一、軸的概念

1.1軸的定義

軸是支承轉(zhuǎn)動零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。

1.2 軸的設(shè)計準(zhǔn)則

一、 根據(jù)軸的工作條件、生產(chǎn)批量和經(jīng)濟(jì)性原則，選取適合的軸材料、毛坯形式及軸熱處理方法。

二、根據(jù)軸的受力情況、軸上零件的安裝位置、配合尺寸及定位方式、軸的加工方法等具體要求，確定軸的合理結(jié)構(gòu)形狀及尺寸、阻尼力度，即進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

三、軸的強(qiáng)度計算或校核。對受力大的細(xì)長結(jié)構(gòu)軸和對剛度要求高的軸結(jié)構(gòu)，還要進(jìn)行剛度計算。

二、 軸的分類

例如在對高速工作下的軸，因有共振現(xiàn)象出現(xiàn)，故進(jìn)行振動穩(wěn)定性計算。

常見的軸根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)形狀可分為曲軸、直軸、軟軸、實(shí)心軸、空心軸、剛性軸、撓性軸（軟軸）

2.1 曲軸

曲軸是發(fā)動機(jī)中最重要的部件。它承受連桿傳來的力，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩通過曲軸輸出并驅(qū)動發(fā)動機(jī)上其他附件工作。

2.1.1 曲軸的功能分析

曲軸受到旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力、周期變化的氣體慣性力和往復(fù)慣性力的共同作用，

使曲軸承受彎曲扭轉(zhuǎn)載荷的作用。因此要求曲軸有足夠的強(qiáng)度和剛度，軸頸表面需耐磨、工作均勻、平衡性好。

為減小曲軸質(zhì)量及運(yùn)動時所產(chǎn)生的離心力，曲軸軸頸往往作成中空的。在每個軸頸表面上都開有油孔，以便將機(jī)油引入或引出，用以潤滑軸頸表面。

為減少應(yīng)力集中，主軸頸、曲柄銷與曲柄臂的連接處都采用過渡圓弧連接。

2.2 軟軸

軟軸是剛性很小具有彈性可自由彎曲傳動的軸。

用于聯(lián)接不同一軸線和不在同一方向或有相對運(yùn)動的兩軸以傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和扭矩。能把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩靈活地傳到任何位置。

2.2.1 軟軸的功能分析

彎曲型：通過材料的柔軟可塑性從而實(shí)現(xiàn)支撐以及調(diào)節(jié)方向的作用，其便利性較強(qiáng)，可塑性較高，但強(qiáng)度相對較弱，穩(wěn)定性較差，適用于輕小型產(chǎn)品中

收納型：通過軟軸所具有的軟彈性而實(shí)現(xiàn)折疊收納

2.3 直軸

直軸指的是軸線為直線的軸。根據(jù)直軸所受載荷不同，可將其分為轉(zhuǎn)軸、傳動軸和心軸三類。

2.3.1 直軸的分類

轉(zhuǎn)軸，工作時既承受彎矩又承受扭矩，是機(jī)械中最常見的軸，如各種減速器中的軸等。

心軸，用來支承轉(zhuǎn)動零件只承受彎矩而不傳遞扭矩，有些心軸轉(zhuǎn)動，如鐵路車輛的軸等，有些心軸則不轉(zhuǎn)動，如支承滑輪的軸等。

傳動軸，主要用來傳遞扭矩而不承受彎矩，如起重機(jī)移動機(jī)構(gòu)中的長光軸、汽車的驅(qū)動軸等。

2.3.2轉(zhuǎn)軸的功能分析：

① 連接型 用于連接產(chǎn)品部件，可實(shí)現(xiàn)一定角度旋轉(zhuǎn)，多運(yùn)用在產(chǎn)品連接處及把手支撐部分。

外露走線，結(jié)構(gòu)簡單，組裝方便，節(jié)省成本，但由于電線裸露，破壞其整體性，也會產(chǎn)生一定的危險性適用于小功率電器。

隱藏走線，使得整體更加統(tǒng)一，安全性能高，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需要考慮走線位置。

② 調(diào)節(jié)型 用于調(diào)節(jié)產(chǎn)品連接處的松緊程度以實(shí)現(xiàn)角度固定

螺絲調(diào)節(jié)，通過調(diào)整螺絲的松緊以達(dá)到固定角度的目的，結(jié)構(gòu)簡單，但調(diào)整較為費(fèi)力。阻尼調(diào)節(jié)，其結(jié)構(gòu)無需松緊便可以阻止物體繼續(xù)運(yùn)動，

使物體可以固定在任一個角度，方便好用，調(diào)節(jié)時會有頓挫感及噪音。無極調(diào)節(jié)，是一種連續(xù)的，無擋位的調(diào)速，方便，沒有換檔的頓挫感，傳動效率高。但故障率相對較高，成本相對較高。

③ 折疊型 通過軸的轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品部件的翻轉(zhuǎn)折疊既能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)，又能進(jìn)行折疊收納

④ 轉(zhuǎn)向型 通過多個直軸的組合來實(shí)現(xiàn)不同方向調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向，因其靈活度較高，限制性較小，被廣泛運(yùn)用到各種產(chǎn)品中。

⑤ 穩(wěn)定型 通過多個軸相互連接從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可調(diào)節(jié)性

⑥ 萬向型 通過一種滾珠結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)各方位角度的調(diào)節(jié)，多應(yīng)用于輕小型產(chǎn)品中,這種滾珠結(jié)構(gòu)一般都會打孔，一來是能夠防止塑料縮水，二來可以方便從中間走線。

01 液壓傳動機(jī)械手

是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的機(jī)械手。

其主要特點(diǎn)是:抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要求嚴(yán)格，不然油的泄漏對機(jī)械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機(jī)械手采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機(jī)械手的通用性擴(kuò)大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴(yán)格，成本高。

02 氣壓傳動機(jī)械手

是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的機(jī)械手。

其主要特點(diǎn)是:介質(zhì)來源極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。

03 機(jī)械傳動機(jī)械手

即由機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)(如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機(jī)構(gòu)等)驅(qū)動的機(jī)械手。

它是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手，其動力是由工作機(jī)械傳遞的。它的主要特點(diǎn)是運(yùn)動準(zhǔn)確可靠，用于工作主機(jī)的上、下料。動作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變。

04 電力傳動機(jī)械手

即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機(jī)、直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的械手，因?yàn)椴恍枰虚g的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單。

其中直線電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動速度快和行程長，維護(hù)和使用方便。此類機(jī)械手目前還不多，但有發(fā)展前途。

三、運(yùn)用分析

轉(zhuǎn)軸是一件產(chǎn)品調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部分，大多都會由單個軸以及多個軸構(gòu)成

軸在產(chǎn)品的不同位置會發(fā)揮不同的作用

四、總結(jié)

轉(zhuǎn)軸具有轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)，連接，折疊，穩(wěn)定以及調(diào)整方位的作用，可以通過不同的材質(zhì)，不同的形式來表現(xiàn)，是一件產(chǎn)品不可或缺的部分。

設(shè)計此類產(chǎn)品時應(yīng)針對產(chǎn)品功能，產(chǎn)品屬性以及使用環(huán)境來選擇相應(yīng)類型的軸，將其通過設(shè)計手法相互組合，使其能夠發(fā)揮最大的作用。

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