第五章机械基础

《第五章机械基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章机械基础（64页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第第5 5章章 机械零件机械零件 第五章 机械零件5.1 5.1 轴轴 轴是组成机器的重要零件之一，主要功用是支撑回转零件及传递运动和动力。一、轴的分类一、轴的分类 根据承受载荷不同分类根据承受载荷不同分类： 1 1）转轴）转轴同时承受扭矩和弯曲载荷的作用，例如齿轮减速器中的轴。2 2）心轴）心轴 只需承受弯矩而不传递转距，例如铁路车辆 的轴、自行车的前轴等。按轴旋转与否分为转动心轴和固定心轴两种，3 3）传动轴）传动轴 只承受扭矩而不承受弯矩或承受弯矩较小的轴。例如图所示的汽车传动轴。2 2、根据轴线的形状不同分类根据轴线的形状不同分类二、轴的材料二、轴的材料 由于轴工作时产生的应力多为变应

2、力，所以轴的失 效多为疲劳损坏，因此轴的材料应具有足够的疲劳强度、 较小的应力集中敏感性和良好的加工性能等。曲路传递运动或动力可以穿过钢丝软轴：具有挠性，旋转运动变为直线运动曲轴：通过连杆可以把根据需要可制成空心轴阶梯轴光轴直轴按轴线形状分类 轴的主要材料是碳钢和合金钢。 1、碳钢：价格低廉，对应力集中的敏感性较低，可以利用热处理提高其耐磨性和抗疲劳强度。常用的有35、40、45、50钢。 2、合金钢：对于要求强度较高、尺寸较小或有其它特殊要求的轴，可以采用合金钢材料。耐磨性要求较高的可以采用20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢；要求较高的轴可以使用40Cr 3、对于形状复杂的轴，如曲轴、凸

3、轮轴等，也采用球墨铸铁或高强度铸造材料来进行铸造加工，易于得到所需形状，而且具有较好的吸振性能和好的耐磨性，对应力集中的敏感性也较低。二、保证轴二、保证轴 上零件的准确定位上零件的准确定位 1 1、轴向定位、轴向定位 1）轴肩与轴环定位 方便可靠、不需要附加零件，能承受的轴向力大；。这种方法广泛用于各种轴上零件的定位。 为了保证零件与定位面靠紧，轴上过渡圆角半径应小于零件圆角半径或倒角，一般定位高度取为（0.070.1）d ，轴环宽度b = 1.4h 。2）套筒定位 可以简化轴的结构，减小应力集中结构简单、定位可靠。多用于轴上零件间距离较小的场合。但由于套筒与轴之间存在间隙，所以在高速情况下不

4、宜使用。3）弹性挡圈定位 结构紧凑、简单、装拆方便，但受力较小，且轴上切槽会引起应力集中，常用于轴承的定位。4）轴端挡圈 工作可靠，能够承受较大的轴向力，应用广泛。2 2、周向定位、周向定位 轴上零件的周向定位方法主要有键（平键、半圆键、楔键等）、花键、型面、过盈等等1）平键联接 制造简单、装拆方便。用于传递转矩较大，对中性要求一般的场合，应用最为广泛。2）花键联接 承载能力高，定心好、导向性好，但制造较困难，成本较高。 适用于传递转矩较大，对中性要求较高或零件在轴上移动时要求导向性良好的场合。3）过盈配合 结构简单、定心好、承载能力高和在振动下能可靠的工作。但装配困难，且对配合尺寸的精度要求

5、较高4）销联接 用于固定不太重要、受力不大，但同时需要周向或轴向固定的零件。 三、轴的结构工艺性三、轴的结构工艺性 轴的形状应简单、便于加工。一根轴上的圆角应尽可能取相同的半径，退刀槽取相同的宽度，倒角尺寸相同；一根轴上各键槽应开在同一母线上，以减少换刀次数和调整次数。 需要磨削的轴段，应该留有砂轮越程槽，需要切制螺纹的轴段，应留有退刀槽 ，为了便于装配，轴端应加工出倒角。四、减小应力集中四、减小应力集中 轴上的应力集中会严重削弱轴的疲劳强度，所以应该在轴剖面发生突变的地方制成适当的过渡圆角 ；相邻两轴段直径差不宜过大等措施。此外改善轴的表面质量降低表面粗糙度可以提高轴的疲劳强度 5.2 5.

6、2 键联接键联接一、键联接的类型一、键联接的类型两大类型：1类：松键联接1）平键；2）半圆键；3）花键平键普通平键；导向键与滑键。 普通平键：A型、B型、C型2类：紧键联接1）楔键联接；2）切向键联接1 1平键联接平键联接 其特点是：键的两侧面是工作面，靠键与键槽的侧面挤压来传递扭矩； 平键联接具有结构简单、装拆方便、对中良好优点。采用B型平键时，轴上的键槽用盘铣刀铣出，键槽两的应力集中较小。C型平键常用于轴端的联接。 导向平键用于动联接，其特点是键较长，键与轮毂的键槽采用间隙配合，故轮毂可以沿键作轴向滑动2 2半圆键联接半圆键联接 半圆键联接，轴上键槽用尺寸与 半圆键相同的半圆键铣刀铣出，因

7、 而键在槽中能绕其几何中心摆动以 适应毂上键槽的倾斜度。半圆键用 于静联接，其两侧面是工作面。其 优点是工艺性好，缺点是轴上的键 槽较深，对轴的强度影响较大，所 以一般多用于轻载情况的锥形轴端 联接 3 3楔键联接楔键联接 楔键联接的特点是：键的上下两面是工作面，键的上表面和轮毂键槽底部各有1：100的斜度。工作时，主要靠键、轴和毂之间的摩擦力传递转矩，其缺点：是楔紧后，轴和轮毂的配合产生偏心和倾斜。因此主要用于定心精度要求不高和低速的场合。三、三、花键联接花键联接 由轴和轮毂孔周向均布的多个键齿构成的联接称为花键联接。在工作时，靠侧面的挤压传递扭矩。与普通平键相比具有承载力高、轴和毂受力均匀

8、、定心性和导向性好等优点。但加工需要专用设备和工具，成本较高。5.3轴承轴承是机器中支承轴作回转运动的部件。根据摩擦性质，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承。 5.3.1 5.3.1 滑动轴承概述滑动轴承概述 一、滑动轴承类型： 按承载：向心轴承（受Fr）；推力轴承（受Fa） 按润滑状态：流体润滑轴承；非流体润滑轴承；无润轴承（不加润滑剂）二、滑动轴承的特点 优点：1）承载能力高； 2）工作平稳可靠、噪声低； 3）径向尺寸小； 4）精度高； 5）流体润滑时，摩擦、磨损较小； 6）油膜有一定的吸振能力1）非流体摩擦滑动轴承、摩擦较大，磨损严重。2）流体摩擦滑动轴承在起动、行车、载荷、转速比较大的情况下

9、难于实现流体摩擦；3）流体摩擦、滑动轴承设计、制造、维护费用较高。三、应用：1）转速特高或特低；2）对回转精度要求特别高的轴；3）承受特大载荷；4）冲击、振动较大时；5）特殊工作条件下的轴承；6）径向尺寸受限制或轴承要做成剖分式的结构 例：机床、汽轮机、发电机、轧钢机、大型电机、内燃机、铁路机车、仪表、天文望远镜等。一、径向滑动轴承一、径向滑动轴承径向滑动轴承可以分为整体式和剖分式（对开式）两大类。1 1、整体式径向滑动轴承、整体式径向滑动轴承 整体式滑动轴承由轴承座和轴承套组成。轴承套压装在轴承座孔中，一般配合为H8/s7。轴承座用螺栓与机座联接，顶部设有安装注油油杯的螺纹孔。轴套上开有油孔

10、，并在其内表面开油沟以输送润滑油。这种轴承结构简单、制造成本低，但当滑动表面磨损后无法修整。所以，整体式滑动轴承多用于低速、轻载和间歇工作的场合。 2 2、部分式滑动轴承、部分式滑动轴承 是由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和螺栓组成。正滑动轴承轴承座水平剖分为轴承座和轴承盖两部分，并用二（或四）个螺栓联接。为了防止轴承盖和轴承座横向错动和便于装配时对中，轴承盖和轴承座的剖分面做成阶梯状。 对开式滑动轴承在装拆轴时，轴颈不需要轴向移动，装拆方便。另外，适当增减轴瓦剖分面间的调整垫片，可以调节轴颈与轴承之间的间隙。3 3、自动调心轴承、自动调心轴承 轴承的结构特点是轴瓦的外表面做成凸形球面，与轴承盖及轴

11、承座上的凹形球面箱配合，当轴变形时，轴瓦可随轴线自动调节位置，从而保证轴颈和轴瓦为球面接触。 二、推力滑动轴承二、推力滑动轴承 推力滑动轴承用于承受轴向载荷。它由轴承座、套筒、径向轴瓦、止推轴瓦所组成。 相对滑动端面通常采用环状 端面。当载荷较大时，可采用多 环轴颈，这种结构能够承受双向 轴向载荷。 三、轴承材料三、轴承材料 滑动轴承的主要失效形式有：磨粒磨损、刮伤、胶合、疲劳剥落等。 轴承材料性能应着重满足以下主要要求： 1）良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性 2）良好的顺应性，嵌入性和磨合性 3）足够的强度和必要的塑性 4）良好的耐腐蚀性、热化学性能（传热性和热膨胀性）和调滑性（对油的吸附能力