轴类零件的加工与设计.docx

轴类零件的加工与设计摘要：轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件以传递扭矩。按结构形式不同轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等轴的长径比小于5的称为短轴大于20的称为细长轴大多数轴介于两者之间；轴用轴承支承与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准它们的精度和表面质量一般要求较高。根据零件的结构及其功能运用定位夹紧的知识完成了夹具设计。关键词：轴类零件轴的设计工艺规程中图分类号：TG51文献标识码：A文章编号：1003-9082（2017）04-0229-01C器产品中的轴类零件是通用零件应用非常普遍。机器工作能力和工作质量在很大程度上都与轴有关轴一旦失效有可能造成严重后果。轴是组成机械结构的重要零件之一。它是轴系零件中的主要零件也是支撑轴上零件、传递运动和动力的关键部件。为了保证安装在轴上的零件能正确地定位和固定满足轴的加工和装配的要求必须合理地定出轴各部分形状和结构尺寸即进行结构设计。一、轴类零件加工的概述轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件但也有少部分是方型的。轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。根据轴线形状的不同轴可以分为曲轴和直轴两类。根据轴的承载情况又可分为：转轴、心轴、传动轴。轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸为轴设计的重要步骤。它由轴上安装零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式载荷的性质、方向、大小及分布情况轴承的类型与尺寸轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输对轴的变形等因素有关。设计者可根据轴的具体要求进行设计必要时可做几个方案进行比较以便选出最佳设计方案以下是一般轴结构设计原则：1.轴的设计主要包括材料、结构设计、性能设计与精度设计等。轴的设计内容是确定轴的合理外形和全部尺寸。由于轴、轴上零部件（包括支承轴承）等构成了轴系组件故轴的结构设计需同时考虑轴上零部件的定位、固定、调整、装拆等功能需求。轴的性能设计主要包括强度设计、刚度设计。轴的性能设计首先需进行其力学模型的简化（根据其支承方式简化为简支梁和悬臂梁）；其次根据其承载类型和工况确定其可能的失效形式进而选用相应的设计准则进行性能设计。轴的性能设计准则包括强度准则和刚度准则。高速轴常需要进行振动稳定性设计。轴的振动稳定性设计主要目的是避免轴振动过大特别是发生共振。轴的精度设计包括其尺寸公差和几何公差。2.轴的加工工艺分析轴类零件的加工工艺因其用途、结构形状、技术要求、产量大小的不同而有所差异。在日常的工艺工作中遇到的大量工作是一般轴的工艺编制。技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况确定采用的。二、轴的材料及选择1.轴的材料主要是碳素钢和合金钢。常用的碳素钢为45钢一般应进行正火或调质处理以改善其力学性能。合金钢比碳素钢具有更高的力学性能和热处理性能但对应力集中的敏感性强价格较贵因此多用于高速、重载及要求耐磨、耐高温或低温等特殊条件的场合。由于在常温下合金钢与碳素钢的弹性模量相差很小因此用合金钢代替碳素钢并不能明显提高轴的刚度。2.对于承受较大载荷、要求强度高、结构紧凑或耐磨性较好的轴可采用合金钢。常用的有40Cr、20Cr、35SiMn等。应当指出：当尺寸相同时采用合金钢不能提高轴的刚度因为在一般情况下各种钢的弹性模量相差不多；合金钢对应力集中的敏感性较高因此轴的结构设计更要注意减少应力集中的影响；采用合金钢时必须进行相应的热处理以便更好地发挥材料的性能。3.轴的毛坯一般采用热轧圆钢或锻件。对于形状复杂的轴（如曲轴和凸轮轴等）也可采用铸钢或球墨铸铁后者具有吸振性好对应力集中敏感性低和价格低廉等优点。三、轴类零件的设计要求根据轴类零件的功用和工作条件其设计技术要求主要在以下方面：1.尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈即支承轴颈用于确定轴的位置并支承轴尺寸精度要求较高通常为IT5～IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈即配合轴颈其精度稍低常为IT6～IT9。2.几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内对于精密轴需在零件图上另行规定其几何形状精度。3.相互位置精度包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。4.表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求一般根据加工的