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支承与连接零部件 第 章 中等职业学校教材 机械基础 学习目标 了解轴的功用 分类和常用材料 熟悉并能综合应用轴的结构设计方法 了解滚动轴承的类型及特点 熟悉滚动轴承主要类型的代号和应用 熟悉滚动轴承的安装和拆卸方法 理解和掌握滚动轴承组合设计应考虑的问题 能综合应用滚动轴承组合设计方法 了解键和花键连接的类型 特点 工作原理和应用 理解平键连接的失效形式 掌握普通平键的尺寸选择及其强度校核方法 了解螺纹的特点 类型和应用 熟悉螺纹连接的基本类型 结构尺寸及螺纹连接件 了解螺纹连接常用的防松方法 了解联轴器 离合器的功用 主要类型 结构 特点和应用 学习目标 轴的重要性 组成机器的重要零件之一 作回转运动的零件都要装在轴上才能实现运动和动力的传递 6 1轴 轴的主要功用是 1 支承轴上零件 并使其具有确定的工作位置 2 传递运动和动力 轴的分类按照承载情况的不同分为转轴 心轴和传动轴三类 6 1 1轴的分类和轴的材料 转轴工作时既承受弯矩又传递转矩的轴 如机床的主轴和减速器中的齿轮轴 1 齿轮2 轴承3 轴4 联轴器 减速器轴 心轴工作时只承受弯矩而不传递转矩的轴 不随零件一同转动的心轴称为固定心轴 如自行车的前轴和滑轮轴 随零件一同转动的心轴称为转动心轴 如火车车轮轴和滑轮轴 固定心轴转动心轴 火车车轮轴 6 1 1轴的分类和轴的材料 传动轴主要用以传递转矩 不承受弯矩或弯矩很小的轴 如汽车变速箱与后桥差速器之间的轴 汽车传动轴 轴的材料主要是碳素钢和合金钢 轴也可以采用合金铸铁和球墨铸铁 轴的毛坯一般用轧制的圆钢或锻件 6 1 1轴的分类和轴的材料 6 1 2轴的失效形式与设计准则 因疲劳强度不足而产生疲劳断裂 因静强度不足而产生塑性变形或脆性断裂 因刚度不足而产生过大弯曲及扭转变形 轴的失效形式 高速时可能发生共振破坏 轴的设计准则 6 1 2轴的失效形式与设计准则 轴的设计步骤 6 1 2轴的失效形式与设计准则 6 1 3轴的结构设计 1 轴端挡圈2 带轮3 轴承盖4 套筒5 齿轮6 滚动轴承 轴颈 轴上被支承的部分 轴段 轴头 安装轮毂的部分 轴段 轴身 连接轴颈和轴头的部分 轴段 轴的结构设计步骤 6 1 3轴的结构设计 常用的轴向定位和固定方法 轴肩轴环 6 1 3轴的结构设计 弹性挡圈 紧定螺钉 a 平键连接 b 花键连接 c 销连接 d 成形连接 e 过盈配合 轴上零件的周向固定方法 6 1 3轴的结构设计 6 2轴承 作用 机器中广泛使用的一种支承部件 通过与轴颈的接触来支承轴及轴上零件 并能保持轴的旋转精度 减少转轴与支承之间的摩擦和磨损 分类根据支承处相对运动表面摩擦性质的不同 滑动轴承和滚动轴承按所能承受载荷方向的不同 向心轴承和推力轴承 6 2 1滚动轴承的结构 特点和类型 滚动轴承的基本结构 1 外圈2 内圈3 滚动体4 保持架 优点 摩擦阻力小 起动灵敏 效率高 旋转精度高 润滑简便和易于互换等 缺点 抗冲击性能差 高速时噪声大 工作寿命较低 按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同 向心轴承和推力轴承按滚动体的形状 球轴承和滚子轴承按工作时是否具有调心性能 调心轴承和刚性轴承 球 圆柱滚子 球面滚子 圆锥滚子 滚针 6 2 1滚动轴承的结构 特点和类型 6 2 2滚动轴承的代号及类型选择 滚动轴承代号的组成 6 2 2滚动轴承的代号及类型选择 轴承常用内部结构代号 6 2 2滚动轴承的代号及类型选择 调心性能 载荷条件 经济性 转速条件 装调性能 6 2 2滚动轴承的代号及类型选择 6 2 3滚动轴承的组合设计 轴承内圈轴向固定的常用方式 轴承外圈轴向固定的常用方式 轴系的轴向固定 双支点单向固定 单支点双向固定 6 2 3滚动轴承的组合设计 轴承的配合应考虑载荷的大小 方向和性质 以及轴承类型 转速和使用条件等因素 内圈与轴常取具有过盈的过渡配合 外圈与座孔常取较松的过渡配合 6 2 3滚动轴承的组合设计 轴承的装拆原则 保证滚动体不受力 装拆力要对称或均匀地作用于套圈的端面 安装方法 冷压法和热套法 拆卸应使用专用的工具进行 6 3轴毂连接 轴毂连接 实现轴和轮毂零件 如齿轮 带轮 联轴器等 之间的周向固定 以传递运动和转矩所形成的连接 类型最常用 键和花键连接 根据键的形状 键可分为平键 半圆键 楔键等 其中以平键最为常用 6 3 1键连接的类型 平键连接特点 平键的两侧面是工作面 上表面与轮毂槽底之间留有间隙 优点 定心性较好 装拆方便 常用的平键有普通平键 导向平键和滑键 导向键和滑键用于动连接 普通平键用于静连接 半圆键连接优点 定心较好 装配方便 尤其适用于锥形轴端与轮毂的连接 缺点 键槽对轴的削弱较大 只适用于轻载连接 6 3 1键连接的类型 楔键连接楔键分为普通楔键和钩头楔键 键的上下两面为工作面 在高速变载作用下易松动 仅适用于载荷平稳 低速且回转精度要求不高的场合 6 3 2键的选用 类型选择键的类型应根据键连接的结构 使用要求和工作条件来选择 尺寸选择尺寸选择主要是选择键的宽度b 高度h和长度L 键的宽度b和高度h按轴径d的大小从标准中查取 键的长度L可按轮毂的宽度B选定 6 3 3花键的类型 特点和应用 花键连接由轴上和毂孔上的多个键齿和键槽组成 优点 连接受力较为均匀 可承受较大的载荷 轴上零件与轴的对中性好 导向性较好 应用 适用于载荷较大 定心精度要求较高的静连接或动连接中 在飞机 汽车 机床制造中得到广泛的应用 6 4螺纹连接 螺纹连接是利用具有螺纹的零件将需要相对固定的零件连接在一起 优点 结构简单 工作可靠和装拆方便 分类 根据螺纹的螺旋线绕行方向不同 右旋螺纹和左旋螺纹根据螺纹螺旋线的数目 单线螺纹和多线螺纹根据螺纹轴向剖面形状不同 三角形 矩形 梯形和锯齿形螺纹 根据螺纹的用途不同 连接螺纹和传动螺纹 螺纹的主要参数 大径d 螺纹的最大直径 在标准中定为公称直径 通常表示螺纹的大小 内径d1 螺纹的最小直径 在强度计算中常作为螺杆危险剖面的计算直径 中径d2 通过螺纹轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的圆柱面的直径 螺距P 相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离 导程S 同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离 设螺旋线数为n 则S nP 6 4螺纹连接 螺纹升角 在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角 牙型角 轴向剖面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角称为牙型角 6 4螺纹连接 常用螺纹 普通螺纹 圆柱管螺纹 矩形螺纹 梯形螺纹 锯齿螺纹 6 4螺纹连接 螺纹连接的基本类型螺栓连接双头螺柱连接螺钉连接紧定螺钉连接 6 4螺纹连接 标准螺纹连接件螺栓双头螺柱螺钉螺母垫圈 它们的结构特点和使用情况请参照教材6 11 特点和应用请参照教材6 10 螺纹的预紧大多数螺纹连接在装配时就已经拧紧 称为预紧 目的 增强螺栓连接的可靠性 提高紧密性和防止松脱 预紧的螺栓连接称为紧连接 不预紧的螺栓连接称为松连接 生产中常用测力矩扳手和定力矩扳手来控制拧紧力矩 6 4螺纹连接 螺纹的防松实质 防止工作时螺栓与螺母的相对转动 按工作原理 摩擦防松 机械防松和永久防松 6 5联轴器和离合器 作用 机械传动中常用的部件 把不同部件的两根轴连接成一体 以传递运动和转矩 套筒联轴器 根据联轴器对各种相对位移有无补偿能力刚性联轴器常用的刚性联轴器有套筒联轴器和凸缘联轴器等