【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 要考慮節(jié)約材料，又要考慮便于加工。因此，實(shí)際的軸多做成階梯形（階梯軸），只有一些簡(jiǎn)單的心軸和一些有特殊要求的轉(zhuǎn)軸才做成具有同一名義直徑的等直徑軸。 3．零件在軸上的固定軸上的零件通常是以轂和軸聯(lián)在一起的（軸轂聯(lián)接），轂的固定有周向固定和軸向固定兩種。軸上零件的軸向固定方法見(jiàn)圖104，有軸肩（或軸環(huán)）、擋圈、圓螺母、套筒、圓錐形軸頭等。軸肩的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以承受較大的軸向力；螺釘鎖緊擋圈用緊定螺釘固定在軸上，在軸上零件兩側(cè)各用一個(gè)擋圈時(shí)，可任意調(diào)整軸上零件的位置，裝拆方便，但不能承受大的軸向力，且釘端會(huì)引起軸應(yīng)力集中；當(dāng)軸上零件一邊采用軸肩定位時(shí)，另一邊可采用套筒定位，以便于裝拆；如果要求套筒很長(zhǎng)時(shí)．可不采用套筒而用螺母固定軸上零件，螺母也可用于軸端；軸端擋圈常用于軸端零件的固定；圓錐形軸頭對(duì)中好，常用于轉(zhuǎn)速較高時(shí)，也常用于軸端零件的固定。硭墊硭私攔墊拄ja1軸肩一鎖緊擋圈 b）軸肩一彈性擋圈 c）雙鎖緊擋圈 d）軸肩一套筒硭蟄終攔社群孫e1軸肩一圓螺母 f）軸肩一軸端檔圈g）套筒一軸端檔圈 h）圓錐形軸頭一軸端如下圖檔圈軸上零件的軸向固為了使軸上零件與軸肩端面緊密貼合，應(yīng)保證軸的圓角半徑r、輪轂孔的倒角高度C（或圓角半徑R）、軸肩高度日之間有下列關(guān)系： rCa或rRa見(jiàn)圖105。與滾動(dòng)軸承相配的軸肩尺寸應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 4．提高軸的強(qiáng)度、剛度和減輕重量的措施 可以從結(jié)構(gòu)和工藝兩方面采取措施來(lái)提高軸的承載能力。的尺寸如能減小，整個(gè)機(jī)器的尺寸也常會(huì)隨之減小。軸圖10一5 軸的圓角設(shè)計(jì)(l)合理布置軸上零件，減小軸承受的轉(zhuǎn)矩例如將圖106a)中的輸入輪1的位置放置在輸出輪2和3之間[圖106b）]，則軸所受的最大轉(zhuǎn)矩將由(T2+T3 +T4)降低到(T3 +T4)。(2)改進(jìn)軸上零件結(jié)構(gòu)，減小軸承受的彎矩例如圖l07a）中的卷筒的輪轂很長(zhǎng)，軸的彎曲力矩較大，如把輪轂分成兩段[圖l07b)]，不僅可以減小軸的彎矩，提高軸的強(qiáng)度和剛度，而且能得到良好的軸孔配合。卷筒的輪轂結(jié)構(gòu)(3)改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)，減少應(yīng)力集中主要措施有：①盡量避免形狀的突然變化，宜采用較大的過(guò)渡圓角。若圓角半徑受到限制，可改用內(nèi)圓角、凹切圓角[圖108a）]盛肩環(huán)以保證 圓角尺寸[圖l08b)]；②過(guò)盈配合的軸，可在軸上或輪轂上開(kāi)減載槽；③在軸上打孔、緊定螺釘端坑、鍵槽圓角過(guò)小等，都常會(huì)引起應(yīng)力集中而降低軸的疲勞強(qiáng)度。(4)改善表面品質(zhì)，提高軸的疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)證明，表面愈粗糙，軸的疲勞強(qiáng)度愈低。采用表面強(qiáng)化，如輾壓、噴丸、碳氮共滲、滲氮、滲碳、高頻或火焰表面淬火等方法，可以顯著提高軸的承載能力。繪出軸的結(jié)構(gòu)草圖是設(shè)計(jì)軸的重要環(huán)節(jié)之一，也是對(duì)軸進(jìn)行受力分析及強(qiáng)度計(jì)算的主要依據(jù)。除了軸的直徑有待強(qiáng)度或剛度計(jì)算確定外，其他如軸上零件布置和固定方法、支承點(diǎn)的位置、裝配工藝、制造方法等都必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中全面考慮。第三節(jié) 軸的強(qiáng)度計(jì)算 軸的強(qiáng)度計(jì)算主要有按許用切應(yīng)力計(jì)算、許用彎曲應(yīng)力計(jì)算和安全系數(shù)校核計(jì)算三種方法。按許用切應(yīng)力計(jì)算只需知道轉(zhuǎn)矩的大小，方法簡(jiǎn)便，但計(jì)算精度較低。它主要用于下列情況：①傳遞以轉(zhuǎn)矩為主的傳動(dòng)軸；②初步估算軸徑以便進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；③不重要的軸。彎矩等影響可在計(jì)算中適當(dāng)降低許用切應(yīng)力。 按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算必須已知作用力的大小和作用點(diǎn)的位置、軸承跨距、各段軸徑等參數(shù)。為此，常先按轉(zhuǎn)矩估算軸徑并進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，即可繪出軸的彎扭合成圖，然后計(jì)算危險(xiǎn)剖面的最大彎曲應(yīng)力。它主要用于計(jì)算一般重要的、彎扭復(fù)合的軸，計(jì)算精度中等。安全系數(shù)校核計(jì)算也要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后進(jìn)行，不僅要定出軸的各段直徑，而且要定出過(guò)渡圓角、過(guò)盈配合、表面粗糙度等細(xì)節(jié)。它主要用于重要的傳動(dòng)軸或工作軸，計(jì)算精度較高，但計(jì)算較復(fù)雜，且常要有足夠的資料才能進(jìn)行。安全系數(shù)校核計(jì)算能判斷各危險(xiǎn)截面的安全程度，而改善各薄弱環(huán)節(jié)，有利于提高軸的疲勞強(qiáng)度。 以上三種方法可單獨(dú)使周或逐個(gè)使用。一般轉(zhuǎn)軸按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算已足夠可靠，不一定再用安全系數(shù)法校核。需要用安全系數(shù)法校核的軸，不一定需要再用許用彎曲應(yīng)力法計(jì)算。強(qiáng)度計(jì)算不能滿足要求時(shí)，應(yīng)修改結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，兩者常相互配合、交叉進(jìn)行。1．按許用切應(yīng)力計(jì)算受轉(zhuǎn)矩T(N．mm)的實(shí)心圓軸，其切應(yīng)力rT (MPa)　　寫(xiě)成設(shè)計(jì)公式，軸的最小直徑d(mm)式中：WT為軸的抗扭截面系數(shù)()；P為軸傳遞的功率(kW)；咒為軸的轉(zhuǎn)速(r/min)；[rT]為許用切應(yīng)力(MPa)；C為與軸材料有關(guān)的系數(shù)，可由表查對(duì)于受彎矩較大的軸宜取較小的[TT]值。當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑，單鍵增大軸徑3%，雙鍵增大軸徑7%。2．按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力σ應(yīng)不超過(guò)許用彎曲應(yīng)力[σ]。一般計(jì)算順序如下：(l)畫(huà)出軸的空間受力簡(jiǎn)圖。將軸上作用力分解為水平面受力圖和垂直面受力圖。求出水平面上和垂直面上的支承點(diǎn)反作用力。(2)分別作出水平面上的彎矩M副圖和垂直面上的彎矩M。(3)作出合成彎矩M=。(4)作出轉(zhuǎn)矩T圖。(5)應(yīng)用公式，繪出當(dāng)量彎矩M39。，式中d是根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的應(yīng)力校正系數(shù)。對(duì)于不變的轉(zhuǎn)矩，取a一害署昌；對(duì)于脈動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，取a一宅嘉導(dǎo)；對(duì)于對(duì)稱循環(huán)的轉(zhuǎn)矩。 (6)計(jì)算應(yīng)滿足下列條件：式中：w為軸的抗彎截面系數(shù)。滾動(dòng)軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)工廠生產(chǎn)。與滑動(dòng)軸承比較，滾動(dòng)軸承主要有下列優(yōu)點(diǎn)：①在一般工作條件下摩擦系數(shù)比滑動(dòng)軸承小并且比較穩(wěn)定，不隨軸承速度而變化，故起動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)力矩小，功率損耗少。②對(duì)于同尺寸的軸頸，滾動(dòng)軸承寬度較小，因而軸向結(jié)構(gòu)緊湊。③消耗潤(rùn)滑劑少，便于密封，易于維護(hù)。④成批生產(chǎn)，成本較低，易于互換。滾動(dòng)軸承的類型、尺寸規(guī)格、精度等級(jí)、計(jì)算方法均制訂有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)中只需解決兩個(gè)問(wèn)題：一是選用合適的滾動(dòng)軸承的類型和尺寸，二是進(jìn)行滾動(dòng)軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第一節(jié) 滾動(dòng)軸承的構(gòu)造、類型和代號(hào)1．構(gòu)造典型的滾動(dòng)軸承由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四種元件組成，如圖111所示。內(nèi)圈、外圈分別與軸頸、軸承座孔裝配在一起。多數(shù)情況下軸承內(nèi)圈隨軸回轉(zhuǎn)，外圈不轉(zhuǎn)；少數(shù)情況與此相反；或內(nèi)、外圈分別按不同轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)。滾動(dòng)體是滾動(dòng)軸承形成滾動(dòng)摩擦的核心元件，它的形狀有球形、圓柱形、截錐形、鼓形等。保持架使?jié)L動(dòng)體均勻隔開(kāi)，以避免滾動(dòng)體之間的摩擦和磨損。 內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體采用強(qiáng)度高、耐磨性好的軸承合金鋼制造，如GCr1GSiMnV等，熱處理后表面硬可采用銅合金、塑料以及其他材料制造。2．滾動(dòng)軸承的分類度達(dá)60～65HRC。保持架鄉(xiāng)用低碳鋼沖壓制成，也動(dòng)軸承的構(gòu)造1外圈 2一內(nèi)圈 3滾動(dòng)體4保持架滾動(dòng)軸承的構(gòu)造(1)按承受載荷的方向和大小分類1)弳恂接觸軸承公稱接觸角a=0。，主要承受徑向載荷，其中某些也可承受輕微的軸向載荷。 當(dāng)內(nèi)、外圈軸線重合，并且元件無(wú)彈性變形時(shí)滾動(dòng)體與內(nèi)、外圈滾道接觸處的法線與軸承徑向平面間的夾角叫公稱接觸角（圖112）。2)向心角接觸軸承公稱接觸角0。a≤45。，能承受徑向載荷和軸向載荷的聯(lián)合作用，但一般以承受徑向載荷為主。3)推力角接觸軸承公稱接觸角45。a 90。，主要承受軸向載荷，也可同時(shí)承受較小的徑向載荷。4)軸向推力軸承公稱接觸角a一90。，只能承受軸向載荷。(2)按滾動(dòng)體形狀分類 可分為球軸承和滾子軸承。滾子軸承按滾子的外形和尺寸又分為：圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承、調(diào)心滾子軸承（球面鼓形滾子）。上述類型可歸納為國(guó)標(biāo)規(guī)定的10余種類型，圖112列出了部分常用滾動(dòng)軸承類型。滾動(dòng)軸承的類型 3．常用滾動(dòng)軸承類型(l)深溝球軸承主要承受徑向載荷和一定的雙向軸向載荷，極限轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。(2)調(diào)心球軸承主要承受徑向載荷和不大的雙向軸向載荷。軸承外圈內(nèi)表面是以軸承中點(diǎn)為心的球面，內(nèi)、外圈軸線允許有小于3。的相對(duì)偏轉(zhuǎn)角，故能自動(dòng)調(diào)心，以適應(yīng)軸的變形或安裝誤差。這類軸承適用于彎曲剛度較小的軸、二軸承孔同心度較低及多支點(diǎn)的支承中。 (3)圓柱滾子軸承 滾動(dòng)體是圓柱滾子，內(nèi)圈或外圈上有凹槽滾道，內(nèi)外圈間可沿軸向作相對(duì)移動(dòng)。它能承受大的徑向載荷，不能承受軸向載荷，適用于剛性大、對(duì)中性好的支承中。(4)滾針軸承徑向結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，只能承受徑向載荷。對(duì)軸的變形或安裝誤差很敏感適用于轉(zhuǎn)速較低、徑向尺寸受限制的場(chǎng)合。(5)角接觸球軸承。能同時(shí)承受較大的徑向裁荷和單向軸向載荷，接觸角愈大承受軸向載荷的能力也愈大。這類軸承宜成對(duì)使用，適用于旋轉(zhuǎn)精度高的支承。(6)圓錐滾子軸承與角接觸球軸承類似，因滾動(dòng)體與套圈間為線接觸，故同時(shí)承受徑向載荷和單向軸向載荷的能力比角接觸球軸承的大，但其極限轉(zhuǎn)速低。軸承外圈可分離，安裝、調(diào)整方便，宜成對(duì)使用。(7)推力球軸承兩套圈的內(nèi)孔直徑不同，孔徑小的與軸配合稱為緊圈，孔徑大的與軸有間隙稱為松圈。它只能承受單向軸向載荷，應(yīng)用于軸向載荷大，轉(zhuǎn)速不很高的支承中。值只適用于：當(dāng)量動(dòng)載荷P≤o．1C、潤(rùn)滑與冷卻條件正常、向心軸承僅受徑向載荷、推力軸承儀受軸向載荷條件下的PO級(jí)精度的軸承。當(dāng)軸承在PO. 1C情況下工作時(shí)，因接觸應(yīng)力增大、潤(rùn)滑狀態(tài)變差；而且向心軸承受軸向載荷時(shí)，將使軸承內(nèi)受載荷的滾動(dòng)體增加，增大了接觸表面間的摩擦也使?jié)櫥瑺顟B(tài)變壞。因而，所允許的最高轉(zhuǎn)速降低，其值可由下式計(jì)算求得式中：f2為載荷系數(shù)。f2為載荷分布系數(shù) 載荷分布系數(shù)f2如果極限轉(zhuǎn)速不能滿足要求，需另選軸承或采取改進(jìn)措施，如提高軸承精度，加大球軸承的游隙，采用青銅或夾布膠木保持架，采用噴油或油霧潤(rùn)滑等。綜合使用以上各項(xiàng)措施，可使極限轉(zhuǎn)速提高一倍以上。(3)調(diào)心性 由于外殼孔、軸的加工與安裝誤差，以及受載后軸的撓曲變形，軸和內(nèi)外圈軸線在工作中不可能保持重合，必將產(chǎn)生～定的偏斜。軸線的偏斜將引起軸承內(nèi)部接觸應(yīng)力的不均勻分布，造成軸承的早期失效。軸承能夠自動(dòng)補(bǔ)償軸和外殼孔中心線的相對(duì)偏斜，從而保證軸承正常工作狀態(tài)的能力稱為軸承的調(diào)心性。調(diào)心球軸承和調(diào)心滾子軸承都具有良好的調(diào)心性能，它們所允許的軸線偏斜角分別為3?！?。(4)運(yùn)轉(zhuǎn)精度用滾動(dòng)軸承支承的軸，其軸向及徑向運(yùn)轉(zhuǎn)精度既與軸承零件的精度及彈性變形有關(guān)，也與相鄰部件的精度及彈性變形有關(guān)。如軸承與軸和外殼孔的配合間隙會(huì)導(dǎo)致軸的中心偏移，影響軸承與軸的運(yùn)轉(zhuǎn)精度。因此，對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)精度要求高的軸承，需選用過(guò)盈配合。對(duì)于游動(dòng)支承常使用圓柱滾子軸承，因?yàn)檫@種軸承的兩個(gè)套圈在安裝時(shí)都可采用過(guò)盈配合。軸承的套圈一般比較薄，因此與軸承相配合的軸和外殼孔的形狀誤差也會(huì)影響軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，故配合件的精度必須與軸承相一致。2．滾動(dòng)軸承的類型選擇 選擇滾動(dòng)軸承類型時(shí)應(yīng)考慮軸承所受載荷（大小、方向及性質(zhì)）、轉(zhuǎn)速與工作環(huán)境、經(jīng)濟(jì)性及其他特殊要求等多種因素的影響，下述原則可供參考。 (l)轉(zhuǎn)速較高、載荷不大，而旋轉(zhuǎn)精度要求較高時(shí)宜用球軸承；轉(zhuǎn)速較低、載荷較大或有沖擊載荷時(shí)宜用滾子軸承。 (2)當(dāng)徑向載荷和軸向載荷都比較大時(shí)，若轄速高宜用角接觸球軸承，若轉(zhuǎn)速不高宜用圓錐滾子軸承；當(dāng)徑向載荷比軸向載荷大得多并且轉(zhuǎn)速較高時(shí)宜用向心球軸承。當(dāng)軸向載荷比徑 向載荷大得多并且轉(zhuǎn)速較低時(shí)，常用兩種不同類型軸承的組合，讓它們分別承受軸向及徑向載荷。(3)支承剛度要求較高時(shí)，可成對(duì)采用角接觸型軸承。(4)需調(diào)整徑向間隙時(shí)宜采用帶內(nèi)錐孑L的軸承。(5)支點(diǎn)跨距大、軸的變形大或多支點(diǎn)軸，宜采用調(diào)心軸承。在滿足使用要求的情況下，優(yōu)先選用價(jià)格低的軸承。一般來(lái)說(shuō)，球軸承的價(jià)格低于滾子軸承；精度愈高價(jià)格愈貴；同精度的軸承中深溝球軸承最便宜參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[； 【作者】 沈旦華； 【機(jī)構(gòu)】 上海第一銅棒場(chǎng)；；【作者】 王鈞；【機(jī)構(gòu)】 南通工學(xué)院；南通226007；【作者】 關(guān)洪明； 楊鵬； 樊萍；【機(jī)構(gòu)】 西安重型機(jī)構(gòu)場(chǎng)；【金屬塑性加工技術(shù)】陳天忠等譯。 北京：冶金工業(yè)出版社,1987【 重有色金屬管棒型線材生產(chǎn)】職工教育教材；中國(guó)有色金屬總公司,1986, 胡佳南, 張幼文【輥模拔制異型鋼管試驗(yàn)】鋼管,1997（2）, 劉相華, 解春蓉【鋼管輥拔的理論解析】鋼管,1996（4）, 謝鐵橋【拉絲模與潤(rùn)滑劑】 北京：中國(guó)輕工出版社,19919.【日】超塑性研究會(huì)編【超塑性與金屬加工技術(shù)】康達(dá)昌, 王典鈞, 楊玉英等譯北京： 機(jī)械工業(yè)出版社, 1986【電塑性效應(yīng)及其應(yīng)用】中國(guó)機(jī)械工程,1997（5）【作者】 周麗文； 張智峰；胡大超【機(jī)構(gòu)】上海第二工業(yè)大學(xué)； 上海新亞冶金設(shè)備有限公司； 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院； 附錄2 文獻(xiàn)綜述10噸超長(zhǎng)拉拔機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文拉拔是一種高經(jīng)濟(jì)效益的加工工藝。隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展, 石油、化工、機(jī)器制造等行業(yè)對(duì)冷拔鋼管等冷拔鋼材的需求量日益增加, 提高拉拔機(jī)的生產(chǎn)能力是增加冷拔鋼材產(chǎn)量的最好辦法。早在40年代, 歐美各國(guó)就對(duì)提高拉拔機(jī)的生產(chǎn)能力進(jìn)行了研究, 其基本途徑是： 提高拔制速度； 加大小車的工作行程；減少拔制過(guò)程中的輔助時(shí)間。實(shí)踐表明, 提高拔制速度和加大小車的工作行程在一定范圍內(nèi)對(duì)提高拉拔機(jī)生產(chǎn)能力是可行的, 但超過(guò)一定范圍是不經(jīng)濟(jì)的。所以, 只有通過(guò)減少拔制過(guò)程中的輔助時(shí)間來(lái)提高生產(chǎn)能力, 于是,就致力于連續(xù)式拉拔機(jī)的研究。連續(xù)式拔制與周期式拔制在原料、拔制速度和產(chǎn)品規(guī)格相同的情況下, 前者由于生產(chǎn)流程連續(xù)化, 生產(chǎn)裝置機(jī)組化, 操作過(guò)程自動(dòng)化, 生產(chǎn)管理科學(xué)化而比后者的生產(chǎn)作業(yè)率高40% , 成材率高5% , 勞動(dòng)生產(chǎn)率高70% , 成本低15—20% , 占地面積少70%,生產(chǎn)周期、產(chǎn)品質(zhì)量也都比后者的好。近年來(lái)我國(guó)已開(kāi)始對(duì)連續(xù)拔制的工藝和設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究試驗(yàn)。連拔技術(shù)的開(kāi)發(fā)和研制始于19 81年。我國(guó)第一臺(tái)L L JZ 一4 一工型黑色金屬棒材拉拔機(jī)和1 .5 噸銅棒剝皮拉拔機(jī)分別于19 82 年