軸類零件加工的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則都有哪些,？

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機器產(chǎn)品中的軸類零件是通用零件,，應(yīng)用非常普遍,。機器工作能力和工作質(zhì)量在很大程度上都與軸有關(guān),，軸一旦失效,，有可能造成嚴重后果,。軸是組成機械結(jié)構(gòu)的重要零件之一,。軸類零件加工認準鈦浩,，它是軸系零件中的主要零件，也是支撐軸上零件,、傳遞運動和動力的關(guān)鍵部件,。為了保證安裝在軸上的零件能正確地定位和固定，滿足軸的加工和裝配的要求,，必須合理地定出軸各部分形狀和結(jié)構(gòu)尺寸,，即進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。
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一,、軸類零件加工的概述

7 m( ^) C8 N/ M8 H" `軸是穿在軸承中間或車輪中間或齒輪中間的圓柱形物件,，但也有少部分是方型的。軸是支承轉(zhuǎn)動零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運動,、扭矩或彎矩的機械零件,。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑,。機器中作回轉(zhuǎn)運動的零件就裝在軸上,。根據(jù)軸線形狀的不同，軸可以分為曲軸和直軸兩類,。根據(jù)軸的承載情況，又可分為：轉(zhuǎn)軸,、心軸,、傳動軸。軸類零件加工認準鈦浩機械,，品質(zhì)保障,，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，為軸設(shè)計的重要步驟,。它由軸上安裝零件類型,、尺寸及其位置、零件的固定方式,，載荷的性質(zhì),、方向、大小及分布情況,，軸承的類型與尺寸,，軸的毛坯、制造和裝配工藝,、安裝及運輸,，對軸的變形等因素有關(guān)。設(shè)計者可根據(jù)軸的具體要求進行設(shè)計,，必要時可做幾個方案進行比較,，以便選出最佳設(shè)計方案。

- K  _: {0 |, U& V以下是一般軸結(jié)構(gòu)設(shè)計原則：
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1、軸的設(shè)計主要包括材料,、結(jié)構(gòu)設(shè)計,、性能設(shè)計與精度設(shè)計等。軸的設(shè)計內(nèi)容是確定軸的合理外形和全部尺寸,。由于軸,、軸上零部件（包括支承軸承）等構(gòu)成了軸系組件，故軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計需同時考慮軸上零部件的定位,、固定,、調(diào)整、裝拆等功能需求,。軸的性能設(shè)計主要包括強度設(shè)計,、剛度設(shè)計。軸的性能設(shè)計首先需進行其力學(xué)模型的簡化（根據(jù)其支承方式簡化為簡支梁和懸臂梁）,；
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$ x! f! U5 y3 D# A: [  Z其次根據(jù)其承載類型和工況確定其可能的失效形式,，進而選用相應(yīng)的設(shè)計準則進行性能設(shè)計。軸的性能設(shè)計準則包括強度準則和剛度準則,。高速軸常需要進行振動穩(wěn)定性設(shè)計,。軸的振動穩(wěn)定性設(shè)計主要目的是避免軸振動過大，特別是發(fā)生共振,。軸的精度設(shè)計,，包括其尺寸公差和幾何公差。
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2,、軸的加工工藝分析 軸類零件的加工工藝因其用途,、結(jié)構(gòu)形狀、技術(shù)要求,、產(chǎn)量大小的不同而有所差異,。在日常的工藝工作中遇到的大量工作是一般軸的工藝編制。技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量,、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況,，確定采用的。
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二,、軸的材料及選擇
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1,、軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。常用的碳素鋼為45鋼,，一般應(yīng)進行正火或調(diào)質(zhì)處理,，以改善其力學(xué)性能。合金鋼比碳素鋼具有更高的力學(xué)性能和熱處理性能,，但對應(yīng)力集中的敏感性強,，價格較貴,，因此多用于高速、重載及要求耐磨,、耐高溫或低溫等特殊條件的場合,。由于在常溫下合金鋼與碳素鋼的彈性模量相差很小，因此,，用合金鋼代替碳素鋼并不能明顯提高軸的剛度,。
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; [7 G) n$ ^  I' X! V! s9 C$ k4 @2、對于承受較大載荷,、要求強度高,、結(jié)構(gòu)緊湊或耐磨性較好的軸，可采用合金鋼,。常用的有40Cr,、20Cr、35SiMn等,。應(yīng)當(dāng)指出：當(dāng)尺寸相同時,，采用合金鋼不能提高軸的剛度，因為在一般情況下各種鋼的彈性模量相差不多,；合金鋼對應(yīng)力集中的敏感性較高,，因此軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計更要注意減少應(yīng)力集中的影響；采用合金鋼時必須進行相應(yīng)的熱處理,，以便更好地發(fā)揮材料的性能,。

3、軸的毛坯一般采用熱軋圓鋼或鍛件,。對于形狀復(fù)雜的軸（如曲軸和凸輪軸等）也可采用鑄鋼或球墨鑄鐵，后者具有吸振性好,，對應(yīng)力集中敏感性低和價格低廉等優(yōu)點,。
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三、軸類零件的設(shè)計要求
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* I* L8 g4 `7 [8 F根據(jù)軸類零件的功用和工作條件,，其設(shè)計技術(shù)要求主要在以下方面：

1,、尺寸精度
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5 I& D6 a, T' P軸類零件的主要表面常為兩類：一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸,，用于確定軸的位置并支承軸,，尺寸精度要求較高，通常為IT 5～IT7,；另一類為與各類傳動件配合的軸頸,，即配合軸頸，其精度稍低,，常為IT6～IT9,。

3 X0 H" e% q1 j" q9 o, Y* i8 [5 Z2,、幾何形狀精度
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主要指軸頸表面、外圓錐面,、錐孔等重要表面的圓度,、圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi),，對于精密軸,，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。
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2 P* ^/ w# \. Y) z' J3 Y8 \/ b5 a- l3,、相互位置精度

' K: y$ \0 `5 P; O- {包括內(nèi),、外表面、重要軸面的同軸度,、圓的徑向跳動,、重要端面對軸心線的垂直度、端面間的平行度等,。

4,、表面粗糙度

軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟性來確定,。支承軸頸常為0.2～1.6μm,，傳動件配合軸頸為0.4～3.2μm。5.其他熱處理,、倒角,、倒棱及外觀修飾等要求。


四,、軸類零件的熱處理

( \! P% O( Z! U! z7 d  z2 C1 l1,、中碳鋼和中碳合金鋼�,？紤]到軸類零件的綜合力學(xué)性能要求,，主要選用經(jīng)過軋制或鍛造的35、40,、45,、50、40Cr,、40CrNi,、40MnB鋼等，一般應(yīng)進行正火或調(diào)質(zhì),；若軸頸處耐磨性要求高,，可對軸頸處進行表面淬火。具體的鋼種應(yīng)根據(jù)載荷的類型,、零件的尺寸和淬透性的大小決定,。承受彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷的軸類,，應(yīng)力的分布是由表面向中心遞減的，對淬透性要求不高,；承受拉,、壓載荷的軸類，應(yīng)力沿軸的截面均勻分布,，應(yīng)選用淬透性較高的鋼,。

2、對承受沖擊載荷較大,，對強韌性要求高時或要求進一步提高軸頸的耐磨性時,，可選用20Cr、20CrMnTi等合金滲碳鋼并進行滲碳,、淬火,、低溫回火處理。
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9 E1 |; J3 z% v1 m, {- ^5 K* T3,、對于受力小,、不重要的軸可選用Q235～Q275等普通質(zhì)量碳鋼。4.球墨鑄鐵和高強度灰鑄鐵可用來制作形狀復(fù)雜,、難以鍛造成形的軸類零件,，如曲軸等。

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1 K6 [" ^: d2 ?3 N五,、軸類零件加工工藝規(guī)程及注意點

工藝過程,，在學(xué)校機械加工實習(xí)課中，軸類零件的加工是學(xué)生練習(xí)車削技能的最基本也最重要的項目,，但學(xué)生最后完工工件的質(zhì)量總是很不理想,，經(jīng)過分析主要是學(xué)生對軸類零件的工藝分析工藝規(guī)程制訂不夠合理。軸類零件中工藝規(guī)程的制定,，直接關(guān)系到工件質(zhì)量,、勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益。軸類零件生產(chǎn)認準鈦浩,，一個零件可以有幾種不同的加工方法，但只有某一種較合理,，在制訂機械加工工藝規(guī)程中,，須注意以下幾點：
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1、零件圖工藝分析中,，需理解零件結(jié)構(gòu)特點,、精度、材質(zhì),、熱處理等技術(shù)要求,，且要研究產(chǎn)品裝配圖,，部件裝配圖及驗收標準。
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) E3 G! E8 q7 m5 h7 b5 X2,、滲碳件加工工藝路線一般為：下料→鍛造→正火→粗加工→半精加工→滲碳→去碳加工（對不需提高硬度部分）→淬火→車螺紋,、鉆孔或銑槽→粗磨→低溫時效→半精磨→低溫時效→精磨。

3,、粗基準選擇：有非加工表面,，應(yīng)選非加工表面作為粗基準。對所有表面都需加工的鑄件軸,，根據(jù)加工余量最小表面找正,。且選擇平整光滑表面，讓開澆口處,。選牢固可靠表面為粗基準,，同時，粗基準不可重復(fù)使用,。
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4,、精基準選擇：要符合基準重合原則，盡可能選設(shè)計基準或裝配基準作為定位基準,。符合基準統(tǒng)一原則,。盡可能在多數(shù)工序中用同一個定位基準。盡可能使定位基準與測量基準重合,。選擇精度高,、安裝穩(wěn)定可靠表面為精基準。工藝規(guī)程制訂得是否合理,，直接影響工件的質(zhì)量,、勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益。一個零件可以用幾種不同的加工方法制造,，但在一定的條件下,，只有某一種方法是較合理的。因此,，在制訂工藝規(guī)程時,，必須從實際出發(fā)，根據(jù)設(shè)備條件,、生產(chǎn)類型等具體情況,，盡量采用先進加工方法，制訂出合理的工藝過程,。
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一個零件可以用幾種不同的加工方法制造,，但在一定的條件下,，只有某一種方法是較合理的。因此,，在制訂工藝規(guī)程時,，必須從實際出發(fā)，根據(jù)設(shè)備條件,、生產(chǎn)類型等具體情況,，盡量采用先進加工方法，制訂出合理的工藝過程,。