轴结构设计的主要内容是确定轴的径向尺寸、轴向尺寸以及键槽的尺寸、位置等。 1)确定轴的径向尺寸
确定轴的径向尺寸时，应考虑轴上零件的定位和固定、加工工艺和装拆等的要求。一般常把轴设计成中部大两端小的阶梯状结构，其径向尺寸的变化应考虑以下因素，如图4-4。
①定位轴肩的尺寸 直径d3和d4、d6和d7的变化处，轴肩高度h应比零件孔的倒角C或圆角半径r大2~3mm,轴肩的圆角半径r应小于零件孔的倒角C或圆角半径r’。装滚动轴承的定位轴肩尺寸应查轴承标准中的有关安装尺寸。
②非定位轴肩的尺寸 图中的d4和d5、d5和d6的直径变化处，其直径变化量较小，一般可取为0.5~3mm。
③有配合处的轴径 为便于装配及减小应力集中，有配合的轴段直径变化处常做成引导锥，如图所示。
④轴径尺寸 初选滚动轴承的类型及尺寸,则与之相配合的轴颈尺寸即被确定下来,同一轴上要尽量选择同一型号的轴承。
⑤加工工艺要求 当轴段需要磨削时，应在相应轴段落上留出砂轮越程槽；当轴段需切毛巾制螺纹时，应留出螺纹退刀槽。
⑥与轴上零件相配合的轴段直径应尽量取标准直径系列值。 L1L2d4d5d1d2图4-4 轴的结构设计 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ处局部放大图见图4-5 L6L3L4 hd3rr'hd6d7d4图4-5 轴肩高度和圆角半径 2)确定轴的轴向尺寸 阶梯轴各段轴向尺寸，由轴上直接安装的零件（如齿轮、轴承等）和相关零件（如箱体的轴承座孔、轴承盖等）的轴向位置和尺寸确定。确定轴向尺寸时应注意以下几点： ①保证传动件在轴上固定可靠 为使传动件在轴上的固定可靠应使轮毂的宽度大于与之配合轴段的长度，以使其他零件顶住轮毂，而不是顶在轴肩上。一般取轮毂宽度与轴段长度之差△=1~2mm。当制造有误差时，这种结构不能保证零件的轴向固定及定位。
rd3bcX45° 当周向联接用平键时，键应较配合长度稍短，并应布置在偏向传动件装入一侧以便于装配。
②轴承的位置应适当 轴承的内侧至箱体壁应留有一定的间距，其大小取决于轴承的润滑方式。采用脂润滑时，所留间距较大，以便放挡油环，防止润滑油溅入而带走润滑脂，如图4-6a所示；若采用油润滑 ，一般所留间距为0~3mm即可，如图4-6b所示。挡油环结构如图4-7。 60°2~38~122~30.51~3a)0~3b) a 脂润滑轴承 b 油润滑轴承 图4-6 轴承在箱体中的位置 图4-7 挡油环 3)校核轴、轴承和键
轴上力的作用点及支点跨距可从装配草图上确定。传动件力作用线的位置可取在轮缘宽度中部，滚动轴承支承反力作用点可近似认为在轴承宽度的中部。
力的作用点及支点跨距确定后，便可求出轴所受的弯矩和扭矩。选定1~2个危险截面，按弯扭合成的受力状态对轴进行强度计算校核，如果强度不够则需要修改轴的尺寸。
对滚动轴承应进行寿命计算。轴承寿命可按减速器的使用寿命或检修期计算，
如不满足使用寿命要求，则需改变轴承的型号后再进行计算。
3、装配图设计的第二阶段
这一阶段的主要内容是轴上传动零件及轴的支承零件的结构设计，即齿轮的结构设计、轴承端盖的结构、轴承的润滑和密封设计。
（1）传动件的结构设计
传动零件的结构与所选材料、毛坯尺寸及制造方法有关。齿轮结构的尺寸可参考教材或机械设计手册，如表4-1所示。
序号 １ Ｋ≥2ｍ(钢铁) Ｋ≥2.5ｍ（铸铁） 表4-1 圆柱齿轮的结构型式和结构尺寸 结构型式 结构尺寸 K nx45°d1?da≤200mm锻造齿轮 D1=1.6d L=(1.2~1.5)d≥b δ=2.5ｍ(不小于8~10mm) n=0.5ｍ D2=0.5(D0+D1) d1=12~20mm(da较小时可不钻2 daD0dD1D23~5bLnx45°孔) D0=da-10ｍ da≤５00mm锻造齿轮 d1D1=1.6d L=(1.2~1.5)d≥b δ=（2.5～４）ｍ(不小于8~10mm) n=0.5ｍ D0３ D1dadD2nx45°rCD2=0.5(D0+D1) d1=12~20mm(da较小时可不钻孔) C=(0.2~0.3)b模锻 C=0.3b自由锻造 da≤500mm平辐板铸造齿轮 bLbnx45°Cd1D1=1.8d（铸铁） D2４ r1:20D0D1=1.6d（铸钢） L=(1.2~1.5)d≥b δ=2.5~4ｍ(不小于8~10mm) n=0.5ｍ D2=0.5(D0+D1) d1=0.25(D0-D1) C=0.2b（但不小于10mm） r≈0.5C ??D1dadbH1c ??da≤400～1000mm b≤200mm铸造齿轮 D1=1.8d（铸铁） D1=1.6d（铸钢） L=(1.2～1.5)d≥b δ=(2.5～4)ｍ(不小于8～10mm) n=0.5ｍ C=0.2b（但不小于10mm） S=b/6(但不小于10mm) r≈0.5C;e=0.8δ;H=0.8d;H1=0.8H HDadnx45°rD15 1:20Ls2)轴承端盖的结构设计 轴承端盖是用来固定轴承的位置、调整轴承间隙并承受轴向力的，轴承端盖的结构形式有凸缘式和嵌入式两种，如表4-2所示：
表4-2 轴承盖的结构及尺寸
螺钉联接外装式轴承盖 d0=d3+1mm D0=D+2.5d3 r5~10d0eb1e1mD2=D0+2.5d3 e=1.2d3 e1≥e ｍ由结构决定 D4=D-(10～15)mm D1,b1由密封尺寸确定 b=5～10,h=(0.8～1)b D2D0d1D4D1:20 嵌入式轴承端盖 e2=5～8mm S=10～15mm ｍ由结构决定 Be2mabD3=D+e2，装有Ｏ形圈的，按Ｏ形圈外径取 d1,b1,a由密封尺寸确定 沟槽尺寸(GB3452.3-88)mm D3HO形圈截面直径d2 B 3.6 4.8 7.1 HD3Dd1+0.10 0d3偏差值 0 -0.05 0 -0.06 0 -0.07 d3H8h9 2.07 2.74 4.19 2.65 sb1 3.55 5.3
凸缘式轴承端盖的密封性能好，调整轴承间隙方便，因此，使用较多，这种端盖大多采用铸铁件，设计制造时要考虑铸造工艺性，尽量使整个端盖的厚度均匀。当端盖较宽时，为减少加工量，可对端部进行加工，使其直径D’＜D，但端盖与箱体配合段必须有足够的长度 L，否则拧紧螺钉时容易使端盖歪斜，一般取L=(0.1~0.15)D，如图4-8所示。 LD'D 图4-8 凸缘高度 嵌入式轴承端盖结构简单、密封性能差、调整间隙不方便，只适用于深沟球轴承（不用调整间隙）。 3)滚动轴承的润滑和密封 脂润滑 当浸油齿轮圆周速度v＜2m/s,轴承内径和转速乘积dn≤2×105mm﹒r/min时，宜采用脂润滑。为防止箱体内的油浸入轴承与润滑脂混合，防止润滑脂流失，应在箱体内侧装挡油环，如图所示。润滑脂的装油量不应超过轴承空间的1/3~1/2。
油润滑 当浸油齿轮的圆周速度v≥2m/s,轴承内径和转速乘积dn＞2×10mm﹒r/min时，宜采用油润滑。传动件的转动带起润滑油直接溅入轴承内，或先溅到箱壁上，顺着内壁流入箱体的油槽中，再沿油槽流入轴承内。此时端盖端部必须开槽，并将端盖端部的直径取小些，以免油路堵塞，如图4-9所示。当传动件直径较小，应在轴承前装置挡油板，如图4-10所示。 5
a)b) 图4-9 油槽结构 图4-10 挡油板 轴伸端密封方式有接触式和非接触式两种。毡圈密封是接触式密封中寿命较低，密封效果较差的一种，但结构简单，价格低廉，适用于脂润滑轴承中，如图4-11 a）所示；油沟密封结构简单、成本低，但不够可靠，适用于脂润滑的轴承中，如图4-11b）所示；若要求更高的密封性能，宜采用迷宫式密封，利用其间充满的润滑脂来达到密封效果，可用于脂润滑和油润滑，如图4-11c)所示，迷宫式密封的结构复杂，制造和装配要求较高。