土木工程机械课件第五章.ppt

第五章 轴及轴系零部件,5.1 轴 5.2 轴承 5.3 联轴器与离合器,5.1 轴,轴系零部件：由轴、轴承、联轴器和离合器及轴上的转动零件组合起来的系统。 轴的作用是用于支撑轴上的旋转零件，使其具有确定的工作位置，同时传递运动和动力。 5.1.1 轴的分类及应用 1. 直轴 按轴的承载情况分：心轴、传动轴、转轴。,5.1 轴,(1) 心轴：只承受弯矩作用的轴。,5.1 轴,(2)传动轴：既传递运动和动力（传递扭矩）、又支撑回转零件的轴。,5.1 轴,(3)转轴：既承受弯矩又承受扭矩的轴。,5.1 轴,按轴的形状分：,轴,光 轴 阶梯轴,5.1 轴,5.1.2 轴的材料 (1)一般用途的轴采用碳素钢：3050碳素钢，常用45#钢 (2)不重要、轻载、一般的转动轴采用球墨铸铁：Q235Q275 (3)传动功率大、受尺寸限制、有特殊要求的轴： 采用合金钢。,5.1 轴,5.1.3 轴的结构设计 轴的外形尺寸应满足： (a)轴上的零件便于装卸； (b)轴上的零件有可靠的轴向和周向固定； (c)轴的结构应便于加工、并尽量减少应力集中。,5.1 轴,1. 轴的结构,为了便于制造、轴上零件定位准确、固定可靠、装拆方便，阶梯轴被设计成两端向中间逐渐增大的阶梯。,轴颈,轴颈,轴身,轴身,轴身,轴头,轴头,5.1 轴,2. 零件在轴上的定位与固定 (1)零件在轴向的定位与固定：,轴肩,套筒,挡圈或螺母,零件在轴向的定位与固定的方法有：轴肩、套筒、轴端挡圈及螺母定位。,5.1 轴,a.轴肩与轴毂的定位结构,5.1 轴,b.轴肩与套筒定位与固定,5.1 轴,c.轴肩与圆螺母定位与固定,5.1 轴,d.轴肩与挡圈的定位与固定,5.1 轴,e.轴端挡圈的定位与固定,5.1 轴,（2）零件在轴上的周向定位与固定 轴上零件的周向固定是为了防止零件与轴产生相对转动。,键,键,5.1 轴,周向定位与固定常用的方法有键、花键、成型、弹性环、销、过盈配合等联接形式,5.1 轴,3. 轴的结构工艺性： （1）加工工艺性：越程槽、退刀槽、中心孔,越程槽,退刀槽,中心孔,5.1 轴,（2）装配工艺性： 为了便于轴上零件的装配，轴的直径应采用从两边向中间逐渐增大的阶梯轴。,从两边向中间逐渐增大的阶梯轴,5.1 轴,轴端应有倒角或圆角，并去掉毛刺，以便于装配。 导角：45、30、15 ,倒角,倒角,5.1 轴,（4）提高疲劳强度 在轴的结构上，应尽量避免应力集中、提高表面加工质量、强化处理等措施。,凹切圆角,圆角,过渡肩环,5.1 轴,5.1.4 轴的设计 根据轴所传递的功率、轴的转速、轴上传动零件的主要参数和结构尺寸进行。 1. 按扭矩初算轴径：,5.1 轴,P轴的传动功率，KW; d受扭轴段上的最小直径，mm;,5.1 轴,c)越程槽： d)退刀槽:,3. 弯扭合成强度计算（不讲）,5.2 轴 承,轴承：用来支撑轴，并使轴和毂能相互转动的部件。 两种：滑动轴承、滚动轴承。 按照载荷方向：承受径向载荷的向心轴承、承受轴向载荷的推力轴承、同时承受径向和轴向载荷的向心推力轴承 5.2.1 滑动轴承 滑动轴承：包含零件少，工作面为面接触，一般有润滑油膜。,5.2 轴 承,1.结构形式 (1)整体向心滑动轴承 特点：只能承受径向载荷，多用于重载、低速、间歇工作的机械。,5.2 轴 承,(2)剖分式向心滑动轴承：,5.2 轴 承,(3)调心式向心球轴承：,5.2 轴 承,2. 轴瓦的材料和结构 (1)轴瓦的材料： (a)轴承合金：是锡、铅、锑和铜的合金。广泛应用于高、中速、及重、中载荷下工作的轴承。 (b)铸造青铜： (c) 铸铁、粉末冶金材料、工程塑料。,5.2 轴 承,(2)轴瓦的结构： (a)整体式轴瓦：用于整体式向心滑动轴承,5.2 轴 承,(b)剖分式轴瓦:,5.2 轴 承,(c)双金属轴瓦:,双金属轴瓦,5.2 轴 承,油沟形式,(d)轴瓦上的油沟与油孔:,5.2 轴 承,（3） 混合摩擦向心滑动轴承承载能力的校核： 混合摩擦向心滑动轴承主要失效形式：磨损、胶合。 (1) 对于低速或间歇工作的轴承：应保证良好的润滑性能，避免轴瓦过度磨损，应使压力p(MPa)满足如下条件：,F径向力，N; d轴颈直径，mm； B轴承工作宽度，mm； p轴瓦材料的许用压力，Mpa,5.2 轴 承,(2) 对于载荷较大转速较高的轴承，应保证轴承工作时不使因过渡发热而产生胶合，应计算表征轴承发热因素pv(N/mm2m/s)值，应使：,式中：n轴的转速，r/min ； pv许用值，,5.2 轴 承,(3) 对于轻载高速轴承，应限制最高滑动速度：,5.2 轴 承,5.2.2 滚动轴承 1.基本结构： 基本结构：内圈、外圈、滚动体、保持架。,5.2 轴 承,滚动体的形式：,5.2 轴 承,2.滚动轴承的主要类型 (1)单列向心球轴承（类型代号0000）：主要承受径向载荷，也可一定的承受双向轴向力。极限转速高。,5.2 轴 承,(2)调心球轴承（类型代号1000):滚动体为双列钢球，内圈有沟状滚道，外圈内表面为球面，可以调整调整轴心线的位置，允许最大偏转角为3 。可承受径向载荷和较小的轴向载荷，但不能承受纯轴向载荷。,5.2 轴 承,(3) 圆柱滚子轴承（类型代号2000):能承受较大的径向载荷，常用于轴刚性大及轴、孔对中好的场合。,5.2 轴 承,(4) 调心滚子轴承（类型代号3000）：滚动体为双列鼓形滚子，外圈内表面为球面，允许偏斜角为0.52。承载能力大（是1000型轴承的34倍，极限转速低。,5.2 轴 承,(5) 滚针轴承（类型代号4000）：径向尺寸小，能承受很大的径向载荷，但不能承受轴向载荷，极限转速低；常用于径向尺寸受到限制且载荷较大的场合。,5.2 轴 承,向心推力球轴承（类型代号6000）：接触角a有15、25、40三种，可同时承受径向、单向轴向载荷，a角越大，轴向承载能力越强。因只能承受单向轴向载荷，所以常成对使用，平衡轴向力。,5.2 轴 承,(7) 圆锥滚子轴承（类型代号7000）：承载能力大于6000型轴承，极限转速也低一些，内外圈可分离，可同时承受径向、轴向载荷。,5.2 轴 承,(8) 推力球轴承（类型代号8000）：轴承的上下垫圈与滚动体可分离，用于承受轴向载荷，极限转速低。,5.2 轴 承,(9)螺旋滚子轴承 （基本代号5000）,(10)交叉圆柱滚子轴承 （基本代号79000）,5.2 轴 承,3. 类型的选择： 原则: (1)轴承所承受载荷的大小、方向、性质； (2)轴承的转速； (3)调心性能要求； (4)经济性：同型号的G、E、D、C级轴承，其价格比为：1:1.8 : 2.7 : 7，球轴承较滚子轴承价格低廉，调心轴承最贵。,5.2 轴 承,4. 滚动轴承的失效形式与计算准则： （1）主要的失效形式有：疲劳点蚀、塑性变形. （2）计算准则 对于一般工作条件的滚动轴承，点蚀是其主要的失效形式，主要进行寿命计算和静强度校核； 对于摆动或转速低的滚动轴承，应控制塑性变形，主要进行静强度计算； 对于高速回转的滚动轴承，应进行寿命计算和极限转速校核。,5.2 轴 承,（3）角接触轴承与圆锥滚子轴承的安装方式： 角接触轴承和圆锥滚子轴承应成对使用。 按照轴承安装方向的不同，有正装（或称“面对面”安装）和反装（或称“背靠背”安装）两种安装方式。,5.3 联轴器和离合器,联轴器和离合器用于轴与轴或轴与回转零件的联接；其作用是：传递扭矩和转速。也可用作安全装置、调速装置、定向装置。 不同之处：联轴器在工作过程中，两轴不能分开；离合器可根据工作需要，轴在运转时随时使两轴脱开或分离。,5.3 联轴器和离合器,5.3.1 联轴器： 1.联轴器的分类,联轴器,5.3 联轴器和离合器,2. 固定式刚性联轴器: 固定式联轴器:联轴器工作时，与被连接的两轴形成一个构件，不能补偿轴的位移。 (1) 套筒联轴器：,5.3 联轴器和离合器,(2) 凸缘式联轴器：,凸肩凹槽式,绞制孔螺栓式,5.3 联轴器和离合器,3. 可移式钢性联轴器： 可移式钢性联轴器：是利用联轴器自身构件间的自由度来补偿两轴间的相对位移。,5.3 联轴器和离合器,(1)十字块联轴器,5.3 联轴器和离合器,(2)齿轮联轴器,5.3 联轴器和离合器,(3) 万向联轴器,5.3 联轴器和离合器,4. 弹性联轴器： 弹性联轴器是通过自身的弹性元件传递扭矩，利用弹性元件的变形来补偿两轴间的相对位移，具有减振、缓冲的功能。 (1)弹性套柱销联轴器,5.3 联轴器和离合器,(2