支承零部件67D70

1、第十二章第十二章 支承零部件支承零部件研究内容：研究内容：1.轴的结构设计和强度计算2.滚动轴承的类型选择、尺寸选择和组合设计重点：重点：轴、轴承支承零部件：起支持作用的零部件轴承轴3.滑动轴承的类型、结构第一节轴的分类和材料第一节轴的分类和材料轴是组成机器的重要零件之一。一、轴的功用一、轴的功用轴的主要功用是2.传递转矩和运动。1.支承旋转零件（如齿轮）（3）转轴转轴既传递转矩、又承受弯矩。既传递转矩、又承受弯矩。如如减速器中的轴减速器中的轴。（2）传动轴传动轴只受转矩，不受弯矩。只受转矩，不受弯矩。如汽车传动轴。二、轴的分类二、轴的分类1.按承受载荷不同，可分为：心轴、传动轴、心轴、传动轴

2、、转轴。转轴。（1）心轴心轴只受弯矩，不传递转矩。只受弯矩，不传递转矩。： 轴固定，如自行车前轮轴轴转动，如火车轮轴自行车前轮轴火车轮轴2.按轴线形状的不同，可分为：直轴、曲轴、钢丝软轴直轴、曲轴、钢丝软轴。（1）直轴直轴（2）曲轴曲轴（3）钢丝软轴：钢丝软轴：轴线可任意弯曲，传动灵活。动力源被驱动装置接头接头钢丝软轴三、轴的材料三、轴的材料1轴的主要失效形式轴的主要失效形式：疲劳断裂（工作时所承受的应力一般是交变循环应力）2对轴材料的要求对轴材料的要求（1）具有一定的疲劳强度，对应力集中的敏感性低；（2）具有一定的刚度和韧性；（3）具有足够的耐磨性；（4）良好的经济性、工艺性。3轴的常用材料

3、轴的常用材料：碳钢、合金钢、球墨铸铁。（1）碳素钢碳素钢：30、35、45、50(正火或调质)，45应用最广。价廉，对应力集中不敏感，良好的加工性，经热处理后可获良好的综合机械性能，常用于受力较小或不重要的场合。（2）中、低碳合金钢中、低碳合金钢：有更好的机械性能和热处理工艺性，对应力集中较敏感。常用于高速、重载、耐磨、耐高温等特殊场合。注意：钢材种类、热处理对钢材弹性模量E影响很小，所以采用合金钢、热处理并不能提高轴的刚度第二节第二节 轴承的分类及应用轴承的分类及应用根据轴承工作的摩擦性质分滚动轴承轴承的作用轴承的作用滑动轴承存在滑动摩擦，为减少摩擦、磨损，加润滑剂，具有工作平稳、噪音小、耐

4、冲击能力和承载能力大等优点， 适用于高速、重载、高精度、结构需剖分、较大冲击的场合。 内有滚动体，运行时轴承内存在着滚动摩擦，摩擦、磨损较滑动轴承小，已标准化、系列化，有专门厂家生产，供应充足，价格便宜，适用于一般速度、载荷的场合，应用十分广泛。滚动轴承与滑动轴承性能比较 1.1.支承轴及轴上转动的零件支承轴及轴上转动的零件2.2.保持一定的旋转精度保持一定的旋转精度3.3.减少摩擦和磨损减少摩擦和磨损第三节第三节 滑动轴承的类型、材料和轴瓦结构滑动轴承的类型、材料和轴瓦结构一、滑动轴承的类型和结构一、滑动轴承的类型和结构按润滑状态分按所承载方向不同分向心轴承推力轴承非液体摩擦滑动轴承液体摩擦

5、滑动轴承润滑油膜将摩擦面完全隔开，轴颈和轴瓦表面不发生直接接触。轴颈和轴瓦表间润滑油膜很薄，无法将摩擦面完全隔开，局部金属接触，一般滑动轴承常用。只能承受径向载荷，轴承上的反作用力与轴的中心线垂直。只能承受轴向载荷，轴承上的反作用力与轴的中心线方向一致。1.1.向心滑动轴承向心滑动轴承（1 1）整体式滑动轴承）整体式滑动轴承装拆方便。(演示) 结构简单、成本低，装拆不便，间隙无法调整。整体式滑动轴承的结构 适用于低速、轻载的间歇工作场合，无法用于曲轴。（2）剖分式滑动轴承）剖分式滑动轴承 结构复杂，磨损后可调整间隙， 已标准化，有水平和45斜开两种。使用时应保证径向载荷的实际作用线与剖分面的垂

6、直中心线夹角在35以内。 剖分斜滑动轴承 剖分式（3 3）调心式滑动轴承）调心式滑动轴承 其轴瓦外表面和轴承座孔均为球面，能自动适应轴或机架的变形，适合轴承宽度B与轴颈直径d之比大于1.5的场合。2.2.推力滑动轴承推力滑动轴承 用于承受轴向载荷。单环式：单环式：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。按轴颈形状分为：实心式：实心式：结构简单，但 外缘因线速度大而 磨损大， 中心处线速度小而磨损很小 小，致使应力集中于中心 处，轴颈与 轴瓦间的压力分 布很不均匀。空心式：空心式：改善了受力状况， 且有利于润滑油由中心凹孔 处导入并储存，应用较广。 图示为一立式平面立式平面

7、止推滑动轴承止推滑动轴承。径向轴瓦止推轴瓦多环式：多环式：特点同单环型，可承受较单环 更大的载荷，也可承受双向轴向载荷。 二、轴瓦结构二、轴瓦结构1.1.轴瓦的整体结构轴瓦的整体结构（1）按构造分为整体式轴瓦和剖分式轴瓦。整体式轴瓦整体式轴瓦：用于整体式滑动轴承。 剖分式轴瓦剖分式轴瓦：用于剖分式轴承。（2）按材料分为单金属轴瓦双金属轴瓦：以钢、铸铁或青铜做瓦背，在瓦背的内表面上浇注一层减磨材料（如轴承合金等），其厚度一般为0.56mm，此层材料称为轴承衬 2.2.轴承衬和瓦背的结合形式轴承衬和瓦背的结合形式（1 1）烧结、喷涂和轧制：）烧结、喷涂和轧制： 这三种结合形式者是在加热状态下将轴承

8、合金层与低碳钢瓦背内壁结合在一起。（2 2）浇注）浇注 在铸铁或青铜瓦背的内壁上，采用离心浇注方式浇注轴承合金。为结合牢固，在瓦背内壁上要加工出沟槽。（3 3）刷镀）刷镀 将配制好的镀液刷镀在瓦背内壁上，使瓦背内壁上形成很薄的合金层。此法可节省贵重合金材料。3.3.油孔、油沟油孔、油沟油孔：油孔：供应润滑油。油沟：油沟：输送和分布润滑油。开油孔、油沟时应注意：开油孔、油沟时应注意：（2）油沟的轴向长度约为轴瓦长度的80%，即。（1）， 以免降低承载能力；滑动轴承材料轴瓦和轴承衬材料主要失效：磨损，其次强度不足引起的疲劳破坏等。1.1.对材料的要求对材料的要求（1）良好耐磨性、减摩性及磨合性（跑

9、合性）（2）足够的强度、塑性、嵌藏性、顺应性（3）耐腐蚀性（4）导热性好、线膨胀系数小（5）工艺性好（6）经济性三、滑动轴承的材料三、滑动轴承的材料2.2.常用材料常用材料金属材料金属材料非金属材料非金属材料粉末冶金材料粉末冶金材料用不同的金属粉末经高压烧结而成的多孔性结构材料。这种轴承的孔隙中能吸贮大量润滑油，故又称之为含油轴承。塑料、橡胶、尼龙、硬木、石墨 轴承合金轴承合金：主要成分为铜、锡、锑、铅，以锡或铅作为基体的轴承合金，又称之为巴氏合金或白合金。其摩擦系数小，抗胶合能力强，塑性和跑合性能好。但价格高，且机械强度低，适合作轴承衬的材料。青铜青铜：主要成分为铜与锡、铅或铝铜与锡、铅或铝

10、组成的合金。跑合性差，熔点高，硬度高，机械强度和耐磨性、减摩性较好，价格低廉，应用广泛。 铸铁铸铁：铸铁中的石墨被磨落后可起到辅助润滑作用，且其耐磨性好，价格便宜，但质脆、跑合性差，可用于低速轻载和无冲击的场合。常用轴瓦（轴衬）金属材料及性能表常用轴瓦（轴衬）金属材料及性能表第四节第四节 滚动轴承的类型、代号及选择滚动轴承的类型、代号及选择、专门轴承厂生产，只需选型和组合设计。一、滚动轴承的结构一、滚动轴承的结构核心元件，滑动滚动有时无装在轴颈上 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。使滚动体等距离分布，避免滚动体间的摩擦、磨损。点击图片演示二、滚动轴承的材料二、

11、滚动轴承的材料内外圈、滚动体内外圈、滚动体：含铬的合金钢（滚动轴承钢）制造，如 GCr15、GCr15SiMn等。保持架保持架：软材料，低碳钢板、有色金属冲压后铆接或焊接。三、滚动轴承的类型和性能三、滚动轴承的类型和性能公称：外圈滚道与滚动体接触处的法线和垂直于轴承轴心线间夹角。1.按载荷方向、按载荷方向、 的不同分为的不同分为：（0 45，主要径向载荷）（450=0）（45 90，主要轴向载荷）（ 90）（90452.按滚动体的形状分为： 球轴承：球轴承：滚子轴承：滚子轴承：为点接触为线接触。承载能力：球轴承滚子轴承耐冲击： 球轴承滚子轴承极限转速：球轴承滚子轴承摩擦：球轴承滚子轴承常用滚动

12、轴承的基本类型及特性常用滚动轴承的基本类型及特性 类型代号类型名称简 图（结构）承载方向性能和特点1调心球轴承承受径向载荷为主，一般不宜承受纯轴向载荷；能自动调心，允许角偏差23；适用于多支点传动轴、刚性较小的轴以及难以对中的轴2调心滚子轴承性能和特点与调心球轴承基本相同，但承载能力大些；允许角偏差1.52.5；常用于轧钢机、大功率减速器、吊车车轮等重载情况3圆锥滚子轴承可同时承受径向和单向轴向载荷；外圈可分离，轴承间隙容易调整。允许角偏差2；常用于斜齿轮轴、锥齿轮和蜗杆减速器轴等；一般成对使用类型代号类型名称简 图承载方向性能和特点5推力球轴承51000只能承受轴向载荷，51000型用于承受

13、单向轴向载荷，52000型用于承受双向轴向载荷；不宜在高速下工作；常用于起重机吊钩、蜗杆轴和立式车床主轴的支承等双向推力球轴承520006深沟球轴承主要承受径向载荷，也能承受一定的轴向载荷；极限转速高，高速时可用来承受不大的纯轴向载荷；承受冲击能力差；价格低廉，应用最广；允许角偏差210；适用于刚性较大的轴，常用于机床齿轮箱、小功率电动机等7角接触球轴承=15（C）=25（AC）=40（B）可同时承受径向和单向轴向载荷；接触角越大，承受轴向载荷的能力越大，一般成对使用；高速下能正常工作；允许角偏差210；适用于刚性较大的轴，常用于斜齿轮及蜗杆减速器中轴的支承等 GB/T272-93规定，滚动轴

14、承代号包括：后置代号 基本代号是轴承代号的基础，一般由数字或字母与数字组合来表示，最多五位。三、滚动轴承的代号三、滚动轴承的代号滚动轴承的代号一般印刻在轴承座圈的端面上。前置代号基本代号基本代号1.基本代号基本代号类型代号内径代号尺寸系列代号二 一直径系列代号 宽度系列代号 三 四 五（1）内径代号内径代号右起一二位数字，表示轴承的内径d尺寸。 a) d=10, 12, 15, 17mm 时 内径代号 00 01 02 03 b) d= 20480mm 时，代号代号= d (mm) / 5 c) d500mm，d=22，28，32mm时 内径代号 = 内径尺寸(mm)但用“/”与直径系列代号分

15、开， a)直径系列代号右起第三位，表示同一内径但不同外径的系列。 用数字7、8、9、0、1、2、3、4、5 表示。 外径增大外径增大 b)宽度系列代号右起第四位 ，表示同一内径但宽（高）度不 同的系列。 向心轴承：用数字8、0、1、2、3、4、5、6 表示。 宽度增大宽度增大 推力轴承： 用数字7、9、1、2表示 高度高度T增大增大 宽度系列代号为“0”时通常不标注。但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0”。（2）尺寸系列代号）尺寸系列代号 为适应不同承载能力的要求，同一内径的滚动轴承轴承，采用不同滚动体，致使外径和宽度不同。（3 3）轴承类型代号）轴承类型代号右起第五位

16、6深沟球轴承3圆锥滚子轴承7角接触球轴承1调心球轴承N圆柱滚子轴承5推力球轴承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；K滚子和保持架组件；KIW无座圈推力轴承等。3.后置代号轴承的结构、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分别为15、25、40。（2）轴承的公差等级代号 公差分2、4、5 、6、6x、 0六个级别。以/P2 、/P4、 /P5、 /P6(/P6x)为代号，0级不标注 。高级 低级 （3）游隙代号 游隙分为1、2、0、3、4、5共六组， 径向游隙依次增大 代号为 /C1、/C2、/C3、/C4、/

17、C5，0组游隙不标注 。 当公差代号与游隙代号同时表示时，可简化标注，如 /P63表示轴承公差等级为6级，径向游隙为3组 6 2 1 2N 2 2 0 8宽度系列代号为0，直径系列代号为2 2表示轴承内径 8 5=40mm 深沟球轴承圆柱滚子轴承表示轴承内径 12 5=60mm 宽度、直径系列代号分别为2 23 3 3 1 5 /P6表示轴承内径 15 5=75mm 圆锥滚子轴承宽度、直径系列代号分别为3 3公差等级为6级 举例：1.1.类型的选择类型的选择（1） 载荷条件（大小、方向、性质）同时Fa、Fr：或；Fr大、Fa小：；Fa大、 Fr 小：推力角接触轴承；四、滚动轴承的选择四、滚动轴

18、承的选择 包括类型选择、精度选择和尺寸选择。 （2） 转速条件 转速高高，选球轴承球轴承，转速低低，选滚子轴承。滚子轴承。轴的刚性刚性较差差，轴承孔不同心调心轴承调心轴承 （3 3）调心性能）调心性能（4 4）安装、调整性能）安装、调整性能便于装拆和间隙调整内、外圈可分离的轴承；3、7两类轴承应成对使用，对称安装；旋转精度较高时较高的公差等级和较小的游隙。（5 5）经济性）经济性优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承。一般球轴承比滚子轴承便宜；同型号轴承，精度越高，价格越高；2尺寸选择尺寸选择：即确定内径代号和尺寸系列再验算中、小设备：直径系列初选0、1、2 宽度系列初选用0、1 （1）内径代号）

19、内径代号：由轴结构设计确定轴颈直径d，代号=d/5。（2）尺寸系列选择）尺寸系列选择3精度选择精度选择一般机械传动宜选用普通级（0级）精度。二、要求二、要求1.轴与轴上零件要有准确的相对位置；2.受力合理轴结构有利于提高轴的强度和刚度；3.轴的加工、装配有良好的工艺性、减少应力集中。一、目的一、目的确定轴的结构形状和尺寸：d、l。第五节第五节 轴的结构设计轴的结构设计三、轴的结构及各部分名称三、轴的结构及各部分名称轴上零件拆卸和装配演示组成：装轴承处 ：装轮毂处 直径与轮毂内径相当；：联接和部分；轴颈轴头轴身两头小中间大的阶梯轴。四、零件在轴上的固定四、零件在轴上的固定.轴向固定轴向固定a）借

20、助轴本身形状定位：轴肩、圆锥形轴头；b）借助挡圈、圆螺母、套筒等定位。（）轴肩（）轴肩轴肩：轴上截面突变的部位。非定位轴肩：便于装拆、起过渡作用，h=(12)mm。定位轴肩：起轴向定位作用。特点：特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力。 ） 定位轴肩高度定位轴肩高度： 定位轴肩宽度定位轴肩宽度：b=1.4h（）圆螺母（）圆螺母特点：特点：定位可靠，可承受较大的轴向力，装拆方便。但切制螺纹使轴的疲劳强度下降。（2 2）套筒）套筒特点：特点：结构简单，定位可靠，能承受较大轴向力。能同时固定两个零件的轴向位置，但两零件相距不宜太远，不宜高速。止动垫片（4 4）轴端挡圈）轴端挡圈 特点：特点：固

21、定可靠，能承受较大的轴向力，用于轴端。 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 L轴轴Le，查机械设计手册得X1=0.4 Y1=1.7因294. 0320094122raFF e， 故 X2=1 Y2=0则 P1=X1Fr1+Y1Fa1=0.46000+1.75741=12160N P2= X2Fr2+Y2Fa2=13200+0941=3200N9646810120001000601216011 . 1106031066hTPnLPffC NCr1.求支反力（力平衡、力矩平衡）Fr1、Fr2；2.求附加轴向力Fs1、Fs23.根据轴承安装方式及合

22、力的指向判定“压紧”、“放松”端，求出Fa1、Fa2；4.根据eFFra11？：是 X、Y查表，否 X=1、Y=0eFFra22？：是 X、Y查表，否 X=1、Y=0)(111arPYFXFfP)(222arPYFXFfP，取),max(21PPP 5.校核式：球轴承：=3滚子轴承：=10/3（小时）PfCfnLPTh60106设计选择式：CnLPffChTP61060：无Fs，FA由承受， 即：， FAFR 轴系结构轴系结构：轴和轴上零件组成的结构。减速器轴的结构拆装。第九节第九节 轴系结构设计轴系结构设计 轴系结构轴系结构设计要求：设计要求： 固定可靠、运转灵活、保证精度、调整方便。 轴系

23、结构内容：轴系结构内容： 正确合理考虑轴承安装、固定、调整、密封、润滑、轴系刚度、精度问题。一、滚动轴承的轴向固定一、滚动轴承的轴向固定.内圈固定：内圈固定：轴肩、弹性挡圈、轴端压板、圆螺母与止动垫圈等。.外圈固定：外圈固定：利用端盖固定、弹性挡圈、套筒等轴肩与弹性挡圈轴肩与轴端压板轴肩与圆螺母轴承端盖作单向固定 轴承端盖和弹性挡圈作双向固定 机座孔内凸台和轴承端盖作双向固定 二二 、轴系的支承结构形式、轴系的支承结构形式在轴向载荷、附加轴向力作用下，滚动轴承轴系有“左移”、“右移”趋势，防止轴向窜动，三种固定结构：1.（双支点单向固定） 每个轴承内、外圈沿轴向只有一个方向受约束。组合后，限制

24、轴双向移动，承受双向轴向力。深沟球轴承，可在轴承盖与轴承外圈端面间留出0.20.4mm热补偿间隙，以防止轴因受热伸长，使轴承游隙减小甚至造成卡死。间隙量可用调整轴承盖与机座端面间的垫片厚度来控制。 调整垫片向心角接触轴承，补偿间隙留在轴承内部，轴承盖与轴承外圈端面间的间隙在图中则不应画出。 两端单向固定用于mml400t不高不大的轴。2.、（单支点双向固定）： ：N类:滚子与外圈间游动，内、外圈都作双向固定。6类:外圈与座间游动，应在轴承外圈与端盖间留38mm的较大间隙。固定支点游动支点游动支点用于mml400t较高大的轴6类N类3.与其相啮合的齿轮轴系：两端单向固定（保证两轴都得到轴向定位）

25、用于需左、右双向游动的轴，如人字齿轮的小齿轮轴。三、轴系调整三、轴系调整1.的调整包括的调整(2)利用调整螺钉压紧或放松压盖进行调整。(1)用增减轴承盖与机座间垫片厚度进行调整。类类L1b2.的调整：要求两齿轮。：要求。轴系的两轴承均安装在套杯中，增减套杯与箱体间的垫片使套杯（整个轴系）相对箱体移动，调整轴系的轴向位置四、提高轴系刚度的措施四、提高轴系刚度的措施刚度 旋转精度、噪音、振动1.1.选用合理轴承类型选用合理轴承类型滚子轴承刚度球轴承 选用双列轴承、滚子轴承能提高轴系刚度。2.2.选择合理的轴承安装方式选择合理的轴承安装方式悬伸端：反安装时，刚度两轴承间：正安装时，刚度3.3.轴承预紧轴承预紧预紧可以轴承刚度、 旋转精度、 轴承寿命。预紧：预紧：在安装轴承时采用某种措施，使滚动轴承内保持一个相当的轴向力，以消除轴承游隙，并使滚动体和内、外套圈之间产生预变形。预紧方法预紧方法不同的内外套筒宽度4.4.增加轴承座处的箱体壁厚和设置加强肋增加轴承座处的箱体壁厚和