 固定
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。
关于轴系的结构设计
请在放映状态下观看(F5)
5、轴段精加工面过 长，且整个轴没有轴 向固定，这可是一个 大问题。解决办法是 套筒改为轴肩； 7、轴承透盖的 孔与轴擦碰；
4、外套筒挡边太高，不便轴承拆卸。 3、轴套应做成挡油环； 9 8 2、键与键槽顶面不 相碰，应画两条线； 4 7 2
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找 错
8、透盖与外套筒之 间应有调整垫，以 便调整轴承的轴向 游隙； 9、外套筒与箱体之间应有调整垫， 以便调整锥齿轮的啮合间隙；
外
圈
这是一种可分离型轴承，可离分为外 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 型号的外圈和内组件是可以互换的。
内组件
圆锥滚子轴承内圈的大端挡边称为大挡边。大挡边为锥面，滚子的大端面为球 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，工作 时二者为面接触，无法形成油楔，故润滑状态不佳。1990年代后，将其中之一—— 内圈挡边改为锥面，使二者的接触变为线接触，可形成楔形腔，改善了润滑条件。
3、各轴段长度的确定方法
符 号 L1 L2 L3 L4 L5 L6 BX 确 定 方 法 及 说 明 按轴上零件的轮毂宽度确定，一般比轮毂宽度短2～3mm。当该轴段 上不知安装何种零部件时，也可按L1= (1.2～1.5) d1选取。 L2 = l3+l4，l3为轴承透盖+连接螺栓头部的高度，并圆整为标准尺寸。 L3=B+ l2 +Δ2 +(2～3) ，B为轴承的宽度。 L4 按齿轮宽度 b 确定，L4 =b-(2～3) mm。 此处为轴环，通常L5=(0.1 ～ 0.15) d5 有挡油环时，L6= B+挡油环毂宽；无挡油环时，L6= B。 箱体内壁宽度， BX =b+2Δ2。通常Δ2=10～30mm。
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。
VI
V
IV
III
II
I
A
B
机器中的大部分零件尺寸都应按表中的规定 选取。
续表
下面，计算与确定方法
符 号 d1 d2 d3 d4 d5 d6 确 定 方 法 及 说 明 d1按许用扭转应力进行估算(公式：
锥顶重合于轴承回转轴线
找出轴系设计 上的错误
拉 马
在轴系结构设计时，应 注意的一个细节——轴承的 拆卸结构。
轴系结构设计经典范例
认识几个不起眼的零件——
轴承透盖的结构
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 大1～2mm。 透盖前端有一条梯形槽， 毡封油圈就是嵌在这个槽里 的，作用是防止齿轮飞溅的 润滑油漏出箱体，并阻止外 部尘埃进入减速器内部。毡 封油圈的内径比轴伸直径小 1 ～2mm 。
毡封油圈 (用半粗羊毛制造)
认识几个不起眼的零件——
轴承端盖的结构 密 封 垫
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 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， 来调节滚动轴承的轴向间隙（也叫“游 隙”）。
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
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3 1
1、轴段过长，锥 齿轮轴向定位不好， 应比齿轮毂孔长度 6、外套筒内孔精加工 短1~3mm； 面过长，中间应有槽；
修改后的轴系图
轴系立体图
轴系立体图
轴系主视图
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。 由外圈、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。
凸缘联轴器的基本参数和主要尺寸
（摘自GB/T5843—2003）
型号 公称转矩 许用转速 轴孔直径 Tn/(N· m) [n]/r/min d1、d2 轴孔长度L Y型 J1型 D D1 b b1 S 转动惯量 I /(kg.m2) 质量 m/kg
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50 GY7 GYS7 GYH7 1600 6000 55 56 112 84 160 100 40 56 142 107 8 0.031 13.1
d1≥C 3 P n
)，并圆整为标准直径。如果
选用联轴器，d1应符合联轴器标准的孔径。 d2= d1+2a，a为定位轴肩高度，通常取a =3～10mm，d2 应尽可能符合密封 件标准孔径要求，以便采用标准密封圈。 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， 此轴段应与d2段形成自由轴肩，因此d3= d2 +1～5mm，然后圆整到轴承的 内径系列。 d4 = d3 +1～5mm（自由轴肩），d4 与齿轮毂孔配合，应圆整为标准直径。 d5 = d4 +2a，a为定位轴肩高度，通常取 a =3～10mm。 d6 = d5 ，因为同一轴上的滚动轴承最好选取同一型号。
整的设计轴呢？
让我们试试吧！
一、了解轴上零部件，设想轴的结构
端 盖 密封垫 箱 体
轴
轴
设同 置一 在轴 同上 一有 方几 位个 母键 线槽 上时 。， 它 们 应
承
挡油环 齿 轮
挡油环 轴 箱 承 体
密封垫 透 盖 毡封油圈 联轴器
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）。
这 个 有 点 难 度 ！
按照前面介绍的方法，我们确定了输出轴的结构和各部 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 VI V IV III II I
各位童鞋，这仅仅是一个例子而已，所注尺寸都是假想的。☺逗你玩儿！
老湿，这个轴的尺寸怎么定？ 前面教过你了，自己算去！……什么态度？！
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——说着玩的！
三圆锥的锥顶不重合，转动时会 发生“干涉”，如果没有挡边的 阻挡，滚子会在滚道上“爬”。
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 的甩干等场合。歪打正着，难怪说失败是成功的妈！
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， 买来的减速器是不带联轴器的。
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 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）
图1 GY型凸缘联轴器（基本型）
图2 GYS型有对中榫凸缘联轴器
图3 GYH型有对中环凸缘联轴器
60
63 60 63 GY8 GYS8 GYH8
65
3150 4800 70 71 75 80
142
107
200 130 50 68 10
0.103
27.5
172
132 螺栓性能等级8.8级； 螺母性能等级8级。
注：半联轴器材料：35；
对中环材料：35；
木有了！
联 轴 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
轴器和挠性联轴器。我们选GYS7型有对中榫凸缘联轴器，轴孔长度Y型。
套筒联轴器（刚性）
凸缘联轴器（刚性）
炫一下我画的螺 纹！减速器里的螺纹 都是这样画的。
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。
（“两只半联轴器”不是指2.5只，是2×0.5只）