《机械设计》课程教学课件（讲稿）轴系综合设计实验

实验二轴系综合设计实验一、 实验目的掌握轴的结构设计和滚动轴承组合设计的基本方法：进一步巩固、深化有关轴和滚动轴承的理论教学内容，实现知识的拓宽、延伸及创新能力、实践能力的培养。本实验为开放性、综合性设计实验。学生自行设计实验方案，对方案进行分析比较，然后在实验室通过实践检验方案的合理性。1.巩固轴及轴的结构设计的基本知识：1）了解轴的常用材料及热处理方式；2）了解轴的加工工艺；3）分析轴的工艺特点（倒角、圆角、键槽、轴肩高度等)；4）掌握轴上零件的定位与固定方法（包括轴向与周向定位），分析各种方法的优缺点及其适宜应用条件：5）加深理解轴系结构设计应该满足的基本要求。2.巩固滚动轴承及其组合设计的基本知识：1）了解滚动轴承的主要类型、代号、特点及应用条件：2）熟悉滚动轴承的密封方式：3）掌握滚动轴承组合设计的基本要求和设计方法。实验原理二、轴系是指轴、轴上零件、轴上零件定位与固定、滚动轴承组合设计及调整等组成的系统。1.轴系结构设计应保证：1）所有轴上零件在轴上的位置均得到定位和固定并可传递动力和运动；2）利于轴的刚度和强度的提高；3）轴承间隙及轴系位置要能方便调节；4）轴承的润滑和密封能得到保证；5）轴系要拆装方便；6）轴的结构要有良好的加工工艺性如倒角、圆角、键槽、退刀槽等。2.轴上零件的定位与固定包括轴向和周向两方面。周向定位与固定常用方法有键、销、螺钉和过盈配合，而轴向定位与固定常用的方法有轴肩、套筒、弹性挡圈、圆螺母、锥形轴头及轴端挡圈等，每一种方法均有其各自的优缺点和适宜应用条件，应根据受载性质和结构情况合理选择。1

1 实验二 轴系综合设计实验 一、 实验目的 掌握轴的结构设计和滚动轴承组合设计的基本方法；进一步巩固、深化有关 轴和滚动轴承的理论教学内容，实现知识的拓宽、延伸及创新能力、实践能力的 培养。 本实验为开放性、综合性设计实验。学生自行设计实验方案，对方案进行分 析比较，然后在实验室通过实践检验方案的合理性。 1．巩固轴及轴的结构设计的基本知识： 1）了解轴的常用材料及热处理方式； 2）了解轴的加工工艺； 3）分析轴的工艺特点（倒角、圆角、键槽、轴肩高度等）； 4）掌握轴上零件的定位与固定方法（包括轴向与周向定位），分析各种方法的 优缺点及其适宜应用条件； 5）加深理解轴系结构设计应该满足的基本要求。 2．巩固滚动轴承及其组合设计的基本知识： 1）了解滚动轴承的主要类型、代号、特点及应用条件； 2）熟悉滚动轴承的密封方式； 3）掌握滚动轴承组合设计的基本要求和设计方法。 二、 实验原理 轴系是指轴、轴上零件、轴上零件定位与固定、滚动轴承组合设计及调整 等组成的系统。 1．轴系结构设计应保证： 1）所有轴上零件在轴上的位置均得到定位和固定并可传递动力和运动； 2）利于轴的刚度和强度的提高； 3）轴承间隙及轴系位置要能方便调节； 4）轴承的润滑和密封能得到保证； 5）轴系要拆装方便； 6）轴的结构要有良好的加工工艺性如倒角、圆角、键槽、退刀槽等。 2．轴上零件的定位与固定包括轴向和周向两方面。 周向定位与固定常用方法有键、销、螺钉和过盈配合，而轴向定位与固定常 用的方法有轴肩、套筒、弹性挡圈、圆螺母、锥形轴头及轴端挡圈等，每一种方 法均有其各自的优缺点和适宜应用条件，应根据受载性质和结构情况合理选择

3．轴系支承的固定方式可以是两端固定也可以是一端固定一端游动，可根据实际情况自行设计。4．滚动轴承的类型与载荷的性质及转速等工作条件有关；滚动轴承的密封方式与润滑方式、轴的转速等因素有关。三、实验要求根据实验题目，自己设计实验方案，进行方案分析、在实验室完成实验。1.实验方案设计与分析：对选定的实验题目提出轴系结构设计和滚动轴承组合设计的方案，包括选择轴承类型，确定轴上零件的位置，轴上零件的定位；解决轴承的安装、调整、润滑、密封等问题。1）设计方案应满足轴的结构设计、滚动轴承组合设计的基本要求；2）对同一实验题目至少提出2～3种设计方案，绘制方案设计示意图；3）对几种设计方案的特点进行分析比较，根据载荷、转速等工作条件确定个较为合理的方案；4）从结构、工艺等方面详细构思，进一步分析实验方案的合理性。5）绘制确定实验方案的设计装配草图。2.实验方案实施：根据实验方案的设计装配草图，确定实验内容和实验步骤，进行轴系综合设计实验。3.实验报告：1）实验方案分析；2）绘制轴系结构设计和滚动轴承组合设计装配图；3）实验总结。四、实验设备1.组合式轴系综合设计实验箱实验箱提供能进行轴系综合设计实验的全部零件，主要有：1）模块化轴段：不同轴径、不同长度的系列轴段（可组成不同的阶梯轴）2）传动零件：圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗杆、带轮等；3）机架零件：底板，轴承座等；4）其他零件：滚动轴承、轴承端盖、轴承套杯、套筒、圆螺母、轴端挡圈、止动垫圈、轴用弹性挡圈、孔用弹性挡圈、联轴器、螺母等；2．测量及绘图工具2

2 3．轴系支承的固定方式可以是两端固定也可以是一端固定一端游动，可根据实 际情况自行设计。 4．滚动轴承的类型与载荷的性质及转速等工作条件有关；滚动轴承的密封方式 与润滑方式、轴的转速等因素有关。 三、实验要求 根据实验题目，自己设计实验方案，进行方案分析、在实验室完成实验。 1．实验方案设计与分析： 对选定的实验题目提出轴系结构设计和滚动轴承组合设计的方案，包括选择 轴承类型，确定轴上零件的位置，轴上零件的定位；解决轴承的安装、调整、润 滑、密封等问题。 1）设计方案应满足轴的结构设计、滚动轴承组合设计的基本要求； 2）对同一实验题目至少提出 2～3 种设计方案，绘制方案设计示意图； 3）对几种设计方案的特点进行分析比较，根据载荷、转速等工作条件确定一 个较为合理的方案； 4）从结构、工艺等方面详细构思，进一步分析实验方案的合理性。 5）绘制确定实验方案的设计装配草图。 2．实验方案实施： 根据实验方案的设计装配草图，确定实验内容和实验步骤，进行轴系综合设 计实验。 3．实验报告： 1）实验方案分析； 2）绘制轴系结构设计和滚动轴承组合设计装配图； 3）实验总结。 四、实验设备 1．组合式轴系综合设计实验箱 实验箱提供能进行轴系综合设计实验的全部零件，主要有： 1）模块化轴段：不同轴径、不同长度的系列轴段（可组成不同的阶梯轴） 2）传动零件：圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗杆、带轮等； 3）机架零件：底板，轴承座等； 4）其他零件：滚动轴承、轴承端盖、轴承套杯、套筒、圆螺母、轴端挡圈、 止动垫圈、轴用弹性挡圈、孔用弹性挡圈、联轴器、螺母等； 2．测量及绘图工具

游标卡尺、钢板尺、内外卡钳、三角板等。五、实验步骤按照确定的轴系设计实验方案，利用模块化轴段及其他零部件进行轴系装配；在装配过程中进一步检验设计方案，对设计不当之处进行修改，最后完成轴系结构设计和滚动轴承组合设计1.利用模块化轴段组装阶梯轴；2.根据设计装配草图，选择相应的零件实物，按装配工艺要求，顺序装到轴上，完成轴系结构设计；3．检查轴系结构设计是否合理，并对不合理的结构进行修改。因实验条件的限制，本实验忽略过盈配合的松紧程度及润滑等问题。4.测绘各零件的实际结构尺寸（底板不测绘，轴承座只测量轴向宽度）5．将实验零件放回箱内，排列整齐，测绘工具等统一管理；6.完成轴系结构设计装配图。六、思考题1．轴上零件（如齿轮）的轮毂宽度和与之配合的轴段的长度一般应满足什么条件？为什么？2．为保证轴承的拆卸方便，在轴系设计中应注意什么问题？3.轴上零件的轴向定位常用哪些方法？分别应用于什么场合？附 实验题目已知条件实验题号传动件类型载荷转速其他条件小直齿轮1重高2小直齿轮轻低3大直齿轮中低4大直齿轮重中5轻中小斜齿轮6中小斜齿轮高7大斜齿轮中低8中中大小两斜齿轮9轻锥齿轮轴小锥齿轮高10中中小锥齿轮锥齿轮与轴分开11蜗杆轻低发热量小蜗杆较重中12发热量大

3 游标卡尺、钢板尺、内外卡钳、三角板等。 五、实验步骤 按照确定的轴系设计实验方案，利用模块化轴段及其他零部件进行轴 系装配；在装配过程中进一步检验设计方案，对设计不当之处进行修改，最后完 成轴系结构设计和滚动轴承组合设计。 1．利用模块化轴段组装阶梯轴； 2．根据设计装配草图，选择相应的零件实物，按装配工艺要求，顺序装到轴上， 完成轴系结构设计； 3．检查轴系结构设计是否合理，并对不合理的结构进行修改。 因实验条件的限制，本实验忽略过盈配合的松紧程度及润滑等问题。 4．测绘各零件的实际结构尺寸(底板不测绘，轴承座只测量轴向宽度) 5．将实验零件放回箱内，排列整齐，测绘工具等统一管理； 6．完成轴系结构设计装配图。 六、思考题 1．轴上零件（如齿轮）的轮毂宽度和与之配合的轴段的长度一般应满足什么条 件？为什么？ 2．为保证轴承的拆卸方便，在轴系设计中应注意什么问题？ 3．轴上零件的轴向定位常用哪些方法？分别应用于什么场合？ 附 实验题目 实验题号 已知条件 传动件类型 载荷 转速 其他条件 1 小直齿轮 重 高 2 小直齿轮 轻 低 3 大直齿轮 中 低 4 大直齿轮 重 中 5 小斜齿轮 轻 中 6 小斜齿轮 中 高 7 大斜齿轮 中 低 8 大小两斜齿轮 中 中 9 小锥齿轮 轻 高 锥齿轮轴 10 小锥齿轮 中 中 锥齿轮与轴分开 11 蜗杆 轻 低 发热量小 12 蜗杆 较重 中 发热量大

轴系综合设计实验报告班级专业_姓名学号实验日期一、实验方案设计与分析1.选定实验题目；2.对选定实验题目提出2～3种实验方案，分别绘制其设计方案示意图：3．分析各方案特点，指出支承固定方式和轴承类型。绘制轴系结构设计与轴承组合设计装配图二、选定其中一种方案进行轴系结构设计和滚动轴承组合设计，绘制设计装配图三、实验总结1．总结轴系综合设计实验各阶段（方案设计阶段、方案分析阶段和方案实施阶段）的具体实验内容，归纳相关的知识点，体会轴系结构设计和滚动轴承组合设计的设计要求和设计方法，写出实验小结。2．实验中完成的轴系结构设计和轴承组合设计是否还有可改进之处?比如密封方式是否可选用其他方式？

4 轴系综合设计实验报告 专业 班级 姓名 学号 实验日期 一、实验方案设计与分析 1．选定实验题目； 2．对选定实验题目提出 2～3 种实验方案，分别绘制其设计方案示意图； 3．分析各方案特点，指出支承固定方式和轴承类型。 二、 绘制轴系结构设计与轴承组合设计装配图 选定其中一种方案进行轴系结构设计和滚动轴承组合设计，绘制设计装配图。 三、 实验总结 1．总结轴系综合设计实验各阶段（方案设计阶段、方案分析阶段和方 案实施阶段）的具体实验内容，归纳相关的知识点 ，体会轴系结构设计和 滚动轴承组合设计的设计要求和设计方法，写出实验小结。 2．实验中完成的轴系结构设计和轴承组合设计是否还有可改进之处？ 比如密封方式是否可选用其他方式？

轴系综合设计实验报告专业班级姓名学号实验日期轴系设计装配图 (粘贴处)

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