轴系结构设计课程设计非机类专业用.ppt

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1、轴系的结构设计补充讲解轴系的结构设计补充讲解课程设计专用圆锥滚子轴承30208圆锥滚子轴承可承受径向和轴向的联合载荷。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。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。因其滚子为圆锥形，因此而得名。这是一种可分离型轴承，可离分为外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。型号的外圈和内组件是可以互换的。外 圈内组件 圆锥滚子轴承内圈的大端挡边称为大挡边。大

2、挡边为锥面，滚子的大端面为球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。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。内圈挡边

3、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。三圆锥的锥顶不重合，转动时会三圆锥的锥顶不重合，转动时会发生发生“干涉干涉”，如果没有挡边的，如果没有挡边的阻挡，滚子会在滚道上阻挡，滚子会在滚道上“爬爬”。锥顶重合于轴承回转轴线锥顶重合于轴承回转轴线 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转轴线上.有趣的是，设计方面的一些错误反倒会使人们受到启发。比有趣的是，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，用于洗衣机如，这类轴承设计的错误，催生了一种超越

4、离合器，用于洗衣机的甩干等场合。的甩干等场合。找出轴系设计找出轴系设计上的错误上的错误拉马 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毡封油圈毡封油圈(用半粗羊毛制造用半粗羊毛制造)轴承透盖的结构轴承透盖的结构 轴是从透盖的孔中穿过的，当轴旋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转时不能与孔擦碰，所以孔的直径要比轴大大12mm。认识几个不起眼的零件 透盖前端有一条梯形槽，透盖前端有一条梯形槽，毡封油圈就是嵌在这个槽里毡封油圈就是嵌在这个槽里的，作用是防止齿轮飞溅的的，作用是防止齿轮飞溅的润滑油漏出箱体，并阻止外润滑油漏出箱体，并阻止外部尘

5、埃进入减速器内部。毡部尘埃进入减速器内部。毡封油圈的内径比轴伸直径小封油圈的内径比轴伸直径小1 2mm。轴承端盖的结构轴承端盖的结构密密 封封 垫垫 密封垫是与透盖、端盖一起使用的，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，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（也叫来调节滚动轴承的轴向间隙（也叫“游隙游隙”）。）。认识几个不起眼的零件轴的设计 前面，我们见到了一些轴系结构设计方面的例子。但是，如何完

6、整的设计轴呢？轴轴一、了解轴上零部件进行轴的结构设计一、了解轴上零部件进行轴的结构设计毡封油圈毡封油圈端端 盖盖齿齿 轮轮挡油环挡油环箱箱 体体密封垫密封垫透透 盖盖联轴器联轴器箱箱 体体挡油环挡油环轴轴 承承轴轴 承承密封垫密封垫同同一一轴轴上上有有几几个个键键槽槽时时，它它们们应应设设置置在在同同一一方方位位母母线线上上。输出轴设计的一般步骤：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

7、确定；4、按弯扭组合进行轴的强度校核（略 见教材CH14例）。AIVIVIIIII二、轴的结构设计和尺寸确定二、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。VIB机器中的大部分零件尺寸都应尽量按表中的规定选取。续表续表2、各轴段、各轴段直径直径直径直径的计算与确定方法的计算与确定方法符符 号号确确 定定 方方 法法 及及 说说 明明d1d1按许用扭转应力进行估算按许用扭转应力进行估算(公式：公式：)，并圆整为标准直径。如果，并圆整为标准直径。如果选用联轴器，选用联轴器，d1应符合联轴器标准的孔径。应符合联轴器标准的孔径。d2d2=d1+2a，a为定位轴肩高度，通常

8、取为定位轴肩高度，通常取a=310mm，d2 应尽可能符合密封应尽可能符合密封件标准孔径要求，以便采用标准密封圈。件标准孔径要求，以便采用标准密封圈。d3此轴段安装轴承，故此轴段安装轴承，故d3必须符合滚动轴承的内径系列。为便于轴承安装，必须符合滚动轴承的内径系列。为便于轴承安装，此轴段应与此轴段应与d2段形成自由轴肩，因此段形成自由轴肩，因此d3=d2+15mm，然后圆整到轴承的，然后圆整到轴承的内径系列。内径系列。d4d4=d3+15mm（自由轴肩），（自由轴肩），d4 与齿轮毂孔配合，应圆整为标准直径。与齿轮毂孔配合，应圆整为标准直径。d5d5=d4+2a，a为定位轴肩高度，通常取为定位

9、轴肩高度，通常取 a=310mm。d6d6=d3，因为同一轴上的滚动轴承最好选取同一型号。，因为同一轴上的滚动轴承最好选取同一型号。符符 号号确确 定定 方方 法法 及及 说说 明明L1按轴上零件的轮毂宽度确定，一般比轮毂宽度短按轴上零件的轮毂宽度确定，一般比轮毂宽度短23mm。当该轴段。当该轴段上不知安装何种零部件时，也可按上不知安装何种零部件时，也可按L1=(1.21.5)d1选取。选取。L2L2=l3+l4，l3为轴承透盖为轴承透盖+连接螺栓头部的高度，并圆整为标准尺寸。连接螺栓头部的高度，并圆整为标准尺寸。L3L3=B+l2+2+(23)，B为轴承的宽度。为轴承的宽度。L4L4 按齿轮

10、宽度按齿轮宽度 b 确定，确定，L4=b-(23)mm。L5此此处处为轴环，通常为轴环，通常L5=(0.1 0.15)d5（或（或=1.4h）L6有有挡挡油油环时环时，L6=B+挡挡油油环毂宽环毂宽；无无挡挡油油环时环时，L6=B。BX箱体内壁宽度，箱体内壁宽度，BX=b+22。通常。通常2=1030mm。3、各轴段、各轴段长度长度长度长度的确定方法的确定方法IVIVIIIIIIV 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要画出装配图后才能确定装配图完成后，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

11、一步是绘制轴的工作图(指导书P106-107)安装安装V带轮带轮安装轴承安装轴承与挡油环与挡油环小齿轮小齿轮安装轴承安装轴承与挡油环与挡油环轴伸轴伸键槽，为键槽，为V带轮作周向带轮作周向固定固定 联轴器的选择联轴器的选择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=KAT；（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。联联 轴轴 器器 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。轴器和挠性联轴器。我们选我们选我们选我们

12、选GYS7GYS7型有型有型有型有对对对对中榫凸中榫凸中榫凸中榫凸缘联轴缘联轴缘联轴缘联轴器，器，器，器，轴轴轴轴孔孔孔孔长长长长度度度度Y Y型。型。型。型。套筒联轴器（刚性）套筒联轴器（刚性）凸缘联轴器（刚性）凸缘联轴器（刚性）炫一下我画的螺炫一下我画的螺炫一下我画的螺炫一下我画的螺纹！减速器里的螺纹纹！减速器里的螺纹纹！减速器里的螺纹纹！减速器里的螺纹都是这样画的。都是这样画的。都是这样画的。都是这样画的。对于我们来说，还有一只半联轴器对于我们来说，还有一只半联轴器是装在滚筒轴上的。通常情况下，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。买来的减速器是不带联轴器的。凸缘联轴

13、器是一种标准件。一套凸缘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。联轴器是由两只半联轴器组成的。（“两只半联轴器两只半联轴器”不是指不是指2.5只，是只，是20.5只）只）两只半联轴器分别安装在需要连接在一起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。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）凸缘联轴器的型号（共三种）图图1 GY型凸型凸缘联轴缘联轴器（基本型）器（基本型）图图3 GYH型有型有对对中中环环凸凸缘联轴缘联轴器器 图图2 GYS型有型有对对中榫凸中榫

14、凸缘联轴缘联轴器器型号型号公称公称转转矩矩Tn/(Nm)许许用用转转速速n/r/min轴轴孔直径孔直径d1、d2轴轴孔孔长长度度LDD1bb1S转动惯转动惯量量I/(kg.m2)质质量量m/kgY型型J1型型GY7GYS7GYH7160060004811284160100405680.03113.15055566014210763GY8GYS8GYH831504800601421072001305068100.10327.5636570717580172132凸缘联轴器的基本参数和主要尺寸凸缘联轴器的基本参数和主要尺寸（摘自（摘自GB/T58432003）注：半联轴器材料：注：半联轴器材料：35；对中环材料：对中环材料：35；螺栓性能等级螺栓性能等级8.8级；级；螺母性能等级螺母性能等级8级。级。