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。
五、思考题、讨论题、作业等
1．在你所测绘的轴系中，轴的各段尺寸（轴的长度和直径）是根据什么来确定的？
2．轴系中采用哪种类型轴承？为什么？
3．轴系中轴上零件是如何定位的？轴向位置如何固定？
4．轴承的间隙是如何调整的？调整方式有何特点？
5．轴承采用什么润滑方式？采用什么密封装置？
6．轴上的两个键槽或多个键槽为什么常常设计成加工在一条直线上？
实验报告
一、实验目的
二、实验仪器
三、实验内容
四、实验结论
轴系结构装配图：
1．在你所测绘的轴系中，轴的各段尺寸（轴的长度和直径）是根据什么来确定的？
2．轴系中采用哪种类型轴承？为什么？
3．轴系中轴上零件是如何定位的？轴向位置如何固定？
4．轴承的间隙是如何调整的？调整方式有何特点？
5．轴承采用什么润滑方式？采用什么密封装置？
6．轴上的两个键槽或多个键槽为什么常常设计成加工在一条直线上？
第二篇：轴系结构
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。