​机械设计中的“清根/清角”是什么意思？该如何正确设计？

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<c，或者r<R.（如图1）

图1 轴肩和轴环（来自《机械设计手册》）

划重点，只要满足r<c，或者r<R，就能确保零件紧靠定位面，并不需要“清根”。

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）