第五章 支承零部件

1、第五章支承零部件支承零部件主要包括軸和軸承。傳動(dòng)零件必須被支承起來(lái)才能進(jìn)行工作，支承傳動(dòng)件的零件稱為軸。軸本身又必須被支承起來(lái)，軸上被支承的部分稱為軸頸，支承軸頸的支座稱為軸承。軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件、傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。軸承的功用是支承軸及軸上零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度，減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。§51軸軸是組成機(jī)器的主要零件之一。軸作為支撐回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)零部件(例如齒輪、蝸輪等)的重要零件，常常是機(jī)械產(chǎn)品中運(yùn)動(dòng)部件設(shè)計(jì)的核心。一、軸的功用及其分類按照軸線形狀的不同，軸可分為曲軸和直軸兩大類。曲軸通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，或做相反的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換。它是活塞式運(yùn)動(dòng)機(jī)械及一些

2、專門設(shè)備(如曲柄壓力機(jī))中的主要零件。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸和階梯軸兩種。光軸形狀簡(jiǎn)單，加工容易，應(yīng)力集中源少，主要缺點(diǎn)是軸上的零件不易裝配及定位，階梯軸與光軸相反。因此，光軸主要用于傳動(dòng)軸，階梯軸則常用于轉(zhuǎn)軸。直軸按照所受載荷性質(zhì)的不同，可分為心軸、轉(zhuǎn)軸和傳動(dòng)軸等3種。心軸只承受彎矩不承受扭矩，用來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件。如圖51所示的自行車的前輪軸(固定心軸)、圖52所示的鐵路機(jī)車的輪軸(旋轉(zhuǎn)心軸)等。轉(zhuǎn)軸工作時(shí)既承受彎矩又承受扭矩，傳動(dòng)軸主要用于傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩，或所承受的彎矩很小的軸。如圖53所示的汽車中聯(lián)接變速箱與后橋之間的軸。圖51自行車的前輪軸圖52鐵路機(jī)車的輪軸圖53汽車的傳

3、動(dòng)軸二、軸的材料及其選擇軸常用的材料是碳鋼和合金鋼。碳鋼比合金鋼價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，可通過(guò)熱處理改善其綜合性能，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣。一般用途的軸，多用含碳量在0.25%0.5%之間的中碳鋼。低碳鋼和低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火，可提高其耐磨性，常用于韌性要求較高或轉(zhuǎn)速較高的軸。合金鋼具有比碳鋼更好的機(jī)械性能和淬火性能，但對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，且價(jià)格較貴，多用于對(duì)強(qiáng)度和耐磨性有特殊要求的軸。球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵因其具有良好的工藝性，不需要鍛壓設(shè)備，吸振性好，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于制造結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的曲軸等，但是鑄件質(zhì)量難于控制。軸的毛坯多用軋制的圓鋼或鍛鋼。鍛鋼內(nèi)部組織均

4、勻，強(qiáng)度較好，因此，重要的大尺寸的軸，常用于鍛造毛坯。選擇軸的材料時(shí)主要應(yīng)考慮軸的強(qiáng)度、剛度及耐磨性要求；軸的熱處理方法及機(jī)械加工工藝性的要求；軸的材料來(lái)源和經(jīng)濟(jì)性等。三、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.軸的結(jié)構(gòu)(圖54)圖54軸上各段的名稱2.軸上零件的固定(1)軸上零件的軸向固定階梯軸上截面變化處叫做軸肩。零件的軸向定位常采用軸肩、套筒、螺母和軸端檔圈等形式來(lái)完成。套筒、螺母和軸端擋圈采用套筒、螺母和軸端擋圈作軸向定位時(shí)，要注意把裝零件的軸段長(zhǎng)度做的比零件輪轂短23mm，以確保套筒、螺母或軸端擋圈能夠靠緊零件端面。當(dāng)軸上一個(gè)零件固定，且零件間距離較小時(shí)，常用套筒固定；當(dāng)零件間距離大時(shí)，用螺母固定，如圖55

5、所示；受沖擊的軸端零件，用軸端擋圈固定，如圖56所示。圖55雙圓螺母圖56軸端擋圈軸肩固定為了保證軸上零件緊靠定位面軸肩，軸肩的圓角半徑r必須小于相配零件的倒角C1或圓角半徑R，軸肩高h(yuǎn)必須大于C1或R。用于定位軸承的軸肩高度和圓角半徑按照軸承的安裝尺寸選取。如圖57所示。圖57彈性擋圈或緊定螺釘當(dāng)軸向力較小時(shí)，采用彈性擋圈(圖58)或緊定螺釘(圖59)來(lái)固定。圖58彈性擋圈圖59緊定螺釘(2)軸上零件的軸向定位軸上零件的軸向定位一般采用平鍵、花鍵、圓錐銷或緊定螺母等聯(lián)接形式。一般場(chǎng)合，采用平鍵聯(lián)接；傳遞的轉(zhuǎn)矩很大時(shí)，采用花鍵聯(lián)接；傳遞的轉(zhuǎn)矩較小且不重要時(shí)，采用圓錐銷或緊定螺母聯(lián)接。如圖510所示，采用鍵聯(lián)接時(shí)，為加工方便，各軸段的鍵槽應(yīng)設(shè)計(jì)在同一加工直線上，盡可能地采用同一規(guī)格的鍵槽截面尺寸。圖5103.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般對(duì)軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，機(jī)器的裝配簡(jiǎn)圖、軸的轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、軸上零件的主要參數(shù)和尺寸等均為已知。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是確定軸的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)形狀取決于下面幾個(gè)因素：(1)軸的毛坯種類；(2)軸上作用力的大小及其分布情況；(3)軸上零件的位置、配合性質(zhì)及其聯(lián)接固定的方法；(4)軸承的類型、尺寸和位置；(5)軸的加工方法、裝配方法以及其它特殊要求。同時(shí)，軸的強(qiáng)度與工作應(yīng)力的大小和性質(zhì)有關(guān)。