《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)項(xiàng)目教程》課件項(xiàng)目5

模塊一設(shè)計(jì)單級(jí)齒輪減速器中的輸出軸

模塊二減速器中滾動(dòng)軸承的選用

模塊三選用帶式輸送機(jī)中的聯(lián)軸器項(xiàng)目五通用機(jī)械零部件模塊一設(shè)計(jì)單級(jí)齒輪減速器中的輸出軸

任務(wù)情境

1.減速器的組成

一級(jí)圓柱齒輪減速器的組成如圖5-1-1所示，其中1為下箱體，2為油塞，3為吊耳，4為檢查孔蓋，5為通氣器，6為吊環(huán)，7為上箱體，8為游標(biāo)尺，9為啟蓋螺釘，10為定位銷(xiāo)，11為輸出軸系，12為輸入軸系，13為輸油溝。(各部分的作用詳見(jiàn)項(xiàng)目四減速器的機(jī)構(gòu)。)圖5-1-1一級(jí)圓柱齒輪減速器的結(jié)構(gòu)圖

2.減速器的工作原理

減速器是指原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速并相應(yīng)地增大轉(zhuǎn)矩。減速器的種類(lèi)很多，在此僅以一級(jí)圓柱齒輪減速器為例來(lái)說(shuō)明其工作原理。其工作原理見(jiàn)項(xiàng)目二中模塊一的相關(guān)內(nèi)容。任務(wù)提出與任務(wù)分析

1.任務(wù)提出

設(shè)計(jì)圖5-1-2所示帶式運(yùn)輸機(jī)中的單級(jí)斜齒輪減速器輸出軸。已知：傳遞功率P=23.05kW，從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n=245.6r/min，從動(dòng)齒輪的分度圓直徑d=319.19mm，螺旋角β=8°6′34″，輪轂長(zhǎng)度l=80mm，減速器單向運(yùn)轉(zhuǎn)。圖5-1-2減速器傳動(dòng)示意圖

2.任務(wù)分析

在工程實(shí)踐中，一級(jí)圓柱斜齒輪減速器中的輸出軸是一種簡(jiǎn)單而又常見(jiàn)的軸。為了合理地設(shè)計(jì)出減速器輸出軸的尺寸參數(shù)和結(jié)構(gòu)，我們必須先了解減速器的結(jié)構(gòu)和工作原理，再選用合適的材料，而且要掌握軸的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，并進(jìn)行強(qiáng)度、剛度的校核分析計(jì)算，必要時(shí)還要進(jìn)行軸的疲勞強(qiáng)度校核。相關(guān)知識(shí)

5.1.1減速器中軸的功用、類(lèi)型及材料

1.軸的類(lèi)型

1)根據(jù)受載情況分類(lèi)

按照承受載荷的不同，軸可分為傳動(dòng)軸、心軸和轉(zhuǎn)軸三種類(lèi)型。圖5-1-3汽車(chē)傳動(dòng)軸圖5-1-4心軸圖5-1-5轉(zhuǎn)軸(減速器齒輪軸)

2)根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀分類(lèi)

根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)形狀不同，可分為曲軸(見(jiàn)圖5-1-6)、直軸(見(jiàn)圖5-1-7)和撓性軸(見(jiàn)圖5-1-8)。圖5-1-6曲軸圖5-1-7直軸圖5-1-8撓性軸

2.軸的材料

從軸的功用中我們知道，軸主要承受彎矩和扭矩，工作時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力多是循環(huán)交變應(yīng)力，因此軸的主要失效形式是疲勞破壞。軸又是起支撐作用的重要零件，所以軸的材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、韌性、耐磨性和耐腐蝕性，對(duì)應(yīng)力集中敏感性小，同時(shí)還應(yīng)考慮制造的工藝性及經(jīng)濟(jì)性。5.1.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.典型軸系結(jié)構(gòu)分析

圖5-1-9所示為一典型階梯軸的結(jié)構(gòu)。圖5-1-9軸的結(jié)構(gòu)

2.軸上零件的定位和固定

1)軸系零件軸向的定位和固定

零件軸向的定位和固定方式一般取決于軸向力的大小。為了防止零件的軸向竄動(dòng)，通常軸向零件的定位與固定采用以下結(jié)構(gòu)形式：軸肩、軸環(huán)、套筒、圓螺母、止退墊圈、彈性擋圈、緊定螺釘與鎖緊擋圈、軸端擋圈以及圓錐面與軸端擋圈等。其具體應(yīng)用見(jiàn)表5-1-2。

2)軸系零件的周向定位和固定

周向定位和固定的目的是為了傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，避免軸上零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的周向固定方法有鍵連接、銷(xiāo)連接、過(guò)盈配合及成形連接等。力不大時(shí)可使用軸向固定中的緊

定螺釘連接。其具體應(yīng)用見(jiàn)表5-1-3。

3.各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定

零件在軸上的定位和裝拆方案確定后，軸的形狀便基本確定了。各軸段所需的直徑與軸上的載荷大小有關(guān)。最初，只能根據(jù)軸系簡(jiǎn)圖和一些基本數(shù)據(jù)，按軸傳遞的轉(zhuǎn)矩初估軸的最小

直徑。然后以初估直徑為基礎(chǔ)，進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步得到各軸段的直徑和長(zhǎng)度、載荷作用點(diǎn)和支點(diǎn)位置，然后再進(jìn)行強(qiáng)度校核。下面以圖5-1-9為例說(shuō)明直徑和長(zhǎng)度的確定。

4.軸的結(jié)構(gòu)工藝性

1)軸的加工工藝性

(1)不同軸段的鍵槽，應(yīng)布置在軸的同一母線上，以減少在鍵槽加工時(shí)的裝夾次數(shù)，如圖5-1-10所示。

(2)需磨制軸段時(shí)，應(yīng)留砂輪越程槽；需車(chē)制螺紋的軸段，應(yīng)留螺紋退刀槽,如圖5-1-11所示。

(3)相近直徑軸段的過(guò)渡圓角、鍵槽、越程槽、退刀槽尺寸應(yīng)盡量統(tǒng)一。圖5-1-10軸上鍵槽的布置圖5-1-11砂輪越程槽與螺紋退刀槽

2)軸上零件裝配工藝性要求

(1)軸的配合直徑應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。

(2)軸端應(yīng)有C×45°的倒角,如圖5-1-12所示。

(3)與零件過(guò)盈配合的軸端應(yīng)加工出導(dǎo)向錐面，如圖

5-1-13所示。

(4)裝配段不宜過(guò)長(zhǎng)，見(jiàn)圖5-1-14。圖5-1-12倒角圖5-1-13導(dǎo)向錐面圖5-1-14裝配軸段結(jié)構(gòu)

5.提高軸的強(qiáng)度措施

1)合理布置軸系零件，改善軸的受力情況

使彎矩分布合理，把軸、轂配合分成兩段，減小最大彎矩值(見(jiàn)圖5-1-15(a))，使轉(zhuǎn)矩合理分配；當(dāng)轉(zhuǎn)矩有一個(gè)輸入、幾個(gè)輸出時(shí)，應(yīng)將輸入件放在中間(見(jiàn)圖5-1-15(b))。圖5-1-15軸系零件的布置

2)改進(jìn)軸系零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷

如圖5-1-16(a)所示為輪系中間軸齒輪的兩種結(jié)構(gòu)。雙聯(lián)齒輪的結(jié)構(gòu)中，齒輪A、B做成一體，轉(zhuǎn)矩經(jīng)齒輪A直接傳遞給齒輪B，故齒輪軸只受彎矩而不傳遞扭矩，在傳遞同樣功率的載荷時(shí)，軸的直徑可小于分裝齒輪的結(jié)構(gòu)。圖5-1-16(b)所示的卸載帶輪結(jié)構(gòu)恰好相反，其軸只受轉(zhuǎn)矩的作用而不受彎矩的作用。圖5-1-16軸系零件的不同結(jié)構(gòu)

3)改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中

軸大多在變應(yīng)力下工作，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)減小應(yīng)力集中，以提高軸的疲勞強(qiáng)度，這點(diǎn)尤為重要。軸截面尺寸突變處會(huì)造成應(yīng)力集中，所以對(duì)階梯軸，相鄰兩段軸徑變化不宜過(guò)大，在軸徑變化處的過(guò)渡圓角半徑不宜過(guò)小。但是對(duì)定位軸肩，還必須保證零件得到可靠定位。當(dāng)靠軸肩定位的零件圓角半徑很小時(shí)(如滾動(dòng)軸承內(nèi)圈的圓角)，為了增大軸肩處的圓角半徑，可采用內(nèi)凹圓角或肩環(huán)，如圖5-1-17所示。圖5-1-17軸肩過(guò)渡結(jié)構(gòu)當(dāng)軸與輪轂為過(guò)盈配合時(shí)，配合邊緣處會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中(見(jiàn)圖5-1-18(a))。為了減小應(yīng)力集中，可在輪轂上或軸上開(kāi)減載槽(見(jiàn)圖5-1-18(b)、(c))，或者增大配合部分的直徑(見(jiàn)圖5-1-18(d))。由于配合的過(guò)盈量越大，引起的應(yīng)力集中也越嚴(yán)重，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)合理選擇零件與軸的配合。圖5-1-18軸轂配合處的應(yīng)力集中及其降低方法

4)改進(jìn)軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度

表面粗糙度和表面強(qiáng)化處理會(huì)對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生影響。表面愈粗糙，疲勞強(qiáng)度愈低。因此，應(yīng)合理減小軸表面的加工粗糙度值。5.1.3分析軸的受力情況

1.作出軸的力學(xué)模型(計(jì)算簡(jiǎn)圖)

軸所受載荷通常是從軸上零件傳遞來(lái)的，在進(jìn)行受力分析時(shí)，一般把軸上的分布載荷簡(jiǎn)化為集中力，作用點(diǎn)取在載荷分布段的中點(diǎn)。作用在軸上的扭矩，一般從傳動(dòng)件輪轂寬度的中點(diǎn)算起，通常把軸當(dāng)做置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點(diǎn)與軸承的類(lèi)型和布置方式有關(guān)，可按照?qǐng)D5-1-19來(lái)確定。圖5-1-19軸承的類(lèi)型和布置方式如果軸上的載荷不在同一平面內(nèi)，需求出兩個(gè)互相垂直平面的支承反力，即水平面支承反力FRH和垂直面支承反力FRV，如圖5-1-20(a)所示圖5-1-20軸的受力分析圖

2.作出彎矩圖

根據(jù)受力簡(jiǎn)圖分別作出水平面彎矩MH圖(見(jiàn)圖5-1-20(c))

和垂直面的彎矩MV(見(jiàn)圖5-1-20(b))，求出合成彎矩M(見(jiàn)圖

5-1-20(d))并作出合成彎矩圖。

3.作出扭矩圖

扭矩圖如圖5-1-20(e)所示。5.1.4軸的強(qiáng)度計(jì)算

1.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算

根據(jù)材料力學(xué)中軸的扭轉(zhuǎn)可知，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為

(5-1-1)由式(5-1-1)可得軸的設(shè)計(jì)公式(直徑)為

(5-1-2)

式中,C為由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)，見(jiàn)表5-1-4。

2.按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算

對(duì)于一般鋼制軸，根據(jù)材料力學(xué)中的第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力為

一般情況下有彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力σ為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力；由扭矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τ則常常不是對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力。考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)α，則計(jì)算應(yīng)力為

(5-1-3)直徑為d的圓軸，彎曲應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力

，把σ和τ代入式(5-1-3)，可得軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為

(5-1-4)

3.按彎扭合成剛度條件計(jì)算

1)軸的彎曲剛度校核計(jì)算

軸的彎曲剛度用撓度y或偏轉(zhuǎn)角θ來(lái)表示。根據(jù)材料力學(xué)中的計(jì)算公式和方法可得，軸的彎曲剛度條件為

撓度

y≤［y］

(5-1-5)

偏轉(zhuǎn)角

θ≤［θ］(5-1-6)

2)軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算

軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角j來(lái)表示。根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)可得，軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為

j≤［j

］

(5-1-7)

式中，［j

］為每米長(zhǎng)的許用扭轉(zhuǎn)角，見(jiàn)表5-1-6。探索與實(shí)踐

圖5-1-3所示的單級(jí)斜齒輪減速器輸出軸的設(shè)計(jì)過(guò)程和結(jié)果如表5-1-7所示。圖5-1-21軸的結(jié)構(gòu)與裝配圖5-1-22軸的零件工作圖技能訓(xùn)練——軸的裝配結(jié)構(gòu)分析與裝配草圖繪制

目的要求：

(1)通過(guò)測(cè)量和計(jì)算，了解軸的結(jié)構(gòu)工藝性和軸的軸向、周向定位與固定，掌握常用量具測(cè)定階梯軸的方法，加深對(duì)軸肩、軸環(huán)定位高度的認(rèn)識(shí)。

(2)通過(guò)分析軸系上的零件，對(duì)軸的裝配結(jié)構(gòu)有初步了解。

(3)分析軸的裝配結(jié)構(gòu)，找出不合理的方面，在以后的設(shè)計(jì)中盡量避免。

(4)掌握測(cè)量軸段尺寸與軸裝配件裝配尺寸的確定與測(cè)量方法。

(5)掌握軸裝配草圖的繪制，復(fù)習(xí)制圖的基本知識(shí)。

操作設(shè)備和工具：

(1)減速器輸出軸系一個(gè)。

(2)游標(biāo)卡尺、千分尺各一把。

(3)內(nèi)六角扳手、活動(dòng)扳手、拉馬、螺絲刀。

(4)繪圖紙(260mm×250mm)、圓規(guī)、三角板、鉛筆、鉛筆刀、橡皮等繪圖工具。

訓(xùn)練內(nèi)容：

(1)繪制減速器傳動(dòng)系統(tǒng)圖。

(2)繪制軸的裝配草圖。

(3)分析軸部件拆裝的注意事項(xiàng)。

實(shí)施步驟：

1)減速器的拆卸

(1)用拉馬拆卸帶輪。

(2)用內(nèi)六角扳手、活動(dòng)扳手拆卸軸承端蓋及上下箱連接螺釘或螺栓，并抬下減速箱上箱蓋。

(3)分析減速器的傳動(dòng)原理，繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖。

(4)分組分別分析各軸系零件的裝配關(guān)系，并記住各零件的裝配位置及方位。

(5)用軸用彈性擋圈鉗拆卸軸用彈性擋圈。

(6)用拉馬拆卸滾動(dòng)軸承和齒輪。

(7)繪制軸部件裝配草圖。

2)減速箱軸部件的裝配

(1)清洗軸及軸上零件。

(2)裝配軸上齒輪、軸承及定位零件。

(3)將軸部件裝入減速器下箱體內(nèi)，并放入內(nèi)嵌式軸承端蓋。

(4)合蓋上箱體，壓入凸緣式軸承蓋，旋擰螺釘和螺栓。

(5)裝入帶輪定位鍵，用錘擊法裝入帶輪。

(6)手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)帶輪，憑手感測(cè)試、調(diào)整軸系的裝配圖間隙。歸納總結(jié)

1．軸的功用：傳遞運(yùn)動(dòng)和力。

2．軸的分類(lèi)，按載荷分為心軸、轉(zhuǎn)軸和傳動(dòng)軸；按軸的形狀分為直軸、曲軸和撓性鋼絲軸。

3．軸的常用材料：碳素鋼、合金鋼和球墨鑄鐵。

4．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：軸向定位和固定；周向定位和固定；軸的結(jié)構(gòu)工藝性。

軸向定位和固定：軸肩、軸環(huán)、彈性擋圈、軸端擋圈、成形面、錐面、圓螺母和套筒。

軸的周向固定：鍵、花鍵、過(guò)盈配合和銷(xiāo)。

結(jié)構(gòu)工藝性：退刀槽、砂輪越程槽以及軸端倒角。

5．軸的設(shè)計(jì)包括軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算，二者要結(jié)合進(jìn)行，對(duì)于既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)軸，一般可先按扭矩強(qiáng)度初步估算軸的最小直徑，待軸的結(jié)構(gòu)確定后，再按彎扭合成強(qiáng)度對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。模塊二減速器中滾動(dòng)軸承的選用

任務(wù)情境

減速器中的滾動(dòng)軸承可用來(lái)支承減速器中的軸和軸上零件，在減速器中可以保證軸的旋轉(zhuǎn)精度，減少旋轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損，提高軸的傳動(dòng)效率。滾動(dòng)軸承已經(jīng)基本標(biāo)準(zhǔn)化了，使用滾動(dòng)軸承，可使減速器的維修更加方便，同樣也可方便軸的設(shè)計(jì)。任務(wù)提出與任務(wù)分析

1.任務(wù)提出

設(shè)計(jì)任務(wù)1：某一減速器的輸入軸支承選用深溝球軸承，軸頸直徑d＝35mm，轉(zhuǎn)速n＝2900r/min，徑向載荷Fr＝1770N，軸向載荷Fa＝720N，預(yù)期使用壽命為6000h，試選擇軸承的型號(hào)。

設(shè)計(jì)任務(wù)2：如圖5-2-1所示為一對(duì)30206圓錐滾子軸承支

承的減速器輸入軸，軸的轉(zhuǎn)速n＝1430r/min，軸承的徑向載

荷(即支反力)分別為Fr1＝4000N，F(xiàn)r2＝4250N，軸向外載荷

Fa＝350N，方向向左，工作溫度低于100℃，受中等沖擊。

試計(jì)算兩軸承的壽命。圖5-2-1一級(jí)圓錐齒輪減速器

2.任務(wù)分析

在設(shè)計(jì)中我們經(jīng)常會(huì)根據(jù)使用壽命選用軸承，或者根據(jù)軸承型號(hào)計(jì)算軸承的使用壽命。為了能合理地選擇滾動(dòng)軸承，我們必須了解滾動(dòng)軸的組成、類(lèi)型、特點(diǎn)、型號(hào)確定及載荷的計(jì)算方法等。同時(shí)還要了解各類(lèi)軸承的使用范圍以及潤(rùn)滑、安裝方法等。相關(guān)知識(shí)

5.2.1滾動(dòng)軸承的組成、類(lèi)型及特點(diǎn)

1.滾動(dòng)軸承的組成和結(jié)構(gòu)特性

1)滾動(dòng)軸承的組成

圖5-2-2所示為滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)圖，它由內(nèi)圈1、外圈2、滾動(dòng)體3和保持架4組成。圖5-2-2滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)如圖5-2-3所示為常用的滾動(dòng)體。滾動(dòng)體是滾動(dòng)軸承的核心元件，有的滾動(dòng)軸承除了上述四種基本零件外，還增加有其他特殊零件，如在外圈上加止動(dòng)環(huán)或帶密封蓋等。圖5-2-3常用的滾動(dòng)體

2)滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)特性

(1)公稱(chēng)接觸角。滾動(dòng)軸承中滾動(dòng)體與外圈接觸處的法線nn和垂直于軸承軸心線平面的夾角a稱(chēng)為接觸角。a越大，軸承承受軸向載荷的能力越大,如圖5-2-4所示。圖5-2-4接觸角

(2)游隙。滾動(dòng)體與內(nèi)、外圈滾道之間的最大間隙稱(chēng)為軸承的游隙。如圖5-2-5所示，將一套圈固定，另一套圈沿徑向的最大移動(dòng)量稱(chēng)為徑向游隙，沿軸向的最大移動(dòng)量稱(chēng)為軸向游隙。游隙的大小對(duì)軸承壽命、噪聲、溫升等有很大影響，應(yīng)按使用要求進(jìn)行游隙的選擇或調(diào)整。圖5-2-5滾動(dòng)軸承的游隙

(3)偏位角。軸承內(nèi)、外圈軸線相對(duì)傾斜時(shí)所夾的銳角稱(chēng)為偏位角。能自動(dòng)適應(yīng)偏位角的軸承，稱(chēng)為調(diào)心軸承，如圖5-2-6所示。

(4)極限速度。滾動(dòng)軸承在一定的潤(rùn)滑條件下，允許的最高轉(zhuǎn)速稱(chēng)為極限轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速過(guò)高會(huì)產(chǎn)生高溫，使?jié)櫥Фa(chǎn)生破壞。圖5-2-6軸承偏移角

2.滾動(dòng)軸承的主要類(lèi)型

1)按滾動(dòng)體的形狀分類(lèi)

(1)球軸承。

(2)滾子軸承。

2)按承受載荷的方向或公稱(chēng)接觸角的不同分類(lèi)

按軸承承受載荷的方向不同分為向心軸承和推力軸承，詳見(jiàn)表5-2-1。

(1)向心軸承。

(2)推力軸承。

3)其他分類(lèi)方法

(1)按工作時(shí)能否調(diào)心可分為調(diào)心軸承和非調(diào)心軸承。調(diào)心軸承允許的偏移角大。

(2)按安裝軸承時(shí)其內(nèi)、外圈可否分別安裝可分為可分離軸承和不可分離軸承。

3.滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)

滾動(dòng)軸承具有摩擦力矩小，易啟動(dòng)，載荷、轉(zhuǎn)速及工作溫度的適用范圍比較廣，軸向尺寸小，潤(rùn)滑、維修方便等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是承受沖擊能力較差，徑向尺寸較大，對(duì)安裝的要求較高。

常用滾動(dòng)軸承的類(lèi)型、代號(hào)、性能特點(diǎn)及應(yīng)用見(jiàn)表5-2-2。5.2.2滾動(dòng)軸承的代號(hào)

為了適應(yīng)不同的技術(shù)要求，在常用的各類(lèi)滾動(dòng)軸承中，每種類(lèi)型都可以做成幾種不同的結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級(jí)和技術(shù)性能等特征要求。為了統(tǒng)一表征各類(lèi)軸承的特點(diǎn)，便于組織生產(chǎn)和選用，GB/T272-1993規(guī)定了軸承代號(hào)的表示方法。

1.基本代號(hào)

基本代號(hào)由類(lèi)型代號(hào)、尺寸系列代號(hào)和內(nèi)徑代號(hào)組成。

1)類(lèi)型代號(hào)

軸承的類(lèi)型代號(hào)用基本代號(hào)右起第五位表示，表示方法見(jiàn)表5-2-2。

2)尺寸系列代號(hào)

(1)寬度系列代號(hào)(或高度系列代號(hào))。

(2)直徑系列代號(hào)。圖5-2-7滾動(dòng)軸承寬度系列代號(hào)及說(shuō)明圖5-2-8滾動(dòng)軸承直徑系列代號(hào)及說(shuō)明圖5-2-9不同直徑系列的軸承圖5-2-10不同寬度系列的軸承

3)內(nèi)徑代號(hào)

內(nèi)徑代號(hào)表示軸承的內(nèi)徑尺寸，使用基本代號(hào)右起第一、二位數(shù)字表示，見(jiàn)表5-2-4。

2.前置代號(hào)

前置代號(hào)用于表示軸承的分部件，用字母表示。如用L表示可分離軸承的可分離套圈；K表示軸承的滾動(dòng)體與保持架組件等。在表5-2-5中介紹了幾種常用的前置代號(hào)，關(guān)于滾動(dòng)軸承的詳細(xì)代號(hào)方法可查閱GB/T272-1993。

3.后置代號(hào)

軸承后置代號(hào)共有8組，用字母和數(shù)字等表示軸承的結(jié)構(gòu)、公差及材料的特殊要求等。

4.滾動(dòng)軸承代號(hào)舉例

下面說(shuō)明滾動(dòng)軸承代號(hào)62203、7312AC/P6、30213的含義。5.2.3滾動(dòng)軸承的類(lèi)型選擇

1．載荷條件

軸承承受載荷的大小、方向和性質(zhì)是選擇軸承類(lèi)型的主要依據(jù)。

2.軸承的轉(zhuǎn)速

若軸承的尺寸和精度相同，則球軸承的極限轉(zhuǎn)速比滾子軸承高，所以當(dāng)轉(zhuǎn)速較高且旋轉(zhuǎn)精度要求較高時(shí)，應(yīng)選用球軸承。

3.調(diào)心性能

軸承內(nèi)、外圈軸線間的偏移角應(yīng)控制在極限值之內(nèi)，否則會(huì)增加軸承的附加載荷而縮短其壽命。

4.允許的空間

當(dāng)軸向尺寸受到限制時(shí)，宜選用窄或特窄的軸承。當(dāng)徑向尺寸受到限制時(shí)，宜選用滾動(dòng)體較小的軸承。如要求徑向尺寸小而徑向載荷又很大時(shí)，可選用滾針軸承。

5.裝調(diào)性能

便于裝調(diào)，也是在選擇軸承類(lèi)型時(shí)應(yīng)考慮的一個(gè)因素。圓錐滾子軸承(3類(lèi))和圓柱滾子軸承(N類(lèi))的內(nèi)、外圈可分離，裝拆比較方便。在軸承座沒(méi)有剖分面而必須沿軸向安裝和拆卸

軸承部件時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用。

6.經(jīng)濟(jì)性

在滿(mǎn)足使用要求的情況下應(yīng)盡量選用價(jià)格低廉的軸承。一般情況下球軸承的價(jià)格低于滾子軸承。軸承的精度等級(jí)越高，其價(jià)格也越高。5.2.4滾動(dòng)軸承的計(jì)算與尺寸確定

1.滾動(dòng)軸承的受力分析、主要失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

1)滾動(dòng)軸承的受力分析

這里以圖5-2-11所示的深溝球軸承為例來(lái)分析滾動(dòng)軸承的受力情況。圖5-2-11軸承受力情況圖圖5-2-12軸承元件上的載荷及應(yīng)力變化

2)滾動(dòng)軸承的失效形式

(1)疲勞點(diǎn)蝕。

(2)塑性變形。

(3)磨損。圖5-2-13疲勞點(diǎn)蝕圖5-2-14塑性變形圖5-2-15磨損

3)計(jì)算準(zhǔn)則

(1)對(duì)于一般轉(zhuǎn)速的軸承，即10r/min<n<nlim，如果軸承的制造、保管、安裝、使用等條件均良好，則軸承的主要失效形式為疲勞點(diǎn)蝕，因此應(yīng)以額定動(dòng)載荷為依據(jù)進(jìn)行軸承的壽命計(jì)算。

(2)對(duì)于高速軸承，除疲勞點(diǎn)蝕外其工作表面的過(guò)熱也是重要的失效形式，因此除需進(jìn)行壽命計(jì)算外還應(yīng)校驗(yàn)其極限轉(zhuǎn)速nlim。

(3)對(duì)于低速軸承，即n<10r/min，其失效形式為塑性變形，應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。

2.滾動(dòng)軸承的基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷

1)滾動(dòng)軸承的壽命

2)滾動(dòng)軸承的可靠度

3)滾動(dòng)軸承的基本額定壽命

4)滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷圖5-2-16軸承可靠度與壽命之間的關(guān)系圖

3.滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算

如圖5-2-17所示，通過(guò)試驗(yàn)求得6305滾動(dòng)軸承的基本額定壽命L10與所受載荷P的載荷－壽命曲線。該曲線說(shuō)明載荷越大壽命越短。圖5-2-17軸承的載荷—壽命曲線圖當(dāng)L10=106r時(shí)，從曲線上可求的基本額定動(dòng)載荷

C=22.4kN。其他型號(hào)的軸承，也有與該曲線完全一樣的

載荷－壽命曲線。該曲線的方程為

PεL10=常數(shù)

(5-2-1)已知軸承的基本額定壽命L10=1×106r，軸承的基本額定動(dòng)載荷為C，可得

PεL10=Cε×1

(5-2-2)

對(duì)于上面提到的兩類(lèi)問(wèn)題，可有不同的軸承壽命計(jì)算公式。

(1)已知軸承的型號(hào)、基本額定動(dòng)載荷C和工作載荷。

由式(5-2-2)可得軸承壽命的計(jì)算公式為

(5-2-3)

若已知軸承的工作轉(zhuǎn)速n(單位為r/min)，則可用小時(shí)數(shù)來(lái)表示：

(5-2-4)

(2)已知軸承的預(yù)期壽命Lh′(見(jiàn)表5-2-6)和工作載荷。

由式(5-2-2)可得軸承預(yù)期要求的工作基本動(dòng)載荷C′，即：

(5-2-5)

當(dāng)C≥C′時(shí)，則滿(mǎn)足要求。在較高溫度(如125℃)下工作的軸承，應(yīng)該采用經(jīng)過(guò)高

溫回火處理的高溫軸承。由于在軸承樣本中列出的基本額定動(dòng)載荷值是對(duì)一般軸承而言的，如果把一般軸承用于高溫場(chǎng)合，會(huì)造成軸承基本額定動(dòng)載荷下降，因此需乘以溫度系數(shù)ft(見(jiàn)表5-2-7)，即

Ct=ftC

(5-2-6)式中:Ct為高溫時(shí)軸承的修正額定動(dòng)載荷；C為軸承樣本所列的同一型號(hào)軸承的基本額定動(dòng)載荷。這時(shí)可把式(5-2-3)、(5-2-4)、(5-2-5)變?yōu)?/p>

(5-2-7)

(5-2-8)

(5-2-9)

4.滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷

滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷是指在特定理想受載條件下的載荷。當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算公式為

P=fp(XFr+YFa)

(5-2-10)對(duì)于只受徑向載荷的向心軸承

P=fpFr

(5-2-11)

對(duì)于只受軸向載荷的推力軸承

P=fpFa

(5-2-12)

5.角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的載荷計(jì)算

1)角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的內(nèi)部軸向力

由于角接觸球軸承和圓錐滾子軸承存在接觸角α的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在受徑向載荷FR作用時(shí)，外圈對(duì)滾動(dòng)體產(chǎn)生的法向反力將分解為Fr1、Fr2、Fs1、Fs2。Fr1+Fr2與FR相平衡，F(xiàn)s1、Fs2被保留了下來(lái)，它們是由徑向載荷在軸承內(nèi)部產(chǎn)生的，稱(chēng)為派生軸向力，如圖5-2-18所示，派生力的大小按照表5-2-10計(jì)算，方向由軸承外圈寬邊指向窄邊。計(jì)算所得的Fs值，相當(dāng)于正常的安裝情況，即大致相當(dāng)于下半圈的滾動(dòng)體全部受載(軸承實(shí)際的工作情況不允許比這更壞)。圖5-2-18角接觸球軸承軸向載荷的分析

2)角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的軸向載荷計(jì)算

如圖5-2-18所示，把派生軸向力的方向與外加軸向載荷FA的方向一致的軸承標(biāo)為2，另一端的軸承標(biāo)為1。取軸和與其相配合的軸承內(nèi)圈為分離體，如能達(dá)到軸向平衡，應(yīng)滿(mǎn)足FA+Fs2=Fs1。如果按照表5-2-10中的公式求得的Fs1和Fs2不滿(mǎn)足上面的關(guān)系式，就會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況：

(1)當(dāng)FA+Fs2＞Fs1時(shí)，則軸有向右竄動(dòng)的趨勢(shì)，相當(dāng)于軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松”，但是實(shí)際上軸承1上的軸承座或端蓋必然產(chǎn)生阻止這種竄動(dòng)的力，所以被“壓緊”的軸承1所受的總軸向力Fa1必須與FA+Fs2相平衡，即

Fa1=FA+Fs2

(5-2-13)

而被“放松”的軸承2只受其本身派生的軸向力Fs2，即

Fa2=Fs2

(5-2-14)

(2)當(dāng)FA+Fs2＜Fs1時(shí)，同理，被“放松”的軸承1只受其本身的軸向派生力Fs1，即

Fa1=Fs1

(5-2-15)

而被“壓緊”的軸承2所受的總軸向力為

Fa2=Fs2－FA

(5-2-16)

6.滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算

進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算的目的是防止軸承產(chǎn)生過(guò)大的塑性變形。對(duì)于不轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速很低或緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承，設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)于非低速轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承，若承受的載荷變化太大，在按壽命計(jì)算選擇完軸承型號(hào)后，應(yīng)按靜載荷能力進(jìn)行驗(yàn)算。

軸承靜強(qiáng)度的計(jì)算公式為

C0≥S0

P0

(5-2-17)與當(dāng)量動(dòng)載荷一樣，當(dāng)量靜載荷P0也是一個(gè)假想載荷。軸承在工作時(shí)，如果同時(shí)承受徑向載荷與軸向載荷，也需要進(jìn)行載荷的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化的結(jié)果是，在當(dāng)量靜載荷作用下，軸承內(nèi)承受最大的滾動(dòng)體與滾道接觸處的塑性變形總量與實(shí)際載荷作用下的塑性變形總量相同。當(dāng)量靜載荷的計(jì)算公式為

P0=X0Fr+Y0Fa

(5-2-18)5.2.5滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)方法

為了保證軸承在預(yù)期壽命內(nèi)正常工作，除了正確地選擇軸承類(lèi)型和型號(hào)以外，還必須進(jìn)行軸承的組合設(shè)計(jì)，妥善解決滾動(dòng)軸承的固定及軸系的固定，軸承組合結(jié)構(gòu)的調(diào)整，軸承的配合、裝拆、潤(rùn)滑和密封等問(wèn)題。

1.滾動(dòng)軸承內(nèi)、外圈的軸向固定

1)內(nèi)圈固定

圖5-2-19所示為軸承內(nèi)圈軸向固定的常用方法。圖5-2-19軸承內(nèi)圈的軸向固定

2)外圈固定

圖5-2-20所示為軸承外圈固定的常用方法。圖5-2-20軸承外圈的軸向固定

2.軸系支承結(jié)構(gòu)的基本形式

一般來(lái)說(shuō)，一根軸需要兩個(gè)支點(diǎn)，每個(gè)支點(diǎn)由一個(gè)或一個(gè)以上的軸承組成。滾動(dòng)軸承的支承結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮軸在機(jī)器中的正確位置，防止軸向竄動(dòng)及軸受熱伸長(zhǎng)后出現(xiàn)將軸卡死的現(xiàn)象等。軸系支承結(jié)構(gòu)常用以下三種形式。

1)兩端各單向固定

如圖5-2-21(a)所示，軸上兩端軸承分別限制一個(gè)方向的軸向移動(dòng)，這種支承結(jié)構(gòu)稱(chēng)為兩端各單向固定。圖5-2-21兩端各單向固定

2)一端雙向固定，一端游動(dòng)

如圖5-2-22(a)所示的支承結(jié)構(gòu)中，一端支承的軸承，內(nèi)、外圈雙向固定，另一端支承的軸承可以軸向游動(dòng)，這種支承結(jié)構(gòu)稱(chēng)為游動(dòng)支承。圖5-2-22一端雙向固定，一端游動(dòng)

3)兩端游動(dòng)

如圖5-2-23所示為兩端均為游動(dòng)支承的支承結(jié)構(gòu)。圖5-2-23兩端游動(dòng)

3.滾動(dòng)軸承組合結(jié)構(gòu)的調(diào)整

滾動(dòng)軸承組合結(jié)構(gòu)的調(diào)整包括軸承游隙的調(diào)整和軸系軸向位置的調(diào)整。

1)軸承游隙的調(diào)整

軸承游隙的大小對(duì)軸承的壽命、效率、旋轉(zhuǎn)精度、溫升及噪聲等都有很大的影響。圖5-2-24軸承游隙的調(diào)整

2)軸系軸向位置的調(diào)整

某些場(chǎng)合要求軸上安裝的零件必須有準(zhǔn)確的軸向位置，例如，錐齒輪傳動(dòng)要求兩錐齒輪的節(jié)錐頂點(diǎn)相重合，蝸桿傳動(dòng)要求蝸輪的中間平面要通過(guò)蝸桿的軸線等。圖5-2-25軸向位置的調(diào)整

4.滾動(dòng)軸承組合支座的剛度和同軸度

在支承結(jié)構(gòu)中安裝軸承處必須要有足夠的剛度才能使?jié)L動(dòng)體正常滾動(dòng)，如果剛度不足，軸承座發(fā)生變形會(huì)使軸承內(nèi)的滾動(dòng)體受力不均勻而運(yùn)動(dòng)受阻，影響軸承的旋轉(zhuǎn)精度，縮短軸承的壽命。圖5-2-26用加強(qiáng)筋增強(qiáng)軸承座孔的剛性圖5-2-27使用襯套的軸承座孔

5.滾動(dòng)軸承的預(yù)緊

滾動(dòng)軸承在較大間隙的情況下工作時(shí)，會(huì)使載荷集中作用在處于加載方向的一兩個(gè)滾動(dòng)體上，使該滾動(dòng)體和內(nèi)、外圈滾道接觸處產(chǎn)生很大的集中應(yīng)力，從而使軸承磨損加快，壽命縮短，還會(huì)降低剛度。圖5-2-28滾動(dòng)軸承的預(yù)緊

6.滾動(dòng)軸承的配合與裝拆

合理選擇滾動(dòng)軸承的配合與裝拆方法是影響軸系組件回轉(zhuǎn)精度、軸承的使用壽命及軸承維護(hù)難易的重要因素。

1)滾動(dòng)軸承的配合

滾動(dòng)軸承的套圈與軸和軸承座孔之間應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)呐浜?，以保證軸的旋轉(zhuǎn)精度和軸承的軸向固定。滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，因此軸承內(nèi)圈與軸頸的配合采用基孔制，軸承外圈與軸承座孔的配合采用基軸制。圖5-2-29滾動(dòng)軸承與軸及與外殼孔的常用配合

2)滾動(dòng)軸承的安裝與拆卸

安裝和拆卸軸承的力應(yīng)直接加在緊配合的套圈端面，不能通過(guò)滾動(dòng)體傳遞。圖5-2-30安裝軸承內(nèi)圈圖5-2-31同時(shí)安裝軸承內(nèi)、外圈圖5-2-32軸承的拆卸圖5-2-33軸承外圈的拆卸

7.滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封

潤(rùn)滑和密封對(duì)滾動(dòng)軸承的使用壽命有重要意義。潤(rùn)滑的主要目的是減小摩擦與磨損。滾動(dòng)接觸部位形成油膜時(shí)，還有吸收振動(dòng)、降低工作溫度等作用。密封的目的是防止灰塵、水分等進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┑牧魇А?/p>

1)滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑

滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑劑可以是潤(rùn)滑脂、潤(rùn)滑油或固體潤(rùn)滑劑。

2)滾動(dòng)軸承的密封

滾動(dòng)軸承密封的目的是防止灰塵、水分和雜質(zhì)等進(jìn)入軸承，同時(shí)也阻止?jié)櫥瑒┑牧魇?。良好的密封可保證機(jī)器正常工作，降低噪音，延長(zhǎng)有關(guān)零件的壽命。密封方式分為接觸式密封和非接觸式密封兩種。當(dāng)密封要求較高時(shí)也可采用兩種密封方式的組合，如采用毛氈圈和曲路密封相結(jié)合等。圖5-2-34接觸式密封圖5-2-35非接觸式密封探索與實(shí)踐

設(shè)計(jì)任務(wù)1：

設(shè)計(jì)任務(wù)1的設(shè)計(jì)過(guò)程和結(jié)果如表5-2-14所示。

設(shè)計(jì)任務(wù)2:

設(shè)計(jì)任務(wù)2的設(shè)計(jì)過(guò)程和結(jié)果如表5-2-15所示。拓展知識(shí)——滑動(dòng)軸承

1.滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)及應(yīng)用

工作時(shí)軸承和軸頸的支承面間形成直接或間接滑動(dòng)摩擦的軸承，稱(chēng)為滑動(dòng)軸承。

1)滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)

滑動(dòng)軸承包含的零件少，工作面間一般有潤(rùn)滑油膜且為面接觸，所以它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、便于安裝，且工作平穩(wěn)、可靠、噪聲小、耐沖擊、回轉(zhuǎn)精度高、承載能力大，以及

摩擦小、磨損少等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是啟動(dòng)摩擦阻力大、維護(hù)比較復(fù)雜，若潤(rùn)滑不良，會(huì)使滑動(dòng)軸承迅速失效，并且軸向尺寸較大。

2)滑動(dòng)軸承的應(yīng)用

從定義中我們知道滑動(dòng)軸承工作時(shí)，軸與軸承孔之間是面接觸，是滑動(dòng)摩擦。滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)都已標(biāo)準(zhǔn)化，故得到了廣泛的應(yīng)用；滑動(dòng)軸承不易買(mǎi)到，需要自己制造，且需要較貴的金屬制造，維護(hù)比較復(fù)雜。

2.滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式、材料和軸瓦結(jié)構(gòu)

1)滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式

(1)滑動(dòng)軸承的類(lèi)型。

(2)滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)。

①?gòu)较蚧瑒?dòng)軸承。

②止推滑動(dòng)軸承。圖5-2-36整體式徑向滑動(dòng)軸承圖5-2-37剖分式徑向滑動(dòng)軸承圖5-2-38調(diào)心式徑向滑動(dòng)軸承圖5-2-39止推滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)

2)滑動(dòng)軸承的材料

滑動(dòng)軸承的主要失效形式有：磨粒磨損、刮傷、膠合、疲勞剝落和腐蝕等形式。軸瓦和軸承襯統(tǒng)稱(chēng)為軸承材料。

滑動(dòng)軸承材料分為三大類(lèi)：金屬材料(如軸承合金、青銅、鋁基材料、鋅基合金、減摩鑄鐵等)、多孔質(zhì)金屬材料(粉末冶金材料)和非金屬材料(如塑料、橡膠、硬木等)。

常見(jiàn)的軸承材料及其性能見(jiàn)表5-2-16。

3)滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)

軸瓦是軸承與軸頸直接接觸的零件，軸瓦與軸頸的工作表面之間具有一定的相對(duì)滑動(dòng)速度，因此其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理對(duì)軸承性能影響很大。有時(shí)為了節(jié)省貴重合金材料或者結(jié)構(gòu)上的需要，常在軸瓦的內(nèi)表面上澆鑄或軋制一層軸承合金，稱(chēng)為軸承襯。軸瓦應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和剛度，在軸承中定位可靠，便于輸入潤(rùn)滑劑，容易散熱，并且調(diào)整方便。為了適應(yīng)不同的工作要求，軸瓦應(yīng)在外形結(jié)構(gòu)、定位、油槽開(kāi)設(shè)和配合等方面采用不同的形式。

常用的軸瓦結(jié)構(gòu)有整體式和剖分式兩類(lèi)。圖5-2-40整體軸套圖5-2-41卷制軸套圖5-2-42剖分式軸瓦圖5-2-43軸瓦內(nèi)壁溝槽圖5-2-44剖分式薄壁軸瓦圖5-2-45常見(jiàn)的油溝形式

3.滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑

滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑的目的是為了減小摩擦損耗、減輕磨損、冷卻軸承、吸振和防銹等。為了保證軸承能正常工作和延長(zhǎng)軸承使用壽命，需要正確地選擇潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方法。

1)潤(rùn)滑劑及其選擇

常用的潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂和固體潤(rùn)滑劑。

2)潤(rùn)滑方式及潤(rùn)滑裝置

為了獲得良好的潤(rùn)滑效果，除了正確選擇潤(rùn)滑劑外，同時(shí)要考慮合適的潤(rùn)滑方法和潤(rùn)滑裝置。

(1)人工加油潤(rùn)滑。

(2)滴油潤(rùn)滑。

(3)油環(huán)潤(rùn)滑。

(4)飛濺潤(rùn)滑。

(5)壓力循環(huán)潤(rùn)滑。圖5-2-46油杯潤(rùn)滑圖5-2-47針閥式油杯圖5-2-48油繩式油杯圖5-2-49油環(huán)潤(rùn)滑技能訓(xùn)練——滾動(dòng)軸承與軸系結(jié)構(gòu)的測(cè)繪與分析

1.滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)與測(cè)繪

目的要求:

(1)熟悉各種軸承的組成結(jié)構(gòu)與軸承的類(lèi)型、型號(hào)標(biāo)記。

(2)掌握分析減速箱各軸軸承類(lèi)型、裝配定位結(jié)構(gòu)零件的功能的基本思路與方法。

(3)掌握繪制減速箱輸出軸軸承裝配草圖的基本技能。操作設(shè)備和工具：

(1)被測(cè)軸承若干個(gè)(至少包含3、5、6、7、N類(lèi)軸承)，減速箱1~2個(gè)。

(2)游標(biāo)卡尺和千分尺各一把。

(3)計(jì)算器及繪圖紙(260mm×250mm)、圓規(guī)、三角板、鉛筆、鉛筆刀、橡皮等繪圖工具。

訓(xùn)練內(nèi)容:

(1)觀察各種類(lèi)型的軸承，分析軸承的特點(diǎn)。

(2)分析減速箱輸出軸軸承的定位。

(3)繪制減速箱輸出軸軸承定位結(jié)構(gòu)裝配草圖。訓(xùn)練步驟:

(1)觀察滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)與型號(hào)。一般軸承上都標(biāo)注有軸承的型號(hào)，要注意觀察，并抄記下來(lái)，畫(huà)出軸承的規(guī)定畫(huà)法和簡(jiǎn)化畫(huà)法圖形。

(2)拆卸減速箱輸出軸軸承端蓋，分析定位零件的功能及裝配定位零件。

(3)畫(huà)軸承定位裝配草圖。

2.軸系結(jié)構(gòu)的測(cè)繪與分析

訓(xùn)練目的:

熟悉并掌握軸、軸承、軸上零件的結(jié)構(gòu)形狀與功用、工藝要求、尺寸裝配關(guān)系以及軸、軸上零件的定位固定方式。

操作設(shè)備和工具:

(1)圓柱齒輪軸系、蝸桿軸系、小圓錐齒輪軸系、大圓錐齒輪軸系等，每個(gè)學(xué)生可任選一種進(jìn)行分析和測(cè)繪。軸系可以是實(shí)物或模型，均應(yīng)包括軸、軸承、軸上零件、端蓋、密封件等。

(2)鋼板尺、游標(biāo)卡尺、內(nèi)/外卡鉗、鉛筆、直尺等工具。訓(xùn)練內(nèi)容:

(1)分析軸系結(jié)構(gòu)。

(2)繪制軸系結(jié)構(gòu)裝配圖。實(shí)施步驟:

(1)分析軸系結(jié)構(gòu)并繪制軸系結(jié)構(gòu)裝配草圖。

①打開(kāi)軸系所在機(jī)器或模型的箱蓋，仔細(xì)觀察軸系的整體結(jié)構(gòu)，觀察軸上共有哪些零件，每一個(gè)軸上零件采用的是哪種定位方式。

②觀察分析軸上每一個(gè)軸肩的作用，確定出哪些為定位軸肩，哪些為非定位軸肩，并分析非定位軸肩的作用。

③觀察軸系結(jié)構(gòu)所選用的滾動(dòng)軸承類(lèi)型以及每個(gè)軸承的軸向定位與固定方式，觀察軸系采用的軸承間隙調(diào)整方式、軸承的密封裝置、潤(rùn)滑方式并判斷是否合理。觀察軸系的軸承組合、采用的是哪種軸向固定方式，并分析判斷所采用的方式是否適合其工作場(chǎng)合。④觀察分析每一個(gè)軸上零件的結(jié)構(gòu)及作用。

⑤觀察軸、軸上零件以及與其他相鄰零件的裝配關(guān)系，徒手按比例繪出軸系結(jié)構(gòu)的裝配草圖。

(2)測(cè)量有關(guān)的尺寸。

①把軸系結(jié)構(gòu)拆開(kāi)并記住拆卸順序，用鋼板尺與游標(biāo)卡尺測(cè)量出階梯軸上每個(gè)軸段的直徑和長(zhǎng)度。判斷各軸段的直徑是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，判斷每個(gè)定位軸肩、非定位軸肩的高度是否合適。

②觀察軸上的鍵槽，判斷鍵槽的位置是否便于加工，測(cè)出鍵槽的尺寸，并檢測(cè)是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

③觀察軸上是否有砂輪越程槽、退刀槽等，判斷越程槽的位置是否合適。測(cè)量出具體尺寸，并檢測(cè)是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。④用鋼板尺測(cè)量出每個(gè)軸上零件的軸向長(zhǎng)度，并與階梯上對(duì)應(yīng)的軸段長(zhǎng)度相比較，判定每個(gè)軸段長(zhǎng)度是否合理，是否能夠保證每個(gè)零件定位與固定可靠。

⑤確定軸系結(jié)構(gòu)所用的軸承型號(hào)，并測(cè)量出(或從手冊(cè)中查出)有關(guān)的尺寸。測(cè)量出軸承蓋與箱體有關(guān)的尺寸。

⑥測(cè)繪完成后，用棉紗將各個(gè)零件、部件擦凈，然后按順序安裝、調(diào)試，使軸系結(jié)構(gòu)復(fù)原后放回原處。

(3)繪制軸系結(jié)構(gòu)裝配圖。根據(jù)前面繪出的裝配草圖和測(cè)量出的有關(guān)尺寸，畫(huà)出軸系結(jié)構(gòu)的裝配圖，并把有關(guān)尺寸與配

合標(biāo)注到裝配圖中。

(4)把軸系結(jié)構(gòu)的測(cè)繪與分析的結(jié)果填寫(xiě)在表5-2-19中。歸納總結(jié)

1．滾動(dòng)軸承的各種類(lèi)型。

(1)按滾動(dòng)體的形狀分為球軸承和滾子軸承。

(2)按承受載荷的方向不同分為向心軸承和推力軸承。

2．理解滾動(dòng)軸承的代號(hào)和含義。代號(hào)包括前置代號(hào)、基本代號(hào)和后置代號(hào)。

3．滾動(dòng)軸承的失效形式：疲勞點(diǎn)蝕、塑性變形和磨損。

4．熟練應(yīng)用壽命計(jì)算公式計(jì)算滾動(dòng)軸承的壽命或確定軸承的型號(hào)。

5．滾動(dòng)軸承的選擇。主要為類(lèi)型的選擇、精度的選擇、尺寸的選擇。其中類(lèi)型的選擇應(yīng)根據(jù)軸承的工作載荷(大小、

方向和性質(zhì))、轉(zhuǎn)速、軸的剛度及其他要求，結(jié)合各類(lèi)軸承的特點(diǎn)進(jìn)行。軸承的精度一般選用普通級(jí)(P0)精度。尺寸的選擇應(yīng)根據(jù)軸頸直徑，初步選擇適當(dāng)?shù)妮S承型號(hào)，然后進(jìn)行軸承

的壽命計(jì)算或強(qiáng)度計(jì)算。

6．滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)。主要包括軸系支承端結(jié)構(gòu)、

軸承與相關(guān)零件的配合、軸承的潤(rùn)滑與密封、提高軸承系統(tǒng)

的剛度。

7．滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型及應(yīng)用場(chǎng)合，軸瓦的結(jié)構(gòu)及軸承材料。

8．滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑?；瑒?dòng)軸承潤(rùn)滑是為了減少摩擦和磨損，以提高軸承的工作能力和使用壽命，同時(shí)起冷卻、防塵、防銹和吸振的作用。常用的潤(rùn)滑方式有人工加油潤(rùn)滑、滴油潤(rùn)滑、油環(huán)潤(rùn)滑、飛濺潤(rùn)滑和壓力循環(huán)潤(rùn)滑。模塊三選用帶式輸送機(jī)中的聯(lián)軸器

任務(wù)情境

如圖5-3-1所示為帶式輸送機(jī)。帶式輸送機(jī)又稱(chēng)膠帶輸送機(jī)，俗稱(chēng)“皮帶輸送機(jī)”。從簡(jiǎn)圖中我們可以看到，其工作原理是，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器進(jìn)行減速，減速器的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器和帶式輸送機(jī)的主動(dòng)輥?zhàn)酉噙B，從而把電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞到帶式輸送機(jī)上，依靠帶的摩擦力來(lái)輸送物料。圖5-3-1帶式輸送機(jī)任務(wù)提出與任務(wù)分析

1.任務(wù)提出

選擇帶式輸送機(jī)中的聯(lián)軸器(如圖5-3-1所示)，已知輸出軸功率P=9kW，轉(zhuǎn)速n=370r/min，輸出軸與聯(lián)軸器相連處軸的直徑d=55mm。

2.任務(wù)分析

在工程實(shí)踐中，聯(lián)軸器是一種非常實(shí)用的連接軸與軸的裝置，并能傳遞運(yùn)動(dòng)和力。為了能合理地選擇出合適的聯(lián)軸器，我們必須了解聯(lián)軸器的功用、類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和工作原理。相關(guān)知識(shí)

5.3.1聯(lián)軸器的類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用

聯(lián)軸器的主要功用是：連接軸與軸，以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩；補(bǔ)償所連兩軸的相對(duì)位移；在某些情況下可以用作安全裝置；可以吸振緩沖。聯(lián)軸器的特點(diǎn)是兩軸連接或者分離時(shí)必須停機(jī)。圖5-3-2軸的偏移

1.剛性聯(lián)軸器

剛性聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。雖然這類(lèi)聯(lián)軸器不具有補(bǔ)償兩軸間位移的能力，但是如果裝配時(shí)能保證兩軸精確對(duì)中，也會(huì)有比較滿(mǎn)意的傳動(dòng)性能。剛性聯(lián)軸器主要用在一些轉(zhuǎn)速不高、載荷平穩(wěn)的場(chǎng)合。

剛性聯(lián)軸器常見(jiàn)的有套筒式、凸緣式及夾殼式等，下面分別介紹。圖5-3-3套筒聯(lián)軸器圖5-3-4凸緣聯(lián)軸器圖5-3-5夾殼聯(lián)軸器

2.撓性聯(lián)軸器

1)無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器

無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器具有撓性，所以可補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。但又因無(wú)彈性元件，故不能緩沖減振。下面介紹常用的三種。

(1)十字滑塊聯(lián)軸器。

(2)滑塊聯(lián)軸器。

(3)十字軸萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器。圖5-3-6十字滑塊聯(lián)軸器圖5-3-7滑塊聯(lián)軸器圖5-3-8十字軸萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器

2)有彈性元件的撓性聯(lián)軸器

有彈性元件的聯(lián)軸器因裝有彈性元件，不僅可以補(bǔ)償兩軸間的相對(duì)位移，而且具有緩沖減振能力。

(1)彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。

(2)彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。

圖5-3-9彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器圖5-3-10彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器

3)輪胎聯(lián)軸器

輪胎聯(lián)軸器如圖5-3-11所示，它是用橡膠或橡膠織物制成輪胎狀的彈性元件1，兩端用壓板2及螺釘3分別壓在兩個(gè)半聯(lián)軸器4上。圖5-3-11輪胎聯(lián)軸器5.3.2聯(lián)軸器的選用

1.聯(lián)軸器的類(lèi)型選擇

聯(lián)軸器的種類(lèi)很多，大多數(shù)已標(biāo)準(zhǔn)化。選擇的步驟是：先選擇類(lèi)型，再選擇型號(hào)，必要時(shí)校核薄弱零件的強(qiáng)度。

2.聯(lián)軸器型號(hào)的選擇

當(dāng)聯(lián)軸器的類(lèi)型確定后，應(yīng)根據(jù)軸端直徑d、轉(zhuǎn)矩T、轉(zhuǎn)速n和空間尺寸等要求在標(biāo)準(zhǔn)中選擇適當(dāng)?shù)穆?lián)軸器型號(hào)。

1)名義轉(zhuǎn)矩T

(5-3-1)

2)計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc

Tc=KT

(5-3-2)

3)選擇聯(lián)軸器的型號(hào)

根據(jù)軸端直徑d、轉(zhuǎn)速n、計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc等參數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選擇適當(dāng)?shù)男吞?hào)。所選型號(hào)必須滿(mǎn)足：①計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc不超過(guò)聯(lián)軸器的公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩［T］，即Tc≤Tn。②轉(zhuǎn)速n不

超過(guò)聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速［n］，即n≤［n］。③軸端直徑不超過(guò)聯(lián)軸器的孔徑范圍。探索與實(shí)踐

如圖5-3-1所示，聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)過(guò)程和結(jié)果如表5-3-2

所示。拓展知識(shí)——離合器和制動(dòng)器的功用及類(lèi)型

1.離合器的功用和類(lèi)型

1)離合器的功用及工作特點(diǎn)

離合器的主要功能是連接兩根軸，使之一起轉(zhuǎn)動(dòng)并傳遞轉(zhuǎn)矩。離合器還可以作為啟動(dòng)或過(guò)載時(shí)控制傳遞轉(zhuǎn)矩大小的安全保護(hù)裝置。

2)離合器的類(lèi)型及應(yīng)用

離合器按控制方式不同可分為操縱離合器和自動(dòng)控制離合器兩類(lèi)。操縱離合器必須通過(guò)操縱才具有接合或分離的功能。

根據(jù)不同的操縱方法，操縱離合器可分為機(jī)械離合器、電磁離合器、液壓離合器和氣壓離合器四種。自動(dòng)控制離合器工作時(shí)，在主動(dòng)部分或從動(dòng)部分的某些參數(shù)(如轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等)發(fā)生變化時(shí)，能自行接合或分離。自動(dòng)控制離合器可分為超越離合器、離心離合器和安全離合器三種。圖5-3-12牙嵌離合器圖5-3-13牙嵌離合器的牙形圖5-3-14單片式摩擦離合器圖5-3-1