机械设计(轴系结构图改错)

11.3.5结构设计与轴系结构综合题（1）指出下列图11-10中各轴系结构设计的错误。

（2）试指出图11-11所示圆柱齿轮轴系中的结构错误，并画出正确的结构图。

（齿轮油润滑，轴承脂软滑）（3）图11-12所示为小锥齿轮轴系部件结构图（小锥齿轮与轴一体，为齿轮轴）。

试改正图中不合理或错误的结构，并简述原因。

11.3.5（1）答图12a中轮毂两边都被轴环挡住试错误的，这样齿轮装不进去；轮毂与轴之间应有键联接，与轮毂配合段轴头长度应小于轮毂的宽度。

答图12b中联轴器应为通孔，与轴头间应有键联接；轴应有台阶靠住联轴器端面，试联轴器轴向定位。

（2）见答图13。

（3）答（见答图14）Ⅰ右轴承内圈右端面是固定面,可用圆螺母加止动垫片,螺纹外径略小于轴承内径；Ⅱ轴上所加螺纹段右边一段轴段穿过透盖,该段轴径应小于螺纹内径；Ⅲ透盖与轴之间应有间隙,且应有密封毡圈；Ⅳ两轴承内圈之间的轴径应小于轴承内径；Ⅴ两轴承外圈之间的套筒内径应小于轴承外径；形成轴承外圈定位凸肩；Ⅵ左轴承内圈左侧轴肩过高，应减至内圈高的2/3左右；Ⅶ套杯凸缘不应在左边，应在右边；Ⅷ箱体孔的中部直径应加大，以减少精加工面；Ⅸ透盖与套杯配合段过长，透盖与右轴承外圈之间应右较大的间隙；Ⅹ套杯凸缘与箱体间应有调整垫片、套杯凸缘与透盖间应有调整垫片；Ⅺ轴的右端及透盖外圆外侧应有倒角。

13B01 指出如图1-13-4、图1-13-5所示齿轮系结构中标号处的错误性质，轴承用油脂润滑。

13B01答：图1-13-4答案：1. 应设密封圈并留有间隙2. 套筒不可同时接触内、外圈3. 轮毂应比轴段长1~2mm4. 联轴器应给定位台阶5. 应有键作周向定位6. 此处不必卡圈固定内圈7. 轴承内圈装入应有台阶8. 联轴器应为通孔，且应有轴端挡圈固定9. 箱体装盖应有加工凸台并加垫片10. 轴环高不能超过内圈厚度11. 键太长，套筒不可起定位12. 轴承盖凸缘内应切倒角槽13. 应加挡油圈图1-13-5答案：1. 轴承外圈端线未画出2. 齿轮左端面无轴向固定，如可加套筒3. 螺钉联接画法错误4. 抽上两键槽应位于一条线上5. 齿轮啮合处画法错误6.轴承外圈线漏画7.止口不易加工没必要8.轴和内圈无定位台阶9.轴段应比轮宽短1~2mm10.轴段应短于半联宽度，以便压紧11.应有加工凸台于垫片12.应加密封圈、并留间隙13.轴环右端不应超过内圈高的2/314.应有加工凸台与垫片15.端盖右端中部应下凹加工16.座孔处应有甩油环17.齿轮右端面无轴向定位，应加定位轴肩18.为便于加工与安装，应做成阶梯轴13B02 如图1-13-6所示齿轮轴系结构图，一直轴承用脂润滑，试找出图1-13-6中设计上的错误，并加以改正。

各种轴结构改错题⽬轴结构改错题⽬：3、图⽰为⼀⽤对圆锥滚⼦轴承外圈窄边相对安装的轴系结构。

请按⽰例①所⽰，指出图中的其他结构错误（不少于7处）（7分）（注：润滑⽅式、倒⾓和圆⾓忽略不计。

）例①——缺少调整垫⽚[解]⑴——缺少调整垫⽚⑵——轮毂键槽不对⑶——与齿轮处键槽的位置不在同⼀⾓度上⑷——键槽处表达不正确（应该局部剖视）⑸——端盖孔与轴径间⽆间隙⑹——多⼀个键⑺——齿轮左侧轴向定位不可靠⑻——齿轮右侧⽆轴向定位⑼——轴承安装⽅向不对⑽——轴承外圈定位超⾼⑾——轴与轴承端盖相碰4、请说明图⽰轴系结构中⽤数字标出位置的错误（不合理）的原因。

（5分）⑴——轴肩的⾼度超出了轴承内圈的外径；⑵——轴段的长度应该⼩于轮毂的宽度；⑶——螺纹轴段缺少螺纹退⼑槽；⑷——键槽应该与中间部位的键槽在同⼀母线上布置；⑸——键的长度应该⼩于轴段的长度。

轴结构常见错误总结㈠、轴本⾝的常见结构错误：⑴、必须把不同的加⼯表⾯区别开来；⑵、轴段的长度必须⼩于轮毂的长度；⑶、必须考虑轴上零件的轴向、周向固定问题；⑷、轴外伸处应考虑密封问题。

㈡、轴承安装的常见错误：⑴、⾓接触轴承和圆锥滚⼦轴承①、⼀定要成对使⽤；②、⽅向必须正确，必须正装或反装；③、外圈定位（固定）边⼀定是宽边。

⑵、轴承内外圈的定位必须注意内外圈的直径尺⼨问题①、内圈的外径⼀定要⼤于固定结构的直径；②、外圈的内径⼀定要⼩于固定结构的直径。

⑶、轴上如有轴向⼒时，必须使⽤能承受轴向⼒的轴承。

⑷、轴承必须考虑密封问题；⑸、轴承必须考虑轴向间隙调整问题。

㈢、键槽的常见错误：⑴、同⼀轴上所有键槽应在⼀个对称线上；⑵、键槽的长度必须⼩于轴段的长度；⑶、半圆键不⽤于传动零件与轴的连接。

㈣、轴承端盖的常见错误⑴、对于⾓接触和圆锥滚⼦轴承，轴承端盖⼀定要顶在轴承的⼤端；⑵、和机体的联接处必须要考虑轴承的间隙调整问题；⑶、轴承端盖为透盖时，必须和轴有间隙，同时，必须考虑密封问题。

㈤、螺纹的常见错误⑴、轴上螺纹应有螺纹退⼑槽;⑵、紧定螺钉应该拧⼊轴上被联接零件,端部应顶在轴上;⑶、螺纹联接应保证安装尺⼨;⑷、避免螺纹联接件承受附加弯矩。

机械设计基础系列练习三解（轴结构图改错）班级：学号：姓名：1、CXN p119: 如图为一轴系结构图，试确定其中的结构错误，并画出正确结构图。

15%解：（1）对于锥面定位，必须压紧，所以应缩短轴段（可视为两处错误）；（2）锥面定位的轴向和周向定位均为圆锥面，挡圈不可接触锥面轴上零件；（3）套筒同时接触动、静面（去除套筒后，2、3错误同时去除）；（4）轴承透盖与轴伸出段没有间隙，且图中缺少密封装置；（5）应加调整垫片；（6）轴承无法装人，轴上零件的定位不能两端都用轴肩（轴环）；（7）轴承无法拆下，应降低轴肩；（8）轴段应缩短以保证可靠定位（此处的套筒最好是阶梯形的，但可以不认为是错误）；（9）键过长，不但安装困难而且会削弱轴的强度；（10）滚动轴承方向装反，角接触轴承需成对安装；（11）应加调整垫片；（12）应制出凸台以减少加工面；（13）应加螺钉固定（可用中心线简化表示）；（14）此处不需密封。

2、CXN P186: 图示轴结构设计图中各箭头指处有错误，请指出各处存在的错误，提出相应的改进措施。

15%解：1处：轴承盖应制成与轴承孔相配合的圆筒抵牢左轴承外圈；2处：轴环过高与左轴承外圈相碰，左轴承拆卸困难，环直径应低于左轴承内圈；3处：键长超过轮毂应缩短；4处：与齿轮孔相配轴头长应缩到孔内；5处：轴承盖同时抵牢有轴承外圈和内圈，应做成筒状不与轴承内圈相接触；6处：轴承盖孔和轴应有间隙并加以密封，且轴径应小于轴承内孔以便装拆；7处：联轴器未靠紧轴肩定位；8处：应设置键联接。

3、CXN p193:按示例①所示，指出图中轴系结构的另外8个错误。

(注：轴承支承型式为两端固定，其润滑方式不考虑，倒角和圆角忽略不计)示例①一轴承外圈无轴向固定。

①右轴承外圈无轴向固定；②套筒作成阶梯形，低于轴承内圈的一端抵紧轴承；③轴头长应小于齿轮轮毂宽度；④键长应短于轴头长度；⑤轴肩高于左轴承内圈；⑥左轴承外圈无轴向固定；⑦套筒抵紧左轴承盖严重错误，应取消套筒，轴伸出处作小一段阶梯使左面齿轮轴肩定位；⑧键太长，应在左齿轮轮毂内；⑧箱体应有凸台减少与右轴承盖接触的加工面；⑩轴上弹性挡圈无作用应取消。

四、综合题1．试分析下图所示的轴系零部件结构中的6处主要错误。

答：①轴肩高度高于滚动轴承内圈的高度；②齿轮轮毂的长度应大于轴段长度；③端盖和轴之间应保留间隙；④联轴器无法实现轴向固定；⑤联轴器键槽不能封闭；⑥该键槽与⑤键槽没有位于同一轴线上。

2.图示轴承组合结构图。

斜齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。

试分析图中的7处主要错误。

答：①端盖连接处没有垫片；②轴肩高度高于滚动轴承内圈的高度；③键槽长度太长；④齿轮轮毂的长度应大于轴段长度；⑤轴太长；⑥联轴器键槽不能封闭，且应和③键槽位于轴的同一母线上；⑦轴端轴向定位方式错误。

3.试指出下图中的7处主要结构错误，倒角和圆角忽略不计。

答：①无键槽，无法实现周向定位；②端盖和轴之间应保留间隙；③无越程槽，无法加工；④无油毡，缺少密封装置；⑤齿轮齿根圆直径小于轴段直径，无法加工；⑥轴承的外圈无定位；⑦轴肩高度高于滚动轴承内圈的高度。

4.试分析图示轴系结构图中的6处主要错误。

答：①轴肩高度高于滚动轴承内圈的高度；②键槽长度太长；③齿轮轮毂的长度应大于轴段长度；④轴承无法实现轴向定位；⑤轴段太长，应加以区别；⑥键的上端面应与轮毂键槽有空隙，且应和②键槽位于轴的同一母线上。

5.图示轴系结构图，试分析其中的6处主要错误。

答：①端盖和轴之间应保留间隙；②轴肩高度高于滚动轴承内圈的高度；③齿轮轮毂的长度应大于轴段长度；④联轴器无法轴向定位；⑤无键，联轴器无法周向定位；⑥无越程槽，无法加工；⑦轴太长；⑧联轴器右端应是通孔；⑨端盖与箱体无垫片；⑩轴肩高度应低于滚动轴承内圈的高度；（11）键槽太长；（12）无调整垫片；（13）同⑩；（14）无油毡，缺少密封装置。

6.试指出下图中的6处错误。

答：①键槽太长；②无油毡，缺少密封装置；③轴段太长；④齿轮轮毂的长度应大于轴段长度；⑤轴承没有轴向定位；⑥端盖与箱体之间缺乏垫片。

7.试指出下图中6处主要错误。

答：①轴肩高度高于滚动轴承内圈的高度；②键槽太长；③齿轮轮毂的长度应大于轴段长度；④无油毡，缺少密封装置；⑤联轴器无法轴向定位；⑥无键槽，联轴器无法实现周向定位。

1）轴肩太高，6）应有键槽，周向固定；7）端盖不应与轴接触；8）端盖密封槽形状应为梯形；9）平键顶部与轮毂槽间应有间隙；10）联轴器无轴向固定，且与端盖间隙太小，易接触；11）应该有调整垫片。

二、1.指出图3中的结构错误，并在轴线下侧画出其正确结构图。

（14分）图3解错误位置及正确结构图如图3所示。

其错误主要是：（1）伸出轴端（左端）的轴肩端面与轴承盖外侧之间的距离太短。

（2）轴承端盖与轴之间应留有间隙。

（3）左端轴承内圈和套筒装不上，也拆不下来。

（4）右圆锥滚子轴承应反装。

（6）与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长度。

（71、左轴承内圈轴肩过高，轴承拆卸困难2、缺调整垫片3、与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长度4、右轴承内圈定位套筒过高，轴承拆卸困难5、联轴器与端盖间隙太小，易接触6、联轴器右侧无需固定1、轴左端少倒角2、左轴承内圈定位过高，无法拆卸3、左轴承缺外圈定位4、齿轮定位键槽太短5、装齿轮的轴段应采用阶梯轴，右侧用套筒轴向定位6、右轴承少外圈定位以及密封装置7、右边的轮毂无法安装1、与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长度2、键槽太长3、轴承无法拆卸4、缺少调整垫片5、轴承盖与轴之间应留有间隙并且缺少密封装置6、联轴器缺少周向定位7、联轴器缺少轴向定位指出图中轴系结构的错误，并作简要说明。

5、右轴承盖处缺少密封。

6、缺少调节垫片。

7、联轴器缺少周向定位。

5、右轴承左侧缺少定位6、右轴承右侧缺少定位7、右轴承盖缺少调节垫片。

机械设计结构改错题经典10题（2020.03）1．图示为轴承面对面安装的轴系结构，指出轴系结构中不少于10处的错误。

注：润滑方式、倒角和圆角不考虑。

解：１、缺少调整垫片２、４箱体上非加工面应低于加工面；３、右轴承装反了；５、缺少调整垫片；６、缺轴端挡板；７、缺键联接；８、透盖与轴之间应有间隙；９、缺毡圈油封；１０、轴承左边轴径应小于轴承内经；１１、装齿轮轴段长应小于轮毂宽。

2 图示为小锥齿轮轴系部件结构图，齿轮采用油润滑，轴承为脂润滑。

指出途中不合理或错误的结构，在图中用序号标出，并按序号简要说明错误原因。

解：说明：①没有必要设圆螺母及轴上螺纹轴头，因齿轮上F a向右；②锥齿轮孔键槽是通的，以便于加工，且槽底与键顶面间有间隙；③轴环外径太大，应低于轴承内圈1/3厚，以方便内圈拆卸；④两轴承内圈之间的轴外径小于轴承内径，以使左轴承能装人；⑤两轴承外圈之间的套杯内径应小于轴承外径，以便于轴承定位；⑥透盖左端面与轴承外圈端面问应留间隙，以避免干涉；⑦套杯应加端环，端环左端面应加调整垫片，以调整轴系位置；⑧套杯右端面与端盖间应加密封垫，起密封作用；⑨轴用弹性挡圈改为圆螺母及防松垫片（轴上制螺纹及槽），用以调整轴承的游隙；⑩端盖内孔应加毡圈油封，起密封作用，端盖与轴间应有间隙；11 轴上螺纹右边轴径应小于螺纹外径，以方便装配；12 此处应设轴肩，对轴上零件起轴向定位作用；13 轴上两个键槽应处同一母线上，以方便加工。

3．指出轴系零部件结构中的错误，并说明错误原因。

解：1 轴上两个平键应在同一母线上；2 齿轮的联接平键长度不能超出联接轴段长；3 轴右端的轴用弹性挡圈没必要，轴可缩短；4 轴环将右轴承左端内圈全挡住了、无法拆卸，轴肩要降低到内圈外径下1/3召处；5 两个轴承端盖与箱体间应有调整垫片；6 箱体上不加工的毛坯面应比加工面低（2 处）；7 螺钉联接多处错误：①箱体上是盲螺孔，不是光孔；②螺孔有效深度应大于螺钉拧入深度；③底孔深度应大于螺纹孔深度；④弹簧垫圈开口方向画反了。

机械设计结构改错题经典10题（2020.03）1．图示为轴承面对面安装的轴系结构，指出轴系结构中不少于10处的错误。

注：润滑方式、倒角和圆角不考虑。

解：１、缺少调整垫片２、４箱体上非加工面应低于加工面；３、右轴承装反了；５、缺少调整垫片；６、缺轴端挡板；７、缺键联接；８、透盖与轴之间应有间隙；９、缺毡圈油封；１０、轴承左边轴径应小于轴承内经；１１、装齿轮轴段长应小于轮毂宽。

2 图示为小锥齿轮轴系部件结构图，齿轮采用油润滑，轴承为脂润滑。

指出途中不合理或错误的结构，在图中用序号标出，并按序号简要说明错误原因。

解：说明：①没有必要设圆螺母及轴上螺纹轴头，因齿轮上F a向右；②锥齿轮孔键槽是通的，以便于加工，且槽底与键顶面间有间隙；③轴环外径太大，应低于轴承内圈1/3厚，以方便内圈拆卸；④两轴承内圈之间的轴外径小于轴承内径，以使左轴承能装人；⑤两轴承外圈之间的套杯内径应小于轴承外径，以便于轴承定位；⑥透盖左端面与轴承外圈端面问应留间隙，以避免干涉；⑦套杯应加端环，端环左端面应加调整垫片，以调整轴系位置；⑧套杯右端面与端盖间应加密封垫，起密封作用；⑨轴用弹性挡圈改为圆螺母及防松垫片（轴上制螺纹及槽），用以调整轴承的游隙；⑩端盖内孔应加毡圈油封，起密封作用，端盖与轴间应有间隙；11 轴上螺纹右边轴径应小于螺纹外径，以方便装配；12 此处应设轴肩，对轴上零件起轴向定位作用；13 轴上两个键槽应处同一母线上，以方便加工。

3．指出轴系零部件结构中的错误，并说明错误原因。

解：1 轴上两个平键应在同一母线上；2 齿轮的联接平键长度不能超出联接轴段长；3 轴右端的轴用弹性挡圈没必要，轴可缩短；4 轴环将右轴承左端内圈全挡住了、无法拆卸，轴肩要降低到内圈外径下1/3召处；5 两个轴承端盖与箱体间应有调整垫片；6 箱体上不加工的毛坯面应比加工面低（2 处）；7 螺钉联接多处错误：①箱体上是盲螺孔，不是光孔；②螺孔有效深度应大于螺钉拧入深度；③底孔深度应大于螺纹孔深度；④弹簧垫圈开口方向画反了。

轴系结构改错题随着现代工业的发展，越来越多的机械设备采用轴系结构进行传动，轴系结构的设计和制造质量直接影响着机械设备的性能和寿命。

因此，在设计和制造轴系结构时，需要注意各种因素，杜绝各种可能的错误。

本文将通过分析和解决一些轴系结构改错题，来探讨轴系结构设计和制造中的一些常见问题。

二、轴系结构改错题1.问题描述某公司设计制造了一台轴系传动装置，其中包括一个电机、一个联轴器、一个减速器和一个输出轴。

该装置的输入轴为电机轴，输出轴为输出轴。

该装置的设计图纸如下图所示。

图1 轴系传动装置设计图该轴系传动装置在运行一段时间后，出现了以下问题：（1）输出轴转速低于设计要求。

（2）输出轴发生了严重的振动和噪声。

（3）输出轴温度升高，超过了允许的范围。

请根据以上问题，分析该轴系传动装置的设计和制造中可能存在的错误，并提出改进方案。

2.问题分析（1）输出轴转速低于设计要求。

输出轴转速低于设计要求是由于传递到输出轴的转矩不足所导致的。

传递到输出轴的转矩不足可能是由于电机功率不足、减速器传递效率低、传动链条间隙过大等原因导致的。

（2）输出轴发生了严重的振动和噪声。

输出轴发生严重的振动和噪声可能是由于轴的不平衡、联轴器的松动、轴承的磨损等原因导致的。

（3）输出轴温度升高，超过了允许的范围。

输出轴温度升高可能是由于轴承的磨损、润滑不良、轴的不平衡等原因导致的。

3.改进方案（1）电机功率不足可以通过更换功率更大的电机来解决这个问题。

在更换电机时，需要考虑电机的转速和输出轴的转速之间的匹配关系，以确保输出轴的转速符合设计要求。

（2）减速器传递效率低可以通过更换传动比更小的减速器来提高传递效率。

在更换减速器时，需要考虑减速器的扭矩和输出轴的扭矩之间的匹配关系，以确保输出轴的扭矩符合设计要求。

（3）传动链条间隙过大可以通过调整传动链条的张紧度来解决这个问题。

在调整传动链条张紧度时，需要考虑链条松紧度的合理性，以确保链条不会过紧或过松。