《轴与轴承》PPT课件.ppt

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1、第五章　轴与轴承本章主要介绍的内容有：第一节　轴第二节　轴承第一节　轴本节主要介绍的内容有：●　轴的分类及材料●　轴的结构设计●　轴毂的连接一．轴的分类及材料1.轴的分类根据轴的功用和承载情况，轴可分为：（1）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（图5-1）。既传递转矩又承受弯矩的轴，如齿轮减速器中的输出轴（图5-2），机器中的大多数轴都属于转轴。（2）转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（如图5-3所示火车轮轴）和固定心轴（如图

2、5-4所示自行车前轮车轴）。此外，按轴线几何形状的不同，轴还可分为直轴（图5-1、图5-2、图5-4）和曲轴（图5-5）。（3）心轴图5-5曲轴2.轴的材料转轴工作时的应力大多为重复性的应力，所以轴的主要失效形式是疲劳破坏，因此轴的材料要求有较高的强度和刚度。另外，轴与轴上零件有相对运动的表面还应有一定的耐磨性，故轴的材料主要是碳素结构钢和合金结构钢。碳素钢比合金结构钢价廉，对应力集中的敏感性较小，应用较为广泛。常用的碳素钢有35、40、45钢，其中45钢应用最广。为改善其机械性能，可进行正火或调

3、质处理。合金结构钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵，故多用于要求减轻质量、提高轴颈耐磨性以及在高温或低温条件下工作的轴。轴的常用材料及力学性能见表5-1二．轴的结构设计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。图5-6为圆柱齿轮减速器中间轴的结构图。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

4、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。图5-6减速器中间轴1.轴和轴上零件的定位与固定阶梯轴上截面变化的部位称为轴肩或轴环，它对轴上零件起轴向定位作用。在图5-6中，带轮、齿轮和右端轴承都是依靠轴肩或轴环做轴向定位的。左端轴承是依靠套筒定位的。两端轴承盖将轴在箱体上定位。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。图5-6为圆柱齿轮减速器中间轴的结构图。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

5、。轴的合理结构必须满足下列基本条件：为了使轴上零件的轮毂端面与轴肩贴紧，轴肩和轴环的圆角半径R必须小于零件轮毂孔端圆角半径R1或倒角C1（图5-7），其大小要符合标准，否则无法贴紧。轴肩和轴环的高度h必须大于R1或C1，通常取h=[（0.07d+5）～（0.1d+5）]mm。轴环的宽度6≥1.4h。安装滚动轴承处的定位轴肩或轴环高度必须低于轴承内圈端面高度。图5-8圆螺母在工作中为了防止轴上零件沿轴线方向移动，并承受轴向力，必须对轴上零件进行固定。零件的轴向固定方法很多，其中，采用轴肩或轴环做轴向

6、固定，结构简单，能承受较大的轴向力；当两零件相隔距离不大时，采用套筒做轴向固定，但不宜用于高转速轴；不宜采用套筒固定时，可用圆螺母做轴向固定（图5-8）；对于外伸轴端上的零件固定，则可采用轴端紧定螺钉（图5-9）或销（图5-10）使零件轴向固定。另外，为使定位面可靠地接触，轴头长度应略小于零件的轮廓长度。为了传递转矩，防止零件与轴产生相对转动，轴上零件还需进行周向固定。常用的周向固定方法有键连接、花键连接和过盈配合等。当传递转矩很小时，可采用紧定螺钉或销，同时实现轴向和周向固定。图5-9和图5-1

7、02.轴的结构工艺性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）。3.提高轴的疲劳强度减小应力集中和提高轴的表面质量是

8、提高轴的疲劳强度的主要措施。减小应力集中的方法有：减小轴截面突变，阶梯轴相邻轴段直径差不能太大，并以较大的圆角半径过渡，尽可能避免在轴上开槽、孔及车制螺纹等，以免削弱轴的强度和造成应力集中源。轴的表面质量对疲劳强度有显著的影响。提高轴表面质量除降低表面粗糙度值外，还可采用表面强化处理，如碾压、喷丸、渗碳、渗氮或高频淬火等。4.轴的直径和长度轴的直径应满足强度与刚度的要求，并根据具体情况合理确定。轴颈与滚动轴承配合时，其直径必须符合轴承的内径系列；轴头的直径应与配合零件的轮毂内径相同