第七章 軸承零件

齒輪油泵是液壓傳動系統(tǒng)中常用的動力元件，如下圖所示，在齒輪油泵的結構中包含了軸、鍵、銷和螺紋連接等。想一想，齒輪油泵的泵蓋和泵體是用什么定位的?齒輪油泵的齒輪為什么能與軸一起轉(zhuǎn)動?汽車行駛時，由于道路不平會引起變速器輸出軸與后驅(qū)動橋輸入軸之間相對位置的變化。如圖所示，汽車后輪傳動裝置中后傳動軸采用了可伸縮萬向聯(lián)軸器結構，才能實現(xiàn)上述兩軸之間的傳動。§7－1軸

§7－2軸承

§7－3軸轂鏈接

§7－4聯(lián)軸器一、軸的分類和應用§7－1軸軸是組成機器的主要零件之一，一切作回轉(zhuǎn)運動的零件（如齒輪、帶輪等），都必須安裝在軸上才能運動或傳遞動力。因此，軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件，并使其具有確定的工作位置以傳遞運動和動力。按承載情況不同，軸可分為心軸、轉(zhuǎn)軸和傳動軸。按承載情況分類按軸線形狀分類按軸線的形狀不同，軸可分為直軸、曲軸和撓性軸，直軸按外形不同又可分為等徑軸和階梯軸。1.軸的組成軸主要由軸頸、軸頭和軸身三部分組成。被軸承支承的部位稱為軸頸，支承回轉(zhuǎn)零件的部位稱為軸頭，連接軸頸和軸頭的部位稱為軸身，階梯軸中用作零件軸向固定的臺階部位稱為軸肩，環(huán)形部位稱為軸環(huán)。二、軸的結構和軸上零件的固定

軸的各部分直徑應符合標準尺寸系列，軸頸直徑必須符合軸承內(nèi)孔的直徑系列。為了便于軸上零件的固定和裝拆，工程上一般采用階梯軸。軸的結構多種多樣，沒有標準的形式。為了使軸的結構及其各部分都具有合理的形狀和尺寸，在考慮軸的結構時，應注意以下三個方面的要求：使軸上零件固定可靠；便于加工和盡量避免或減小應力集中；軸上零件便于安裝和拆卸。2.軸上零件的定位和固定為了保證機械正常工作，安裝時軸上零件之間應有確定的相對位置，故軸上零件需要定位，同時在工作中要保持原位不變，因此，軸上零件還需要固定。作為具體結構，通常既起定位作用又起固定作用。（1）軸向定位和固定軸上零件的軸向定位方法主要取決于它所受軸向力的大小。此外，還應考慮軸的制造、軸上零件裝拆的難易程度及對軸的強度影響等因素。常用的有軸肩（軸環(huán)）、套筒、圓螺母、軸用彈性擋圈、緊定螺釘、圓錐面和軸端擋圈定位等方法。軸上零件的軸向固定方法1）軸肩、軸環(huán)由定位面和過渡圓角組成，結構簡單可靠，能承受較大的軸向力，應用廣泛。2）套筒是借助位置已確定的零件來定位的，它的兩端面為定位面。結構簡單、可靠，能承受較大的軸向力。裝拆方便，一般用于軸上兩零件間的距離不大的場合，但由于軸和套筒配合較松，所以不宜用于高速軸。3）圓螺母定位是指當軸上零件間的距離較大且允許在軸上切制螺紋時，用圓螺母的端面壓緊零件端面來定位。其定位可靠，能承受較大的軸向力，但對軸強度的削弱較大，所以多用于軸端并采用細牙螺紋。4）軸用彈性擋圈定位是在軸上切出環(huán)形槽，將彈性擋圈嵌入槽中，利用它的側(cè)面壓緊被定位零件的端面。其結構簡單緊湊，裝拆方便，但對軸的強度削弱較大，只能承受較小的軸向力，可靠性差。5）緊定螺釘結構簡單，軸上零件的位置可調(diào)，多用于光軸，可兼作周向固定，能承受較小的軸向力，不宜用于高速軸。6）圓錐面能消除軸與輪轂間的徑向間隙，拆裝方便，可兼作周向固定。常與軸端擋圈聯(lián)合使用，實現(xiàn)零件的雙向固定。適用于有沖擊載荷和對中性要求較高的場合，常用于軸端零件的固定，但加工錐面時精度要求較高。（2）周向定位和固定軸上零件的周向定位方法一般根據(jù)其傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和性質(zhì)、零件對中精度的高低、加工難易程度等因素來選擇。常用的方法有鍵連接、銷連接、過盈連接等，稱為軸轂連接。軸上零件的周向固定方法3.軸的結構工藝性軸上常見的工藝結構返回在機器中，軸承的功用是支承轉(zhuǎn)動的軸及軸上零件，軸承性能的好壞直接影響機器的性能。所以，軸承是機器的重要組成部分。根據(jù)摩擦性質(zhì)不同軸承分為滾動軸承和滑動軸承兩大類?！?－2軸承滾動軸承滑動軸承與滾動軸承相比，滑動軸承的主要優(yōu)點是：運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，徑向尺寸小，承載能力大，抗沖擊能力強，能獲得很高的旋轉(zhuǎn)精度，可實現(xiàn)液體潤滑以及能在較惡劣的條件下工作?；瑒虞S承則適用于低速、重載或轉(zhuǎn)速特別高、對軸的支承精度要求較高以及徑向尺寸受限制等場合。一、滑動軸承根據(jù)所承受載荷方向的不同，滑動軸承一般分為只承受徑向載荷的徑向滑動軸承和只承受軸向載荷的推力滑動軸承兩大類。常見的徑向滑動軸承結構有整體式和剖分式兩種類型。徑向滑動軸承

推力滑動軸承1.整體式滑動軸承整體式滑動軸承一般由軸承座、軸瓦和緊定螺釘組成。軸承座多用鑄鐵制成，頂部設有油孔和裝油杯的螺紋孔。軸瓦壓入軸承座孔內(nèi)并可由緊定螺釘加以固定，軸瓦內(nèi)表面開設有油溝。整體式滑動軸承的特點：結構簡單、成本低，但磨損后軸承的徑向間隙無法調(diào)整，且裝拆時需沿軸向移動軸或軸承，對重量大或具有中間軸頸的軸裝拆不方便。一般用于低速、輕載及間歇工作的場合。2.剖分式滑動軸承剖分式滑動軸承一般由軸承座、軸承蓋、上下軸瓦以及雙頭螺柱等組成。軸承座和軸承蓋的接合部分做成階梯形止口，以便定位對中；上、下軸瓦剖分面處可放置成組墊片，以備軸承磨損后用來調(diào)整軸承的徑向間隙。軸瓦的結構常見的軸瓦形式有整體式和剖分式兩種。軸瓦頂部的油孔和軸瓦內(nèi)表面上的油溝分別用于導入和分布潤滑油，以使軸承獲得良好的潤滑。軸瓦的材料由于軸承在使用中會發(fā)生摩擦、磨損和發(fā)熱等情況，因此，軸瓦材料應具備摩擦系數(shù)小，耐磨性、抗蝕性和抗膠合能力較強等性能，同時應有足夠的強度、塑性以及好的導熱性。常用的軸瓦材料有軸承合金、銅合金、粉末冶金、鑄鐵及非金屬材料等。剖分式滑動軸承的特點軸頸與軸瓦之間的徑向間隙可以調(diào)整，且裝拆方便，故應用廣泛。3.滑動軸承的潤滑常用滑動軸承潤滑方式二、滾動軸承的結構與類型

1.滾動軸承的結構滾動軸承由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架四個基本元件組成。滾動軸承的內(nèi)、外圈上做有滾道。滾動體沿滾道滾動，滾道既起導軌的作用，又能限制滾動體的軸向移動，并且改善了滾動體與座圈之間的接觸狀況。保持架用來隔開兩相鄰滾動體，以減少它們之間的摩擦。一般情況下，滾動軸承的內(nèi)圈裝在被支承軸的軸頸上，外圈裝在軸承座（或機座）孔內(nèi)。滾動體的種類滾動體是滾動軸承中必不可少的元件，常見的滾動體種類有球、圓柱滾子、圓錐滾子、球面滾子和滾針等。2.滾動軸承的類型滾動軸承分類的方式很多，按滾動體種類可分為球軸承和滾子軸承；按所能承受載荷方向，可分為以承受徑向載荷為主的向心軸承和以承受軸向載荷為主的推力軸承兩大類。常用滾動軸承類型和特性三、滾動軸承代號的組成及意義

滾動軸承的類型很多，同一類型的軸承又有各種不同的結構、尺寸、公差等級和技術性能。例如，較為常用的深溝球軸承（如圖），在尺寸方面有大小不同的內(nèi)徑、外徑和寬度，有帶防塵蓋和外圈上有止動槽等結構。為了完整地反映滾動軸承的外形尺寸、結構及性能參數(shù)等，國家標準在軸承代號中規(guī)定了相應的各項目。滾動軸承代號的構成滾動軸承代號由前置代號、基本代號和后置代號三部分構成，其中基本代號是滾動軸承代號的核心。其排列次序如下：1.基本代號基本代號表示軸承的基本類型、結構和尺寸，一般由軸承類型代號、尺寸系列代號、內(nèi)徑代號組成。（1）軸承類型代號軸承類型代號由數(shù)字或字母表示。（2）尺寸系列代號尺寸系列代號由兩位數(shù)字組成，前一位數(shù)字為寬（高）度系列代號，后一位數(shù)字為直徑系列代號。1）寬（高）度系列代號寬（高）度系列代號表示內(nèi)、外徑相同而寬（高）度不同的軸承系列。對于向心軸承用寬度系列代號，代號有8，0，1，2，3，4，5和6，寬度尺寸依次遞增；對于推力軸承用高度系列代號，代號有7，9，1和2，高度尺寸依次遞增?！纠繄A錐滾子軸承的寬度系列。2）直徑系列代號直徑系列代號表示內(nèi)徑相同而具有不同外徑的軸承系列。代號有7，8，9，0，1，2，3，4和5，其外徑尺寸按序由小到大排列?！纠可顪锨蜉S承的直徑系列。在軸承代號中，軸承類型代號和尺寸系列代號以組合代號的形式表達。在組合代號中，軸承類型代號“0”省略不表示；除3類軸承外，尺寸系列代號中的寬度系列代號“0”省略不表示。組合代號中的其他特例參照有關標準。（3）軸承內(nèi)徑代號軸承內(nèi)徑代號一般由兩位數(shù)字表示，并緊接在尺寸系列代號之后標寫。2.前置代號和后置代號前置代號和后置代號是軸承代號的補充，只有在軸承的結構形狀、尺寸、公差、技術要求等有所改變時才使用，一般情況下可部分或全部省略。后置代號用字母（或加數(shù)字）表示，置于基本代號的右邊并與基本代號間空半個漢字距（代號中有符號“－”、“

”時除外）。包括內(nèi)部結構代號、公差等級代號和游隙代號等。（1）內(nèi)部結構代號內(nèi)部結構代號是以字母表示軸承內(nèi)部結構的變化情況。例如，角接觸球軸承的三種不同公稱接觸角，其內(nèi)部結構代號分別標注為：①公稱接觸角=15°時標注為：7210C②公稱接觸角=25°時標注為：7210AC③公稱接觸角=40°時標注為：7210B（2）公差等級代號滾動軸承的公差等級分為六級，其代號用“/P+數(shù)字”表示，數(shù)字代表公差等級。（3）游隙代號游隙是指軸承內(nèi)外圈之間的相對極限移動量。游隙代號用“/C+數(shù)字”表示，數(shù)字為游隙組號。游隙組有1，2，0，3，4，5六組，游隙量按序由小到大排列。其中游隙0組為基本游隙，“/C0”在軸承代號中省略不表示。軸承的公差等級代號與游隙代號需同時表示時,可用公差等級代號加上游隙組號的組合表示。例如：“/P63”表示軸承的公差等級為6級，游隙為3組。3.滾動軸承代號示例【示例1】【示例2】四、滾動軸承類型的選擇原則滾動軸承類型很多，選用時應綜合考慮軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)，轉(zhuǎn)速的高低、支承剛度以及結構狀況等，盡可能做到經(jīng)濟合理地滿足使用要求。1.載荷的類型機器中的轉(zhuǎn)動零件，通常要由軸和軸承來支承。作用在軸承上的載荷按方向不同有：沿半徑方向作用的徑向載荷、沿軸線方向作用的軸向載荷和同時有徑、軸向作用的聯(lián)合載荷。2.滾動軸承類型的基本選用原則2.滾動軸承類型的基本選用原則2.滾動軸承類型的基本選用原則相對來講，球軸承允許的極限轉(zhuǎn)速較高，而承載能力較差；滾子軸承允許的極限轉(zhuǎn)速較低，但承載能力較強。因此，要求極限轉(zhuǎn)速較高而載荷較小的場合，應選用球軸承；反之，應選用滾子軸承。選擇軸承類型時，還要考慮經(jīng)濟性。一般來說，滾子軸承比球軸承的價格要高；角接觸軸承比徑向接觸軸承的價格要高。因此，在能滿足使用要求的情況下，應優(yōu)先選用深溝球軸承。五、滾動軸承的安裝、潤滑與密封

滾動軸承部件的組合安裝，是指把滾動軸承安裝到機器中去，與軸、軸承座、潤滑及密封裝置等組成一個有機的整體。它包括軸承的布置、固定、調(diào)整、預緊和配合等方面。1.滾動軸承的軸向固定一般情況下，滾動軸承的內(nèi)圈裝在被支承軸的軸頸上，外圈裝在軸承座（或機座）孔內(nèi)。滾動軸承安裝時，對其內(nèi)圈、外圈都要進行必要的軸向固定，以防止運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生軸向竄動。（1）軸承內(nèi)圈的軸向固定軸承內(nèi)圈的軸向固定形式（2）軸承外圈的軸向固定軸承外圈的軸向固定形式2.滾動軸承的潤滑滾動軸承潤滑的目的在于減少摩擦阻力、降低磨損、緩沖吸振、冷卻和防銹。滾動軸承的潤滑劑有液態(tài)的、固態(tài)的和半固態(tài)的，液體的潤滑劑稱為潤滑油，半固態(tài)的、在常溫下呈油膏狀的稱為潤滑脂。（1）脂潤滑潤滑脂是一種黏稠的凝膠狀材料，潤滑膜強度高，能承受較大的載荷，而且不易流失，便于密封和維護，一次充脂可以維持較長時間，無須經(jīng)常補充或更換。由于潤滑脂不宜于在高速條件下工作，故適用于軸頸圓周速度不大于5m/s的滾動軸承潤滑。（2）油潤滑與脂潤滑相比較，油潤滑用于軸頸圓周速度和工作溫度較高的場合。油潤滑的關鍵是根據(jù)工作溫度、載荷大小、運動速度和結構特點選擇合適的潤滑油黏度。原則上，溫度高、載荷大的場合，潤滑油粘度應選大些，反之潤滑油黏度可選得小些。油潤滑的方式有浸油潤滑、滴油潤滑和噴霧潤滑等。（3）固體潤滑固體潤滑劑有石墨、二硫化鉬（MoS2）等多種品種，一般在重載或高溫工作條件下使用。3.滾動軸承的密封密封的目的：為了防止灰塵、水份、雜質(zhì)等侵入軸承和阻止?jié)櫥瑒┑牧魇?。良好的密封可保證機器正常工作，降低噪音并延長軸承的使用壽命。常用的密封方式：有接觸式密封和非接觸式密封兩類。接觸式密封非接觸式密封動畫演示返回一、鍵連接

鍵連接主要用來實現(xiàn)軸與軸上零件（如帶輪、齒輪等）的周向固定，并傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。有的類型的鍵還能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定和當軸上零件沿軸向移動時起導向作用。鍵連接分為松鍵連接和緊鍵連接兩類，其中，松鍵連接應用較為普遍。

§7－3軸轂連接

1.松鍵連接及其常用形式

常用的松鍵連接有普通平鍵連接、導向平鍵連接、半圓鍵連接和花鍵連接等。普通平鍵連接

半圓鍵連接松鍵連接是以鍵的兩個側(cè)面為工作面，例如，普通平鍵連接，使用時鍵裝在軸和零件轂孔的鍵槽內(nèi)，鍵的兩側(cè)面與鍵槽側(cè)面緊密接觸，借以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。鍵的頂面與輪轂槽底之間留有間隙，裝配時不需打緊，不影響軸與輪轂的同心精度。

常用松鍵連接常用松鍵連接2.普通平鍵尺寸的選用及標記普通平鍵的主要尺寸是鍵寬b、鍵高h和鍵長L。其中，鍵寬b和鍵高h一般根據(jù)軸徑尺寸按標準確定；鍵長L應參照標準中的鍵長系列值，選取略短于輪轂長度的尺寸。普通平鍵的

標記形式為：【標記示例】鍵16100GB/T1096

2003表示鍵寬為16mm，鍵長為100mm的A型普通平鍵。鍵B18100GB/T1096

2003表示鍵寬為18mm，鍵長為100mm的B型普通平鍵。鍵C18100GB/T1096

2003表示鍵寬為18mm，鍵長為100mm的C型普通平鍵。緊鍵連接緊鍵連接是以鍵的上下表面為工作面，例如楔鍵連接，鍵的上表面和與之相配合的輪轂鍵槽底均有1：100的斜度，應用時靠鍵的上下表面與轂、軸鍵槽底面擠緊工作。緊鍵連接能對軸上零件作軸向固定，但由于鍵裝配時需要打緊，所以連接的對中性差。二、銷連接

銷連接主要用于固定零件之間的相互位置，并能傳遞少量載荷，有時還可作為安全裝置中的過載剪斷元件，對機器的其他重要零部件起過載保護作用。銷的形式很多，基本類型有圓柱銷和圓錐銷兩種，它們均有帶螺紋和不帶螺紋兩種形式。

常用圓柱銷的形式及應用特點

常用圓錐銷的形式及應用特點

圓柱銷利用較小的過盈固定在銷孔中，多次拆卸會降低定位精度和可靠性。圓錐銷的定位精度和可靠性較高，并且多次拆卸不會影響定位精度。因此，需要經(jīng)常裝拆的場合不宜采用圓柱銷，而應選用圓錐銷連接。

銷起定位作用時一般不承受載荷，并且使用的數(shù)目不得少于兩個。一般來說，銷作為安全銷使用時還應有銷套及相應結構。

銷的材料常用35鋼或45鋼，并經(jīng)熱處理達到一定硬度。通常對銷孔的精度要求較高，一般需要鉸制。返回聯(lián)軸器的功用是連接兩軸或軸和回轉(zhuǎn)件，使它們在傳遞轉(zhuǎn)矩和運動過程中一同回轉(zhuǎn)而不脫開，某些特殊結構的聯(lián)軸器還具有過載保護作用。例如，卷揚機傳動系統(tǒng)中，聯(lián)軸器將電動機軸與減速器連接起來并傳遞扭矩及運動。§7－4聯(lián)軸器聯(lián)軸器應用舉例聯(lián)軸器所連接的兩根軸常屬于兩個不同的機械或部件，由于制造和安裝誤差，以及工時作受載或受熱后基礎、機架和其它部件的彈性變形與溫差變形等原因，兩軸軸線不可避免地要產(chǎn)生相對偏移。偏移形式通常有軸向偏移、徑向偏移、角向偏移和組合偏移，如圖所示。機械式聯(lián)軸器按結構和功用的不同可分為剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器和安全聯(lián)軸器三大類。一、剛性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器不具有補償被連接兩軸軸線相對偏移的能力，也不具有緩沖、減震性能；但結構簡單，價格便宜。適用于載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，并且兩被連接軸軸線嚴格對中的場合。常用的剛性聯(lián)軸器有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器和夾殼聯(lián)軸器。凸緣聯(lián)軸器

套筒聯(lián)軸器

二、撓性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器具有一定的補償被連接兩軸軸線相對偏移的能力，這種聯(lián)軸器分為無彈性元件聯(lián)軸器和彈性元件聯(lián)軸器兩類。1.無彈性元件撓性聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器、齒式聯(lián)軸器和萬向聯(lián)軸器是三種較為常用的無彈性元件撓性聯(lián)軸器。十字滑塊聯(lián)軸器

萬向聯(lián)軸器

單萬向聯(lián)軸器當主動軸等速回轉(zhuǎn)時，從動軸作周期性變速回轉(zhuǎn)。雙萬向聯(lián)軸器能實現(xiàn)主、從動軸同步轉(zhuǎn)動，但是中間軸兩端的叉面必須位于同一平面內(nèi)，并且中間軸與主、從動軸之間的夾角要相等，如圖中β1=β2。2.彈性元件撓性聯(lián)軸器彈性元件撓性聯(lián)軸器是利用彈性元件的彈性變形來補償兩軸相對偏移，同時能緩沖和吸振。常用的彈性元件撓性聯(lián)軸器有彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器和彈性柱銷齒式聯(lián)軸器。彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷齒式聯(lián)軸器返回三、安全聯(lián)軸器具有過載安全保護功能的聯(lián)軸器稱為安全聯(lián)軸器。常用的安全聯(lián)軸器為剪銷式安全聯(lián)軸器，如圖所示，在過載時其銷會被剪斷，以