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轴有(yǒu)哪些类型?怎么设计一个轴零件?

2023-06-07

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1. 什么是轴零件加工

轴基本上是任何机器的旋转部件,其横截面為(wèi)圆形,用(yòng)于将动力从一个部分(fēn)传递到另一个部分(fēn)或从动力产生机到动力吸收机。為(wèi)传递动力,轴的一端与动力源相连,另一端与机器相连。轴可(kě)以根据需要是实心或空心的,空心轴有(yǒu)助于减轻重量并提供优势。轴是机器中使用(yòng)的非常重要的元件之一。它们用(yòng)于支撑旋转部件,例如滑轮和齿轮,它们由位于刚性机器外壳中的轴承支撑,位于轴上的齿轮和皮带轮有(yǒu)助于传递运动。许多(duō)其他(tā)旋转元件通过键安装在轴上。由于轴所支撑的构件的反作用(yòng)力和动力传递产生的扭矩,它们承受弯矩和扭矩。轴总是具有(yǒu)圆形横截面,可(kě)以是空心的或实心的。轴可(kě)分(fēn)為(wèi)曲柄轴、直線(xiàn)轴、铰接轴或柔性轴,但直線(xiàn)轴通常用(yòng)于传递动力。轴通常设计為(wèi)陡峭的圆柱杆,因此它们在整个長(cháng)度上具有(yǒu)不同的直径,尽管具有(yǒu)恒定直径的轴易于生产。阶梯轴中的应力大小(xiǎo)随其長(cháng)度而变化。具有(yǒu)统一直径的轴不适合拆卸、组装、维护,并且这些轴在紧固安装在它们上的零件时会产生复杂性,特别是轴承。

2. 轴零件加工的类型

01 传动轴

传动轴是阶梯轴,用(yòng)于在一个源之间传递动力到另一个吸收动力的机器。在轴齿轮、轮毂或皮带轮的阶梯部分(fēn)上安装用(yòng)于传递运动。如高架轴、線(xiàn)轴、副轴和所有(yǒu)工厂的轴。02 机械轴

机械轴位于组件的内部,是机器的组成部分(fēn),如汽車(chē)发动机中的曲轴是机器轴。03 車(chē)桥轴

車(chē)桥轴轴支撑旋转元件,例如轮子,可(kě)以安装在带有(yǒu)轴承的外壳中,但轴是非旋转元件,主要用(yòng)于車(chē)辆,如汽車(chē)中的車(chē)轴。04 主轴

主轴是机器的旋转部分(fēn),它容纳工具或工作空间,用(yòng)于机器的短轴,如車(chē)床加工中的主轴。3. 轴用(yòng)材料

轴通常用(yòng)低碳钢材料。如果需要高强度则使用(yòng)合金钢,如镍铬、镍、铬钒钢。它们是通过热轧和冷拔和研磨形成的,通常用(yòng)于常规轴的材料是50C12、50C4、45C8、40C8级的碳钢。用(yòng)于轴的材料应具有(yǒu)以下特性:材料应具有(yǒu)高强度材料应具有(yǒu)高耐磨性材料应具有(yǒu)热处理(lǐ)特性材料应具有(yǒu)良好的机械性能(néng)材料必须具有(yǒu)低缺口敏感系数

4. 轴零件加工的标准尺寸

机械轴可(kě)达25毫米,步長(cháng)為(wèi)0.5毫米。传动轴的标准尺寸-步長(cháng):25毫米至60毫米-5毫米步長(cháng)60毫米至100毫米-10毫米步長(cháng)110毫米至140毫米-15毫米步長(cháng)140毫米至500毫米-20毫米步長(cháng)机器轴的标准尺寸可(kě)达25毫米,步長(cháng)為(wèi)5毫米。对于轴,标准長(cháng)度為(wèi)5m、6m和7m,但一般取1m至2m。

5. 轴零件加工中的应力

在轴中引起的应力為(wèi):由于扭矩传递而引起的剪切应力(由于扭转载荷引起的扭矩)由于作用(yòng)在机械元件(如皮带轮和齿轮)上的力以及轴的自重而引起的弯曲应力,其性质為(wèi)压缩或拉伸由弯曲和扭转载荷引起的组合应力设计应力最大允许剪应力為(wèi):轴為(wèi)56000KN/m2,键槽留有(yǒu)余量轴為(wèi)42000KN/m2,不带键槽余量最大允许弯曲应力為(wèi):轴為(wèi)112000KN/m2,键槽留有(yǒu)余量轴為(wèi)84000 KN/m2,不带键槽余量

6. 轴零件加工的制造

轴采用(yòng)热轧工艺制造。与热轧相比,冷轧时轴的强度更高,但冷轧会导致高残余应力,导致轴在加工时变形。锻造工艺用(yòng)于制造更大直径的轴。轧制完成后,对轴进行端部加工,轴的一端装在检查上,轴的另一端用(yòng)車(chē)床的转塔支撑。為(wèi)了精加工轴,刀(dāo)具固定刀(dāo)架,当電(diàn)源打开时,卡盘开始旋转轴。千分(fēn)表用(yòng)于在加工前检查轴的同心度,并根据用(yòng)途进行車(chē)削、端面、切槽、锥度車(chē)削等多(duō)种操作。大批量、CNC等应用(yòng)比较适合最终加工过程。也可(kě)以用(yòng)轴夹在刀(dāo)具旋转和夹具之间的数控双端机床进行加工。為(wèi)实现同心度和圆度,旋转刀(dāo)具应在中心線(xiàn)相对。传动轴和電(diàn)机通常采用(yòng)这种工艺制造。

7. 轴零件加工传动

我们知道轴用(yòng)于动力传输,因此用(yòng)于计算动力传输的公式是:P = 2πnT/ 60 。其中,P是传输的功率(W);n是每分(fēn)钟转数 (RPM);T是以Nm為(wèi)单位的扭矩。用(yòng)于各种应用(yòng)的轴的速度: 机械 :100~200木(mù)工机械 :250~700纺织业 :300~800轻型机械車(chē)间 :150~300副轴 :200~600

8. 轴零件加工设计

轴可(kě)以根据不同的载荷考虑通过两种不同的过程进行设计:

01 以强度為(wèi)基础的轴设计传动轴通常易受弯矩、扭矩、轴向拉力及其组合的影响。通常,轴承受扭转应力和弯曲应力的组合载荷。

轴承受拉应力:拉伸应力=P/A。其中,A= (π/4) x D2,D是轴的直径,单位為(wèi)mm。轴承受弯矩:弯曲应力 = (MbxY)/ I。其中,Mb=弯矩;Y=D/2,其中D是直径;I =转动惯量 = (πxD4)/ 64轴承受扭矩:扭转应力=Mt x R/J。其中,Mt=扭转力矩;R=D/ 2,其中D是直径;J=极惯性矩 = (πxD4)/ 32

02 以刚性為(wèi)基础的轴设计

如果轴不会扭曲太多(duō),则传动轴在扭转刚度的基础上被称為(wèi)刚性。{Mt/J} = {(G x ө)/ L}。其中,Mt=以N為(wèi)单位的扭矩mm;J=极惯性矩=(πxD4)/32;D=轴的直径(mm);ө=扭转角;G=刚度模量 N/mm2

9. 轴零件加工的优缺点

轴的优点:

它们不太可(kě)能(néng)卡住与链条系统相比,它们需要更少的维护它们具有(yǒu)很(hěn)高的抗扭强度它们具有(yǒu)很(hěn)高的极惯性矩值它们非常坚固,不太可(kě)能(néng)发生故障空心轴的内部形状是空心的,因此它们需要的材料较少对于相同的扭矩传递值,空心轴与实心轴相比重量轻它们具有(yǒu)很(hěn)高的回转半径

轴零件加工的缺点:

由于松耦合,它们有(yǒu)功率损耗它们在旋转时发生振动它们会产生持续的噪音制造和维护成本较高制造难度大改变轴的速度并不容易由于机械问题,停机时间较長(cháng)高架轴的油滴使用(yòng)弹性联轴器(如板簧联轴器)会导致轴之间的速度损失如果轴发生故障,则需要花(huā)费大量时间进行维修

嘉能(néng)简介 :

嘉能(néng)机械加工,為(wèi)客户提供零件快速打样、小(xiǎo)批量试产、大规模量产于一體(tǐ)的非标零件加工服務(wù),涵盖CNC机加工、車(chē)床加工、龙门加工、超音速喷涂等。

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