机械设计基础 教学课件 作者 陈桂芳 第八章 支承零 部件.ppt

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1、第8章支承零、部件轴8.1轴的工作能力计算8.2轴的设计方法8.3滑动轴承8.5滚动轴承8.4【学习目标】1．熟悉轴的功用、分类及常用材料。2．熟悉轴的结构分析方法。3．了解轴的结构设计特点。4．熟悉轴的工作能力计算。5．熟悉滚动轴承的常用类型及代号。6．了解滑动轴承的的构造。传动零件必须借助其他零、部件的支持才能传递运动和动力。这种起支持作用的零、部件称为支承零、部件。支承零、部件主要有轴和轴承。8.1轴8.1.1轴的功用与分类8.1.2轴的结构设计8.1.3轴的结构分析8.1.1轴的功用与分类1．轴的功用轴是组

2、成机器的重要零件之一。轴的主要功用是支承旋转零件（如齿轮、蜗轮等），并传递运动和动力。按轴承受的载荷不同,可将轴分为转轴、心轴和传动轴三种。心轴工作时仅承受弯矩而不传递转矩，如自行车前轮轴如图8-1所示。转轴工作时既承受弯矩又承受转矩，如减速器中的轴，如图8-2所示。2．轴的分类传动轴则只传递转矩而不承受弯矩，如图8-3所示，汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。图8-1自行车前轮轴图8-2减速器中的轴图8-3汽车中联接变速箱与后桥之间的轴根据轴线的形状的不同，轴又可分为直轴、曲轴（如图8-4所示）和挠性钢丝轴（如图8-

3、5所示）。曲轴和挠性钢丝轴属于专用零件。直轴按外形不同又可分为光轴（如图8-6所示）和阶梯轴（如图8-7所示）。光轴形状简单，应力集中少，易加工，但轴上零件不易装配和定位，常用于心轴和传动轴。阶梯轴各轴段截面的直径不同，这种设计使各轴段的强度相近，而且便于轴上零件的装拆和固定，因此阶梯轴在机器中的应用最为广泛。直轴一般都制成实心轴，但为了减少重量或为了满足有些机器结构上的需要，也可以采用空心轴如图8-8所示。图8-4曲轴图8-5挠性钢丝轴图8-6光轴图8-7阶梯轴图8-8空心轴轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯

4、多数用轧制圆钢和锻件。锻件的内部组织均匀，强度较好，重要的轴、大尺寸的轴或阶梯尺寸变化较大的轴应采用锻对直径较小的轴，可直接用圆钢加工。毛坯。3．轴的常用材料及热处理由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故轴采用碳钢制造最广泛，其中最常用的是45号钢。不重要或低速轻载的轴以及一般传动的轴也可以使用Q235、Q275等普通碳钢制造。合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴的耐磨性，以及处于高温条件下工作的

5、轴，常采用合金钢。高强度铸铁和球墨铸铁由于容易作成复杂的形状，而且价廉，吸振性和耐磨性好，对应力集中的敏感性较低，故常用于制造外形复杂的轴。8.1.2轴的结构设计1．轴的组成轴主要由轴颈、轴头和轴身三部分组成。轴和轴承配合部分称为轴颈；轴上安装轮毂的部分称为轴头；联接轴头和轴颈的部分称为轴身。轴颈直径与轴承内径、轴头直径与相配合零件的轮毂内径应一致，而且为标准值。为便于装配，轴颈和轴头的端部均应有倒角。用作零件轴向固定的台阶部分称为轴肩，环形部分称为轴环。轴上螺纹或花键部分的直径应符合螺纹或花键的标准。如图8-9所

6、示阶梯轴的结构。图8-9阶梯轴的结构为防止轴上零件沿轴向移动，应对它们进行轴向固定和定位。常用的有：轴肩和轴环、套筒、圆螺母和止动垫圈、弹性挡圈和紧定螺钉、轴端挡圈。此外轴承端盖常用来做整个轴的轴向定位。2.轴上零件的轴向固定和定位（1）轴肩和轴环：简单可靠，不需附加零件，能承受较大的轴向力，但会使轴径增大，阶梯处形成应力集中，阶梯过多不利于加工。为使零件与轴肩贴合，轴上圆角r应较轴上零件孔端的圆角半径R或倒角C稍小。轴肩高度a=（0.07－0.1）d，轴环宽度b＝1.4a。图8-9阶梯轴的结构（2）套筒：当轴上零

7、件的位置已固定时而零件间的距离又较小时，可采用套筒。简单可靠，简化了轴的结构设计且不削弱轴的强度，但机器重量增加，且由于套筒与轴的配合较松，故不宜于高速运转的轴。（3）圆螺母：当套筒过长或无法采用套筒，而轴上又允许车制螺纹时，可采用圆螺母固定。圆螺母可承受较大的轴向力，但切制螺纹处有较大的应力集中，会降低轴的疲劳强度，如图8-10所示。（4）弹性挡圈：结构简单紧凑，常用于滚动轴承的轴向固定，但承受的轴向力较小。切槽尺寸需要一定的精度，否则可能出现与被固定件间存在间隙或弹性挡圈不能装入切槽的现象，如图8-11所示。图

8、8-11弹性挡圈固定图8-10圆螺母固定（5）轴端挡圈：有消除间隙的作用，能承受冲击载荷，对中精度要求较高，主要用于有振动和冲击的轴端零件的轴向固定。轴的端部可以是锥面或柱面。图8-12紧定螺钉3．轴上零件的周向固定周向固定的目的主要是为了传递转矩和防止零件与轴产生相对转动。一般采用键、销联接、紧定螺钉（如图8-12）所示及过盈配合等联接方式。（1）为便于零