支承零部件-67d70

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1、第十二章 支承零部件,研究内容：,1.轴的结构设计和强度计算,2.滚动轴承的类型选择、尺寸选择和组合设计,重点：,轴、轴承,支承零部件：起支持作用的零部件,3.滑动轴承的类型、结构,第一节轴的分类和材料,轴是组成机器的重要零件之一。,一、轴的功用,轴的主要功用是,2.传递转矩和运动。,1.支承旋转零件（如齿轮）,（3）转轴既传递转矩、又承受弯矩。如减速器中的轴。,（2）传动轴只受转矩，不受弯矩。如汽车传动轴。,二、轴的分类,1.按承受载荷不同，可分为：心轴、传动轴、转轴。,（1）心轴只受弯矩，不传递转矩。,转动心轴：,固定心轴：,轴固定，如自行车前轮轴,轴转动，如火车轮轴,自行车前轮轴,火车轮

2、轴,2.按轴线形状的不同，可分为：直轴、曲轴、钢丝软轴。,（1）直轴,光轴,（2）曲轴,阶梯轴,（3）钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。,三、轴的材料,1轴的主要失效形式：疲劳断裂（工作时所承受的应力一般是交变循环应力）,2对轴材料的要求 （1）具有一定的疲劳强度，对应力集中的敏感性低； （2）具有一定的刚度和韧性； （3）具有足够的耐磨性； （4）良好的经济性、工艺性。,3轴的常用材料：碳钢、合金钢、球墨铸铁。,（1）碳素钢：30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性，经热处理后可获良好的综合机械性能，常用于受力较小或不重要的场合。,（2）中、

3、低碳合金钢：有更好的机械性能和热处理工艺性，对应力集中较敏感。 常用于高速、重载、耐磨、耐高温等特殊场合。,注意：钢材种类、热处理对钢材弹性模量E影响很小，所以采用合金钢、热处理并不能提高轴的刚度,第二节 轴承的分类及应用,根据轴承工作的摩擦性质分,滚动轴承,轴承的作用,滑动轴承,存在滑动摩擦，为减少摩擦、磨损，加润滑剂，具有工作平稳、噪音小、耐冲击能力和承载能力大等优点， 适用于高速、重载、高精度、结构需剖分、较大冲击的场合。,内有滚动体，运行时轴承内存在着滚动摩擦，摩擦、磨损较滑动轴承小，已标准化、系列化，有专门厂家生产，供应充足，价格便宜，适用于一般速度、载荷的场合，应用十分广泛。,滚动

4、轴承与滑动轴承性能比较,1.支承轴及轴上转动的零件 2.保持一定的旋转精度 3.减少摩擦和磨损,第三节 滑动轴承的类型、材料和轴瓦结构,一、滑动轴承的类型和结构,按润滑状态分,按所承载方向不同分,向心轴承,推力轴承,非液体摩擦滑动轴承,液体摩擦滑动轴承,润滑油膜将摩擦面完全隔开，轴颈和轴瓦表面不发生直接接触。,轴颈和轴瓦表间润滑油膜很薄，无法将摩擦面完全隔开，局部金属接触，一般滑动轴承常用。,只能承受径向载荷，轴承上的反作用力 与轴的中心线垂直。,只能承受轴向载荷，轴承上的反作用力 与轴的中心线方向一致。,1.向心滑动轴承,（1）整体式滑动轴承,装拆方便。(演示),结构简单、成本低，装拆不便，

5、间隙无法调整。,整体式滑动轴承的结构,适用于低速、轻载的间歇工作场合， 无法用于曲轴。,（2）剖分式滑动轴承,结构复杂，磨损后可调整间隙，,已标准化，有水平和45斜开两种。使用时应保证径向载荷的实际作用线与剖分面的垂直中心线夹角在35以内。,剖分斜滑动轴承,剖分式,（3）调心式滑动轴承,其轴瓦外表面和轴承座孔均为球面，能自动适应轴或机架的变形，适合轴承宽度B与轴颈直径d之比大于1.5的场合。,2.推力滑动轴承 用于承受轴向载荷。,单环式：利用轴环的端面止推，结构简单，润滑方便，广泛用于低速轻载场合。,按轴颈形状分为：,实心式：结构简单，但 外缘因线速度大而 磨损大， 中心处线速度小而磨损很小

6、小，致使应力集中于中心 处，轴颈与 轴瓦间的压力分 布很不均匀。,空心式：改善了受力状况， 且有利于润滑油由中心凹孔 处导入并储存，应用较广。,图示为一立式平面止推滑动轴承。,多环式：特点同单环型，可承受较单环 更大的载荷，也可承受双向轴向载荷。,二、轴瓦结构,1.轴瓦的整体结构,（1）按构造分为整体式轴瓦和剖分式轴瓦。,整体式轴瓦：用于整体式滑动轴承。,剖分式轴瓦：用于剖分式轴承。,（2）按材料分为,单金属轴瓦,双金属轴瓦：,以钢、铸铁或青铜做瓦背，在瓦背的内表面上浇注一层减磨材料（如轴承合金等），其厚度一般为0.56mm，此层材料称为轴承衬,2.轴承衬和瓦背的结合形式,（1）烧结、喷涂和轧

7、制：,这三种结合形式者是在加热状态下将轴承合金层与低碳钢瓦背内壁结合在一起。,（2）浇注,在铸铁或青铜瓦背的内壁上，采用离心浇注方式浇注轴承合金。为结合牢固，在瓦背内壁上要加工出沟槽。,（3）刷镀,将配制好的镀液刷镀在瓦背内壁上，使瓦背内壁上形成很薄的合金层。此法可节省贵重合金材料。,3.油孔、油沟,油孔：供应润滑油。 油沟：输送和分布润滑油。,开油孔、油沟时应注意：,（2）油沟的轴向长度约为轴瓦长度的80%，即不能开通，否则漏油。,（1）油孔、油沟应开在非承载区， 以免降低承载能力；,滑动轴承材料轴瓦和轴承衬材料,主要失效：磨损，其次强度不足引起的疲劳破坏等。,1.对材料的要求,（1）良好耐

8、磨性、减摩性及磨合性（跑合性）,（2）足够的强度、塑性、嵌藏性、顺应性,（3）耐腐蚀性,（4）导热性好、线膨胀系数小,（5）工艺性好,（6）经济性,三、滑动轴承的材料,2.常用材料,金属材料,非金属材料,粉末冶金材料,用不同的金属粉末经高压烧结而成的多孔性结构材料。这种轴承的孔隙中能吸贮大量润滑油，故又称之为含油轴承。,塑料、橡胶、尼龙、硬木、石墨,轴承合金：主要成分为铜、锡、锑、铅，以锡或铅作为基体的轴承合金，又称之为巴氏合金或白合金。其摩擦系数小，抗胶合能力强，塑性和跑合性能好。但价格高，且机械强度低，适合作轴承衬的材料。,青铜：主要成分为铜与锡、铅或铝组成的合金。跑合性差，熔点高，硬度高

9、，机械强度和耐磨性、减摩性较好，价格低廉，应用广泛。,铸铁：铸铁中的石墨被磨落后可起到辅助润滑作用，且其耐磨性好，价格便宜，但质脆、跑合性差，可用于低速轻载和无冲击的场合。,常用轴瓦（轴衬）金属材料及性能表,第四节 滚动轴承的类型、代号及选择,滚动轴承是标准件、专门轴承厂生产，只需选型和组合设计。,一、滚动轴承的结构,核心元件，滑动滚动,内圈：,装在轴颈上,装在机座或零件的轴承孔内,多数情况下，外圈不转动，内圈与轴一起转动。,滚动体：,使滚动体等距离分布，避免滚动体间的摩擦、磨损。,点击图片演示,二、滚动轴承的材料,内外圈、滚动体：含铬的合金钢（滚动轴承钢）制造，如 GCr15、GCr15Si

10、Mn等。,保持架：软材料，低碳钢板、有色金属冲压后铆接或焊接。,三、滚动轴承的类型和性能,公称接触角：外圈滚道与滚动体接触处的法线和垂直于轴承轴心线间夹角。,承受轴向载荷能力,1.按载荷方向、的不同分为：,向心轴承 （0 45，主要径向载荷）,向心角接触轴承,径向接触轴承（=0）,推力轴承 （45 90，主要轴向载荷）,轴向接触轴承,向心推力轴承,推力角接触轴承,2.按滚动体的形状分为：,球轴承：,滚子轴承：,为点接触,为线接触。,承载能力：球轴承滚子轴承,耐冲击： 球轴承滚子轴承,极限转速：球轴承滚子轴承,摩擦：球轴承滚子轴承,常用滚动轴承的基本类型及特性,GB/T272-93规定，滚动轴承

11、代号包括：,后置代号,基本代号是轴承代号的基础，一般由数字或字母与数字组合来表示，最多五位。,三、滚动轴承的代号,滚动轴承的代号一般印刻在轴承座圈的端面上。,前置代号,基本代号,1.基本代号,（1）内径代号右起一二位数字，表示轴承的内径d尺寸。,a) d=10, 12, 15, 17mm 时,内径代号 00 01 02 03,b) d= 20480mm 时，代号= d (mm) / 5,c) d500mm，d=22，28，32mm时,内径代号 = 内径尺寸(mm)但用“/”与直径系列代号分开，,（2）尺寸系列代号 为适应不同承载能力的要求，同一内径的滚动轴承轴承，采用不同滚动体，致使外径和宽度

12、不同。,（3）轴承类型代号右起第五位,6深沟球轴承,3圆锥滚子轴承,7角接触球轴承,1调心球轴承,N圆柱滚子轴承,5推力球轴承,3.后置代号轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等。,（1）内部结构代号,C、AC、B角接触球轴承的接触角分别为15、25、40。,（2）轴承的公差等级代号,公差分2、4、5 、6、6x、 0六个级别。,以/P2 、/P4、 /P5、 /P6(/P6x)为代号，0级不标注 。,（3）游隙代号 游隙分为1、2、0、3、4、5共六组， 径向游隙依次增大 代号为 /C1、/C2、/C3、/C4、/C5，0组游隙不标注 。,当公差代号与游隙代号同时表示时，可简化标注，如 /

13、P63表示轴承公差等级为6级，径向游隙为3组,6 2 1 2,N 2 2 0 8,宽度系列代号为0，直径系列代号为2,3 3 3 1 5 /P6,宽度、直径系列代号分别为3,公差等级为6级,举例：,1.类型的选择,（1） 载荷条件（大小、方向、性质）,载荷小而平稳时，宜选用球轴承；载荷大有冲击时，宜选滚子轴承。,同时Fa、Fr：角接触球轴承或圆锥滚子轴承；,Fr大、Fa小：深沟球轴承；,Fa大、 Fr 小：推力角接触轴承；,四、滚动轴承的选择 包括类型选择、精度选择和尺寸选择。,（2） 转速条件 转速高，选球轴承，转速低，选滚子轴承。,轴的刚性较差，轴承孔不同心调心轴承,（3）调心性能,（4）

14、安装、调整性能,便于装拆和间隙调整内、外圈可分离的轴承；,3、7两类轴承应成对使用，对称安装；,旋转精度较高时较高的公差等级和较小的游隙。,（5）经济性,优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承。,一般球轴承比滚子轴承便宜； 同型号轴承，精度越高，价格越高；,2尺寸选择：即确定内径代号和尺寸系列,（1）内径代号：由轴结构设计确定轴颈直径d，代号=d/5。,（2）尺寸系列选择,3精度选择 一般机械传动宜选用普通级（0级）精度。,二、要求,1.轴与轴上零件要有准确的相对位置；,2.受力合理轴结构有利于提高轴的强度和刚度；,3.轴的加工、装配有良好的工艺性、减少应力集中。,一、目的,确定轴的结构形状和尺寸

15、：d、l。,第五节 轴的结构设计,三、轴的结构及各部分名称,轴上零件拆卸和装配演示,轴颈：装轴承处 尺寸= 轴承内径；,轴头：装轮毂处 直径与轮毂内径相当；,轴身：联接轴颈和轴头部分；,两头小中间大的阶梯轴。,四、零件在轴上的固定,.轴向固定,a）借助轴本身形状定位：轴肩、圆锥形轴头；,b）借助挡圈、圆螺母、套筒等定位。,（）轴肩 轴肩：轴上截面突变的部位。,非定位轴肩：便于装拆、起过渡作用，h=(12)mm。 定位轴肩：起轴向定位作用。,特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力。,轴肩高度h轴上零件倒角尺寸c（圆角半径R ）轴圆角半径r。 h=（0.070.1）d mm 安装标准件的轴肩

16、高度应符合标准件的标准。,定位轴肩高度：,定位轴肩宽度：b=1.4h,（）圆螺母,特点：定位可靠，可承受较大的轴向力，装拆方便。但切制螺纹使轴的疲劳强度下降。,（2）套筒 特点：结构简单，定位可靠，能承受较大轴向力。能同时固定两个零件的轴向位置，但两零件相距不宜太远，不宜高速。,（4）轴端挡圈,特点：固定可靠，能承受较大的轴向力，用于轴端。,当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的轴向定位时，为保证轴向定位可靠，要求L轴L毂,（）圆锥面（+挡圈、螺母）,特点：能消除轴与轮毂间的径向间隙，能承受冲击载荷。常用于高速轴端且对中性要求高或需经常拆卸的场合 。,（）弹性挡圈固定,特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力，切槽需要一定的精度。常用于固定滚动轴承等的轴向定位。,（）紧定螺钉固定,特点：承受轴向力很小