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。轴类零件加工厂认准钛浩机械,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。
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。轴类零件加工厂认准钛浩机械,专业品质保障,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。
一、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IT 5~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。