【DOC】第十二章軸系零部件

1、第十二章 軸系零部件圖12-1減速器的輸出軸軸是機(jī)械設(shè)備中的重要零件之一，它的主要功能是直接支承回轉(zhuǎn)零件，如齒輪、車輪和帶輪等，以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動并傳遞動力,軸要由軸承支承以承受作用在軸上的載荷。這種起支持作用的零部件稱為支承零部件。而且有很多的軸上零件需要彼此聯(lián)接，它們的性能互相影響，所以將軸及軸上零部件統(tǒng)稱為軸系零部件。如圖12-1所示減速器的輸出軸由軸1、軸承2、齒輪3、聯(lián)軸器4、鍵5等組成。 第一節(jié) 滑動軸承一、概述軸承是支承軸的部件，根據(jù)軸承工作的摩擦性質(zhì)，可分為滑動軸承和滾動軸承兩大類。一般情況下，滾動摩擦小于滑動摩擦，因此滾動軸承應(yīng)用很廣泛，但滑動軸承具有工作平穩(wěn)、無噪聲、耐沖擊、回

2、轉(zhuǎn)精度高和承載能力大等優(yōu)點，所以在汽輪機(jī)、精密機(jī)床和重型機(jī)械中被廣泛地應(yīng)用。滑動軸承按摩擦狀態(tài)可分為：(1)液體摩擦滑動軸承。軸承工作時在軸頸和軸承的工作表面之間被一層潤滑油膜完全隔開，因而金屬工作表面之間無摩擦和磨損。(2)非液體摩擦滑動軸承。軸頸和軸承的工作表面之間未形成足夠厚的油膜，局部金屬直接接觸，因而存在著摩擦和磨損。二、滑動軸承的主要類型和結(jié)構(gòu)按受載荷方向不同，滑動軸承可分為徑向軸承和止推軸承。圖12-2整體式滑動軸承(1)徑向滑動軸承。用于承受徑向載荷，常用滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式及其尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)形式。圖12-2所示為整體式滑動軸承。還可在機(jī)架或箱體上直接制出軸承孔，

3、如圖12-2a)，再裝上軸套成為無軸承座的整體式滑動軸承。整體式滑動軸承結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但軸套磨損后軸承間隙無法調(diào)整；裝拆時軸或軸承需軸向移動，故只適用于低速、輕載和間歇工作的場合。如小型齒輪油泵、減速箱等。圖12-3所示為剖分式滑動軸承,由上軸瓦1、螺栓2、軸承蓋3、軸承座4、下軸瓦5等組成。為了提高安裝的對心精度，在剖分面上設(shè)置有階梯形止口。考慮到徑向載荷方向的不同，剖分面可以制成水平式（圖a）和斜開式（圖b）兩種。但使用時應(yīng)保證徑向載荷的作用線不超出剖分面垂直中線左右各35的范圍。剖分式滑動軸承裝拆方便，軸瓦磨損后可方便更換及調(diào)整間隙，因而應(yīng)用廣泛。徑向滑動軸承還有其他許多類型。如圖

4、12-4所示為調(diào)心軸承。把軸瓦支承面做成球面，使其能自動適應(yīng)軸線的偏轉(zhuǎn)和變形。圖12-4調(diào)心軸承 a） b） 圖12-3剖分式滑動軸承a) b)c) d)圖12-5 止推滑動軸承(2)止推滑動軸承。止推滑動軸承用來承受軸向載荷，如圖12-5所示。按軸頸支承面的形式不同，分為實心式、空心式、環(huán)形式三種。圖a）為實心止推軸頸，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時，由于端面上不同半徑處的線速度不相等，因而使端面中心部的磨損很小，而邊緣的磨損卻很大，結(jié)果造成軸頸端面中心處應(yīng)力集中。實際結(jié)構(gòu)中多數(shù)采用空心軸頸（圖b），可使其端面上壓力的分布得到明顯改善，并有利于儲存潤滑油；圖c）為單環(huán)形推力軸頸；圖d）為多環(huán)形推力軸頸，由于支承

5、面積大，故可承受較大的載荷。三、軸瓦和軸承襯(1)軸瓦的結(jié)構(gòu)。軸瓦是滑動軸承中直接與軸頸接觸的重要零件，常用的軸瓦有整體式和剖分式兩種。整體式軸瓦又稱軸套，如圖12-6所示，用于整體式滑動軸承，剖分式軸瓦用于剖分式滑動軸承（如圖12-7所示）。為了改善軸瓦表面的摩擦性能，可在軸瓦內(nèi)表面澆注一層軸承合金等減摩材料（稱為軸承襯），厚度為0.56 mm。為使軸承襯牢固地粘在軸瓦的內(nèi)表面上，常在軸瓦上預(yù)制出各種形式的溝槽，如圖12-8所示，圖a）、b）用于鋼制軸瓦，圖c）用于青銅軸瓦。為使?jié)櫥途加谳S瓦工作表面，在軸瓦的非承載區(qū)開設(shè)油孔和油槽，如圖12-9所示。油槽不宜過短，以保證潤滑油流到整個軸瓦

6、與軸頸的接觸表面。但是，不得與軸瓦端面開通，以減少端部泄油。 (2)材料。軸瓦和軸承襯材料直接影響軸承的性能，應(yīng)根據(jù)使用要求，經(jīng)濟(jì)性要求 合理選擇。由于滑動軸承的主要失效形式是磨損、膠合，當(dāng)強度不足時也可能出現(xiàn)疲勞 破壞。因此，軸瓦和軸承襯材料應(yīng)具備下述性能：耐磨、耐腐蝕、抗膠合能力強；摩擦系數(shù)??；導(dǎo)熱性好；足夠的強度和一定的塑性；良好的跑合性。圖12-6整體式軸瓦 圖12-7剖分式軸瓦 圖12-8軸承襯常用軸瓦和軸承襯材料的牌號和性能見表12-1所示。此外還可采用粉末合金（如鐵石墨、青銅石墨）、非金屬材料（如塑料、橡膠和木材等）作軸承材料。表12-1 常用軸瓦和軸承襯材料的牌號和性能軸瓦材料

7、最大許用值最高工作溫度oC性能比較備注（MPa）(ms-1)(MPams-1)鑄造錫銻軸承合金ZSnSb11Cu6平穩(wěn)載荷150摩擦系數(shù)小，抗膠合性良好，耐腐蝕，易磨合,變載荷下易疲勞用于高速、重載下工作的重要軸承，如石油鉆機(jī) 258020ZSnSb8Cu4沖擊載荷206015鑄造鉛銻軸承合金ZPbSb16Sn16Cu2151210150各方面性能與錫銻軸承合金相近，但材料較脆，可作為錫銻軸承合金的代用品用于中速、中載軸承，不宜受較大的沖擊載荷，如機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)等ZPbSb15Sn4Cu3Cd2565鑄造錫青銅ZCuSn10P1151015280熔點高，硬度高，承載能力、耐磨性、導(dǎo)熱性均高于軸承

8、合金，但可塑性差，不易磨合用于中速重載及受變載荷的軸承，如破碎機(jī)ZCuSn5Pb5Zn58315 用于中速、中載的軸承鑄造鋁青銅ZCuAl10Fe315412280硬度較高，抗膠合性能較差用于潤滑充分的低速、重載軸承，如重型機(jī)床圖12-9油槽四、滑動軸承的潤滑軸承潤滑的主要目的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，同時起冷卻、防塵、防銹和吸振作用。設(shè)計滑動軸承時，必須恰當(dāng)?shù)剡x擇潤滑劑和潤滑裝置。（一）潤滑油及其選擇潤滑油的內(nèi)摩擦系數(shù)小，流動性好，是滑動軸承中應(yīng)用最廣的一種潤滑劑。工業(yè)用潤滑油有合成油和礦物油兩類，其中礦物油資源豐富，價格便宜，適用范圍廣。潤滑油的主要性能指標(biāo)是粘

9、度，它表示潤滑油流動時內(nèi)部摩擦阻力的大小，是選用潤滑油的主要依據(jù)，分為：(1)動力粘度。定義為長寬高各為1m的油立方體，上下平面產(chǎn)生1m/s的相對速度所需的切向力，用表示，單位PaS（即NS/m），主要用于流體動力計算。(2)運動粘度。定義為液體動力粘度與其同溫度下密度的比值，用表示，即，單位為m/s，常用mm/s。工業(yè)上常用運動粘度作為潤滑油的性能指標(biāo)。潤滑油的牌號是以40oC時油的運動粘度中心值來劃分的。例如某一牌號L-HL32液壓油是指溫度在40oC時運動粘度為28.835.2 mm/s（中心值為32 mm/s）的液壓油。牌號越大的潤滑油，其粘度值也越大，油越稠。工業(yè)上常用潤滑油的性質(zhì)和

10、用途見表12-2所示。表12-2 工業(yè)常用潤滑油的性能和用途名稱牌號主要質(zhì)量指標(biāo)主要性能和用途運動粘度(mm2s-1)(40oC)凝點oC()傾點oC()閃點oC()粘度指數(shù)L-AN全損耗系統(tǒng)用油（GB44389）152232466813.516.519.824.228.835.241.450.661.274.81515151010150170170180190適用于對潤滑油無特殊要求的軸承、齒輪和其他低負(fù)荷機(jī)械等部件的潤滑，不適用于循環(huán)系統(tǒng)L-HL 液壓油（GB11118.194）32466810028.835.241.450.661.274.890.01006666180180200200

11、90909090抗氧化、防銹、抗浮化等性能優(yōu)于普通機(jī)油。適用于一般機(jī)床主軸箱、齒輪箱和液壓系統(tǒng)及類似的機(jī)械設(shè)備的潤滑L-CKB工業(yè)閉式齒輪油（GB590395）1001502209011013516519824288818020020909090具有抗氧防銹性能。適用于正常油溫下運轉(zhuǎn)的輕載荷工業(yè)閉式齒輪潤滑（二）潤滑脂及其選擇潤滑脂又稱干油，俗稱黃油，是由潤滑油、稠化劑等制成的膏狀潤滑材料。潤滑脂流動性小，不易流失，因此軸承的密封簡單，潤滑脂需經(jīng)常補充。但其內(nèi)摩擦系數(shù)較大，效率較低，不宜用于高速軸承。潤滑脂的主要性能指標(biāo)是針入度和滴點。(1)針入度。即潤滑脂的稠度，將重力為1.5 N的標(biāo)準(zhǔn)圓錐

12、體放入25的潤滑脂試樣中，經(jīng)5秒鐘后所沉入的深度稱為該潤滑脂的針入度，以0.1 mm為單位。潤滑脂按針入度自大至小分為09號共10種，號數(shù)越大，針入度越小，潤滑脂越稠。常用04號。(2)滴點。在規(guī)定條件下加熱，當(dāng)開始滴下第一滴油時的溫度為滴點，滴點決定潤滑脂的最高使用溫度。常用潤滑脂的性能及用途見表12-3。表12-3 常用潤滑脂的性能及用途名稱代號滴點()針入度（10-1mm）性能和主要用途鈣基潤滑脂(GB49187)123808590310340265295220250耐水性好，但耐熱性差，用于各種工農(nóng)業(yè)、交通運輸設(shè)備的中速中低載荷軸承潤滑，特別是有水、潮濕處鈉基潤滑脂(GB49289)2

13、3160160265295220250耐熱性很好但不耐水，用于工作溫度在10110的一般中等載荷機(jī)械設(shè)備軸承的潤滑通用鋰基潤滑脂(GB732494)123170175180310340265295220250多效通用潤滑脂。適用于各種機(jī)械設(shè)備的滾動軸承和滑動軸承及其他摩擦部位的潤滑。使用溫度為201207407號齒輪潤滑脂(SY403684)1607590用于各種低速，中、高載荷齒輪、鏈和聯(lián)軸器的潤滑。使用溫度小于120滾珠軸承潤滑脂（SH038692）2120250290具有良好的潤滑性能，用于汽車、電動機(jī)、機(jī)車及其他機(jī)械中滾動軸承的潤滑圖12-10 油杯（三）固體潤滑劑常用的固體潤滑劑有石

14、墨和二硫化鉬等，它們能耐高溫和高壓，附著力強，化學(xué)穩(wěn)定性好，適用于高溫和重載的場合。（四）油潤滑方式和潤滑裝置除正確地選擇潤滑劑外，還應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)姆椒ê脱b置，才能獲得良好的潤滑效果。下面分別介紹油、脂的潤滑方法和裝置。1.手工加油潤滑用油壺或油槍注入設(shè)備的油孔、油嘴或油杯中，使油流至需要潤滑的部位。供油方法簡單，屬于間歇式，適用于輕載、低速和不重要的場合。2.滴油潤滑滴油潤滑用油杯供油，利用油的自重滴流至摩擦表面，屬于連續(xù)潤滑方式。常用油杯有以下幾種：(1)針閥式油杯（圖12-10a）。當(dāng)手柄1臥倒時，針閥5因彈簧3推壓而堵住底部的油孔，當(dāng)手柄直立時，針閥被提起使油孔打開，潤滑油經(jīng)油孔自動滴進(jìn)

15、軸承中。供油量用螺母2調(diào)節(jié)針閥的開啟高度來控制，用于要求供油可靠的軸承。圖12-11 油環(huán)潤滑(2)油繩式油杯（圖12-10b）。油繩用棉線或毛線做成，一端浸在油中，利用毛細(xì)管作用吸油滴入軸承，油繩滴油自動連續(xù)，但供油量少，不易調(diào)節(jié)。適于低速輕載軸承。3.油環(huán)潤滑圖12-12黃油杯如圖12-11所示，在軸頸上套一油環(huán)，油環(huán)下部浸在油中，當(dāng)軸頸旋轉(zhuǎn)時，靠摩擦力帶動油環(huán)旋轉(zhuǎn)，把油帶到軸頸上潤滑。適用于轉(zhuǎn)速為503000 r/min水平軸放置的軸。4.飛濺潤滑利用齒輪、曲軸等轉(zhuǎn)動件，將潤滑油由油池濺到軸承中進(jìn)行潤滑。該方法簡單可靠，連續(xù)均勻。但有攪油損失，易使油發(fā)熱和氧化變質(zhì)。適用于轉(zhuǎn)速不高的齒輪傳

16、動、蝸桿傳動等。5.壓力循環(huán)潤滑利用油泵將潤滑油經(jīng)油管輸送到各軸承中潤滑，它的潤滑效果好，油循環(huán)使用，但裝置復(fù)雜，成本高。適用于高速、重載或變載的重要軸承。（五）脂潤滑用脂潤滑時，一般是在機(jī)械裝配時就將它填入軸承內(nèi)，或用黃油杯（圖12-12）旋轉(zhuǎn)杯蓋可將裝在杯體中的潤滑脂定期擠入軸承內(nèi)。也可用黃油槍向軸承油孔內(nèi)注射潤滑脂。 滑動軸承的潤滑方式可根據(jù)系數(shù)K來選擇。，式中P為軸承壓強（Mpa），V為軸頸圓周速度（m/s）。當(dāng)K2時用脂潤滑，K2時用油潤滑，2K16時用針閥油杯潤滑，K1632時采用油環(huán)、飛濺或壓力潤滑，K32時采用壓力循環(huán)潤滑。五、動壓液體摩擦滑動軸承簡介圖12-13 動壓液體摩擦

17、原理圖 圖12-14 軸承中的油壓動壓液體摩擦滑動軸承也稱液體動壓軸承，是利用摩擦副表面的相對運動，將液體帶進(jìn)摩擦表面之間，形成壓力油膜，將摩擦表面隔開。如圖12-13所示。兩個互相傾斜的平板，在它們之間充滿具有一定粘度的液體。當(dāng)AB以速度V向左移動，而CD保持靜止時，液體在此楔形間隙中作層流流動。當(dāng)各流層的速度分布規(guī)律為直線時（圖中虛線所示），由于進(jìn)口間隙大于出口間隙，則進(jìn)口流量必大于出口流量；但液體是不可壓縮的，因此，在楔形間隙內(nèi)形成油壓，迫使大口的進(jìn)油速度減小，小口的出油速度增大（圖中實線所示），從而使流經(jīng)各截面的液體流量相等。同時，楔形油膜產(chǎn)生的內(nèi)壓將與外載荷相平衡。從上述分析可知，獲

18、得動壓液體摩擦的基本條件是：兩平面間的間隙必須沿運動方向由大至小形成收斂楔形；兩平面間的相對運動速度必須足夠大，以帶動潤滑油連續(xù)進(jìn)入楔形間隙；必須連續(xù)地向楔形間隙供入適當(dāng)粘度的潤滑油，以形成具有承載能力的壓力油膜。圖12-14所示為一軸頸和軸瓦，由于軸瓦的孔徑大于軸頸的直徑，所以在外載荷F的作用下也能形成一楔形間隙。當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速足夠高時，就可克服外載荷而形成油膜，把承受載荷F的軸頸抬起，隔開兩金屬表面達(dá)到液體摩擦狀態(tài)。在這種狀態(tài)下工作的軸承，稱為動壓液體摩擦滑動軸承。第二節(jié) 滾動軸承一、概述滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，由軸承廠大批量生產(chǎn)，因此熟悉標(biāo)準(zhǔn)，正確選用并進(jìn)行軸承組合設(shè)計是學(xué)習(xí)本節(jié)的主要任務(wù)。圖12

19、-15 滾動軸承的結(jié)構(gòu)滾動軸承一般由內(nèi)圈1、外圈2、滾動體3和保持架4組成，如圖12-15所示。內(nèi)、外圈分別與軸頸、軸承座孔裝配在一起。當(dāng)內(nèi)、外圈相對轉(zhuǎn)動時滾動體即在內(nèi)外圈的滾道間滾動。保持架使?jié)L動體分布均勻，減少滾動體的摩擦和磨損。滾動軸承的內(nèi)外圈和滾動體一般由軸承鋼制造，工作表面經(jīng)過磨削和拋光，其硬度不低于60HRC。保持架一般用低碳鋼板沖壓制成，也可用有色金屬和塑料制成。二、滾動軸承的類型和選擇1.類型 圖12-16 滾動軸承的游隙滾動軸承按受載方向分為向心軸承和推力軸承兩大類。向心軸承主要承受徑向載荷，推力軸承主要承受軸向載荷。按滾動體形狀，滾動軸承又可分為球軸承與滾子軸承兩大類。軸承

20、的類型代號及特性見表12-4。滾動軸承的內(nèi)外圈與滾動體之間存在一定的間隙，如圖12-16所示，因此，內(nèi)外圈可以有相對位移，最大位移量稱為軸承游隙。當(dāng)軸承的一個座圈固定，則另一座圈沿徑向的最大移動量稱為徑向游隙r，沿軸向的最大移動量稱為軸向游隙a。游隙的大小對軸承的壽命、溫升和噪聲都有很大的影響。 2.滾動軸承的代號國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T272-93）規(guī)定，軸承的類型、尺寸、精度和結(jié)構(gòu)特點，由軸承代號表示。軸承代號由基本代號、前置代號和后置代號三部分構(gòu)成。代號一般刻在外圈端面上，排列順序如下： 后置代號 基本代號前置代號 (1)前置代號。在基本代號左側(cè)用字母表示成套軸承的分部件，如L表示可分離的軸承

21、是分離內(nèi)圈或外圈，K表示滾子和保持架組件。例如LN308，表示(0)3尺寸系列的單列圓柱滾子軸承可分離外圈。(2)基本代號。基本代號表示軸承的類型、結(jié)構(gòu)和尺寸。一般由五個數(shù)字或字母加四個數(shù)字表示（如下圖所示）。各代號意義見表12-5所示。五一二三四內(nèi) 徑 代 號直 徑 系 列寬 度 系 列類 型 代 號（高）表12-4 滾動軸承的基本類型及特性類型及代號結(jié)構(gòu)簡圖承載方向主要性能及應(yīng)用調(diào)心球軸承（1）其外圈的內(nèi)表面是球面，內(nèi)、外圈軸線間允許角偏移為23,極限轉(zhuǎn)速低于深溝球軸承?？沙惺軓较蜉d荷及較小的雙向軸向載荷。用于軸變形較大及不能精確對中的支承處。調(diào)心滾子軸承（2）軸承外圈滾道是球面，主要承受

22、徑向載荷及一定的雙向軸向載荷，但不能承受純軸向載荷，允許角偏移0.52。常用在長軸或受載荷作用后軸有較大變形及多支點的軸上。圓錐滾子軸承（3）可同時承受較大的徑向及軸向載荷，承載能力大于“7”類軸承。外圈可分離，裝拆方便，成對使用。推力球軸承（5）只能承受軸向載荷，而且載荷作用線必須與軸線相重合，不允許有角偏差，極限轉(zhuǎn)速低。雙向推力軸承（5）能承受雙向軸向載荷。其余與推力軸承相同。深溝球軸承（6）可承受徑向載荷及一定的雙向軸向載荷。內(nèi)外圈軸線間允許角偏移為816。角接觸球軸承（7）可同時承受徑向及軸向載荷。承受軸向載荷的能力由接觸角的大小決定，大，承受軸向載荷的能力高。由于存在接觸角，承受純徑

23、向載荷時，會產(chǎn)生內(nèi)部軸向力，使內(nèi)、外圈有分離的趨勢，因此這類軸承要成對使用。極限轉(zhuǎn)速較高。推力滾子軸承（8）能承受較大的單向軸向載荷，極限轉(zhuǎn)速低。圓柱滾子軸承（N）能承受較大的徑向載荷，不能承受軸向載荷，極限轉(zhuǎn)速也較高，但允許的角偏移很小，約24。設(shè)計時，要求軸的剛度大，對中性好。滾針軸承（NA）不能承受軸向載荷，不允許有角度偏斜，極限轉(zhuǎn)速較低。結(jié)構(gòu)緊湊，在內(nèi)徑相同的條件下，與其他軸承比較，其外徑最小。適用于徑向尺寸受限制的部件中。(3)后置代號。作為補充代號，軸承在結(jié)構(gòu)形狀、尺寸公差、技術(shù)要求等有改變時，才在基本代號右側(cè)予以添加。一般用字母（或字母加數(shù)字）表示。后置代號共分八組。第一組表示內(nèi)

24、部結(jié)構(gòu)變化，例如角接觸球軸承接觸角40時，代號為B；25時，代號為AC；15時，代號為C。第五組為公差等級，按精度由低到高代號依次為：/P0、/P6、/P6x、/P5、/P4、/P2，其中/P0為普通級，可省略不標(biāo)注。表12-5 基本代號類型代號寬(高)度系列代號直徑系列代號內(nèi)徑代號用一位數(shù)字或一至兩個字母表示，見表12-4表示內(nèi)徑、外徑相同而軸承寬(高)度不同，有一個遞增的系列尺寸，用一位數(shù)字表示。表示同一內(nèi)徑而不同外徑的系列，用一位數(shù)字表示。內(nèi)徑d代號5mm。內(nèi)徑為22，28，32，500的軸承直接用內(nèi)徑表示，例62/32表示內(nèi)徑32的深溝球軸承。d1017的內(nèi)徑代號如下：兩代號連用，當(dāng)寬

25、(高)度系列代號為0時可省略內(nèi)徑代號00010203內(nèi)徑(mm)10121517例12-1 說明6208、71210B、LN312/P5等軸承代號的含義。解6208 為深溝球軸承，尺寸系列(0)2（寬度系列0，直徑系列2），內(nèi)徑40 mm，精度P0級；71210B 為角接觸球軸承，尺寸系列12（寬度系列1，直徑系列2），內(nèi)徑50 mm，接觸角40，精度P0級；LN312/P5為單列圓柱滾子軸承，可分離外圈，尺寸系列(0)3，（寬度系列0，直徑系列3），內(nèi)徑60 mm，精度P5級。3.滾動軸承的選擇滾動軸承選擇的出發(fā)點是：(1)軸承工作載荷的大小、方向及性質(zhì)。當(dāng)載荷較小而平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速較高時，可選用

26、球軸承，反之，宜選用滾子軸承。當(dāng)軸承同時承受徑向及軸向載荷，若以徑向載荷為主時可選用深溝球軸承；軸向載荷比徑向載荷大很多時，可選用推力軸承與向心軸承的組合結(jié)構(gòu)；徑向載荷和軸向載荷均較大時可選用向心角接觸軸承。(2)對軸承的特殊要求?？缇噍^大或難以保證兩軸承孔同軸度的軸及多支點軸，宜選用調(diào)心軸承。為便于安裝、拆卸和調(diào)整軸承游隙，宜選用內(nèi)外圈可分離的圓錐滾子軸承。圖12-17 滾動軸承受載情況(3）經(jīng)濟(jì)性。一般球軸承比滾子軸承價廉；有特殊結(jié)構(gòu)的軸承比普通結(jié)構(gòu)的軸承貴。同型號的軸承，精度越高，價格也越高，一般機(jī)械傳動宜選用普通級（P0）精度。三、滾動軸承的受載情況和失效形式(1)一般轉(zhuǎn)速時，若軸承只

27、承受徑向載荷Fr作用，由于各元件的彈性變形，軸承上半圈的滾動體將不受力，而下半圈各滾動體受力的大小則與其所處的位置有關(guān)。故軸承運轉(zhuǎn)時，軸承套圈滾道和滾動體受變應(yīng)力作用（圖12-17），滾動軸承的主要失效形式是疲勞點蝕。為防止疲勞點蝕現(xiàn)象的發(fā)生，滾動軸承應(yīng)按額定動載荷進(jìn)行壽命計算。(2)轉(zhuǎn)速較低的滾動軸承，可能因過大的靜載荷或沖擊載荷，使套圈滾道與滾動體接觸處產(chǎn)生過大的塑性變形。因此，低速重載的滾動軸承應(yīng)進(jìn)行靜強度計算。(3)高速轉(zhuǎn)動的軸承，可能因潤滑不良等原因引起磨損甚至膠合。因此，除進(jìn)行壽命計算外，還要校核極限轉(zhuǎn)速。 四、滾動軸承的壽命計算1.軸承壽命軸承中任一滾動體或內(nèi)、外圈滾道上出現(xiàn)疲勞

28、點蝕的總轉(zhuǎn)數(shù)或在一定轉(zhuǎn)速下的工作時數(shù)，稱為軸承壽命。一批相同型號尺寸的軸承，因材料、熱處理、加工工藝等差異，即使在完全相同的條件下運轉(zhuǎn)，其壽命也差異很大，最長壽命和最短壽命可能差幾倍。滾動軸承的疲勞壽命是相當(dāng)離散的。因此，計算軸承壽命時應(yīng)與一定的破壞率（可靠度）相聯(lián)系。一般用10%破壞率的軸承壽命作為軸承的基本額定壽命，用L表示，單位為106 r（106轉(zhuǎn)）。 2.軸承壽命計算圖12-18 滾動軸承的P-L曲線滾動軸承的基本額定壽命L與承受的載荷P有關(guān)，載荷越大，軸承中產(chǎn)生的接觸應(yīng)力也越大，因而發(fā)生疲勞點蝕破壞前所能經(jīng)受的應(yīng)力變化次數(shù)就越少，即軸承的壽命越短。圖12-18所示為試驗得出的載荷P

29、與壽命L的關(guān)系曲線，也稱為軸承的疲勞曲線。該曲線可用方程PL=常數(shù)表示。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，基本額定壽命L=1（106 r）時，軸承所能承受的載荷稱為基本額定動載荷，用C表示，單位為N。C值可由軸承標(biāo)準(zhǔn)中查出，于是有常數(shù)，即L=（C / P）106 r （12-1）實際計算時常用小時（h）表示壽命（Lh）。將上式整理后可得 (h) （12-2）式中：P為當(dāng)量動載荷（N）；為壽命指數(shù)，球軸承=3，滾子軸承=10/3；n為軸承轉(zhuǎn)速（r/min）。若已知當(dāng)量動載荷P和轉(zhuǎn)速n，工作使用壽命Lh，則由式（12-2）可求出待選軸承所需的額定動載荷C，從而選擇軸承并使軸承的額定動載荷CC。軸承工作壽命Lh的推薦值見表

30、12-6。表12-6 滾動軸承預(yù)期壽命推薦值機(jī)器種類預(yù)期壽命不常使用的儀器和設(shè)備500航空發(fā)動機(jī)5002000間斷使用的機(jī)器中斷使用不致引起嚴(yán)重后果的手動機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等40008000中斷使用會引起嚴(yán)重后果，如升降機(jī)、運輸機(jī)、吊車等800012000每天工作8h的機(jī)器利用率不高的齒輪傳動、電機(jī)等1200020000利用率較高的通訊設(shè)備、機(jī)床等2000030000連續(xù)工作24h的機(jī)器一般可靠性的空氣壓縮機(jī)、電機(jī)、水泵等5000060000高可靠性的電站設(shè)備、給排水裝置等1000003.當(dāng)量動載荷P的計算滾動軸承的基本額定動載荷C是在特定試驗條件下得出的，就受載條件來說，向心軸承是承受純徑向載荷

31、；推力軸承是承受純軸向載荷。而在實際工作中，作用在軸承上的實際載荷往往與試驗條件不一樣，必須將實際載荷折算成與上述條件相同的載荷，在此載荷作用下，軸承的壽命與實際載荷作用下的壽命相同，這種折算后的載荷是假定的載荷，稱為當(dāng)量動載荷，用P表示。計算式為P=KP（xFr+yFa） （12-3）式中：Fr為軸承所承受的徑向載荷（N）；Fa為軸承所承受的軸向載荷（N）；x、y分別為徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)，見表12-7；Kp為載荷系數(shù)，見表12-8。表12-7 （單列）向心軸承的x、y系數(shù)軸承類型xyxy深溝球軸承（6）0.0140.0280.0560.0840.110.170.280.420.560

32、.190.220.260.280.300.340.380.420.440.562.301.991.711.551.451.311.151.041.0010角接觸球軸承70000C（o）0.0150.0290.0580.0870.120.170.290.440.580.380.400.430.460.470.500.550.560.560.441.471.401.301.231.191.121.021.001.001070000AC（o）0.680.410.871070000B ()1.140.350.5710圓錐滾子軸承（3）1.5tg0.40.4ctg10注：具體數(shù)值按軸承型號查附表或有關(guān)手

33、冊；為公稱接觸角。表12-8 載荷系數(shù)Kp載荷性質(zhì)Kp應(yīng)用舉例無沖擊或輕微沖擊1.01.2電動機(jī)、汽輪機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵等中等沖擊或中等慣性力1.21.8車輛、動力機(jī)械、起重機(jī)、造紙機(jī)、冶金機(jī)械、選礦機(jī)、水力機(jī)械、卷揚機(jī)、木材加工機(jī)、機(jī)床等強大沖擊1.83.0破碎機(jī)、軋鋼機(jī)、石油鉆機(jī)、振動篩等例12-2 已知一齒輪軸的轉(zhuǎn)速n=2800 r/min，軸承上的徑向載荷Fr=5000N，軸向載荷Fa=2600N，工作平穩(wěn)無沖擊。軸頸直徑d=65mm，要求軸承壽命Lh=5000h。試選擇軸承型號。解:由于軸承所受載荷FrFa，故初定軸承類型為深溝球軸承，再用試算法確定軸承型號。試選深溝球軸承，型號為64

34、13。由附表12-1查得C=118000 N，Cor=78500 N。1）Fa/Cor = 2600 / .056之間用插值法算得 2）Fa/Fr=2600 / 5000=0.52 e3）查表12-7得：x= 0.56，y落在1.99 1.71之間，用插值法算得 y= 1.944）查表12-8得：Kp=1.05）當(dāng)量動載荷P=Kp（xFr+yFa）=1（0.565000+1.942600）=7844 N6）計算額定動載荷由式（12-2）得：C=N6413軸承的C = 118000 N大于計算所需的C= 74011 N，故所選軸承合用。4.向心角接觸軸承軸向載荷Fa的計算角接觸軸承和圓錐滾子軸承

35、在受徑向載荷Fr作用時，由于結(jié)構(gòu)的特點，將在軸承內(nèi)派生出一內(nèi)部軸向力Fs，方向由軸承外圈的寬邊指向窄邊。如圖12-19所示，其大小可按表12-9中所列公式計算。為保證正常工作，角接觸軸承一般應(yīng)成對使用，圖12-20所示兩種安裝方式，圖a)為兩外圈窄邊相對，稱正安裝，可使兩支反力作用點靠近，縮短軸的跨距；圖b)為窄邊相背，稱反安裝，使軸的跨距加長。 a) b) 圖12-19派生軸向力 圖12-20 角接觸軸承軸向力分析在計算角接觸軸承的軸向載荷時，要根據(jù)所有作用在軸上的軸向外載荷Fk和內(nèi)部軸向力Fs之間的平衡關(guān)系，按下述兩種情況（圖12-20a）分析計算兩軸承的軸向載荷Fa1和Fa2。表12-9

36、 角接觸軸承的內(nèi)部軸向力Fs角接觸球軸承圓錐滾子軸承70000C70000AC70000B3類Fs=0.4FrFs=0.68FrFs=1.14FrFs=Fr/(2y)(1)若Fs2FkFs1，則軸有向右移動的趨勢，由于在結(jié)構(gòu)上右端軸承的外圈受軸承端蓋的軸向約束，故使右端軸承被“壓緊”，而左端被“放松”，右軸承的外圈上必有平衡力Fs1。列出平衡方程Fs2FkFs1+Fs1 故Fs1（Fs2Fk）Fs1由此得出兩軸承上的軸向載荷分別為Fa1Fs1+Fs1Fs2Fk Fa2Fs2(2)若Fs2Fk Fs1時，軸有向左移動的趨勢，左端軸承被“壓緊”，其外圈上必有平衡力Fs2，而右端被“放松”，列出平衡

37、方程Fs2Fs2FkFs1 即 Fs2Fs1Fs2Fk由此得兩軸承上的軸向載荷分別為 Fa1Fs1 Fa2= Fs2Fs2=Fs1Fk根據(jù)上述分析結(jié)果，可將向心角接觸軸承軸向載荷的計算方法歸納如下：根據(jù)軸承上全部軸向外力及內(nèi)部軸向力的合力方向，判明哪端軸承被“壓緊”，哪端軸承被“放松”?！胺潘伞倍溯S承的軸向載荷，等于它本身的內(nèi)部軸向力；“壓緊”端軸承的軸向載荷等于除其本身內(nèi)部軸向力以外的其它所有軸向力的代數(shù)和。5.滾動軸承的靜強度計算對于轉(zhuǎn)速很低（n10r/min）或緩慢轉(zhuǎn)動的軸承，由于接觸應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)很少，不易出現(xiàn)疲勞點蝕，其主要失效形式是塑性變形，設(shè)計時必須進(jìn)行靜強度計算。對非低速轉(zhuǎn)動的

38、軸承，若承受的載荷變化太大時，在按壽命計算選擇出軸承型號后，還應(yīng)按靜載荷能力進(jìn)行驗算。靜強度計算公式為CoSoPo （12-4）式中：Co基本額定靜載荷（N）；So安全系數(shù)（表12-10）；Po當(dāng)量靜載荷（N）為承受最大載荷的滾動體及內(nèi)、外圈滾道的接觸應(yīng)力等于某一定值時的假想靜載荷。向心軸承指徑向額定靜載荷；推力軸承指軸向額定靜載荷，可從軸承手冊中查得。當(dāng)量靜載荷是一個假想的載荷，軸承在此載荷作用下所產(chǎn)生的永久變形量與實際載荷作用下的相同。其計算公式為 Po=XoFrYoFa（12-5）若計算出Po101244845+0.0300+0.078+0.03000.0300.0150.0120.01

39、42.5+0.101.8+0.100.080.1612175510563.02.30.160.2517226614703.52.82230871890+0.0360+0.098+0.04000.0360.0180.0150.0514.0+0.203.3+0.203038108221105.03.30.250.40384412828140+0.0430+0.120+0.05000.0430.02150.0180.0615.03.34450149361605.53.850581610451806.04.358651811502007.04.46575201256220+0.0520+0.149+0

40、.06500.0520.0260.0220.0747.54.90.400.6075852214632509.05.485952514702809.05.49511028168032010.06.4L系列6，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40，45，50，56，63，70，80，90，100，110，125，140，160，180，200，220，250，280，320，360，400，450，500如果單鍵強度不夠，可適當(dāng)增加輪轂寬和鍵長，或用間隔180的兩個鍵?？紤]到載荷分布的不均勻性，雙鍵聯(lián)接的強度可按1.5個鍵計算。表12-12 平鍵聯(lián)接尺寸（摘自

41、GB1096-79） （mm）注：在工作圖中，軸槽深用t或（dt）標(biāo)注，但（d - t）的偏差應(yīng)取負(fù)號；轂槽深用t1或(d +t1)標(biāo)注；軸槽的長度公差H14。 較松鍵聯(lián)接用于導(dǎo)向平鍵；一般鍵聯(lián)接用于載荷不大的場合；較緊鍵聯(lián)接用于載荷較大、有沖擊和雙向轉(zhuǎn)矩的場合。三、花鍵聯(lián)接12-28矩線花鍵圖12-29漸開線花鍵花鍵聯(lián)接是由在軸上加工出的外花鍵齒和在輪轂孔加工出的內(nèi)花鍵齒所構(gòu)成的聯(lián)接，如圖12-27所示。其優(yōu)點是：齒數(shù)多，承載能力強；且槽較淺，應(yīng)力集中小，對軸和轂的強度削弱較小，對中性和導(dǎo)向性好，廣泛應(yīng)用于定心精度要求高和載荷較大的場合?；ㄦI已標(biāo)準(zhǔn)化，按齒形不同，常用的花鍵分為矩形花鍵和漸開

42、線花鍵。1.矩形花鍵 圖12-27 花鍵聯(lián)接矩形花鍵（圖12-28）的鍵齒面為矩形，按齒數(shù)和尺寸不同，矩形花鍵分輕、中兩系列。分別適用輕、中兩種不同的載荷情況。如汽車、機(jī)床變速箱中滑移齒輪與軸的聯(lián)接。矩形花鍵聯(lián)接采用小徑定心，其定心精度高。花鍵軸和孔可采用熱處理后再磨削的加工方法。2.漸開線花鍵漸開線花鍵（圖12-29）的鍵齒面為漸開線，齒根較厚，強度較高，受載時齒上有徑向分力，能起自動定心作用，有利于保證同軸度。其工藝性好，可用加工齒輪的方法加工。適用于載荷較大、尺寸較大的聯(lián)接。如起重運輸機(jī)械、礦山機(jī)械等。漸開線的主要參數(shù)為模數(shù)m、齒數(shù)z、分度圓壓力角（30或45）。=45的漸開線花鍵齒數(shù)多、模數(shù)小，不易發(fā)生根切，多用于輕載、薄壁零件和較小直徑的聯(lián)接。表12-13鍵聯(lián)接材料的許用應(yīng)力（壓強）（MPa）許用應(yīng)力（壓強）聯(lián)接性質(zhì)鍵或軸、轂材料載荷性質(zhì)靜載荷輕微沖擊沖擊靜聯(lián)接動聯(lián)接鋼鑄鐵鋼1201507080501001205060406090304530例12-4已知齒輪減速器輸出軸與齒輪間用鍵聯(lián)接，傳遞的轉(zhuǎn)矩T=700Nm，軸的直徑d=60mm，輪轂寬B=85mm，載荷有輕微沖擊，齒輪材料為鑄鋼。試設(shè)計該鍵聯(lián)接。解：1）選擇鍵的類型。為保證齒輪傳動嚙合良好，要求軸轂對中性好，故選用A型普通平鍵。2）選擇鍵的尺寸。按軸徑d=60mm，從表12-12中選擇鍵的