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第2章轴系零件的种类及其功能2.1轴2.2键2.3销2.4轴承2.5联轴器2.6离合器2.7制动器2.1轴2.1.1轴的种类及应用按照轴的轴线形状不同，轴可以分为曲轴[图2-1(a)]、直轴(图2-2)和挠性轴[图2-1(b)]三大类。1.曲轴是往复式机械中的专用零件，可以将回转运动转变为直线往复运动或将直线往复运动转变为回转运动。2.直轴按照外形的不同，可以分为光轴[图2-2(a)]和阶梯轴两类[图2-2(b)]。将轴制成空心的[图2-2(c)]，如车床的主轴。下一页返回2.1轴可将直轴按照所受载荷的不同，分为转轴、心轴和传动轴三大类。(1)转轴。既支承回转零件又传递动力，同时承受弯曲(弯矩)和扭转(转矩)两种作用的轴称为转轴。转轴是机械中最常用的轴。在图2-3(a)所示减速装置传动简图中，联轴器6所联接的左、右两根轴，传动带2联接的轴，小齿轮3联接的轴都是转轴。图2-3(b)所示为与联轴器左半边相联接的减速装置输出轴的结构简图。上一页下一页返回2.1轴(2)心轴。用来支承转动的零件，只承受弯曲作用(弯矩)，而不传递动力(转矩)的轴称为心轴。既有转动的心轴，如图2-4(a)所示的车轴;也有固定不动的心轴，如图2-4(b)所示滑轮支承轴。(3)传动轴用来传递动力(转矩)，只承受扭转作用而不受弯曲(弯矩)作用或弯曲(弯矩)作用很小的轴称为传动轴，如图2-5所示为汽车传动轴(轴是空心的，由自重所引起的弯曲作用很小)。上一页下一页返回2.1轴2.1.2轴的结构1.常用轴的结构光轴虽然结构简单、加工方便，但是轴上零件如齿轮、带轮和轴承等的固定和装拆不便，在工程上的应用不广。阶梯轴的结构多种多样，没有标准的形式。阶梯轴的各个阶台均有其作用，工程上多用阶梯轴。轴的结构应满足下述三个方面的要求:.轴上零件要便于用手安装和拆却;.安装在轴上的零件，要牢固可靠的相对固定;.轴的结构应便于加工和尽量避免或减小力集中。下一页返回上一页2.1轴2.估算轴颈按轴上各段的不同作用一般可分三部分。被轴承支承的部位称为支承轴颈，支承回转零件（如齿轮、联轴器等）的部位称为轴妥。联接配合轴颈与轴妥的部分称为轴身。轴的直径除根据强度计算确定外，通常可应用经验式进行估算。轴的各部位直径应符合标准尺寸系列，支承轴颈的直径还必须符合轴承内孔的直径系列。不同级别低速轴的轴径可按同级齿轮副的中心距来估算，如用经验式估算。估算后的轴径，应圆整为标准尺寸值，如下表2-1:上一页下一页返回)4.03.0(d2.1轴2.1.3轴上零件的固定方法1.轴上零件的轴向固定方法轴上零件轴向固定是为了防止零件作轴向移动，保证零件在轴上有确定的轴向位置，并能承受轴向力。常用的方法有利用轴肩、轴环、圆锥面，以及采用轴端挡圈、轴套、圆螺母、弹性挡圈等零件进行轴向固定。(1)轴套固定轴套又称为套筒，轴套固定结构简单、装拆方便，用其轴向固定零件时，主要依靠已确定位置的零件来作轴向定位，适用于相邻两零件间距较小的场合(图2-6)。上一页下一页返回2.1轴(2)轴端挡圈和圆锥面固定当零件位于轴端位置时，可以利用轴端挡圈或者圆锥面加挡圈进行轴向固定的方法。图2-7所示就是用轴端挡圈定位，采用图示的锁紧装置可以防止轴端挡圈和螺钉松动。无轴肩和轴环的轴端，可采用图2-8所示圆锥面加挡圈进行轴向固定，这种固定有较高的定心精度，并能承受冲击载荷。(3)轴肩和轴环固定这是一种最常用的固定方法，常用于齿轮、带轮、轴承和联轴器等传动零件的轴向固定。轴肩和轴环是指阶梯轴的截面变化部位(图2-9)。用轴肩和轴环轴向固定轴上零件，具有定位可靠、结构简单、能够承受大强度的轴向力等优点。上一页下一页返回2.1轴(4)弹性挡圈固定弹性挡圈结构简单紧凑、拆装方便，但缺点是能承受的轴向力较小，而且要求切槽尺寸保持精确度，以免出现弹性挡圈不能装入切槽或者弹性挡圈与被固定零件间存在空隙的现象。图2-10所示为利用弹性挡圈作轴向固定。(5)圆螺母固定使用圆螺母作轴向固定，通常是无法采用轴套固定或轴套太长时才采用(图2-11)。这种方法通常用在轴的中部或端部位置，具有固定可靠、装拆方便、能承受较大的轴向力的优点。上一页下一页返回2.1轴2.轴上零件的周向固定方法为了传递转矩及防止零件与轴产生相对运动，常采用转动轴上零件周向固定的方法。常采用键和过盈配合等方法实现零件的周向固定。(1)用过盈配合作周向固定不拆卸的轴与轮毅的连接常用这种方法。由于包容件轮毅的配合尺寸(孔径)小于被包容件轴的配合尺寸(轴颈直径)，装配后在两者之间产生较大压力，通过此压力所产生的摩擦力来传递转矩。采用键联接与过盈配合组合的固定方法可以针对于对中性要求高，以传递大的转矩及使轴上零件的周向固定更加牢固。上一页下一页返回2.1轴(2)用键作周向固定采用键连接作为轴上零件的周向固定应用最广。用平键连接作周向固定，结构简单，制造容易，装拆方便，对中性好，可用于较高精度、较高转速及受冲击或变载荷作用的固定连接。(3)其他方法作周向固定当轴传递的载荷很小时，可以用圆锥销(图2-12)或紧定螺钉(图2-13)的方法作周向固定。这两种方法均兼有轴向固定的作用。上一页下一页返回2.1轴2.1.4轴的加工工艺为了保证轴的精度以及便于轴的加工，必要时应设置中心孔。为便于轴上零件的装拆，阶梯轴的直径应该是由中间向两端依次减小，两端小，中间大。为便于螺纹车刀退出，轴上有螺纹时，应有退刀槽(图2-14);需要磨削的阶台轴，应留有越程槽(图2-15)。为便于装配，当轴上装有质量较大的零件或与轴颈过盈配合的零件时，其装入端应加工出半锥角为的导向锥面(图2-16)。上一页返回0102.2键2.2.1半圆键联接半圆键联接的键为半圆形，在工作时靠两侧面实现周向固定和传递转矩(图2-17)键在轴槽中能绕自身几何中心沿槽底圆弧摆动，以适应轮毅上键槽的斜度。半圆键的特点是制造容易，装拆方便。但是由于键槽较深，削弱了轴的强度，只能传递较小的转矩，因此一般用于轻载或辅助性联接，特别对锥形轴与轮毅的联接特别适用。下一页返回2.2键2.2.2平键联接1.普通平键联接普通平键联接(图2-18)特点是装卸方便，对中性良好，适用于高精度、高速度和承受变载、冲击力的场合。根据键的头部形状不同可以将普通平键分为三类:圆头(A型)、方头(B型)和单圆头(C型)[图2-19]。采用B型键时，键槽用盘铣刀[图2-19(e)]铣出，因此轴的应力集中较小。选用A型和C型键时，轴上键槽一般用指状铣刀[图2-19(d)]铣出，键在槽中的轴向固定较好，但键槽两端会产生较大的应力集中。上一页下一页返回2.2键2.导向平键联接导向平键联接一般是当零件必须沿轴线方向移动时，采用平键联接将普通平键加长，实例如图2-20所示。导向平键较长，且与键槽配合较松，因此在工作中要用螺钉将其固定于轴槽内。为了拆装方便，在导向平键中部专门留有起键用的螺孔。导向平键分为有圆头(A型)和方头(B型)两种形式。零件在轴上的移动距离较大时，可以采用滑键[图2-20(c)]连接，如车床光杆与其上面零件(蜗杆或伞齿轮)的连接。滑键用螺上一页下一页返回2.2键3.平键联接的选用和配合平键的主要根据轴的直径来选用不同的标准，从标准中选定键的剖面尺寸bxh;键和键槽剖面尺寸及键槽公差可以从(表2-2)查阅。键联接的稳定性和使用寿命与表面粗糙度有很大关系。键工作面的表面粗糙度尺Ra值应小于1.6um，与其相配合的轴槽和轮毅槽侧面的表面粗糙度Ra值为1.6一3.2um。非工作表面(键的顶面、底面和键槽底面)的表面粗糙度Ra值为6.3um。上一页下一页返回2.2键4.平键的标准平键是标准件，它的标记由主要尺寸宽度b、高度h、和长度L三个尺寸来表示。标准代号后面的括号是指发布于1979年的该国家标准在1990年经审定后确认继续有效。以上标记示例中，A型平键可以省略标记字母A。上一页下一页返回2.2键2.2.3花键联接两零件上等距分布且齿数相同的键齿相互联接称为花键联接，由带键齿的轴(外花键)和轮毅(内花键)所组成[图2-22(a)]，它是递转矩或运动的同轴偶件。可以把常用的花键按照键齿的形状不同分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键联接[图2-22(b),(c),(d)]。下一页返回上一页2.2键1.矩形花键联接矩形花键是端平面上外花键的键齿或内花键的键槽的两侧齿形为相互平行的直线且对称于轴平面的花键。分为圆柱直齿矩形花键(简称矩形花键)和圆柱斜齿矩形花键两种。由于矩形齿花键加工容易，所以在花键中，得到广泛的应用。矩形花键联接的定心(即花键副工作轴线位置的限定)方式有三种:小径d定心、大径D定心和齿侧(即键宽B)定心(图2-23)。上一页下一页返回2.2键2.渐开线花键联接渐开线花键是齿在圆柱(或圆锥)面上且齿形为渐开线的花键。渐开线花键又分为圆锥直齿渐开线花键、圆柱直齿渐开线花键和圆柱斜齿渐开线花键。3.三角形花键联接三角形花键联接是在渐开线花键联接中，外花键齿形为渐开线，内花键齿形为直线的联接。三角形齿花键联接的内花键则采用直线齿形，外花键采用齿形角为45°的渐开线齿形，因此键齿细小，承载能力也小，常用于轻载和直径较小或薄壁零件与轴的联接。上一页下一页返回2.2键2.2.4楔键联接楔键分普通楔键和钩头楔键两种。钩头楔键只有一种形式(图2-25);普通楔键有圆头(A型)、方头(B型)和单圆头(C型)三种形式(图2-24)。楔键的工作面为上、下表面，两个表面有1:100的斜度，相应轮毅槽底面也有1:100的斜度。为了实现转矩传递(图2-26)，装配时要将楔键打入轴与轴上零件之间的键槽内，使之联接成一整体。上一页下一页返回2.2键2.2.5切向键联接切向键由一对具有1:100斜度的楔键沿斜面拼合而成，其上下两个工作面互相平行，轴和轮毅上的键槽底面没有斜度。工作时，靠工作面的压紧作用传递转矩。一对切向键只能传递单向转矩，需要传递双向转矩时，可安装两对互呈120°-135°的切向键，如图2-27(b)所示。装配时，一对键分别自轮毅两边打入，使两工作面分另屿轴和轮毅上键槽底面压紧。上一页返回2.3销2.31销的基本类型销的种类很多，常用的有圆柱销和圆锥销两种，具体参数均已标准化，它们均有带内螺纹和不带螺纹两种形式如图2-28所示。普通圆柱销，按公差带不同分为A,B,C,D四种类型，以满足不同的使用要求。内螺纹圆柱销，其公差带只有一种，按结构不同分A,B两种类型，B型有通气平面，适用于不通孔的场合螺纹供拆卸用。普通圆锥销，有1:50的锥度，便于安装，定位精度比圆柱销高，按加工精度不同分为A,B丙种类型，A型精度较高。下一页返回2.3销2.3.2销的标记国标规定销的标记为:销的类型号、直径和长度。如:销GB/T119-1986-A8X30表示直径为8mm，长为30mm的A型圆柱销。销GB/T120-1986-B8X30表示直径为8mm，长为30mm的B型内螺纹圆柱销。销的主要尺寸是直径和长度。销常用35或45钢作为材料，并经热处理达到一定硬度，销孔一般需铰制。需要注意的是，圆锥销的公称直径是指其小头直径。上一页下一页返回2.3销2.3.3销联接的应用销联接可以用来定位、传递动力或转矩，还可以用来作为过载的保护装置。用作确定零件之间相互位置的销，通常称为定位销。定位是销最常见的应用。定位销常采用圆锥销(图2-29)，因为圆锥销具有1:50的锥度，使联接具有可靠的自锁性。采用内螺纹圆锥销(图2-30)或内螺纹圆柱销，可以方便装拆销联接或对盲孔销联接。联接销(图2-31)是用采传递动力或转矩的销，可用圆柱销或圆锥销，销孔坝经铰制。上一页返回2.4轴承2.4.1滑动轴承的基本概念1.滑动轴承的构成滑动轴承是仅发生滑动摩擦的轴承。滑动轴承主要由滑动轴承座、轴瓦或轴套构成。装有轴瓦或轴套的壳体称为滑动轴承座;径向滑