第9章 轴系零部件

第9章轴系零部件

轴9.1轴承9.2轴系部件9.39.1

轴

9.1.1轴的分类和用途

9.1.2轴的材料及热处理

9.1.3轴的加工工艺性要求

9.1.4轴的结构设计9.1.5轴上零件定位

9.1.1轴的分类和用途

1．按照受力分类2．按照形状分类9.1.2轴的材料及热处理9.1.3轴的加工工艺性要求1．螺纹退刀槽和砂轮越程槽螺纹轴段要有退刀槽。磨削段要有砂轮越程槽，退刀槽和越程槽尽可能采用同一尺寸，以便于加工和检验。

2．键槽若不同轴段均有键槽时，应布置在同一母线上，以便于装夹和铣削。3．圆角和倒角轴端应有倒角，轴上的圆角半径应小于零件孔的倒角；同时圆角和倒角也尽可能采用同一尺寸。

9.1.4轴的结构设计1．轴的结构（1）轴上与传动零件或联轴器、离合器相配合的部分称为轴头。（2）与轴承相配合的部分称为轴颈。（3）连接轴头和轴颈的其余部分称为轴身。

2．轴的结构要求设计（1）满足制造安装要求，轴应便于加工，轴上零件要便于装卸和调整。（2）满足零件的定位要求，轴和轴上零件要有准确的工作位置，各零件要相对固定。（3）满足结构工艺要求，保证加工方便和节省材料。（4）满足强度要求，尽量减少应力集中。（5）为使运转平稳，必要时还应对轴颈和轴头提出平行度和同轴度等要求。（6）对于滑动轴承的轴颈，有时还须提出表面热处理的条件等。3．轴的毛坯选择尺寸较小的轴可以用圆钢车制，尺寸较大的轴则需用锻造毛坯。为了减小质量或结构需要，有一些机器的轴（如水轮机轴和航空发动机主轴等）常采用空心的截面。因为传递转矩主要靠轴的近外表面材料，所以空心轴比实心轴在材料的利用上较经济。当外直径d相同时，空心轴的内直径若取为d0

=

0.625

d，则它的强度比实心轴削弱约18%，而质量却可减少39%。但空心轴的制造比较费力，所以必须从经济和技术指标进行全面分析才能决定是否有利。9.1.5轴上零件定位1．轴上零件的周向定位 销连接固定：在轴向、周向均可定位，过载时销被剪断以保护其他零件，不能承受较大载荷。 键连接固定：以平键应用最广泛，平键对中性好，可用于较高精度、高转速及交变载荷作用的场合。 紧定螺钉固定：只能承受较小的周向力，结构简单，可兼做轴向固定，在有冲击和振动的场合应有防松装置。 过盈配合固定：结构简单，对中性好，承载能力高，还能同时起到轴向固定作用，但不宜用于经常拆卸的场合。 紧定套固定：能轴向调整位置，不削弱轴，多用于光轴上，可同时做轴向和周向固定2．轴上零件的轴向定位 轴肩定位：结构简单、可靠，并能够承受较大的轴向力。 圆螺母定位：定位可靠并能够承受较大的轴向力。弹性挡圈定位：结构简单、紧凑，能够承受较小的轴向力，但可靠性差，不能应用在重要场合。 止动垫圈定位：和圆螺母配合使用实现轴上零件的定位。 紧定螺钉定位：只能承受较小的轴向力，结构简单，可兼做周向固定。 轴端压板定位：使用压板通过螺钉将零件固定在轴端。9.2轴承9.2.1滑动轴承9.2.2滚动轴承9.2.1滑动轴承1．滑动轴承的类型（1）整体式向心滑动轴承（2）剖分式向心滑动轴承整体式向心滑动轴承的结构

剖分式向心滑动轴承的结构

（3）推力滑动轴承推力滑动轴承用来承受轴向载荷，一般仅能承受单向轴向载荷。由于摩擦端面上各点的线速度与半径成正比，故离中心越远处磨损越严重，这样使摩擦端面上压力分布不匀，靠近中心处压力较大。为了改善因结构带来的缺陷，常采用中空或环形端面，轴向载荷过大时可采用多环轴颈。推力滑动轴承的轴颈与轴瓦端面为平行平面，相对滑动，难以形成完全流体润滑状态，只能在不完全流体润滑状态下工作，主要用于低速、轻载的场合。2．轴瓦的结构（1）轴瓦。对应于轴承，轴瓦的形式也有整体式和剖分式两种结构。（2）油槽

为了将润滑油引入轴承，还需在轴瓦上开油沟和油孔，以便在轴颈和轴瓦表面之间导油。在剖分式轴承中，润滑油应由非承载区进入，以免破坏承载区润滑油膜的连续性，降低轴承的承载能力，故进油口开在上瓦顶部。（3）轴承衬。

为了提高承载能力和节省贵重材料，常在轴瓦的工作表面增加一层耐磨性好的材料，称为轴承衬，形成双材料轴瓦。为了使轴承衬与轴瓦结合牢固，可在轴瓦内表面开设一些沟槽。3．轴承的材料（1）轴承合金（巴氏合金）。轴承合金的摩擦系统小，抗胶合性能好，对油的吸附性强，而且耐腐蚀性好，但是价格高且机械性能差，一般作为轴承衬材料，应用在中速、中载的轴承上。（2）青铜。青铜的强度高，承载能力大，耐磨性、导热性均优于轴承合金，但可塑性差，一般与其他金属元素融合而形成青铜合金，应用在中速重载的场合。（3）具有特殊性能的轴承材料。用粉末冶金法制成的轴承，具有多孔性的组织，可以储存润滑油，而且膨胀系数小，在不便于加油的场合应用广泛。4．滑动轴承的润滑（1）润滑脂及其选择。润滑脂由矿物油与各种稠化剂（钙、钠、铝等金属）混合制成，其稠度大，不易流失，承载力也比较大，但物理和化学性质不如润滑油稳定，摩擦功耗大，不宜在温度变化大或高速下使用。轴颈速度小于2m/s的滑动轴承可以采用润滑脂。（2）润滑油及其选择。选择润滑油时主要考虑轴承工作载荷、相对滑动速度、工作温度、特殊工作环境等条件。压力大、温度高、载荷冲击变动大时选择黏度大的润滑油，滑动速度大时选择黏度较低的润滑油；粗糙或未经跑合的表面应选择黏度较高的润滑油。（3）润滑方式和润滑装置。9.2.2滚动轴承1．滚动轴承的结构滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和隔离圈组成。

（2）滚动体的形状

滚动体的形状有球形、圆柱形、圆锥形、鼓形、滚针形等。（3）滚动轴承的材料

滚动轴承的内、外圈和滚动体均要求有良好的耐磨性和较高的接触疲劳强度，一般用GCr9、GCr15、GC15SiMn等滚动轴承钢制造。隔离圈可以选用较软的材料制成，常用低碳钢板冲压后铆接或焊接，也可以选用铜合金、铝合金或工程塑料等材料2．滚动轴承的特点（1）滚动轴承的优点。 摩擦阻力小，因而灵敏、效率高、发热量小，并且润滑简单，耗油量少，维护保养方便。 轴承径向间隙小，并且可用预紧的方法调整间隙，以提高旋转精度。 轴向尺寸小，某些滚动轴承可同时承受径向载荷与轴向载荷，故可使机器结构简化、紧凑。 滚动轴承是标准件，可由专门工厂大批量生产供应，使用、更换方便。（2）滚动轴承的缺点。 抗冲击性能差。 高速时噪声大。 工作寿命较低。3．滚动轴承的分类4．滚动轴承的代号国家标准GB/T272—1993《滚动轴承代号方法》规定了滚动轴承代号的表示方法，并将轴承的代号打印在轴承的端面上。5．滚动轴承的定位6．滚动轴承轴向间隙的调整为了补偿受热后的伸长，保证轴承不致卡死，轴承端面与轴承盖之间应留有一定的间隙。间隙的大小影响轴承的旋转精度、使用寿命和转动零件工作的平稳性。 调节垫片：通过增加或减少轴承盖与机座结合面之间的垫片厚度进行调整。 调节压盖：用压盖中间的螺钉调节可调压盖的轴向位置进行调整。 调节环：通过改变轴承端面和压盖间的调整环厚度进行调整。7．滚动轴承类型的选择（1）转速较高、载荷较小、要求旋转精度高时宜选用球轴承；转速较低、载荷较大或有冲击载荷时选用滚子轴承。（2）轴承上同时受径向和轴向联合载荷，一般选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承；若径向载荷较大、轴向载荷小，可选用深沟球轴承；而当轴向载荷较大、径向载荷小时，可采用推力角接触球轴承。（3）轴的中心线与轴承座孔中心线有角度误差、同轴度误差（制造与安装造成误差）或轴的变形大以及多支点轴，均要求轴承调心性能好，应选用调心球轴承或调心滚子轴承。（4）当轴承座没有剖分面而必须沿轴向安装和拆卸轴承部件时，应优先选用内、外圈可分离的轴承（如圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承等）。当轴承在长轴上安装时，为了便于装拆，可选用其内圈孔为1∶12的圆锥孔轴承。（5）选轴承时要注意经济性，一般球轴承比滚子轴承便宜。8．滚动轴承的组合结构设计9．滚动轴承的润滑（1）润滑脂润滑。由于润滑脂不易流失，便于密封和维护，故润滑脂润滑主要用于低速、重载且不须经常加油、使用要求不高的场合。（2）润滑油润滑。润滑油根据黏度选择，取决于速度、载荷、温度等因素。载荷大、温度高的轴承选用黏度大的润滑油，易形成油膜；载荷小、速度高的轴承选用黏度较小的润滑油，搅油损失小、冷却好。10．滚动轴承的密封滚动轴承的密封是为了防止灰尘、水分等进入轴承，并阻止润滑剂的流失。常用的轴承密封方法可分为接触式密封和非接触式密封而密封方法的选择与润滑的种类、工作环境以及温度有关。9.3轴系部件9.3.1联轴器9.3.2离合器9.3.3制动器9.3.1联轴器1．刚性联轴器（1）套筒联轴器（2）凸缘联轴器（3）十字滑块联轴器（4）齿式联轴器（5）万向联轴器套筒联轴器凸缘联轴器十字滑块联轴器齿式联轴器2．弹性联轴器（1）弹性套柱销联轴器（2）弹性柱销联轴器弹性套柱销联轴器弹性柱销联轴器3．联轴器的选择（1）根据机器工作条件与使用要求选择合适的类型。主要考虑的因素有被连两轴的对中性、载荷大小及特性、工作转速、工作环境及温度等。此外，还应考虑安装尺寸的限制及安装、维护方便等。（2）按轴直径计算转矩、轴的转速和轴端直径，从标准中