第10章 軸、軸承和聯(lián)軸器

1、第第1010章章 軸、軸承和聯(lián)軸器軸、軸承和聯(lián)軸器10-1 軸軸 支承支承回轉(zhuǎn)零件，使零件具有確定的回轉(zhuǎn)零件，使零件具有確定的工作工作位置位置，并，并傳遞傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 。本節(jié)主要討論本節(jié)主要討論直軸直軸。常有常有直軸直軸和和曲軸曲軸兩種兩種一、軸的作用一、軸的作用直軸直軸（1）直軸直軸（2）曲軸曲軸（1）曲軸曲軸（2）主要主要傳遞傳遞扭矩扭矩，不承受不承受或或承受承受較小彎矩較小彎矩。根據(jù)根據(jù)承受載荷承受載荷情況，分為情況，分為心軸心軸、轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸和和傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸三類三類心軸心軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸 用于用于支承支承零件零件、承受承受彎矩彎矩，不承受不承受扭矩扭矩，不傳遞不傳遞運(yùn)動(dòng)運(yùn)

2、動(dòng)，也不傳遞也不傳遞動(dòng)力動(dòng)力 支承支承零件零件，并，并傳遞傳遞運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和和動(dòng)力動(dòng)力，既既承受承受彎彎矩矩，又承受又承受扭矩扭矩，是是應(yīng)用最廣的一類軸應(yīng)用最廣的一類軸如如齒輪軸齒輪軸如如汽車變速箱汽車變速箱與與后輪軸間的傳動(dòng)軸后輪軸間的傳動(dòng)軸。如如自行車前軸自行車前軸二、直軸的分類二、直軸的分類圖圖10.3圖圖10.1選材選材估算軸的最小直徑估算軸的最小直徑（載荷大小、工作條件載荷大小、工作條件）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剛度、強(qiáng)度校核剛度、強(qiáng)度校核疲勞破壞疲勞破壞三、軸的設(shè)計(jì)步驟三、軸的設(shè)計(jì)步驟四、軸的失效形式四、軸的失效形式碳鋼碳鋼其中以其中以40Cr應(yīng)用最廣應(yīng)用最廣（碳素鋼碳素鋼）應(yīng)用最廣應(yīng)用最廣合

3、金鋼合金鋼 常用于常用于傳遞傳遞較大功率較大功率并要求并要求減小尺寸減小尺寸的場(chǎng)合的場(chǎng)合承載能力承載能力大大、強(qiáng)度強(qiáng)度高高、重量重量輕輕、耐磨耐磨等等合金鋼合金鋼優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：其中以其中以45鋼鋼最常用最常用五、軸的常用材料五、軸的常用材料 軸在軸在交變應(yīng)力交變應(yīng)力下工作，最易引起下工作，最易引起疲勞破壞疲勞破壞。故軸材。故軸材料應(yīng)有良好的料應(yīng)有良好的綜合力學(xué)性能綜合力學(xué)性能：足夠的足夠的強(qiáng)度強(qiáng)度和和韌性韌性、對(duì)對(duì)應(yīng)力集中敏感性小應(yīng)力集中敏感性小、良好的、良好的加工工藝性加工工藝性和和耐磨性耐磨性。 根據(jù)根據(jù)軸軸上上不同部位不同部位的的作用不同作用不同，軸常制成，軸常制成階梯階梯狀狀的圓柱體，可分

4、為：的圓柱體，可分為：軸頭軸頭軸身軸身軸頭軸頭軸頸軸頸軸身軸身 安裝旋轉(zhuǎn)零件安裝旋轉(zhuǎn)零件的的部位部位與軸承配合與軸承配合部分部分其它其它部分部分軸頸軸頸六、軸的結(jié)構(gòu)六、軸的結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)零件旋轉(zhuǎn)零件一般一般隨軸旋轉(zhuǎn)隨軸旋轉(zhuǎn)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，零件零件在在圓圓周方向周方向和和軸線方向軸線方向都需確定它們之間的都需確定它們之間的相對(duì)位置相對(duì)位置以以保證各零保證各零 件正常的工作關(guān)系件正常的工作關(guān)系。 軸肩軸肩與與軸環(huán)軸環(huán) 定位套筒定位套筒（與軸有間隙與軸有間隙）軸向定位軸向定位固定結(jié)構(gòu)固定結(jié)構(gòu)有：有：軸環(huán)軸環(huán)軸肩軸肩七、軸向定位固定結(jié)構(gòu)七、軸向定位固定結(jié)構(gòu)（1）圖圖10.9 圓螺母圓螺母 軸

5、端擋圈軸端擋圈 過盈配合過盈配合七、軸向定位固定結(jié)構(gòu)七、軸向定位固定結(jié)構(gòu)（2）軸向定位軸向定位固定結(jié)構(gòu)固定結(jié)構(gòu)有：有： 軸肩軸肩與與軸環(huán)軸環(huán) 定位套筒定位套筒（與軸有間隙與軸有間隙）圖圖10.9目的目的是是使零件隨軸使零件隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)一起轉(zhuǎn)動(dòng)以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 銷釘聯(lián)接銷釘聯(lián)接 過盈配合過盈配合八、周向定位固定結(jié)構(gòu)八、周向定位固定結(jié)構(gòu)常用常用周向定位周向定位固定結(jié)構(gòu)固定結(jié)構(gòu)有：有： 鍵連接鍵連接圖圖10.11 軸在軸在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后必須進(jìn)行后必須進(jìn)行強(qiáng)度校核強(qiáng)度校核，有時(shí)還需要，有時(shí)還需要進(jìn)行進(jìn)行剛度和穩(wěn)定性校核剛度和穩(wěn)定性校核。 軸的軸的強(qiáng)度計(jì)算方法強(qiáng)度計(jì)算方法有多種，應(yīng)

6、根據(jù)軸的受載情況有多種，應(yīng)根據(jù)軸的受載情況和設(shè)計(jì)要求采用相應(yīng)的計(jì)算方法，其中和設(shè)計(jì)要求采用相應(yīng)的計(jì)算方法，其中最常用最常用的的是扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算法是扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算法。 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算法扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算法只按軸受扭只按軸受扭計(jì)算軸的直徑計(jì)算軸的直徑，可用于可用于初步估算初步估算軸在受扭轉(zhuǎn)段的軸在受扭轉(zhuǎn)段的最小直徑最小直徑。 對(duì)于對(duì)于彎矩較大的軸彎矩較大的軸，需在完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，需在完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，按按彎扭組合強(qiáng)度條件彎扭組合強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。 九、軸的強(qiáng)度校核九、軸的強(qiáng)度校核10-2 軸軸 承承 向心軸承向心軸承（徑向載荷徑向載荷）、推力軸承推力軸承（軸向載

7、荷軸向載荷）、 向心推力軸承向心推力軸承（徑向徑向、軸向載荷軸向載荷） 支承支承軸和軸上軸和軸上零件零件并保證軸繞軸線運(yùn)動(dòng)，并保證軸繞軸線運(yùn)動(dòng)，減小減小軸與支承之間的軸與支承之間的摩擦和磨損摩擦和磨損。1、軸承工作的、軸承工作的摩擦性質(zhì)摩擦性質(zhì)分類分類滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承一、軸承的作用一、軸承的作用二、軸承的類型二、軸承的類型2、按、按承載方向承載方向分類分類 軸承軸承已已標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化，如何選取如何選取，應(yīng)根據(jù)，應(yīng)根據(jù)使用和工使用和工藝上的要求藝上的要求。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造和裝拆，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造和裝拆，耐沖擊性耐沖擊性和吸振性和吸振性好，好，運(yùn)行平穩(wěn)運(yùn)行平穩(wěn)，旋轉(zhuǎn)精度高。但

8、使用和維護(hù)要求高，旋轉(zhuǎn)精度高。但使用和維護(hù)要求高 滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承承載承載較低較低，應(yīng)用最廣應(yīng)用最廣滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承承載承載大大、耐耐沖擊沖擊 適用于適用于高速高速、重載重載、沖擊沖擊和和高精度高精度場(chǎng)合，也適合場(chǎng)合，也適合于低速、有較大沖擊場(chǎng)合。于低速、有較大沖擊場(chǎng)合。 如圖如圖10.14、10.15所示所示。三、應(yīng)用三、應(yīng)用四、滑動(dòng)軸承四、滑動(dòng)軸承軸軸圖圖10-1410-14 剖分式軸承剖分式軸承由由軸承座、軸承蓋軸承座、軸承蓋( (上部上部) )、剖分、剖分軸瓦軸瓦( (上、下塊上、下塊) )、固定螺栓組成。、固定螺栓組成。 為節(jié)約貴重金屬為節(jié)約貴重金屬，在，在軸瓦內(nèi)貼附一層軸承襯軸瓦內(nèi)

9、貼附一層軸承襯圖圖10-1510-15軸承座軸承座軸瓦（軸套）軸瓦（軸套）軸瓦的結(jié)構(gòu)有整體式和剖分式兩種。某些大型設(shè)備的軸承為提高其耐磨性和軸瓦的結(jié)構(gòu)有整體式和剖分式兩種。某些大型設(shè)備的軸承為提高其耐磨性和減摩性，采用雙金屬（三金屬）材料，即用鋼、鑄鐵或青銅制作以提高軸瓦強(qiáng)度減摩性，采用雙金屬（三金屬）材料，即用鋼、鑄鐵或青銅制作以提高軸瓦強(qiáng)度，并在軸瓦內(nèi)表面澆鑄一薄層軸承合金，稱為，并在軸瓦內(nèi)表面澆鑄一薄層軸承合金，稱為軸承襯（鋼軸承襯（鋼青銅青銅軸承襯）。軸承襯）。為為使軸承襯貼附牢固，常在瓦背上制出各種形式的溝槽使軸承襯貼附牢固，常在瓦背上制出各種形式的溝槽(參見右下圖）。參見右下圖）。

10、軸瓦與軸承襯的結(jié)合軸瓦與軸承襯的結(jié)合 滾動(dòng)摩擦、阻力?。粷L動(dòng)摩擦、阻力??； 啟動(dòng)靈活、效率高；啟動(dòng)靈活、效率高； 潤(rùn)滑方式簡(jiǎn)單、使用方便；潤(rùn)滑方式簡(jiǎn)單、使用方便； 標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，便于廠家批量生產(chǎn)；標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，便于廠家批量生產(chǎn)； 成本低；成本低； 便于互換；便于互換； 抗沖擊性能差；抗沖擊性能差； 高速時(shí)有噪音、壽命短。高速時(shí)有噪音、壽命短。1、滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)、滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)五、滾動(dòng)軸承五、滾動(dòng)軸承 如圖所示，如圖所示， 由由外圈外圈、內(nèi)圈內(nèi)圈、滾動(dòng)體滾動(dòng)體和和保持架保持架組成。組成。圖圖11-12（2）工作情況工作情況內(nèi)圈內(nèi)圈裝在裝在軸頸軸頸上上（一般一般隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)）， 外圈外圈裝

11、裝在在軸承座軸承座或或其它零件其它零件上上。 保持架保持架使使?jié)L動(dòng)體滾動(dòng)體間保持一定距離。間保持一定距離。 滾動(dòng)體滾動(dòng)體用于用于支承內(nèi)圈支承內(nèi)圈，并并減小摩擦減小摩擦。（1）組成組成2、滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)、滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu) GB/T 272和和GB/T 2974將將滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承分為表分為表10-1所所示的幾種示的幾種基本類型基本類型。 如圖所示，如圖所示， 有有球形球形、圓柱形圓柱形（長(zhǎng)、短兩種）（長(zhǎng)、短兩種） 、圓錐形圓錐形、鼓形鼓形、螺旋體形螺旋體形、滾針形滾針形等。等。 選擇：選擇：一般根據(jù)軸承的一般根據(jù)軸承的載荷載荷（大小大小、方向方向、性質(zhì)性質(zhì)）（是是選擇軸承的主要依據(jù)選擇軸承的主要依

12、據(jù)）、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速、軸的剛度軸的剛度、經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性等等（3）滾動(dòng)體滾動(dòng)體的外形的外形3、滾動(dòng)軸承的類型、滾動(dòng)軸承的類型10-3 聯(lián)軸器聯(lián)軸器 用來用來聯(lián)接軸與軸聯(lián)接軸與軸和和軸與其它傳動(dòng)件軸與其它傳動(dòng)件，使之一使之一起旋轉(zhuǎn)起旋轉(zhuǎn)，傳遞，傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩運(yùn)動(dòng)和扭矩。 剛性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器 撓性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器 有時(shí)可用作有時(shí)可用作安全裝置安全裝置。一、聯(lián)軸器的作用一、聯(lián)軸器的作用二、聯(lián)軸器的分類二、聯(lián)軸器的分類1、分類、分類 用于用于聯(lián)接聯(lián)接兩軸兩軸，嚴(yán)格要求嚴(yán)格要求對(duì)中對(duì)中，不發(fā)生不發(fā)生相對(duì)位移相對(duì)位移的場(chǎng)合的場(chǎng)合 剛性大剛性大，無緩沖無緩沖、吸振作用吸振作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉價(jià)格低廉。 2、剛性聯(lián)軸器、剛性聯(lián)軸器（了解了解） 如圖所示的如圖所示的凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器，主要由，主要由兩個(gè)兩個(gè)分別裝在兩分別裝在兩軸上的軸上的半聯(lián)軸器半聯(lián)軸器和和聯(lián)接螺栓聯(lián)接螺栓組成。組成。 在在聯(lián)軸器聯(lián)軸器中裝有中裝有彈性元件彈性元件，利用這些彈性元件受，利用這些彈性元件受載后產(chǎn)生的載后產(chǎn)生的彈性變形彈性變形來來補(bǔ)償補(bǔ)償軸與軸間的相對(duì)位移軸與軸間的相對(duì)位移。 用于用于頻繁啟動(dòng)頻繁啟動(dòng)，載荷載荷、轉(zhuǎn)速變化大轉(zhuǎn)速變化大及及兩軸難對(duì)中兩