第13章 轴和轴承课件(13)

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1、机械设计基础机械设计基础课件（课件（13）第第1313章章 轴和轴承轴和轴承 轴是组成机器的重要零件之一，其主要功能是支持作回转轴是组成机器的重要零件之一，其主要功能是支持作回转运动的传动零件运动的传动零件( (如齿轮、蜗轮等如齿轮、蜗轮等) )，并传递运动和动力。，并传递运动和动力。 第十三章第十三章 轴和轴承轴和轴承带式运带式运输机输机减速器减速器电动机电动机转轴转轴 一、轴的分类一、轴的分类1.根据轴的功用和承载情况分根据轴的功用和承载情况分 ：(1) (1) 传动轴传动轴-只传递扭矩不承受弯矩只传递扭矩不承受弯矩, ,如汽车如汽车中连接变速箱与后桥的传动轴中连接变速箱与后桥的传动轴发动

2、机发动机后桥后桥传动轴传动轴前轮轮毂前轮轮毂固定心轴固定心轴(动画演示动画演示)火车轮轴火车轮轴车厢重力车厢重力 前叉前叉自行车自行车前轮轴前轮轴支撑反力支撑反力转动心轴转动心轴(动画演示动画演示)(2) (2) 心轴心轴-只承受弯矩只承受弯矩, ,不传递转矩的轴。不传递转矩的轴。分为分为转动心轴转动心轴固定心轴固定心轴（3 3）转轴）转轴-同时承受扭矩和弯矩同时承受扭矩和弯矩 ( (动画演示动画演示) ) 带式运带式运输机输机减速器减速器电动机电动机转轴转轴(1)(1)直轴直轴光轴光轴 阶梯轴阶梯轴 2.2.根据轴的中心线形状分：根据轴的中心线形状分：一般情况下，直轴做成实心轴，一般情况下，

3、直轴做成实心轴，需要减重时做成空心轴需要减重时做成空心轴直轴直轴阶梯轴阶梯轴空心轴空心轴曲轴曲轴 二、轴的材料及选择二、轴的材料及选择 轴轴 工作时多为转轴，产生的应力多为变应力。工作时多为转轴，产生的应力多为变应力。失效：失效：疲劳损坏，轴颈过渡磨损、失圆或轴变形过大疲劳损坏，轴颈过渡磨损、失圆或轴变形过大碳钢：碳钢： 35、45、50 ，尤其是，尤其是45号钢。号钢。 对应力集中的敏感性低，加工工艺性好，故应用最对应力集中的敏感性低，加工工艺性好，故应用最广，广， 对于不重要或受力较小的轴也可用对于不重要或受力较小的轴也可用Q235A等普通碳素等普通碳素钢。钢。合金钢：具有比碳钢更好的机械

4、性能和淬火性能，但对应合金钢：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。特殊要求的轴。 正火或调质处理。正火或调质处理。第二节第二节 轴的结构设计与强度计算轴的结构设计与强度计算轴的结构分析轴的结构分析：包括定出轴的合理的包括定出轴的合理的外形和全部结构尺寸外形和全部结构尺寸 1. 1.轴应便于制造，轴上零件要易于轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；装拆；( (制造安装制造安装) ) 2. 2.轴和轴上零件要有准确的工作轴和轴上零件要有准确的工作位置；位置；( (定位定位) ) 3.

5、 3.各零件要牢固而可靠地相对固定；各零件要牢固而可靠地相对固定；( (固定固定) ) 4. 4.改善应力状况，减小应力集中。改善应力状况，减小应力集中。轴的结构轴的结构 轴主要由轴主要由轴颈、轴颈、 轴头、轴头、 轴身轴身三部分组成三部分组成(如图如图10-5)。 轴上被支承的部分为轴上被支承的部分为轴颈轴颈，如图中，如图中， 段；段； 安装安装轮毂的部分称做轮毂的部分称做轴头轴头，如图中，如图中，段；段； 联接轴颈和轴头的联接轴颈和轴头的部分称做部分称做轴身轴身，如图中，如图中，段。段。 套筒套筒轴承轴承齿轮齿轮联轴器联轴器轴承盖轴承盖轴颈轴颈轴身轴身轴头轴头轴上零件的装配方案轴上零件的装

6、配方案为了便于安装和拆卸为了便于安装和拆卸,转轴一般都制成中间大、两头小转轴一般都制成中间大、两头小的阶梯轴，如下图所示。装拆顺序如图示的阶梯轴，如下图所示。装拆顺序如图示:12345672. 轴上零件的定位与固定轴上零件的定位与固定轴上零件的定位与固定是两个不同的概念轴上零件的定位与固定是两个不同的概念,定位是定位是为了保证传动轴在轴上有准确的安装位置为了保证传动轴在轴上有准确的安装位置,而固定而固定是为了保证轴上零件在转动上保持位置不变是为了保证轴上零件在转动上保持位置不变,承受承受轴上的载荷轴上的载荷. 分类分类轴向定位与固定轴向定位与固定轴向定位与固定轴向定位与固定零件的零件的轴向定位

7、轴向定位由轴肩（轴环）或套筒来实现。由轴肩（轴环）或套筒来实现。(1) (1) 轴上零件的轴向定位与固定轴上零件的轴向定位与固定 轴肩及轴环轴肩及轴环-阶梯轴上截面变化之处。阶梯轴上截面变化之处。特点：结构简单，定位可靠特点：结构简单，定位可靠 ，可承受较大的轴向力，可承受较大的轴向力 应用：齿轮、带轮、联轴器、应用：齿轮、带轮、联轴器、 轴承等的轴向定位轴承等的轴向定位圆螺母圆螺母特点：定位可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力特点：定位可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力 由于切制螺纹使轴的疲劳强度下降由于切制螺纹使轴的疲劳强度下降 应用：常用于轴的中部和端部应用：常用于轴的中部和端部止动垫圈止

8、动垫圈圆螺母圆螺母圆螺母圆螺母套筒套筒 弹性挡圈弹性挡圈特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力。特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力。 应用：常用于固定滚动轴承等的轴向定位应用：常用于固定滚动轴承等的轴向定位弹性挡圈弹性挡圈轴端压板轴端压板应用：用于轴端零件的固定，应用：用于轴端零件的固定，特点：可承受剧烈振动和冲击。特点：可承受剧烈振动和冲击。联轴器联轴器压板压板紧定螺钉紧定螺钉应用：适用于轴向力很小，应用：适用于轴向力很小，转速低的场合转速低的场合特点：可承受很小的轴向力特点：可承受很小的轴向力。紧定螺钉紧定螺钉轮毂轮毂周向定位紧定螺钉周向定位紧定螺钉轴轴端端挡挡圈圈与与圆圆锥锥面面

9、轴轴向向定定位位弹弹簧簧垫垫圈圈圆螺母圆螺母定位套筒定位套筒(2) (2) 轴上零件的周向固定轴上零件的周向固定 为了传递运动和转矩，防止轴上零件与轴作相对转动，为了传递运动和转矩，防止轴上零件与轴作相对转动，轴和轴上零件必须可靠地沿周向固定（连接）。常用的周轴和轴上零件必须可靠地沿周向固定（连接）。常用的周向固定方法有：销、键、花键、过盈配合和成形联接等，向固定方法有：销、键、花键、过盈配合和成形联接等，其中以键和花键联接应用最广。其中以键和花键联接应用最广。 平键连接平键连接花键连接花键连接销钉连接销钉连接倒角倒角1 1）为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向中间增）为便于轴上零件

10、的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向中间增大的阶梯状。阶梯数尽可能少，以减少应力集中，轴上各段的大的阶梯状。阶梯数尽可能少，以减少应力集中，轴上各段的键槽、圆角半径、倒角、中心孔等尺寸尽可能统一，以便于加键槽、圆角半径、倒角、中心孔等尺寸尽可能统一，以便于加工和检验。工和检验。3. 3. 轴的结构工艺性轴的结构工艺性2）磨削的轴需要磨端有砂轮越程槽。磨削的轴需要磨端有砂轮越程槽。 车螺纹的轴端应有退刀槽。车螺纹的轴端应有退刀槽。退刀槽退刀槽越程槽越程槽磨削面磨削面轴环、轴肩尺寸：要求轴环、轴肩尺寸：要求r轴轴R孔或孔或r轴轴C孔孔 Rr3） 轴上所有键槽应沿轴的同一母线布置。轴上所有键槽应沿轴的同

11、一母线布置。 减少加减少加工装夹次数。工装夹次数。 （4） 为了便于轴上零件的装配和去除毛为了便于轴上零件的装配和去除毛刺，刺， 轴及轴肩端部一般均应制出轴及轴肩端部一般均应制出45的倒角。过盈配合轴段的装入端常加的倒角。过盈配合轴段的装入端常加工出半锥角为工出半锥角为30的导向锥面的导向锥面(如图如图10-7)。 倒角倒角5) 为了便于轴承的装拆应保证轴肩的高度小为了便于轴承的装拆应保证轴肩的高度小于轴承内圈的高度于轴承内圈的高度hh11hh 设计：潘存云轴承的拆装轴承的拆装内圈内圈：设计：潘存云结构不理！结构不理！轴肩高度轴肩高度 内圈外经内圈外经5) 为保证各传动件轴向固定，轴与传动件轮