南航大机械设计基础课件09支承零部件

第九章支承零部件第一节轴

一、轴的分类与应用

1.按轴受的载荷和功用分类

(1)心轴。（2）传动轴。（3）转轴。

2.按照轴线形状分类（1）直轴。（2）曲轴。（3）软轴。二、轴的材料

1.轴的材料种类很多，选择时应考虑的主要因素为：（1）轴的强度、刚度及耐磨性要求；（2）轴的热处理方法及加工工艺性的要求；（3）轴的材料来源和经济性等。

2.轴的常用材料碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.25%～0.5%的中碳钢。尤其是45号钢，对于不重要或受力较小的轴也可用Q235A等普通碳素钢。

合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳处理后可提高耐磨性；20CrMoV、38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温、高速和重载条件下工作的轴。三、轴的结构与回转零件配合的部分称为轴头，轴头上一般设置有键槽；与轴承配合处的轴段称为轴颈，轴颈上装有轴承；轴头与轴颈间的轴段称为轴身；台阶段面称为轴肩，可对轴起轴向定位的作用；其中轴上的直径最大的一段称为轴环。例如齿轮、带轮和右端轴承是靠轴肩定位。左端轴承是靠套筒定位。两端轴承盖固定在箱体上。轴的结构应满足：（1）轴上零件的准确定位与固定；（2）轴上零件便于装拆和调整；（3）良好的加工工艺性；（4）尽量减少应力集中。第二节轴承

支承零部件主要包括轴和轴承。轴的主要功用是支承旋转零件（如凸轮、齿轮、链轮、带轮等），并传递运动和力。轴承的主要功能是支承轴，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。滚动轴承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。一、滚动轴承

1.滑动轴承的类型、特点和应用滑动轴承按其承受载荷的方向分为径向滑动轴承和止推推力滑动轴承。径向滑动轴承，主要承受径向载荷；止推滑动轴承，只承受轴向载荷。滑动轴承按摩擦（润滑）性质可分为液体摩擦（润滑）轴承和非液体摩擦（润滑）轴承。

2.滑动轴承的结构滑动轴承根据承受载荷的方向，分为径向滑动轴承和止推滑动轴承。（1）径向滑动轴承。径向滑动轴承主要承受径向载荷，按其结构可分为整体式滑动轴承、对开式滑动轴承和调心式滑动轴承3种形式。

(2)止推滑动轴承。止推滑动轴承主要承受轴向载荷，按其结构形式可分为实心式、空心式和多环式3种形式。

3.轴瓦的材料和结构轴瓦是滑动轴承的重要零件，它直接与轴颈接触，其材料和结构对于轴承的性能影响很大。（1）轴瓦的材料。由于轴承在工作时，存在有摩擦、磨损、润滑和散热等问题，所以对轴瓦的材料要求较高。基本要求有足够的抗压强度和疲劳强度；低摩擦系数，良好的耐磨性，抗胶合性，跑合性，嵌藏性和顺应性；热膨胀系数小，良好的导热性和润滑性能以及耐腐蚀性；良好的工艺性。常用的轴瓦材料有：

①轴承合金。

②铜合金。

③粉末冶金。

④非金属轴瓦材料。（2）轴瓦的结构。常用的轴瓦分为整体式和剖分式两种结构。4.不完全液体润滑滑动轴承的计算（1）限制轴承的平均压强。限制轴承平均压强，以保证润滑油不被过大的压力所挤出，避免工作表面的过度磨损，即：

p≤［p］对于径向轴承：

p=Fr/dl≤［p］对于止推轴承：

（2）限制轴承pv值。由于pv值与摩擦功率损耗成正比，它表征了轴承的发热因素。限制pv值，以防止轴承温升过高，出现胶合破坏，即：

pv≤［pv

］（3）限制轴承滑动速度v。当压强p较小时，即使p与pv都在许用范围内，也可能因滑动速度v过大而加剧磨损。故要求：

v≤［v］二、滚动轴承

1.滚动轴承的类型、特点和应用

(1)滚动轴承的组成滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。

(2)滚动轴承的类型、特点和应用。滚动轴承具有起动力矩小、运转精度高、轴向尺寸小、某些轴能同时承受径向载荷和轴向载荷，使机器结构紧凑；润滑方便、简单、易于密封和维护；互换性好。但是承受冲击载荷能力差；高速时噪音、振动较大；高速重载寿命较低；径向尺寸较大。一般用于中速、中载和一般工作条件下运转的机械设备。滚动轴承按滚动体的形状，滚动轴承可分为球轴承和滚子轴承。按接触角α的大小和所能承受载荷的方向，轴承可分为：

①向心轴承。其公称接触角为0°≤α≤45°。向心轴承又可细分为：

A.径向接触轴承。

B.推力角接触轴承。②推力轴承。其公称接触角为45°<α≤90°。推力轴承又可细分为：A.轴向接触轴承。B.推力角接触轴承。按自动调心性能，轴承可分为自动调心轴承和非自动调心轴承。2.滚动轴承的代号滚动轴承的类型和尺寸非常繁多，为了生产、设计和使用更加规范，对滚动轴承的类型、类别、结构特点、精度和技术要求等，国家标准规定了用代号来表示。滚动轴承的端面上通常印有该轴承的代号。滚动轴承的代号由数字和汉字拼音字母组成，代号表示其类型、结构和内径等。按照GB/T272-1993规定，滚动轴承代号由前置代号、基本代号和后置代号组成。(1)基本代号。基本代号由基本类型、结构和尺寸、内径代号组成，是轴承代号的基础。由以下三部分内容构成：①类型代号。类型代号用数字或字母表示（尺寸系列代号如有省略，则为第4位。②尺寸系列代号。尺寸系列代号由两位数字组成。③内径代号。内径代号表示轴承的内径尺寸，用两位数字表示。

(2)前置代号。用于表示轴承的分部件，用字母表示。如用L表示分离轴承的可分离套圈；K表示轴承的滚动体与保持架组件等等。

(3)后置代号。是用字母或字母加数字等表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求。

3.滚动轴承选择

(1)滚动轴承的类型选择。选用滚动轴承时，首先是选择滚动轴承的类型。选择轴承的类型，应考虑轴承的工作条件、各类轴承的特点、价格等因素。和一般的零件设计一样，轴承类型选择的方案也不是唯一的，可以有多种选择方案，选择时，应首先提出多种可行方案，经深入分析比较后，再决定选用一种较优的轴承类型。一般，选择滚动轴承时应考虑的问题主要有：

①轴承所受载荷的大小、方向和性质。

②轴承的转速。

③轴承的调心性能。

④轴承的安装和拆卸。

⑤经济性要求。

（2）尺寸系列、内径等的选择尺寸系列包括直径系列和宽（高）度系列。选择轴承的尺寸系列时，主要考虑轴承承受载荷的大小，此外，也要考虑结构的要求。就直径系列而言，载荷很小时，一般可以选择超轻或特轻系列；载荷很大时，可考虑选择重系列；一般情况下，可先选用轻系列或中系列，待校核后再根据具体情况进行调整。对于宽度系，一般情况下可选用正常系列，若结构上有特殊要求时，可根据具体情况选用其它系列。轴承内径的大小与轴颈直径有关，一般可根据轴颈直径初步确定。公差等级，若无特殊要求，一般选用0级，若有特殊要求，可根据具体情况选用不同的公差等级。第三节轴系的结构分析

合理的轴系结构必须满足以下基本要求：（1）轴和轴承在预期寿命内不失效。（2）轴上零件在轴上准确定位与固定，以及轴系在箱体上的可靠固定。（3）轴系结构具有良好的工艺性。（4）较好的经济性。一、轴上零件的布置轴上零件的合理布置可改善轴的受力状况，提高轴的强度和刚度，因此，合理布置轴上零件，具有非常重要的作用。

1.改善轴上的弯矩分布合理改进轴上零件的结构，可减少轴上载荷和改善其应力特征，提高轴的强度和刚度。

2.改善轴上的转矩分配

3.改变应力状态二、轴上零件的轴向固定零件的轴向定位方法很多。其中，轴肩和轴环由定位面和