軸系結(jié)構(gòu)的案例
軸系設(shè)計所需考慮的七大要點解析！
2、軸系位置的調(diào)整
在初始安裝或工作一段時間后，軸系的位置和預(yù)定位置可能會出現(xiàn)一些偏差，為使軸上零件具有準(zhǔn)確的工作位置，必須對軸系位置進行調(diào)整。
圖示錐齒輪軸系的兩軸承均安裝在套杯3中，增減1處墊片可使套杯相對箱體移動，從而調(diào)整軸向位置；（我們推薦你關(guān)注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業(yè)信息）
增減2處墊片則可用來調(diào)整軸承游隙。
六、軸系結(jié)構(gòu)的工藝性
1、軸的結(jié)構(gòu)工藝性
保證工作條件下，滿足下列要求：
1）形狀簡單、減少階梯數(shù)；
2）同軸的過渡圓角保持一致；
3）同軸多單鍵，鍵寬相同、并在同一母線上。
2、軸系結(jié)構(gòu)的裝配工藝性
為了便于裝配，軸端應(yīng)加工出倒角（一般為45o），以免裝配時把軸上零件的孔壁擦傷
七、提高軸的疲勞強度和軸系剛度的措施
減少應(yīng)力集中和提高軸的質(zhì)量是提高軸的疲勞強度的主要措施。常見方法有：
避免軸截面尺寸發(fā)生急劇變化
直徑突變處應(yīng)平滑過渡、制圓角
提高表面質(zhì)量的方法：
1）降低表面粗造度
2）表面強化處理
a）碾壓
b）噴丸
c）滲碳淬火
d）滲氮
e）高頻感應(yīng)加熱淬火、
軸系的剛度主要取決于軸的剛度和支承剛度。
提高軸的剛度：合理設(shè)計各軸段截面尺寸、采用空心軸。
提高軸的支承剛度：選用剛性較大的軸承、支承出的箱座采用加強肋、合理布置軸承。
八、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計案例找錯
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展開 軸的設(shè)計與安裝知識大全，機械佬必須知道！
一、軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1、合理的軸系結(jié)構(gòu)必須滿足下列基本要求：
2、軸和軸承在預(yù)期壽命內(nèi)不失效；
3、軸上零件在軸上準(zhǔn)確定位與固定，以及軸系在箱體上的可靠固定；
4、軸系結(jié)構(gòu)有良好的工藝性
5、好的經(jīng)濟性
二、軸上零件的裝配方案
軸向零件的軸向定位和固定
軸上零件的軸向定位方法取決于零件所承受的軸向載荷大小。常用的軸向定位方法有以下幾種。
1、軸肩與軸環(huán)定位
優(yōu)點：方便可靠、不需要附加零件，能承受的軸向力大；
缺點：會使軸徑增大，階梯處形成應(yīng)力集中，階梯過多將不利于加工。
用途：這種方法廣泛用于各種軸上零件的定位。
注意要點：為了保證零件與定位面靠緊，軸上過渡圓角半徑應(yīng)小于零件圓角半徑或倒角，一般定位高度取為（0.07～0.1）d ，軸環(huán)寬度b = 1.4h 。
2、套筒定位
簡化軸的結(jié)構(gòu)，減小應(yīng)力集中，結(jié)構(gòu)簡單、定位可靠。多用于軸上零件間距離較小的場合。
3、圓螺母定位
固定可靠，可以承受較大的軸向力，能實現(xiàn)軸上零件的間隙調(diào)整。
4、彈性擋圈定位
緊定螺釘多用于光軸上零件的固定，并兼有周向固定的作用。
展開 論文：激光跟蹤儀精密跟蹤轉(zhuǎn)臺軸系優(yōu)化設(shè)計
精密跟蹤轉(zhuǎn)臺是高精度飛秒激光跟蹤儀的關(guān)鍵單元，其精度直接影響激光跟蹤測量系統(tǒng)的總體精度，而跟蹤轉(zhuǎn)臺的精度主要由軸系精度決定，因此跟蹤轉(zhuǎn)臺的軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計以及對其軸系進行性能分析非常重要。文中首先對精密跟蹤轉(zhuǎn)臺進行結(jié)構(gòu)設(shè)計與建模，利用SAMCEF of Rotor軟件對二維轉(zhuǎn)臺2個軸系進行了仿真分析。根據(jù)激光跟蹤儀性能要求與仿真結(jié)果對軸系結(jié)構(gòu)進行分析與優(yōu)化。最后通過搭建的二維轉(zhuǎn)臺驗證了所設(shè)計軸系的可行性，能夠滿足激光跟蹤儀跟蹤轉(zhuǎn)臺高精度、高靈敏度和低跳動的要求。
詳細見附件
激光跟蹤儀精密跟蹤轉(zhuǎn)臺軸系優(yōu)化設(shè)計.pdf
展開 GKN多模變速器技術(shù)深度解析
本文通過拆解GKN多模變速器結(jié)構(gòu)，對該變速器的技術(shù)特點、工資原理、軸系結(jié)構(gòu)、動力傳動路線、駐車機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、潤滑等方面進行了技術(shù)解讀
吉凱恩中國合資企業(yè)將在上海工廠進行最新電力驅(qū)動(eDrive) 技術(shù)的生產(chǎn)，中國將成為吉凱恩頂尖電動傳動系統(tǒng)的全球生產(chǎn)中心。中國是全球增長最快的電動車市場，吉凱恩預(yù)計，其中國合資企業(yè)上海納鐵福傳動系統(tǒng)有限公司(以下簡稱“納鐵福”)將于2025 年前實現(xiàn)eDrive 年產(chǎn)量100 萬單元。
納鐵福將開始為中國國內(nèi)汽車制造商生產(chǎn)吉凱恩傳動系統(tǒng)多模電動變速器(Multimode eTransmission)技術(shù)，并計劃開始生產(chǎn)吉凱恩首個完整eDrive 系統(tǒng)， 將電動機、逆變器和eAxle 減速箱置于同一封裝空間。該系統(tǒng)將首先應(yīng)用于一家歐洲汽車廠商的小型車平臺，該小型汽車將會在全球范圍內(nèi)出售。
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誠智鵬如何助力中國船舶攻克海上裝備高精度裝配難題？
客戶的公差設(shè)計挑戰(zhàn)
在船舶與海洋裝備的制造過程中，涉及大量大型結(jié)構(gòu)件和復(fù)雜裝配件，如海上風(fēng)電升壓站、船舶升降設(shè)備等。這些系統(tǒng)通常由多個高精度部件組成，如軸系、傳動機構(gòu)、液壓系統(tǒng)等，公差累積問題直接影響設(shè)備的密封性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及長期可靠性。由于海洋環(huán)境惡劣，部件受力復(fù)雜，傳統(tǒng)的經(jīng)驗公差設(shè)計方法難以確保整體結(jié)構(gòu)的精度，容易導(dǎo)致裝配誤差放大、機械結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中，甚至影響整體安全性。
客戶的訴求和3DCC解決方案
1、場景描述：某型氫泵的轉(zhuǎn)子因裝配誤差導(dǎo)致運行精度下降，誤差來源復(fù)雜，傳統(tǒng)計算分析方法難以精準(zhǔn)預(yù)測，需依賴大量實驗，研發(fā)成本高、周期長。
解決思路：3DCC基于3D模型，通過建立零件之間的裝配約 束，自動進行尺寸鏈計算建模，模擬裝配誤差對運動性能的影響，量化軸向偏差、徑向跳動等關(guān)鍵公差參數(shù)。同時考慮綜合誤差因素對產(chǎn)品裝配質(zhì)量、技術(shù)目標(biāo)進行預(yù)測,優(yōu)化關(guān)鍵零件公差，提高運行穩(wěn)定性。
2、場景描述：艦船動力系統(tǒng)的軸系組件（如傳動軸、聯(lián)軸器、減速器）因公差累積導(dǎo)致軸心線偏移，引發(fā)振動加劇、效率降低等情況，甚至影響航行安全。
解決思路：3DCC自動提取軸系結(jié)構(gòu)的尺寸鏈和裝配約束，精準(zhǔn)分析軸心線、安裝間隙的關(guān)鍵因素。建立誤差傳遞模型，計算誤差貢獻率，識別影響對中的關(guān)鍵因素。優(yōu)化聯(lián)軸器和軸承的公差，減少振動，提高系統(tǒng)效率和可靠性。
3、場景描述：船艙門密封性受艙口框架的制造誤差、門板變形及密封條壓縮量的影響。
解決思路：3DCC可建立完整的密封結(jié)構(gòu)公差模型，分析艙門閉合后的密封間隙分布，計算極端工況下的密封壓力變化，并優(yōu)化艙門鉸鏈、鎖閉機構(gòu)的關(guān)鍵公差，提高密封可靠性，確保水密、氣密性能達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。
展開 船舶設(shè)計：船舶推進軸系方案設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)
近年來，為了提高軸系振動的計算精度、準(zhǔn)確度和計算效率，已有學(xué)者針對軸系3 種振型的耦合振動特性開展了研究工作。
為了減小軸系振動對軸系及船舶運行安全性和穩(wěn)定性的影響，現(xiàn)有的軸系振動控制方法主要包括：1）減小不平衡激勵源，例如，優(yōu)化螺旋槳結(jié)構(gòu)、改變槳葉數(shù)量、減小加工誤差等；2）調(diào)整軸系的整體共振頻率，以避免軸系常用轉(zhuǎn)速接近軸系共振轉(zhuǎn)速；3）安裝減振器、隔振器、吸振器等振動控制設(shè)備。在上述幾種方法的指導(dǎo)下，研究學(xué)者針對軸系振動控制問題開展了大量的理論分析、數(shù)值仿真和工程試驗研究，完善了軸系振動求解理論。
馬磊［49］、孟浩［50］、張贛波［51］基于船舶推進軸系的縱向振動特性，分析了動力吸振器對軸系振動的影響；基于聲子晶體理論和主動控制理論，研究了船舶主推進軸系的縱振控制方法。張斌［52］和丁旭杰［53］分析了非線性隔振器和混合式隔振器的設(shè)計方法與應(yīng)用現(xiàn)狀，設(shè)計了相應(yīng)的原理性隔振器件并進行了試驗驗證。李燎原等［54-57］針對槳—軸—艇體耦合振動引起的水下結(jié)構(gòu)噪聲問題，研究了螺旋槳激勵對槳—軸—艇體耦合振動的影響、水下結(jié)構(gòu)的輻射噪聲特性以及橫搖條件下的隔振和聲輻射控制措施，可為軸系和艦艇總體設(shè)計提供理論參考。
以上這些研究成果對提高軸系設(shè)計質(zhì)量有著積極的推進作用，是軸系多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計的雛形。
展開 制冷壓縮機振動噪聲控制技術(shù)
1.2 振動噪聲的控制技術(shù)
1.2.1 機械性振動噪聲
為了抑制雙螺桿式制冷壓縮機的機械性振動噪聲，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，進行轉(zhuǎn)子動力學(xué)計算，研究轉(zhuǎn)子及其部件和結(jié)構(gòu)有關(guān)的動力學(xué)特性，校核結(jié)構(gòu)靜力學(xué)，分析轉(zhuǎn)子軸系振動特性，預(yù)測壓縮機振動響應(yīng)，優(yōu)化機械結(jié)構(gòu)改善振動噪聲；在裝配工藝上，應(yīng)用流-熱-固耦合變形預(yù)測技術(shù)，計算轉(zhuǎn)子和殼體在工作狀態(tài)下的變形量，合理設(shè)置裝配間隙，避免產(chǎn)生異常振動噪聲。筆者團隊實現(xiàn)了基于溫度場和壓力場作用下的轉(zhuǎn)子和殼體變形的預(yù)測計算，如圖2所示。
圖2 雙螺桿式制冷壓縮機流-熱-固耦合變形預(yù)測
在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，基于轉(zhuǎn)子軸系結(jié)構(gòu)建立轉(zhuǎn)子軸系的動力學(xué)模型，在轉(zhuǎn)子齒間氣體力和軸系自身不平衡質(zhì)量離心力的耦合作用下，預(yù)測轉(zhuǎn)子軸系的振動激勵源及其頻譜特性，通過衰減齒間氣流脈動、提高轉(zhuǎn)子軸系的動平衡精度等級等措施，減小轉(zhuǎn)子軸系的不平衡質(zhì)量，抑制轉(zhuǎn)子軸系的振動激勵。基于轉(zhuǎn)子軸系的激勵源特性，優(yōu)化轉(zhuǎn)子軸系的結(jié)構(gòu)剛度和軸承阻尼，提升轉(zhuǎn)子軸系的臨界轉(zhuǎn)速，抑制轉(zhuǎn)子軸系振動響應(yīng)；改善殼體等結(jié)構(gòu)部件的剛度和阻尼，偏移結(jié)構(gòu)部件的固有頻率，偏離振動激勵源的共振區(qū)，抑制結(jié)構(gòu)部件的振動響應(yīng)。在裝配工藝上，基于螺桿式制冷壓縮機運行工況，考慮壓縮機工作過程中壓力場和溫度場分布，計算轉(zhuǎn)子變形量和殼體的變形量，根據(jù)各自的變形量設(shè)置理想的配合間隙，不僅可減小泄漏量、提升能效，而且可以防止因間隙過小異常接觸而產(chǎn)生的異常振動。
1.2.2 流致性振動噪聲
雙螺桿式制冷壓縮機流場-聲場聯(lián)合仿真預(yù)測技術(shù)是解決流致性振動噪聲問題的關(guān)鍵。筆者團隊基于雙螺桿式制冷壓縮機的結(jié)構(gòu)參數(shù)，應(yīng)用CFD數(shù)值仿真技術(shù)，建立壓縮機工作過程的非定常流場，分析流場的壓力云圖和壓力時域特性，開展流場和聲場的聯(lián)合仿真，預(yù)測氣動聲學(xué)特性，如圖3所示。
展開 【專題研究】美國海軍艦船的水動力設(shè)計與優(yōu)化簡介
為評估各種船形的性能，NSWCCD修改了海軍的要點設(shè)計（point design）要求，特別是評估雙尾鰭而非最初的軸系與軸架結(jié)構(gòu)。其中一型最佳設(shè)計是pre-swirl banana skeg（model 5490-4），采用了曲線橫剖面，這樣尾鰭可為螺旋槳產(chǎn)生一個預(yù)旋流體，這種流體不僅可以改善內(nèi)旋螺旋槳的效率，相比于典型雙尾鰭結(jié)構(gòu)以及常規(guī)軸系和軸架結(jié)構(gòu)，還可以明顯減小附體阻力。而且，pre-swirl banana skeg較其他雙尾鰭結(jié)構(gòu)具有最小的阻力，原因是預(yù)旋流體能夠減小與尾鰭相連的邊界層厚度。pre-swirl banana skeg線型見圖3。該型船的水線長為282.54 m，寬32.15 m，船深10.55 m，排水量為67748 t，方形系數(shù)為0.688，棱形系數(shù)為0.702，橫剖面系數(shù)為0.980，縱向浮心/水線長為0.532。
事實證明，pre-swirl banana twin-skeg設(shè)計明顯優(yōu)于其他設(shè)計方案。Model 5490-4方案顯示出極好的性能，遠好于海軍的要點設(shè)計要求（Model 5490），在航速為20 kn時單位排水量的功率需求減少17%，航速為24 kn時減少10%。此外，還可以通過選擇合適伴流的螺旋槳設(shè)計而降低2%的能耗。
2．producible skeg（減輕伴流中線面尾鰭）
（1）概述
在進行中期海上補給設(shè)計項目時，NSWCCD負責(zé)一型民用可行的海上補給設(shè)計創(chuàng)新概念的研發(fā)。基準(zhǔn)船體定為單槳設(shè)計。該項目設(shè)計和試驗了多種球首、船尾、中線面尾鰭、雙尾鰭和推進裝置，其中部分最終方案還進行了伴流測量試驗，這一點非常重要，因為螺旋槳產(chǎn)生的振動會形成空泡、螺旋槳腐蝕以及船舶尾鰭振動問題。
展開 回溯2017那些“動”起來的機械動力學(xué)
為實現(xiàn)多級行星輪系動力學(xué)性能精準(zhǔn)預(yù)測及耦合振動分析，針對傳統(tǒng)集中質(zhì)量法精度不高和大規(guī)模有限元模型計算量大、后處理困難的問題，重慶大學(xué)的魏靜、張愛強、秦大同、舒銳志在《考慮結(jié)構(gòu)柔性的行星輪系耦合振動特性研究》（《機械工程學(xué)報》2017年1期）一文中，基于軸系單元法提出了一種針對多級行星輪系高效建模與耦合振動分析的建模方法。考慮齒圈、行星架以及軸系等結(jié)構(gòu)柔性影響，建立能夠反映其尺寸結(jié)構(gòu)和動力學(xué)特性的軸系單元模型，實現(xiàn)多級行星輪系耦合振動特性分析，為多級行星齒輪傳動的動態(tài)設(shè)計提供可靠數(shù)據(jù)支撐。
圖 多級行星輪系軸系單元劃分
主創(chuàng)簡介
魏靜(通信作者)，男，1978 年出生，博士，教授。主要研究方向為機械傳動、齒輪系統(tǒng)動力學(xué)。
張愛強，男，1990 年出生，博士研究生。主要研究方向為機械傳動、齒輪系統(tǒng)動力學(xué)。
秦大同，男，1956 年出生，博士，教授。主要研究方向為機械傳動、車輛動力傳動。
舒銳志，男，1985 年出生，博士研究生。主要研究方向為機電傳動系統(tǒng)。
眾所周知，齒輪傳動是現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的一種機械傳動方式。
展開 超高速大功率電動機軸系不平衡響應(yīng)分析
軸系臨界轉(zhuǎn)速計算
軸系的臨界轉(zhuǎn)速計算是轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析的一項基本的內(nèi)容，合理設(shè)計轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速是機組安全可靠運行的重要前提。
2.1 臨界轉(zhuǎn)速計算結(jié)果
根據(jù)軸系的簡化模型和軸承的油膜支撐剛度和阻尼，可計算出軸系的前三階臨界轉(zhuǎn)速，計算結(jié)果見表 3。由計算結(jié)果可知，前三階臨界轉(zhuǎn)速均避開了電機的運行轉(zhuǎn)速3120 ～ 5040rpm，并有一定的安全余量。
2.2 軸承安裝位置計算
此機組為三軸承結(jié)構(gòu)，為了保證勵磁機端 3#軸承能夠穩(wěn)定運行，需要下軸瓦承載 300kg 的支撐載荷，因此3#軸承在安裝時需要抬高，根據(jù)軸系的靜撓度和承載載荷可計算出 3#軸承的抬高量為 1.9mm。
3. 軸系不平衡響應(yīng)分析
由于制造安裝轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量偏心總是存在的，所以設(shè)計階段軸系不平衡響應(yīng)計算也是非常重要的，通過預(yù)估不平衡響應(yīng)，調(diào)整轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)以保證機組運行時振動達到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
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