轴轴承和联轴器课件

10-1 轴轴 支承支承回转零件，使零件具有确定的回转零件，使零件具有确定的工作工作位置位置，并，并传递传递运动和动力运动和动力。本节主要讨论本节主要讨论直轴直轴。常有常有直轴直轴和和曲轴曲轴两种两种一、轴的作用一、轴的作用10-1 轴轴 支承回转零件，使零件具支承回转零件，使零件具直轴直轴（1）直轴（直轴（1）直轴直轴（2）直轴（直轴（2）曲轴曲轴（1）曲轴（曲轴（1）曲轴曲轴（2）曲轴（曲轴（2）主要主要传递传递扭矩扭矩，不承受不承受或或承受承受较小弯矩较小弯矩。根据根据承受载荷承受载荷情况，分为情况，分为心轴心轴、转轴转轴和和传动轴传动轴三类三类心轴心轴转轴转轴传动轴传动轴 用于用于支承支承零件零件、承受承受弯矩弯矩，不承受不承受扭矩扭矩，不传递不传递运动运动，也不传递也不传递动力动力 支承支承零件零件，并，并传递传递运动运动和和动力动力，既既承受承受弯弯矩矩，又承受又承受扭矩扭矩，是是应用最广的一类轴应用最广的一类轴如如齿轮轴齿轮轴如如汽车变速箱汽车变速箱与与后轮轴间的传动轴后轮轴间的传动轴。如如自行车前轴自行车前轴二、直轴的分类二、直轴的分类图图10.3图图10.1主要传递扭矩，不承受或承受较小弯矩。根据承受载荷情况，分为心主要传递扭矩，不承受或承受较小弯矩。根据承受载荷情况，分为心选材选材估算轴的最小直径估算轴的最小直径（载荷大小、工作条件载荷大小、工作条件）结构设计结构设计刚度、强度校核刚度、强度校核疲劳破坏疲劳破坏三、轴的设计步骤三、轴的设计步骤四、轴的失效形式四、轴的失效形式选材估算轴的最小直径（载荷大小、工作条件）结构设计刚度、强度选材估算轴的最小直径（载荷大小、工作条件）结构设计刚度、强度碳钢碳钢其中以其中以40Cr应用最广应用最广（碳素钢碳素钢）应用最广应用最广合金钢合金钢 常用于常用于传递传递较大功率较大功率并要求并要求减小尺寸减小尺寸的的场合场合承载能力承载能力大大、强度强度高高、重量重量轻轻、耐磨耐磨等等合金钢合金钢优点优点：其中以其中以45钢钢最常用最常用五、轴的常用材料五、轴的常用材料 轴在轴在交变应力交变应力下工作，最易引起下工作，最易引起疲劳破坏疲劳破坏。故轴材。故轴材料应有良好的料应有良好的综合力学性能综合力学性能：足够的足够的强度强度和和韧性韧性、对对应力集中敏感性小应力集中敏感性小、良好的、良好的加工工艺性加工工艺性和和耐磨性耐磨性。碳钢其中以碳钢其中以40Cr应用最广（碳素钢）应用最广合金钢应用最广（碳素钢）应用最广合金钢 常用常用 根据根据轴轴上上不同部位不同部位的的作用不同作用不同，轴常制成，轴常制成阶梯状阶梯状的圆柱体，可分为：的圆柱体，可分为：轴头轴头轴身轴身轴头轴头轴颈轴颈轴身轴身 安装旋转零件安装旋转零件的的部位部位与轴承配合与轴承配合部分部分其它其它部分部分轴颈轴颈六、轴的结构六、轴的结构 根据轴上不同部位的作用不同，轴常制成阶梯状的圆柱体，可根据轴上不同部位的作用不同，轴常制成阶梯状的圆柱体，可旋转零件旋转零件一般一般随轴旋转随轴旋转传递运动和动力，传递运动和动力，零件零件在在圆圆周方向周方向和和轴线方向轴线方向都需确定它们之间的都需确定它们之间的相对位置相对位置以以保证各零保证各零 件正常的工作关系件正常的工作关系。轴肩轴肩与与轴环轴环 定位套筒定位套筒（与轴有间隙与轴有间隙）轴向定位轴向定位固定结构固定结构有：有：轴环轴环轴肩轴肩七、轴向定位固定结构七、轴向定位固定结构（1）图图10.9旋转零件一般随轴旋转传递运动和动力，零件在圆周方向和轴线方向旋转零件一般随轴旋转传递运动和动力，零件在圆周方向和轴线方向 圆螺圆螺母母 轴端挡圈轴端挡圈 过盈配合过盈配合七、轴向定位固定结构七、轴向定位固定结构（2）轴向定位轴向定位固定结构固定结构有：有：轴肩轴肩与与轴环轴环 定位套筒定位套筒（与轴有间隙与轴有间隙）图图10.9 圆螺母圆螺母 轴端挡圈轴端挡圈 过盈配合七、轴向定位固定结构过盈配合七、轴向定位固定结构目的目的是是使零件随轴使零件随轴一起转动一起转动以传递运动和动力以传递运动和动力。销钉联接销钉联接过盈配合过盈配合八、周向定位固定结构八、周向定位固定结构常用常用周向定位周向定位固定结构固定结构有：有：键连接键连接图图10.11目的是使零件随轴一起转动以传递运动和动力。目的是使零件随轴一起转动以传递运动和动力。销钉联接过盈配销钉联接过盈配 轴轴在在结结构构设设计计后后必必须须进进行行强强度度校校核核，有有时时还还需需要要进行进行刚度和稳定性校核刚度和稳定性校核。轴轴的的强强度度计计算算方方法法有有多多种种，应应根根据据轴轴的的受受载载情情况况和和设设计计要要求求采采用用相相应应的的计计算算方方法法，其其中中最最常常用用的的是扭转强度条件计算法是扭转强度条件计算法。扭扭转转强强度度条条件件计计算算法法只只按按轴轴受受扭扭计计算算轴轴的的直直径径，可用于可用于初步估算初步估算轴在受扭转段的轴在受扭转段的最小直径最小直径。对于对于弯矩较大的轴弯矩较大的轴，需在完成轴的结构设计后，需在完成轴的结构设计后，按按弯扭组合强度条件弯扭组合强度条件对轴进行强度校核。对轴进行强度校核。九、轴的强度校核九、轴的强度校核 轴在结构设计后必须进行强度校核，有时还需要进行刚度和稳定性轴在结构设计后必须进行强度校核，有时还需要进行刚度和稳定性10-2 轴轴 承承 向心轴承向心轴承（径向载荷径向载荷）、推力轴承推力轴承（轴向载荷轴向载荷）、向心推力轴承向心推力轴承（径向径向、轴向载荷轴向载荷）支承支承轴和轴上轴和轴上零件零件并保证轴绕轴线运动，并保证轴绕轴线运动，减小减小轴与支承之间的轴与支承之间的摩擦和磨损摩擦和磨损。1、轴承工作的、轴承工作的摩擦性质摩擦性质分类分类滑动轴承滑动轴承、滚动轴承滚动轴承一、轴承的作用一、轴承的作用二、轴承的类型二、轴承的类型2、按、按承载方向承载方向分类分类10-2 轴轴 承承 向心轴承（径向载荷）、推力向心轴承（径向载荷）、推力 轴承轴承已已标准化标准化，如何选取如何选取，应根据，应根据使用和工使用和工艺上的要求艺上的要求。结构简单，易于制造和装拆，结构简单，易于制造和装拆，耐冲击性耐冲击性和吸振性好，和吸振性好，运行平稳运行平稳，旋转精度高。但使用和维护要求高，旋转精度高。但使用和维护要求高 滚动轴承滚动轴承承载承载较低较低，应用最广应用最广滑动轴承滑动轴承承载承载大大、耐耐冲击冲击 适用于适用于高速高速、重载重载、冲击冲击和和高精度高精度场合，也适合场合，也适合于低速、有较大冲击场合。于低速、有较大冲击场合。如图如图10.14、10.15所示所示。三、应用三、应用四、滑动轴承四、滑动轴承 轴承已标准化，如何选取，应根据使用和工艺上的要轴承已标准化，如何选取，应根据使用和工艺上的要轴轴图图10-1410-14轴图轴图10-14 剖分式轴承剖分式轴承由由轴承座、轴承盖轴承座、轴承盖(上部上部)、剖分、剖分轴瓦轴瓦(上、下块上、下块)、固定螺栓组成。、固定螺栓组成。为节约贵重金属为节约贵重金属，在，在轴瓦内贴附一层轴承衬轴瓦内贴附一层轴承衬图图10-1510-15 剖分式轴承由轴承座、轴承盖剖分式轴承由轴承座、轴承盖(上部上部)、剖分轴瓦、剖分轴瓦(上、下块上、下块轴承座轴承座轴瓦（轴套）轴瓦（轴套）轴承座轴瓦（轴套）轴承座轴瓦（轴套）轴瓦轴瓦轴瓦的结构有整体式和剖分式两种。某些大型设备的轴承为提高其耐磨性和轴瓦的结构有整体式和剖分式两种。某些大型设备的轴承为提高其耐磨性和减摩性，采用双金属（三金属）材料，即用钢、铸铁或青铜制作以提高轴瓦强度，减摩性，采用双金属（三金属）材料，即用钢、铸铁或青铜制作以提高轴瓦强度，并在轴瓦内表面浇铸一薄层轴承合金，称为并在轴瓦内表面浇铸一薄层轴承合金，称为轴承衬（钢轴承衬（钢青铜青铜轴承衬）。轴承衬）。为使为使轴承衬贴附牢固，常在瓦背上制出各种形式的沟槽轴承衬贴附牢固，常在瓦背上制出各种形式的沟槽(参见右下图）。参见右下图）。轴瓦与轴承衬的结合轴瓦与轴承衬的结合 轴瓦轴瓦的结构有整体式和剖分式两种。某些大型设轴瓦轴瓦的结构有整体式和剖分式两种。某些大型设 滚动摩擦、阻力小；滚动摩擦、阻力小；启动灵活、效率高；启动灵活、效率高；润滑方式简单、使用方便；润滑方式简单、使用方便；标准化、系列化，便于厂家批量生产；标准化、系列化，便于厂家批量生产；成本低；成本低；便于互换；便于互换；抗冲击性能差；抗冲击性能差；高速时有噪音、寿命短。高速时有噪音、寿命短。1、滚动轴承的特点、滚动轴承的特点五、滚动轴承五、滚动轴承 滚动摩擦、阻力小；滚动摩擦、阻力小；1、滚动轴承的特点五、滚动轴承、滚动轴承的特点五、滚动轴承 如图所示，如图所示，由由外圈外圈、内圈内圈、滚动体滚动体和和保持架保持架组成。组成。图图11-12（2）工作情况工作情况内圈内圈装在装在轴颈轴颈上上（一般一般随轴转动随轴转动），外圈外圈装装在在轴承座轴承座或或其它零件其它零件上上。保持架保持架使使滚动体滚动体间保持一定距离。间保持一定距离。滚动体滚动体用于用于支承内圈支承内圈，并并减小摩擦减小摩擦。（1）组成组成2、滚动轴承的结构、滚动轴承的结构 如图所示，图如图所示，图11-12（2）工作情况内圈装在轴颈上（）工作情况内圈装在轴颈上（滚动轴承的组成滚动轴承的组成滚动轴承的组成滚动轴承的组成 GB/T 272和和GB/T 2974将将滚动轴承滚动轴承分为表分为表10-1所所示的几种示的几种基本类型基本类型。如图所示，如图所示，有有球形球形、圆柱形圆柱形（长、短两种）（长、短两种）、圆锥形圆锥形、鼓形鼓形、螺旋体形螺旋体形、滚针形滚针形等。等。选择：选择：一般根据轴承的一般根据轴承的载荷载荷（大小大小、方向方向、性质性质）（是是选择轴承的主要依据选择轴承的主要依据）、转速转速、轴的刚度轴的刚度、经济性经济性等等（3）滚动体滚动体的外形的外形3、滚动轴承的类型、滚动轴承的类型 GB/T 272和和GB/T 2974将滚动轴承将滚动轴承滚动体的形状滚动体的形状滚动体的形状滚动体的形状10-3 联轴器联轴器 用来用来联接轴与轴联接轴与轴和和轴与其它传动件轴与其它传动件，使之一使之一起旋转起旋转，传递，传递运动和扭矩运动和扭矩。刚性联轴器刚性联轴器 挠性联轴器挠性联轴器 有时可用作有时可用作安全装置安全装置。一、联轴器的作用一、联轴器的作用二、联轴器的分类二、联轴器的分类1、分类、分类10-3 联轴器联轴器 用来联接轴与轴和轴与用来联接轴与轴和轴与 用于用于联接联接两轴两轴，严格要求严格要求对中对中，不发生不发生相对位移相对位移的场合的场合 刚性大刚性大，无缓冲无缓冲、吸振作用吸振作用，结构简单结构简单、价格低廉价格低廉。2、刚性联轴器、刚性联轴器（了解了解）如图所示的如图所示的凸缘联轴器凸缘联轴器，主要由，主要由两个两个分别装在两分别装在两轴上的轴上的半联轴器半联轴器和和联接螺栓联接螺栓组成。组成。用于联接两轴，严格要求对中，不发生相对位移的场合用于联接两轴，严格要求对中，不发生相对位移的场合2、刚、刚 在在联轴器联轴器中装有中装有弹性元件弹性元件，利用这些弹性元件受，利用这些弹性元件受载后产生的载后产生的弹性变形弹性变形来来补偿补偿轴与轴间的相对位移轴与轴间的相对位移。用于用于频繁启动频繁启动，载荷载荷、转速变化大转速变化大及及两轴难对中两轴难对中的场的场合合弹性元件弹性元件弹性元件弹性元件具有具有缓冲缓冲和和吸振吸振的能力。的能力。3、挠性联轴器、挠性联轴器（了解了解）在联轴器中装有弹性元件，利用这些弹性元件受载后产生的在联轴器中装有弹性元件，利用这些弹性元件受载后产生的 与与凸缘联轴器凸缘联轴器相似，只是用相似，只是用套有弹性套套有弹性套柱销柱销代代替替联接螺栓联接螺栓。如：如：弹性套圆柱销联轴器弹性套圆柱销联轴器柱销柱销允许被联接的两轴间允许被联接的两轴间有少量的位移。有少量的位移。在在高速轴高速轴联接联接应用最广应用最广。与凸缘联轴器相似，只是用套有弹性套柱销代替联接螺栓。与凸缘联轴器相似，只是用套有弹性套柱销代替联接螺栓。