第12章 聯(lián)接與支承

1、第十二章第十二章 聯(lián)聯(lián) 接與支承接與支承 l12-1鍵和銷(xiāo)聯(lián)接鍵和銷(xiāo)聯(lián)接 l12-2 螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接 l12-3 聯(lián)軸器和離合器聯(lián)軸器和離合器 l12-4 軸軸 l12-5 軸承軸承 l聯(lián)接：是指將兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件聯(lián)成 一體的結(jié)構(gòu)。 l聯(lián)接件：一般也稱(chēng)為緊固件，如螺栓、螺 母、銷(xiāo)、鉚釘、鍵等。 l被聯(lián)接件：通常為軸和軸上零件，如齒輪 與軸、齒圈與輪轂、箱體與箱蓋等。 l有些聯(lián)接沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的緊固件，如利用分子 結(jié)合力構(gòu)成的焊接和粘接，利用相互配合 的零件間的裝配過(guò)盈量來(lái)達(dá)到聯(lián)接目的的 過(guò)盈聯(lián)接等。 l聯(lián)接分類(lèi)： l1、可拆聯(lián)接可拆聯(lián)接 l允許多次裝拆而無(wú)須損壞聯(lián)接零件及使用 性能的聯(lián)接稱(chēng)為可

2、拆聯(lián)接，如螺紋聯(lián)接、 鍵聯(lián)接和銷(xiāo)聯(lián)接。 l2、不可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接 l不可拆聯(lián)接在聯(lián)接拆開(kāi)時(shí)，至少要損壞聯(lián) 接中的一個(gè)零件，如焊接、粘接、鉚接等。 l聯(lián)軸器和離合器： 是用來(lái)聯(lián)接兩根軸，使之一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳 遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。它們也可以用作軸和齒輪 或帶輪等零件間的聯(lián)接，或作為軸上旋轉(zhuǎn) 零件之間的聯(lián)接。 l1、聯(lián)軸器牢固地聯(lián)接兩軸，只有在機(jī)器停 止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將其拆卸，才能使兩軸分離。 l2、離合器則可以在機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中根據(jù) 工作需要隨時(shí)完成兩軸的接合和分離。 l支撐：承擔(dān)保證旋轉(zhuǎn)零件正常工作支撐：承擔(dān)保證旋轉(zhuǎn)零件正常工作 l1、軸、軸: 軸是用來(lái)支承旋轉(zhuǎn)零件，并傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn) 矩的零件。 l2、滾動(dòng)軸承

3、：、滾動(dòng)軸承：依靠其主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái) 支承軸的，其相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間的摩擦為滾動(dòng)摩擦。 l3、滑動(dòng)軸承：依靠其主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái) 支承軸的，其相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間的摩擦為滑動(dòng)摩擦。 l 滾動(dòng)軸承：具有摩擦阻力小、易啟動(dòng)、效率高、 潤(rùn)滑和維護(hù)簡(jiǎn)便、易于互換、運(yùn)轉(zhuǎn)精度高、軸承 組合結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、軸向結(jié)構(gòu)緊湊、不需用有色金 屬、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 l 滑動(dòng)軸承：而其優(yōu)點(diǎn)主要是抗沖擊能力強(qiáng)、可承 受高速重載，且振動(dòng)及噪音小、徑向尺寸小。 12-1鍵和銷(xiāo)聯(lián)接鍵和銷(xiāo)聯(lián)接 一、鍵聯(lián)接的類(lèi)型及應(yīng)用一、鍵聯(lián)接的類(lèi)型及應(yīng)用 l鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸和軸 上零件之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有些 類(lèi)

4、型的鍵還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或 軸向滑動(dòng)。 l1、平鍵聯(lián)接 有圓頭（A型） 平頭（B型） 單圓頭（C型） （1） 普 通 平 鍵 l（2）導(dǎo)向平鍵 l2、半圓鍵聯(lián)接 l3、楔鍵聯(lián)接 l4、切向鍵聯(lián)接 5、花鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接 二、平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算二、平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 三、銷(xiāo)聯(lián)接三、銷(xiāo)聯(lián)接 a)圓柱銷(xiāo) b) 圓錐銷(xiāo) 聯(lián)接銷(xiāo) 安全銷(xiāo) 12-2 螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接 一、螺紋的形成與分類(lèi)一、螺紋的形成與分類(lèi) 右旋 左旋 螺紋的旋向 單頭螺紋和多頭螺紋 二、螺紋的主要參數(shù)二、螺紋的主要參數(shù) l 1大徑d 與外螺紋牙頂（或 內(nèi)螺紋牙底）相重合的假想 圓柱體的的直徑。 l 2小徑d1 與外螺紋牙底 （或

5、內(nèi)螺紋牙頂）相重合的 假想圓柱體的直徑。 l 3中徑d2 為一假想圓柱體 的直徑，該圓柱的母線上牙 型溝槽和凸起寬度相等。 4導(dǎo)程S 同一條螺旋線上的 相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩 點(diǎn)間的軸向距離。設(shè)螺旋線 頭數(shù)為n，則S = nP。 l 5螺旋升角 為在螺紋中徑 圓柱面上，螺旋線的切線與 端面間所夾的銳角。 6、螺距P 相鄰兩螺紋牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的 軸向距離。 7、牙型角a 連接牙頂和牙底的螺紋的側(cè)表面稱(chēng)為 牙側(cè)，相鄰兩牙側(cè)間的夾角稱(chēng)為牙型角。 矩形螺紋副受力分析 )tan( t FF )tan( t FF 三、螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型三、螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型 普通螺栓聯(lián)接 雙頭螺柱聯(lián)接 螺釘聯(lián)接

6、 緊定螺釘聯(lián)接 鉸制孔用螺栓聯(lián)接 四、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松四、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松 l1、預(yù)緊：實(shí)際應(yīng)用中，絕大多數(shù)螺紋聯(lián)接 都必須擰緊，以增強(qiáng)聯(lián)接的剛性、緊密性。 擰緊時(shí)所施加的作用力稱(chēng)為預(yù)緊力。 l2、防松： 擰緊后的螺紋聯(lián)接在工作中可能會(huì)松動(dòng)， 采用一定的方法防止其松動(dòng)，稱(chēng)為放松。 定力矩扳手 測(cè)力矩扳手 螺紋聯(lián)接常用的防松方法螺紋聯(lián)接常用的防松方法 12-3 聯(lián)軸器和離合器聯(lián)軸器和離合器 一、一、 聯(lián)軸器的類(lèi)型和應(yīng)用聯(lián)軸器的類(lèi)型和應(yīng)用 聯(lián)軸器 剛性聯(lián)軸器 彈性聯(lián)軸器 固定式 可移動(dòng)式 彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 輪胎式聯(lián)軸器 梅花形彈性聯(lián)軸器 凸緣聯(lián)軸器 套筒聯(lián)軸器 夾殼聯(lián)軸器

7、滑塊聯(lián)軸器 齒式聯(lián)軸器 萬(wàn)向聯(lián)軸器 滾子鏈聯(lián)軸器 a)軸向偏移x b)徑向偏移y c)角偏移a d)綜合偏移x、y、a 凸緣聯(lián)軸器 套筒聯(lián)軸器 十字滑塊聯(lián)軸器 十字軸萬(wàn)向聯(lián)軸器 齒式聯(lián)軸器 齒式聯(lián)軸器工作時(shí)補(bǔ)償位移情況 a)補(bǔ)償徑向位移 b)補(bǔ)償偏角位移 c)補(bǔ)償綜合位移 彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 嵌入式 摩擦式 電磁式 牙嵌離合器 齒輪離合器 多片式摩擦離合器 單圓盤(pán)摩擦離合器 圓錐式摩擦離合器 電磁多片摩擦離合器 磁粉離合器 離合器 二、離合器的類(lèi)型和應(yīng)用二、離合器的類(lèi)型和應(yīng)用 單片摩擦離合器 牙嵌式離合器 多片摩擦離合器 12-4 軸軸 l一、軸的功用一、軸的功用 l在各種機(jī)器中

8、都有很多的旋轉(zhuǎn)零件，如齒 輪、帶輪、鏈輪等，從而使機(jī)器滿足不同 的工作要求。而機(jī)器中的旋轉(zhuǎn)零件，都需 要有軸進(jìn)行支承，并使它們旋轉(zhuǎn)，同時(shí)傳 遞轉(zhuǎn)矩。因此，軸是用來(lái)支承旋轉(zhuǎn)零件， 并傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩的零件。 二、軸的類(lèi)型二、軸的類(lèi)型 1按軸線的形狀不同，可以把軸分為：直軸、曲軸和撓性 鋼絲軟軸。 5 2 4 32 1 2按外形不同，可以把直軸分為：光軸和階梯軸。 l3按軸的受力不同，可以把軸分為： l心軸：心軸：心軸是只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩的 軸，心軸又分為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸和固定心軸，如 鐵路車(chē)輛的車(chē)輪軸、滑輪軸和自行車(chē)的前 軸； l傳動(dòng)軸：傳動(dòng)軸：傳動(dòng)軸是只傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎 矩或承受很小彎矩的軸，如汽

9、車(chē)的傳動(dòng)軸； l轉(zhuǎn)軸：轉(zhuǎn)軸：轉(zhuǎn)軸是既傳遞轉(zhuǎn)矩又承受彎矩的軸， 它的應(yīng)用非常普遍，如齒輪減速器中的軸， 機(jī)床中的主軸。 A向 A 2 1 3 1 3 2 火車(chē)輪軸 固定心軸 自行車(chē)前軸 1前輪軸2前輪輪轂3前叉 傳動(dòng)軸 轉(zhuǎn)軸 空心軸 l三、軸的材料三、軸的材料 l 碳鋼和合金鋼，軸的毛坯通常是用軋制圓鋼和鍛件。碳鋼和合金鋼，軸的毛坯通常是用軋制圓鋼和鍛件。 l 碳鋼比合金鋼價(jià)廉，所以應(yīng)用比較廣泛。常用的材碳鋼比合金鋼價(jià)廉，所以應(yīng)用比較廣泛。常用的材 料有料有3030、3535、4545、5050鋼等，其中以鋼等，其中以4545鋼最為常用，鋼最為常用， 一般經(jīng)調(diào)質(zhì)或正火處理。對(duì)于不重要或受力較小的

10、一般經(jīng)調(diào)質(zhì)或正火處理。對(duì)于不重要或受力較小的 軸還可采用軸還可采用Q235Q235、Q275Q275等碳素結(jié)構(gòu)鋼。等碳素結(jié)構(gòu)鋼。 l 合金鋼與碳鋼相比，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的合金鋼與碳鋼相比，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的 熱處理性能，價(jià)格較貴。多用在傳遞較大功率，且熱處理性能，價(jià)格較貴。多用在傳遞較大功率，且 要求重量輕、尺寸小、耐磨性高或有特殊要求的地要求重量輕、尺寸小、耐磨性高或有特殊要求的地 方。常用的有方。常用的有20Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi、38CrMoAlA38CrMoAlA、40Cr40Cr 等合金鋼等合金鋼。 四、軸的強(qiáng)度計(jì)算四、軸的強(qiáng)度計(jì)算 軸的強(qiáng)度計(jì)

11、算應(yīng)根據(jù)軸的承載情況，采用相軸的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)根據(jù)軸的承載情況，采用相 應(yīng)的計(jì)算方法。應(yīng)的計(jì)算方法。 l傳動(dòng)軸按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算；傳動(dòng)軸按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算； l轉(zhuǎn)軸是在初估軸的直徑，并初步完成軸的轉(zhuǎn)軸是在初估軸的直徑，并初步完成軸的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算； l對(duì)于心軸，則可看成是轉(zhuǎn)軸的特例（轉(zhuǎn)矩對(duì)于心軸，則可看成是轉(zhuǎn)軸的特例（轉(zhuǎn)矩 =0），按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算。），按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算。 6 3 9.55 10 0.2 T T P MP Wd n 6 33 3 9.55 10 0.2 PP dC nn 式中：MT軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nmm； WP軸的抗

12、扭截面系數(shù)，mm3； P軸傳遞的功率，kW； n軸的轉(zhuǎn)速，r/min； t 軸材料的許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，MPa； C與軸的材料有關(guān)的常數(shù)。 軸的材料Q235，203545 40Cr， 35SiMn t /MPa 1220203030404052 C16013513511811810710798 軸常用材料的軸常用材料的t t 值和值和C值值 注：1. 當(dāng)彎矩作用相對(duì)于扭矩很小或只傳遞扭矩時(shí)，t 取較 大值，C 取較小值；反之，t 取較小值，C取較大值。 2. 當(dāng)用35SiMn鋼時(shí)，t 取較小值，C取較大值。 12-5 軸軸 承承 l 一、滾動(dòng)軸承的作用及特點(diǎn)一、滾動(dòng)軸承的作用及特點(diǎn) l 滾動(dòng)軸承依

13、靠其主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支承軸 的，其相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間的摩擦為滾動(dòng)摩擦。 l 與滑動(dòng)軸承比較，滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小、易 啟動(dòng)、效率高、潤(rùn)滑和維護(hù)簡(jiǎn)便、易于互換、運(yùn) 轉(zhuǎn)精度高、軸承組合結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、軸向結(jié)構(gòu)緊湊、 不需用有色金屬、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu) 點(diǎn)；而其缺點(diǎn)主要是抗沖擊能力較差、高速重載 下壽命較低且振動(dòng)及噪音較大、徑向尺寸比滑動(dòng) 軸承大。 l 由于以上特點(diǎn)，因此滾動(dòng)軸承廣泛地用于中速、 中載和一般工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器中。 滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu) 二、滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)二、滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu) 滾動(dòng)軸承一般由： 內(nèi)圈1、外圈2、滾動(dòng)體3、 保持架4組成， 三、滾動(dòng)軸承的分類(lèi)三、滾動(dòng)軸承的分

14、類(lèi) l 1、向心軸承 主要承受徑向載荷。 l 2、推力軸承 主要承受軸向載荷。 l 3、向心推力軸承 能同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。 按自動(dòng)調(diào)心性能，軸承又可分為自動(dòng)調(diào)心軸承和非自 動(dòng)調(diào)心軸承。 按滾動(dòng)體的形狀又可分為球軸承和滾子軸承。 前 置 代 號(hào) 基本代號(hào) 后置代號(hào) 軸 承 分 部 件 代 號(hào) 五四三二一內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 代 號(hào) 密 封 與 防 塵 結(jié) 構(gòu) 代 號(hào) 保 持 架 及 其 材 料 代 號(hào) 特 殊 軸 承 材 料 代 號(hào) 公 差 等 級(jí) 代 號(hào) 游 隙 代 號(hào) 多 軸 承 配 置 代 號(hào) 其 他 代 號(hào) 類(lèi) 型 代 號(hào) 尺寸系列 代 號(hào) 內(nèi)徑代號(hào) 寬 度 系 列 代 號(hào) 直 徑

15、系 列 代 號(hào) l1）基本代號(hào)）基本代號(hào) l這是軸承代號(hào)的核心部分，用來(lái)表明軸承 的內(nèi)徑大小、直徑系列、寬度系列和軸承 類(lèi)型，一般最多為五位數(shù)。 l常用內(nèi)徑d =20mm495mm的軸承，代號(hào) 數(shù)字乘以5即為軸承的內(nèi)徑尺寸d，如08表 示d = 40mm。 l內(nèi)徑d20mm的00、01、02和03軸承則分 別表示內(nèi)徑d為10mm、12mm、15mm和 17mm。對(duì)于內(nèi)徑小于10mm和大于500mm 的軸承，內(nèi)徑表示方法GB/T27293。 l 尺寸系列代號(hào) 對(duì)于同一 類(lèi)型同一內(nèi)徑的軸承， 為了適應(yīng)于不同載荷大 小的需要，采用不同大 小的滾動(dòng)體，因此軸承 的外徑和寬度也隨之變 化，這種變化用尺寸

16、系 列代號(hào)表示。 l 尺寸系列代號(hào)包括右起 第三位的直徑系列代號(hào) 和右起第四位的寬度系 列代號(hào)。 l軸承的直徑系列代號(hào) 指結(jié)構(gòu)相同、內(nèi)徑相 同的軸承在外徑和寬度方面的變化系列。 有超特輕、超輕、特輕、輕、中、重等系 列，用09的數(shù)字表示。如對(duì)向心軸承和 向心推力軸承，0、1表示特輕系列；2表示 輕系列；3表示中系列；4表示重系列。推 力軸承除了用1表示特輕系列外，其余與向 心軸承的表示一致。 l 軸承的寬度（或高度）系列代號(hào) 指結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑和 直徑系列都相同的軸承在寬度（或高度）方面的 變化系列，用09的數(shù)字表示。對(duì)向心軸承代號(hào) 按8、0、1、2、3、4、5、6順序表示軸承的寬度 依次遞增，其中

17、8表示特窄系列；0表示窄系列； 1表示正常系列；2表示寬系列；36表示特寬系 列。對(duì)推力軸承，按7、9、1、2順序表示軸承高 度的依次遞增，其中1、2表示正常系列；7表示 特低系列；9表示低系列。在軸承代號(hào)中寬度系列 代號(hào)為0時(shí)常被省略（但對(duì)于調(diào)心滾子軸承和圓錐 滾子軸承，寬度系列代號(hào)0不能省略），有時(shí)甚至 代號(hào)為1或2時(shí)也被省略。 類(lèi) 型 代 號(hào) 簡(jiǎn) 圖 類(lèi)型名 稱(chēng) 結(jié)構(gòu)代號(hào) 基本額 定動(dòng)載 荷比 極 限 轉(zhuǎn) 速 比 軸向 承載 能力 軸向 限位 能力 性能和特點(diǎn) 1 (1) GB/T281 調(diào)心球 軸承 10000 (1000) 0.6 0.9 中少量 外圈滾道為內(nèi)球面形， 具有自動(dòng)調(diào)心性

18、能， 允許內(nèi)圈（軸）對(duì)外 圈（外殼）軸線偏斜 量23。一般不 宜承受純軸向載荷。 2 (3) GB/T288 調(diào)心滾 子軸承 20000 (3000) 1.84低少量 性能、特點(diǎn)類(lèi)似于調(diào) 心球軸承，但有較大 的徑向承載能力，允 許內(nèi)圈對(duì)外圈軸線偏 斜量1.52.5。 3 (7) GB/T297 圓錐滾 子軸承 分為 30000 （7000） 30000B (27000) 1.1 2.5 中 較大 很大 可同時(shí)承受徑向載荷 及軸向載荷（30000型 以徑向載荷為主， 30000B型以軸向載荷 為主）。內(nèi)、外圈可 分離，安裝時(shí)可調(diào)整 軸承游隙。一般成對(duì) 使用。 5 (8) GB/T301 推力球

19、軸承 51000 (8000) 1低 只能 承受 單向 的軸 向載 荷 工作時(shí)必須加有一 定的軸向載荷。高 速時(shí)離心力大，鋼 球和保持架磨損、 發(fā)熱嚴(yán)重，壽命降 低，故極限轉(zhuǎn)速很 低。安裝時(shí)軸線必 須與軸承座底面垂 直，載荷必須與軸 線重合。 GB/T301 雙向推 力球軸 承 52000 (38000) 1低 能承 受雙 向的 軸向 載荷 6 (0) GB/T276 深溝球 軸承 60000 (0000) 1高少量 主要承受徑向載荷， 也可同時(shí)承受不大 的軸向載荷。當(dāng)量 摩擦系數(shù)最小。高 速時(shí)可用來(lái)承受純 軸向載荷。允許內(nèi)、 外圈軸線的偏斜量 816。應(yīng)用范圍 最廣。 7 (6) GB/T2

20、92 角接觸 軸承 分為 70000C (36000) 70000AC (46000) 70000B (66000) 1.0 1.4 高 一般 較大 更大 可同時(shí)承受徑向載荷及 軸向載荷，也可單獨(dú)承 受軸向載荷?？稍谳^高 轉(zhuǎn)速下正常工作。接觸 角a 越大，承受軸向載 荷的能力也越高。一般 須成對(duì)使用。 N (2) GB/T283 圓柱滾 子軸承 分為 N0000 (2000) NU0000 (32000) NJ0000 (42000) 1.53高 無(wú) 無(wú) 少量 外圈（或內(nèi)圈）可分離， 故不能承受軸向載荷。 工作時(shí)允許內(nèi)、外圈有 少量的軸向錯(cuò)動(dòng)。徑向 承載能力較大。內(nèi)、外 圈的允許偏斜量很小 （24）。這類(lèi)軸承 還可以不帶內(nèi)圈或外圈。 NA (4) GB/T5801 滾針軸 承 NA0000 (544000) _低無(wú) 在同樣內(nèi)徑條件下，與 其他類(lèi)型軸承相比，其 外徑最小。內(nèi)或外圈可 分離，工作時(shí)允許內(nèi)、 外圈有少量的軸向錯(cuò)動(dòng)。 徑向承載能力較大。一 般不帶保持架，摩擦系 數(shù)較大。 a 四、滾動(dòng)軸承類(lèi)型的選擇四、滾動(dòng)軸承類(lèi)型的選擇