第6章轴系零部件

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1、第6章轴系零部件,6.1 轴 6. 2 滑动轴承 6.3 滚动轴承 6. 4 减速器,返回,第6章轴系零部件,一台机器从制造和装配的角度讲是由零件和部件组成的。常用的轴系零部件包括轴、轴承和减速机等，通过本章的学习，应达到如下目标: 知识目标 了解轴的分类和材料选择，理解轴的结构设计 掌握轴上零件的固定方法 了解滑动轴承的特点和应用场合，了解滑动轴承的典型结构和轴瓦材料 掌握滚动轴承常用的类型及代号 掌握滚动轴承的拆装与调整 了解减速机的类型 掌握减速机的结构,下一页,返回,第6章轴系零部件,能力目标 能结合实际判明轴的类型，在此基拙上掌握轴的材料选择、轴的结构设计和常用的轴毅连接方法 能正确

2、的选择滚动轴承类型 具备滚动轴承的拆装与调整的能力,上一页,返回,6.1 轴,6.1.1轴的作用 轴是组成机器的重要零件之一。用于支承做回转运动或摆动的零件，使其有确定的工作位置。它的结构和尺寸是由被它支承的零件和支承它的轴承的结构和尺寸决定的，轴是重要的非标准零件 6.1.2轴的分类 轴的分类方法很多。按照轴线形状，轴可分为直轴(图6一1)、曲轴(图6一2)和挠性轴(图6-3);按照外形，轴可分为光轴(图6一1)和阶梯轴(图6一4);按照心部结构，轴可分为实心轴和空心轴。 根据承受载荷的不同，轴可分为传动轴、心轴和转轴三种。,下一页,返回,6.1 轴,1.传动轴 只承受扭矩、不承受弯矩或受很

3、小弯矩的轴。如图6一5所示为汽车的传动轴。 2.心轴 通常指只承受弯矩而不承受扭矩的轴。心轴按其是否转动可分为转动心轴和固定心轴。如图6-6(a)所示为车辆的转动心轴;如图6-6(b)所示为自行车前轮的固定心轴。 3.转轴 既承受弯矩又承受扭矩的轴。转轴在各种机器中最为常见，如1 h.轮轴。图6 -7所示齿轮减速器中的轴都是车专轴。,上一页,下一页,返回,6.1 轴,6.1.3轴的材料 在轴的设计中，首先要选择合适的材料。轴的材料常采用碳素钢 和合金钢。 碳素钢有35 , 45 , 50等优质中碳钢。它们具有较高的综合机械性能，因此应用较多，特别是45号钢应用最为广泛为了改善碳素钢的机械性能，

4、应进行正火或调质处理。不重要或受力较小的轴，可采用Q235, Q275等普通碳素钢。,上一页,下一页,返回,6.1 轴,合金钢具有较高的机械性能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。例如采用滑动轴承的高速轴，常用20Cr, 20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳悴火后可提高轴颈耐磨性;汽轮发电机转子轴在高温、高速和重载条件下工作，必须具有良好的高温机械性能，常采用38 CrMoAIA合金结构钢。值得注意的是:钢材的种类和热处理对其弹性模量的影响甚小，因此如欲采用合金钢或通过热处理来提高轴的刚度，并无实效。此外，合金钢对应力集中的敏感性较高，因此设计合金钢 轴时，更应从结构上避免或减小应力集中，并减

5、小其表面粗糙度。 轴的毛坯一般用圆钢或锻件，有时也可采用铸钢或球墨铸铁。例如，用球墨铸铁制造曲轴、凸轮轴，具有成本低廉、吸振性较好、对应力集中的敏感性较低、强度较好等优点，适合制造结构形状复杂的轴。表6一1列出轴的常用材料及其主要机械性能。,上一页,下一页,返回,6.1 轴,6.1.4车由的结构设计 轴的结构设计就是根据轴的受载情况和工作条件确定轴的形状和全部结构尺寸。轴的结构设计的总原则是:在满足工作能力的前提下，力求轴的尺寸小、重量轻、工艺性好 轴的结构应满足的基本要求: (1)安装在轴上的零件要有准确的定位和牢固而可靠的固定 (2)良好的工艺性，便于轴的加工和轴上零件的装拆和调整 (3)

6、轴上零件的位置和受力要合理，尽量减少应力集中，有利于提高轴的强度和刚度。 (4)有利于节省材料，减轻重量。,上一页,下一页,返回,6.1 轴,1.轴的各部分名称 如图6一8所示，轴上被轴承支承部分称为轴颈(和处);与传动零件 (带轮、齿轮、联轴器)轮毅配合部分称为轴头(和处);连接轴颈和轴头的非配合部分叫轴身(处);阶梯轴上直径变化处叫做轴肩，起轴向定位作用。图中与间的轴肩使联轴器在轴上定位;与间的轴肩使左端滚动轴承定位;处为轴环. 2.轴上零件的固定 (1)轴上零件的轴向固定 目的:保证轴上零件在轴上具有确定的位置，防止在工作中零件沿轴向窜动，承受一定的轴向力。零件的轴向固定可采用轴肩、轴环

7、、套简、圆螺母、轴端挡圈、弹性挡圈、紧定螺钉等方式，其结构形式、特点与应用见表6 -2,上一页,下一页,返回,6.1 轴,(2)轴上零件的周向固定 轴上零件周向固定的目的是使其能同轴一起转动并传递转矩，防止轴上零件与轴产生相对的转动。常用的周向固定方法有键连接、花键连接、销连接和轴与零件的过盈配合等。例如对于齿轮和轴通常可采用平键连接作为周向固定;若工作中受到较大的冲击、振动或常有过载时，则可采用过盈配合加键连接作为周向固定。对于轻载或不重要的场合，可采用销连接或紧定螺钉连接作为周向固定。 2)安装滚动轴承的轴颈，应按滚动轴承标准规定的内孔直径选取 3)定位轴肩，其高度a按表6 -2给定的原则

8、确定;非定位轴肩是为了便于轴上零件的安装而设置的工艺轴肩(如图6一8中轴段与轴段间的轴肩)，其高度可以很小，一般取12 mm即可。滚动轴承的定位轴肩高度必须低于轴承内圈端面厚度(见表6 -2中的序号3中的图)，以便于轴承的拆卸，具体数值查相应的轴承标准。,上一页,下一页,返回,6.1 轴,4)轴中装有过盈配合零件时(图6一8中的轴段)，该零件毅孔与装配时需要通过的其他轴段(轴段、轴段)之间应留有间隙，以便于安装 (2)各轴段长度应满足的要求 轴的各段长度主要是根据得到轴上零件的轴向尺寸及轴系结构的总体布置来确定，设计时应满足的要求是: 1)轴与传动件轮毅相配合的部分(图6 -8中和)的长度，一

9、般应比 轮毅长度短2 3 mm，以保证传动件能得到可靠的轴向固定。轮毅长L(1-1 .5)d。 2)安装滚动轴承的轴颈长度取决于滚动轴承的宽度。 3)其余段的轴径长度，可根据总体结构的要求(如零件间的相对位置、拆装要求、轴承间隙的调整等)，在结构设计中确定。,上一页,下一页,返回,6.1 轴,4.影响轴结构的一些因素 轴的结构设计应满足以下准则:轴上零件相对于轴必须有可靠的轴向固定和周向固定;轴的结构要便于加工，轴上零件要便于装拆;轴的结构要有利于提高轴的疲劳强度。 (1)轴的加工工艺性 为使轴具有良好的加工工艺性，应注意以下几点: 1)轴直径变化尽可能小，并尽量限制轴的最小直径与各段直径差，

10、这样既可以节省材料又可以减少切削加工量。 2)轴上有磨削或需切螺纹处，应留砂轮越程槽和螺纹退刀槽，如图6一9所示，以保证加工完整。,上一页,下一页,返回,6.1 轴,3)应尽量使轴上同类结构要素(如过渡圆角、倒角、键槽、越程槽、退刀槽及中心孔等)的尺寸相同，并符合标准和规定;如数个轴段上有键槽，应将它们布置在同一母线上，以便于加工，如图6一10所示。 (2)轴的装配工艺性 为使轴具有良好的装配工艺性，常采取以下措施: 1)为了便于轴上零件的装拆和固定，常将轴设计成阶梯形，如图6 -8为图6 -7中高速级齿轮轴的简图，轴上装有联轴器和齿轮，并用滚动轴承支承。如果将轴设计成光轴，虽然便于加工，但轴

11、上齿轮装拆困难，而且齿轮和联轴器的轴向位置不便于固定，因此，可设计成如图6一8所示的阶梯轴 2)为了便于装配，轴端应加工出450或300(600)倒角，过盈配合零件装人端常加工出导向锥面。,上一页,下一页,返回,6.1 轴,(3)改善轴的受力状况，降低应力集中 合理布置轴上零件可以改善轴的受力状况。如图6一11所示，给定轴的两种布置方案，当动力从几个轮输出时，为了减小轴上载荷，应将输入轮布置在中间，如图6一11 fib)所示，这时轴的最大转矩为T1一T2，而在图6一11 (a)中最大转矩为T1 改善轴的受力状况的另一重要方面就是减小应力集中。应力集中常常是产生疲劳裂纹的根源为了提高轴的疲劳强度

12、，应从结构设计、加工工艺等方面采取措施，减小应力集中，对于合金钢轴尤其应注意这一要求(以下仅从结构方面讨沦)。 (1)避免轴的横截面尺寸发生急剧变化，相邻轴段的直径差不能太大，一般取510mm。,上一页,下一页,返回,6.1 轴,(2)在轴的横截面尺寸突变处应平缓过渡，即制成圆角，圆角半径尽可能取得大些。 (3)要尽量避免在轴上(特别是应力较大的部位)安排应力集中严重的结 构，如螺纹、横孔、凹槽等。因此避免产生应力集中，有效地提高轴的强度。,上一页,返回,6. 2 滑动轴承,轴承在机器中是用来支承轴及轴上零件的重要零件，如图6一12所示，它能保证轴的旋转精度，减少轴与支承间的摩擦和磨损。根据轴

13、承工作的摩擦性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。按轴承承受载荷方向的不同，可分为向心轴承、推力轴承及向心推力轴承。滑动轴承根据润滑状态的不同，又可分为非液体摩擦滑动轴承和液体摩擦滑动轴承，如图6一13所示。滑动轴承结构简单，易于制造，便于安装，适用于高速、重载、高精度或承受较大的冲击载荷的机器。滚动轴承已标准化，具有启动灵敏，轴向尺寸小，易润滑，维修方便，效率较高，类型规格多，载荷、转速及工作温度的适用范围广等优点。,下一页,返回,6. 2 滑动轴承,6. 2. 1滑动轴承的类型及特点 1.滑动轴承的结构 滑动轴承按所受载荷的方向分为径向滑动轴承和推力滑动轴承。 (1)径向滑动轴承的结构 工作时只

14、承受径向载荷的滑动轴承称为径向滑动轴承。这类轴承的结构形式有整体式、剖分式和自动调心式三种。 1)整体式滑动轴承它由轴承座和轴瓦组成，如图6-14所示。轴瓦压装 在轴承座孔中;轴承座用螺栓与机座连接，顶部设有安装注油杯的螺纹孔。,上一页,下一页,返回,6. 2 滑动轴承,整体式滑动轴承结构简单，成本低廉。但是摩擦表面磨损后，轴颈与轴瓦之间的间隙无法调整，必须重新更换轴套。装拆时必需轴向移动轴承或轴，给安装带来不便。这种轴承常用于低速轻载、间歇工作且不需要经常装拆的场合。如手动机械、农业机械等。 2)对开式滑动轴承它由轴承座1,轴承盖2、对开轴瓦3和双头螺柱4等 组成。如图6一15所示 轴承座是

15、对开滑动轴承的基础部分，用螺栓连接在机器上，轴承盖与轴承座之间用双头螺柱连接，压紧轴瓦。轴承盖与轴承座的配合表面上设置阶梯形的定位止口，便于安装时对中和防止工作时错动。当轴瓦磨损后，可以利用减薄上下轴瓦之间的调整垫片厚度的方法来调整轴颈与轴瓦之间的间隙。由于对开式滑动轴承便于装拆和调整间隙，故应用广泛。,上一页,下一页,返回,6. 2 滑动轴承,3)调心式滑动轴承调心式滑动轴承又称为自位滑动轴承，其结构如图 6一16所示。这种轴承的轴瓦支承面和轴承座的接触部分做成球面，使轴瓦可以在一定角度范围内摆动。能自动适应轴或机架工作时的变形及安装误差所造成的轴颈与轴瓦不同心现象，避免出现如图6一17所示

16、轴与轴承两端局部接触和局部磨损。由于球面不易加工，故只用于轴承宽径比b/d 1. 51. 75的轴承。 (2)止推滑动轴承 如图6一18所示的止推滑动轴承由轴承座1、衬套2、径向轴瓦3、止推轴瓦4和销钉5等组成。轴的端面与止推轴瓦是轴承的主要工作部分，轴瓦的底部为球面与轴承座相接触，可以自动调整位置，以保证轴承摩擦表面的良好接触。径向轴瓦只是用来固定轴颈的位置，并承受意外的径向载荷。销钉是用来防止止推轴瓦随轴转动。工作时润滑油由下部注人，从上部油管导出。,上一页,下一页,返回,6. 2 滑动轴承,止推滑动轴承轴颈的常见形式如图6一19所示。当载荷较小时，可采用空心端面止推轴颈(图6一19 ( a)和环形止推轴颈(图6一19 (b)，当载荷较大时可采用多环形止推轴颈(图6一19(c)。多环形止推轴颈不仅承载能力较大，而且能够承受双向轴向载荷。 2.轴瓦(轴套)的结构和材料 (1)轴瓦(轴套)的结构 轴瓦(轴套)是滑动轴承中直接与轴颈相接触的重要零件，它的结构形式和性能将直接影响轴承的寿命、效率和承载能力。 轴瓦的结构如图6一20所示。