1。
軸的分類
按所受載荷特點分三種:
心
軸:
只承受彎矩
;
傳動軸:只承受轉矩
;
轉
軸:同時承受彎矩和轉矩
;
按軸的結構形狀分:
直軸,曲軸,光軸,階梯軸,撓性軸。
2.
軸的材料
碳素鋼
比合金鋼價格低廉,對應力集中的敏感性低,可透過熱處理改善其綜合性能,加工
工藝性好,故應用最廣;一般用途的軸,多用含碳量為
0.25
~
0.5%
的優質碳素鋼,尤其是
45
號鋼。
合金鋼
具有比碳鋼更好的機械效能和淬火效能,但對應力集中比較敏感,且價格較貴;
多用於對強度和耐磨性有特殊要求的軸。如
20Cr
、
20CrMnTi
等低碳合金鋼,經滲碳淬火處理後可提高耐磨性;
20CrMoV
、
38CrMoAl
等合金鋼,有良好的高溫機械效能,常用於在高溫、高速和過載條件下工作的軸。
球墨鑄鐵
吸振性和耐磨性好,對應力集中敏感低,價格低廉,使用鑄造製成外形複雜的軸。例如:內燃機中的曲軸。對於形狀複雜的軸,如曲軸、凸輪軸等,也採用球墨鑄鐵或高強度鑄造材料來進行鑄造加工,易於得到所需形狀,而且具有較好的吸振效能和好的耐磨性,對應力集中的敏感性也較低。
3.
軸的結構設計
合理的軸系結構必須滿足下列基本要求:
1
)軸和軸承在預期壽命內不失效;
2
)軸上零件在軸上準確定位與固定,以及軸系在箱體上的可靠固定;
3
)軸系結構有良好的工藝性;
4
)好的經濟性。
軸肩與軸環定位
優點:方便可靠、不需要附加零件,能承受的軸向力大;
缺點:會使軸徑增大,階梯處形成應力集中,階梯過多將不利於加工。
用途:這種方法廣泛用於各種軸上零件的定位。
注意要點:
為了保證零件與定位面靠緊,軸上過渡圓角半徑應小於零件圓角半徑或倒角,一般軸肩定位高度取為(
0.07
~
0.1
)
d
,軸環寬度
b = 1.4h
。
套筒定位
簡化軸的結構,減小應力集中,結構簡單、定位可靠。
多用於軸上零件間距離較小的場合。
螺母定位
固定可靠,可以承受較大的軸向力,能實現軸上零件的間隙調整。
彈性擋圈定位
結構緊湊、簡單、裝拆方便,但受力較小,且軸上切槽會引起應力集中,常用於軸承的定位。
張緊套定位
張緊套定位方便與除錯
緊定螺釘固定
緊定螺釘多用於光軸上零件的固定,併兼有周向固定的作用。適用於軸向力小,轉速低的場合。
軸上零件的周向定位
運轉時,為了傳遞轉矩或避免與軸發生相對轉動,零件在軸上必須周向固定。軸上零件的周向定位方法主要有鍵聯接(平鍵、半圓鍵、楔鍵等)、花鍵聯接、彈性環聯接、過盈配合聯接、銷聯接、成型聯接等等。
平鍵
製造簡單、裝拆方便。用於傳遞轉矩較大,對中性要求一般的場合。
花鍵
承載能力高,定心好、導向性好。適用於傳遞轉矩較大,要求導向性良好的場合。
銷連結
用於固定不太重要、受力不大,但同時需要周向或軸向固定的零件。
軸的軸向定位
機器中的軸的位置是靠軸承來定位的。當軸工作時,既要防止軸向竄動,又要保證軸承工作受熱膨脹時的影響(不致受熱膨脹而卡死),軸承必須有適當的軸向固定措施。
1
)雙支撐單向固定(兩端固定式)
這種方法是利用軸肩和端蓋的擋肩單向固定內、外圈,每一個支撐只能限制單方向移動,兩個支撐共同防止軸的雙向移動。
2
)單支撐雙向固定式(一端固定、一端遊動)
對於工作溫度較高的長軸,受熱後伸長量比較大,應該採用一端固定,而另一端遊動的支撐結構。