中職-機械基礎(chǔ)（多學(xué)時）課件第4章支承零部件

模塊3機械零部件與連接第4章支承零部件

軸和軸承都是傳動機構(gòu)中的重要零件，它們在機構(gòu)中起到支承其他零件的作用，因此我們把軸和軸承統(tǒng)稱為支承零部件。軸直接支承旋轉(zhuǎn)零件（如齒輪）和其他軸上零件以傳遞運動和動力。軸承能夠支撐軸及軸上零件，保證軸的回轉(zhuǎn)精度，減少回轉(zhuǎn)軸與支承零部件間的摩擦和磨損。第1節(jié)軸第2節(jié)軸承1.1.1軸的作用與分類

1、作用：

1）支承回轉(zhuǎn)零件；2）傳遞運動和動力。

2、分類：

按照軸線形狀分：曲軸、直軸和軟軸。第1節(jié)軸1.1軸的作用及分類2.傳動軸——主要受扭矩1.心軸——只受彎矩火車車軸汽車傳動軸按承載情況分：

3.轉(zhuǎn)軸——扭矩和彎矩

1.2軸的材料

軸的材料主要采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金鋼。1）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼對應(yīng)力集中敏感性小，價格相對便宜，具有較好的機械強度，主要用于制造不重要的軸或受力較小的軸，應(yīng)用最為廣泛。常用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼有35、45鋼。為了提高材料的力學(xué)性能和改善材料的可加工性，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼要進行調(diào)質(zhì)或正火熱處理。2）合金鋼對應(yīng)力集中敏感性強，價格較碳素鋼貴，但機械強度較碳素鋼高，熱處理性好，多用于高速、重載和耐磨、耐高溫等特殊條件的場合。常用的合金鋼有40Cr、35SiMn、40MnB等。1.3軸的結(jié)構(gòu)

軸主要由軸頸、軸頭和軸身組成。軸和軸承配合的部分稱為軸頸；軸上安裝輪轂的部分稱為軸頭；連接軸頸和軸頭的部分稱為軸身；用于零件軸向定位的臺階稱為軸肩；環(huán)形部分稱為軸環(huán)。1.3.1軸的結(jié)構(gòu)及要求1、軸上零件的軸向固定

1）軸肩和軸環(huán)固定

1.3.2軸上零件固定2）用套筒固定3）軸端擋圈和圓錐面固定當(dāng)用軸肩、軸環(huán)、套筒、圓螺母、軸端擋圈進行零件的軸向定位時，為保證軸向定位可靠，要求L軸<L轂4）用圓螺母固定

用圓螺母固定

用圓螺母加止推墊圈固定

5）彈性擋圈固定2、零件的周向定位

1）用鍵周向固定2）過盈配合固定3）緊定螺釘、銷固定緊定螺釘固定銷固定3.軸的結(jié)構(gòu)工藝性

軸的結(jié)構(gòu)工藝性要求，主要有如下幾方面：

1）階梯軸的直徑應(yīng)該是中間大，兩端小，由中間向兩端依次減小，以便于軸上零件的裝拆。

2）軸端、軸頸與軸肩（或軸環(huán)）的過渡部位應(yīng)有倒角或過渡圓角，以便于軸上零件的裝配，避免劃傷配合表面，并減小應(yīng)力集中。*1.4軸的強度計算

軸的強度計算分為初步計算和校核計算，軸在設(shè)計之前軸承間的距離尚未確定，軸上的彎距的大小和分布是未知的，所以設(shè)計時只能按軸所傳遞的轉(zhuǎn)距初步估算軸的直徑，再根據(jù)其結(jié)構(gòu)條件確定出軸的形狀和幾何尺寸，最后進行軸的強度計算。對只受轉(zhuǎn)矩或以承受轉(zhuǎn)矩為主的傳動軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強度條件計算軸的直徑。若有彎矩作用，可用降低許用應(yīng)力的方法來考慮其影響。1.4.1初步設(shè)計計算按扭轉(zhuǎn)強度約束條件初步估算實心軸直徑的強度條件是:

式中：τT—軸危險截面的最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力(MPa)；

T—軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩(N·mm)；WT—軸危險截面的抗扭截面模量(mm3)；P—軸所傳遞的功率(kW)；n—軸的轉(zhuǎn)速(r/min)；[τT]—軸的許用扭剪應(yīng)力(MPa)，見表4-2

軸的材料Q2351Cr18Ni9Ti354540Cr,35SiMn,2Cr13,20CrMnTi[τT]12～2012～2520～3030～4040～52C160～135148～125135～118118～107107～98表4-2幾種軸的材料

的和C值1.4.2強度校核的計算

在初步估算軸徑d的基礎(chǔ)上，進行軸結(jié)構(gòu)設(shè)計，并定出支點和載荷位置，即或可進行強度校核，對于一般的軸，按彎扭合成強度計算即可。第2節(jié)軸承

軸承的主要作用是支承軸，使其回轉(zhuǎn)并保持一定的旋轉(zhuǎn)精度，減少相對回轉(zhuǎn)零件之間的摩擦和磨損。通常按軸承與軸之間的摩擦形式不同，將軸承分為滑動軸承和滾動軸承?；瑒虞S承適用于要求不高的場合，但對于高速、重載、高精度或受較大沖擊的機器，滑動軸承有其優(yōu)異的性能，在金屬切削機床、內(nèi)燃機、汽輪機、機車車輛、建筑及礦山機械中常采用滑動軸承滾動軸承具有摩擦力矩小、易起動，載荷、轉(zhuǎn)速及工作溫度的適用范圍廣，軸向尺寸小，潤滑、維修方便等優(yōu)點，滾動軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，適用的范圍十分廣泛，一般速度和一般載荷的場合都可采用。2.1滑動軸承的結(jié)構(gòu)和類型

2.1.1滑動軸承的結(jié)構(gòu)滑動軸承一般由軸承座、軸瓦（或軸套）、潤滑裝置和密封裝置等組成。

2.1.2滑動軸承的類型

按所受載荷的方向不同分為：

1.徑向滑動軸承1）整體式滑動軸承2）對開式滑動軸承

3）調(diào)心式滑動軸承2.1.3滑動軸承的潤滑

軸承潤滑的目的在于減小軸承中的摩擦和磨損，同時起冷卻、吸振和防銹的作用。因此，軸承能否正常工作與潤滑有很大的關(guān)系?；瑒虞S承常用的潤滑劑有潤滑油（機械油LAN-10，LAN-15,LAN-22,LAN-32,LAN-46等）和潤滑脂（鈣基潤滑脂、納基潤滑脂、鋰基潤滑脂等）?；瑒虞S承的潤滑有手工供給與連續(xù)供給兩種方式。手工潤滑是用油槍向油杯注入潤滑油（脂）。手工潤滑只能間歇定時供給，使用于低速、輕載和不重要的場所。連續(xù)供油（脂）則潤滑充分、可靠，有時還能調(diào)節(jié)供給量。2.1.4滑動軸承常見的損傷形式及預(yù)防滑動軸承常見的損傷形式:擦傷,磨損

,疲勞,腐蝕

,燒瓦

（1）軸瓦

常用軸瓦分為整體式和對開式兩種結(jié)構(gòu)

2.2.1軸瓦的結(jié)構(gòu)

a）整體軸瓦b）對開式軸瓦(2)油溝

油溝在軸瓦內(nèi)表面，以進油口為對稱位置，沿軸向、周向或斜向開有油溝，如圖所示，油經(jīng)油溝分布到軸頸的各部

2.2軸瓦(軸套)的材料常用的軸瓦材料有金屬、粉末冶金、非金屬材料幾類。（1）金屬材料包括軸承合金、青銅、鑄鐵等。它們的減摩性、抗膠合性和塑性好，但強度低、價格貴。青銅的強度高，承載能力大。，導(dǎo)熱性好，可在較高溫度下工作，但塑性差，不易磨合。（2）粉末冶金粉末冶金用金屬粉末燒結(jié)而成，具有多孔性組織，孔隙中能吸儲大量潤滑油。粉末冶金材料的價格低廉，耐磨性好，但韌性差。（3）非金屬材料用作軸瓦材料的非金屬材料主要有塑料、硬木、橡膠等，其中塑料應(yīng)用最廣。塑料的優(yōu)點是耐磨、耐腐蝕、摩擦因數(shù)小，具有良好的吸振和自潤滑性能；缺點是承載能力低，熱變形大，導(dǎo)熱性和尺寸穩(wěn)定性差。

滾動軸承由專業(yè)工廠生產(chǎn)，技術(shù)人員只需根據(jù)使用條件，正確選用軸承類型和尺寸即可。滾動軸承摩擦阻力小，效率高；起動靈敏，潤滑簡便，易于維護、密封；內(nèi)部間隙小，回轉(zhuǎn)精度高；標(biāo)準(zhǔn)化專業(yè)生產(chǎn)，供應(yīng)充足，互換性好。但抗沖擊能力較差2.3滾動軸承的類型、代號和選擇2.3.1滾動軸承的構(gòu)造

由內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架組成內(nèi)圈：內(nèi)圈裝在軸頸上，與軸一起轉(zhuǎn)動。外圈：外圈裝在機座或零件的軸承孔內(nèi)。多數(shù)情況下,外圈不轉(zhuǎn)動。滾動體：當(dāng)內(nèi)外圈之間相對旋轉(zhuǎn)時，滾動體沿著滾道滾動。保持架：保持架使?jié)L動體均勻分布在滾道上，并減少滾動體之間的碰撞和磨損。內(nèi)圈外圈滾動體保持架2.3.2滾動軸承的類型及其特點

按其所承受載荷的方向分：1.向心軸承：主要承受徑向載荷的滾動軸承2.徑向軸承：主要承受軸向載荷的滾動軸承

常見的軸承類型、結(jié)構(gòu)圖、承載方向、類型代號、尺寸系列代號、主要特性和應(yīng)用見課本表4-3。2.3.3滾動軸承代號

前置代號基本代號后置代號類型代號尺寸系列代號內(nèi)徑代號字母數(shù)字或字母兩位數(shù)字XX右起第一位表示直徑系列代號右起第二位表示寬度或高度系列代號兩位數(shù)字XX多個字母（或字時加數(shù)字）1.基本代號

基本代號由三部分組成，從右向左排列的順序是：內(nèi)徑代號、尺寸系列代號、類型代號。（1)內(nèi)徑代號：一般用兩位數(shù)字表示，代表軸承的內(nèi)徑尺寸。其表示方法見下表內(nèi)徑代號0001020304－99軸承內(nèi)徑10121517數(shù)字×5（2)尺寸系列代號尺寸系列代號由直徑系列代號和寬(高)度系列代號兩項構(gòu)成。直徑系列代號在右邊，表示同一內(nèi)徑，不同外徑的軸承，用一位數(shù)字表示，對向心軸承用7、8、9、0、1、2、3、4;對推力軸承用1、2、3、4、5表示。寬(高)度系列代號在右邊，表示同一內(nèi)徑、外徑相同，不同寬(高)度外徑的軸承。對向心軸承用8、0、1、2、3、4、5;對推力軸承用7、9、1、2表示。

（3)類型代號用右起第五位數(shù)字或字母表示，代表軸承的類型。各類軸承的名稱、代號、見下表類型代號類型名稱1調(diào)心球軸承2調(diào)心滾子軸承3圓錐滾子軸承5單向推力球軸承6深溝球軸承7角接觸球軸承N外圈無檔邊圓柱滾子軸承2.前置代號和后置代號

前置代號：表示成套軸承分部件。后置代號：是軸承材料和精度等要求等方面的特征。精度等級由高至低分為：0，6（6x）,5,4,2級，用/0,/6(/6x),/5,/4,/2表示，0級常省去。向心軸承有0，6,5,4,級；推力軸承有0，（6x）,5,4級2.3.4滾動軸承的潤滑和密封1、滾動軸承的潤滑根據(jù)滾動軸承的實際工作條件選擇合適的潤滑方式并設(shè)計可靠的密封結(jié)構(gòu)，是保證滾動軸承正常工作的重要條件，對滾動軸承的使用壽命有著重要影響。

1）脂潤滑脂潤滑通常用于速度不太高及不便于經(jīng)常加油的場合。裝填潤滑脂時一般不超過軸承內(nèi)空隙的1/3～1/2。

2）油潤滑潤滑油的選擇可根據(jù)dn值和工作溫度，選定所需的運動粘度和牌號。常用的油潤滑方法有油浴潤滑、飛濺潤滑和噴油潤滑。2、滾動軸承的密封

滾動軸承的密封裝置的選擇與潤滑的種類、工作環(huán)境和溫度、密封表面的圓周速度等因素有關(guān)。密封裝置可直接設(shè)置在軸承上（稱為密封軸承），也可設(shè)置在軸承的支承部位。密封分接觸式密封、非接觸式密封和組合式密封等。*2.4滾動軸承的類型選擇

1）載荷的大小、方向和載荷性質(zhì)（1）載荷大小載荷較大時選用滾子軸承，載荷中等以下時選用球軸承。（2）載荷方向主要承受徑向載荷時選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承，受純軸向載荷時選用推力軸承，同時承受徑向和軸向載荷時選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。當(dāng)軸向載荷比徑向載荷大很多時選用推力軸承和深溝球軸承的組合結(jié)構(gòu)。（3）載荷性質(zhì)承受沖擊載荷時選用滾子軸承。因為滾子軸承是線接觸，承載能力大，抗沖擊和振動性能好。

2）轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速較高、旋轉(zhuǎn)精度較高時，宜選用球軸承，否則選用滾子軸承。3）調(diào)心要求跨距較大或難以保證兩軸承孔的同軸度及多支點軸時，使用調(diào)心滾子軸承。注意調(diào)心滾子軸承需成對使用，否則將失去調(diào)心作用。4）裝拆方便圓錐滾子軸承和圓柱滾子軸承的內(nèi)外圈可分離，便于裝拆。5）經(jīng)濟性在滿足使用要求的情況下優(yōu)先使用球軸承、精度低和結(jié)構(gòu)簡易的軸承，其價格低廉。2.5.1.滾動軸承的拆裝

軸承的內(nèi)圈與軸頸配合較緊，對于小尺寸的軸承，一般可用壓力直接將軸承的內(nèi)圈壓入軸頸。對于尺寸較大的軸承，可先將軸承放在溫度為80～100℃的熱油中加熱，使內(nèi)孔脹大，然后用壓力機裝在軸頸上。拆卸軸承時應(yīng)使用專用工具。為便于拆卸，設(shè)計時軸肩高度不能大于內(nèi)圈高度。

滾動軸承裝滾動軸