课程目录 · 全部课程 · 原始 PDF

机械设计基础：第 321–330 页

机械设计基础 课堂笔记
• 轴承端盖用于固定滚动轴承外圈的轴向位置
• 一般情况下，整根轴的轴向固定也利用轴承端盖实现
• 轴承端盖较薄，有通孔，螺钉穿过通孔与箱体上的螺纹孔连接
注意
箱体较厚，加工的是螺纹孔，不能加工通孔；轴承端盖较薄，加工的是通孔。
例
阶梯轴两侧各装一个轴承端盖：右侧端盖阻止整根轴向右移动，左侧端盖阻止
整根轴向左移动，从而实现整根轴的轴向固定。
透盖与闷盖
• 轴承端盖分为透盖和闷盖两种形式
• 透盖：轴需要穿出箱体，端盖上需加工孔供轴穿过
• 闷盖：轴不穿出箱体，端盖无孔
• 选择依据：取决于轴是否需要伸出箱体外部
Study Notes 321 / 344 先看条件，再套公式

机械设计基础 课堂笔记
挡油环结构
• 滚动轴承采用脂润滑时，需防止润滑油进入轴承内部
• 挡油环的作用：将甩出的油甩回箱体，阻止油进入轴承
• 挡油环同时可对轴承内圈进行轴向定位
定义
挡油环：安装在轴上、位于轴承与齿轮之间的环状零件，利用旋转离心力将润
滑油甩回箱体，防止油进入滚动轴承内部。
滚动轴承的油润滑与油沟
• 当线速度较高（>2 m/s）时，脂润滑润滑能力不足，需改用油润滑
• 油润滑的供油方式：在箱体上设计油沟，收集齿轮甩出的润滑油
• 油沟中的油通过轴承端盖上的缺口进入滚动轴承内部
注意
滚动轴承线速度小于 2 m/s 时，应采用脂润滑，此时不需要设计油沟。是否使
用油沟的关键判断依据是线速度是否小于 2 m/s。 课设中若采用脂润滑， 油沟结
构应省略。
Study Notes 322 / 344 先看条件，再套公式

机械设计基础 课堂笔记
轴承端盖与箱体的连接方式
• 轴承端盖与箱体可用螺钉连接，也可用榫槽连接
• 榫槽连接：端盖与箱体通过榫和槽配合，无需螺钉
• 榫槽连接对应轴承盖的另一种形式——嵌入式轴承盖
例
嵌入式轴承盖：端盖边缘做成榫，箱体轴承座处加工出对应的槽，两者嵌合实
现定位与固定。课设中既可选用螺钉式，也可选用嵌入式轴承盖。
注意
嵌入式轴承盖中，箱体轴承座上的槽要做得稍大一些，轴承盖嵌入其中。图中
该处应画两条线（槽的上下边界） ，改错题中常在此处设置错误。
键连接的设计要点
• 轴与轮毂（齿轮、联轴器等）相连时，轴向需设置键连接
• 键槽不能突出轮毂之外，键的长度应小于轮毂长度
• 键连接应完全位于轮毂内部
Study Notes 323 / 344 先看条件，再套公式

机械设计基础 课堂笔记
注意
键槽应设计在轴的同一条母线上。若两个键槽不在同一母线上，需先加工一个
键槽，再转动轴（90° 或其他角度）加工另一个，增加装夹和加工次数。设计
在同一母线上可一次装夹同时加工两个键槽。
轴系结构改错题的分析要点
• 改错题需从以下几方面系统分析：
– 轴向固定
– 周向固定
– 润滑与密封
– 轴承间隙调整
– 结构工艺性
– 运动件与静止件的关系
– 加工面与非加工面
例
典型改错题（如涡轮轴系） ：涡轮用油润滑、轴承用脂润滑，要求指出图中错误
并改正。此类题目与教材 228 页三个图（13 章 ABC 图）类似，可找出约 8 个错
误，若细分键槽位置等细节可达十几个。
轴向固定常见错误
• 涡轮两侧都用轴肩固定是错误的——涡轮无法装入
• 正确做法：一侧用轴肩或套环，另一侧用套筒
• 滚动轴承内圈定位的轴肩高度不能超过内圈高度，否则轴承无法转动
• 联轴器处轴向定位：不能用套筒直接与轴承端盖接触（轴承端盖固定不动，与
轴接触会干涉）
注意
轴承端盖与轴不能直接接触。轴承端盖与箱体用螺钉连接，是固定不动的；轴
是旋转件，两者接触会磨损或卡死。联轴器处应设计轴肩进行轴向定位。
Study Notes 324 / 344 先看条件，再套公式

机械设计基础 课堂笔记
定义
轴承内圈定位尺寸（小 da） ：滚动轴承标准中给出的、用于对轴承内圈进行轴
向定位的轴肩高度尺寸。轴肩高度超过该尺寸会导致轴承内圈无法正常转动。
周向固定
• 涡轮的周向固定：采用键连接
• 联轴器的周向固定：采用键连接
• 键连接时键槽不能超出轮毂，且应位于同一条母线上
润滑与密封
• 密封主要指轴承的密封
• 轴承密封两种基本形式：接触式密封和非接触式密封
• 改错题中常见的是接触式密封，采用毛毡圈密封
定义
接触式密封：密封件与轴（或轴承）直接接触实现密封，如毛毡圈密封，适用
于线速度较低的场合。
轴承间隙的调整
• 轴承间隙通过调整垫片来调整
• 在轴承端盖与箱体之间设置调整垫片，通过增减垫片厚度调整轴承游隙
结构工艺性
• 与涡轮配合的轴段长度应比轮毂宽度短 1∼2 mm
• 原因：该处需用挡油环对涡轮进行轴向固定，若轴段超出轮毂，挡油环无法准
确压紧定位
注意
轮毂宽度应比配合轴段长 1∼2 mm（有的教材为 2∼3 mm） 。若轴段超出轮毂端
面，挡油环（或套筒）无法与轮毂端面贴合，轴向定位失效。
非定位轴肩
• 与轴承端盖配合的轴段直径，应与和滚动轴承配合的轴段之间设计一个非定位
轴肩
• 作用：区分加工面与非加工面，便于加工和装配，避免轴肩过高影响轴承端盖
安装
Study Notes 325 / 344 先看条件，再套公式

机械设计基础 课堂笔记
加工面与非加工面
• 箱体上：与轴承端盖配合的面为加工面，其余为非加工面，两者不在同一平面
上
• 轴承端盖上：与螺钉连接处为加工面，其余为非加工面
• 螺钉沿圆周布置，与螺钉紧连接的面只是一个环，其余部分无需加工
注意
加工面与非加工面应分开，不能设计在同一平面上。轴承端盖与螺钉连接处是
加工面，其余为非加工面，两者应通过台阶或凹槽区分。
加工面与非加工面的设计
• 加工面与非加工面可以凸出也可以凹进，取决于设计意图
• 课本例图中轴承盖的非加工面是凹进去的，凹进量取决于螺钉连接位置
• 箱体中螺钉连接处为加工面，需区分加工面与非加工面
阶梯轴的设计
• 轴一般选用阶梯轴，兼顾强度要求与节省材料
• 理想方案是等强度曲线，但加工困难，实际常转化为阶梯轴
• 相邻轴径的直径差异一般在 5∼10 mm 范围内
Study Notes 326 / 344 先看条件，再套公式

机械设计基础 课堂笔记
轴间过渡圆角与轴上零件圆角的关系
• 小 r 指轴上的过渡圆角，大 r 指轴上零件的圆角
• 小 r 应小于大 r，否则轴肩/轴环无法对轴上零件准确定位
注意
小 r（轴过渡圆角）必须比大 r（轴上零件圆角）小，否则定位不可靠。
轴段长度与轮毂宽度的关系
• 当轴上零件用套筒、 螺母或游动轴端挡圈进行轴向定位时， 轴段长度l 应比轮毂
宽度 b 短
• l 比 b 短 2∼3 mm（按课本取值） ，才能保证定位可靠
注意
轴段长度 l 应比轮毂宽度 b 短 2∼3 mm，否则轴向定位不可靠。
Study Notes 327 / 344 先看条件，再套公式

机械设计基础 课堂笔记
退刀槽与越程槽
• 一根轴上若有多个需要轴向固定的位置， 为便于切削加工， 圆角应尽量统一， 并
设置退刀槽
• 磨削轴段（如与滚动轴承配合处）需设越程槽，保证砂轮越过磨削位置
• 加工内螺纹、外螺纹处均需留退刀槽
• 磨削内孔处需留越程槽，并设置导向锥面
例
图 15-17 中，轴段需磨削并与滚动轴承配合，砂轮必须越过该位置才能完成磨
削，因此需设越程槽。
Study Notes 328 / 344 先看条件，再套公式

机械设计基础 课堂笔记
减小应力集中的措施
• 轴截面变化处会产生应力集中，可采取以下措施：
– 增大过渡圆角
– 设置卸载槽（减小过盈配合处的局部应力）
Study Notes 329 / 344 先看条件，再套公式

机械设计基础 课堂笔记
大齿轮与卷筒做成一体时的轴受力
• 大齿轮与卷筒做成一体时，转矩经大齿轮直接传给卷筒
• 该轴只受转矩，不受弯矩，因此可选用较小直径
例
方案 a 中，小齿轮带动大齿轮，大齿轮与卷筒一体，卷筒轴只承受转矩，故直
径可减小。
输入位置对轴受力的影响
• 输入放在中间与放在端部时，轴所受转矩情况不同
• 输入在中间、两端输出时，整个轴所受的力载荷会有所减小（图 15-22）
Study Notes 330 / 344 先看条件，再套公式

下一段