10轴、轴承、联轴器、离合器

模块10轴及轴承10.1轴的分类10.2轴的结构10.3滚动轴承引言轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转零件（如带轮、链轮、齿轮等），并通过轴来传递运动和扭矩。根据承受载荷的不同心轴传动轴转轴根据轴线的几何形状直轴曲轴软轴光轴阶梯轴轴的分类10.1轴的分类心轴只承受弯矩而不传递转矩的轴，心轴按其是否转动又可分为转动心轴（如火车轮轴）和固定心轴（如自行车前轮车轴）。传动轴传动轴以传递转矩为主不承受弯矩或承受很小弯矩的轴，如汽车变速箱与后桥之间的轴。转轴光轴、阶梯轴、曲轴在轴的全长上直径都相等的直轴。各段直径不相等的直轴。软轴传动的优点：1.连接很方便2.在内置时,只要很小的空间,3.动力来源广泛.缺点有:1.传递功率小,2.不能实现很高的转速.软轴10.2轴的结构轴肩(轴环)：轴的直径变化所形成的阶梯处轴颈轴头轴身轴头：轴和旋转零件的配合部分轴颈：轴和轴承配合的部分轴身：连接轴颈与轴头部分轴的结构设计的要求3.定位和固定要求：轴与轴上零件要有准确的工作位置，并牢固地保持这一位置4.尽量减少应力集中,改善轴的受力状态1.制造工艺性要求：轴应有良好的制造工艺，便于加工2.装拆要求：轴上零件要易于装拆、调整1制造工艺性要求轴应有良好的制造工艺，便于加工加工方法不同，轴的结构也可能不同键槽应位于同一母线上；螺纹退刀槽；砂轮越程槽光轴等强度轴阶梯轴车削倒角磨削砂轮越程槽2装拆要求阶梯状轴——轴端应有45°倒角非定位轴肩(便于装配)、定位轴肩(零件定位)设计轴肩时应注意:轴长应略短于轮毂宽度(保证零件固定)轴肩圆角ｒ＜轮毂孔圆角Ｒ(倒角Ｃ)轴上零件要易于装拆、调整不同的装拆方案，得到不同结构轴的直径应圆整成标准值3定位和固定要求周向固定轴向定位和固定轴与轴上零件要有准确的工作位置定位：零件有准确的工作位置固定：零件在轴上的位置牢固可靠周向定位和固定常用的周向固定方法：键、花键、紧定螺钉、过盈配合等防止轴上零件与轴发生相对转动，以传递转矩轴向定位和固定常用的轴向定位和固定方法：轴肩、套筒、螺母、轴端挡圈等轴头长度轮毂的轴向长度防止轴上零件工作时发生轴向蹿动轴上零件的固定轴的结构设计就是要定出轴的合理外形和各部分的结构尺寸。轴上与轴承配合的部分称为轴颈；与传动零件，如带轮、齿轮、联轴器配合的部分称为轴头；连接轴颈与轴头的部分称为轴身。轴的合理结构必须满足下列基本条件：（1）轴和轴上零件的准确定位与固定；（2）轴的结构要有良好的工艺性；（3）尽量减小应力集中；（4）轴各部分的尺寸要合理等。轴上零件的轴向固定目的——保证零件在轴上有确定的轴向位置，防止零件作轴向移动，并能承受轴向力。圆锥销轴套弹性挡圈双螺母轴端挡圈紧定螺钉轴肩轴环轴肩或轴环结构阶梯轴的截面变化部位结构简单，定位可靠，承受较大的轴向力。轴肩轴环常作为齿轮、带轮、轴承和联轴器等传动零件的轴向固定。套筒结构齿轮套筒滚动轴承一般用在两个零件的间距较小的场合。利用轴套定位，在轴上不需要开槽、钻孔或切制螺纹等，可使轴的结构简化，避免削弱轴的强度。双螺母结构可承受较大的轴向力。缺点螺纹对轴的强度削弱较大，应力集中严重。用于轴端要求固定可靠或承受较大轴向力的场合。轴端挡圈结构弹性挡圈结构承受轴向力小或不承受轴向力的场合，常用作滚动轴承的轴向固定。紧定螺钉结构、圆锥销结构承受轴向力小或不承受轴向力的场合。还可兼作周向固定。轴承端盖：对轴承外圈轴向定位，使轴有确定的轴向工作位置。轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置。轴承端盖轴上零件的周向固定目的——传递运动和转矩过盈配合平键联接花键联接销联接销联接传递转矩较小，不便开键槽，或要求零件与轴心线对中性较高的场合。过盈配合为了便于安装和拆卸，一般的轴均为中间大、两端小的阶梯轴。为避免损伤配合零件各轴端需倒角，并尽可能使倒角尺寸相同，以便于加工。为使左、右端轴承易于拆卸，套筒高度和轴肩高度均应小于滚动轴承内圈高度。在保证工作性能条件下，轴的形状要力求简单，减少阶梯数；轴上的圆角半径尽量取值一致；同一轴上有多个单键时，将各键槽布置在同一母线上，尺寸应尽可能一致，以便于加工；车制螺纹或磨削时，应留出螺纹退刀槽（图5-11）或砂轮越程槽（图5-12）。轴的结构工艺性用于支承轴颈的装置通称为轴承。根据轴承中摩擦性质的不同，可把轴承分为：由于滚动轴承的摩擦系数低，起动阻力小，而且它已标准化，对设计、使用、润滑、维护都很方便，因此在一般机器中应用较广。但由于滑动轴承本身具有一些独特的优点，使得它在某些场合仍占有重要地位。滚动轴承10.3轴承分类箱体齿轮轴轴承轴承孔轴承：支持轴或轴上转动零件的部件作用：支持轴及轴上零件，保持轴的旋转精度减少转轴与支持面间的摩擦磨损分类：按承载方向分：向心轴承、推力轴承按摩擦性质分：滑动轴承、滚动轴承滚动轴承概述滚动轴承的基本类型和特点外圈：支撑零件或轴系；保持架:将滚动体分开。内圈：支撑轴；滚动体：滑动滚动；滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。装在机座或零件轴孔内；滚动轴承的结构组成：内圈、外圈、滚动体、保持架常见的滚动体形状有球形、圆柱形、圆锥形、滚针形、鼓形等。滚动轴承的类型按滚动体的形状分球轴承滚子轴承---滚动体与内外圈为点接触---滚动体与内外圈为线接触1）球轴承滚动体为球形的轴承称为球轴承。它与内、外圈滚道之间是点接触，摩擦小，但承载能力和耐冲击能力较低；允许的极限转速高。2）滚子轴承滚动体是圆柱、圆锥、鼓形和滚针等形状的轴承称为滚子轴承。它与轴承内、外圈滚道之为线接触，摩擦大，但其承载能力和耐冲击能力较高；允许的极限转速较低。按受力分：1.向心轴承2.推力轴承按滚动体列数分：单列双列多列----承受径向载荷----承受轴向载荷滚动轴承中滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的径向平面之间的夹角a称为滚动轴承的公称接触角。它是滚动轴承的一个重要参数，a越大，轴承承受轴向载荷的能力越大。滚动轴承已标准化，由专业工厂进行大批量生产，因此使用者只需根据工作条件和使用要求，正确选用轴承类型和尺寸。公称接触角按受载方向分类按受载方向和公称接触角分：滚动体与套圈接触处的法线与轴承的径向平面之间的夹角（1）向心轴承径向接触轴承：=0º，主要承受径向载荷，及小的轴向载荷。向心角接触轴承：0º≤45º，同时承受径向和轴向载荷。（2）推力轴承推力角接触轴承：45º90º，承受轴向载荷，及小的径向载荷。轴向接触轴承：=90º，只能承受轴向载荷。滚动轴承为标准件：GB/T272-1993前置代号基本代号后置代号尺寸系列代号分部件代号类型代号内径代号直径系列代号宽度系列代号内部结构代号密封与防尘代号公差等级代号。。。字母21345字母(+数字)滚动轴承的代号1内径尺寸代号2尺寸系列代号3类型代号基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号的基础表明轴承的内径、直径系列、宽度系列、类型内径尺寸代号右起第1、2位数字内径d:（即轴的直径）00——10mm01——12mm02——15mm03——17mm04~96——数字x5mm对于内径(500mm，以及22mm、28mm、32mm的轴承，用公称内径数值直接表示，但在与尺寸系列代号之间用“/”分开类型代号第五位(从右到左数)，用数字或字母表示代号为0（双列角接触球轴承），则省略代号轴承类型旧代号3圆锥滚子轴承75推力球轴承86深沟球轴承07角接触球轴承6N圆柱滚子轴承2NA滚针轴承4向心轴承和推力轴承的常用尺寸系列代号直径系列代号推力轴承向心轴承01(0)0(0)1101120211011234特轻轻中重(0)2(0)3(0)41213222324121314222324(0)1212窄正常宽正常尺寸系列代号宽度系列代号高度系列代号7212C举例6305304/32(/P0)7211C/P5深沟球轴承直径系列为3(中),宽度系列为0(不标)内径d=25mm0级精度(不标)角接触球轴承直径系列为2(轻)宽度系列为0(不标)内径d=60mm=15º内径d=32mm圆锥滚子轴承宽度系列为0直径系列为4(重)5级精度接触角15直径55mm正常宽度、轻系列角接触球轴承1）轴承的载荷滚动轴承选择应考虑的问题载荷方向：向心轴承用于受径向力；向心推力轴承用于承受径向力和轴向力联合作用。推力轴承用于受轴向力；载荷大小：一般：滚子轴承≈(1.5~3)球轴承当d≤20mm时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。∴大载荷采用滚子轴承在同样的外形尺寸下，滚子轴承的承载能力大于球轴承。承受径向载荷为主；0˚α45˚→45˚α90˚→承受轴向载荷为主；α=0˚→α=90˚→滚动体为滚子，则只能承受径向载荷；若滚动体为球，可承受一定的轴向载荷。只能承受轴向载荷。2）轴承的转速转速过高→温度↑→润滑失效→滚动体回火或胶合破坏。极限转速----滚动轴承在一定载荷与润滑条件下，允许的最高转速。具体可查阅设计手册或轴承样本。选用原则：1.球轴承比滚子轴承的极限转速高，应优先选用球轴承；2.在高速时，宜选用超轻、特轻及轻系列的轴承；内径相同时，外径越小，滚动体就越轻小，产生的离心惯性力也小，；3）轴承的调心性能影响轴承正常运转。角偏差↑→可采用调心轴承。滚针轴承对轴线倾斜最敏感，应尽可能避免在轴线有倾斜的情况下使用。轴承由于安装误差或轴的变形等都会引起内外圈中心线发生相对倾斜。其倾斜角称为角偏差。3.保持架的材料对轴承转速影响极大，实体保持架比冲压保持架允许有更高一些的转速；4.推力轴承的极限转速很低，当工作转速高时，若轴向载荷不是十分大，可以采用角接触球轴承来承受纯轴向力；5.若工作转速超过了轴承样本，可以用提高公差等级、适当增大游隙、选用循环冷却等方法。装拆滚动轴承时，要特别注意以下两点：滚动轴承的安装与拆卸1)不允许通过滚动体来传力，以免使滚道或滚动体造成损伤。2)由于轴承的配合较紧，装拆时应使用专门的工具。错误的施力正确的施力错误正确内圈的拆卸滚动轴承的安装外圈的拆卸内外圈上同时受力装内圈于轴上毛毡圈密封适用场合：脂润滑，要求环境清洁，轴颈圆周轴速度v4~5m/s，工作温度不超过90℃适用场合：脂或油润滑，轴颈圆周轴速度v4~5m/s，工作温度:-40~100℃密封圈密封轴承密封滑动轴承根据所承受载荷的方向、滑动轴承可分为径向轴承、推力轴承两大类。根据轴系和拆装的需要，滑动轴承可分为整体式和剖分式两类。根据颈和轴瓦间的摩擦状态，滑动轴承可分为液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承根据工作时相对运动表面间油膜形成原理的不同，液体摩擦滑动轴承又分为液体动压润滑轴承和液体静压润滑轴承，简称动压轴承和静压轴承。液体静压轴承，是利用外界液压泵，将具有一定压力的润滑油送入轴颈与轴承之间，靠液体的静压力将工作表面完全隔开，并承受外载荷。液体动压轴承，由于运动形成液体动压力的油膜，将工作表面完全隔开，并承受外载荷。相对运动的表面完全被液体隔开，则运动时摩擦系数小、寿命长，实际使用中很难得到完全液体润滑的运动副。整体式径向滑动轴承整体式滑动轴承由轴承座、轴套组成，轴承座上部有油孔，轴套内有沟，分别用以加油和引油，进行润滑。这种轴承结构简单，但装拆时轴或轴承需轴向移动，而套磨损后轴承间隙无法调整。它多用于低速轻载或间歇工作的机械。剖分式径向滑动轴承对开式径向滑动轴承装拆方便，轴瓦磨损后可减少剖分面处的垫片来调整轴承间隙。对开式滑动轴承由轴承座、轴承盖、轴瓦和螺栓等组成。轴承盖与轴承座接合处做成台阶形榫口，是为了便于对中。上、下两片轴瓦直接与轴接触，装配后应适度压紧，使其不随轴转动。轴承盖上有螺纹孔，可安装油杯或油管，轴瓦上有油孔和油沟。轴瓦的结构轴瓦是滑动轴承中直接与轴颈接触的零件，是滑动轴承的主要组成部分。轴瓦结构如图所示，分为整体式（a）和剖分式（b）两种。剖分式轴瓦两端凸缘可防止轴瓦沿轴向窜动，并能承受一定的轴向力。为