机械基础ppt课件——支承零部件

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第五章 支承零部件,支承零部件主要包括轴和轴承。传动零件必须被支承起来才能进行工作，支承传动件的零件称为轴。轴本身又必须被支承起来，轴上被支承的部分称为轴颈，支承轴颈的支座称为轴承。轴的主要功用是支承回转零件、传递转矩和运动。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。,5-1,轴,轴是组成机器的主要零件之一。轴作为支撑回转运动零部件（例如齿轮、蜗轮等）的重要零件，常常是机械产品中运动部件设计的核心。,一、轴的功用及其分类,按照轴线形状的不同，轴可分为曲轴和直轴两大类。,曲轴通过连杆机构可以将旋转运动改变为往复直线运动，或做相反的运动转换。它是活塞式运动机械及一些专门设备（如曲柄压力机）中的主要零件。,直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴两种。光轴形状简单，加工容易，应力集中源少，主要缺点是轴上的零件不易装配及定位，阶梯轴与光轴相反。因此，光轴主要用于传动轴，阶梯轴则常用于转轴。,直轴按照所受载荷性质的不同，可分为心轴、转轴和传动轴等,3,种。心轴只承受弯矩不承受扭矩，用来支承转动零件。如图,5-1,所示的自行车的前轮轴（固定心轴）、图,5-2,所示的铁路机车的轮轴（旋转心轴）等。转轴工作时既承受弯矩又承受扭矩，传动轴主要用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受的弯矩很小的轴。如图,5-3,所示的汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。,5-1,轴,图,5-1,自行车的前轮轴,图,5-2,铁路机车的轮轴 图,5-3,汽车的传动轴,5-1,轴,二、轴的材料及其选择,轴常用的材料是碳钢和合金钢。,碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广。一般用途的轴，多用含碳量在,0.25%,0.5%,之间的中碳钢。低碳钢和低碳合金钢经渗碳淬火，可提高其耐磨性，常用于韧性要求较高或转速较高的轴。,合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。,球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备，吸振性好，对应力集中的敏感性低，近年来被广泛应用于制造结构形状复杂的曲轴等，但是铸件质量难于控制。,轴的毛坯多用轧制的圆钢或锻钢。锻钢内部组织均匀，强度较好，因此，重要的大尺寸的轴，常用于锻造毛坯。,选择轴的材料时主要应考虑轴的强度、刚度及耐磨性要求；轴的热处理方法及机械加工工艺性的要求；轴的材料来源和经济性等。,三、轴的结构设计,1.,轴的结构（图,5-4,）,图,5-4,轴上各段的名称,5-1,轴,2.,轴上零件的固定,(1),轴上零件的轴向固定。阶梯轴上截面变化处叫做轴肩。零件的轴向定位常采用轴肩、套筒、螺母和轴端档圈等形式来完成。,套筒、螺母和轴端挡圈。采用套筒、螺母和轴端挡圈作轴向定位时，要注意把装零件的轴段长度做的比零件轮毂短,2,3mm,，以确保套筒、螺母或轴端挡圈能够靠紧零件端面。,轴肩固定。为了保证轴上零件紧靠定位面轴肩，轴肩的圆角半径,r,必须小于相配零件的倒角,C1,或圆角半径,R,，轴肩高,h,必须大于,C1,或,R,。用于定位轴承的轴肩高度和圆角半径按照轴承的安装尺寸选取。如图,5-7,所示。,图,5-7,5-1,轴,弹性挡圈或紧定螺钉。当轴向力较小时，采用弹性挡圈（图,5-8,）或紧定螺钉（图,5-9,）来固定。,图,5-8,弹性挡圈 图,5-9,紧定螺钉,（,2,）轴上零件的轴向定位。轴上零件的轴向定位一般采用平键、花键、圆锥销或紧定螺母等联接形式。一般场合，采用平键联接；传递的转矩很大时，采用花键联接；传递的转矩较小且不重要时，采用圆锥销或紧定螺母联接。,5-1,轴,3.,轴的结构设计,一般对轴进行结构设计时，机器的装配简图、轴的转速、传递的功率、轴上零件的主要参数和尺寸等均为已知。,轴的结构设计主要是确定轴的结构、形状和尺寸。轴的结构形状取决于下面几个因素：,（,1,）轴的毛坯种类；,（,2,）轴上作用力的大小及其分布情况；,（,3,）轴上零件的位置、配合性质及其联接固定的方法；,（,4,）轴承的类型、尺寸和位置；,（,5,）轴的加工方法、装配方法以及其它特殊要求。,同时，轴的强度与工作应力的大小和性质有关。在选择轴的结构和形状时，应使轴的形状接近于等强度条件；尽量避免各轴段剖面突然改变以降低局部应力集中；改变轴上零件的布置，有时可以减小轴上的载荷；改进轴上零件的结构也可以减小轴上的载荷。,5-2,轴承,按照轴承与轴颈运动表面摩擦性质的不同，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承两大类；按照轴承受载荷作用的方向的不同，轴承又可分为径向轴承、推力轴承、向心轴承等。一、滑动轴承,1.,滑动轴承的分类及特点,滑动轴承一般分为径向轴承和推力轴承。,径向轴承是指轴径与轴承工作表面的润滑油不能把两个表面完全隔开，仍有直接接触之处的滑动轴承。径向轴承结构简单，精度要求不太高，摩擦系数大，磨损比较严重。对开式的轴承与轴瓦之间的间隙可以调整，安装简单，便于维修，当机器装拆有困难时，应采用这种形式；整体式的轴承与轴瓦之间的间隙不能调整，结构简单，但轴颈只能从端部装卸，一般用于转速低的场合。,推力轴承常用于平面推力滑动轴承，由于缺乏液体摩擦的条件，而处于不完全润滑状态，常与向心轴承同时使用，用于承受轴向力的地方。,和滚动轴承相比，滑动轴承具有承载能力高，抗振性好，工作平稳可靠，噪声小，寿命长等优点，广泛用于内燃机、轧钢机、大型电机及仪表、雷达、天文望远镜等方面。,2.,滑动轴承的结构形式,（,1,）向心轴承的结构形式,5-2,轴承,剖分式。剖分式向心轴承的结构如图,5-12,所示，由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和螺栓组成。为了安装时容易对中，轴承盖和轴承座的剖分面常作出阶梯形的榫口。润滑油通过轴承盖上的油孔和轴瓦上的油沟流入轴承间隙润滑摩擦面。轴承剖分面最好与载荷方向近似垂直，以防剖分面位于承载区出现泄漏，降低承载能力。,图,5-12,剖分式向心轴承 图,5-13,整体式向心轴承,整体式。图,5-13,是常见的整体式向心轴承结构。套筒式轴瓦,(,或轴套,),压装在轴承座中,(,对某些机器，也可直接压装在机体孔中,),。润滑油通过轴套上的油孔和内表面上的油沟进入摩擦面。这种轴承结构简单，制造方便，刚度较大。但是轴瓦磨损后，间隙无法调整。轴颈只能从端部装入。因此，它仅适用于轴颈不大，低速轻载或间隙工作的机械，例如某些农业机械。,5-2,轴承,调心式,若轴承的宽径比,l/d,较大，当轴的弯曲变形或轴孔倾斜时，易造成轴颈与轴瓦端部的局部接触，引起剧烈的磨损和发热。因此，当,l/d,1.5,时，宜采用调心式向心轴承。,调心式向心轴承有自动调心式向心轴承（如图,5-14a,）和间隙可调式向心轴承（如图,5-14b,和图,5-14c,）两种。,图,5-14,间隙可调式向心轴承,（,2,）推力轴承的结构形式,推力轴承只能承受轴向载荷，只有与径向轴承联合才可同时承受轴向载荷和径向载荷。,推力轴承主要有实心式、空心式、单环式、多环式等,4,种形式（如图,5-15,所示）。实心式推力轴承支撑面上压强分布极不均匀，中心处压强最大，线速度为,0,，对润滑很不利，导致支撑面磨损极不均匀，使用较少。空心式推力轴承支撑面上压强分布较均匀，润滑条件有所改善。单环式推力轴承利用轴环的端面止推，结构简单，润滑方便，广泛用于低速轻载场合。多环式推力轴承的特点同单环式推力轴承，可承受更大的载荷，也可承受双向轴向载荷。,5-2,轴承,图,5-15,推力轴承的结构形式,二、滚动轴承,1.,滚动轴承的基本结构,滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成，如图,5-17,所示。内圈装在轴颈上，外圈装在机座或零件的轴承孔内。多数情况下，外圈不转动，内圈与轴一起转动。当内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着滚道滚动。保持架使滚动体均匀分布在滚道上，并减少滚动体之间的碰撞和磨损。,图,5-17,滚动轴承的基本结构,5-2,轴承,常见的滚动体有,5,种形状，如图,5-18,所示。,图,5-18,常见的滚动体,滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光，以提高其接触疲劳强度。保持架多用低碳钢板通过冲压成形的方法制造，也可采用有色金属或塑料等材料 滚动轴承具有摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、旋转精度高、润滑简便和装拆方便等优点，被广泛应用于各种机器和机构中。,2.,滚动轴承代号（表,5-1,）,滚动轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号,3,部分组成。基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号的基础。前置、后置代号是轴承的结构、形状、尺寸、公差和技术要求等有所改变时，在其基本代号左右添加的补充代号。,表,5-1,滚动轴承代号 见书第,73,页,5-2,轴承,除滚针轴承外，基本代号由轴承类型代号、尺寸代号及内径代号构成。一般由,5,个数字（或字母加,4,个数字）组成。当宽度系列为,0,时可省略。轴承类型代号用数字或字母表示。尺寸系列代号（表,5-2,）由轴承宽（高）度系列代号和直径系列代号组成，均用数字表示。组合排列时，宽（高）度系列在前，直径系列在后。表,5-2,尺寸系列代号 见书第,73,页,内径为,20,到,480,（,22,，,28,，,32,除外）的轴承，以公称内径除以,5,的商数作为内径代号（商数为个位时需在商数左侧加,“,0,”,）。如表,5-3,所示。表,5-3,滚动轴承内径代号 见书第,73,页,前置代号用于表示轴承的分部件，用字母表示。如用,L,表示分离轴承的可分离套圈；,K,表示轴承的滚动体与保持架组件等。后置代号是用字母和数字等表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求等，后置代号的内容很多。,内部结构代号是表示同一类型轴承的不同内部结构，用字母紧跟着基本代号表示，如接触角为,15,、,25,和,40,的角接触球轴承分别用,C,、,AC,和,B,表示内部结构的不同。,轴承的公差等级分为,2,级、,4,级、,5,级、,6,级、,6,级和,0,级，共,6,个级别，依次由高级到低级，其代号分别为,/P2,、,/P4,、,/P5,、,/P6,、,/P6,和,P0,。公差等级中，,6,级仅适用于圆锥滚子轴承，,0,级为普通级，在轴承代号中不标出。常用的轴承径向游隙系列分为,1,组、,2,组、,0,组、,3,组、,4,组和,5,组，共,6,个组别，径向游隙依次由小到大。,0,组游隙是常用的游隙组别，在轴承代号中不标出，其余的游隙组别在轴承代号中分别用,/C1,、,/C2,、,/C3,、,/C4,、,/C5,表示。实际应用的滚动轴承类型很多，相应的轴承代号也比较复杂。关于滚动轴承详细的代号方法可查阅,GB/T272,93,。,5-2,轴承,3.,滚动轴承的类型及特点,按照形状的不同，滚动轴承可分为球轴承与滚子轴承。,按照所能承受的主要负荷方向的不同，滚动轴承可分为向心轴承（主要承受径向载荷）、推力轴承（承受轴向载荷）、向心推力轴承（能同时承受径向载荷和轴向载荷），具体见表,5-4,。,表,5-4,一般滚动轴承类型代号 见书第,75,页,4.,滚动轴承的支承结构类型,滚动轴承的支承结构类型分两端固定,(,图,5-19a,中调整垫片可移动）和一端固定、一端游动（图,5-19b,）两种形式。,（,a)(b,）,图,5-19,5.,滚动轴承的安装、配合与装拆,（,1,）滚动轴承的配合,滚动轴承的配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合。轴承的内、外圈属于薄壁零件，容易变形。当它装入外壳孔或装在轴上，其内外圈的不圆度将受到外壳孔及轴颈形状的影响。滚动轴承内孔与轴的配合采用基孔制，外径与外壳孔的配合采用基轴制。,5-2,轴承,(2),滚动轴承的拆卸（图,5-20,）和安装（图,5-21,）,图,5-20,图,5-21,滚动轴承的拆卸安装和拆卸滚动轴承时，不能通过滚动体来传力，以免造成滚道或滚动体损害。由于轴