机械设计中的“清根/清角”是什么意思?该如何正确设计?
\\本篇附件:《机械设计手册》电子版,文末见。
问:老张,在机械设计过程中经常听到“清根”,清根到底是什么意思?该怎么设计清根结构呢?在网上查了很多解释都感觉不是很满意啊。
老张:“清根”这个词是机械行业一个美丽的错误,很多经验丰富的武林高手也搞不清,今天你算问对人了,且听我解释。
本次解释我将参考《机械设计手册》中的《轴的设计与连接》单行本以及《实用机械加工工艺手册》。
明人不说暗话,首先说结论
1. 所谓“清根/清角”并不是一个专业术语(并未在国家标准或者机械设计手册中给出明确定义),它是行业俗语;
2. 所谓“清根/清角”的作用不是为了避免轴肩根部圆角干涉,而是为了减少根部应力集中和退刀;
3. 所谓“清根/清角”真正的名字叫做“内凹圆角”或者“退刀槽”(具体叫什么得看实际功能,下文详细解释);
4. 所谓“清根/清角”的结构设计可参看文末图例。
老张:要弄明白这个“清根”,还需要从它的功能说起。
在轴的设计过程中,经常需要设计轴肩和轴环,目的是进行轴承、齿轮等零部件的定位。为了保证零件紧靠定位面,就需要保证r 图1 轴肩和轴环(来自《机械设计手册》) 划重点,只要满足r 问:那“清根”到底是为啥? 老张:接下来分两个方面解释。 1. “清根/清角”在某些情况下属于一种内凹圆角,目的是减小应力集中。 《机械设计手册》单行本《轴及其连接》中第25页给出了解释,“在轴的截面变化处(如台阶、横孔、键槽等),会产生应力集中”。因此,为了减少应力集中, 可以通过一系列方法,如图2所示。我们关注第二种方式,增加内凹圆角,这种结构就是一种 “清根”。 图2 增加圆角减少应力集中(来自《机械设计手册》) 内凹圆角r的大小不受限于轴承等零部件的圆角大小,可以做得稍大,因此改善了因为轴肩根部圆角太小导致的应力集中。(理解此句话很关键) 2. “清根/清角”在某些情况下属于一种退刀槽,目的是退刀。 如图3所示,大多数一种“清根”结构实际上属于退刀槽,在外圆磨削时需要增加砂轮退刀槽。 图3 退刀槽结构(此图片来自《实用机械加工工艺手册》) A型退刀槽只挖去了t1方向深度,适用于只磨削轴向表面;B型挖去了t1和t2两个方向深度,适用于轴向和径向两个表面都磨削。 老张:看到这里,相信已经解释清楚了“清根/清角”的含义啦。 \\为了说清楚这个问题,老张费老大劲查询资料,纯手打字。大家觉得有用那就帮忙点个赞,也欢迎关注“机械1000问”。老张感谢大家。 最后再给大家2种轴肩退刀槽的典型画法,以供参考。 \\老张手上有一本《机械设计手册》电子版,需要的朋友可以私信我。 \\对了,如果觉得有用,别忘了轻轻点赞关注,老张感谢大家。 \\以上内容均为“机械1000问”原创,转载请注明出处。 (完)