非標自動化軸系零件設計

1。

軸的分類

按所受載荷特點分三種:

軸:

只承受彎矩

;

傳動軸:只承受轉矩

;

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。

非標自動化軸系零件設計

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。

非標自動化軸系零件設計

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。