轴类零件加工的结构设计原则都有哪些？你了解吗？.docx

机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。轴类零件加工认准钛浩，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。轴类零件加工认准钛浩机械，品质保障，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，一般根据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为0.2～1.6μm，传动件配合轴颈为0.4～3.2μm。5.其他热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。

四、轴类零件的热处理

1、中碳钢和中碳合金钢。考虑到轴类零件的综合力学性能要求，主要选用经过轧制或锻造的35、40、45、50、40Cr、40CrNi、40MnB钢等，一般应进行正火或调质；若轴颈处耐磨性要求高，可对轴颈处进行表面淬火。具体的钢种应根据载荷的类型、零件的尺寸和淬透性的大小决定。承受弯曲载荷和扭转载荷的轴类，应力的分布是由表面向中心递减的，对淬透性要求不高；承受拉、压载荷的轴类，应力沿轴的截面均匀分布，应选用淬透性较高的钢。

2、对承受冲击载荷较大