轴结构的设计步骤

轴的结构设计须在经过初步强度计算，已知轴的直径以及轴上零件尺寸（主要是毂孔直径及宽度）后才进行。其主要步骤为：

1．确定轴上零件装配方案：轴的结构与轴上零件的位置及从轴的哪一端装配有关。如图所示，

2．确定轴上零件***方式：根据具体工作情况，对轴上零件的轴向和周向的***方式进行选择。轴向***通常是轴肩或轴环与套筒、螺母、挡圈等组合使用，周向***多采用平键、花键或过盈配合联结。

3．确定各轴段直径：轴的结构设计是在初步估算轴径的基础上进行的，为了零件在轴上***的需要，通常轴设计为阶梯轴。根据作用的不同，轴的轴肩可分为***轴肩和工艺轴肩（为装配方便而设），***轴肩的高度值有一定的要求；变位齿轮不仅能避免轮齿根切，还可以凑配中心距和提高花键轴的承载能力。工艺轴肩的高度值则较小，无特别要求。所以直径的确定是在强度计算基础上，根据轴向***的要求，定出各轴段的终直径。

4．确定各轴段长度：主要根据轴上配合零件毂孔长度、位置、轴承宽度、轴承端盖的厚度等因素确定。

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矩形花键
按齿高的不同，矩形花键的齿形尺寸在标准中规定两个系列，即轻系列和中系列。轻系列的承载能力较低，多用于静联接或轻载联接；中系列用于中等载荷。

矩形花键的定心方式为小径定心，即外花键和内花键的小径为配合面。其特点是定心精度高，定心的稳定性好，能用磨削的方法消除热处理引起的变形。矩形花键联接是应用为广泛的花键联接。 应用广泛。如航空发动机、汽车、燃气轮机、机床、工程机械、拖拉机、农业机械及一般机械传动装置等等。渐开线花键 渐开线花键的齿廓为渐开线，分度圆压力角α有30°及45°两种。

怎样提高矩形花键轴的加工质量

在机械传动装置上，经常会碰到花键连接，因花键为多齿工作，承载能力高，扭转力大，导向性好，所以被广泛使用在各种机械上。我公司的部分产品，如F1600X以上的大型机，各种高速机及多种新研发的新机型中，也有部分零件采用了花键连接。花键种类一般分为矩形花键，渐开线花键，而渐开线花键又分为压力角30度，37.5度，45度等几种，其中矩形花键因加工比较方便，通过小径键槽等磨削又能获得较高的定心精度，因此使用比较广泛。选择轴的材料时，应考虑轴所受载荷的大小和性质、转速高低、周围环境、轴的形状和尺寸、生产批量、重要程度、材料机械性能及经济性等因素。根据国标GB/T1144矩形花键的定心方式为小径定心，因小径定心容易提和花键副的接触面硬度，延长产品使用寿命。

轴的失效形式：主要有因疲劳强度不足而产生的疲劳簖裂、因静强度不足而产生的塑性变形或脆性簖裂、磨损、超过允许范围的变形和振动等。
轴的设计应满足如下准则：
（1）根据轴的工作条件、生产批量和经济性原则，选取适合的材料、毛坯形式及热处理方法。
（2）根据轴的受力情况、轴上零件的安装位置、配合尺寸及***方式、轴的加工方法等具体要求，确定轴的合理结构形状及尺寸，即进行轴的结构设计。

（3）轴的强度计算或校核。矩形花键的定心方式为小径定心，即外花键和内花键的小径为配合面。对受力大的细长轴（如蜗杆轴）和对刚度要求高的轴，还要进行刚度计算。在对高速工作下的轴，因有共振***，故应进行振动稳定性计算。

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