土木工程機(jī)械課件第五章.ppt

第五章 軸及軸系零部件,5.1 軸 5.2 軸承 5.3 聯(lián)軸器與離合器,5.1 軸,軸系零部件：由軸、軸承、聯(lián)軸器和離合器及軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)零件組合起來(lái)的系統(tǒng)。 軸的作用是用于支撐軸上的旋轉(zhuǎn)零件，使其具有確定的工作位置，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 5.1.1 軸的分類及應(yīng)用 1. 直軸 按軸的承載情況分：心軸、傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)軸。,5.1 軸,(1) 心軸：只承受彎矩作用的軸。,5.1 軸,(2)傳動(dòng)軸：既傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力（傳遞扭矩）、又支撐回轉(zhuǎn)零件的軸。,5.1 軸,(3)轉(zhuǎn)軸：既承受彎矩又承受扭矩的軸。,5.1 軸,按軸的形狀分：,軸,光 軸 階梯軸,5.1 軸,5.1.2 軸的材料 (1)一般用途的軸采用碳素鋼：3050碳素鋼，常用45#鋼 (2)不重要、輕載、一般的轉(zhuǎn)動(dòng)軸采用球墨鑄鐵：Q235Q275 (3)傳動(dòng)功率大、受尺寸限制、有特殊要求的軸： 采用合金鋼。,5.1 軸,5.1.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的外形尺寸應(yīng)滿足： (a)軸上的零件便于裝卸； (b)軸上的零件有可靠的軸向和周向固定； (c)軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工、并盡量減少應(yīng)力集中。,5.1 軸,1. 軸的結(jié)構(gòu),為了便于制造、軸上零件定位準(zhǔn)確、固定可靠、裝拆方便，階梯軸被設(shè)計(jì)成兩端向中間逐漸增大的階梯。,軸頸,軸頸,軸身,軸身,軸身,軸頭,軸頭,5.1 軸,2. 零件在軸上的定位與固定 (1)零件在軸向的定位與固定：,軸肩,套筒,擋圈或螺母,零件在軸向的定位與固定的方法有：軸肩、套筒、軸端擋圈及螺母定位。,5.1 軸,a.軸肩與軸轂的定位結(jié)構(gòu),5.1 軸,b.軸肩與套筒定位與固定,5.1 軸,c.軸肩與圓螺母定位與固定,5.1 軸,d.軸肩與擋圈的定位與固定,5.1 軸,e.軸端擋圈的定位與固定,5.1 軸,（2）零件在軸上的周向定位與固定 軸上零件的周向固定是為了防止零件與軸產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。,鍵,鍵,5.1 軸,周向定位與固定常用的方法有鍵、花鍵、成型、彈性環(huán)、銷、過(guò)盈配合等聯(lián)接形式,5.1 軸,3. 軸的結(jié)構(gòu)工藝性： （1）加工工藝性：越程槽、退刀槽、中心孔,越程槽,退刀槽,中心孔,5.1 軸,（2）裝配工藝性： 為了便于軸上零件的裝配，軸的直徑應(yīng)采用從兩邊向中間逐漸增大的階梯軸。,從兩邊向中間逐漸增大的階梯軸,5.1 軸,軸端應(yīng)有倒角或圓角，并去掉毛刺，以便于裝配。 導(dǎo)角：45、30、15 ,倒角,倒角,5.1 軸,（4）提高疲勞強(qiáng)度 在軸的結(jié)構(gòu)上，應(yīng)盡量避免應(yīng)力集中、提高表面加工質(zhì)量、強(qiáng)化處理等措施。,凹切圓角,圓角,過(guò)渡肩環(huán),5.1 軸,5.1.4 軸的設(shè)計(jì) 根據(jù)軸所傳遞的功率、軸的轉(zhuǎn)速、軸上傳動(dòng)零件的主要參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行。 1. 按扭矩初算軸徑：,5.1 軸,P軸的傳動(dòng)功率，KW; d受扭軸段上的最小直徑，mm;,5.1 軸,c)越程槽： d)退刀槽:,3. 彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算（不講）,5.2 軸 承,軸承：用來(lái)支撐軸，并使軸和轂?zāi)芟嗷マD(zhuǎn)動(dòng)的部件。 兩種：滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承。 按照載荷方向：承受徑向載荷的向心軸承、承受軸向載荷的推力軸承、同時(shí)承受徑向和軸向載荷的向心推力軸承 5.2.1 滑動(dòng)軸承 滑動(dòng)軸承：包含零件少，工作面為面接觸，一般有潤(rùn)滑油膜。,5.2 軸 承,1.結(jié)構(gòu)形式 (1)整體向心滑動(dòng)軸承 特點(diǎn)：只能承受徑向載荷，多用于重載、低速、間歇工作的機(jī)械。,5.2 軸 承,(2)剖分式向心滑動(dòng)軸承：,5.2 軸 承,(3)調(diào)心式向心球軸承：,5.2 軸 承,2. 軸瓦的材料和結(jié)構(gòu) (1)軸瓦的材料： (a)軸承合金：是錫、鉛、銻和銅的合金。廣泛應(yīng)用于高、中速、及重、中載荷下工作的軸承。 (b)鑄造青銅： (c) 鑄鐵、粉末冶金材料、工程塑料。,5.2 軸 承,(2)軸瓦的結(jié)構(gòu)： (a)整體式軸瓦：用于整體式向心滑動(dòng)軸承,5.2 軸 承,(b)剖分式軸瓦:,5.2 軸 承,(c)雙金屬軸瓦:,雙金屬軸瓦,5.2 軸 承,油溝形式,(d)軸瓦上的油溝與油孔:,5.2 軸 承,（3） 混合摩擦向心滑動(dòng)軸承承載能力的校核： 混合摩擦向心滑動(dòng)軸承主要失效形式：磨損、膠合。 (1) 對(duì)于低速或間歇工作的軸承：應(yīng)保證良好的潤(rùn)滑性能，避免軸瓦過(guò)度磨損，應(yīng)使壓力p(MPa)滿足如下條件：,F徑向力，N; d軸頸直徑，mm； B軸承工作寬度，mm； p軸瓦材料的許用壓力，Mpa,5.2 軸 承,(2) 對(duì)于載荷較大轉(zhuǎn)速較高的軸承，應(yīng)保證軸承工作時(shí)不使因過(guò)渡發(fā)熱而產(chǎn)生膠合，應(yīng)計(jì)算表征軸承發(fā)熱因素pv(N/mm2m/s)值，應(yīng)使：,式中：n軸的轉(zhuǎn)速，r/min ； pv許用值，,5.2 軸 承,(3) 對(duì)于輕載高速軸承，應(yīng)限制最高滑動(dòng)速度：,5.2 軸 承,5.2.2 滾動(dòng)軸承 1.基本結(jié)構(gòu)： 基本結(jié)構(gòu)：內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體、保持架。,5.2 軸 承,滾動(dòng)體的形式：,5.2 軸 承,2.滾動(dòng)軸承的主要類型 (1)單列向心球軸承（類型代號(hào)0000）：主要承受徑向載荷，也可一定的承受雙向軸向力。極限轉(zhuǎn)速高。,5.2 軸 承,(2)調(diào)心球軸承（類型代號(hào)1000):滾動(dòng)體為雙列鋼球，內(nèi)圈有溝狀滾道，外圈內(nèi)表面為球面，可以調(diào)整調(diào)整軸心線的位置，允許最大偏轉(zhuǎn)角為3 ?？沙惺軓较蜉d荷和較小的軸向載荷，但不能承受純軸向載荷。,5.2 軸 承,(3) 圓柱滾子軸承（類型代號(hào)2000):能承受較大的徑向載荷，常用于軸剛性大及軸、孔對(duì)中好的場(chǎng)合。,5.2 軸 承,(4) 調(diào)心滾子軸承（類型代號(hào)3000）：滾動(dòng)體為雙列鼓形滾子，外圈內(nèi)表面為球面，允許偏斜角為0.52。承載能力大（是1000型軸承的34倍，極限轉(zhuǎn)速低。,5.2 軸 承,(5) 滾針軸承（類型代號(hào)4000）：徑向尺寸小，能承受很大的徑向載荷，但不能承受軸向載荷，極限轉(zhuǎn)速低；常用于徑向尺寸受到限制且載荷較大的場(chǎng)合。,5.2 軸 承,向心推力球軸承（類型代號(hào)6000）：接觸角a有15、25、40三種，可同時(shí)承受徑向、單向軸向載荷，a角越大，軸向承載能力越強(qiáng)。因只能承受單向軸向載荷，所以常成對(duì)使用，平衡軸向力。,5.2 軸 承,(7) 圓錐滾子軸承（類型代號(hào)7000）：承載能力大于6000型軸承，極限轉(zhuǎn)速也低一些，內(nèi)外圈可分離，可同時(shí)承受徑向、軸向載荷。,5.2 軸 承,(8) 推力球軸承（類型代號(hào)8000）：軸承的上下墊圈與滾動(dòng)體可分離，用于承受軸向載荷，極限轉(zhuǎn)速低。,5.2 軸 承,(9)螺旋滾子軸承 （基本代號(hào)5000）,(10)交叉圓柱滾子軸承 （基本代號(hào)79000）,5.2 軸 承,3. 類型的選擇： 原則: (1)軸承所承受載荷的大小、方向、性質(zhì)； (2)軸承的轉(zhuǎn)速； (3)調(diào)心性能要求； (4)經(jīng)濟(jì)性：同型號(hào)的G、E、D、C級(jí)軸承，其價(jià)格比為：1:1.8 : 2.7 : 7，球軸承較滾子軸承價(jià)格低廉，調(diào)心軸承最貴。,5.2 軸 承,4. 滾動(dòng)軸承的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則： （1）主要的失效形式有：疲勞點(diǎn)蝕、塑性變形. （2）計(jì)算準(zhǔn)則 對(duì)于一般工作條件的滾動(dòng)軸承，點(diǎn)蝕是其主要的失效形式，主要進(jìn)行壽命計(jì)算和靜強(qiáng)度校核； 對(duì)于擺動(dòng)或轉(zhuǎn)速低的滾動(dòng)軸承，應(yīng)控制塑性變形，主要進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算； 對(duì)于高速回轉(zhuǎn)的滾動(dòng)軸承，應(yīng)進(jìn)行壽命計(jì)算和極限轉(zhuǎn)速校核。,5.2 軸 承,（3）角接觸軸承與圓錐滾子軸承的安裝方式： 角接觸軸承和圓錐滾子軸承應(yīng)成對(duì)使用。 按照軸承安裝方向的不同，有正裝（或稱“面對(duì)面”安裝）和反裝（或稱“背靠背”安裝）兩種安裝方式。,5.3 聯(lián)軸器和離合器,聯(lián)軸器和離合器用于軸與軸或軸與回轉(zhuǎn)零件的聯(lián)接；其作用是：傳遞扭矩和轉(zhuǎn)速。也可用作安全裝置、調(diào)速裝置、定向裝置。 不同之處：聯(lián)軸器在工作過(guò)程中，兩軸不能分開；離合器可根據(jù)工作需要，軸在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)隨時(shí)使兩軸脫開或分離。,5.3 聯(lián)軸器和離合器,5.3.1 聯(lián)軸器： 1.聯(lián)軸器的分類,聯(lián)軸器,5.3 聯(lián)軸器和離合器,2. 固定式剛性聯(lián)軸器: 固定式聯(lián)軸器:聯(lián)軸器工作時(shí)，與被連接的兩軸形成一個(gè)構(gòu)件，不能補(bǔ)償軸的位移。 (1) 套筒聯(lián)軸器：,5.3 聯(lián)軸器和離合器,(2) 凸緣式聯(lián)軸器：,凸肩凹槽式,絞制孔螺栓式,5.3 聯(lián)軸器和離合器,3. 可移式鋼性聯(lián)軸器： 可移式鋼性聯(lián)軸器：是利用聯(lián)軸器自身構(gòu)件間的自由度來(lái)補(bǔ)償兩軸間的相對(duì)位移。,5.3 聯(lián)軸器和離合器,(1)十字塊聯(lián)軸器,5.3 聯(lián)軸器和離合器,(2)齒輪聯(lián)軸器,5.3 聯(lián)軸器和離合器,(3) 萬(wàn)向聯(lián)軸器,5.3 聯(lián)軸器和離合器,4. 彈性聯(lián)軸器： 彈性聯(lián)軸器是通過(guò)自身的彈性元件傳遞扭矩，利用彈性元件的變形來(lái)補(bǔ)償兩軸間的相對(duì)位移，具有減振、緩沖的功能。 (1)彈性套柱銷聯(lián)軸器,5.3 聯(lián)軸器和離合器,(2