中职-机械基础（多学时）课件第4章支承零部件

模块3机械零部件与连接第4章支承零部件

轴和轴承都是传动机构中的重要零件，它们在机构中起到支承其他零件的作用，因此我们把轴和轴承统称为支承零部件。轴直接支承旋转零件（如齿轮）和其他轴上零件以传递运动和动力。轴承能够支撑轴及轴上零件，保证轴的回转精度，减少回转轴与支承零部件间的摩擦和磨损。第1节轴第2节轴承1.1.1轴的作用与分类

1、作用：

1）支承回转零件；2）传递运动和动力。

2、分类：

按照轴线形状分：曲轴、直轴和软轴。第1节轴1.1轴的作用及分类2.传动轴——主要受扭矩1.心轴——只受弯矩火车车轴汽车传动轴按承载情况分：

3.转轴——扭矩和弯矩

1.2轴的材料

轴的材料主要采用优质碳素结构钢和合金钢。1）优质碳素结构钢对应力集中敏感性小，价格相对便宜，具有较好的机械强度，主要用于制造不重要的轴或受力较小的轴，应用最为广泛。常用的优质碳素结构钢有35、45钢。为了提高材料的力学性能和改善材料的可加工性，优质碳素结构钢要进行调质或正火热处理。2）合金钢对应力集中敏感性强，价格较碳素钢贵，但机械强度较碳素钢高，热处理性好，多用于高速、重载和耐磨、耐高温等特殊条件的场合。常用的合金钢有40Cr、35SiMn、40MnB等。1.3轴的结构

轴主要由轴颈、轴头和轴身组成。轴和轴承配合的部分称为轴颈；轴上安装轮毂的部分称为轴头；连接轴颈和轴头的部分称为轴身；用于零件轴向定位的台阶称为轴肩；环形部分称为轴环。1.3.1轴的结构及要求1、轴上零件的轴向固定

1）轴肩和轴环固定

1.3.2轴上零件固定2）用套筒固定3）轴端挡圈和圆锥面固定当用轴肩、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）用圆螺母固定

用圆螺母固定

用圆螺母加止推垫圈固定

5）弹性挡圈固定2、零件的周向定位

1）用键周向固定2）过盈配合固定3）紧定螺钉、销固定紧定螺钉固定销固定3.轴的结构工艺性

轴的结构工艺性要求，主要有如下几方面：

1）阶梯轴的直径应该是中间大，两端小，由中间向两端依次减小，以便于轴上零件的装拆。

2）轴端、轴颈与轴肩（或轴环）的过渡部位应有倒角或过渡圆角，以便于轴上零件的装配，避免划伤配合表面，并减小应力集中。*1.4轴的强度计算

轴的强度计算分为初步计算和校核计算，轴在设计之前轴承间的距离尚未确定，轴上的弯距的大小和分布是未知的，所以设计时只能按轴所传递的转距初步估算轴的直径，再根据其结构条件确定出轴的形状和几何尺寸，最后进行轴的强度计算。对只受转矩或以承受转矩为主的传动轴，应按扭转强度条件计算轴的直径。若有弯矩作用，可用降低许用应力的方法来考虑其影响。1.4.1初步设计计算按扭转强度约束条件初步估算实心轴直径的强度条件是:

式中：τT—轴危险截面的最大扭转剪应力(MPa)；

T—轴所传递的转矩(N·mm)；WT—轴危险截面的抗扭截面模量(mm3)；P—轴所传递的功率(kW)；n—轴的转速(r/min)；[τT]—轴的许用扭剪应力(MPa)，见表4-2

轴的材料Q2351Cr18Ni9Ti354540Cr,35SiMn,2Cr13,20CrMnTi[τT]12～2012～2520～3030～4040～52C160～135148～125135～118118～107107～98表4-2几种轴的材料

的和C值1.4.2强度校核的计算

在初步估算轴径d的基础上，进行轴结构设计，并定出支点和载荷位置，即或可进行强度校核，对于一般的轴，按弯扭合成强度计算即可。第2节轴承

轴承的主要作用是支承轴，使其回转并保持一定的旋转精度，减少相对回转零件之间的摩擦和磨损。通常按轴承与轴之间的摩擦形式不同，将轴承分为滑动轴承和滚动轴承。滑动轴承适用于要求不高的场合，但对于高速、重载、高精度或受较大冲击的机器，滑动轴承有其优异的性能，在金属切削机床、内燃机、汽轮机、机车车辆、建筑及矿山机械中常采用滑动轴承滚动轴承具有摩擦力矩小、易起动，载荷、转速及工作温度的适用范围广，轴向尺寸小，润滑、维修方便等优点，滚动轴承已经标准化，适用的范围十分广泛，一般速度和一般载荷的场合都可采用。2.1滑动轴承的结构和类型

2.1.1滑动轴承的结构滑动轴承一般由轴承座、轴瓦（或轴套）、润滑装置和密封装置等组成。

2.1.2滑动轴承的类型

按所受载荷的方向不同分为：

1.径向滑动轴承1）整体式滑动轴承2）对开式滑动轴承

3）调心式滑动轴承2.1.3滑动轴承的润滑

轴承润滑的目的在于减小轴承中的摩擦和磨损，同时起冷却、吸振和防锈的作用。因此，轴承能否正常工作与润滑有很大的关系。滑动轴承常用的润滑剂有润滑油（机械油LAN-10，LAN-15,LAN-22,LAN-32,LAN-46等）和润滑脂（钙基润滑脂、纳基润滑脂、锂基润滑脂等）。滑动轴承的润滑有手工供给与连续供给两种方式。手工润滑是用油枪向油杯注入润滑油（脂）。手工润滑只能间歇定时供给，使用于低速、轻载和不重要的场所。连续供油（脂）则润滑充分、可靠，有时还能调节供给量。2.1.4滑动轴承常见的损伤形式及预防滑动轴承常见的损伤形式:擦伤,磨损

,疲劳,腐蚀

,烧瓦

（1）轴瓦

常用轴瓦分为整体式和对开式两种结构

2.2.1轴瓦的结构

a）整体轴瓦b）对开式轴瓦(2)油沟

油沟在轴瓦内表面，以进油口为对称位置，沿轴向、周向或斜向开有油沟，如图所示，油经油沟分布到轴颈的各部

2.2轴瓦(轴套)的材料常用的轴瓦材料有金属、粉末冶金、非金属材料几类。（1）金属材料包括轴承合金、青铜、铸铁等。它们的减摩性、抗胶合性和塑性好，但强度低、价格贵。青铜的强度高，承载能力大。，导热性好，可在较高温度下工作，但塑性差，不易磨合。（2）粉末冶金粉末冶金用金属粉末烧结而成，具有多孔性组织，孔隙中能吸储大量润滑油。粉末冶金材料的价格低廉，耐磨性好，但韧性差。（3）非金属材料用作轴瓦材料的非金属材料主要有塑料、硬木、橡胶等，其中塑料应用最广。塑料的优点是耐磨、耐腐蚀、摩擦因数小，具有良好的吸振和自润滑性能；缺点是承载能力低，热变形大，导热性和尺寸稳定性差。

滚动轴承由专业工厂生产，技术人员只需根据使用条件，正确选用轴承类型和尺寸即可。滚动轴承摩擦阻力小，效率高；起动灵敏，润滑简便，易于维护、密封；内部间隙小，回转精度高；标准化专业生产，供应充足，互换性好。但抗冲击能力较差2.3滚动轴承的类型、代号和选择2.3.1滚动轴承的构造

由内圈、外圈、滚动体、保持架组成内圈：内圈装在轴颈上，与轴一起转动。外圈：外圈装在机座或零件的轴承孔内。多数情况下,外圈不转动。滚动体：当内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着滚道滚动。保持架：保持架使滚动体均匀分布在滚道上，并减少滚动体之间的碰撞和磨损。内圈外圈滚动体保持架2.3.2滚动轴承的类型及其特点

按其所承受载荷的方向分：1.向心轴承：主要承受径向载荷的滚动轴承2.径向轴承：主要承受轴向载荷的滚动轴承

常见的轴承类型、结构图、承载方向、类型代号、尺寸系列代号、主要特性和应用见课本表4-3。2.3.3滚动轴承代号

前置代号基本代号后置代号类型代号尺寸系列代号内径代号字母数字或字母两位数字XX右起第一位表示直径系列代号右起第二位表示宽度或高度系列代号两位数字XX多个字母（或字时加数字）1.基本代号

基本代号由三部分组成，从右向左排列的顺序是：内径代号、尺寸系列代号、类型代号。（1)内径代号：一般用两位数字表示，代表轴承的内径尺寸。其表示方法见下表内径代号0001020304－99轴承内径10121517数字×5（2)尺寸系列代号尺寸系列代号由直径系列代号和宽(高)度系列代号两项构成。直径系列代号在右边，表示同一内径，不同外径的轴承，用一位数字表示，对向心轴承用7、8、9、0、1、2、3、4;对推力轴承用1、2、3、4、5表示。宽(高)度系列代号在右边，表示同一内径、外径相同，不同宽(高)度外径的轴承。对向心轴承用8、0、1、2、3、4、5;对推力轴承用7、9、1、2表示。

（3)类型代号用右起第五位数字或字母表示，代表轴承的类型。各类轴承的名称、代号、见下表类型代号类型名称1调心球轴承2调心滚子轴承3圆锥滚子轴承5单向推力球轴承6深沟球轴承7角接触球轴承N外圈无档边圆柱滚子轴承2.前置代号和后置代号

前置代号：表示成套轴承分部件。后置代号：是轴承材料和精度等要求等方面的特征。精度等级由高至低分为：0，6（6x）,5,4,2级，用/0,/6(/6x),/5,/4,/2表示，0级常省去。向心轴承有0，6,5,4,级；推力轴承有0，（6x）,5,4级2.3.4滚动轴承的润滑和密封1、滚动轴承的润滑根据滚动轴承的实际工作条件选择合适的润滑方式并设计可靠的密封结构，是保证滚动轴承正常工作的重要条件，对滚动轴承的使用寿命有着重要影响。

1）脂润滑脂润滑通常用于速度不太高及不便于经常加油的场合。装填润滑脂时一般不超过轴承内空隙的1/3～1/2。

2）油润滑润滑油的选择可根据dn值和工作温度，选定所需的运动粘度和牌号。常用的油润滑方法有油浴润滑、飞溅润滑和喷油润滑。2、滚动轴承的密封

滚动轴承的密封装置的选择与润滑的种类、工作环境和温度、密封表面的圆周速度等因素有关。密封装置可直接设置在轴承上（称为密封轴承），也可设置在轴承的支承部位。密封分接触式密封、非接触式密封和组合式密封等。*2.4滚动轴承的类型选择

1）载荷的大小、方向和载荷性质（1）载荷大小载荷较大时选用滚子轴承，载荷中等以下时选用球轴承。（2）载荷方向主要承受径向载荷时选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承，受纯轴向载荷时选用推力轴承，同时承受径向和轴向载荷时选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承。当轴向载荷比径向载荷大很多时选用推力轴承和深沟球轴承的组合结构。（3）载荷性质承受冲击载荷时选用滚子轴承。因为滚子轴承是线接触，承载能力大，抗冲击和振动性能好。

2）转速转速较高、旋转精度较高时，宜选用球轴承，否则选用滚子轴承。3）调心要求跨距较大或难以保证两轴承孔的同轴度及多支点轴时，使用调心滚子轴承。注意调心滚子轴承需成对使用，否则将失去调心作用。4）装拆方便圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承的内外圈可分离，便于装拆。5）经济性在满足使用要求的情况下优先使用球轴承、精度低和结构简易的轴承，其价格低廉。2.5.1.滚动轴承的拆装

轴承的内圈与轴颈配合较紧，对于小尺寸的轴承，一般可用压力直接将轴承的内圈压入轴颈。对于尺寸较大的轴承，可先将轴承放在温度为80～100℃的热油中加热，使内孔胀大，然后用压力机装在轴颈上。拆卸轴承时应使用专用工具。为便于拆卸，设计时轴肩高度不能大于内圈高度。

滚动轴承装滚动轴