第五章 支承零部件

1、第五章支承零部件支承零部件主要包括軸和軸承。傳動零件必須被支承起來才能進行工作，支承傳動件的零件稱為軸。軸本身又必須被支承起來，軸上被支承的部分稱為軸頸，支承軸頸的支座稱為軸承。軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件、傳遞轉(zhuǎn)矩和運動。軸承的功用是支承軸及軸上零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度，減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。§51軸軸是組成機器的主要零件之一。軸作為支撐回轉(zhuǎn)運動零部件(例如齒輪、蝸輪等)的重要零件，常常是機械產(chǎn)品中運動部件設(shè)計的核心。一、軸的功用及其分類按照軸線形狀的不同，軸可分為曲軸和直軸兩大類。曲軸通過連桿機構(gòu)可以將旋轉(zhuǎn)運動改變?yōu)橥鶑?fù)直線運動，或做相反的運動轉(zhuǎn)換。它是活塞式運動機械及一些

2、專門設(shè)備(如曲柄壓力機)中的主要零件。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸和階梯軸兩種。光軸形狀簡單，加工容易，應(yīng)力集中源少，主要缺點是軸上的零件不易裝配及定位，階梯軸與光軸相反。因此，光軸主要用于傳動軸，階梯軸則常用于轉(zhuǎn)軸。直軸按照所受載荷性質(zhì)的不同，可分為心軸、轉(zhuǎn)軸和傳動軸等3種。心軸只承受彎矩不承受扭矩，用來支承轉(zhuǎn)動零件。如圖51所示的自行車的前輪軸(固定心軸)、圖52所示的鐵路機車的輪軸(旋轉(zhuǎn)心軸)等。轉(zhuǎn)軸工作時既承受彎矩又承受扭矩，傳動軸主要用于傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩，或所承受的彎矩很小的軸。如圖53所示的汽車中聯(lián)接變速箱與后橋之間的軸。圖51自行車的前輪軸圖52鐵路機車的輪軸圖53汽車的傳

3、動軸二、軸的材料及其選擇軸常用的材料是碳鋼和合金鋼。碳鋼比合金鋼價格低廉，對應(yīng)力集中的敏感性低，可通過熱處理改善其綜合性能，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣。一般用途的軸，多用含碳量在0.25%0.5%之間的中碳鋼。低碳鋼和低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火，可提高其耐磨性，常用于韌性要求較高或轉(zhuǎn)速較高的軸。合金鋼具有比碳鋼更好的機械性能和淬火性能，但對應(yīng)力集中比較敏感，且價格較貴，多用于對強度和耐磨性有特殊要求的軸。球墨鑄鐵和高強度鑄鐵因其具有良好的工藝性，不需要鍛壓設(shè)備，吸振性好，對應(yīng)力集中的敏感性低，近年來被廣泛應(yīng)用于制造結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的曲軸等，但是鑄件質(zhì)量難于控制。軸的毛坯多用軋制的圓鋼或鍛鋼。鍛鋼內(nèi)部組織均

4、勻，強度較好，因此，重要的大尺寸的軸，常用于鍛造毛坯。選擇軸的材料時主要應(yīng)考慮軸的強度、剛度及耐磨性要求；軸的熱處理方法及機械加工工藝性的要求；軸的材料來源和經(jīng)濟性等。三、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.軸的結(jié)構(gòu)(圖54)圖54軸上各段的名稱2.軸上零件的固定(1)軸上零件的軸向固定階梯軸上截面變化處叫做軸肩。零件的軸向定位常采用軸肩、套筒、螺母和軸端檔圈等形式來完成。套筒、螺母和軸端擋圈采用套筒、螺母和軸端擋圈作軸向定位時，要注意把裝零件的軸段長度做的比零件輪轂短23mm，以確保套筒、螺母或軸端擋圈能夠靠緊零件端面。當軸上一個零件固定，且零件間距離較小時，常用套筒固定；當零件間距離大時，用螺母固定，如圖55

5、所示；受沖擊的軸端零件，用軸端擋圈固定，如圖56所示。圖55雙圓螺母圖56軸端擋圈軸肩固定為了保證軸上零件緊靠定位面軸肩，軸肩的圓角半徑r必須小于相配零件的倒角C1或圓角半徑R，軸肩高h必須大于C1或R。用于定位軸承的軸肩高度和圓角半徑按照軸承的安裝尺寸選取。如圖57所示。圖57彈性擋圈或緊定螺釘當軸向力較小時，采用彈性擋圈(圖58)或緊定螺釘(圖59)來固定。圖58彈性擋圈圖59緊定螺釘(2)軸上零件的軸向定位軸上零件的軸向定位一般采用平鍵、花鍵、圓錐銷或緊定螺母等聯(lián)接形式。一般場合，采用平鍵聯(lián)接；傳遞的轉(zhuǎn)矩很大時，采用花鍵聯(lián)接；傳遞的轉(zhuǎn)矩較小且不重要時，采用圓錐銷或緊定螺母聯(lián)接。如圖510所示，采用鍵聯(lián)接時，為加工方便，各軸段的鍵槽應(yīng)設(shè)計在同一加工直線上，盡可能地采用同一規(guī)格的鍵槽截面尺寸。圖5103.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計一般對軸進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，機器的裝配簡圖、軸的轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、軸上零件的主要參數(shù)和尺寸等均為已知。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是確定軸的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)形狀取決于下面幾個因素：(1)軸的毛坯種類；(2)軸上作用力的大小及其分布情況；(3)軸上零件的位置、配合性質(zhì)及其聯(lián)接固定的方法；(4)軸承的類型、尺寸和位置；(5)軸的加工方法、裝配方法以及其它特殊要求。同時，軸的強度與工作應(yīng)力的大小和性質(zhì)有關(guān)。