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 30 50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 Q235 Q275 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 mm2 m 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 5 2 承载能力大 是1000型轴承的3 4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