機械零部件的設(shè)計（1）——軸

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發(fā)表于 2024-10-24 06:06:28 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

本帖最后由面壁深功于 2024-10-24 06:36 編輯

今天分享的是怎樣開展軸的設(shè)計
軸是機械設(shè)備中的關(guān)鍵零件之一，按工作原理可分轉(zhuǎn)軸、芯軸和傳動軸3種。
軸的設(shè)計是一個綜合性的過程，涉及多個方面的考慮和計算。在實際設(shè)計過程中，需根據(jù)具體的工作要求和性能要求進行全面分析和計算，以確保軸系的設(shè)計質(zhì)量和可靠性。以下是軸的設(shè)計程序及設(shè)計注意點：
一、設(shè)計程序
1. 確定軸的裝配方案和軸上零件的整體布置
根據(jù)機器的總體布局和工作要求，確定軸的裝配方案和軸上零件的整體布置。這包括軸上各零件的位置、間距和相互連接方式。
2. 選擇軸的材料
根據(jù)軸的受力情況、工作環(huán)境和性能要求，選擇合適的材料。常用的軸材料有碳鋼、合金鋼等，具體選擇需考慮材料的強度、硬度、韌性、耐磨性和耐腐蝕性等因素。
3. 計算軸的直徑
在支點間距離以及力的作用點不確定的情形下，先按純扭工況計算軸的直徑。軸的直徑需滿足強度要求，并能承受預(yù)期的扭矩和彎矩。
4. 進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
包括軸肩、鍵槽、圓角等結(jié)構(gòu)的設(shè)計。這些結(jié)構(gòu)的設(shè)計需滿足零件的定位、固定和裝配要求，同時考慮軸的制造工藝性和應(yīng)力分布。
5. 進行軸的剛強度計算
根據(jù)軸的受力情況和材料性能，進行軸的剛強度計算。這包括扭轉(zhuǎn)強度、彎曲強度和剛度等方面的計算，確保軸在工作過程中不發(fā)生失效。
6. 特殊條件下的強度精確計算
在特殊條件下（如高溫、高壓、高速等），需進行軸的強度精確計算。這包括考慮材料的熱膨脹、蠕變、疲勞等因素對軸的影響。
7. 進行軸的臨界轉(zhuǎn)速計算
在轉(zhuǎn)速較高、跨度較大或外伸端較長的情況下，需進行軸的臨界轉(zhuǎn)速計算。這有助于避免軸在工作過程中發(fā)生共振和失效。
8. 進行軸的修改設(shè)計
如果剛強度校核不滿足條件，需進行軸的修改設(shè)計。這包括調(diào)整軸的直徑、截面尺寸、材料選擇或結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面，以滿足性能要求。
二、軸的設(shè)計中容易出錯的地方
1. 軸上零件的準(zhǔn)確定位與固定
軸上零件需通過合理的軸向和周向定位方法實現(xiàn)準(zhǔn)確定位與固定。這有助于確保軸系在工作過程中的穩(wěn)定性和可靠性。
2. 軸系結(jié)構(gòu)的工藝性
軸系結(jié)構(gòu)需具有良好的工藝性，便于加工、裝配和維修。這包括避免軸截面尺寸發(fā)生急劇變化、直徑突變處平滑過渡制圓角等措施，以減少應(yīng)力集中和提高軸的質(zhì)量。
3. 軸的剛度和支承剛度
軸的剛度主要取決于軸的剛度和支承剛度。需合理設(shè)計各軸段截面尺寸、采用空心軸等措施提高軸的剛度；同時選用剛性較大的軸承、支承處的箱座采用加強肋等措施提高支承剛度。
4. 軸承的適當(dāng)固定與調(diào)整
軸承需有適當(dāng)?shù)妮S向固定措施，以防止軸向竄動并確保軸承工作受熱膨脹時的影響。同時，需對軸承游隙進行適當(dāng)調(diào)整，以維持良好的潤滑條件。
5. 考慮軸的熱膨脹和變形
在設(shè)計過程中，需考慮軸的熱膨脹和變形對軸系性能的影響。這包括選擇合適的材料、合理設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)和尺寸、采取適當(dāng)?shù)臒嵫a償措施等方面。