軸系零部件課件

第五章軸系零部件在機械中，軸、軸承、聯(lián)軸器、離合器和制動器等統(tǒng)稱為軸系零件。它們是機械的重要組成部分，其設(shè)計是否正確、選擇是否合理將直接影響整臺機器的工作性能。下面分別介紹它們的設(shè)計、計算和選擇問題。第一節(jié)軸一、軸的功用機器工作時，其中的有些零件，如齒輪、蝸輪、帶輪和鏈輪等需作旋轉(zhuǎn)運動。這些零件通常都套裝在軸上，而軸又套裝在軸承上構(gòu)成組件，再裝到機座或機箱上。由此可見，軸一方面用來支撐旋轉(zhuǎn)零件，傳遞運動和動力，另一方面又被軸承所支撐，是機器中必不可少的重要零件。二、軸的類型按軸的不同用途和受力狀況，軸可以分為：心軸、傳動軸和轉(zhuǎn)軸三類。第五章軸系零部件在機械中，軸、軸承、聯(lián)軸器、離合1第五章軸系零部件1．心軸只承受彎矩（支撐轉(zhuǎn)動零件）而不承受扭矩（不傳遞轉(zhuǎn)矩）的軸稱為心軸。當(dāng)心軸隨轉(zhuǎn)動零件轉(zhuǎn)動時稱為轉(zhuǎn)動心軸，如火車車軸（圖5-1）；而固定不旋轉(zhuǎn)的心軸稱為固定心軸，如自行車軸（圖5-2）。

2.傳動軸主要傳遞轉(zhuǎn)矩，不承受或很少承受彎矩的軸稱為傳動軸，如汽車的主傳動軸、轉(zhuǎn)向軸等（圖5-3）。3.轉(zhuǎn)軸工作時既承受彎矩（支撐轉(zhuǎn)動零件），又承受轉(zhuǎn)矩（傳遞動力）的軸稱為轉(zhuǎn)軸，如減速器中的軸（圖5-4）。這是機器中最常見的軸。

圖5-1轉(zhuǎn)動心軸圖5-2固定心軸第五章軸系零部件1．心軸圖5-1轉(zhuǎn)2第五章軸系零部件按軸線情況的不同，軸還可分為直軸和曲軸（圖4-5c）。直軸又分為光軸（圖4-5a）和階梯軸（圖4-5b）兩種。此外，還有一些特殊用途的軸，如鋼絲軟軸（圖5-6），這種軸具有良好的撓性，它可不受限制地把旋轉(zhuǎn)運動傳遞到空間任何位置，常用于機械式遠(yuǎn)距離控制機構(gòu)、儀表傳動及手持電動小型機具等。圖5-5軸圖5-6鋼絲軟軸第五章軸系零部件按軸線情況的不同，軸還可分為直軸3第五章軸系零部件

三、軸的材料由于軸通常需具備良好的綜合機械性能，所以軸的材料常選用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼35、45、50等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼因具有較高的綜合力學(xué)性能，常用來做軸的材料，其中45號鋼用得最為廣泛。為了改善其力學(xué)性能，應(yīng)進行正火或調(diào)質(zhì)處理。不重要或受力較小的軸，則可采用Q235、Q275等普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。合金鋼合金鋼具有較高的機械強度和優(yōu)越的淬火性能，但價格較貴，故多用于要求強度高、尺寸小、重量輕及非常溫下工作或有其它特殊要求的軸。對于強度要求高、重載而無很大沖擊的軸，可采用40Cr、40MnB、35SiMn、40CrNi等合金調(diào)質(zhì)鋼。軸進行調(diào)質(zhì)處理，獲得綜合力學(xué)性能。對于要求強度、韌性及耐磨性均較好的軸，可采用20Cr、20CrMnTi等滲碳鋼，進行滲碳、淬火及低溫回火熱處理。而對于一些形狀復(fù)雜的軸，如曲軸等可應(yīng)用球墨鑄鐵制造，一方面其成本低廉，吸振性較好，另一方面球墨鑄鐵對應(yīng)力集中的敏感性較低，且強度較好。第五章軸系零部件三、軸的材料4第五章軸系零部件四、軸的計算軸的強度計算應(yīng)根據(jù)軸的承載情況，采用相應(yīng)計算方法。常見的軸的強度計算方法有兩種：按扭轉(zhuǎn)強度計算和按彎扭組合強度計算。1．按扭轉(zhuǎn)強度計算這種方法適用于只承受轉(zhuǎn)矩的傳動軸的精確計算，也可用于既受彎矩又受扭矩的軸的近似計算。對于只傳遞扭矩的圓截面軸，其強度條件為≤[]

(5-1)

式中——軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位MPa；——轉(zhuǎn)矩，單位Nmm；——抗扭截面模量，單位mm3，對圓截面軸

第五章軸系零部件四、軸的計算5第五章軸系零部件——傳遞的功率，kW；——軸的轉(zhuǎn)速，r/min；——軸徑，mm；[]——許用扭切應(yīng)力，MPa。

對于既傳遞扭矩又承受彎矩的軸，也可用上式初步估算軸的直徑，但必須把軸的許用扭切應(yīng)力[]適當(dāng)降低（見表5-1）以補償彎矩對軸的影響。將降低后的許用應(yīng)力代入上式，并改寫為設(shè)計公式式中

C——由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)，見表5-1；

d——軸的直徑，mm。(5-2)

第五章軸系零部件——傳遞的功率，kW；6第五章軸系零部件表5-1常用材料的[]值和C值

2．按彎扭組合強度計算

對于轉(zhuǎn)軸，當(dāng)軸上零件的位置布置妥當(dāng)后，外載荷和支承反力的作用位置即可確定，由此可作軸的受力分析及繪制彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖。這時就可按彎扭組合強度計算軸徑。具體計算方法參見材料力學(xué)課程有關(guān)內(nèi)容。對于一般的軸，采用式（5-2）來確定軸徑就可以了；對于重要的軸，則需根據(jù)有關(guān)資料進行更精確的強度、剛度計算和校核；對于轉(zhuǎn)速較高、跨度較大而剛性較小或外伸端較長的軸，則還應(yīng)進行臨界轉(zhuǎn)速的校核計算。軸的材料Q235，20354540Cr，35SiMn[]/MPa12~2020~3030~4040~52C160~135135~118118~107107~98第五章軸系零部件表5-1常用材料的[]值和C值7第五章軸系零部件五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計就是使軸的各部分具有合理的形狀和尺寸。主要有以下要求：1）軸應(yīng)便于加工，軸上零件要易于裝拆；2）軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置（定位）；3）各零件要牢固而可靠地相對固定；4）改善受力狀況，減小應(yīng)力集中。下面逐項討論這些要求，并結(jié)合圖5-7所示的單級齒輪減速器的高速軸加以說明。1.制造安裝要求為便于軸上零件的裝拆，常將軸做成階梯軸。對于一般剖分式箱體中的軸，它的直徑從軸端逐漸向中間增大。如圖5-7所示，可依次將齒輪、套筒、左端滾動軸承、軸承蓋和帶輪從軸的左端裝拆，另一滾動軸承從右端裝拆。為方便軸上零件易于安裝，軸端及各軸段的端部應(yīng)有倒角。第五章軸系零部件五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計8第五章軸系零部件圖5-7軸的結(jié)構(gòu)1.制造安裝要求為便于軸上零件的裝拆，常將軸做成階梯軸。對于一般剖分式箱體中的軸，它的直徑從軸端逐漸向中間增大。如圖5-7所示，可依次將齒輪、套筒、左端滾動軸承、軸承蓋和帶輪從軸的左端裝拆，另一滾動軸承從右端裝拆。為方便軸上零件易于安裝，軸端及各軸段的端部應(yīng)有倒角。第五章軸系零部件圖5-7軸的結(jié)構(gòu)1.制造安9第五章軸系零部件軸上磨削的軸段，應(yīng)有砂輪越程槽（圖5-7中⑥與⑦的交界處）；車制螺紋的軸段，應(yīng)有退刀槽。在滿足使用要求的情況下，軸的形狀和尺寸應(yīng)力求簡單，以便于加工。2.軸上零件的定位階梯軸上截面變化處叫做軸肩，起軸向定位作用。在圖5-7中，④、⑤間的軸肩使齒輪在軸上定位；①、②間的軸肩使帶輪在軸上定位；⑥、⑦間的軸肩使右端軸承定位。

3.軸上零件的固定軸上零件的軸向固定，常采用軸肩、套筒、螺母或軸端擋圈等形式。在圖5-7中，齒輪能實現(xiàn)雙向固定。齒輪受軸向力時，向右通過④、⑤間的軸肩，并由⑥、⑦間的軸肩頂在滾動軸承內(nèi)圈上；向左則通過套筒頂在滾動軸承內(nèi)圈上。無法采用套筒或套筒太長時，可采用圓螺母加以固定，如圖5-8所示。圖5-7所示帶輪的軸向固定是靠①、②間的軸肩及軸端擋圈。圖5-9所示為軸端擋圈的一種型式。第五章軸系零部件軸上磨削的軸段，應(yīng)有砂輪越程槽（10第五章軸系零部件圖5-8雙圓螺母圖5-9軸端擋圈采用套筒、軸端擋圈、螺母作軸向固定時，應(yīng)將裝零件的軸段長度做得比零件輪轂短2~3mm。以保證套筒、螺母或軸端擋圈能靠緊零件端面。為了保證軸上零件緊靠定位面（軸肩），軸肩的圓角半徑r必須小于相配零件的倒角C1或圓角半徑R，軸肩高必須大于C1或R（圖5-10）圖5-10軸肩和圓角第五章軸系零部件圖5-8雙圓螺母11第五章軸系零部件軸向力較小時，零件在軸上的固定可采用彈性擋圈或緊定螺釘（圖5-11）。軸上零件的周向固定，大多采用鍵、花鍵或過盈配合等聯(lián)接形式。采用鍵聯(lián)接時，為加工方便，各段軸的鍵槽應(yīng)設(shè)計在同一加工直線上，并應(yīng)盡可能采用同一規(guī)格的鍵槽截面尺寸。如（圖5-12）所示。4．減少應(yīng)力集中零件截面發(fā)生突然變化的地方，受載后都會造成應(yīng)力集中現(xiàn)象。因此對階梯軸來說，在截面尺寸變化處應(yīng)采用圓角過渡，并盡量避免在軸上、特別是應(yīng)力大的部位開橫孔、切口或凹槽。必須開橫孔時，孔邊要倒角。圖5-11彈性擋圈和緊定螺釘圖5-12鍵槽分布第五章軸系零部件軸向力較小時，零件在軸上的固定12第五章軸系零部件六、軸的設(shè)計步驟為了保證軸的正常工作，軸必須具有足夠的強度、剛度、表面硬度、合理的結(jié)構(gòu)和良好的工藝性。設(shè)計軸的一般步驟是：1）受力分析；2）選擇材料和熱處理；3）按扭轉(zhuǎn)強度估算最小直徑；4）進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,確定軸的各段直徑、長度,畫出結(jié)構(gòu)草圖；5）按彎、扭組合作用驗算軸的強度和剛度；6）繪制軸的工作圖(零件圖)。第五章軸系零部件六、軸的設(shè)計步驟13第五章軸系零部件第二節(jié)軸承

一、軸承的功用與分類1．軸承的功用軸工作時大多數(shù)要作旋轉(zhuǎn)運動，因此軸承是用來支撐軸及軸上回轉(zhuǎn)零件，使軸能實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動的部件。2．軸承的分類按軸承能承受載荷的方向，可分為可承受徑向載荷的向心軸承、可承受軸向載荷的推力軸承和既可承受徑向載荷又能承受軸向載荷的向心推力軸承。按軸承工作時的摩擦性質(zhì)，可分為滑動摩擦軸承（簡稱滑動軸承）和滾動摩擦軸承（簡稱滾動軸承）兩大類。與滑動軸承相比，滾動軸承具有摩擦阻力小、起動靈敏、效率高、潤滑簡便和易于互換等優(yōu)點，其缺點是抗沖擊能力差，高速時出現(xiàn)噪聲，工作壽命也不及滑動軸承。雖然滾動軸承具有一系列優(yōu)點，獲得廣泛應(yīng)用，但是在高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合，滑動軸承就顯示出它的優(yōu)異性能。因而，在汽輪機、離心式壓縮機、內(nèi)燃機、大型電機

第五章軸系零部件第二節(jié)軸承14第五章軸系零部件中多采用滑動軸承。此外，在低速而帶有沖擊的機器中，如水泥攪拌機、滾筒清砂機、破碎機等也常常采用滑動軸承。滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，有專門工廠生產(chǎn)供應(yīng)。一般滑動軸承也有標(biāo)準(zhǔn)，因此，使用者的任務(wù)主要是了解它們的結(jié)構(gòu)、類型、特點等，以便合適地選用。二、滑動軸承如圖5-13所示，滑動軸承主要由軸承座1（或殼體）和軸瓦2所組成。圖5-13a為承受徑向力的向心軸承，圖5-13b為承受軸向力的推力軸承，圖5-13a為同時承受徑向力和軸向力的向心推力軸承。

a）b）c）圖5-13滑動軸承結(jié)構(gòu)簡圖1—軸承座2—軸瓦第五章軸系零部件中多采用滑動軸承。此外，在低速而帶有沖擊15第五章軸系零部件為了減小軸瓦與軸頸表面之間的摩擦力，減輕表面磨損，以保持機器的工作精度，必須在滑動軸承內(nèi)加入潤滑劑，對滑動表面進行潤滑。一般來說，滑動軸承的潤滑可能有兩種狀態(tài)：非液體摩擦狀態(tài)和液體摩擦狀態(tài)。非液體摩擦狀態(tài)如圖5-14a所示，在軸頸1和軸瓦2的表面之間形成一層極薄的不完全的油膜，它使軸頸與軸瓦表面有一部分隔開，但還有一部分直接接觸。這時，滑動面間的摩擦力大為減小，一般滑動軸承中的摩擦都處在這種狀態(tài)。圖5-14滑動軸承的潤滑狀態(tài)a）非液體摩擦狀態(tài)b）液體摩擦狀態(tài)1—軸頸2—軸瓦第五章軸系零部件為了減小軸瓦與軸頸表面之間的摩擦16第五章軸系零部件液體摩擦狀態(tài)如圖5-14b所示，在軸頸1和軸瓦2的表面之間形成一層較厚的油膜，將兩相對滑動的表面完全隔開。這時一種理想的潤滑狀態(tài)，它使滑動表面之間的摩擦和磨損降低到最小的程度。為了獲得完全的液體摩擦狀態(tài)，有如下兩種方法：1）動壓法利用油的粘度和軸頸的高速旋轉(zhuǎn)，把潤滑油帶進軸承的楔形空間（圖5-15），形成一個壓力油楔而把兩摩擦面分開，這種軸承稱為液體動壓軸承。2）靜壓法來自油泵的壓力經(jīng)過節(jié)流閥（一種液壓元件）后進入軸承油腔（圖5-16），將兩摩擦表面分開，這種軸承稱為液體靜壓軸承。圖5-15液體動壓軸承原理第五章軸系零部件液體摩擦狀態(tài)如圖5-14b所示，17第五章軸系零部件圖5-16液體靜壓軸承原理滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式甚多，此處介紹兩種有標(biāo)準(zhǔn)可查的向心滑動軸承。第五章軸系零部件圖5-16液體靜壓軸承原理18第五章軸系零部件

1．整體式滑動軸承圖5-17所示為典型的整體式滑動軸承。它是由軸承座和軸瓦組成。整體式滑動軸承的特點是結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，但無法調(diào)整軸頸與軸承孔之間的間隙，當(dāng)軸瓦磨損到一定程度后，必須更換。此外，在安裝和拆卸時只能沿軸向移動軸或軸承才能裝拆，很不方便。所以，一般應(yīng)用于低速、載荷不大及間歇工作而不需要經(jīng)常裝拆的場合，如絞車、手動起重機等。

2．剖分式滑動軸承圖5-18所示為典型的剖分式滑動軸承。它是由軸承座、軸承蓋、剖分的上、下軸瓦及螺栓等組成。為了使?jié)櫥湍軌蜉^均勻地分布在整個工作面上，通常在軸瓦不承受載荷的表面上開出油溝和油孔。油溝的形式很多，如圖5-19所示。在上、下兩半軸瓦之間的結(jié)合面上放上幾片墊片，這樣在軸瓦磨損以后，可按磨損程度調(diào)整墊片厚度，使軸頸與軸瓦之間保持適當(dāng)?shù)拈g隙。因此，剖分式滑動軸承的最大特點是能夠調(diào)整軸頸與軸瓦之間的間隙和安裝方便，因此得到廣泛應(yīng)用。第五章軸系零部件1．整體式滑動軸承19第五章軸系零部件圖5-17整體式滑動軸承圖5-17剖分式滑動軸承三、滾動軸承圖5-19滾動軸承基本構(gòu)造1．滾動軸承的構(gòu)造滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件。為了適應(yīng)不同的載荷、轉(zhuǎn)速及使用條件等要求，具有多種結(jié)構(gòu)形式?，F(xiàn)以圖5-19所示的滾動球軸承為例說明滾動軸承的基本構(gòu)造。滾動軸承是由外圈、內(nèi)圈、滾動體和保持架組成。保持架把滾動體彼此隔開并使它們沿圓周均勻分布，避免滾動體之間相互接觸而相互制動、摩擦及磨損。第五章軸系零部件圖5-17整體式滑動軸承圖5-1720第五章軸系零部件常見的滾動體形狀如圖5-20所示，有球、短圓柱滾子、圓錐滾子、鼓形滾子、長圓柱滾子和滾針等。2．滾動軸承的分類接觸角是滾動軸承的一個主要參數(shù)，滾動軸承的分類以及受力分析都與接觸角有關(guān)。表5-2列出了各種類型軸承（以球軸承為例）的接觸角。圖5-19滾動軸承基本構(gòu)造a)球形滾子b)短圓柱滾子c)圓錐滾子d)鼓形滾子

e)長圓柱滾子f)滾針圖5-21常見的滾動體形狀第五章軸系零部件常見的滾動體形狀如圖5-20所示21第五章軸系零部件表5-2各類球軸承的公稱接觸角軸承類型向心軸承推力軸承徑向接觸向心角接觸推力角接觸軸向接觸公稱接觸角

圖例滾動體與外圈接觸處的公法線與垂直于軸承軸線的平面之間的夾角稱為公稱接觸角。公稱接觸角越大，軸承承受軸向載荷的能力越大。按軸承所能承受的載荷方向或公稱接觸角的不同可分為：（1）向心軸承向心軸承主要用于承受徑向載荷的滾動軸承，其公稱接觸角為0o～45o。向心軸承按公稱接觸角的不同可分為：第五章軸系零部件表5-2各類球軸承的公稱接觸角軸承類22第五章軸系零部件

1）徑向接觸軸承=0o2）向心角接觸軸承0o≤≤45o（2）推力軸承推力軸承是主要用于承受軸向載荷的滾動軸承，其公稱接觸角為45o≤≤90o。推力軸承按公稱接觸角的不同，又可分為：軸向接觸軸承=90o推力角接觸軸承45o≤≤90o常用的滾動軸承的主要類型及特性見表5-3。3．滾動軸承的代號滾動軸承的類型很多，為了便于生產(chǎn)、設(shè)計和使用，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了軸承的代號，并打印在軸承端面上，以便識別。滾動軸承的代號由基本代號、前置代號和后置代號構(gòu)成，其排列順序列于表5-4。第五章軸系零部件1）徑向接觸軸承23第五章軸系零部件表5-4滾動軸承代號的排列順序或加前置代號基本代號后置代號

軸承分部件代號（

）類型代號內(nèi)徑代號

內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變、公差等級及其他代號尺寸系列代號寬（高）度系列代號直徑系列代號

1）基本代號表示軸承的基本類型、結(jié)構(gòu)和尺寸，是軸承代號的基礎(chǔ)。按國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的滾動軸承的基本代號，由軸承類型代號、尺寸系列代號和內(nèi)徑代號構(gòu)成，見表5-4。基本代號左起第一位為類型代號，用數(shù)字或字母表示，見表5-4第一欄。代號為“0”（雙列角接觸球軸承）則省略。尺寸系列代號由軸承的寬（高）度系列代號（基本代號左起第二位）和直徑系列代號（基本代號左起第三位）組合而成。向心軸承和推力軸承的常用尺寸系列代號如表5-5所列。圖5-21所示為內(nèi)徑相同，而直徑系列不同的四種軸承的對比，它們分別應(yīng)用于不同承載情況軸的支撐。注：

代表字母；×代表數(shù)字。第五章軸系零部件表5-4滾動軸承代號的排列順序或加前24第五章軸系零部件

圖5-21所示為內(nèi)徑相同，而直徑系列不同的四種軸承的對比，它們分別應(yīng)用于不同承載情況軸的支撐。內(nèi)徑代號（基本代號左起第四、五位數(shù)字）表示軸承公稱內(nèi)徑尺寸，按表5-6的規(guī)定標(biāo)注。表5-5向心軸承和推力軸承的常用尺寸系列代號圖5-21直徑系列的對比直徑系列代號向心軸承推力軸承寬度系列代號高度系列代號（0）1212窄正常寬正常尺寸系列代號01特輕（0）0（0）1101120211011-2輕（0）2122212223中（0）3132313234重（0）4-241424第五章軸系零部件圖5-21所示為內(nèi)徑相同，而直徑25第五章軸系零部件表5-6軸承內(nèi)徑代號2）前置代號用字母表示成套軸承的分部件。前置代號及含義可參閱GB/T272-1993。3）后置代號用字母（或加數(shù)字）表示，置于基本代號的右邊，并與基本代號空半個漢字距離或用：“-”、“/”分隔。軸承后置代號排列順序列于表5-7。表5-7軸承后置代號排列順序內(nèi)徑代號0001020304~99軸承內(nèi)徑尺寸/mm10121517數(shù)字×5后置代號123456含義內(nèi)部結(jié)構(gòu)密封與防塵保持架及材料軸承材料公差等級游隙第五章軸系零部件表5-6軸承內(nèi)徑代號內(nèi)徑代號00026第五章軸系零部件公差等級代號列于表5-8。

表5-8公差等級代號例5-1試說明軸承代號62203和7312/P6的含義。代號省略/P6/P6x/P5/P4/P2公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的等級0級6級6x級5級4級2級示例62036203/P630210/P6x6203/P56203/P46203/P2解：62203軸承內(nèi)徑，直徑系列代號，2（輕）系列寬度系列代號，2（寬）系列深溝球軸承第五章軸系零部件公差等級代號列于表5-8。代號27第五章軸系零部件

7（0）312/P6公差等級軸承內(nèi)徑，d=12×5=60mm直徑系列代號，3（中）系列寬度系列代號，0（窄）系列，不標(biāo)出角接觸球軸承第五章軸系零部件7（0）312/P6公差28第五章軸系零部件第三節(jié)聯(lián)軸器和離合器聯(lián)軸器和離合器是機械傳動中常用的部件，它們主要用來聯(lián)接不同部件之間的兩軸（或軸與其它回轉(zhuǎn)件），使其一同回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩，有時也可作安全裝置。用聯(lián)軸器聯(lián)接的兩根軸在機器運轉(zhuǎn)時不能分開，只有在機器停車后，通過拆卸才能分離。而離合器在機器運轉(zhuǎn)時，可通過操縱機構(gòu)隨時能使兩軸（或兩回轉(zhuǎn)體）接合或分離。下面介紹幾種常用的聯(lián)軸器和離合器。一、聯(lián)軸器聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器兩大類。剛性聯(lián)軸器由剛性傳力件組成，又可分為固定式和可移式兩種。固定式聯(lián)軸器不能補償兩軸的相對位移，所以要求被連接的兩軸嚴(yán)格對中和工作中不發(fā)生移動；可移式聯(lián)軸器能補償兩軸的相對位移，所以允許兩軸有一定的安裝誤差。第五章軸系零部件第三節(jié)聯(lián)軸器和離合器29第五章軸系零部件彈性聯(lián)軸器包含有彈性元件，能補償兩軸的相對位移，并具有吸收振動和緩和沖擊的能力。1．固定式聯(lián)軸器固定式聯(lián)軸器可以把兩軸牢固地連接起來，構(gòu)成剛性連接，故又稱固定式剛性聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器要求被連接兩軸中心線嚴(yán)格對中，工作時不允許兩軸有相對位移。（1）套筒聯(lián)軸器如圖5-22所示的套筒聯(lián)軸器是一種最簡單的聯(lián)軸器，它由一個套筒和連接件（鍵或銷）組成。套筒式聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，徑向尺寸小，制造容易，但拆卸較困難。常用于兩軸同軸度高，工作較平穩(wěn)，無沖擊載荷的場合。圖5-22套筒聯(lián)軸器第五章軸系零部件彈性聯(lián)軸器包含有彈性元件，能補償30第五章軸系零部件（2）凸緣聯(lián)軸器如圖5-23所示，凸緣聯(lián)軸器由兩個圓盤（半聯(lián)軸器）和連接件（鍵和螺栓）組成。兩圓盤有凸肩、凹孔，形成對中止口，以保證兩軸的同心度。兩圓盤用螺栓連成整體，兩圓盤又分別用鍵與軸相連。凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，對中準(zhǔn)確，能傳遞較大扭矩，但被連接的兩軸必須嚴(yán)格對中，不能緩沖和吸振，常用于振動不大，速度較低，兩軸能很好對中的場合。圖5-23套筒聯(lián)軸器第五章軸系零部件（2）凸緣聯(lián)軸器圖5-23套筒31第五章軸系零部件

2．可移式聯(lián)軸器可移式聯(lián)軸器可以補償兩軸的偏移，適用于被聯(lián)接兩軸不能嚴(yán)格對中的場合。被聯(lián)接的兩軸可能發(fā)生的偏移有軸向偏移、徑向偏移、角偏移和綜合偏移，如圖5-24所示。圖5-24兩軸間的相對位移a）軸向位移b）徑向位移c）角位移d）綜合位移第五章軸系零部件2．可移式聯(lián)軸器圖5-24兩32第五章軸系零部件（1）十字滑塊聯(lián)軸器如圖5-25所示，它由兩個端面開有凹槽的半聯(lián)軸器1和4及一個兩面有方榫3的圓盤2組成。半聯(lián)軸器1和2分別與主動軸和從動軸相聯(lián)，圓盤2兩面的榫3互成90°，分別嵌入兩半聯(lián)軸器的凹槽中，轉(zhuǎn)動時圓盤隨軸轉(zhuǎn)動，榫3在凹槽中滑動。這種聯(lián)軸器可以補償徑向偏移和角偏移，結(jié)構(gòu)簡單，因存在摩擦，僅適用于低速場合。圖5-265十字滑塊聯(lián)軸器1—左半聯(lián)軸器2—中間圓盤3—榫4—右半聯(lián)軸器第五章軸系零部件（1）十字滑塊聯(lián)軸器圖5-26533第五章軸系零部件（2）萬向聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器又稱十字鉸鏈聯(lián)軸器。如圖5-26a所示，兩個帶叉的半聯(lián)軸器1和2分別與主動軸和從動軸聯(lián)接，兩個半聯(lián)軸器之間又以鉸鏈形式與十字形構(gòu)件3聯(lián)接起來，這個“十”字形構(gòu)件的中心與兩軸交點重合。因此，當(dāng)一軸位置固定后，另一軸可以在任意方向偏斜角，角位移=40o～45o。

a）b）圖5-26十字滑塊聯(lián)軸器第五章軸系零部件（2）萬向聯(lián)軸器a）34第五章軸系零部件用一個萬向聯(lián)軸器聯(lián)接成一定角度的兩軸，雖然主動軸轉(zhuǎn)一周，從動軸也轉(zhuǎn)一周，但是，當(dāng)主動軸勻速轉(zhuǎn)動時，從動軸轉(zhuǎn)速不均勻。若要克服這一缺點，可采用兩個萬向聯(lián)軸器組合起來安裝，安裝中必須滿足下列兩個條件：①主動軸、從動軸與中間軸的夾角相等，即；②中間軸兩端的叉面必須位于同一平面內(nèi)，如圖5-26b所示。3．彈性聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器是用彈性零件的彈性來補償制造及安裝過程中的誤差，這種能力較可移式聯(lián)軸器差，但具有較好的緩沖能力與減振能力。（1）彈性柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)與凸緣聯(lián)軸器相似，但用具有彈性的柱銷代替螺栓，屬于彈性可移式聯(lián)軸器，如圖5-27所示。它依靠柱銷的變形，來補償兩軸間相對偏移和偏斜，并可緩沖吸振。它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易維護方便等優(yōu)點，常用于中等載荷、正反轉(zhuǎn)變化多、起動頻繁的高、低速傳動。LX型是基本型，LXZ型是帶制動輪型。第五章軸系零部件用一個萬向聯(lián)軸器聯(lián)接成一定角度的35第五章軸系零部件（LX型）（LXZ型）圖5-27彈性柱銷聯(lián)軸器（2）彈性圈柱銷聯(lián)軸器如圖5-28所示，它的結(jié)構(gòu)與柱銷聯(lián)軸器相似，但用套有橡膠圈1的柱銷2代替彈性柱銷，彈性更好。它依靠橡膠圈的變形來補償兩軸間相對偏移和偏斜，并可緩沖吸振，常用于變載荷、正反轉(zhuǎn)變化多、起動頻繁的高速軸（低速軸不宜使用）傳動。LT型是基本型，LTZ型是帶制動輪型。第五章軸系零部件（LX型）（LXZ型）圖5-27彈性36第五章軸系零部件（LT型）（LTZ型）圖5-28彈性套柱銷聯(lián)軸器1—柱銷2—彈性圈二、離合器離合器的形式很多，常用的有牙嵌離合器和摩擦離合器。牙嵌離合器是依靠齒的相互嵌入來傳遞扭矩，而摩擦離合器是靠摩擦力來傳遞扭矩。第五章軸系零部件（LT型）（LTZ型）圖5-28彈性37第五章軸系零部件1.牙嵌離合器牙嵌離合器是由兩個端面上有牙的半離合器組成。如圖5-29所示，其中一個左半離合器固定在主動軸上，另一個右半離合器用導(dǎo)向鍵（或花鍵）與從動軸聯(lián)接，并可利用操縱機構(gòu)移動右半離合器，使兩個半離合器的牙相互嵌合或分離，從而實現(xiàn)兩軸的接合和分離。為使兩個半離合器能夠?qū)χ?，在主動軸端的半離合器上裝有一個對中環(huán)，從動軸可在對中環(huán)內(nèi)自由移動。

牙嵌離合器結(jié)構(gòu)簡單，兩軸連接后無相對運動。但在接合時有沖擊，只能在低速或停車狀態(tài)下接合，否則易將牙打壞。

圖5-29牙嵌離合器1—固定套2—中間環(huán)3—滑動套第五章軸系零部件1.牙嵌離合器圖5-29牙38第五章軸系零部件2.摩擦離合器摩擦離合器能在運動中平穩(wěn)地離合，過載時，離合器打滑，可避免損壞其他重用零件，起安全裝置作用。對于必須經(jīng)常啟動、制動或頻繁改變速度大小和方向的機械，如汽車、拖拉機等是一個重要部件。圖5-30為單片式摩擦離合器的簡圖。一個圓盤固定在主軸上，另一個圓盤通過導(dǎo)鍵安裝在從動軸上，利用操縱滑環(huán)使從動軸摩擦盤沿導(dǎo)鍵移動。接合時用力將從動軸上的圓盤壓在主動軸上的圓盤上，因而主動軸上的轉(zhuǎn)矩即由兩盤接觸面間產(chǎn)生的摩擦力矩傳到從動軸上。圖5-30摩擦離合器1、2—摩擦盤2—撥叉第五章軸系零部件2.摩擦離合器圖5-30摩39第五章軸系零部件第四節(jié)制動器

制動器是用來降低機械運轉(zhuǎn)速度或迫使機械停止運轉(zhuǎn)的裝置。它既是控制裝置，同時又是安全裝置。制動器的工作實質(zhì)就是通過摩擦副的摩擦力產(chǎn)生制動作用。根據(jù)工作需要，或?qū)⑦\動動能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能消耗，使機構(gòu)停止運動；或通過靜摩擦力平衡外力，使機構(gòu)保持原來靜止?fàn)顟B(tài)。對制動器的基本要求是制動可靠、操作靈活、散熱快和體積小等。

一、塊式制動器圖5-31所示為常閉式塊式制動器。其工作原理是：當(dāng)松閘器6斷電時，主彈簧3通過制動臂4使閘瓦塊2壓緊在制動輪1上，制動器處在閉合狀態(tài)；當(dāng)松閘器6通電時，電磁力頂起立柱，通過推桿5和制動臂4使閘瓦2與制動輪1分離。閘瓦塊2磨損后使得制動器行程增加或制動效果降低時，可通過調(diào)節(jié)推桿5的長度予以調(diào)整或補償。第五章軸系零部件第四節(jié)制動器40第五章軸系零部件

二、帶式制動器帶式制動器是利用鉚有摩擦片襯料的鋼帶壓緊制動輪產(chǎn)生摩擦力矩實現(xiàn)制動（圖5-32）。帶式制動器的優(yōu)點是：制動力矩大、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊。缺點是：對制動輪軸有較大的彎曲力；比壓分布不均勻，因而使襯料磨損不均勻。圖5-31常閉式塊式制動器1—制動輪2—閘瓦塊3—主彈簧4—制動臂5—推桿6—松閘器圖5-32由杠桿控制的帶式制動器第五章軸系零部件二、帶式制動器圖5-31常閉41第五章軸系零部件

三、內(nèi)漲蹄式制動器圖5-33為內(nèi)漲蹄式制動器的工作原理簡圖。兩個制動蹄2和7（外表面鉚有摩擦片3）分別通過銷軸1和8與機架鉸接。壓力油推動橫置油缸4的左、右兩個活塞分別作向左、向右運動，使得兩個制動蹄2和7壓緊制動輪，從而實現(xiàn)制動。壓力油卸載后，兩個制動蹄2和7在彈簧力的作用下與制動輪6分離，從而實現(xiàn)松閘。這種制動器結(jié)構(gòu)緊湊，在各種車輛及結(jié)構(gòu)尺寸受限制的機械中應(yīng)用廣泛。圖5-33內(nèi)漲蹄式制動器1、8—銷軸2、7—制動蹄3—摩擦片4—橫置液壓缸5—彈簧6—制動輪第五章軸系零部件三、內(nèi)漲蹄式制動器圖5-3342第五章軸系零部件在機械中，軸、軸承、聯(lián)軸器、離合器和制動器等統(tǒng)稱為軸系零件。它們是機械的重要組成部分，其設(shè)計是否正確、選擇是否合理將直接影響整臺機器的工作性能。下面分別介紹它們的設(shè)計、計算和選擇問題。第一節(jié)軸一、軸的功用機器工作時，其中的有些零件，如齒輪、蝸輪、帶輪和鏈輪等需作旋轉(zhuǎn)運動。這些零件通常都套裝在軸上，而軸又套裝在軸承上構(gòu)成組件，再裝到機座或機箱上。由此可見，軸一方面用來支撐旋轉(zhuǎn)零件，傳遞運動和動力，另一方面又被軸承所支撐，是機器中必不可少的重要零件。二、軸的類型按軸的不同用途和受力狀況，軸可以分為：心軸、傳動軸和轉(zhuǎn)軸三類。第五章軸系零部件在機械中，軸、軸承、聯(lián)軸器、離合43第五章軸系零部件1．心軸只承受彎矩（支撐轉(zhuǎn)動零件）而不承受扭矩（不傳遞轉(zhuǎn)矩）的軸稱為心軸。當(dāng)心軸隨轉(zhuǎn)動零件轉(zhuǎn)動時稱為轉(zhuǎn)動心軸，如火車車軸（圖5-1）；而固定不旋轉(zhuǎn)的心軸稱為固定心軸，如自行車軸（圖5-2）。

2.傳動軸主要傳遞轉(zhuǎn)矩，不承受或很少承受彎矩的軸稱為傳動軸，如汽車的主傳動軸、轉(zhuǎn)向軸等（圖5-3）。3.轉(zhuǎn)軸工作時既承受彎矩（支撐轉(zhuǎn)動零件），又承受轉(zhuǎn)矩（傳遞動力）的軸稱為轉(zhuǎn)軸，如減速器中的軸（圖5-4）。這是機器中最常見的軸。

圖5-1轉(zhuǎn)動心軸圖5-2固定心軸第五章軸系零部件1．心軸圖5-1轉(zhuǎn)44第五章軸系零部件按軸線情況的不同，軸還可分為直軸和曲軸（圖4-5c）。直軸又分為光軸（圖4-5a）和階梯軸（圖4-5b）兩種。此外，還有一些特殊用途的軸，如鋼絲軟軸（圖5-6），這種軸具有良好的撓性，它可不受限制地把旋轉(zhuǎn)運動傳遞到空間任何位置，常用于機械式遠(yuǎn)距離控制機構(gòu)、儀表傳動及手持電動小型機具等。圖5-5軸圖5-6鋼絲軟軸第五章軸系零部件按軸線情況的不同，軸還可分為直軸45第五章軸系零部件

三、軸的材料由于軸通常需具備良好的綜合機械性能，所以軸的材料常選用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼35、45、50等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼因具有較高的綜合力學(xué)性能，常用來做軸的材料，其中45號鋼用得最為廣泛。為了改善其力學(xué)性能，應(yīng)進行正火或調(diào)質(zhì)處理。不重要或受力較小的軸，則可采用Q235、Q275等普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。合金鋼合金鋼具有較高的機械強度和優(yōu)越的淬火性能，但價格較貴，故多用于要求強度高、尺寸小、重量輕及非常溫下工作或有其它特殊要求的軸。對于強度要求高、重載而無很大沖擊的軸，可采用40Cr、40MnB、35SiMn、40CrNi等合金調(diào)質(zhì)鋼。軸進行調(diào)質(zhì)處理，獲得綜合力學(xué)性能。對于要求強度、韌性及耐磨性均較好的軸，可采用20Cr、20CrMnTi等滲碳鋼，進行滲碳、淬火及低溫回火熱處理。而對于一些形狀復(fù)雜的軸，如曲軸等可應(yīng)用球墨鑄鐵制造，一方面其成本低廉，吸振性較好，另一方面球墨鑄鐵對應(yīng)力集中的敏感性較低，且強度較好。第五章軸系零部件三、軸的材料46第五章軸系零部件四、軸的計算軸的強度計算應(yīng)根據(jù)軸的承載情況，采用相應(yīng)計算方法。常見的軸的強度計算方法有兩種：按扭轉(zhuǎn)強度計算和按彎扭組合強度計算。1．按扭轉(zhuǎn)強度計算這種方法適用于只承受轉(zhuǎn)矩的傳動軸的精確計算，也可用于既受彎矩又受扭矩的軸的近似計算。對于只傳遞扭矩的圓截面軸，其強度條件為≤[]

(5-1)

式中——軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位MPa；——轉(zhuǎn)矩，單位Nmm；——抗扭截面模量，單位mm3，對圓截面軸

第五章軸系零部件四、軸的計算47第五章軸系零部件——傳遞的功率，kW；——軸的轉(zhuǎn)速，r/min；——軸徑，mm；[]——許用扭切應(yīng)力，MPa。

對于既傳遞扭矩又承受彎矩的軸，也可用上式初步估算軸的直徑，但必須把軸的許用扭切應(yīng)力[]適當(dāng)降低（見表5-1）以補償彎矩對軸的影響。將降低后的許用應(yīng)力代入上式，并改寫為設(shè)計公式式中

C——由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)，見表5-1；

d——軸的直徑，mm。(5-2)

第五章軸系零部件——傳遞的功率，kW；48第五章軸系零部件表5-1常用材料的[]值和C值

2．按彎扭組合強度計算

對于轉(zhuǎn)軸，當(dāng)軸上零件的位置布置妥當(dāng)后，外載荷和支承反力的作用位置即可確定，由此可作軸的受力分析及繪制彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖。這時就可按彎扭組合強度計算軸徑。具體計算方法參見材料力學(xué)課程有關(guān)內(nèi)容。對于一般的軸，采用式（5-2）來確定軸徑就可以了；對于重要的軸，則需根據(jù)有關(guān)資料進行更精確的強度、剛度計算和校核；對于轉(zhuǎn)速較高、跨度較大而剛性較小或外伸端較長的軸，則還應(yīng)進行臨界轉(zhuǎn)速的校核計算。軸的材料Q235，20354540Cr，35SiMn[]/MPa12~2020~3030~4040~52C160~135135~118118~107107~98第五章軸系零部件表5-1常用材料的[]值和C值49第五章軸系零部件五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計就是使軸的各部分具有合理的形狀和尺寸。主要有以下要求：1）軸應(yīng)便于加工，軸上零件要易于裝拆；2）軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置（定位）；3）各零件要牢固而可靠地相對固定；4）改善受力狀況，減小應(yīng)力集中。下面逐項討論這些要求，并結(jié)合圖5-7所示的單級齒輪減速器的高速軸加以說明。1.制造安裝要求為便于軸上零件的裝拆，常將軸做成階梯軸。對于一般剖分式箱體中的軸，它的直徑從軸端逐漸向中間增大。如圖5-7所示，可依次將齒輪、套筒、左端滾動軸承、軸承蓋和帶輪從軸的左端裝拆，另一滾動軸承從右端裝拆。為方便軸上零件易于安裝，軸端及各軸段的端部應(yīng)有倒角。第五章軸系零部件五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計50第五章軸系零部件圖5-7軸的結(jié)構(gòu)1.制造安裝要求為便于軸上零件的裝拆，常將軸做成階梯軸。對于一般剖分式箱體中的軸，它的直徑從軸端逐漸向中間增大。如圖5-7所示，可依次將齒輪、套筒、左端滾動軸承、軸承蓋和帶輪從軸的左端裝拆，另一滾動軸承從右端裝拆。為方便軸上零件易于安裝，軸端及各軸段的端部應(yīng)有倒角。第五章軸系零部件圖5-7軸的結(jié)構(gòu)1.制造安51第五章軸系零部件軸上磨削的軸段，應(yīng)有砂輪越程槽（圖5-7中⑥與⑦的交界處）；車制螺紋的軸段，應(yīng)有退刀槽。在滿足使用要求的情況下，軸的形狀和尺寸應(yīng)力求簡單，以便于加工。2.軸上零件的定位階梯軸上截面變化處叫做軸肩，起軸向定位作用。在圖5-7中，④、⑤間的軸肩使齒輪在軸上定位；①、②間的軸肩使帶輪在軸上定位；⑥、⑦間的軸肩使右端軸承定位。

3.軸上零件的固定軸上零件的軸向固定，常采用軸肩、套筒、螺母或軸端擋圈等形式。在圖5-7中，齒輪能實現(xiàn)雙向固定。齒輪受軸向力時，向右通過④、⑤間的軸肩，并由⑥、⑦間的軸肩頂在滾動軸承內(nèi)圈上；向左則通過套筒頂在滾動軸承內(nèi)圈上。無法采用套筒或套筒太長時，可采用圓螺母加以固定，如圖5-8所示。圖5-7所示帶輪的軸向固定是靠①、②間的軸肩及軸端擋圈。圖5-9所示為軸端擋圈的一種型式。第五章軸系零部件軸上磨削的軸段，應(yīng)有砂輪越程槽（52第五章軸系零部件圖5-8雙圓螺母圖5-9軸端擋圈采用套筒、軸端擋圈、螺母作軸向固定時，應(yīng)將裝零件的軸段長度做得比零件輪轂短2~3mm。以保證套筒、螺母或軸端擋圈能靠緊零件端面。為了保證軸上零件緊靠定位面（軸肩），軸肩的圓角半徑r必須小于相配零件的倒角C1或圓角半徑R，軸肩高必須大于C1或R（圖5-10）圖5-10軸肩和圓角第五章軸系零部件圖5-8雙圓螺母53第五章軸系零部件軸向力較小時，零件在軸上的固定可采用彈性擋圈或緊定螺釘（圖5-11）。軸上零件的周向固定，大多采用鍵、花鍵或過盈配合等聯(lián)接形式。采用鍵聯(lián)接時，為加工方便，各段軸的鍵槽應(yīng)設(shè)計在同一加工直線上，并應(yīng)盡可能采用同一規(guī)格的鍵槽截面尺寸。如（圖5-12）所示。4．減少應(yīng)力集中零件截面發(fā)生突然變化的地方，受載后都會造成應(yīng)力集中現(xiàn)象。因此對階梯軸來說，在截面尺寸變化處應(yīng)采用圓角過渡，并盡量避免在軸上、特別是應(yīng)力大的部位開橫孔、切口或凹槽。必須開橫孔時，孔邊要倒角。圖5-11彈性擋圈和緊定螺釘圖5-12鍵槽分布第五章軸系零部件軸向力較小時，零件在軸上的固定54第五章軸系零部件六、軸的設(shè)計步驟為了保證軸的正常工作，軸必須具有足夠的強度、剛度、表面硬度、合理的結(jié)構(gòu)和良好的工藝性。設(shè)計軸的一般步驟是：1）受力分析；2）選擇材料和熱處理；3）按扭轉(zhuǎn)強度估算最小直徑；4）進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,確定軸的各段直徑、長度,畫出結(jié)構(gòu)草圖；5）按彎、扭組合作用驗算軸的強度和剛度；6）繪制軸的工作圖(零件圖)。第五章軸系零部件六、軸的設(shè)計步驟55第五章軸系零部件第二節(jié)軸承

一、軸承的功用與分類1．軸承的功用軸工作時大多數(shù)要作旋轉(zhuǎn)運動，因此軸承是用來支撐軸及軸上回轉(zhuǎn)零件，使軸能實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動的部件。2．軸承的分類按軸承能承受載荷的方向，可分為可承受徑向載荷的向心軸承、可承受軸向載荷的推力軸承和既可承受徑向載荷又能承受軸向載荷的向心推力軸承。按軸承工作時的摩擦性質(zhì)，可分為滑動摩擦軸承（簡稱滑動軸承）和滾動摩擦軸承（簡稱滾動軸承）兩大類。與滑動軸承相比，滾動軸承具有摩擦阻力小、起動靈敏、效率高、潤滑簡便和易于互換等優(yōu)點，其缺點是抗沖擊能力差，高速時出現(xiàn)噪聲，工作壽命也不及滑動軸承。雖然滾動軸承具有一系列優(yōu)點，獲得廣泛應(yīng)用，但是在高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合，滑動軸承就顯示出它的優(yōu)異性能。因而，在汽輪機、離心式壓縮機、內(nèi)燃機、大型電機

第五章軸系零部件第二節(jié)軸承56第五章軸系零部件中多采用滑動軸承。此外，在低速而帶有沖擊的機器中，如水泥攪拌機、滾筒清砂機、破碎機等也常常采用滑動軸承。滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，有專門工廠生產(chǎn)供應(yīng)。一般滑動軸承也有標(biāo)準(zhǔn)，因此，使用者的任務(wù)主要是了解它們的結(jié)構(gòu)、類型、特點等，以便合適地選用。二、滑動軸承如圖5-13所示，滑動軸承主要由軸承座1（或殼體）和軸瓦2所組成。圖5-13a為承受徑向力的向心軸承，圖5-13b為承受軸向力的推力軸承，圖5-13a為同時承受徑向力和軸向力的向心推力軸承。

a）b）c）圖5-13滑動軸承結(jié)構(gòu)簡圖1—軸承座2—軸瓦第五章軸系零部件中多采用滑動軸承。此外，在低速而帶有沖擊57第五章軸系零部件為了減小軸瓦與軸頸表面之間的摩擦力，減輕表面磨損，以保持機器的工作精度，必須在滑動軸承內(nèi)加入潤滑劑，對滑動表面進行潤滑。一般來說，滑動軸承的潤滑可能有兩種狀態(tài)：非液體摩擦狀態(tài)和液體摩擦狀態(tài)。非液體摩擦狀態(tài)如圖5-14a所示，在軸頸1和軸瓦2的表面之間形成一層極薄的不完全的油膜，它使軸頸與軸瓦表面有一部分隔開，但還有一部分直接接觸。這時，滑動面間的摩擦力大為減小，一般滑動軸承中的摩擦都處在這種狀態(tài)。圖5-14滑動軸承的潤滑狀態(tài)a）非液體摩擦狀態(tài)b）液體摩擦狀態(tài)1—軸頸2—軸瓦第五章軸系零部件為了減小軸瓦與軸頸表面之間的摩擦58第五章軸系零部件液體摩擦狀態(tài)如圖5-14b所示，在軸頸1和軸瓦2的表面之間形成一層較厚的油膜，將兩相對滑動的表面完全隔開。這時一種理想的潤滑狀態(tài)，它使滑動表面之間的摩擦和磨損降低到最小的程度。為了獲得完全的液體摩擦狀態(tài)，有如下兩種方法：1）動壓法利用油的粘度和軸頸的高速旋轉(zhuǎn)，把潤滑油帶進軸承的楔形空間（圖5-15），形成一個壓力油楔而把兩摩擦面分開，這種軸承稱為液體動壓軸承。2）靜壓法來自油泵的壓力經(jīng)過節(jié)流閥（一種液壓元件）后進入軸承油腔（圖5-16），將兩摩擦表面分開，這種軸承稱為液體靜壓軸承。圖5-15液體動壓軸承原理第五章軸系零部件液體摩擦狀態(tài)如圖5-14b所示，59第五章軸系零部件圖5-16液體靜壓軸承原理滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式甚多，此處介紹兩種有標(biāo)準(zhǔn)可查的向心滑動軸承。第五章軸系零部件圖5-16液體靜壓軸承原理60第五章軸系零部件

1．整體式滑動軸承圖5-17所示為典型的整體式滑動軸承。它是由軸承座和軸瓦組成。整體式滑動軸承的特點是結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，但無法調(diào)整軸頸與軸承孔之間的間隙，當(dāng)軸瓦磨損到一定程度后，必須更換。此外，在安裝和拆卸時只能沿軸向移動軸或軸承才能裝拆，很不方便。所以，一般應(yīng)用于低速、載荷不大及間歇工作而不需要經(jīng)常裝拆的場合，如絞車、手動起重機等。

2．剖分式滑動軸承圖5-18所示為典型的剖分式滑動軸承。它是由軸承座、軸承蓋、剖分的上、下軸瓦及螺栓等組成。為了使?jié)櫥湍軌蜉^均勻地分布在整個工作面上，通常在軸瓦不承受載荷的表面上開出油溝和油孔。油溝的形式很多，如圖5-19所示。在上、下兩半軸瓦之間的結(jié)合面上放上幾片墊片，這樣在軸瓦磨損以后，可按磨損程度調(diào)整墊片厚度，使軸頸與軸瓦之間保持適當(dāng)?shù)拈g隙。因此，剖分式滑動軸承的最大特點是能夠調(diào)整軸頸與軸瓦之間的間隙和安裝方便，因此得到廣泛應(yīng)用。第五章軸系零部件1．整體式滑動軸承61第五章軸系零部件圖5-17整體式滑動軸承圖5-17剖分式滑動軸承三、滾動軸承圖5-19滾動軸承基本構(gòu)造1．滾動軸承的構(gòu)造滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件。為了適應(yīng)不同的載荷、轉(zhuǎn)速及使用條件等要求，具有多種結(jié)構(gòu)形式?，F(xiàn)以圖5-19所示的滾動球軸承為例說明滾動軸承的基本構(gòu)造。滾動軸承是由外圈、內(nèi)圈、滾動體和保持架組成。保持架把滾動體彼此隔開并使它們沿圓周均勻分布，避免滾動體之間相互接觸而相互制動、摩擦及磨損。第五章軸系零部件圖5-17整體式滑動軸承圖5-1762第五章軸系零部件常見的滾動體形狀如圖5-20所示，有球、短圓柱滾子、圓錐滾子、鼓形滾子、長圓柱滾子和滾針等。2．滾動軸承的分類接觸角是滾動軸承的一個主要參數(shù)，滾動軸承的分類以及受力分析都與接觸角有關(guān)。表5-2列出了各種類型軸承（以球軸承為例）的接觸角。圖5-19滾動軸承基本構(gòu)造a)球形滾子b)短圓柱滾子c)圓錐滾子d)鼓形滾子

e)長圓柱滾子f)滾針圖5-21常見的滾動體形狀第五章軸系零部件常見的滾動體形狀如圖5-20所示63第五章軸系零部件表5-2各類球軸承的公稱接觸角軸承類型向心軸承推力軸承徑向接觸向心角接觸推力角接觸軸向接觸公稱接觸角

圖例滾動體與外圈接觸處的公法線與垂直于軸承軸線的平面之間的夾角稱為公稱接觸角。公稱接觸角越大，軸承承受軸向載荷的能力越大。按軸承所能承受的載荷方向或公稱接觸角的不同可分為：（1）向心軸承向心軸承主要用于承受徑向載荷的滾動軸承，其公稱接觸角為0o～45o。向心軸承按公稱接觸角的不同可分為：第五章軸系零部件表5-2各類球軸承的公稱接觸角軸承類64第五章軸系零部件

1）徑向接觸軸承=0o2）向心角接觸軸承0o≤≤45o（2）推力軸承推力軸承是主要用于承受軸向載荷的滾動軸承，其公稱接觸角為45o≤≤90o。推力軸承按公稱接觸角的不同，又可分為：軸向接觸軸承=90o推力角接觸軸承45o≤≤90o常用的滾動軸承的主要類型及特性見表5-3。3．滾動軸承的代號滾動軸承的類型很多，為了便于生產(chǎn)、設(shè)計和使用，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了軸承的代號，并打印在軸承端面上，以便識別。滾動軸承的代號由基本代號、前置代號和后置代號構(gòu)成，其排列順序列于表5-4。第五章軸系零部件1）徑向接觸軸承65第五章軸系零部件表5-4滾動軸承代號的排列順序或加前置代號基本代號后置代號

軸承分部件代號（

）類型代號內(nèi)徑代號

內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變、公差等級及其他代號尺寸系列代號寬（高）度系列代號直徑系列代號

1）基本代號表示軸承的基本類型、結(jié)構(gòu)和尺寸，是軸承代號的基礎(chǔ)。按國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的滾動軸承的基本代號，由軸承類型代號、尺寸系列代號和內(nèi)徑代號構(gòu)成，見表5-4?；敬栕笃鸬谝晃粸轭愋痛?，用數(shù)字或字母表示，見表5-4第一欄。代號為“0”（雙列角接觸球軸承）則省略。尺寸系列代號由軸承的寬（高）度系列代號（基本代號左起第二位）和直徑系列代號（基本代號左起第三位）組合而成。向心軸承和推力軸承的常用尺寸系列代號如表5-5所列。圖5-21所示為內(nèi)徑相同，而直徑系列不同的四種軸承的對比，它們分別應(yīng)用于不同承載情況軸的支撐。注：

代表字母；×代表數(shù)字。第五章軸系零部件表5-4滾動軸承代號的排列順序或加前66第五章軸系零部件

圖5-21所示為內(nèi)徑相同，而直徑系列不同的四種軸承的對比，它們分別應(yīng)用于不同承載情況軸的支撐。內(nèi)徑代號（基本代號左起第四、五位數(shù)字）表示軸承公稱內(nèi)徑尺寸，按表5-6的規(guī)定標(biāo)注。表5-5向心軸承和推力軸承的常用尺寸系列代號圖5-21直徑系列的對比直徑系列代號向心軸承推力軸承寬度系列代號高度系列代號（0）1212窄正常寬正常尺寸系列代號01特輕（0）0（0）1101120211011-2輕（0）2122212223中（0）3132313234重（0）4-241424第五章軸系零部件圖5-21所示為內(nèi)徑相同，而直徑67第五章軸系零部件表5-6軸承內(nèi)徑代號2）前置代號用字母表示成套軸承的分部件。前置代號及含義可參閱GB/T272-1993。3）后置代號用字母（或加數(shù)字）表示，置于基本代號的右邊，并與基本代號空半個漢字距離或用：“-”、“/”分隔。軸承后置代號排列順序列于表5-7。表5-7軸承后置代號排列順序內(nèi)徑代號0001020304~99軸承內(nèi)徑尺寸/mm10121517數(shù)字×5后置代號123456含義內(nèi)部結(jié)構(gòu)密封與防塵保持架及材料軸承材料公差等級游隙第五章軸系零部件表5-6軸承內(nèi)徑代號內(nèi)徑代號00068第五章軸系零部件公差等級代號列于表5-8。

表5-8公差等級代號例5-1試說明軸承代號62203和7312/P6的含義。代號省略/P6/P6x/P5/P4/P2公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的等級0級6級6x級5級4級2級示例62036203/P630210/P6x6203/P56203/P46203/P2解：62203軸承內(nèi)徑，直徑系列代號，2（輕）系列寬度系列代號，2（寬）系列深溝球軸承第五章軸系零部件公差等級代號列于表5-8。代號69第五章軸系零部件

7（0）312/P6公差等級軸承內(nèi)徑，d=12×5=60mm直徑系列代號，3（中）系列寬度系列代號，0（窄）系列，不標(biāo)出角接觸球軸承第五章軸系零部件7（0）312/P6公差70第五章軸系零部件第三節(jié)聯(lián)軸器和離合器聯(lián)軸器和離合器是機械傳動中常用的部件，它們主要用來聯(lián)接不同部件之間的兩軸（或軸與其它回轉(zhuǎn)件），使其一同回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩，有時也可作安全裝置。用聯(lián)軸器聯(lián)接的兩根軸在機器運轉(zhuǎn)時不能分開，只有在機器停車后，通過拆卸才能分離。而離合器在機器運轉(zhuǎn)時，可通過操縱機構(gòu)隨時能使兩軸（或兩回轉(zhuǎn)體）接合或分離。下面介紹幾種常用的聯(lián)軸器和離合器。一、聯(lián)軸器聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器兩大類。剛性聯(lián)軸器由剛性傳力件組成，又可分為固定式和可移式兩種。固定式聯(lián)軸器不能補償兩軸的相對位移，所以要求被連接的兩軸嚴(yán)格對中和工作中不發(fā)生移動；可移式聯(lián)軸器能補償兩軸的相對位移，所以允許兩軸有一定的安裝誤差。第五章軸系零部件第三節(jié)聯(lián)軸器和離合器71第五章軸系零部件彈性聯(lián)軸器包含有彈性元件，能補償兩軸的相對位移，并具有吸收振動和緩和沖擊的能力。1．固定式聯(lián)軸器固定式聯(lián)軸器可以把兩軸牢固地連接起來，構(gòu)成剛性連接，故又稱固定式剛性聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器要求被連接兩軸中心線嚴(yán)格對中，工作時不允許兩軸有相對位移。（1）套筒聯(lián)軸器如圖5-22所示的套筒聯(lián)軸器是一種最簡單的聯(lián)軸器，它由一個套筒和連接件（鍵或銷）組成。套筒式聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，徑向尺寸小，制造容易，但拆卸較困難。常用于兩軸同軸度高，工作較平穩(wěn)，無沖擊載荷的場合。圖5-22套筒聯(lián)軸器第五章軸系零部件彈性聯(lián)軸器包含有彈性元件，能補償72第五章軸系零部件（2）凸緣聯(lián)軸器如圖5-23所示，凸緣聯(lián)軸器由兩個圓盤（半聯(lián)軸器）和連接件（鍵和螺栓）組成。兩圓盤有凸肩、凹孔，形成對中止口，以保證兩軸的同心度。兩圓盤用螺栓連成整體，兩圓盤又分別用鍵與軸相連。凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，對中準(zhǔn)確，能傳遞較大扭矩，但被連接的兩軸必須嚴(yán)格對中，不能緩沖和吸振，常用于振動不大，速度較低，兩軸能很好對中的場合。圖5-23套筒聯(lián)軸器第五章軸系零部件（2）凸緣聯(lián)軸器圖5-23套筒73第五章軸系零部件

2．可移式聯(lián)軸器可移式聯(lián)軸器可以補償兩軸的偏移，適用于被聯(lián)接兩軸不能嚴(yán)格對中的場合。被聯(lián)接的兩軸可能發(fā)生的偏移有軸向偏移、徑向偏移、角偏移和綜合偏移，如圖5-24所示。圖5-24兩軸間的相對位移a）軸向位移b）徑向位移c）角位移d）綜合位移第五章軸系零部件2．可移式聯(lián)軸器圖5-24兩74第五章軸系零部件（1）十字滑塊聯(lián)軸器如圖5-25所示，它由兩個端面開有凹槽的半聯(lián)軸器1和4及一個兩面有方榫3的圓盤2組成。半聯(lián)軸器1和2分別與主動軸和從動軸相聯(lián)，圓盤2兩面的榫3互成90°，分別嵌入兩半聯(lián)軸器的凹槽中，轉(zhuǎn)動時圓盤隨軸轉(zhuǎn)動，榫3在凹槽中滑動。這種聯(lián)軸器可以補償徑向偏移和角偏移，結(jié)構(gòu)簡單，因存在摩擦，僅適用于低速場合。圖5-265十字滑塊聯(lián)軸器1—左半聯(lián)軸器2—中間圓盤3—榫4—右半聯(lián)軸器第五章軸系零部件（1）十字滑塊聯(lián)軸器圖5-26575第五章軸系零部件（2）萬向聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器又稱十字鉸鏈聯(lián)軸器。如圖5-26a所示，兩個帶叉的半聯(lián)軸器1和2分別與主動軸和從動軸聯(lián)接，兩個半聯(lián)軸器之間又以鉸鏈形式