軸支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、軸支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則課程名稱：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)械工程與自動(dòng)化專業(yè)：材料成型及控制工程班級(jí)：材料成控091學(xué)生姓名：關(guān)濤（01）林駿（29）指導(dǎo)教師：陶學(xué)恒軸支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1 引言旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軸必須由至少兩只相距一定距離的滾動(dòng)（或滑動(dòng)）軸承來(lái)支承，旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)行性能、支承狀況及質(zhì)量及密切相關(guān)，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸支承狀況和質(zhì)量有決定性影響的不僅是軸承本身而且包括軸承周圍的支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，對(duì)它的設(shè)計(jì)主要是選型和確定尺寸，不涉及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，而軸承周圍的機(jī)構(gòu)，比如軸承座，則必須根據(jù)不同的軸承經(jīng)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如何經(jīng)行整個(gè)軸支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以保證軸支承的性能，提高軸支承的質(zhì)量？本文提出12條軸支承結(jié)

2、構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。2 軸支撐設(shè)計(jì)準(zhǔn)則軸支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求是持久、可靠、經(jīng)濟(jì)。要滿足這些要求，僅靠正確地選擇軸承類型、軸承尺寸是遠(yuǎn)不夠的，軸承周圍的結(jié)構(gòu)因素，諸如軸頸、軸承座、定位件等對(duì)軸支承性能的影響是顯著的，此外，密封、潤(rùn)滑的影響也很大。軸支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首先要確定如何對(duì)所選用的軸承根據(jù)其工況在圓周方向和軸向進(jìn)行可靠地固定，周向固定通常利用配合面上的摩擦力，即采取壓緊配合的方法，軸向固定一般用結(jié)構(gòu)方法，例如，凸臺(tái)、擋圈、螺母等。其次軸支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要便于安裝、拆卸、密封、潤(rùn)滑。下面結(jié)合集體結(jié)構(gòu)實(shí)例逐一論述軸支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒(méi)有固定的標(biāo)準(zhǔn)，要根據(jù)軸上零件的布置和固定方法，軸上載荷大

3、小、方向和分布情況，以及對(duì)軸的加工和裝配方法決定的。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要以軸上零件的拆裝是否方便、定位是否準(zhǔn)確固定是否牢靠來(lái)衡量軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要包括軸的合理外形和全部尺寸，要滿足強(qiáng)度、剛度以及裝配加工要求，擬定幾種不同的方案進(jìn)行比較，軸的設(shè)計(jì)要越簡(jiǎn)單越好。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要取決于以下幾個(gè)方面：軸在機(jī)器中的安裝形式和位置；載荷的性質(zhì)、方向、大小及分布情況；軸上安裝零件的類型、數(shù)量、尺寸以及相應(yīng)的連接方法等。軸的結(jié)構(gòu)要滿足：軸上的零件不僅要有準(zhǔn)確的工作位置還要便于調(diào)整和裝拆；軸要具有良好的制造工藝性。2.1 軸向靜定準(zhǔn)則 軸支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須使軸在軸線方向處于靜定狀態(tài)軸在軸線方向既不能有剛

4、體位移（靜不定），也不能有阻礙自由伸縮的多余約束（超靜定）。軸向靜定準(zhǔn)則是軸支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最基本最重要的準(zhǔn)則。 軸在軸向若約束不夠，則表示軸定位不確定，甚至有從軸向脫離的危險(xiǎn)，這種情況必須避免，見(jiàn)圖1（左）。將軸在軸線正反兩個(gè)方向都分別固定可避免靜不定，但每個(gè)軸上也不能有多余的約束，否則軸在軸向無(wú)法自由伸縮，這樣會(huì)由于軸和殼體之間不可避免的制造、裝配誤差、不同的熱變形等因素引起的附加軸向力。從而能使軸承因超載而損壞。軸承軸向支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)特別注意防止超靜定問(wèn)題出現(xiàn)，見(jiàn)圖2（左）。在軸支承結(jié)構(gòu)中，理想靜定狀態(tài)不是總能實(shí)現(xiàn)的，一定范圍之內(nèi)的軸向剛體移動(dòng)（準(zhǔn)靜定）或少量的附加軸向力（擬靜定）是不可避

5、免的，也是允許的。在工程實(shí)際中準(zhǔn)靜定和擬靜定支承方式也是常見(jiàn)的，它們基本上仍可看做靜定狀態(tài)，重要的是這些少量的軸向剛體移動(dòng)或附加軸向力的值的范圍必須是清楚的。符合軸向靜定準(zhǔn)則的常見(jiàn)軸承軸向支承方式有三種：（1）固定松弛支承方式；（2）單側(cè)止推支承方式；（3）單側(cè)止推游動(dòng)支承方式。 固定松弛支承方式是將兩個(gè)軸向定位約束安置在軸某一端軸承（或軸承組，下同）上，此軸承稱之為固定軸承，固定軸承在軸線正反兩個(gè)方向都不能移動(dòng)。軸上另一端軸承（或其他軸承，下同）在軸線兩個(gè)方向都無(wú)固定，即可自由移動(dòng)，這種軸承稱之為松弛軸承。固定松弛支承是理想的靜定狀態(tài)，它既無(wú)剛體位移，也可避免因制造誤差，軸和殼體熱變形不一樣

6、等因素引起的附加軸向力，見(jiàn)圖1（右）和圖2（右）。單側(cè)止推支承方式是將兩個(gè)軸向定位約束分別安置在軸兩端的軸承上，它通常由兩圓錐滾子軸承或兩向心推力球軸承組成，這種軸承既能承受大的徑向力，也能承受大的軸向力，通常用于徑向和軸向均有外載的場(chǎng)合。裝配時(shí)用螺母或其他方法調(diào)節(jié)軸承圈，保證所需的軸向間隙或徑向預(yù)緊，由于期間可調(diào)，這種支承方式特別適合于傳動(dòng)精度要求高的場(chǎng)合。它一般無(wú)軸向剛體位移，但當(dāng)軸的熱膨脹比支承它的殼體熱膨脹大時(shí)，會(huì)引起附加軸向力，這種附加軸向力可用下面的方法限制于容許范圍內(nèi)：（1） 籍可調(diào)節(jié)的軸承軸向間隙，來(lái)平衡軸和殼體的變形差額；（2） 用彈簧，從而能保證其處于近似的靜定狀態(tài)。單側(cè)止

7、推支承方式是擬靜定狀態(tài)，因?yàn)檩S向間隙的值有限，因此單側(cè)止推支承方式一般仍不宜用于長(zhǎng)軸，圖3所示是一圓盤犁，其軸的支承方式是單側(cè)止推支承。單側(cè)止推游動(dòng)支承方式近似于單側(cè)止推支承方式，即將兩個(gè)軸向止推件和欲固定的軸承圈（通常為外圈）之間留有一定的間隙S，軸有一定的軸向剛體位移，其最大值為S。當(dāng)軸的熱膨脹比軸承它的殼體熱膨脹大時(shí)，只要差額不超過(guò)S，不會(huì)引起附加軸向力。單側(cè)止推游動(dòng)支承是準(zhǔn)靜定狀態(tài)，見(jiàn)圖4。它可用于既有較大的徑向和軸向載荷，又有較大的軸向變形差異的場(chǎng)合，顯然，這種支承方式軸向支承精度不高。 上述三種實(shí)際中典型的支承方式在同一機(jī)器中可根據(jù)軸的工況任意組合使用，圖5是一個(gè)二級(jí)變速箱，三根軸

8、的支承方式各異，集上述三種支承方式于一體，從左到右依次為：固定松弛、單側(cè)止推和單側(cè)止推游動(dòng)支承方式。2.2 固定軸承軸向能雙向受力準(zhǔn)則 在固定松弛支承方式中，由于松弛軸承在軸向完全自由，即不能承擔(dān)任何軸向力，因此，固定軸承必須要能承擔(dān)軸向正反雙向力，這就是說(shuō)，能作固定軸承的一個(gè)先決條件是：他必須能承擔(dān)正反雙向軸向力。向心球軸承、內(nèi)外圈帶折邊的圓珠滾子軸承和按X方式組合的兩向心推力球軸承等可做固定軸承，而滾針軸承、單只圓錐滾子軸承和向心推力球軸承等不可做固定軸承，見(jiàn)圖6。 圖7所示為用于電梯上的蝸輪蝸桿變速箱，采用固定-松弛支撐方式，左圖用單只向心推力球軸承作固定軸承，因此是錯(cuò)誤的支撐結(jié)構(gòu)。 在

9、兩個(gè)方向均無(wú)軸向外載荷的情況下，例如，直齒輪嚙合的軸、皮帶輪軸等，固定軸承仍必須要能雙向受力嗎？回答是肯定的，理由是，盡管這些軸上無(wú)軸向外載荷，僅有周向和徑向外載荷，但軸承上仍有軸向力作用，而且極可能是兩個(gè)方向都有，并隨機(jī)變化著。一個(gè)很簡(jiǎn)單的原因：沒(méi)有一個(gè)實(shí)際中的機(jī)械能保證其周向和徑向外載荷絕對(duì)理想地垂直于它的軸線。但這個(gè)準(zhǔn)則還是可以有例外的，當(dāng)軸在任何工況下，其軸向外載荷都朝一個(gè)方向，而且其值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他各種原因可能引起的軸向力，即軸承所受的力肯定只朝一個(gè)方向，此時(shí)，如受其他因素的制約，不宜安置軸向能雙向受力的軸承，可采用僅能受單向力的軸承，當(dāng)然，軸承的安置方向必須和軸向力的方向相對(duì)應(yīng)，圖8

10、是一立式交流電機(jī)主軸簡(jiǎn)圖，轉(zhuǎn)子重1200kg，其支承方式就是這種例外。2.3 固定軸承四面定位準(zhǔn)則 由于固定軸承必須獨(dú)立承擔(dān)阻止雙向軸向剛體位移的任務(wù)，因此固定軸承內(nèi)外圈左右兩側(cè)四個(gè)面都得軸向定位。無(wú)軸向外載荷是亦應(yīng)如此，理由參見(jiàn)固定軸承軸向能雙向受力準(zhǔn)則，這里說(shuō)的軸向定位，必須采用結(jié)構(gòu)的方法，從而可保證軸支承可靠，見(jiàn)圖9和圖7。 這個(gè)準(zhǔn)則也可以例外，圖10是一車床尾部頂架，因它的軸向始終受一很大的向右的壓力，無(wú)向左的力，因此在無(wú)法采用結(jié)構(gòu)的方法防止可能向左的軸向剛體位移是（自重作用），用緊配合的方法代替之也是可行的方案。這個(gè)固定軸承（圓錐滾珠軸承+軸向向心球軸承）的優(yōu)點(diǎn)是：既能承受大的軸向力

11、（軸向向心球軸承），又能保證高的徑向精度（可調(diào)間隙的圓錐滾珠軸承）。另外，軸上的作力點(diǎn)應(yīng)優(yōu)先靠近固定軸承，這樣既便于松弛軸承自由移動(dòng)，又可縮短力的傳遞路徑，從而減少不必要的變形及不良影響。軸上零件的軸向定位主要取決于零件所受軸向力的大小，軸向定位是要以圓螺母、軸承端蓋、軸肩、套筒、軸端擋圈等來(lái)確定。軸的制造以及軸上零件的拆裝難易程度、工作可靠性以及對(duì)軸強(qiáng)度的影響等因素都會(huì)影響到零件的軸向定位。用于周向定位常用的定位零件有銷、鍵、花鍵、過(guò)盈配合以及一些緊定螺釘?shù)?，主要目的是為了防止軸上零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。2.4 松弛軸承至少一圈定位準(zhǔn)則 在固定-松弛支承方式中，松弛軸承的功能是保證軸在軸向能完

12、全自由伸縮，它不容許承擔(dān)任何軸向力。松弛軸承軸向定位準(zhǔn)則是：在滿足軸承不承擔(dān)軸向力的前提下，盡量多加軸向定位，避免軸承游動(dòng)。當(dāng)滾珠體和一軸承圈之間在軸向有相對(duì)移動(dòng)的可能性時(shí)，比如用有一圈不帶折邊的圓柱滾子軸承作松弛軸承，松弛軸承內(nèi)外圈四個(gè)面都得軸向定位，而當(dāng)滾動(dòng)體和任一軸承圈之間在軸向都無(wú)相對(duì)移動(dòng)的可能性時(shí)，比如用向心球軸承作松弛軸承，為保證軸在軸向不承擔(dān)任何軸向力，最多只能將一圈軸向定位，而為避免軸承游動(dòng)，至少將一圈軸向定位，見(jiàn)圖11。軸承在載荷的作用下應(yīng)具有一定的旋轉(zhuǎn)精度和壽命，這就要求軸承以及與軸承相配的軸、軸承座或箱體都應(yīng)具有足夠的剛度。一般外殼及軸承座孔壁均應(yīng)有足夠的厚度，壁板上的軸

13、承座的懸臂應(yīng)盡可能地縮短，并用加強(qiáng)筋來(lái)增強(qiáng)支承部位的剛度。如果外殼是用輕合金或非金屬制成的，安裝軸承處應(yīng)采用鋼或鑄鐵制的套杯。 對(duì)于一根軸上兩個(gè)支承的座孔，必須盡可能地保持同心，以免軸承內(nèi)外圈間產(chǎn)生過(guò)大的偏斜。最好的辦法是采用整體結(jié)構(gòu)的外殼，并把安裝軸承的兩個(gè)孔一次鏜出。如在一根軸上裝有不同尺寸的軸承時(shí)，外殼上的軸承孔仍應(yīng)一次鏜出，這時(shí)可利用襯筒來(lái)安裝尺寸較小的軸承。當(dāng)兩個(gè)軸承孔分在兩個(gè)外殼上時(shí)，則應(yīng)把兩個(gè)外殼組合在一起進(jìn)行鏜孔。2.5 受變載作用軸承圈固定準(zhǔn)則 無(wú)論是固定軸承還是松弛軸承其圓周方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)只應(yīng)出現(xiàn)在滾動(dòng)體和內(nèi)外圈之間，不應(yīng)出現(xiàn)在內(nèi)圈與軸頸或外圈與殼體之間，而松弛軸承軸向的相

14、對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滾動(dòng)體和任一軸承圈之間在軸向都無(wú)相對(duì)移動(dòng)的可能性時(shí)，則必須出現(xiàn)在內(nèi)圈與軸頸或外圈與殼體之間。究竟應(yīng)讓內(nèi)圈與軸頸還是讓外圈與殼體之間有軸向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？這取決于內(nèi)圈或外圈的受力狀況，其準(zhǔn)則是受變載作用的軸承圈周向和軸向全部固定，從而避免可能出現(xiàn)的配合生銹，而僅在一點(diǎn)受靜載作用的軸承圈可與其外圈有軸向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。一般情況下，內(nèi)圈和軸頸同時(shí)旋轉(zhuǎn)，受力點(diǎn)在整個(gè)圓周上不停地變化著，而外圈和殼體一樣，靜止不動(dòng)，只在一處受靜載，比如，齒輪軸、皮帶輪軸，此時(shí)，作為松弛軸承只能將外圈用于周向運(yùn)動(dòng)，圖12所示為圓盤鋸軸的支承結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)輪為皮帶輪。在軸上安裝軸承內(nèi)圈時(shí)，一般都由軸肩在一面固定軸承的位置，而

15、另一面則用螺母、止動(dòng)墊圈或彈簧檔圈等固定。軸肩和軸向固定零件與軸承內(nèi)圈接觸部分的尺寸，可按軸承尺寸表格所列各類軸承的安裝尺寸確定。（1）螺母定位在軸承轉(zhuǎn)速較高、承受較大軸向負(fù)荷的情況下，螺母與軸承內(nèi)圈接觸的端面要與軸的旋轉(zhuǎn)中心線垂直。否則即使擰緊螺母也會(huì)破壞軸承的安裝位置及軸承的正常工作狀態(tài)，降低軸承旋轉(zhuǎn)精度和使用壽命。特別是軸承內(nèi)孔與軸的配合為松動(dòng)配合時(shí)，更需要嚴(yán)格控制。為了防止螺母在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生松動(dòng)，需要采取適當(dāng)?shù)姆乐顾蓜?dòng)的技術(shù)措施。使用螺母和止動(dòng)墊圈定位，將止動(dòng)墊圈內(nèi)鍵齒置入軸的鍵槽內(nèi)，再將其外圈上各齒中的一個(gè)彎入螺母的切口中。（2）彈簧檔圈定位承受軸向負(fù)荷不大、轉(zhuǎn)速不高、軸既較短又在

16、軸頸上加工成螺紋有困難的情況下，可采用斷面為矩形的彈性檔圈定位。此種方法裝卸很方便，所占位置小，制造簡(jiǎn)單。（3）止推墊圈定位在軸頸較短、軸頸上加工成螺紋有困難，軸承轉(zhuǎn)速較高、軸向負(fù)荷較大的情況下，可采用墊圈定位，即用墊圈在軸端面上用兩個(gè)以上螺釘進(jìn)行定位，用止動(dòng)墊圈或鐵絲擰死，防止松動(dòng)。（4）緊定套定位軸承轉(zhuǎn)速不高，承受平穩(wěn)徑向負(fù)荷和不大的軸向負(fù)荷的調(diào)心滾子軸承，可在光軸上借助錐形緊定套安裝。緊定套用螺母和止動(dòng)墊圈進(jìn)行定位。利用螺母鎖緊緊定套的摩擦力將軸承定位。（5）內(nèi)孔有錐度的軸承定位內(nèi)孔有錐度的軸承在錐度軸上安裝，需要使軸向負(fù)荷檢頂緊軸與軸承，因此安裝時(shí)應(yīng)注意內(nèi)孔錐度的方向性。如軸承位于軸端

17、并且在軸端允許加工成螺紋，可以直接用螺母定位。如果軸承不是安裝在軸端，并且軸上不允許加工成螺紋。在這種情況下，可用兩半合并的螺紋環(huán)卡到軸的凹槽內(nèi)，再用螺母定位軸承。（6）特殊定位在某些特殊情況下，軸的臺(tái)肩和圓角尺寸不能按本目錄所列的安裝尺寸確定時(shí)，可以采用過(guò)渡墊片作為軸向支承。2.6 可分離軸承配合固定準(zhǔn)則 圓錐滾子軸承、向心推力球軸承等內(nèi)外圈可分離，各元件之間無(wú)固定配合，因此，在使用這類軸承時(shí)，必須將各元件配合為一確定的整體，即其內(nèi)外圈在軸向必須有支撐，可見(jiàn)，這種軸承不能做松弛軸承。圖13是一車床尾部頂架，其軸左端不是固定軸承，因?yàn)樗荒艹惺芟蛴业妮S向力，阻止向右的剛體位移，即使左端是固定軸

18、承，右端的向心推力球軸承外圈也不能缺少軸向固定，這種可分離軸承軸向若不配合固定好，根本無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。滾動(dòng)軸承的軸向固定，包括軸承外圈與機(jī)座的固定和軸承內(nèi)圈與軸的固定。對(duì)這兩種固定的要求取決于軸系 ( 軸、軸上零件、軸承與機(jī)座的組合 ) 的使用和布置情況。一方面，軸和軸承相對(duì)于機(jī)座應(yīng)有確定的位置，以保證軸上零件能正常地傳遞力和運(yùn)動(dòng)；另一方面，由于工作中軸和機(jī)座的溫度不相等 ( 通常軸的溫度高于機(jī)座的溫度 ) ，而溫差可能產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力。為保證軸系中不致產(chǎn)生過(guò)大的溫度應(yīng)力，應(yīng)在適當(dāng)?shù)牟课辉O(shè)置足夠大的間隙，使軸可以自由伸縮。常見(jiàn)的滾動(dòng)軸承的軸向固定形式有如下幾種。(1)、兩端固定軸承軸兩端的軸承

19、各限制軸在一個(gè)方向的軸向移動(dòng)，合起來(lái)就限制軸的雙向移動(dòng)。為補(bǔ)償軸的受熱伸長(zhǎng)，軸承蓋與外圈端面之間應(yīng)留有 0.25 0.4mm 的補(bǔ)償間隙 c。間隙值可用改變軸承蓋和箱體之間的墊片厚度進(jìn)行調(diào)整。兩端固定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，適用于工作溫度變化不大的短軸（跨距 L<400mm ）。工作溫度變化不大和支承跨距較?。┑亩梯S，宜采用兩端都單向固定的形式，如圖1所示。利用軸上兩端軸承各限制一個(gè)方向的軸向移動(dòng)，合在一起就可以限制軸的雙向移動(dòng)，軸的熱伸長(zhǎng)量可由軸承自身的游隙進(jìn)行補(bǔ)償，或用調(diào)整墊片調(diào)節(jié)。（2）、一端固定、一端游動(dòng)支承當(dāng)軸較長(zhǎng)或工作溫度較高時(shí)，軸的熱伸長(zhǎng)量大，宜采用一端固定一端游動(dòng)的支承結(jié)構(gòu)

20、。固定端軸承應(yīng)能承受雙向軸向力，故內(nèi)外圈在軸向都要固定，而游動(dòng)端軸承可沿軸向自由游動(dòng)，以補(bǔ)償軸的熱脹冷縮。游動(dòng)支承若采用內(nèi)外圈不可分離型軸承，如深溝球軸承，只需固定內(nèi)圈，其外圈在座孔內(nèi)可以軸向游動(dòng)，并應(yīng)在軸外圈與端蓋之間留有間隙，；若使用的是可分離型的圓柱滾子軸承或滾針軸承，則內(nèi)外圈都要固定，靠滾子與套圈間的游動(dòng)來(lái)保證軸端移動(dòng)。當(dāng)軸向載荷較大時(shí)，固定支承可以采用若干軸承組合的形式，如向心軸承和推力軸承組合在一起的結(jié)構(gòu)；也可以采用兩個(gè)角接觸球軸承 ( 或圓錐滾子軸承 ) 組合在一起的結(jié)構(gòu)。（3）、兩端游動(dòng)支承要求能左右雙向移動(dòng)的軸，可采用兩端游動(dòng)的軸系結(jié)構(gòu)。例如一對(duì)人字齒輪軸，由于人字齒輪本身的

21、相互軸向限位作用，它們的軸承內(nèi)外圈的軸向緊固應(yīng)設(shè)計(jì)成只保證其中一根軸相對(duì)機(jī)座有固定的軸向位置，而另一根軸上的兩個(gè)軸承都必須是游動(dòng)的，以防止齒輪卡死或人字齒兩側(cè)受力不均勻。顯然,不論滾動(dòng)軸承是采用哪種固定方式，軸承內(nèi)圈與軸、軸承外圈與座孔之間必須有軸向固定。軸承內(nèi)圈一端一般用軸肩或套筒定位，另一端常用的軸上固定方法有：軸用彈性擋圈固定，它主要用于轉(zhuǎn)速較低，較小軸向載荷的地方；軸端擋圈固定,可用于較高轉(zhuǎn)速、較大軸向載荷處，并僅適用于軸端；圓螺母及止動(dòng)墊圈固定，主要用于轉(zhuǎn)速高、承受較大軸向載荷的場(chǎng)合。要求能左右雙向游動(dòng)的軸，可采用兩端游動(dòng)的軸系結(jié)構(gòu)。2.7 可分離軸承調(diào)隙準(zhǔn)則 圓錐滾子軸承、向心推力

22、球軸承等可根據(jù)需要自由調(diào)隙，可用于傳動(dòng)精度要求高的場(chǎng)合，這種軸承內(nèi)外圈可分離，間隙不確定，必須在安裝時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)確定合適的間隙，否則軸承不能正常運(yùn)行，因此，在使用這類軸承時(shí)，支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須保證調(diào)隙的可能。常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)調(diào)隙方法是用螺母，也可用厚薄可選擇的墊圈，在軸一端保證調(diào)隙即可，見(jiàn)圖14。2.8 便利安裝拆卸準(zhǔn)則 便利安裝拆卸準(zhǔn)則首先要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須保證安裝拆卸的可能性，比如不能將軸承安裝途經(jīng)處的直徑設(shè)計(jì)得大于軸承座處的直徑，為便利安裝，配合公差不要選得太緊，剖分式軸承座和可分離軸承的拆卸通常比較容易，在軸周邊開(kāi)槽，用軸承拉拔工具拆卸。對(duì)于整體式軸承座，可在軸承座端面開(kāi)孔，用螺栓旋擠軸承，更難

23、的軸承拆卸，比如有錐形墊的軸承，可用液壓擠撐的方法，這種情況下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須留有液壓通道，見(jiàn)圖15。2.9 滾動(dòng)、滑動(dòng)軸承不混用準(zhǔn)則 滾動(dòng)和滑動(dòng)軸承它們各有特點(diǎn)，可根據(jù)具體情況靈活應(yīng)用，但在同一支承軸上滾動(dòng)和滑動(dòng)軸承不可混用，其原因在于滑動(dòng)軸承比滾動(dòng)軸承磨損大，若在同一根支承軸上同時(shí)使用磨損不同的軸承，則載荷集中在磨損小的軸承上，滾動(dòng)軸承會(huì)因此超載而失效。由于滾動(dòng)軸承的配合通常較緊，為便于裝配，防止損壞軸承，應(yīng)采取合理的裝配方法，保證裝配質(zhì)量，組合設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)采取相應(yīng)措施。安裝軸承時(shí)，小軸承可用銅錘輕而均勻地敲擊配合套圈裝入；大軸承可用壓力機(jī)壓入。尺寸大且配合緊的軸承可將軸承放入溫度 80 9

24、0 的油中加熱，然后套到軸頸上。需注意的是，力應(yīng)施加在被裝配的套圈上，否則會(huì)損傷軸承。拆卸軸承時(shí)，可采用專用工具。為便于拆卸，軸承的定位軸肩高度應(yīng)低于內(nèi)圈高度；加力于外圈以拆卸軸承時(shí)，座孔的結(jié)構(gòu)也應(yīng)留出拆卸高度，其值可查閱軸承樣本。裝配滾動(dòng)軸承時(shí)，不可用手錘直接敲打軸承外圈和內(nèi)圈，這樣受力不均，容易傾斜，應(yīng)加附具。當(dāng)軸承內(nèi)圈與軸過(guò)盈較小時(shí)，可用銅或軟鋼制的套筒墊在內(nèi)圈端面上用手錘敲入。當(dāng)過(guò)盈較大時(shí)，對(duì)于尺寸較小的軸承可用壓入法，即用壓力機(jī)在內(nèi)圈上施加壓力將軸承壓套入軸頸中，對(duì)于尺寸較大的可用熱脹法，即把內(nèi)圈放在熱油中加熱，然后用壓力機(jī)裝在軸頸上，如圖所示。軸承上標(biāo)有規(guī)格、牌號(hào)的端面應(yīng)裝在可見(jiàn)部

25、位，以便將來(lái)更換。2.10 保障軸向定位可靠準(zhǔn)則 用軸肩對(duì)軸承進(jìn)行端面定位是常用的軸向定位方式，軸肩處由于幾何特變，會(huì)引起應(yīng)力集中。減低應(yīng)力集中的辦法是在軸肩處留有圓角，圓角半徑越大，應(yīng)力集中越小，但是軸承內(nèi)圈的圓角一般較小，這樣軸承端面和軸肩端面無(wú)法貼合，定位不可靠，解決的辦法是在兩端面之間放一個(gè)過(guò)渡件或?qū)⑤S肩處圓角向后移，見(jiàn)圖16。 圓錐滾子軸承、向心推力球軸承等常用于較大軸向力場(chǎng)合，因此，其軸向固定件要有對(duì)應(yīng)的承載能力。用安全擋圈作這類軸承的軸向固定件原則上是不行的，因?yàn)榘踩珦跞κ菫槎ㄎ荒康亩O(shè)計(jì)的，不一定有承載能力，見(jiàn)圖16。2.11 過(guò)渡配合準(zhǔn)則 軸承不但要在軸向進(jìn)行可靠的固定，在圓

26、周方向也應(yīng)如此，軸向固定一般用結(jié)構(gòu)方法，在周向用結(jié)構(gòu)方法固定軸承一方面是難以實(shí)施的，另一方面也無(wú)此必要，因?yàn)檩S承在周向不傳遞載荷，因此，用配合方法，即利用配合面上的摩擦力即可，這樣既簡(jiǎn)單也可靠。那么選用什么樣的配合恰當(dāng)呢？過(guò)松的配合，無(wú)法保證固定的要求，而過(guò)緊的配合，裝配不方便，實(shí)際中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般采取過(guò)渡配合，需要軸向移動(dòng)的軸承圈，配合偏松，可分離軸承軸承圈的配合很緊，可用輕微的過(guò)盈配合，例如：（1） 圖3所示是一圓盤犁，其左邊軸頸的公差為k6，右邊軸頸的公差為j6，箱體公差為N7。（2） 圖7所示為一用于電梯上的蝸輪蝸桿變速箱，固定軸承軸頸的公差為j5，箱體公差為j6，松弛軸承軸頸的公差

27、為k5，箱體公差為J6。（3） 圖17所示的葉輪泵軸，固定軸承軸頸的公差為j5，箱體公差為J6。2.12 避免雙重配合準(zhǔn)則 用蓋板兼作軸承固定件可一舉兩得，是一個(gè)較好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，此時(shí)，蓋板上有一個(gè)面必須和箱體緊密配合，以期密封；另一個(gè)面必須和軸承端面緊貼配合，保證軸承定位準(zhǔn)確。在一個(gè)構(gòu)件上，要求兩個(gè)配合面其加工精度是很難滿足的，這種結(jié)構(gòu)必須避免，但是用蓋板兼作軸承的軸向固定件結(jié)構(gòu)在實(shí)際中常被采用，因?yàn)椋ㄟ^(guò)在密封面上加一層軟性的密封片可有效的避免雙重配合問(wèn)題，圖17所示為一葉輪泵軸的支承結(jié)構(gòu)，兩端都用蓋板兼作軸承的軸向固定件。3 傳動(dòng)軸支撐的案例前段時(shí)間卡車之家報(bào)道過(guò)一個(gè)奧鈴傳動(dòng)軸脫落的事故，

28、引起了不少人的關(guān)注，那輛車是由于傳動(dòng)軸螺絲脫落導(dǎo)致傳動(dòng)軸晃動(dòng)并最后出現(xiàn)脫落。在分析事故原因的過(guò)程中，我們也注意到各個(gè)廠家在傳動(dòng)軸支撐角板的設(shè)計(jì)強(qiáng)度也不一樣，這其實(shí)也存在一定的安全隱患。 目前中輕型卡車的設(shè)計(jì)偏向于長(zhǎng)軸距與高承載性，當(dāng)驅(qū)動(dòng)橋與變速器之間的距離不大時(shí)（短軸距)，普遍采用兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)與一根傳動(dòng)軸的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)橋與變速器相距較遠(yuǎn)（長(zhǎng)軸距），傳動(dòng)軸長(zhǎng)度超過(guò)1.5米時(shí)，自振頻率低，容易出現(xiàn)共振。為了提高傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速，常將傳動(dòng)軸斷開(kāi)兩根或三根，萬(wàn)向節(jié)三個(gè)或四個(gè)。這個(gè)時(shí)候，必須在中間傳動(dòng)軸上加設(shè)中間支撐。萬(wàn)向節(jié)所連兩軸之間的夾角，理論設(shè)計(jì)要求不超過(guò)15°- 20°，即

29、使4X4越野汽車（特別是短軸距），最大也不超過(guò)30°。傳動(dòng)軸夾角的大小直接影響到萬(wàn)向節(jié)十字軸和滾針軸承的壽命，萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的效率和十字軸旋轉(zhuǎn)的不均勻性。上圖即為傳動(dòng)軸中間支承的附加角板，減小了萬(wàn)向節(jié)的夾角，這一布置形式已為我們所常見(jiàn)。短、長(zhǎng)軸距不同的傳動(dòng)軸布置形式底盤高度決定傳動(dòng)軸夾角的變化傳動(dòng)軸中間支撐出現(xiàn)故障的原因很多，最常見(jiàn)的故障我們稱之“吊架皮圈”損壞，也就是傳動(dòng)軸中間支撐其中橡膠減震元件的損壞。如果出現(xiàn)傳動(dòng)軸彎曲、動(dòng)平衡失效、十字軸松曠，傳動(dòng)軸中間支撐將承受嚴(yán)重振動(dòng)負(fù)荷，損壞也就不可避免。支撐角板的損壞也時(shí)有發(fā)生，甚至中間支撐并沒(méi)有損壞而角板首先變形報(bào)廢，這又是何原因呢？典型案例:傳動(dòng)軸中間支承角板嚴(yán)重變形上圖這類車型的支撐角板設(shè)計(jì)并非剛性連接，這輛車因傳動(dòng)軸螺栓松動(dòng)，造成了嚴(yán)重故障。分析其原因，當(dāng)傳動(dòng)軸徑向全跳動(dòng)大于0.5mm-0.8mm時(shí)，振動(dòng)力量和頻率隨傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速變化加重。一旦傳動(dòng)軸螺栓折斷，傳動(dòng)軸中間支撐中橡膠緩沖元件與角板的下端面，同時(shí)發(fā)生嚴(yán)重變形和損壞。剛性傳動(dòng)軸支撐角板（歐馬可）柔性傳動(dòng)軸支撐角板（奧鈴）通過(guò)上面兩張圖篇的對(duì)比我們看到，不同兩款卡車雖然是同噸位級(jí)別的，但傳動(dòng)軸中間支撐角板的設(shè)計(jì)思路完全不同