实验四 轴系结构创意组合
一、概述
任何回转机械都具有轴系结构，因而轴系结构设计是机器设计中最丰富、最需具有创新意识的内容之一，轴系性能的优劣直接决定了机器的性能与使用寿命。由于轴承的类型很多，轴上零件的定位与固定方式多样，具体轴系的种类很多。概括起来主要有：(1)两端单向固定结构；(2)一端双向固定、一端游动结构；(3)两端游动结构(一般用于人字齿轮传动中的一根轴系结构设计)。
如何根据轴的回转转速、轴上零件的受力情况，决定轴承的类型；再根据机器的工作环境决定轴系的总体结构；轴上零件的轴向定位与固定、周向的固定来设计机器的轴系，是机器设计的重要环节。为了设计出适合于机器的轴系，有必要熟悉常见的轴系结构，在此基础上才能设计出正确的轴系结构，为机器的正确设计提供核心的技术支持。
二、实验目的
1．熟悉和掌握轴的结构与其设计，弄懂轴及轴上零件的结构形状及功能、工艺要求和装配关系。
2．熟悉并掌握轴及轴上零件的定位与固定方法。
3．熟悉和掌握轴系结构设计的要求与常用轴系结构。
4．了解轴承的类型、布置、安装及调整方法，以及润滑和密封方式。
三、实验设备和工具
1．模块化轴段，用其可组装成不同结构形状的阶梯轴。
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、轴端挡圈、止动垫圈、轴用弹性挡圈、孔用弹性挡圈、螺钉、螺母等。
3．工具：扳手、游标卡尺、内外卡钳、300mm钢板尺、铅笔、三角板等。
四、实验内容与要求
1．从轴系结构设计实验方案表中选择设计实验方案号。
2．进行轴的结构设计与滚动轴承组合设计。
每组学生根据实验方案规定的设计条件和要求，确定需要哪些轴上零件，进行轴系结构设计。解决轴承类型选择，轴上零件的固定、装拆、轴承游隙的调整、轴承的润滑、密封、轴的结构工艺性等问题。
3．绘出轴系结构设计装配草图，并应使设计结构满足轴承组合设计的基本要求，即采用何种轴系基本结构。
4．考虑滚动轴承与轴、滚动轴承与轴承座的配合选择问题。
5． 每人编写实验报告一份。
五、实验步骤
1．明确实验内容，理解设计要求。
2．复习有关轴的结构设计与轴承组合设计的内容与方法(参看教材有关章节)。
3．构思轴系结构方案
（1）根据齿轮类型选择滚动轴承型号；
(2) 确定支承轴向固定方式(两端单向固定；一端双向固定、一端游动)；
(3) 根据齿轮圆周速度(高、中、低)确定轴承润滑方式(脂润滑、油润滑)；
(4) 选择端盖形式(凸缘式、嵌入式)并考虑透盖处密封方式(毡圈、皮碗、油沟)；
(5) 考虑轴上零件的定位与固定，轴承间隙调整等问题；
(6) 绘制轴系结构方案示意图。
4．组装轴系部件
根据轴系结构方案，从实验箱中选取合适零件并组装成轴系部件，检查轴系结构设计是否合理，并对不合理的结构进行修改。合理的轴系结构应满足下述要求：
表1 轴系结构设计方案
(1) 轴上零件装拆方便，轴的加工工艺性良好；
(2) 轴上零件的轴向固定、周向固定可靠；
(3) 一般滚动轴承与轴过盈配合、轴承与轴承座孔间隙配合；
(4) 滚动轴承的游隙调整方便；
(5) 锥齿轮传动中，其中一锥齿轮的轴系设计要求锥齿轮的位置可以调整。
5．测绘各零件的实际结构尺寸(对机座不测绘、对轴承座只测量其轴向宽度)。
6．将实际零件放回箱内，排列整齐，工具放回原处。
7．在实验报告上，按l∶1比例绘出测绘轴系的设计装配图，图中应标出：
(1) 各段轴的直径和长度、支承跨距；
(2) 滚动轴承与轴的配合、滚动轴承与轴承座的配合、齿轮(或带轮)与轴的配合；
(3) 轴及轴上各零件的序号。
六、思考题
1．轴系结构一般采用什么形式? 如工作轴的温度变化很大，则轴系结构一般采用什么形式? 人字齿轮传动的其中一根轴应采用什么轴系结构形式?
2．齿轮、带轮在轴上一般采用哪些方式进行轴向固定?
3．滚动轴承一般采用什么润滑方式进行润滑?
4．火车轮毂单元中，滚动轴承与轴一般采用什么配合形式?滚动轴承与车轮一般采用
什么配合形式?
5．轴上的两个键槽或多个键槽为什么常常设计成同在一条直线上?
附：轴系结构示例
轴系结构示例1
轴系结构示例2
轴系结构示例3
轴系结构示例4
轴系结构示例5
轴系结构示例6
轴系结构示例7
轴系结构示例8
实 验 报 告
实验名称：
姓名： 班级： 学号：
一、实验目的
二、实验内容
轴系类型
方案编号
三、实验结果
1．轴系结构分析（简要说明轴上零件定位与固定，滚动轴承安装方式及方法、调整、润滑与密封等问题）。
2．轴系装配图。