实验六、轴系结构设计实验

实验三、轴系结构设计实验

一、实验目的

1、熟悉常用轴系零部件的结构；

2、掌握轴的结构设计基本要求；

3、掌握轴承组合结构设计的基本方法。

二、实验设备

①各种轴；

②轴上零件：齿轮、蜗杆、带轮、联轴器、轴承、轴承座、端盖、

套杯、套筒、圆螺母、止退垫圈、轴端挡板、轴用弹性垫圈、孔用弹性垫圈、螺钉、螺母等。

③工具包括活搬手、游标卡尺、胀钳。

④铅笔、三角尺等绘图工具自备。

三、概述

轴系结构是机械的重要组成部分，也是机械设计课程的核心教学内容。由于轴系结构设计的问题多、实践性强、灵活性大，因此既是教师讲授的难点，也是学生学习中最不易掌握的内容。本实验通过学生自己动手，经过装配、调整、拆卸等全过程，不仅可以增强学生对轴系零部件结构的感性认识，还能帮助学生深入理解轴的结构设计、轴承组合结构设计的基本要领，达到提高设计能力和工程实践能力的目的。

四、实验内容

1、每组同学根据轴系简图装配轴系部件；

2、分析并测绘部件，在简图上标出零、部件尺寸；

3、编写实验报告，并画出轴系部件装配草图。

五、实验步骤
①根据轴系结构设计装配草图，选择相应的零件实物，按装配工艺要求顺序

装在轴上，完成轴系结构设计；

②分析轴系结构方案的合理性。分析时应考虑以下问题：

a.轴上各键槽是否在同一条母线上；

b.轴上各零件是否处于指定位置；

c.轴上各零件的轴向、周向固定是否合理、可靠，如防松、轴承拆卸等；

d.轴系能否实现回转运动，运动是否灵活；

e.轴系沿轴线方向的位置是否确定，轴向力能否传到机座上；

f.轴系的轴向位置是否需要调整，需要时，如何调整。

③在确认实际装配结构无误时，测绘各零件的实际尺寸（底板不测绘，轴承座只测量轴向宽度）；

④将实验零件放回箱内，排列整齐，工具放回原处；

⑤在实验报告上，按1∶1比例完成轴系结构装配图（只标出各段轴的直径和长度，公差配合及其余尺寸不标注，零件序号、标题栏可省略）。

注意：因实验条件限制，本实验忽略过盈配合的松紧程度、轴肩过渡圆角及润滑等问题。

六、思考题

1、轴的结构设计要考虑哪些问题？

2、为什么大多数转轴要作成阶梯轴？

3、轴上零件的轴向固定有哪些方法？

4、轴上零件的周向固定有哪些方法？

5、轴的大小是否仅仅决定于他的设计准则？轴上零件（如轴承、联轴器等）对轴颈的影响怎样考虑？

6、齿轮联轴器中，为什么低速轴直径要比高速轴的直径大得多？

7、对于常见的两支点轴系，轴承的组合设计有哪几种型式？

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

第二篇：轴系

实验二轴系组合设计

一、实验目的

1．掌握轴系结构测绘的方法；

2．了解轴系各零部件的结构形状、功能、工艺性要求和尺寸装配关系；

3．掌握轴系各零部件的安装、固定和调整方法；

4．掌握轴系结构设计的方法和要求；

5．培养学生的工程实践能力、动手能力和设计能力。

二、试验设备及用具

1．箱体：1件；

2．齿轮：5对（圆柱直齿，斜齿，螺旋齿，锥齿，蜗轮）；

3．轴：4根；

4．轴承：8个（球轴承4个，圆锥滚子轴承4个）；

5．其他零部件：轴承座压盖密封件支承套键调整垫等50余件；

6．测量用具：游标卡尺，内、外卡钳、钢尺等及装拆工具一套；

7．学生自带用具：圆规、三角板、铅笔、橡皮和方格纸等。

三、实验原理

进行轴的结构设计时，通常首先按扭转强度初步计算出轴端直径，然后在此基础上全面考虑轴上零件的布置、定位、固定、装拆、调整等要求，以及减少轴的应力集中，保证轴的结构工艺等因素，以便经济合理地确定轴的结构。

1．轴上零件的布置

轴上零件应布置合理，使轴受力均匀，提高轴的强度。

2．轴上零件的定位和固定

零件安装在轴上，要有一个确定的位置，即要求定位准确、轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡圈和圆螺母等来保证的；轴上零件的周向定位是通过键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合来实现的。

轴的结构设计应该保证：

3．轴上零件的装拆和调整

为了使轴上零件的装拆方便，并能进行位置及间隙的调整，常把轴做成两端细中间粗的阶梯轴，为装拆方便而设置的轴肩高度一般可取为1－3mm，安装滚动轴承处的轴肩高度应低于轴承内圈的厚度，以便于拆卸轴承。轴承游隙的调整，常用调整垫片的厚度来实现。

4．轴应具有良好的制造工艺性

轴的形状和尺寸应满足加工、装拆方便的要求。轴的结构越简单，工艺性越好。做

5．轴上零件的润滑

滚动轴承的润滑可根据速度因数dn值选择是油润滑还是脂润滑，不同的润滑方式采用的密封方式不同。

四、实验要求

1．组合设计

学员根据指导教师的要求或自己的设想，使用箱内的零件进行以下的组装实验：

(一)齿轮传动组合

1）一级传动组合

a)直齿圆柱齿轮（图一）

b)斜齿圆柱齿轮

c)螺旋圆柱齿轮（图二）

d)直齿圆锥齿轮（图三）

e)蜗轮蜗杆（图四）

2）二级传动组合

a)同轴式圆柱齿轮（图五）

b)螺旋，圆柱齿轮（图六）

c)圆锥，圆柱齿轮（图七）

d)蜗轮，圆柱齿轮（图八）

e)螺旋，二对圆柱齿轮，分流转动（图九）

f)圆锥，二对圆柱齿轮，分流转动

g)蜗轮，二对圆柱齿轮，分流转动

(二)轴承组合

1）轴承固紧方法（图十）

2）轴与轴承组合

a)两端固定（图十一）

b)一端固定，一端游动（图十二）

c)悬臂支撑（图十三）

(三)传动系的润滑与密封

1）润滑采用飞溅式润滑

2）密封

a)固定端面：衬垫或O型圈（图十四）

b)旋转间隙式：迷宫或回油螺纹（图十五）

c)旋转接触式：毛毡或橡胶油封（图十六）

2．所测轴系进行结构分析

对所选轴系实物（或模型）进行具体的结构分析。首先，对轴系的总体结构进行分析，明确轴系的工作要求，了解轴各部分结构的作用、轴上各零件的用途。在此基础上分析轴上零件的受力和传力路线。了解轴承类型和布置方式、轴上零件以及轴系的定位和固定方法。最后，还应熟悉轴上零件的装拆和调整、公差和配合、润滑和密封等内容。

3．绘制一张轴系结构装配图

首先，按正确的拆装顺序和拆卸方法把轴上零件拆卸下来；然后，对轴系进行测绘，将测量各零件所得的尺寸，对照实物（或模型）按适当比例画出其轴系结构装配图。对于因拆卸困难或需专用量具等原因而难以测量的有关尺寸，允许按照实物（或模型）的相对大小和结构关系进行估算，标准件应参考有关标准确定尺寸。对支承轴承的箱体部分只要求画出与轴承和端盖相配的局部结构。

所绘制的轴系结构装配图要求结构合理、装配关系清楚、绘图正确（按制图要求并符合有关规定）、标注必要的尺寸（如齿轮直径和宽度、轴承间距和主要零件的配合尺寸等），应编写明细表和标题栏。