机械基础 第3版 课件第十三章　轴系零件

模块五轴系零件第十三章轴系零件第一节滑动轴承【学习目标】1．了解滑动轴承的类型及其应用特点2．了解滑动轴承的润滑和润滑装置轴承:机械装置中用于对相对运动中的运动件进行支承和（或）相对于其他零件进行导向的机械零件称为轴承。按轴承与轴工作表面间摩擦性质的不同，可把轴承分为滑动轴承和滚动轴承两大类一、滑动轴承的类型仅发生滑动摩擦的轴承称为滑动轴承。根据承受载荷的方向不同，滑动轴承又分径向滑动轴承、止推滑动轴承和径向止推滑动轴承三种滑动轴承主要由滑动轴承座、轴瓦或轴套组成。装有轴瓦或轴套的壳体称为滑动轴承座；向心滑动轴承中与支承轴颈(以下简称轴颈)相配的圆筒形整体零件称为轴套，与轴颈相配的对开式零件称为轴瓦；为承受轴向载荷而通常与向心滑动轴承一起使用的环形板或两个半环形板称为止推垫圈

根据滑动表面间摩擦状态的不同，滑动轴承分为液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承

一般的机械中使用的滑动轴承非液体摩擦滑动轴承

二、滑动轴承结构形式

1.整体式滑动轴承

轴套上开有油孔，并在内表面上开有油槽，用于加油和润滑，简单的轴套内也可以无油槽。滑动轴承磨损后，只须更换轴套即可。

特点:整体式滑动轴承结构简单，成本低，刚性好。缺点是：轴承孔表面磨损后无法调整轴颈与轴承间的间隙，只能更换轴套。装拆时轴或轴承需作轴向移动，安装和检修困难。应用:整体式滑动轴承通常应用于轻载、低速或间歇工作的场合，如绞车、手动起重机等。2.对开式滑动轴承对开式滑动轴承由轴承盖1、轴承座5、上轴瓦3、下轴瓦4和连接螺栓2等组成

为防止轴承盖与轴承座横向错动和便于装配时对中，轴承盖与轴承座的结合面制成凹凸形的配合表面。在轴承盖与轴承座之间，一般留有5mm左右的间隙，并在上、下轴瓦的对开面处垫入适量的调整垫片，更换调整垫片，调整轴颈与轴瓦之间间隙

对开式轴瓦:轴瓦两端制有凸缘，保证在轴承座中不会发生轴向移动；并用销钉或紧定螺钉将其固定，防止其周向转动。为了将润滑油引入和分布到轴承的整个工作表面上，轴瓦的内表面上加工有油槽,油槽不应开通，其长度一般取轴瓦轴向宽度的80％，且应开在轴瓦不承受载荷的部位

3.自位滑动轴承

将轴瓦外表面做成球面形状，使轴瓦可绕球面中心转动而自动调整位置以适应轴线偏斜的轴承主要用于轴承宽径比较大、轴挠度较大或两轴承内孔的同轴度误差较大时的场合。4.可调间隙式滑动轴承

轴瓦与轴颈间隙可以调整的轴承称为可调间隙式滑动轴承。有内锥外柱和内柱外锥两种形式内锥外柱式:内柱外锥式:三、滑动轴承的材料、失效形式及维护1．轴瓦(轴套)的材料要求具有足够的强度、塑性、良好的减摩性和耐磨性、良好的导热性、耐腐蚀性和抗胶合性。常用的轴瓦(轴套)材料有轴承合金(巴氏合金)、铜合金、铸铁

2.

滑动轴承失效形式滑动轴承失效形式有磨损、胶合、疲劳点蚀和腐蚀等。润滑不足导致轴颈与轴瓦直接摩擦或灰尘、金属碎屑进入轴承间隙，导致材料逐渐损耗。高速、重载或突然过载时，润滑油膜瞬间破裂，使轴颈与轴瓦直接接触并剧烈摩擦而发生胶合。长时间在交变载荷作用下发生疲劳点蚀。因润滑油氧化产生酸性物质或工作环境中的水分或化学介质侵入导致轴瓦被腐蚀。3.滑动轴承的维护保养保持轴承及周边环境清洁，防止灰尘、铁屑、水分等杂质落入润滑油或摩擦面。使用过程中要经常检查润滑状况，防止轴瓦过度发热。遇有发热(一般在60℃以下为正常)、冒烟以及异常振动、声响等要及时检查并采取措施。设备运转1000～2000小时或油质变质时应更换润滑油，更换前需清洗油池和油路。

思考与练习1．轴承的作用是什么?2．向心滑动轴承包括哪几种类型?3．整体式滑动轴承的使用特点是什么?4．对开式滑动轴承的使用特点是什么?5．在轴瓦上开油槽，有什么要求?6．滑动轴承常见失效形式有哪些？原因是什么？第十三章轴系零件

第二节滚动轴承

【学习目标】1．了解滚动轴承的结构。2．了解滚动轴承的种类。3．了解滚动轴承的特点。4．掌握滚动轴承的代号。5．掌握常用滚动轴承的应用特点。6．掌握滚动轴承的选用。7．了解滚动轴承的失效形式、配合与拆装。滚动轴承是以滚动摩擦为主的轴承

一、滚动轴承的结构由外圈1、内圈2、滚动体3和保持架4等组成

内圈与轴相配合并与轴一起旋转；外圈与轴承座相配合，起支承作用；滚动体借助于保持架均匀的分布在内圈和外圈之间，其功用是实现滚动摩擦并传递载荷一般用滚动轴承钢制造，常用材料有GCr9，GCrl5，GCrl5SiMn等。经热处理后，工作表面硬度应达61～65HRC，并须磨削和抛光。保持架一般用低碳钢，

二、滚动轴承的分类1．按承受载荷方向分滚动轴承公称接触角α是指滚动体与内外圈滚道接触处的法线方向与轴承径向平面（垂直于轴承轴心线的平面）之间的夹角，接触角标志着滚动轴承承受轴向力与径向力的分配关系，轴承按承受载荷方向或按公称接触角分类，有:向心轴承、推力轴承

两大类轴承类型向心轴承推力轴承径向接触轴承角接触向心轴承角接触推力轴承轴向接触轴承接触角αα=0°0°＜α≤45°45°＜α＜90°α=90°图例承受载荷方向仅承受径向载荷能同时承受径向载荷与轴向载荷且径向载荷大于轴向载荷能同时承受径向载荷与轴向载荷且轴向载荷大小径向载荷仅承受轴向载荷2．按滚动体形状分

按滚动体形状分有球轴承、滚子轴承两大类球轴承滚动体与轴承圈套之间是点接触，摩擦小，质量轻，离心惯性力小，因而极限转速高；但承载能力和承受冲击能力也小。滚子轴承滚动体与轴承圈套之间是线接触，摩擦大，滚子质量大，离心惯性力大，因而极限转速低；但承载能力和承受冲击能力也大。3．按调心能力分按调心能力可分为调心轴承和不可调心轴承。滚子滚道是球面形的，内、外圈可相对偏转的轴承称为调心轴承。应用:支点跨距大或两轴承座孔同轴度误差较大场合除此以外，滚动轴承还有按滚动体的列数分，有单列轴承、双列轴承和多列轴承；按其主要用途分，有通用轴承和专用轴承；按滚动轴承外形尺寸是否符合标准尺寸系列规定的，有标准轴承和非标准轴承；按其是否有密封圈或防尘盖分，有开式轴承和闭式轴承；按其组件是否能分离，有可分离轴承和不可分离轴承等。三、滚动轴承的特点

滚动轴承的优点

1．摩擦阻力小，起动灵敏，工作稳定，传动效率高，润滑简便，易于维护。

2．在轴颈直径相同条件下，滚动轴承轴向尺寸小。可使机器的轴向结构紧凑，简化了轴承座的结构。3．轴承径向间隙小，回转精度高。4．滚动轴承是标准件，互换性好，成本低；适于大批量生产和供应，使用和维修十分方便。滚动轴承缺点：

1．在轴颈直径相同条件下，滚动轴承径向尺寸大。

2．承受冲击载荷能力较差，高速时振动及噪声较大。

3．工作寿命较短。4．安装精度要求高，由于滚动轴承不能剖分，有时(如位于长轴中部时)安装困难。

四、滚动轴承的代号

滚动轴承的代号由前置代号、基本代号和后置代号构成1．基本代号基本代号是轴承的核心代号，一般用五位数字表示。由类型代号、尺寸系列代号、内径代号组成，并按上述顺序由左向右依次排列（1）类型代号滚动轴承的类型代号用数字或大写拉丁字母表示。滚动轴承(滚针轴承除外)共有13种基本类型。轴承类型代号用数字或字母表示

类型代号轴承类型类型代号轴承类型0双列角接触球轴承7角接触球轴承1调心球轴承8推力圆柱滚子轴承2调心滚子轴承和推力调心滚子轴承N圆柱滚子轴承。双列或多列用字母NN表示3圆锥滚子轴承U外球面球轴承4双列深沟球轴承QJ四点接触球轴承5推力球轴承C长圆弧面滚子轴承（圆环轴承）6深沟球轴承

注：符合GB/T273.1的圆锥滚子轴承代号按附录A的规定（2）尺寸系列代号

尺寸系列代号由轴承的宽度系列或高度系列代号(数字表示)与直径系列代号(数字表示)组合而成。宽(高)度系列代号在前,直径系列代号在后。尺寸系列代号用以区别具有相同内径、不同的外径和宽度的轴承（3）内径代号内径代号用以表示轴承的内径尺寸轴承公称直径（mm）内径代号示例10到171012151700010203深沟球轴承6200d=10mm20到480（22、28、32除外）公称内径除以5的商，商数为一位时在商数左边加“0”，如08调心滚子轴承23208d=40mm2．前置和后置代号前置和后置代号是轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等有改变时，在其基本代号前后添加的补充代号，一般情况下可部分和全部省略。五、几种常用的滚动轴承常用滚动轴承类型及性能特点类型名称及代号结构简图受载荷方向主要性能及应用调心球轴承10000主要承受径向载荷,能自动调心适用于多支承传动轴、刚性较差的轴以及不能精确对中的支承处调心滚子轴承20000轴承外圈的内表面是球面,主要承受径向载荷及一定的双向轴向载荷,但不能承受纯轴向载荷。常用在长轴或受载荷作用后有较大的弯曲变形及多支点的轴上圆锥滚子轴承30000特点与角接触球轴承相似,但承载能力比它大。内外圈可分离,间隙容易调整。摩擦阻力较大,极限转速较低常用于转速不太高、刚性好、轴向和径向载荷很大的轴上,如斜齿轮轴、蜗杆减速器轴、机床主轴推力球轴承50000只能承受单向的轴向载荷,极限转速很低适用于转速较低、仅有轴向载荷的轴,如起重吊钩、千斤顶、机床主轴等深沟球轴承60000主要承受径向载荷,也能承受一些轴向载荷(双向)。结构简单,摩擦系数小,极限转速高。但要求轴的刚度大,承受冲击能力差常用于小功率电动机、齿轮变速箱等角接触球轴承70000能承受径向及单向的轴向载荷,极限转速高,接触角α有15°25°和40°三种,α角愈大,承受轴向载荷的能力也愈大用于转速较高、刚性较好,并同时承受径向和轴向载荷(通常成对使用)的轴,如机床主轴、蜗杆减速器等圆柱滚子轴承N0000只能承受径向载荷,承载能力比同尺寸的球轴承大,耐冲击能力大,内外圈允许作微量的相对轴向移动,但不允许偏斜适用于刚性较大、对中良好的轴。常用于大功率电机、人字齿轮减速器上六、滚动轴承的选用1．按所承受载荷的大小、方向和性质载荷的大小和方向当轴承只承受径向载荷时，应选用向心轴承；当仅承受轴向载荷时，一般选用推力轴承；当轴承同时承受径向载荷和轴向载荷，但轴向载荷比径向载荷较小时，可选用深沟球轴承或接触角较小的角接触球轴承；当轴向载荷较大时，则选用接触角较大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承；也可选用深沟球轴承或圆柱滚子轴承与推力球轴承的组合结构，让其分别承受径向和轴向载荷。2．转速和回转精度高速时宜用球轴承，低速时可选滚子轴承

推力轴承极限转速低,不宜用于高速。如转速较高又需要受纯轴向载荷时,可选用角接触球轴承而不选用推力球轴承3．调心性能对支点跨距大、刚性差的轴或难以保证两轴承孔同轴度的轴，为适应轴的变形，应选择调心轴承。4．经济性滚动轴承公差等级分/PN，/P6，/P6X，/P5，/P4，/P2，/SP，/UP等8级，精度依次由低到高，精度越高，价格越贵,只要能满足使用要求，应尽可能选用普通结构的球轴承

七、滚动轴承的失效形式、配合与拆装1．滚动轴承的失效形式滚动轴承失效形式主要有疲劳点蚀和塑性变形

2．滚动轴承的配合轴承内孔与轴的配合应采用基孔制，轴承外圈与轴承座(箱体或机架)孔的配合应采用基轴制。一般情况下，内圈的配合应紧一些；外圈的配合应松一些。

当转速高、载荷大、振动又大时，可选用紧一些的配合，对经常拆卸的轴承则可选用松一些的配合3．滚动轴承的装拆配合较松时采用压入法安装，配合较紧的轴承或大尺寸轴承，可采用温差法装配装拆时，必需施力于轴承内圈。为了便于使用拆卸工具，内圈在轴肩上应露出足够的高度思考与练习1．滚动轴承主要由哪些零件组成？与滑动轴承比较，滚动轴承有哪些应用特点？2．试说明下列滚动轴承基本代号的含义：1312，30316，51424，6005，16002。3．选用滚动轴承时主要应考虑哪些因素?4．滚动轴承常见失效形式有哪些？5．滚动轴承与轴，滚动轴承与轴承座孔间采用什么配合基准制？6．滚动轴承装拆应注意什么?第十三章轴系零件第三节轴【学习目标】1．了解轴的作用与种类。2．掌握轴上各段的名称和轴径的选用。3．掌握轴的结构基本要求。4．熟悉轴上零件的轴向固定。5．熟悉轴上零件的周向固定。6．熟悉轴的结构工艺性。一、轴的作用和种类轴是机械产品中的重要零件之一，其功用主要是用来支承旋转零件(如齿轮、带轮、链轮等)、传递运动和转矩、承受载荷，以及保证装在轴上的零件具有确定的工作位置和具有一定的回转精度

1．轴的种类（1）按轴线几何形状分

按轴线几何形状不同，轴可分为直轴、曲轴和挠性轴直轴按外形分有光轴和阶台轴两种。光轴形状简单，加工方便，但轴上零件不易定位和装配；阶台轴各截面直径不等，便于零件的安装和固定，因此应用广泛。轴一般制成实心的，但为减轻重量或满足工作要求（如需在轴中心装设其他零件或通过润滑油）时，可将轴制成空心的，如车床的主轴等（2）按所受载荷性质分

按轴所受载荷性质不同，可分为心轴、转轴和传动轴三种1)心轴

用来支承回转零件，只承受弯曲作用而不传递动力的轴称为心轴，按其轴线是否转动，心轴又可分为转动心轴和固定心轴两种2）转轴既支承回转零件又传递动力，同时承受弯曲作用和扭转作用的的轴称为转轴，

3）传动轴

用来传递动力，只承受扭转作用，不承受弯曲作用或弯曲作用很小的轴

传动轴2．轴的材料及选择轴常用材料有碳素钢、合金钢、球墨铸铁

碳素钢价格低廉，对应力集中敏感性低，机械性能也较好，应用最为广泛。常用牌号有35、45、50钢，其中最常用的是45钢。为提高轴的综合机械性能，可采用调质处理合金钢具有更高的机械性能和更好的淬火性能，但对应力集中较敏感，且价格较高，多用于要求减轻重量、提高轴颈耐磨性及在高温或低温条件下工作的轴球墨铸铁成本低、易铸造成形、吸振性好、耐磨性好，对应力集中敏感性低，适用于制造形状复杂的轴,轴的毛坯一般用轧制的圆钢或锻件，重要的轴采用锻造毛坯，批量大的采用模锻轴的毛坯一般用轧制的圆钢或锻件，重要的轴采用锻造毛坯，批量大的采用模锻。二、轴上各段的名称和轴的尺寸1．轴的结构和名称轴主要由轴颈和轴身组成轴颈又分为支承轴颈和配合轴颈两种，轴上和轴承配合的部分称为支承轴颈；轴上安装传动零件的部分称为配合轴颈（又称工作轴颈或轴头）；连接轴颈的部分称为轴身。用作零件轴向固定的台阶部分称为轴肩，环形部分称为轴环

2．轴径的选用轴的各部分直径应符合标准直径系列，支承轴颈直径还应符合轴承内径系列。轴上螺纹或花键部分的直径应符合螺纹或花键的标准

最小轴径的确定有两种方法:

（1）根据强度计算轴径的强度计算公式式中计算出的d值，还需按标准直径系列圆整，作为轴最小直径

（2）用经验式进行估算

一般减速器中，高速输入轴的轴径，可依据与其相连接的电动机轴的直径d0来估算，经验公式

d=(0.8～1.2)d0

低速轴的轴径可按同级齿轮副的中心距a来估算，经验公式

d=(0.3～0.4)a估算后的轴径，也应按标准直径系列进行圆整。三、轴的结构基本要求满足以下三个方面的要求：1．安装轴上的零件，要能牢固而可靠的相对固定；2．轴的结构要便于加工和尽量避免或减小应力集中；3．轴上零件要便于安装和拆卸。四、轴上零件的轴向固定轴上零件轴向固定的目的是保证零件在轴上有确定的轴向位置，防止零件作轴向移动，并能承受轴向力。常用的轴向固定方法有:轴肩、轴环、圆锥面，以及采用轴端挡圈、轴套、圆螺母、弹性挡圈等五、轴上零件的周向固定轴上零件周向固定的目的:传递转矩及防止零件与轴产生相对转动。常采用键联接和过盈配合等。

1．用键作周向固定

特点:结构简单，制造容易，装拆方便，对中性好，应用:用于较高精度、较高转速及受冲击或变载荷作用的固定连接。半圆键作周向固定，对中性好，自位性好，承载能力小，用于锥形轴连接。楔键联接作周向固定，对中性差，传递转矩的同时，还能承受一定的单方向轴向力。花键联接作周向固定，对中性与导向性均好，承载能力高，但成本高。2．用过盈配合作周向固定

特点:结构简单，对轴的削弱小，对中性好，能承受较大的载荷和有较好的抗冲击性能，同时具有轴向固定和周向固定功能.主要缺点是不宜拆卸应用:不拆卸的轴与轮毂的连接

承载能力取决于过盈量的大小，过盈量小的配合采用压入法装配，过盈量大的采用温差法装配。对于对中性要求高、承受较大振动和冲击载荷的周向固定，可采用键联接与过盈配合组合的固定方法，以传递大的转矩及使轴上零件的周向固定更加牢固

3．其他方法作周向固定

传递的载荷很小时，可以用圆锥销或紧定螺钉作周向固定。这两种方法均兼有轴向固定的作用圆锥销固定紧定螺钉固定六、轴的结构工艺