支承零部件67D70綜述

第十二章支承零部件研究?jī)?nèi)容：1.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算2.滾動(dòng)軸承的類型選擇、尺寸選擇和組合設(shè)計(jì)重點(diǎn)：軸、軸承支承零部件：起支持作用的零部件軸承軸3.滑動(dòng)軸承的類型、結(jié)構(gòu)第一節(jié)軸的分類和材料軸是組成機(jī)器的重要零件之一。一、軸的功用軸的主要功用是2.傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。1.支承旋轉(zhuǎn)零件（如齒輪）（3）轉(zhuǎn)軸——既傳遞轉(zhuǎn)矩、又承受彎矩。如減速器中的軸。（2）傳動(dòng)軸——只受轉(zhuǎn)矩，不受彎矩。如汽車傳動(dòng)軸。二、軸的分類1.按承受載荷不同，可分為：心軸、傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)軸。（1）心軸——只受彎矩，不傳遞轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)動(dòng)心軸：固定心軸：軸固定，如自行車前輪軸軸轉(zhuǎn)動(dòng)，如火車輪軸自行車前輪軸火車輪軸2.按軸線形狀的不同，可分為：直軸、曲軸、鋼絲軟軸。（1）直軸光軸（2）曲軸階梯軸（3）鋼絲軟軸：軸線可任意彎曲，傳動(dòng)靈活。動(dòng)力源被驅(qū)動(dòng)裝置接頭接頭鋼絲軟軸三、軸的材料1．軸的主要失效形式：疲勞斷裂（工作時(shí)所承受的應(yīng)力一般是交變循環(huán)應(yīng)力）2．對(duì)軸材料的要求（1）具有一定的疲勞強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低；（2）具有一定的剛度和韌性；（3）具有足夠的耐磨性；（4）良好的經(jīng)濟(jì)性、工藝性。3．軸的常用材料：碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵。（1）碳素鋼：30、35、45、50(正火或調(diào)質(zhì))，45應(yīng)用最廣。價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中不敏感，良好的加工性，經(jīng)熱處理后可獲良好的綜合機(jī)械性能，常用于受力較小或不重要的場(chǎng)合。（2）中、低碳合金鋼：有更好的機(jī)械性能和熱處理工藝性，對(duì)應(yīng)力集中較敏感。常用于高速、重載、耐磨、耐高溫等特殊場(chǎng)合。注意：鋼材種類、熱處理對(duì)鋼材彈性模量E影響很小，所以采用合金鋼、熱處理并不能提高軸的剛度第二節(jié)軸承的分類及應(yīng)用根據(jù)軸承工作的摩擦性質(zhì)分滾動(dòng)軸承軸承的作用滑動(dòng)軸承存在滑動(dòng)摩擦，為減少摩擦、磨損，加潤(rùn)滑劑，具有工作平穩(wěn)、噪音小、耐沖擊能力和承載能力大等優(yōu)點(diǎn)，適用于高速、重載、高精度、結(jié)構(gòu)需剖分、較大沖擊的場(chǎng)合。內(nèi)有滾動(dòng)體，運(yùn)行時(shí)軸承內(nèi)存在著滾動(dòng)摩擦，摩擦、磨損較滑動(dòng)軸承小，已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，有專門廠家生產(chǎn)，供應(yīng)充足，價(jià)格便宜，適用于一般速度、載荷的場(chǎng)合，應(yīng)用十分廣泛。滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承性能比較

1.支承軸及軸上轉(zhuǎn)動(dòng)的零件2.保持一定的旋轉(zhuǎn)精度3.減少摩擦和磨損第三節(jié)滑動(dòng)軸承的類型、材料和軸瓦結(jié)構(gòu)一、滑動(dòng)軸承的類型和結(jié)構(gòu)按潤(rùn)滑狀態(tài)分按所承載方向不同分向心軸承推力軸承非液體摩擦滑動(dòng)軸承液體摩擦滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑油膜將摩擦面完全隔開(kāi)，軸頸和軸瓦表面不發(fā)生直接接觸。軸頸和軸瓦表間潤(rùn)滑油膜很薄，無(wú)法將摩擦面完全隔開(kāi)，局部金屬接觸，一般滑動(dòng)軸承常用。只能承受徑向載荷，軸承上的反作用力與軸的中心線垂直。只能承受軸向載荷，軸承上的反作用力與軸的中心線方向一致。1.向心滑動(dòng)軸承（1）整體式滑動(dòng)軸承裝拆方便。(演示)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，裝拆不便，間隙無(wú)法調(diào)整。整體式滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)適用于低速、輕載的間歇工作場(chǎng)合，無(wú)法用于曲軸。（2）剖分式滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，磨損后可調(diào)整間隙，已標(biāo)準(zhǔn)化，有水平和45°斜開(kāi)兩種。使用時(shí)應(yīng)保證徑向載荷的實(shí)際作用線與剖分面的垂直中心線夾角在35°以內(nèi)。剖分斜滑動(dòng)軸承剖分式（3）調(diào)心式滑動(dòng)軸承其軸瓦外表面和軸承座孔均為球面，能自動(dòng)適應(yīng)軸或機(jī)架的變形，適合軸承寬度B與軸頸直徑d之比大于1.5的場(chǎng)合。2.推力滑動(dòng)軸承

用于承受軸向載荷。單環(huán)式：利用軸環(huán)的端面止推，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，潤(rùn)滑方便，廣泛用于低速輕載場(chǎng)合。按軸頸形狀分為：實(shí)心式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但外緣因線速度大而磨損大，中心處線速度小而磨損很小小，致使應(yīng)力集中于中心處，軸頸與軸瓦間的壓力分布很不均勻?？招氖剑焊纳屏耸芰顩r，且有利于潤(rùn)滑油由中心凹孔處導(dǎo)入并儲(chǔ)存，應(yīng)用較廣。圖示為一立式平面止推滑動(dòng)軸承。徑向軸瓦止推軸瓦多環(huán)式：特點(diǎn)同單環(huán)型，可承受較單環(huán)更大的載荷，也可承受雙向軸向載荷。

二、軸瓦結(jié)構(gòu)1.軸瓦的整體結(jié)構(gòu)（1）按構(gòu)造分為整體式軸瓦和剖分式軸瓦。整體式軸瓦：用于整體式滑動(dòng)軸承。

剖分式軸瓦：用于剖分式軸承。（2）按材料分為單金屬軸瓦雙金屬軸瓦：以鋼、鑄鐵或青銅做瓦背，在瓦背的內(nèi)表面上澆注一層減磨材料（如軸承合金等），其厚度一般為0.5～6mm，此層材料稱為軸承襯2.軸承襯和瓦背的結(jié)合形式（1）燒結(jié)、噴涂和軋制：這三種結(jié)合形式者是在加熱狀態(tài)下將軸承合金層與低碳鋼瓦背內(nèi)壁結(jié)合在一起。（2）澆注在鑄鐵或青銅瓦背的內(nèi)壁上，采用離心澆注方式澆注軸承合金。為結(jié)合牢固，在瓦背內(nèi)壁上要加工出溝槽。（3）刷鍍將配制好的鍍液刷鍍?cè)谕弑硟?nèi)壁上，使瓦背內(nèi)壁上形成很薄的合金層。此法可節(jié)省貴重合金材料。3.油孔、油溝油孔：供應(yīng)潤(rùn)滑油。油溝：輸送和分布潤(rùn)滑油。開(kāi)油孔、油溝時(shí)應(yīng)注意：（2）油溝的軸向長(zhǎng)度約為軸瓦長(zhǎng)度的80%，即不能開(kāi)通，否則漏油。（1）油孔、油溝應(yīng)開(kāi)在非承載區(qū)，以免降低承載能力；滑動(dòng)軸承材料——軸瓦和軸承襯材料主要失效：磨損，其次強(qiáng)度不足引起的疲勞破壞等。1.對(duì)材料的要求（1）良好耐磨性、減摩性及磨合性（跑合性）（2）足夠的強(qiáng)度、塑性、嵌藏性、順應(yīng)性（3）耐腐蝕性（4）導(dǎo)熱性好、線膨脹系數(shù)?。?）工藝性好（6）經(jīng)濟(jì)性三、滑動(dòng)軸承的材料2.常用材料金屬材料非金屬材料粉末冶金材料用不同的金屬粉末經(jīng)高壓燒結(jié)而成的多孔性結(jié)構(gòu)材料。這種軸承的孔隙中能吸貯大量潤(rùn)滑油，故又稱之為含油軸承。塑料、橡膠、尼龍、硬木、石墨……

軸承合金：主要成分為銅、錫、銻、鉛，以錫或鉛作為基體的軸承合金，又稱之為巴氏合金或白合金。其摩擦系數(shù)小，抗膠合能力強(qiáng)，塑性和跑合性能好。但價(jià)格高，且機(jī)械強(qiáng)度低，適合作軸承襯的材料。青銅：主要成分為銅與錫、鉛或鋁組成的合金。跑合性差，熔點(diǎn)高，硬度高，機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性、減摩性較好，價(jià)格低廉，應(yīng)用廣泛。鑄鐵：鑄鐵中的石墨被磨落后可起到輔助潤(rùn)滑作用，且其耐磨性好，價(jià)格便宜，但質(zhì)脆、跑合性差，可用于低速輕載和無(wú)沖擊的場(chǎng)合。常用軸瓦（軸襯）金屬材料及性能表第四節(jié)滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及選擇滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件、專門軸承廠生產(chǎn)，只需選型和組合設(shè)計(jì)。一、滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)核心元件，滑動(dòng)→滾動(dòng)保持架：外圈：內(nèi)圈：有時(shí)無(wú)裝在軸頸上

裝在機(jī)座或零件的軸承孔內(nèi)

多數(shù)情況下，外圈不轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)圈與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。滾動(dòng)體：使?jié)L動(dòng)體等距離分布，避免滾動(dòng)體間的摩擦、磨損。點(diǎn)擊圖片演示二、滾動(dòng)軸承的材料內(nèi)外圈、滾動(dòng)體：含鉻的合金鋼（滾動(dòng)軸承鋼）制造，如

GCr15、GCr15SiMn等。保持架：軟材料，低碳鋼板、有色金屬?zèng)_壓后鉚接或焊接。三、滾動(dòng)軸承的類型和性能公稱接觸角α：外圈滾道與滾動(dòng)體接觸處的法線和垂直于軸承軸心線間夾角。α↑——承受軸向載荷能力↑1.按載荷方向、α的不同分為：向心軸承（0°≤α≤

45°，主要徑向載荷）向心角接觸軸承徑向接觸軸承（α=0°）推力軸承（45°＜α≤90°，主要軸向載荷）軸向接觸軸承向心推力軸承推力角接觸軸承2.按滾動(dòng)體的形狀分為：

球軸承：滾子軸承：為點(diǎn)接觸為線接觸。承載能力：球軸承＜滾子軸承耐沖擊：球軸承＜滾子軸承極限轉(zhuǎn)速：球軸承＞滾子軸承摩擦：球軸承＜滾子軸承常用滾動(dòng)軸承的基本類型及特性

類型代號(hào)類型名稱簡(jiǎn)圖（結(jié)構(gòu)）承載方向性能和特點(diǎn)1調(diào)心球軸承承受徑向載荷為主，一般不宜承受純軸向載荷；能自動(dòng)調(diào)心，允許角偏差≤2°～3°；適用于多支點(diǎn)傳動(dòng)軸、剛性較小的軸以及難以對(duì)中的軸2調(diào)心滾子軸承性能和特點(diǎn)與調(diào)心球軸承基本相同，但承載能力大些；允許角偏差≤1.5°～2.5°；常用于軋鋼機(jī)、大功率減速器、吊車車輪等重載情況3圓錐滾子軸承可同時(shí)承受徑向和單向軸向載荷；外圈可分離，軸承間隙容易調(diào)整。允許角偏差2′；常用于斜齒輪軸、錐齒輪和蝸桿減速器軸等；一般成對(duì)使用類型代號(hào)類型名稱簡(jiǎn)圖承載方向性能和特點(diǎn)5推力球軸承51000只能承受軸向載荷，51000型用于承受單向軸向載荷，52000型用于承受雙向軸向載荷；不宜在高速下工作；常用于起重機(jī)吊鉤、蝸桿軸和立式車床主軸的支承等雙向推力球軸承520006深溝球軸承主要承受徑向載荷，也能承受一定的軸向載荷；極限轉(zhuǎn)速高，高速時(shí)可用來(lái)承受不大的純軸向載荷；承受沖擊能力差；價(jià)格低廉，應(yīng)用最廣；允許角偏差≤2′～10′；適用于剛性較大的軸，常用于機(jī)床齒輪箱、小功率電動(dòng)機(jī)等7角接觸球軸承α=15°（C）α=25°（AC）α=40°（B）可同時(shí)承受徑向和單向軸向載荷；接觸角α越大，承受軸向載荷的能力越大，一般成對(duì)使用；高速下能正常工作；允許角偏差≤2′～10′；適用于剛性較大的軸，常用于斜齒輪及蝸桿減速器中軸的支承等N圓柱滾子軸承承受徑向載荷的能力大，能承受較大的沖擊載荷；內(nèi)、外圈可分離；允許角偏差≤2′～4′；適用于剛性較大、對(duì)中性良好的軸，常用于大功率電機(jī)、人字齒輪減速器等GB/T272-93規(guī)定，滾動(dòng)軸承代號(hào)包括：后置代號(hào)

基本代號(hào)是軸承代號(hào)的基礎(chǔ)，一般由數(shù)字或字母與數(shù)字組合來(lái)表示，最多五位。三、滾動(dòng)軸承的代號(hào)滾動(dòng)軸承的代號(hào)一般印刻在軸承座圈的端面上。前置代號(hào)基本代號(hào)1.基本代號(hào)基本代號(hào)類型代號(hào)內(nèi)徑代號(hào)尺寸系列代號(hào)二一直徑系列代號(hào)寬度系列代號(hào)

三四五（1）內(nèi)徑代號(hào)——右起一二位數(shù)字，表示軸承的內(nèi)徑d尺寸。

a)d=10,12,15,17mm時(shí)內(nèi)徑代號(hào)00010203b)d=20～480mm時(shí)，代號(hào)=d

(mm)/5c)d<10mm，d>500mm，d=22，28，32mm時(shí)內(nèi)徑代號(hào)

=內(nèi)徑尺寸(mm)但用“/”與直徑系列代號(hào)分開(kāi)，

a)直徑系列代號(hào)——右起第三位，表示同一內(nèi)徑但不同外徑的系列。用數(shù)字7、8、9、0、1、2、3、4、5表示。外徑增大

b)寬度系列代號(hào)——右起第四位，表示同一內(nèi)徑但寬（高）度不同的系列。向心軸承：用數(shù)字8、0、1、2、3、4、5、6表示。寬度增大

推力軸承：用數(shù)字7、9、1、2表示

高度T增大寬度系列代號(hào)為“0”時(shí)通常不標(biāo)注。但對(duì)圓錐滾子軸承(3類)和調(diào)心滾子軸承(2類)不能省略“0”。（2）尺寸系列代號(hào)為適應(yīng)不同承載能力的要求，同一內(nèi)徑的滾動(dòng)軸承軸承，采用不同滾動(dòng)體，致使外徑和寬度不同。（3）軸承類型代號(hào)——右起第五位

6—深溝球軸承3—圓錐滾子軸承7—角接觸球軸承1—調(diào)心球軸承N—圓柱滾子軸承5—推力球軸承2.前置代號(hào)——表示軸承的分部件，用字母表示。

L——可分離軸承的可分離內(nèi)圈或外圈；K——滾子和保持架組件；KIW——無(wú)座圈推力軸承等。3.后置代號(hào)——軸承的結(jié)構(gòu)、公差、游隙及材料的特殊要求等。（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)C、AC、B——角接觸球軸承的接觸角分別為15°、25°、40°。（2）軸承的公差等級(jí)代號(hào)公差分2、4、5、6、6x、

0六個(gè)級(jí)別。以/P2、/P4、

/P5、

/P6(/P6x)為代號(hào)，0級(jí)不標(biāo)注

。高級(jí)低級(jí)（3）游隙代號(hào)

游隙分為1、2、0、3、4、5共六組，徑向游隙依次增大代號(hào)為/C1、/C2、/C3、/C4、/C5，0組游隙不標(biāo)注。

當(dāng)公差代號(hào)與游隙代號(hào)同時(shí)表示時(shí)，可簡(jiǎn)化標(biāo)注，如/P63表示軸承公差等級(jí)為6級(jí)，徑向游隙為3組

6212N2208寬度系列代號(hào)為0，直徑系列代號(hào)為2表示軸承內(nèi)徑

8

5=40mm深溝球軸承圓柱滾子軸承表示軸承內(nèi)徑

12

5=60mm寬度、直徑系列代號(hào)分別為233315/P6表示軸承內(nèi)徑

15

5=75mm圓錐滾子軸承寬度、直徑系列代號(hào)分別為3公差等級(jí)為6級(jí)舉例：1.類型的選擇（1） 載荷條件（大小、方向、性質(zhì)）載荷小而平穩(wěn)時(shí)，宜選用球軸承；載荷大有沖擊時(shí)，宜選滾子軸承。同時(shí)Fa、Fr：角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；Fr大、Fa小：深溝球軸承；Fa大、Fr?。和屏墙佑|軸承；四、滾動(dòng)軸承的選擇

包括類型選擇、精度選擇和尺寸選擇。

（2） 轉(zhuǎn)速條件轉(zhuǎn)速高，選球軸承，轉(zhuǎn)速低，選滾子軸承。軸的剛性較差，軸承孔不同心——調(diào)心軸承

（3）調(diào)心性能（4）安裝、調(diào)整性能便于裝拆和間隙調(diào)整——內(nèi)、外圈可分離的軸承；3、7兩類軸承應(yīng)成對(duì)使用，對(duì)稱安裝；旋轉(zhuǎn)精度較高時(shí)——較高的公差等級(jí)和較小的游隙。（5）經(jīng)濟(jì)性優(yōu)先考慮用普通公差等級(jí)的深溝球軸承。一般球軸承比滾子軸承便宜；同型號(hào)軸承，精度越高，價(jià)格越高；2．尺寸選擇：即確定內(nèi)徑代號(hào)和尺寸系列再驗(yàn)算中、小設(shè)備：直徑系列初選0、1、2寬度系列初選用0、1（1）內(nèi)徑代號(hào)：由軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定軸頸直徑d，代號(hào)=d/5。（2）尺寸系列選擇3．精度選擇一般機(jī)械傳動(dòng)宜選用普通級(jí)（0級(jí)）精度。二、要求1.軸與軸上零件要有準(zhǔn)確的相對(duì)位置；2.受力合理——軸結(jié)構(gòu)有利于提高軸的強(qiáng)度和剛度；3.軸的加工、裝配有良好的工藝性、減少應(yīng)力集中。一、目的確定軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸：d、l。第五節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、軸的結(jié)構(gòu)及各部分名稱軸上零件拆卸和裝配演示組成軸頸：裝軸承處尺寸=軸承內(nèi)徑；軸頭：裝輪轂處直徑與輪轂內(nèi)徑相當(dāng)；軸身：聯(lián)接軸頸和軸頭部分；軸頸軸頭軸身兩頭小中間大的階梯軸。四、零件在軸上的固定１.軸向固定a）借助軸本身形狀定位：軸肩、圓錐形軸頭；b）借助擋圈、圓螺母、套筒等定位。（１）軸肩軸肩：軸上截面突變的部位。非定位軸肩：便于裝拆、起過(guò)渡作用，h=(1~2)mm。定位軸肩：起軸向定位作用。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位可靠，可承受較大的軸向力。①軸肩高度h＞軸上零件倒角尺寸c（圓角半徑R）＞軸圓角半徑r。②h=（0.07~0.1）dmm③安裝標(biāo)準(zhǔn)件的軸肩高度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)件的標(biāo)準(zhǔn)。

定位軸肩高度：

定位軸肩寬度：b=1.4h（３）圓螺母特點(diǎn)：定位可靠，可承受較大的軸向力，裝拆方便。但切制螺紋使軸的疲勞強(qiáng)度下降。（2）套筒特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位可靠，能承受較大軸向力。能同時(shí)固定兩個(gè)零件的軸向位置，但兩零件相距不宜太遠(yuǎn)，不宜高速。止動(dòng)墊片（4）軸端擋圈特點(diǎn)：固定可靠，能承受較大的軸向力，用于軸端。當(dāng)用軸肩、軸環(huán)、套筒、圓螺母、軸端擋圈進(jìn)行零件的軸向定位時(shí)，為保證軸向定位可靠，要求L軸<L轂（５）圓錐面（+擋圈、螺母）

特點(diǎn)：能消除軸與輪轂間的徑向間隙，能承受沖擊載荷。常用于高速軸端且對(duì)中性要求高或需經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合。（６）彈性擋圈固定特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，只能承受很小的軸向力，切槽需要一定的精度。常用于固定滾動(dòng)軸承等的軸向定位。（７）緊定螺釘固定特點(diǎn)：承受軸向力很小，亦可起周向固定作用。適用于軸向力小，轉(zhuǎn)速低的場(chǎng)合2.周向固定鍵、花鍵、銷、過(guò)盈配合、彈性環(huán)聯(lián)接、成形聯(lián)接等。五、軸的加工和裝配工藝性（1）軸徑相近處的圓角、倒角、鍵槽等尺寸應(yīng)一致；

（2）固定不同零件的各鍵槽應(yīng)布置在同一母線上，以減少裝夾次數(shù)；（3）需切制螺紋的軸段：螺紋退刀槽；（4）需磨削的軸段：砂輪越程槽；（5）軸端應(yīng)有倒角：c×45°——便于裝配；（6）過(guò)盈聯(lián)接的軸頭一般應(yīng)有引導(dǎo)裝配的錐度；（7）零件裝配時(shí)應(yīng)盡量不接觸其它零件的配合表面；（8）軸肩高度應(yīng)考慮零件拆卸方便。六、提高軸承載能力的措施1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面（減少應(yīng)力集中）（1）相鄰軸段直徑不宜相差太大；（2）過(guò)渡圓角半徑不能太小，或用凹切圓角或中間環(huán)；（3）盡量避免在軸上開(kāi)橫孔、凹槽等，合理選擇鍵槽(盤銑)；2.制造工藝方面（提高表面質(zhì)量）（1）降低表面粗糙度；（2）對(duì)軸表面進(jìn)行強(qiáng)化處理，如對(duì)表面輾壓、噴丸處理等。（4）過(guò)盈配合軸段可采用一些特殊結(jié)構(gòu)a)過(guò)盈配合應(yīng)力集中

b)輪轂上開(kāi)卸載槽

c)軸上開(kāi)卸載槽

d)增大軸徑3.軸上零件合理布局（2）合理布置軸上零件位置（輸入輪在中間），減小軸受轉(zhuǎn)矩。（1）改進(jìn)軸上零件結(jié)構(gòu)，減小軸彎矩；合理七、軸各段的直徑和長(zhǎng)度1.軸的直徑由載荷→dmin→由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求確定各段的d，同時(shí)考慮：2.長(zhǎng)度由軸上零件相對(duì)位置及零件寬度決定，同時(shí)考慮：（1）留有裝拆空間（如聯(lián)軸器聯(lián)接螺栓的裝拆應(yīng)有足夠的空間）；（2）裝有螺母等緊固件的軸段長(zhǎng)度應(yīng)保證緊固件有一定的軸向調(diào)整余地；（3）傳動(dòng)件、箱體、軸承、聯(lián)軸器等零件間要有適當(dāng)距離(查手冊(cè))；（4）軸段長(zhǎng)比輪轂寬小2~3mm——可靠定位。（1）軸頸直徑必須符合相配軸承的內(nèi)徑；（2）安裝聯(lián)軸器、離合器等零件的軸頭直徑應(yīng)與相應(yīng)孔徑范圍相適應(yīng)；（3）與齒輪等零件相配合的其它軸頭直徑，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)直徑，見(jiàn)表；（4）軸上需車制螺紋的部分，其直徑必須符合外螺紋大徑的標(biāo)準(zhǔn)系列。一、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度條件：式中：WT——抗扭截面系數(shù)，mm3[τT]——許用切應(yīng)力C——與材料有關(guān)的系數(shù)對(duì)于圓截面的實(shí)心軸，其抗扭強(qiáng)度條件為：第六節(jié)軸的強(qiáng)度計(jì)算公式應(yīng)用：(1）傳動(dòng)軸精確計(jì)算；(2）轉(zhuǎn)軸的初估軸徑dmin（∵支點(diǎn)、力作用點(diǎn)未知）；(a)對(duì)于轉(zhuǎn)軸：算出dmin→結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→彎矩圖→彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算；(b)有鍵槽處：↑d，單鍵——↑5%；雙鍵——↑10%。二、彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算（轉(zhuǎn)軸）

轉(zhuǎn)軸同時(shí)承受扭矩和彎矩，必須按二者組合強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的梁，作用于軸上零件的力作為集中力，其作用點(diǎn)取為零件輪轂寬度的中點(diǎn)上。具體的計(jì)算步驟如下：（1）畫出軸的空間力系圖；（分解為水平面分力和垂直面分力）（2）計(jì)算水平面和垂直面上的彎矩并作出彎矩圖；（3）計(jì)算合成彎矩M，，并作出彎矩圖；（4）計(jì)算轉(zhuǎn)矩MT并作出轉(zhuǎn)矩圖；當(dāng)量彎矩，繪圖α——根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)不同而引入的應(yīng)力校正系數(shù)。彎矩M一般為對(duì)稱循環(huán)變化,轉(zhuǎn)矩性質(zhì)不同須折合:1）單向旋轉(zhuǎn)、載荷穩(wěn)定（運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，以檢修周期停開(kāi)）：2）單向旋轉(zhuǎn)、載荷不穩(wěn)定（常停車）：3）連續(xù)正反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)矩視為對(duì)稱循環(huán)變化:T（5）計(jì)算當(dāng)量彎矩M，繪出當(dāng)量彎矩圖。（6）根據(jù)當(dāng)量彎矩圖找出危險(xiǎn)截面，進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核。若軸上開(kāi)鍵槽：d適當(dāng)增大。單鍵：增大（3~5）%，雙鍵：增大（7~10）%花鍵：計(jì)算出的d為內(nèi)徑。[σb]-1__對(duì)稱循環(huán)許用彎曲應(yīng)力，查表三、轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)的一般步驟為：

1）選材;

2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑;

3）設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)，繪出軸的結(jié)構(gòu)草圖;4）按彎扭合成進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核。

確定軸上零件的位置和固定方法；確定各軸段直徑、長(zhǎng)度。一般選2—3個(gè)危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核。若危險(xiǎn)截面強(qiáng)度不夠，則必須重新修改軸的結(jié)構(gòu)。（2）塑性變形：n＜10r/min的低速滾動(dòng)軸承，靜載荷、沖擊作用下，出現(xiàn)不均勻的塑性變形、凹坑。（3）磨損：多塵、密封不可靠、潤(rùn)滑不良（磨粒磨損）；高速運(yùn)轉(zhuǎn)（膠合磨損）。

（1）疲勞點(diǎn)蝕：n≥10r/min的回轉(zhuǎn)軸承上，各元件受脈動(dòng)接觸應(yīng)力。第八節(jié)滾動(dòng)軸承的計(jì)算一、失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則1.主要失效形式點(diǎn)蝕磨損2.計(jì)算準(zhǔn)則（1）一般條件下的回轉(zhuǎn)滾動(dòng)軸承（n≥10r/min）：接觸疲勞壽命計(jì)算（重點(diǎn)、難點(diǎn)）（2）擺動(dòng)、轉(zhuǎn)速很低的軸承(）：靜強(qiáng)度計(jì)算（3）高速軸承：壽命計(jì)算和驗(yàn)算極限轉(zhuǎn)速1.軸承壽命：?jiǎn)蝹€(gè)軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下的工作小時(shí)數(shù)。同型號(hào)軸承：離散性大、壽命相差數(shù)十倍。一批軸承：服從一定的概率分布規(guī)律。最低壽命：過(guò)于保守∴采用基本額定壽命。最長(zhǎng)壽命：不安全計(jì)算時(shí)，若按二、動(dòng)載荷計(jì)算2.基本額定壽命：一批相同軸承在同樣工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中

10%的軸承發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)，用L10（簡(jiǎn)寫為L(zhǎng)）表示，單位為106r。或當(dāng)給定轉(zhuǎn)速n時(shí)，可用Lh表示（小時(shí)數(shù)）。可靠度R=90%：期望能達(dá)到或超過(guò)某一規(guī)定壽命的百分率。

當(dāng)軸承基本額定壽命為10６轉(zhuǎn)即L=1時(shí)，軸承能承受的最大載荷，用C表示。3.基本額定動(dòng)載荷：

基本額定壽命與承受的載荷有關(guān)，作用在軸承上的載荷越大，其壽命越短。

如圖所示為試驗(yàn)得出的某軸承的載荷P與壽命L的關(guān)系曲線，也稱為P-L疲勞曲線。疲勞曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式（方程）為：LPε=常數(shù)式中：ε為軸承壽命指數(shù)滾子軸承ε=10/3對(duì)于球軸承ε=3C由試驗(yàn)得出，查手冊(cè)。即：在C作用下，軸承工作106r而不點(diǎn)蝕失效的R=90%。Cr：徑向基本額定動(dòng)載荷對(duì)向心軸承（6、N）：Cr—純徑向載荷對(duì)角接觸軸承（3、7）：Cr—純徑向載荷Ca：軸向基本額定動(dòng)載荷，C5類：Ca—純軸向載荷4.當(dāng)量動(dòng)載荷實(shí)際工作時(shí)，軸承可能同時(shí)受Fa、Fr將Fr、Fa轉(zhuǎn)化為與基本額定動(dòng)載荷C性質(zhì)相同的載荷——當(dāng)量動(dòng)載荷PX—徑向動(dòng)載系數(shù)，F(xiàn)r對(duì)壽命影響效應(yīng)的大小；Y—軸向動(dòng)載系數(shù)，

Fa對(duì)壽命影響效應(yīng)的大??；—將Fr、Fa折合為Cr(3類,7類)或Ca(5類)為了與基本額定動(dòng)載荷C在相同條件下比較轉(zhuǎn)化式中：徑向載荷系數(shù)X和軸向載荷系數(shù)

Y可查表Fr—實(shí)際徑向載荷（N）Fa—實(shí)際軸向載荷（N）【例】已知某減速器軸上的軸承型號(hào)為6312，承受的徑向載荷Fr=2000N，軸向載荷為880N。試求該軸承的當(dāng)量載荷P。解：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（簡(jiǎn)稱“手冊(cè)”）得：該軸承的基本額定靜載荷C0r=51.8kN，則查表，得：

X=0.56Y=2.234查表，插值求得e=0.1964

則NN5.滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算壽命公式：軸承疲勞曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式（方程）為：

LPε=常數(shù)當(dāng)L=1（10６r）時(shí)，P=C，故

LPε=1×Cε=常數(shù)

考慮溫度對(duì)基本額定動(dòng)載荷Ｃ的影響，引入溫度修正系數(shù)fT；考慮載荷性質(zhì)對(duì)軸承壽命的影響，引入載荷系數(shù)fP，則L（fPP）ε=1×（fTC）ε（106r）

或式中fT——溫度系數(shù)，查表；

fP——載荷系數(shù)，查表；P——當(dāng)量動(dòng)載荷；C——基本額定動(dòng)載荷當(dāng)已知軸承轉(zhuǎn)速n、當(dāng)量動(dòng)載荷P和預(yù)期壽命Lh′時(shí)，則待選軸承所需額定動(dòng)載荷C′為：軸承預(yù)期壽命Lh′參考值

６.角接觸軸承的軸向力

角接觸軸承承受純徑向載荷時(shí)，外圈對(duì)滾動(dòng)體產(chǎn)生法向反力Fn。由于“公稱接觸角α”存在，法向反力Fn徑向分力Fr′軸向分力Fs:：與Fr相平衡

由徑向載荷在軸承內(nèi)部產(chǎn)生的軸向派生力。

e——判斷系數(shù)；Y——軸向動(dòng)載系數(shù)

Fs方向：由軸承外圈的寬邊指向窄邊。Fs的大?。?類：７類：=Fs=FsFsFs簡(jiǎn)化畫法（1）軸向派生力∵Fs存在∴30000型、70000型軸承成對(duì)使用，使FsⅠ與FsⅡ方向相反，使軸受力合理。FsFsFsFs正安裝(面對(duì)面)反安裝(背靠背)（2）角接觸軸承的安裝方式適合于傳動(dòng)零件在兩軸承之間的場(chǎng)合，

一般機(jī)器中多采用正安裝適合于傳動(dòng)零件處于外伸端的場(chǎng)合徑向外載荷FR在軸承1、2上產(chǎn)生徑向載荷Fr1Fr2（3）軸向力計(jì)算圖示為一對(duì)正安軸承，軸上作用有徑向外載荷FR和軸向外載荷FA。由前知：軸承上的徑向載荷Fr1、Fr2軸向派生力Fs1、Fs2產(chǎn)生右端軸承“壓緊”左端軸承“放松”（a）若合力→右：軸有右移趨勢(shì)Fs1Fs2FA為阻止軸右移，右端蓋將施加一平衡軸向力W頂住軸承2，使其保持平衡．由平衡條件ΣＦ＝０得：Ｗ由此，緊端軸承2同時(shí)軸向承受派生力Fs2、平衡軸向力W，故其軸向力為即除本身Fs２外，其它軸向力的代數(shù)和松端軸承1的內(nèi)、外圈被放松，不承受外部軸向載荷，其上的軸向力僅為自身的內(nèi)部派生力FS1，即左端“壓緊”右端“放松”正安裝：合力指向端為“壓緊端”（b）合力→左：軸有左移趨勢(shì)Fs1Fs2FA阻止軸左移：ＷＷ反安裝：合力指向端為“放松端”1）根據(jù)軸承安裝方式和FA、

Fs1、Fs2合力指向，判定“壓緊端”和“放松端”。2）放松端：Fa等于本身Fs。3）壓緊端：Fa等于除本身Fs外，其它軸向力的代數(shù)和。反安裝時(shí)：總結(jié)：【例1】圖示為一斜齒輪軸，軸上裝有一對(duì)型號(hào)為30310軸承。已知FA=4800N，F(xiàn)r1=6000N，F(xiàn)r2=3200N。試求：(1)作用于軸承上的總軸向力Fa1、Fa2；（2）求當(dāng)量動(dòng)載荷P1、P2；（3）若要求預(yù)期壽命Lh′=12000h，轉(zhuǎn)速n=1000r/min，載荷平穩(wěn)，試校核該軸承?！窘狻?.計(jì)算軸承上的軸向力Fa1、Fa2(1)求內(nèi)部派生力FS1、FS2查表，可知30310軸承的內(nèi)部軸向派生力計(jì)算公式為查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：Y=1.7，e=0.35

N方向指向右N_方向指向左（2）判斷“松端”、“緊端”因FS2與FA同向，故FA+FS2=4800+941=5741N＞FS1故軸承1為“緊端”，軸承2為“松端”。（3）計(jì)算作用于軸承上的總軸向力緊端

Fa1=FA+FS2=5741N松端Fa2=FS2=941N3.校核軸承查手冊(cè)得30310軸承的基本額定動(dòng)載荷Cr=130kN。查表：常溫下工作的溫度系數(shù)fT=1．載荷系數(shù)fp=1.1。則該軸承所需基本額定動(dòng)載荷C′結(jié)論：合適。

2.求當(dāng)量動(dòng)載荷P1、P2

>e，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得X1=0.4Y1=1.7因＜e，故X2=1Y2=0則

P1=X1Fr1+Y1Fa1=0.4×6000+1.7×5741=12160N

P2=X2Fr2+Y2Fa2=1×3200+0×941=3200NN＜Cr角接觸滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算小結(jié)：1.求支反力（力平衡、力矩平衡）Fr1、Fr2；2.求附加軸向力Fs1、Fs23.根據(jù)軸承安裝方式及合力的指向判定“壓緊”、“放松”端，求出Fa1、Fa2；4.根據(jù)？：是—X、Y查表，否—X=1、Y=0？：是—X、Y查表，否—X=1、Y=0，取5.校核式：球軸承：ε=3滾子軸承：ε=10/3設(shè)計(jì)選擇式：深溝球軸承：無(wú)Fs，∴FA由壓緊端承受，即：Fa壓緊=FA，F(xiàn)a放松=0FAFR軸系結(jié)構(gòu)：軸和軸上零件組成的結(jié)構(gòu)。減速器軸的結(jié)構(gòu)拆裝。第九節(jié)軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：固定可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、保證精度、調(diào)整方便。軸系結(jié)構(gòu)內(nèi)容：正確合理考慮軸承安裝、固定、調(diào)整、密封、潤(rùn)滑、軸系剛度、精度問(wèn)題。一、滾動(dòng)軸承的軸向固定１.內(nèi)圈固定：軸肩、彈性擋圈、軸端壓板、圓螺母與止動(dòng)墊圈等。２.外圈固定：利用端蓋固定、彈性擋圈、套筒等軸肩與彈性擋圈軸肩與軸端壓板軸肩與圓螺母軸承端蓋作單向固定

軸承端蓋和彈性擋圈作雙向固定機(jī)座孔內(nèi)凸臺(tái)和軸承端蓋作雙向固定二、軸系的支承結(jié)構(gòu)形式在軸向載荷、附加軸向力作用下，滾動(dòng)軸承軸系有“左移”、“右移”趨勢(shì)，防止軸向竄動(dòng)，三種固定結(jié)構(gòu)：1.兩端單向固定（雙支點(diǎn)單向固定）每個(gè)軸承內(nèi)、外圈沿軸向只有一個(gè)方向受約束。組合后，限制軸雙向移動(dòng)，承受雙向軸向力。

深溝球軸承，可在軸承蓋與軸承外圈端面間留出0.2～0.4mm熱補(bǔ)償間隙，以防止軸因受熱伸長(zhǎng)，使軸承游隙減小甚至造成卡死。間隙量可用調(diào)整軸承蓋與機(jī)座端面間的墊片厚度來(lái)控制。調(diào)整墊片向心角接觸軸承，補(bǔ)償間隙留在軸承內(nèi)部，軸承蓋與軸承外圈端面間的間隙在圖中則不應(yīng)畫出。兩端單向固定用于t℃不高Δ不大的軸。2.一端雙向固定、一端游動(dòng)（單支點(diǎn)雙向固定）：固定端：承受雙向軸向力

游動(dòng)端：補(bǔ)償，防止卡死ΔN類:滾子與外圈間游動(dòng)，內(nèi)、外圈都作雙向固定。6類:外圈與座間游動(dòng)，應(yīng)在軸承外圈與端蓋間留3～8mm的較大間隙。固定支點(diǎn)游動(dòng)支點(diǎn)游動(dòng)支點(diǎn)用于t℃較高大的