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1、模块五 机械零件,任务一 轴,1.轴的分类和应用特点 （1）根据轴的承受的载荷不同，可分为：1)心轴 承受弯矩，不传递转矩的轴。如自行车前轮轴(图1)。心轴有固定心轴和转动心轴。2)传动轴 以传递转矩为主，不承受弯矩或承受很小的弯矩的轴。如汽车变速箱与后桥之间的传动轴(图2)。3)转轴 既传递转矩，又承受弯矩的轴。如齿轮减速器的输出轴（图3）。,图1 自行车前轮轴,图2 汽车变速箱与后桥之间的传动轴,图3 齿轮减速器的输出轴,轴是机械中的重要零件，其功用是支承转动零件及传递运动和动力；而将轴和轴上零件进行周向固定并传递转矩的零件是键；轴承是支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度和减少轴与支承间的摩
2、擦和磨损；联轴器和离合器是联接不同机构中的两根轴，使它们一起回转并传递转矩。,2. 轴的常用材料 轴的材料应具有足够的强度，对应力集中敏感性低；还要满足刚度、耐磨性、耐腐蚀性及必要的韧性和良好的工艺性。一般用碳素钢和合金钢，其次采用球墨铸铁和高强度铸铁。合金钢比碳素钢强度高，但应力集中较敏感，价格较高。故多采用碳素钢。,（2）根据轴线形状不同,可分为:直轴 用于一般机械中。按外形又可分为光轴和阶梯轴(图5)。 曲轴 往复式机械中的专用零件。可将旋转运动转换为往复直线运动或作相反的运动转换(图6)。挠性轴 也叫软轴。可将回转运动和动力灵活地传送到不同的位置 (如图4)。,图4 挠性轴,图6 曲轴
3、,图5 光轴和阶梯轴,常用轴的结构,3. 轴的结构 轴的结构设计应遵循的一般原则: (1) 轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置; (2) 安装在轴上的零件，便于装拆和调整， (3) 轴应具有良好的加工工艺性; (4) 尽量减少应力集中; (5) 受力合理,有利于节约材料,减轻轴的重量。 4. 轴上零件的定位和固定 轴上零件的轴向定位和固定 目的是保证零件在轴上有确定的轴向位置，防止零件作轴向移动，并能承受轴向力。常见的轴向固定形式有：轴肩、轴环、弹性挡圈、螺母、套筒、轴端挡圈、圆锥面和紧定螺钉等可起到轴向固定，见表9.5。 轴上零件的周向定位和固定 作用和目的是为了保证零件传递转矩和防止零件
4、与轴产生相对转动。实际使用时，常采用键、花键、销、紧定螺钉、过盈配合、非圆轴等结构均可起到周向定位和固定的作用，见表9.6。,5改善轴的结构工艺性轴的结构应尽量简单,有良好的加工和装配工艺性,以利于减少劳动量,提高劳动生产率及减少应用集中,提高轴的疲劳强度。 装配工艺性 切削加工工艺性 6. 避免或减少应力集中 改进轴的结构 降低表面粗糙度 利用表面热处理和冷加工,任务二 轴承,1滑动轴承 (1)轴承简介 轴承是用来支撑轴并承受轴上载荷的零件,轴承的分类方法通常有以下三种 根据承受载荷分为:向心轴承、推力轴承、向心推力轴承 根据工作时轴承内部的摩擦性质分：滑动轴承、滚动轴承 按工作表面的润滑状
5、态分：液体润滑滑动轴承；不完全液体润滑滑动轴承；无润滑滑动轴承 滑动轴承的特点和应用 工作转速特高的轴承； 要求轴的支承位置特别精确、旋转精度高； 特重型轴承； 承受巨大的冲击和振动的轴承 根据装配要求必须做成剖分式的轴承； 要求轴承的尺寸小时； 某些特殊的工作条件：水中，泥浆中，腐蚀性介质中等,（3）向心滑动轴承的结构 整体式滑动轴承 结构简单，成本低、装拆不便，轴径与轴承间的间隙无法调节。 用于轻载、低速及间歇性工作场合。 剖分式滑动轴承 调心式滑动轴承 调隙式滑动轴承（4）轴瓦的结构轴瓦的形式和构造轴瓦与轴承座的配合油孔与油沟,2. 滚动轴承 滚动轴承是广泛运用的机械支承 (1)滚动轴承
6、的结造 如图9.31所示 滚动轴承一般由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成。内外圈上通常制有沟槽，其作用是限制滚动体轴向位移和降低滚动体与内外圈间的接触应力。内外圈分别与轴颈和轴承座配合，通常是内圈随轴颈转动而外圈固定不动，但也有外圈转动 而内圈固定不动，当内、外圈相对转动时，滚动体就在滚道内滚动。保持架的作用是使滚动体等距分布，并减少滚动体间的摩擦和磨损。 内外圈和滚动体有高强度、耐磨性好的含铬轴承钢制造，表面磨削、抛光。保持架用低碳钢冲压而成，或用酚醛胶木、钢、铜合金制造。,常用的滚动体有球、圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子和滚针等，如图9.32所示。*(2)滚动轴承的特点 与滑动轴承相比
7、，滚动轴承的主要优点为：摩擦力矩和发热较小。滚动轴承的缺点是：径向外廓尺寸比滑动轴承大；接触应力高，承受冲击载荷能力较差；高速重负负荷下寿命较低，小批生产特殊的滚动轴承时成本较高；减振能力比滑动轴承低，噪声大。,(3)滚动轴承的分类按滚动体形状分为：球轴承、滚子轴承、滚针轴承等。按滚动轴承所能承受载荷的方向分为：向心轴承、推力轴承、角接触轴承。(4) 滚动轴承的工作特性和类型选择承载性能 转速性能调心性能轴承的安装和拆卸经济性要求,(5)滚动轴承代号 滚动轴承代号是用字母加数字来表示轴承结构、尺寸公差等级、技术性能等特征的产品符号。 滚动轴承的代号由基本代号+前置代号+后置代号三部分组成。 基
8、本代号 基本代号表示轴承类型、结构和尺寸，由类型代号、尺寸系列代号、内径代号依次排列构成。类型代号 尺寸系列代号 内径代号 前置代号 用于表示轴承的分部件。 后置代号 是用字母和数字等表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求。,(6) 各类轴承介绍 (7) 滚动轴承的固定 滚动轴承内圈的固定方法 滚动轴承外圈的固定方法 (8)滚动轴承的拆装 要求 压力应直接加于配合较紧的套圈上；不允许通过滚动体传递装拆力；要均匀施加装拆力，严禁重锤直接敲击 方法 装配时： 用软锤均匀敲击套圈装入 压力机压入安装(较大的轴承) 温差装配法 拆卸时: 压力机压出轴承 轴承拆卸器将内圈拉下。,任务一 键联接和销联接,联
9、接是将两个或两个以上的零件联成一体的结构。联接按是否可拆分为两大类型。 (1)不可拆联 如焊接、铆接、粘结和过盈配合联接 (2)可拆联接 如键联接、销联接和螺纹联接等 键联接 键是一种标准件，主要用于轴和轴上零件的周向固定，有的还能实现轴和轴上零件的轴向固定或轴向滑动。 (1)键联接的类型和应用 根据键的结构形式，键联接可分为平键联接、半圆键联接、楔键联接、花键联接 平键分为普通平键、导向平键和滑键三种。 普通平键 如图所示，这种键应用最广。根据端部结构不同，分为圆头(A型)、方头(B型)和单圆头(C型)三种。A型平键用于端铣刀加工的轴槽，常用于轴的中部。B型平键用于盘铣刀加工的轴槽，常用于轴
10、端或轴的中部。C型平键一般用于轴端的联接。,普通平键联接,导向平键和滑键 当轴上零件在工作过程中需作轴向移动时，则需采用由导向平键或滑键组成的动联接。导向平键（图1a）用螺钉固定在轴上的键槽中，工作时键对轴上滑动零件起导向作用，其端部有圆头（A型）和平头（B型）两种。当零件滑移距离较大时，宜采用滑键（图1b），滑键是将键固定在轮毂上，并与轮毂一起在轴上的键槽中滑动。, 半圆键联接 如图2所示，半圆键呈半圆形，轴槽也是相应的半圆形，轮毂槽开通。半圆键能绕槽底圆弧摆动，这样能自动适应轮毂的装配。半圆键工作时靠其侧面来传递转矩。这种键联接的优点是工艺性较好，装配方便；缺点是轴上键槽较深，对轴的强度削
11、弱较大，主要用于轻载或辅助性联接中，尤其适用于锥形轴与轮毂的联接。半圆键的标准为GB109879、GB109979。,图2 半圆键联接, 楔键联接 能在轴上作轴向固定零件，可承受不大的单向轴向力，键的上下面为工作面，上表面制成1：100的斜度。楔键分为普通楔键及钩头楔键，如图1所示。普通楔键又有圆头（A型）及方头（B型）两种形式。楔键联接多用于承受单向轴向力，对精度要求不高的低速机械上。,图1 楔键联接,花键联接 如图1，花键联接是由带键齿的花键轴和带键齿的轮毂所组成。应用特点是：工作时依靠键齿的侧面来传递转矩，由于联接的键齿较多，因此能传递较大的载荷，且轴上零件与轴的对中性和沿轴向移动的导向
12、性都较好。同时由于键槽较浅，故对轴的削弱较小。但其加工复杂、成本较高、多用于载荷较大和定心精度要求较高的场合或轮毂经常作轴向滑移的场合。,花键联接已经标准化。按其齿形不同，分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键三种(图2)，其中以矩形花键应用最广。矩形花键 它的齿侧面为两平行平面，如图2a所示。渐开线花键 它的齿形为压力角a=30（或45）的渐开线，如图2b所示。三角形花键联接 内花键齿形为直线齿形，外花键齿形为压力角45的渐开线，如图2c所示。,图2 花键联接,图1 外花键(花键轴)与内花键(花键孔),2销联接 销联接一般用来传递不大的载荷或作安全装置，另一作用是起定位作用。 (1)销联接的类
13、型,1. 联轴器 联轴器可分为固定式、可移式、安全式三大类。 (1)固定式联轴器 凸缘联轴器 如图所示，凸缘联轴器是应用最广泛的固定式联轴器。它由两个带凸缘的半联轴器用键分别和两轴联在一起，再用螺栓把两半联轴器联成一体。,套筒联轴器套筒联轴器由套筒和联接零件（键或销）所组成，当键作联接时，还要用紧定螺定作轴向固定，以防止套筒轴向窜动。当用销钉作联接件时，若按过载时销钉被剪断的条件设计，这种联轴器可作安全联轴器，以避免薄弱环节零件受到损坏。,（2）可移式联轴器由于安装、制造等造成的误差，以及零件在工作中的变形等原因，不可能保证被联接的两轴严格对中，总会存在着某种程度的相对位移和偏斜。所以采用可移
14、式联轴器，减小两轴相对位移和偏斜产生的影响。根据两轴间位移的补偿方法可分为可移式刚性联轴器和可移式弹性联轴器。 可移式刚性联轴器 1)齿式联轴器 2)十字滑块联轴器 3)万向联轴器,可移式弹性联轴器 弹性套柱销联轴器 弹性柱销联轴器 安全式联轴器常用离合器 离合器的形式很多，常用的有牙嵌式离合器、摩擦式离合器和 (1)牙嵌式离合器 (2)摩擦式离合器 (3)超越式离合器,(1)牙嵌式离合器 如图9.37所示，牙嵌式离合器主要由两个端面带有牙齿的套筒所组成。其中，一个半离合器用键和螺钉固定在主动轴上，另一个半离合器则用导向平键（或花键）与从动轴构成动联接，利用操纵机构可使其沿轴向移动来实现离合器
15、的结合和分离。,牙嵌式离合器的牙型有矩形、梯形和锯齿形三种（图9.38），前两种齿形能传递双向转矩，锯齿形只能传递单向转矩。牙嵌式离合器结构简单，两轴联接后无相对运动，但在接合时有冲击，只能在低速或停车状态下接合，否则容易将齿打坏。,(2)摩擦式离合器 摩擦式离合器是依靠接触面上的摩擦力来传递转矩的。根据摩擦表面形状不同可分为单圆盘式、多圆盘式、圆锥式等类型。 单圆盘式摩擦式离合器 多圆盘式摩擦式离合器 圆锥式摩擦式离合器(3) 安全离合器 安全离合器与安全联轴器的功用类似，用于当机器过载时，自动脱开，以保护机器重要零件不因过载而损坏。,(4)超越离合器 其特点是能根据两轴角速度的相对关系自动
16、接合和分离。 如图所示为一单向超越离合器，主要由星轮1、外环2、滚柱3、顶杆4及弹簧5等组成。星轮1通过键与轴6联接，外环2通常做成一个齿轮，空套在星轮上，在星轮的三个缺口内，各装有一个滚柱3，每个滚柱又被弹簧5、顶杆4推向外环和星轮的缺口所形成的楔缝中。,当外环以慢速逆时针转动时，若轴6由另外一个快速电动机带动，也作逆时针方向快速旋转，则此时星轮1将由轴6带动沿逆时针方向高速回转。由于星轮的转速高于外环，使滚柱3从楔缝中回松，此时，外环2与星轮1便带动轴6旋转时，滚柱3又被楔紧在外环与星轮之间，外环仍作慢速旋转。这种星轮（从动件）的转速可以超越外环（主动件）的转速的特性常应用在机床、汽车和飞机等传动装置中。,
