机械零部件的设计（1）——轴

面壁深功

今天分享的是怎样开展轴的设计
轴是机械设备中的关键零件之一，按工作原理可分转轴、芯轴和传动轴3种。
轴的设计是一个综合性的过程，涉及多个方面的考虑和计算。在实际设计过程中，需根据具体的工作要求和性能要求进行全面分析和计算，以确保轴系的设计质量和可靠性。以下是轴的设计程序及设计注意点：
一、设计程序
1. 确定轴的装配方案和轴上零件的整体布置
根据机器的总体布局和工作要求，确定轴的装配方案和轴上零件的整体布置。这包括轴上各零件的位置、间距和相互连接方式。
2. 选择轴的材料
根据轴的受力情况、工作环境和性能要求，选择合适的材料。常用的轴材料有碳钢、合金钢等，具体选择需考虑材料的强度、硬度、韧性、耐磨性和耐腐蚀性等因素。
3. 计算轴的直径
在支点间距离以及力的作用点不确定的情形下，先按纯扭工况计算轴的直径。轴的直径需满足强度要求，并能承受预期的扭矩和弯矩。
4. 进行轴的结构设计
包括轴肩、键槽、圆角等结构的设计。这些结构的设计需满足零件的定位、固定和装配要求，同时考虑轴的制造工艺性和应力分布。
5. 进行轴的刚强度计算
根据轴的受力情况和材料性能，进行轴的刚强度计算。这包括扭转强度、弯曲强度和刚度等方面的计算，确保轴在工作过程中不发生失效。
6. 特殊条件下的强度精确计算
在特殊条件下（如高温、高压、高速等），需进行轴的强度精确计算。这包括考虑材料的热膨胀、蠕变、疲劳等因素对轴的影响。
7. 进行轴的临界转速计算
在转速较高、跨度较大或外伸端较长的情况下，需进行轴的临界转速计算。这有助于避免轴在工作过程中发生共振和失效。
8. 进行轴的修改设计
如果刚强度校核不满足条件，需进行轴的修改设计。这包括调整轴的直径、截面尺寸、材料选择或结构设计等方面，以满足性能要求。
二、轴的设计中容易出错的地方
1. 轴上零件的准确定位与固定
轴上零件需通过合理的轴向和周向定位方法实现准确定位与固定。这有助于确保轴系在工作过程中的稳定性和可靠性。
2. 轴系结构的工艺性
轴系结构需具有良好的工艺性，便于加工、装配和维修。这包括避免轴截面尺寸发生急剧变化、直径突变处平滑过渡制圆角等措施，以减少应力集中和提高轴的质量。
3. 轴的刚度和支承刚度
轴的刚度主要取决于轴的刚度和支承刚度。需合理设计各轴段截面尺寸、采用空心轴等措施提高轴的刚度；同时选用刚性较大的轴承、支承处的箱座采用加强肋等措施提高支承刚度。
4. 轴承的适当固定与调整
轴承需有适当的轴向固定措施，以防止轴向窜动并确保轴承工作受热膨胀时的影响。同时，需对轴承游隙进行适当调整，以维持良好的润滑条件。
5. 考虑轴的热膨胀和变形
在设计过程中，需考虑轴的热膨胀和变形对轴系性能的影响。这包括选择合适的材料、合理设计轴的结构和尺寸、采取适当的热补偿措施等方面。

机械猫yy

进来学习，感谢分享

Bycdgking

谢谢大佬分享

cangzhoumj

感谢分享

TakiLee

学习

gemiusunyi

讲解的非常清楚

马自达VIP

学习学习

学习进步

谢谢分享

xhszck

我在机械加工企业，对轴的具体尺寸公差及位置公差、粗糙度等比较关心，要便于加工和成本控制

fiyu1314

感觉是机械设计 上的原话呢，懂的时候就能看懂，不懂的时候看了也没啥用