机械基础-支承零部件.ppt

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1、第八章 支承零部件,第一节 轴 81 轴的用途和分类 82 轴的材料83 转轴的结构,81 轴的用途和分类,一、用途,支承回转零件（如齿轮、带轮等），传递运动和动力。,按轴线形状按承载情况,直轴曲轴挠性钢丝软轴（简称挠性轴）,心轴：仅承受弯矩而不传递转矩。自行车的轴传动轴：只传递转矩而不承受弯矩。汽车传动轴转轴 ：既承受弯矩又承受转矩。减速器的轴,二、分类,82 轴的材料,轴的主要材料是优质碳钢和合金钢。1、中碳钢一般的轴用45号钢，应用最广。对于受力较小或不太重要的轴，可以使用Q235、Q275等普通碳钢。2、合金钢对于要求强度较高，尺寸较小或有其他特殊要求的轴，可以采用合金钢。耐磨要求高：

2、20Cr、20CrMnTi要求较高的轴：40Cr、40CrNi3、高强度铸铁和球墨铸铁应用于曲轴、凸轮轴。,83 转轴的结构,轴颈：用于装配轴承的部分轴头：装配回转零件（如带轮、齿轮）的部分,轴身：连接轴头与轴颈的部分 轴肩或轴环：轴上截面尺寸变化的部分。,轴的结构应满足三方面的要求：,轴上的零件要有可靠的周向固定与轴向固定 轴应便于加工和尽量避免或减小应力集中 便于轴上零件的安装与拆卸,一、轴上零件的固定,1轴上零件的轴向固定,目的：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。,1）轴肩和轴环,要求r轴R孔或r轴C孔,错误,正确,2）套筒,3）轴用圆螺母,错误,正确,

3、要求轴肩高度滚动轴承内圈高度,当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的轴向定位时，为保证轴向定位可靠，要求L轴L毂,4）轴端挡圈,5）轴承端盖,6）弹性挡圈,7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销,轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置,8）圆锥面（+挡圈、螺母）,1）键,2）花键,2轴上零件的周向固定,目的：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。,3）紧定螺钉、销,4）过盈配合,二、轴上常见的工艺结构,结构工艺性轴的结构形式应便于加工、便于轴上零件的装配和便于使用维修，并且能提高生产率，降低成本。,轴的结构和形状应便于加工、装配和维修。阶梯轴的直径应该是中间大，两端小，以便

4、于轴上零件的装拆。轴端、轴颈与轴肩（或轴环）的过渡部位应有倒角或过渡圆角，并应尽可能使倒角大小一致和圆角半径相同，以便于加工。轴上需要切制螺纹或进行磨削时，应有螺纹退刀槽或砂轮越程槽。当轴上有两个以上键槽时，槽宽应尽可能统一，并布置在同一直线上，以利加工。,有关轴的工艺结构应注意问题：,2,3,4,5,6,7,8,1,1键过长；,2过定位，轮毂宽应大于配合轴段长度；,3轴承内圈轴向定位台肩过高；,4箱体端面应留出和端盖接触的凸台；,5应加密封垫圈，端盖和轴应留有间隙,6应设一轴肩，便于轴承安装；,7应在轴上开设联轴器定位台肩；,8轴头应开设键槽。,定位轴肩过高键的长度太短两个键应在同一母线上齿

5、轮右端没有定位该传动件不能装入安装右轴承的轴段应设一轴肩 右轴承与右边的传动件之间应有一个端盖，且有一个密封装置,该处轴端应短于皮带轮左端面,皮带轮右端未轴向定位,皮带轮没有周向定位,端盖轴孔处未密封,接合面没有密封圈和调整垫片,轴承内圈没有定位,齿轮左右端面没有轴向定位,齿轮没有周向定位,联轴器左端无轴端挡圈联轴器无周向固定（缺键）联轴器右端无轴向固定套筒过高轴头长度等于轮毂宽度齿轮无周向固定（缺键）定位轴肩过高缺调整垫片,轴承端盖与轴之间应留有间隙左端轴承内圈和套筒装不上与齿轮轮毂相配的轴头长度应小于轮毂长度,齿轮没有周向固定定位轴肩过高左端轴承应的窄边应与右端轴承的窄边相对安装,轴承的功

6、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,并承受载荷。,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。,第二节 滑动轴承,1.按受载方向不同，分为：,径向滑动轴承：,推力滑动轴承：,承受径向力,承受轴向力,径向滑动轴承,推力滑动轴承,一、滑动轴承的结构与特点,2.根据轴系和拆装需要,整体式,对开式,1、滑动轴承的分类,、向心滑动轴承,组成：轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。,1.结构形式1)整体式向心滑动轴承,轴承座,轴套,如图，由轴承座、整体轴套、油孔等组成,油孔,2、滑动轴承的结构,特点：1）结构简单、成本低 2）轴套磨损后，间隙无法调整 3）装拆不

7、便（只能从轴端装拆）适于低 速、轻载或间隙工作的机器。,2)对开式向心滑动轴承,油孔,轴承座,轴承盖,联接螺栓,剖分轴瓦,对开式滑动轴承,由轴承座、轴承盖、对开轴瓦、螺栓等组成。轴瓦和轴承座均为对开式结构, 在轴承盖与轴承座的对开面上制有阶梯形定位口, 便于安装时定心。,轴瓦直接支承轴颈, 因而轴承盖应适度压紧轴瓦,以使轴瓦不能在轴承孔中转动。轴承盖顶端制有螺纹孔,以便安装油杯或油管。,应用于中、高速、重载工作的机器中。,当载荷垂直向下或略有偏斜时，轴承剖分面常为水平方向。若载荷方向有较大偏斜时，则轴承的剖分面也斜着布置（通常倾斜45），使剖分平面垂直于或接近垂直于载荷方向。,3、滑动轴承的特

8、点,1承载能力大，耐冲击；2工作平稳，噪音低；3结构简单，径向尺寸小，轴向尺寸大。,轴上的轴向力应采用止推轴承来承受。止推面可以利用轴的端面，或在轴的中段做出凸肩或装上止推圆盘。,、推力（止推）滑动轴承,轴瓦和轴承衬的材料称为轴承材料. 基本要求：足够的强度（抗压、抗冲击、抗疲劳），承载能力大，良好的减摩性、耐磨性和磨合性，提高效率延长使用寿命。足够的强度和良好的导热性、耐腐蚀性、工艺性、经济性,二、轴承材料,滑动轴承材料有：1）轴承合金；2）铜合金；3）粉末冶金材料；4）非金属材料如塑料、橡胶、硬木等。,进油孔,油沟,整体轴套,卷制轴套,三、轴瓦 滑动轴承中的轴瓦结构有整体式和剖分式两种。,

9、剖分式轴瓦,轴瓦的定位 为防止轴瓦做轴向和周向移动，常将轴瓦两端做出凸缘作轴向定位，也可用紧定螺钉或销钉将其固定在轴承座上。,油孔和油沟：径向滑动轴承的轴瓦内孔为圆柱形。若载荷方向向下，则下轴瓦为承载区，上轴瓦为非承载区。润滑油应由非承载区引入，所以在顶部开进油孔。在轴瓦内表面，以进油口为中心沿纵向、斜向或横向开有油沟，以利于润滑油均布在整个轴颈上。,通常油沟的轴向长度约为轴瓦宽度的80%, 如图所示, 以便在轴瓦两端留出封油部分, 防止润滑油的流失。 轴瓦的油沟一般应开设在非压力区或剖分面上。 滑动轴承壳体和轴瓦的结构尺寸, 可参看有关手册、 图册中的经验数据和公式， 并结合设计要求确定。,

10、油沟的形式,轴承衬 为节约贵重的减摩材料和便于修理, 常制成双金属轴瓦, 即以钢、铸铁或青铜做瓦背, 再在瓦背上浇铸一薄层减摩材料(轴承衬)以提高轴瓦的工作性能。厚度从零点几个毫米到6毫米。 金属轴瓦一般是铸造的，在瓦背上浇铸轴承衬时,为了使轴承衬贴附牢固, 应在瓦背上预制燕尾形或螺纹形沟槽, 如图所示。,通常由外圈、内圈、滚动体和保持架组成。 内圈装在轴颈上, 外圈装在轴承座孔内, 多数情况下内圈与轴一起转动, 外圈保持不动。 工作时, 滚动体在内外圈间滚动, 保持架将滚动体均匀地隔开, 以减少滚动体之间的摩擦和磨损。,第三节 滚动轴承,一、滚动轴承的结构,滚动体有球、圆锥滚子、圆柱滚子、鼓

11、形滚子和滚针等几种形状,如图所示。,实物,滚动轴承材料,用滚动轴承钢制造，常用的材料有GCr6、GCr9、GCr15、GCr15SiMn等。,保持架：,外圈、内圈和滚动体：,一般有低碳钢冲压成型，有时用有色金属或塑料,滚动轴承,滑动轴承,滚动轴承的特点:,缺点：抗冲击能力差、寿命较短、安装精度要求高、高速时出现噪音。,优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、标准化，易于互换等。,1.按滚动体的种类可分为球轴承和滚子轴承,在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承的承载能力和耐冲击能力都好，但球轴承摩擦小、高速性能好且价格低。,二、滚动轴承的分类,(1) 向心轴承：主要承受或只承受径向载荷。

12、如深沟球、调心轴承等。(2)推力轴承： 主要承受或只承受轴向载荷。如推力球、推力滚子轴承等。(3)向心推力轴承：同时承受径向和轴向载荷，如角接触球轴承、圆锥滚子轴承等。接触角大，承受轴向载荷的能力越强。,2. 按滚动轴承承载方向分类,表10-4 滚动轴承的主要类型和特性,轴承名称、类型及代号,结构简图,承载方向,极限转速,允许角偏差,主要特性和应用,双列角接触球轴承00000,较高,相当于一对角接触球轴承背靠背安装。,调心球轴承10000,中,2 3,主要承受径向载荷，同时也能承受少量轴向载荷。因为外滚道表面是以轴承中点为中心的球面，故能自动调心。,210,调心滚子轴承20000C,低,1 2

13、.5,能承受很大的径向载荷和少量轴向载荷。承载能力大，具有自动调心性能。,圆锥滚子轴承30000,中,2,能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，需成对使用。,推力球轴承50000,低,不允许,a)单向,只能承受单向轴向载荷，高速时，滚动体离心力大，可用于轴向载荷大、转速不高之处。,推力球轴承50000,低,不允许,承受双向轴向载荷，高速时，滚动体离心力大，可用于轴向载荷大、转速不高之处。,深沟球轴承60000,高,210,主要承受径向载荷、也能承受一定轴向载荷，极限转速高。耐冲击能力差。,角接触球轴承70000C(=15 )70000AC(=25

14、)70000B(=40 ),较高,210,能同时承受较大的径向、单向轴向载荷。 大，承载能力越大，有三种规格。需成对使用。,表10-4 滚动轴承的主要类型和特性（续）,轴承名称、类型及代号,结构简图,承载方向,极限转速,允许角偏差,主要特性和应用,三、滚动轴承的代号,前置代号表示轴承的分部件。,基本代号表示轴承的类型与尺寸等主要特征。,后置代号表示轴承的精度与材料的特征。,类型代号为字母时与后数字空半格,表10-6 常用滚动轴承类型及代号,1、基本代号,（1）轴承类型,基本代号右起五位,宽度系列右起第四位,数字 0 9,（2）尺寸系列,基本代号右起三、四位,宽度系列在前，直径系列在后,8 0

15、1 2 3 4 5 6 7 9 1 2,特窄 窄 正常 宽 特宽 特低 低 正常,向心轴承宽度增加,推力轴承高度增加,但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0”。,宽度系列代号：一般正常宽度为“0”，通常不标注。,直径系列右起第三位,数字 0 9,7 8 9 0 1 2 3 4 5,超轻 特轻 轻 中 重 特重,直径增加,（3）轴承的内径代号右起一二位数字,a) d=10, 12, 15, 17mm 时,代号 00 01 02 03,b) d= 20 480mm 时,d=代号5(mm),c) d500mm，d=22，28，32mm 时,代号 = 内径尺寸,直径代号 / 内径代

16、号,代号 0496,2、前置代号,表示轴承的分部件，用字母表示,L可分离轴承的可分离内圈或外圈如LN207K轴承的滚动体与保持架组件K81107R不带可分离内圈或外圈的轴承，如RNU207,NU表示内圈无档边的圆柱滚子轴承WS、GS分别为推力圆柱滚子轴承的轴圈和座圈，如WS81107、GS81107。,3、后置代号（8组）,轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等,（1）内部结构代号,C、AC、B角接触球轴承的接触角,（2）密封、防尘与外部形状变化代号,（3）轴承的公差等级,精度高 低,代号 /P2、/P4、/P5、 /P6X 、 /P6、/P0,公差等级 2 4 5 6X 6 0,普通级可省

17、略,（4）轴承的径向游隙,（5）保持架代号,游隙代号：游隙分1 、2、 0 、3 、4 、5共六个组别。,以/C1 、/C2、 /C3 、/C4 、/C5为代号，0组不标注。,6308：,6深沟球轴承，3中系列，08 内径d=40mm， 公差等级为0级，游隙组为0组；,N104/P5：,7214AC/P4：,7角接触球轴承，2轻系列，14内径d=70mm，公差等级为4级，游隙组为0组，公称接触角=15；,30213：,3圆锥滚子轴承，2轻系列，13内径d=65mm，0正常宽度(0不可省略)，公差等级为0级，游隙组为0组；,6103：,6深沟球轴承，1特轻系列，03内径d=17mm，公差等级为0级，游隙组为0组；,N圆柱滚子轴承，1特轻系列，04内径d=20mm，公差等级为5级，游隙组为0组；,四、滚动轴承的安装与维护 类型为5的推力轴承，两个座圈中有一个内孔比标准内径值大约0.2mm，应当将它安装在固定的工件上。,五、失效形式1、疲劳点蚀2、塑性变形3、磨粒磨损和粘着磨损,