机械基础项目教程

新世纪高职高专机电类课程规划教材大连理工大学出版社机械基础项目教程新世纪高职高专教材编审委员会组编主编陈雪王晓强项目十轴与轴承轴滚动轴承滑动轴承项目十轴与轴承下图为一轴系装配图，轴和轴承有哪些类型?应用在什么地方?下一页上一页目录10.１轴1.轴的类型10.1.1轴的类型、材料、用途轴是机器中最基本、最重要的零件之一。它的功用是支承回转零件（齿轮、带轮等）传递运动和动力。根据轴线形状的不同，轴可分为直轴、曲轴和挠性钢丝软轴（简称挠性轴）。下一页上一页目录10.１轴10.1.1轴的类型、材料、用途1）直轴如图所示，用于一般机械传动中。按其轴径是否变化可分为阶梯轴（图a）和光轴（图b），阶梯轴便于轴上零件的安装与固定，应用最广。按心部结构不同，直轴又可分为实心轴和空心轴。下一页上一页目录10.１轴10.1.1轴的类型、材料、用途2）曲轴如图所示，常用于往复式机械中，实现运动方式的转换，属于专用零件。如图中的构件1即为曲轴。曲轴下一页上一页目录10.１轴10.1.1轴的类型、材料、用途3）挠性轴如图所示，是由几层紧贴在一起的钢丝卷绕而成，可以将扭矩和回转运动传递到空间任意位置。挠性钢丝轴下一页上一页目录10.１轴10.1.1轴的类型、材料、用途根据承受载荷不同，轴可分为转轴、心轴、传动轴。1）转轴同时承受扭矩和弯矩的作用，例如齿轮减速器中的轴。2）心轴只需承受弯矩而不受转矩，例如铁路车辆的轴、自行车的前轴等。3）传动轴只承受扭矩而不承受弯矩或承受弯矩较小的轴，如图所示的汽车传动轴。汽车传动轴下一页上一页目录10.１轴2.轴的材料10.1.1轴的类型、材料、用途轴的材料应具有足够的疲劳强度、较小的应力集中敏感性和良好的加工性能等。轴的主要材料是碳钢和合金钢。1）碳钢价格低廉，对应力集中的敏感性较低，可以利用热处理提高其耐磨性和抗疲劳强度。常用的有35、40、45、50钢。2）合金钢合金钢具有较高的机械性能，可以在传递大功率、要求减轻轴的重量和提高轴颈耐磨性时采用，如20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢和40Cr等。3）铸铁对于形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等，也采用球墨铸铁或高强度铸造材料来进行铸造加工，易于得到所需形状，而且具有较好的吸振性能和好的耐磨性，对应力集中的敏感性也较低。下一页上一页目录10.１轴10.1.2轴的结构轴的结构必须满足如下要求：（1）轴及轴上零件有确定的工作位置，而且固定可靠。（2）轴上零件的拆装、调整方便。（3）轴的加工工艺性好，有的轴径须符合标准直径系列（如装配轴承的轴径）。（4）有利于提高轴的强度和刚度。下一页上一页目录10.１轴10.1.2轴的结构为了保证机器的正常工作，零件在轴上应该是定位准确，固定可靠。定位是针对安装而言，以保证零件确定的安装位置；固定是针对工作而言，使零件在运转过程中保持原来位置不变。所以固定和定位必须同时进行。1）轴上零件的轴向固定轴上零件轴向固定的目的是为了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。常用的轴向固定方法见表。1.轴上零件的固定方法下一页上一页目录10.１轴10.1.2轴的结构下一页上一页目录10.１轴10.1.2轴的结构下一页上一页目录10.１轴10.1.2轴的结构下一页上一页目录10.１轴10.1.2轴的结构2）轴上零件的周向固定轴上零件周向固定的目的是为了保证轴能可靠地传递运动和转矩，防止轴上零件与轴产生相对转动。常用的周向固定方法见表下一页上一页目录10.１轴10.1.2轴的结构下一页上一页目录10.１轴10.1.2轴的结构下一页上一页目录10.１轴10.1.2轴的结构下一页上一页目录10.１轴10.1.2轴的结构轴的结构工艺性是指轴的结构形式便于加工、便于轴上零件的装配、拆卸，所以，在满足使用要求的前提下，轴的结构形式应尽量简化以便于加工、检验。（1）阶梯轴的级数应尽可能少，直径应该是中间大、两端小，以便于轴上零件的装拆。（2）一根轴上的圆角半径、倒角、退刀槽、中心孔等尺寸应尽可能统一；（3）一根轴上各键槽应开在同一母线上，并尽可能同宽，以减少换刀次数和调整次数，如图所示。2.轴的结构工艺性键槽的位置下一页上一页目录10.１轴10.1.2轴的结构（4）需要磨削的轴段，应该留有砂轮越程槽，如左图所示；需要切制螺纹的轴段，应留有退刀槽，如右图所示。（5）为了便于装配，轴端应加工出倒角。砂轮越程槽退刀槽下一页上一页目录10.2滚动轴承轴承的功用是支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度，减少转轴与支承之间的摩擦和磨损。根据支承处相对运动表面的摩擦性质，轴承分为滑动摩擦轴承和滚动摩擦轴承，分别简称为滑动轴承和滚动轴承。下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型滚动轴承是各种机械中普遍使用的标准件。一般机械设计中，滚动轴承不需要自行设计，只需根据载荷、转速、旋转精度和工作条件等各方面的要求，按标准选用。1.滚动轴承的组成下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型滚动轴承一般由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4等组成，如图所示。内圈装配在轴颈上，外圈的外径装配在轴承座或机架座孔上。工作时，多数情况下，内圈与轴一起转动，外圈不转动；也可以外圈转动，内圈不动。当内外圈之间相对转动时，滚动体沿着内、外圈滚道滚动。保持架的作用是使滚动体均匀隔开，防止运转时滚动体间互相摩损。滚动轴承的基本结构下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型滚动轴承的分类方法很多（1）按滚动体的形状分为球轴承和滚子轴承（如图）。滚动体的形状如图所示，（a）为球状，（b）～(f)为滚子。2.滚动轴承的类型滚动轴承的基本结构下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型（2）按滚动体列数分：有单列（图a）、双列（图b）、多列（图c）。滚动轴承的类型下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型接触角是滚动轴承的一个重要参数。滚动体与外圈轨道接触点的法线和轴承半径方向的夹角称为轴承公称接触角，用α表示，如图所示。轴承公称接触角下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型3）按轴承的内部结构和所能承受的外载荷或公称接触角的不同，滚动轴承分为：（1）深沟球轴承（向心球轴承）——主要承受径向载，也可受较小的双向轴向载荷，结构简单，价格低，最常用。（2）调心球轴承——主要承受径向载荷，也可承受较小的双向轴向力，能自动调心，适于轴的刚性较差的场合。（3）圆柱滚子轴承——只能承受径向载荷，不能承受轴向载荷，承载能力大，支承刚性好，外圈或内圈可以分离，或不带内外圈，适于要求径向尺寸较小的场合。下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型（4）角接触球轴承——能同时承受径向载荷和单向轴向力，接触角越大，承受轴向载荷能力越高。一个轴承只能承受单方向的轴向力，为承受双向轴向力应成对使用，对称安装。（5）圆锥滚子轴承——能同时承受径向载荷和单向轴向载荷，承载能力高于角接触球轴承，但极限转速稍低，外圈可分离，一般应成对使用，对称安装，但安装调整比较麻烦。下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型（6）推力球轴承——单向推力球轴承51000，只能受单向轴向载荷；双向推力球轴承52000—能承受双向轴向载荷。不能承受径向载荷，且允许极限转速较低，高速时，由于离心力较大，钢球与保持架磨损发热较严重。（7）滚针轴承——只能承受径向载荷，承载能力较高，径向尺寸小。下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型滚动轴承类型很多，每一类型又有不同的尺寸和结构等多种规格，为了表示各类滚动轴承的结构、尺寸、公差等级、技术性能等特征，GB/T272规定了滚动轴承代号，代号打印在轴承的端面上，以便于识别。3.滚动轴承的代号下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型滚动轴承代号由前置代号、基本代号和后置代号组成，见表。下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型1)基本代号基本代号由三部分组成，从右向左排列的顺序是：内径代号、尺寸系列代号、类型代号。（1）内径代号一般用两位数字表示，代表轴承的内径尺寸，表示方法见表。下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型（2）尺寸系列代号同一内径轴承，为满足需要有不同的外径和宽度。如图a所示为同一内、外径有不同的宽度；图b所示为同一内径，有不同外径和宽度。外径和宽度用数字为代号，分别称为直径系列和宽度系列。滚动轴承的类型下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型尺寸系列代号由直径系列代号和宽度系列代号两项构成。具体内容见表10.5。大多数窄系列的轴承的代号可以省略，但窄系列的圆锥滚子轴承和调心滚子轴承不可省略。下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型类型代号由数字或字母表示，代表轴承的类型。各类轴承的类型代号见表。下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型类型代号由数字或字母表示，代表轴承的类型。各类轴承的类型代号见表。下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型类型代号由数字或字母表示，代表轴承的类型。各类轴承的类型代号见表。下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型类型代号由数字或字母表示，代表轴承的类型。各类轴承的类型代号见表。下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型2）后置代号后置代号表示轴承内部结构、公差等级、游隙这三项。（1）内部结构代号表示角接触轴承的接触角不同，见表下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型（2）公差等级代号：滚动轴承共有六个公差等级，由低到高为P0、P6、P5、P6X、P4、P2，P0级可以省略不写，标注时在P前加/。如：6206/P5，表示轴承精度为P5级；6206，表示轴承精度为P0级。（3）轴承游隙：轴承游隙是滚动轴承内部的内、外圈之间留有的相对位移量。同一类型的轴承可以有不同的游隙，共分为六个组，代号分别为/C1、/C2、/C0、/C3、/C4、/C5。其中/C0为常用的基本游隙，标注时可以省略。下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型选择滚动轴承类型时，应根据轴承的工作载荷（包括载荷大小、是否有冲击及载荷的方向）、转速、轴的刚度及其它要求，选择时可参考以下原则：（1）当转速较低、载荷较大或有冲击载荷时，宜用滚子轴承；当载荷较小、转速较高、要求旋转精度较高时，宜用球轴承。（2）当只受径向载荷时，或虽同时受径向和轴向载荷，但以径向载荷为主时，应用向心轴承。当只受轴向载荷时，一般应用推力轴承，而当转速很高时，可用角接触球轴承或深沟球轴承。当径向和轴向载荷都较大时，应采用角接触轴承。4．滚动轴承的类型选择下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型（3）当要求支承具有较大刚度时，应用滚子轴承。（4）当轴的挠曲变形大或轴承座孔不同、跨度大而对支承有调心要求时，应选用调心轴承。（5）为便于轴承的装拆，可选用内、外圈分离的轴承。（6）从经济角度看，球轴承比滚子轴承便宜，精度低的轴承比精度高的轴承便宜，普通结构轴承比特殊结构的轴承便宜。下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.1滚动轴承的组成与类型5．滚动轴承的失效形式3)磨粒磨损1)疲劳点蚀4)胶合2)塑性变形下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.2滚动轴承组合设计1.轴承组的轴向固定滚动轴承组成的支承结构必须满足轴系轴向定位可靠、准确的要求，并要考虑轴在工作中有热伸长时其伸长量能够得到补偿。常用轴承组轴向定位的方式有以下三种。下一页上一页目录10.2滚动轴承10.2.2滚动轴承组合设计1）双支撑单向固定（两端