- 機械設計手冊：單行本·軸及其連接（第六版）
- 成大先主編
- 1419字
- 2020-05-29 19:55:58
1.4 軸的結構設計
在軸的具體結構未確定之前，軸上力的作用點難以確定，所以軸的設計計算必須先初步完成結構設計。
軸的結構設計主要是定出軸的合理外形和軸各段的直徑、長度和局部結構。
軸的結構取決于軸的承載性質、大小、方向以及傳動布置方案，軸上零件的布置與固定方式，軸承的類型與尺寸，軸毛坯的型式，制造工藝與裝配工藝，安裝運輸條件及制造經濟性等。設計軸的合理結構，要考慮的主要因素如下。
①使軸受力合理，使扭矩合理分流，彎矩合理分配；
②應盡量減質量，節約材料，盡量采用等強度外形尺寸；
③軸上零、部件定位應可靠（如輪轂應長出相關軸段2～3mm等），見本章1.4.1節；
④盡量減少應力集中，提高疲勞強度，見本章1.4.3節；
⑤要考慮加工工藝所必需的結構要素（如中心孔、螺尾退刀槽、砂輪越程槽等），盡量減少加工刀具的種類，軸上的倒角、圓角、鍵槽等應盡可能取相同尺寸，鍵槽應盡量開在一條線上，直徑相差不大的軸段上的鍵槽截面應一致，以減少加工裝卡次數；
⑥要便于裝拆和維修，要留有裝拆或調整所需的空間和零件所需的滑動距離，軸端或軸的臺階處應有方便裝拆的倒角，軸上所有零件應無過盈地裝配到位，可采用錐套等易裝拆的結構；
⑦對于要求剛度大的軸，要考慮減小變形的措施；
⑧在滿足使用要求的條件下，合理確定軸的加工精度和表面粗糙度，合理確定軸與軸上零件的配合性質；
⑨要符合標準零、部件及標準尺寸的規定。
1.4.1 零件在軸上的定位與固定
零件在軸上的定位與固定方法，參見表7-1-4～表7-1-6。
表7-1-4 軸向定位與固定方法
表7-1-5 周向定位與固定方法
表7-1-6 軸上固定螺釘用孔（摘自JB/ZQ 4251—2006）
注：工作圖上除C1、C2和C3外，其他尺寸應全部注出。
1.4.2 提高軸疲勞強度的結構措施
在軸截面變化處（如臺階、橫孔、鍵槽等），會產生應力集中、引起軸的疲勞破壞，所以設計軸的結構時，應考慮降低應力集中的措施。表7-1-7提供的主要措施可供參考。由于軸的表面工作應力最大，所以提高軸的表面質量也是提高軸的疲勞強度的重要措施。提高軸的表面質量包括降低軸表面粗糙度值、對軸進行表面處理（如表面熱處理、化學處理、機械處理等），均能提高軸的疲勞強度。
表7-1-7 降低軸應力集中的主要措施舉例
注：Kσ為有效應力集中系數，其減小值為概略值，僅供參考。
1.4.3 軸頸及軸伸結構
（1）滑動軸承的軸頸結構尺寸及軸端潤滑油孔
向心軸頸
端軸頸
中軸頸
表7-1-8
止推軸頸
表7-1-9
表7-1-10 軸端潤滑油孔
（2）旋轉電機圓柱形軸伸（摘自GB/T 756—2010）
表7-1-11
（3）旋轉電機圓錐形軸伸（摘自GB/T 757—2010）
表7-1-12 長、短系列圓錐形軸伸尺寸
（4）圓柱形軸伸（摘自GB/T 1569—2005）
表7-1-13
注：1.直徑大于630～1250mm的軸伸直徑和長度系列可參見原標準附錄A，本表未摘錄。
2.本表適用于一般機器之間的連接并傳遞轉矩的場合。
（5）圓錐形軸伸（摘自GB/T 1570—2005）
表7-1-14 直徑220以下的軸伸型式與尺寸
注：1.鍵槽深度t，可用測量G來代替，或按表7-1-16的規定。
2.L2可根據需要選取小于表中的數值。
表7-1-15 直徑220以上的軸伸型式與尺寸
注：1.L2可根據需要選取小于表中的數值。
2.本標準規定了1:10圓錐形軸伸的型式和尺寸，適用于一般機器之間的連接并傳遞轉矩的場合。
表7-1-16 圓錐形軸伸大端處鍵槽深度尺寸（參考）
注：t2的極限偏差與t的極限偏差相同，按大端直徑檢驗鍵槽深度時，表7-1-14中的t作為參考尺寸。
表7-1-17 圓錐形軸伸L1的偏差及圓錐角公差
注：1.基本直徑d的公差選用GB/T 1800.1—2009及GB/T 1800.2—2009中的IT 8。
2.1:10的圓錐角公差選用GB/T 11334—2005中的AT6。
1.4.4 軸的結構示例
圖7-1-1為滾動軸承支承的軸的典型結構，各部分結構尺寸及公差等可參閱本手冊有關篇章。
圖7-1-1 滾動軸承支承的軸的典型結構