第9章 軸系零部件

第9章軸系零部件

軸9.1軸承9.2軸系部件9.39.1

軸

9.1.1軸的分類和用途

9.1.2軸的材料及熱處理

9.1.3軸的加工工藝性要求

9.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9.1.5軸上零件定位

9.1.1軸的分類和用途

1．按照受力分類2．按照形狀分類9.1.2軸的材料及熱處理9.1.3軸的加工工藝性要求1．螺紋退刀槽和砂輪越程槽螺紋軸段要有退刀槽。磨削段要有砂輪越程槽，退刀槽和越程槽盡可能采用同一尺寸，以便于加工和檢驗(yàn)。

2．鍵槽若不同軸段均有鍵槽時(shí)，應(yīng)布置在同一母線上，以便于裝夾和銑削。3．圓角和倒角軸端應(yīng)有倒角，軸上的圓角半徑應(yīng)小于零件孔的倒角；同時(shí)圓角和倒角也盡可能采用同一尺寸。

9.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1．軸的結(jié)構(gòu)（1）軸上與傳動(dòng)零件或聯(lián)軸器、離合器相配合的部分稱為軸頭。（2）與軸承相配合的部分稱為軸頸。（3）連接軸頭和軸頸的其余部分稱為軸身。

2．軸的結(jié)構(gòu)要求設(shè)計(jì)（1）滿足制造安裝要求，軸應(yīng)便于加工，軸上零件要便于裝卸和調(diào)整。（2）滿足零件的定位要求，軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置，各零件要相對(duì)固定。（3）滿足結(jié)構(gòu)工藝要求，保證加工方便和節(jié)省材料。（4）滿足強(qiáng)度要求，盡量減少應(yīng)力集中。（5）為使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必要時(shí)還應(yīng)對(duì)軸頸和軸頭提出平行度和同軸度等要求。（6）對(duì)于滑動(dòng)軸承的軸頸，有時(shí)還須提出表面熱處理的條件等。3．軸的毛坯選擇尺寸較小的軸可以用圓鋼車制，尺寸較大的軸則需用鍛造毛坯。為了減小質(zhì)量或結(jié)構(gòu)需要，有一些機(jī)器的軸（如水輪機(jī)軸和航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸等）常采用空心的截面。因?yàn)閭鬟f轉(zhuǎn)矩主要靠軸的近外表面材料，所以空心軸比實(shí)心軸在材料的利用上較經(jīng)濟(jì)。當(dāng)外直徑d相同時(shí)，空心軸的內(nèi)直徑若取為d0

=

0.625

d，則它的強(qiáng)度比實(shí)心軸削弱約18%，而質(zhì)量卻可減少39%。但空心軸的制造比較費(fèi)力，所以必須從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行全面分析才能決定是否有利。9.1.5軸上零件定位1．軸上零件的周向定位 銷連接固定：在軸向、周向均可定位，過(guò)載時(shí)銷被剪斷以保護(hù)其他零件，不能承受較大載荷。 鍵連接固定：以平鍵應(yīng)用最廣泛，平鍵對(duì)中性好，可用于較高精度、高轉(zhuǎn)速及交變載荷作用的場(chǎng)合。 緊定螺釘固定：只能承受較小的周向力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可兼做軸向固定，在有沖擊和振動(dòng)的場(chǎng)合應(yīng)有防松裝置。 過(guò)盈配合固定：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)中性好，承載能力高，還能同時(shí)起到軸向固定作用，但不宜用于經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合。 緊定套固定：能軸向調(diào)整位置，不削弱軸，多用于光軸上，可同時(shí)做軸向和周向固定2．軸上零件的軸向定位 軸肩定位：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，并能夠承受較大的軸向力。 圓螺母定位：定位可靠并能夠承受較大的軸向力。彈性擋圈定位：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，能夠承受較小的軸向力，但可靠性差，不能應(yīng)用在重要場(chǎng)合。 止動(dòng)墊圈定位：和圓螺母配合使用實(shí)現(xiàn)軸上零件的定位。 緊定螺釘定位：只能承受較小的軸向力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可兼做周向固定。 軸端壓板定位：使用壓板通過(guò)螺釘將零件固定在軸端。9.2軸承9.2.1滑動(dòng)軸承9.2.2滾動(dòng)軸承9.2.1滑動(dòng)軸承1．滑動(dòng)軸承的類型（1）整體式向心滑動(dòng)軸承（2）剖分式向心滑動(dòng)軸承整體式向心滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)

剖分式向心滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)

（3）推力滑動(dòng)軸承推力滑動(dòng)軸承用來(lái)承受軸向載荷，一般僅能承受單向軸向載荷。由于摩擦端面上各點(diǎn)的線速度與半徑成正比，故離中心越遠(yuǎn)處磨損越嚴(yán)重，這樣使摩擦端面上壓力分布不勻，靠近中心處壓力較大。為了改善因結(jié)構(gòu)帶來(lái)的缺陷，常采用中空或環(huán)形端面，軸向載荷過(guò)大時(shí)可采用多環(huán)軸頸。推力滑動(dòng)軸承的軸頸與軸瓦端面為平行平面，相對(duì)滑動(dòng)，難以形成完全流體潤(rùn)滑狀態(tài)，只能在不完全流體潤(rùn)滑狀態(tài)下工作，主要用于低速、輕載的場(chǎng)合。2．軸瓦的結(jié)構(gòu)（1）軸瓦。對(duì)應(yīng)于軸承，軸瓦的形式也有整體式和剖分式兩種結(jié)構(gòu)。（2）油槽

為了將潤(rùn)滑油引入軸承，還需在軸瓦上開油溝和油孔，以便在軸頸和軸瓦表面之間導(dǎo)油。在剖分式軸承中，潤(rùn)滑油應(yīng)由非承載區(qū)進(jìn)入，以免破壞承載區(qū)潤(rùn)滑油膜的連續(xù)性，降低軸承的承載能力，故進(jìn)油口開在上瓦頂部。（3）軸承襯。

為了提高承載能力和節(jié)省貴重材料，常在軸瓦的工作表面增加一層耐磨性好的材料，稱為軸承襯，形成雙材料軸瓦。為了使軸承襯與軸瓦結(jié)合牢固，可在軸瓦內(nèi)表面開設(shè)一些溝槽。3．軸承的材料（1）軸承合金（巴氏合金）。軸承合金的摩擦系統(tǒng)小，抗膠合性能好，對(duì)油的吸附性強(qiáng)，而且耐腐蝕性好，但是價(jià)格高且機(jī)械性能差，一般作為軸承襯材料，應(yīng)用在中速、中載的軸承上。（2）青銅。青銅的強(qiáng)度高，承載能力大，耐磨性、導(dǎo)熱性均優(yōu)于軸承合金，但可塑性差，一般與其他金屬元素融合而形成青銅合金，應(yīng)用在中速重載的場(chǎng)合。（3）具有特殊性能的軸承材料。用粉末冶金法制成的軸承，具有多孔性的組織，可以儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，而且膨脹系數(shù)小，在不便于加油的場(chǎng)合應(yīng)用廣泛。4．滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑（1）潤(rùn)滑脂及其選擇。潤(rùn)滑脂由礦物油與各種稠化劑（鈣、鈉、鋁等金屬）混合制成，其稠度大，不易流失，承載力也比較大，但物理和化學(xué)性質(zhì)不如潤(rùn)滑油穩(wěn)定，摩擦功耗大，不宜在溫度變化大或高速下使用。軸頸速度小于2m/s的滑動(dòng)軸承可以采用潤(rùn)滑脂。（2）潤(rùn)滑油及其選擇。選擇潤(rùn)滑油時(shí)主要考慮軸承工作載荷、相對(duì)滑動(dòng)速度、工作溫度、特殊工作環(huán)境等條件。壓力大、溫度高、載荷沖擊變動(dòng)大時(shí)選擇黏度大的潤(rùn)滑油，滑動(dòng)速度大時(shí)選擇黏度較低的潤(rùn)滑油；粗糙或未經(jīng)跑合的表面應(yīng)選擇黏度較高的潤(rùn)滑油。（3）潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑裝置。9.2.2滾動(dòng)軸承1．滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和隔離圈組成。

（2）滾動(dòng)體的形狀

滾動(dòng)體的形狀有球形、圓柱形、圓錐形、鼓形、滾針形等。（3）滾動(dòng)軸承的材料

滾動(dòng)軸承的內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體均要求有良好的耐磨性和較高的接觸疲勞強(qiáng)度，一般用GCr9、GCr15、GC15SiMn等滾動(dòng)軸承鋼制造。隔離圈可以選用較軟的材料制成，常用低碳鋼板沖壓后鉚接或焊接，也可以選用銅合金、鋁合金或工程塑料等材料2．滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)（1）滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)。 摩擦阻力小，因而靈敏、效率高、發(fā)熱量小，并且潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，耗油量少，維護(hù)保養(yǎng)方便。 軸承徑向間隙小，并且可用預(yù)緊的方法調(diào)整間隙，以提高旋轉(zhuǎn)精度。 軸向尺寸小，某些滾動(dòng)軸承可同時(shí)承受徑向載荷與軸向載荷，故可使機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、緊湊。 滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，可由專門工廠大批量生產(chǎn)供應(yīng)，使用、更換方便。（2）滾動(dòng)軸承的缺點(diǎn)。 抗沖擊性能差。 高速時(shí)噪聲大。 工作壽命較低。3．滾動(dòng)軸承的分類4．滾動(dòng)軸承的代號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T272—1993《滾動(dòng)軸承代號(hào)方法》規(guī)定了滾動(dòng)軸承代號(hào)的表示方法，并將軸承的代號(hào)打印在軸承的端面上。5．滾動(dòng)軸承的定位6．滾動(dòng)軸承軸向間隙的調(diào)整為了補(bǔ)償受熱后的伸長(zhǎng)，保證軸承不致卡死，軸承端面與軸承蓋之間應(yīng)留有一定的間隙。間隙的大小影響軸承的旋轉(zhuǎn)精度、使用壽命和轉(zhuǎn)動(dòng)零件工作的平穩(wěn)性。 調(diào)節(jié)墊片：通過(guò)增加或減少軸承蓋與機(jī)座結(jié)合面之間的墊片厚度進(jìn)行調(diào)整。 調(diào)節(jié)壓蓋：用壓蓋中間的螺釘調(diào)節(jié)可調(diào)壓蓋的軸向位置進(jìn)行調(diào)整。 調(diào)節(jié)環(huán)：通過(guò)改變軸承端面和壓蓋間的調(diào)整環(huán)厚度進(jìn)行調(diào)整。7．滾動(dòng)軸承類型的選擇（1）轉(zhuǎn)速較高、載荷較小、要求旋轉(zhuǎn)精度高時(shí)宜選用球軸承；轉(zhuǎn)速較低、載荷較大或有沖擊載荷時(shí)選用滾子軸承。（2）軸承上同時(shí)受徑向和軸向聯(lián)合載荷，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；若徑向載荷較大、軸向載荷小，可選用深溝球軸承；而當(dāng)軸向載荷較大、徑向載荷小時(shí)，可采用推力角接觸球軸承。（3）軸的中心線與軸承座孔中心線有角度誤差、同軸度誤差（制造與安裝造成誤差）或軸的變形大以及多支點(diǎn)軸，均要求軸承調(diào)心性能好，應(yīng)選用調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。（4）當(dāng)軸承座沒(méi)有剖分面而必須沿軸向安裝和拆卸軸承部件時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)、外圈可分離的軸承（如圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承等）。當(dāng)軸承在長(zhǎng)軸上安裝時(shí)，為了便于裝拆，可選用其內(nèi)圈孔為1∶12的圓錐孔軸承。（5）選軸承時(shí)要注意經(jīng)濟(jì)性，一般球軸承比滾子軸承便宜。8．滾動(dòng)軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9．滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑（1）潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。由于潤(rùn)滑脂不易流失，便于密封和維護(hù)，故潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑主要用于低速、重載且不須經(jīng)常加油、使用要求不高的場(chǎng)合。（2）潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。潤(rùn)滑油根據(jù)黏度選擇，取決于速度、載荷、溫度等因素。載荷大、溫度高的軸承選用黏度大的潤(rùn)滑油，易形成油膜；載荷小、速度高的軸承選用黏度較小的潤(rùn)滑油，攪油損失小、冷卻好。10．滾動(dòng)軸承的密封滾動(dòng)軸承的密封是為了防止灰塵、水分等進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┑牧魇?。常用的軸承密封方法可分為接觸式密封和非接觸式密封而密封方法的選擇與潤(rùn)滑的種類、工作環(huán)境以及溫度有關(guān)。9.3軸系部件9.3.1聯(lián)軸器9.3.2離合器9.3.3制動(dòng)器9.3.1聯(lián)軸器1．剛性聯(lián)軸器（1）套筒聯(lián)軸器（2）凸緣聯(lián)軸器（3）十字滑塊聯(lián)軸器（4）齒式聯(lián)軸器（5）萬(wàn)向聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器2．彈性聯(lián)軸器（1）彈性套柱銷聯(lián)軸器（2）彈性柱銷聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器3．聯(lián)軸器的選擇（1）根據(jù)機(jī)器工作條件與使用要求選擇合適的類型。主要考慮的因素有被連兩軸的對(duì)中性、載荷大小及特性、工作轉(zhuǎn)速、工作環(huán)境及溫度等。此外，還應(yīng)考慮安裝尺寸的限制及安裝、維護(hù)方便等。（2）按軸直徑計(jì)算轉(zhuǎn)矩、軸的轉(zhuǎn)速和軸端直徑，從標(biāo)準(zhǔn)中