《轴系的结构设计》课件

轴系的结构设计轴系是机械传动系统中重要的组成部分，它主要用于传递动力和运动轴系的设计需要考虑多种因素，包括载荷、速度、精度、可靠性等课程目标理论知识实际应用技能提升掌握轴系结构的基本概念、设计原理和能够运用轴系结构设计理论，进行实际熟练掌握轴系结构的设计软件和工具，方法工程设计和计算提高实际设计能力轴系的基本结构

1.轴轴承连接件轴是轴系的中心，负责传递扭轴承是安装在轴上的零件，用连接件用于连接轴和其他零件矩和支撑旋转部件它通常由于减少摩擦、支撑轴，并允许，如齿轮、飞轮、联轴器等圆形或方形截面构成，表面经轴自由旋转它们根据不同的常见连接方式有键连接、花键过精密加工以确保精度和光滑工作条件和应用场景选择不同连接、螺纹连接等，选择合适度的类型，如滚珠轴承、滚柱轴的连接方式取决于具体的应用承等场景和力学要求轴的功能与作用传递扭矩支撑旋转部件定位和引导连接和固定轴是机械的重要组成部分，主轴还起着支撑旋转部件的作用轴的尺寸和精度决定了旋转部轴通过与其他部件的连接，将要用来传递旋转运动和扭矩，，确保机器的稳定运行，避免件的精度和定位，为机器的精整个机器的各个部分连接起来将动力源的能量传递到工作部部件之间发生碰撞或摩擦细加工提供必要的保证，形成一个完整的传动系统件轴系的基本构成轴轴承

11.

22.轴是轴系的核心，传递扭矩和轴承支撑轴，并允许其自由旋支撑旋转部件转，减少摩擦键轴承座

33.

44.键连接轴与轮毂，防止它们相轴承座固定轴承，并承受来自对滑动轴承的径向和轴向载荷轴系的主要参数12直径长度轴的直径影响强度和刚度轴的长度决定轴承间距34转速载荷转速决定轴的功率轴承的载荷决定轴的尺寸轴的强度与刚度设计

2.轴在工作中承受扭矩和弯矩，导致应力和变形强度设计确保轴在工作负荷下不发生断裂，刚度设计确保轴的变形控制在允许范围内轴的应力分析弯曲应力1轴的弯曲应力是由旋转部件的重量、外力和轴本身的重量引起的，会导致轴产生弯曲变形扭转应力2轴的扭转应力由轴传递的扭矩引起，会导致轴产生扭转变形组合应力3轴在实际工作中通常会同时受到弯曲和扭转两种应力的作用，需要考虑组合应力的影响轴的强度校核强度校核是确保轴在工作条件下不会发生断裂或过大的塑性变形校核需要考虑轴的材料强度、外力、尺寸等因素，并应用相应的强度理论进行计算例如，可以采用最大剪应力理论或最大应变能理论对轴进行强度校核，确保轴的强度满足设计要求轴的变形及刚度校核轴的刚度指的是轴抵抗变形的能力，是轴系设计的重要指标之一刚度不足会导致轴产生过大的变形，影响轴承的正常工作，甚至造成轴的破坏最大挠度1轴的变形量必须满足要求临界转速2轴的转速必须低于临界转速刚度校核3计算轴的刚度并与标准值进行比较轴的刚度校核一般包括最大挠度校核和临界转速校核，确保轴的变形量满足要求，并避免发生共振现象轴的材料选择

3.轴的材料选择对轴系的性能至关重要合适的材料应满足强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀性等要求轴材料的力学性能指标强度硬度弹性模量塑性轴材料承受载荷的能力，决定轴材料抵抗变形的能力，决定轴材料抵抗弹性变形的能力，轴材料承受塑性变形的能力，轴的抗弯抗扭强度轴的耐磨性和抗疲劳性能决定轴的刚度，影响轴的振动决定轴的加工性能，影响轴的特性抗冲击性能轴材料的选择原则强度刚度轴材料应具有足够的强度，以承轴材料应具有足够的刚度，以保受工作载荷和冲击载荷，防止断证轴在工作过程中不产生过大的裂或失效变形，保证运转精度和稳定性耐磨性加工性能轴材料应具有良好的耐磨性，以轴材料应具有良好的加工性能，延长轴的使用寿命，减少磨损和易于切削、磨削和热处理，提高故障生产效率常用轴材料及性能轴材料的选择直接影响轴系的性能和寿命常用轴材料包括碳钢、合金钢、不锈钢等碳钢具有较好的综合性能，价格低廉，适用于一般机械设备的轴系合金钢具有更高的强度、硬度和耐磨性，适用于高负荷、高速、高精度要求的轴系不锈钢具有良好的耐腐蚀性，适用于腐蚀性环境下的轴系轴与键的连接设计

4.轴与键的连接是机械传动中常见的连接方式之一键的作用是传递扭矩，并防止轴与轮毂之间发生相对转动键的作用和类型连接轴与轮防止相对滑动

11.

22.键用来连接轴与轮毂，使两者键能防止轴与轮毂之间发生相一起旋转，传递扭矩和功率对滑动，确保运动的同步性承受切应力不同类型

33.

44.键承受着轴与轮毂之间传递扭常见的键类型包括平键、半圆矩产生的切应力键、楔键、花键等，根据应用场景选择合适类型键的强度与尺寸计算键的强度计算涉及剪切强度和压溃强度，确保键在工作过程中不会发生失效尺寸计算则根据轴的直径、传递扭矩和键的材料来确定键的宽度、高度和长度，以满足强度要求计算参数公式单位剪切应力τ=T/b*h*d Pa压溃应力σ=F/b*l Pa键的宽度b=T/τ*d*h mm键的高度h=T/τ*b*d mm键的长度l=F/σ*b mm键连接的设计要求过盈配合尺寸精度强度要求键和轴槽之间应采用过盈配合，保证键与轴键和轴槽的尺寸精度应符合设计要求，保证键的强度应满足传动扭矩要求，避免因过载槽之间紧密接触，避免松动和脱落配合精度和传动平稳性而失效轴承座设计

5.轴承座是支撑轴承并将其固定在机架或机床上不可缺少的部件轴承座的主要功能是提供轴承安装空间，并承受轴承的径向和轴向载荷在结构设计中需要考虑轴承座的强度、刚度、密封性能等因素轴承座的作用和类型轴承座用于固定和支撑滚动轴承，防止轴承在工作过程中发生松动和移位轴承座的类型根据轴承的类型、安装方式、承载能力等因素而有所不同•圆柱形轴承座•球面轴承座•法兰式轴承座•自对中轴承座轴承载荷分析轴承座的结构设计轴承座是安装轴承的支撑结构，承受轴承传递的载荷，并确保轴承正常工作轴承座的设计需要考虑轴承类型、载荷大小、工作环境、安装方式等因素材料选择1根据载荷大小和工作环境选择合适的材料结构设计2根据轴承类型和安装方式设计合理的结构，保证轴承安装精度和稳定性加工精度3保证轴承座的加工精度，避免对轴承造成损伤安装调试4安装调试过程中需要确保轴承座与轴承的配合精度，避免过紧或过松轴系的润滑与密封轴承润滑的目的是减少摩擦，降低磨损，延长轴系使用寿命密封的作用是防止润滑油泄漏，避免外部灰尘和杂质进入轴承，污染润滑油轴承润滑方式及选择润滑方式选择原则轴承润滑方式多种多样，包括油脂润滑、油液润滑、气体润滑等确保润滑剂能够有效地降低摩擦、减少磨损、延长轴承寿命选择合适的润滑剂，能够降低运行成本，提高设备效率选择润滑方式要考虑轴承类型、工作环境、转速、载荷等因素轴系密封的重要性防止泄漏防止污染保持温度稳定润滑油泄漏，污染环境，影响设备性能外部灰尘、污垢进入轴承，加速磨损，降低防止热量散失或外界热量侵入，影响轴承润使用寿命滑常用密封件及其应用机械密封适用于高速、高压、高温、强腐蚀性介质，可有效防止泄漏，提高效率油封广泛应用于汽车、机械设备、航空航天等领域，主要用于密封轴承、齿轮、活塞等部件，防止润滑油泄漏迷宫密封结构简单、成本低廉，适用于低压、低速场合，但密封效果不如机械密封和油封轴系的制造与装配

7.轴系制造与装配是机械设计的重要环节，对轴系的性能和寿命至关重要轴系零件的制造工艺车削车削是轴系零件最常用的加工方法之一，用于加工外圆、端面、圆锥面等形状铣削铣削适用于加工平面、沟槽、齿轮等形状，是轴系零件的重要加工手段磨削磨削可以实现高精度和高表面光洁度的加工，用于轴系零件的精加工和表面处理热处理热处理可以提高轴系零件的强度和硬度，延长其使用寿命轴系的安装与调整轴系的安装过程需要仔细操作，确保所有零件准确对位，并达到预期的间隙和配合要求安装过程中需进行必要的调整，以确保轴系能够正常运转轴承调整1调整轴承的预紧力轴系对中2确保轴承与轴的同心度轴系定位3固定轴系在机架上的位置轴系的检查与维护定期检查清洁维护检查轴承、密封件、润滑油状态，发定期清理轴承、密封件周围的杂物，现异常及时处理保持清洁，延长使用寿命润滑保养故障排查定期补充润滑油，确保润滑效果，降根据运行情况，及时排查故障，并进低摩擦损耗行维修或更换。