機(jī)械分析與設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課件 情境5 典型機(jī)械零件的分析與設(shè)計(jì)

《機(jī)械分析與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》

情境5典型機(jī)械零件的分析與設(shè)計(jì)

任務(wù)5.1軸的分析與設(shè)計(jì)1.任務(wù)條件

如圖所示的帶式輸送機(jī)，其單級(jí)圓柱齒輪減速器的低速軸（輸出軸）的裝配方案。軸傳遞的功率P=4.29KW，轉(zhuǎn)矩T=429.51N.m，轉(zhuǎn)速n=95.5r/min。根據(jù)前面任務(wù)的計(jì)算的結(jié)果，從動(dòng)齒輪的分度圓直徑d2=340mm，齒輪寬度為B2=70mm。2.任務(wù)要求

設(shè)計(jì)輸送機(jī)的低速軸，進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定各段長(zhǎng)度和直徑，確定軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，學(xué)會(huì)軸的設(shè)計(jì)方法和步驟?！鞠逻_(dá)任務(wù)】減速器與低速軸系

【能力目標(biāo)】1.能夠進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2.能夠用類比法，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算的方法進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)。4

【知識(shí)導(dǎo)航】

學(xué)習(xí)載體---帶式輸送機(jī)6

認(rèn)知引導(dǎo)圖片(1)直軸光軸

階梯軸㈡按軸的形狀分有：一般情況下，直軸做成實(shí)心軸，需要減重時(shí)做成空心軸潘存云教授研制5.1.1軸的類型和特點(diǎn)

軸的功用：用來(lái)支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪等。1.按軸線的形狀分類

(2)曲軸

曲軸用于將直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軸。如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、內(nèi)燃機(jī)曲軸、空氣壓縮機(jī)曲軸等。(1)直軸㈡按軸的形狀分有：（3）撓性鋼絲軸

撓性鋼絲軸是由幾層緊貼在一起的鋼絲層構(gòu)成的。撓性好，可以在傳遞轉(zhuǎn)矩的同時(shí)在一定范圍內(nèi)改變軸線方向，將運(yùn)動(dòng)靈活地傳遞到指定位置。但傳遞的轉(zhuǎn)矩較小，且不能承受彎矩，主要用于以傳遞運(yùn)動(dòng)為主的機(jī)械裝置中，如建筑機(jī)械（如搗振器）等。(1)直軸(2)曲軸（1）轉(zhuǎn)軸2.按所受載荷不同分類

轉(zhuǎn)軸既傳遞扭矩又承受彎矩。機(jī)器中的大多數(shù)的軸都屬于這一類。

既支承回轉(zhuǎn)零件又傳遞動(dòng)力，同時(shí)承受彎曲和扭轉(zhuǎn)兩種作用的軸，稱為轉(zhuǎn)軸。㈠按承受載荷分有：（2）傳動(dòng)軸（1）轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩。傳動(dòng)軸---只傳遞扭矩【課堂訓(xùn)練】分析：根據(jù)承載情況下列各軸分別為哪種類型？0軸：Ⅰ軸：Ⅴ軸：Ⅱ軸：Ⅲ軸：Ⅳ軸：傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸一、設(shè)計(jì)方法通常，對(duì)于一般軸的設(shè)計(jì)方法有兩種，即類比法和設(shè)計(jì)計(jì)算法。5.1.2軸的設(shè)計(jì)方法與步驟1.類比法

類比法是根據(jù)軸的工作條件，與類似的軸進(jìn)行對(duì)比和比較進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并畫(huà)出軸的零件圖的方法。用這種方法一般不進(jìn)行強(qiáng)度校核的計(jì)算，設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)現(xiàn)有的成熟的資料和以前成功的設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，因此能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，提高設(shè)計(jì)的效率，而且設(shè)計(jì)結(jié)果比較可靠和穩(wěn)妥，因此在企業(yè)中應(yīng)用比較廣泛；但這種方法也會(huì)帶來(lái)一定的盲目性。2.設(shè)計(jì)計(jì)算法

為了防止疲勞斷裂，對(duì)一般的軸必須進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，其設(shè)計(jì)計(jì)算的一般步驟如下：（1）根據(jù)軸的工作條件選擇材料，確定許用應(yīng)力。（2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算出軸的最小直徑。（3）設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)，繪制出軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。具體內(nèi)容包括：1）擬定軸上零件的裝配方案，繪制出裝配簡(jiǎn)圖；2）根據(jù)工作要求確定軸上零件的位置和固定的方式；3）確定各軸段的直徑；4）確定各軸段的長(zhǎng)度；5）根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)確定軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如圓角、倒角和退刀槽等的尺寸。（4）按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算的方法進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核。一般在軸上選取2-3處危險(xiǎn)截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。如危險(xiǎn)截面強(qiáng)度不夠或強(qiáng)度裕度不大，則必須重新修改軸的結(jié)構(gòu)。（5）修改軸的結(jié)構(gòu)后再進(jìn)行校核計(jì)算。這樣反復(fù)交替的進(jìn)行校核和修改，直至設(shè)計(jì)出較為合理的軸的結(jié)構(gòu)。

（6）繪制軸的零件圖。【設(shè)計(jì)任務(wù)】選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作能力計(jì)算(強(qiáng)度、剛度)。二、設(shè)計(jì)步驟【軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)】根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸?！竟ぷ髂芰τ?jì)算】軸的承載能力驗(yàn)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的驗(yàn)算。

軸的設(shè)計(jì)過(guò)程：N

選擇材料

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

軸的承載能力驗(yàn)算驗(yàn)算合格?結(jié)束Y種類碳素鋼：35、45、50、Q235軸的毛坯:一般用圓鋼或鍛件，有時(shí)也用鑄鋼或球墨鑄鐵。5.1.3軸的材料及其選擇

合金鋼:20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA等用途：碳素結(jié)構(gòu)鋼因具有較好的綜合力學(xué)性能，應(yīng)用較多，尤其是45鋼應(yīng)用最廣。合金鋼具有較高的力學(xué)性能，但價(jià)格較貴，多用于有特殊要求的軸。如用球墨鑄鐵制造曲軸和凸輪軸，具有成本低廉、吸振性較好、對(duì)應(yīng)力集中的敏感較低、強(qiáng)度較好等優(yōu)點(diǎn)。為了改善力學(xué)性能正火或調(diào)質(zhì)處理。表10-1軸的常用材料及其主要力學(xué)性能

在進(jìn)行軸的初期設(shè)計(jì)時(shí)，由于軸承及軸上零件的位置和跨距均不確定，不能求出支反力和彎矩分布情況，因而無(wú)法按彎曲強(qiáng)度計(jì)算軸的危險(xiǎn)截面直徑，只能用估算法來(lái)初步確定軸的直徑。初步估算軸的直徑可以采用以下兩種方法：5.1.4軸徑的初步確定1.按類比法估算軸的直徑

這種估算方法是參考同類型的機(jī)器設(shè)備，比較軸傳遞的功率、轉(zhuǎn)速及工作條件等，來(lái)初步確定軸的結(jié)構(gòu)和尺寸。例如，在一般減速器中，與電動(dòng)機(jī)相連的高速端輸入軸的基本直徑，式中d為電動(dòng)機(jī)軸端直徑。而各級(jí)低速軸直徑可按同級(jí)齒輪中心距a估算，一般取。配有聯(lián)軸器的軸，以聯(lián)軸器直徑為其最小直徑。2.按抗扭強(qiáng)度初步估算軸的直徑

確定軸段直徑大小的基本原則：最小軸徑dmin的確定:軸段直徑大小取決于作用在軸上的載荷大小；1.按軸所受的扭矩估算軸徑，作為軸的最小軸徑dmin。4.有配合要求的零件要便于裝拆。3.安裝標(biāo)準(zhǔn)件的軸徑，應(yīng)滿足裝配尺寸要求。2.有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。T—扭矩，[τT]—許用應(yīng)力，WT—抗扭截面系數(shù)，P—功率，n—轉(zhuǎn)速，d—計(jì)算直徑，A0—材料系數(shù)。

一、軸各部分名稱1.軸頸：軸上與軸承配合的部分，稱為軸頸。2.軸頭：與傳動(dòng)零件配合的部分，稱為軸頭。3.軸身：連接軸頸與軸頭的非配合部分，稱為軸身。4.軸肩：起定位作用的階梯軸上截面變化的部分，稱為軸肩。5.軸環(huán)：形成軸肩的環(huán)形部分，稱為軸環(huán)。5.1.4軸徑的初步確定二、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的，主要是確定軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素很多，故軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較大的靈活性和多樣性，但應(yīng)滿足如下要求：（1）軸和軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置（軸向和周向的定位和固定）。（2）軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整。（3）軸的直徑應(yīng)適合所配合零件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。（4）軸應(yīng)具有良好的加工工藝性。（5）軸的受力位置布局要合理，以提高軸的剛度和強(qiáng)度。（6）軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量減小應(yīng)力集中，以提高疲勞強(qiáng)度。1.設(shè)計(jì)目的和要求要求潘存云教授研制設(shè)計(jì)任務(wù)：使軸的各部分具有合理的形狀和尺寸。設(shè)計(jì)要求：1.軸應(yīng)便于制造，軸上零件要易于裝拆；(制造安裝)2.軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置；(定位)3.各零件要牢固而可靠地相對(duì)固定；(固定)4.改善應(yīng)力狀況，減小應(yīng)力集中。軸端擋圈帶輪軸承蓋套筒齒輪滾動(dòng)軸承典型軸系結(jié)構(gòu)2.設(shè)計(jì)任務(wù)和要求三、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和步驟

軸的結(jié)構(gòu)形式取決于軸上零件的裝配方案，如圖5-1-6（a）所示。裝配方案要確定軸上零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系。軸上零件的裝配方案不同，軸的結(jié)構(gòu)形狀也不相同。為了便于軸上零件的裝拆，常將軸做成階梯狀。在滿足使用要求的情況下，軸的形狀和尺寸應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以便于加工。設(shè)計(jì)時(shí)可擬定幾種裝配方案，進(jìn)行分析與選擇。（一）確定軸上零件的裝配方案方案一方案二潘存云教授研制擬定軸上零件的裝配方案：就是確定軸上零件的裝配方向、順序、和相互關(guān)系。潘存云教授研制

軸上零件的裝配方案不同，則軸的結(jié)構(gòu)形狀也不相同。設(shè)計(jì)時(shí)可擬定幾種裝配方案，進(jìn)行分析與選擇。

方案二需要一個(gè)用于軸向定位的長(zhǎng)套筒，多了一個(gè)零件，加工工藝復(fù)雜，且質(zhì)量較大，故不如方案一合理。

對(duì)比一下，那個(gè)方案較好？

方案二需要一個(gè)用于軸向定位的長(zhǎng)套筒，多了一個(gè)零件，加工工藝復(fù)雜，且質(zhì)量較大，故不如方案一合理。

在擬定軸上零件的裝配方案時(shí)，涉及軸上零件的軸向定位與固定以及軸上零件的周向定位和固定。確定了這些，軸的形狀才能得到落實(shí)。（二）軸上零件的定位與固定1.軸向定位2.周向定位沿著軸中心線的方向進(jìn)行定位，有確定而且固定的工作狀態(tài)。沿著直徑的方向進(jìn)行定位，一般要求是不能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸能夠帶動(dòng)與其配合的零件一起轉(zhuǎn)動(dòng)。潘存云教授研制1.軸向定位與固定

4、5間的軸肩使齒輪在軸上定位，1、2間的軸肩使帶輪定位，6、7間的軸肩使右端滾動(dòng)軸承定位。軸肩----階梯軸上截面變化之處。起軸向定位作用。

軸肩套筒定位方法：軸肩、套筒、圓螺母、擋圈、軸承端蓋。潘存云教授研制軸向固定由軸肩、套筒、螺母或軸端擋圈來(lái)實(shí)現(xiàn)。齒輪受軸向力時(shí)，向右是通過(guò)4、5間的軸肩，并由6、7間的軸肩頂在滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈上；向左則通過(guò)套筒頂在滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈上。帶輪的軸向固定是靠1、2間的軸肩和軸端當(dāng)圈。雙向固定潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制無(wú)法采用套筒或套筒太長(zhǎng)時(shí)，可采用雙圓螺母加以固定。軸肩的尺寸要求:r<C1

或r<R軸環(huán)寬b≈1.4h(與滾動(dòng)軸承相配合處的h和b值,見(jiàn)軸承標(biāo)準(zhǔn))DdrR軸端擋圈雙圓螺母DdC1rh≈(0.07d+3)~(0.1d+5)mm裝在軸端上的零件往往采用軸端擋圈圓錐面定位。hhC1DdrDdrRbh潘存云教授研制潘存云教授研制軸向力較小時(shí)，可采彈性擋圈或緊定螺釘來(lái)實(shí)現(xiàn)。總結(jié)：軸上零件的軸向位置必須固定，以承受軸向力或不發(fā)生軸向竄動(dòng)。零件軸向定位的方式常取決于軸向力的大小。軸向定位和固定的方法主要有兩類：一是，利用軸本身的結(jié)構(gòu)，如軸肩、軸環(huán)、圓錐面、過(guò)盈聯(lián)接等定位方式；二是，利用附件，如套筒、圓螺母、彈性擋圈、軸端擋圈、緊定螺釘和軸承端蓋等定位方式。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制2.周向定位與固定

軸上零件的周向固定是為了防止零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的固定方式有：鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、成型聯(lián)接、銷聯(lián)接、過(guò)盈配合聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接等。生產(chǎn)實(shí)際中，大多采用鍵、花鍵、過(guò)盈配合或型面聯(lián)接等形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

為了加工方便，鍵槽應(yīng)設(shè)計(jì)成同一加工直線上，且緊可能采用同一規(guī)格的鍵槽截面尺寸。鍵槽應(yīng)設(shè)計(jì)成同一加工直線分析軸上零件的定位和固定（軸向，周向）方式潘存云教授研制潘存云教授研制課堂練習(xí)（三）各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定確定軸段直徑大小的基本原則：

最小軸徑dmin的確定:軸段直徑大小取決于作用在軸上的載荷大??；（1）按軸所受的扭矩估算軸徑，作為軸的最小軸徑dmin。（2）有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。（3）安裝標(biāo)準(zhǔn)件的軸徑，應(yīng)滿足裝配尺寸要求。（4）有配合要求的零件要便于裝拆。

T—扭矩，[τT]—許用應(yīng)力，WT—抗扭截面系數(shù)，P—功率，n—轉(zhuǎn)速，d—計(jì)算直徑，A0—材料系數(shù)。1.各軸段直徑確定標(biāo)準(zhǔn)直徑應(yīng)按優(yōu)先數(shù)系選取R51.001.602.504.006.3010.00R101.001.251.602.002.503.154.005.006.308.0010.001.001.121.251.401.601.802.002.242.502.803.153.554.004.505.005.606.307.108.009.0010.001.001.061.121.181.251.321.401.501.601.701.801.902.002.122.242.362.502.652.803.003.153.353.553.754.004.254.504.755.005.305.606.006.306.707.107.508.008.509.009.5010.00R40R20優(yōu)先數(shù)----表中任意一個(gè)數(shù)值。大于10的優(yōu)先數(shù)，可將表數(shù)值分別乘以10、100、1000。Q275,3540Cr,35SiMn1Cr18Ni9Ti38SiMnMo,3Cr13[τT](N/mm)15~2520~3525~4535~55A0

149~126135~112126~103112~97表10-2常用材料的[τT]值和A0值軸的材料Q235-A3,2045

常用的與軸相配的標(biāo)準(zhǔn)件有滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器等。配合軸段的直徑應(yīng)由標(biāo)準(zhǔn)件和配合性質(zhì)確定。1)裝配軸承與滾動(dòng)軸承配合段軸徑一般為5的倍數(shù)；(φ20~385mm)

與滑動(dòng)軸承配合段軸徑應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)直徑系列軸套：…32、35、38、40、45、48、50、55、60、65、70…..2)裝配聯(lián)軸器配合段直徑應(yīng)符合聯(lián)軸器的尺寸系列：聯(lián)軸器的孔徑與長(zhǎng)度系列孔徑d3032353840424548505565606365…長(zhǎng)系列82112142短系列6084107長(zhǎng)度L潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制便于零件的裝配，減少配合表面的擦傷的措施：H7/r6H7/D11H7/r6

為了便于軸上零件的拆卸，軸肩高度不能過(guò)大。2)

配合段前端制成錐度；3)

配合段前后采用不同的尺寸公差。1)

在配合段軸段前應(yīng)采用較小的直徑；結(jié)構(gòu)不合理！1.有軸向定位要求時(shí)

d大=

d小+

(

5~10)軸徑的變化原則:潘存云教授研制潘存云教授研制2.區(qū)分加工面：d大=d小+

(1~3)2.確定軸段長(zhǎng)度

（1）為保證軸上零件軸向定位可靠,與零件配合部分的軸段,

軸段長(zhǎng)度=輪轂長(zhǎng)-(2～3mm)，即L軸=L轂-(2?3)。（2）有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件之間,應(yīng)留間隙△L。（3）軸環(huán)寬b≈1.4h潘存云教授研制潘存云教授研制2～3mm△L潘存云教授研制潘存云教授研制④

為便于軸上零件的裝拆，一般軸都做成從軸端逐漸向中間增大的階梯狀。在滿足使用要求的前提下，軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，工藝性越好。零件的安裝次序（四）軸的結(jié)構(gòu)工藝性裝零件的軸端應(yīng)有倒角，需要磨削的軸端有砂輪越程槽，車螺紋的軸端應(yīng)有退刀槽。②③⑥⑦①⑤①倒角退刀槽潘存云教授研制潘存云教授研制Q方案b（五）提高軸的強(qiáng)度的常用措施圖示為起重機(jī)卷筒兩種布置方案。A圖中大齒輪和卷筒聯(lián)成一體，轉(zhuǎn)距經(jīng)大齒輪直接傳遞給卷筒，故卷筒軸只受彎矩而不傳遞扭矩。圖b中軸同時(shí)受彎矩和扭矩作用。故載荷相同時(shí)，圖a結(jié)構(gòu)軸的直徑要小。輸出T1輸出T2輸入輸出T1輸出T2輸入Tmax=T1+T2Tmax=T11.改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)當(dāng)軸上有兩處動(dòng)力輸出時(shí)，為了減小軸上的載荷，應(yīng)將輸入輪布置在中間。T2T1T1+T2T1T1+T2T2合理不合理T2.合理布置軸上零件Q方案a軸徑大軸徑小潘存云教授研制3.改進(jìn)軸的局部結(jié)構(gòu)可減小應(yīng)力集中的影響合金鋼對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，應(yīng)加以注意。應(yīng)力集中出現(xiàn)在截面突然發(fā)生變化或過(guò)盈配合邊緣處。應(yīng)力集中處

措施：1)

用圓角過(guò)渡；2)盡量避免在軸上開(kāi)橫孔、切口或凹槽;R3)重要結(jié)構(gòu)可增加卸載槽、過(guò)渡肩環(huán)、凹切圓角、增大圓角半徑。也可以減小過(guò)盈配合處的局部應(yīng)力。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制軸上開(kāi)減載槽應(yīng)力集中系數(shù)可減少40%輪轂上開(kāi)減載槽應(yīng)力集中系數(shù)可減少15~25%增大軸的直徑應(yīng)力集中系數(shù)可減少30~40%d1.05d3）采取增加卸載槽、增大軸徑、過(guò)渡肩環(huán)、凹切圓角、等也可以減小過(guò)盈配合處的局部應(yīng)力。30?r凹切圓角過(guò)渡肩環(huán)1.06~1.06dd4.改善軸的表面質(zhì)量可提高軸的疲勞強(qiáng)度1）表面愈粗糙

疲勞強(qiáng)度愈低；

提高表面粗糙度；軸的表面粗糙度和強(qiáng)化處理方法會(huì)對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生影響2）表面強(qiáng)化處理的方法有：▲

表面高頻淬火；▲

表面滲碳、氰化、氮化等化學(xué)處理；▲

碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理。

通過(guò)碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理時(shí)可使軸的表面產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，從而提高軸的疲勞能力。潘存云教授研制潘存云教授研制分析該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路和方法課堂練習(xí)山東科技職業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò)圖中有一處錯(cuò)誤，請(qǐng)改正。錯(cuò)誤原因r>c

使得軸上零件與軸肩的配合不夠緊密。山東科技職業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò)圖中有四處錯(cuò)誤，請(qǐng)改正。錯(cuò)誤原因4.圓螺母無(wú)法裝入。1.軸肩太高，滾動(dòng)軸承無(wú)法拆卸。2.軸上未留退刀槽，不便于螺紋加工。3.軸承左邊造成無(wú)法定位。山東科技職業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò)圖中有三處錯(cuò)誤，請(qǐng)改正。錯(cuò)誤原因3.滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸的配合為過(guò)盈配合，無(wú)需鍵聯(lián)接。1.輪轂上鍵槽未開(kāi)通，零件無(wú)法裝入。2.套筒無(wú)法裝入應(yīng)改為軸肩。山東科技職業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò)錯(cuò)誤原因圖中有三處錯(cuò)誤，請(qǐng)改正。3.同一軸上的兩個(gè)平鍵應(yīng)布置在同一母線，否則不便于軸的加工。1.鍵太長(zhǎng)，右端套筒無(wú)法裝入。2.輪轂上鍵槽未開(kāi)通，右端齒輪無(wú)法裝入。山東科技職業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院

例題一：指出圖中軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不合理之處，并繪出改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)圖。2.齒輪右側(cè)未作軸向固定；1.軸兩端均未倒角；7.軸端擋圈未直接壓在軸端輪轂上。6.齒輪與右軸承裝卸不便；3.齒輪處鍵槽太短；4.鍵槽應(yīng)開(kāi)在同一條直線上；5.左軸承無(wú)法拆卸；山東科技職業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院

例題二：指出圖中軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不合理之處，把錯(cuò)誤地方的序號(hào)和錯(cuò)誤的原因字母在答題區(qū)上對(duì)應(yīng)在一起。2.軸承端蓋應(yīng)頂住軸承外環(huán)；1.應(yīng)有調(diào)整墊片；7.密封處留有間隙；6.應(yīng)有密封；3.套筒過(guò)高；4.不便于固定齒輪；5.應(yīng)有鍵進(jìn)行齒輪周向定位；8.應(yīng)有連接螺釘。山東科技職業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院

例題三：指出圖中軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不合理之處，把錯(cuò)誤地方的序號(hào)和錯(cuò)誤的原因字母在答題區(qū)上對(duì)應(yīng)在一起。2.軸頭長(zhǎng)度小于輪轂寬度2-3mm。1.鍵槽太短。7.兩鍵槽中心應(yīng)在同一直線上。6.應(yīng)在軸上開(kāi)設(shè)聯(lián)軸器定位軸肩。3.軸肩過(guò)高，高過(guò)軸承內(nèi)圈。4.套筒過(guò)高，高過(guò)軸承內(nèi)圈。5.缺調(diào)整墊片。山東科技職業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院

例題四：指出圖中軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不合理之處，把錯(cuò)誤地方的序號(hào)和錯(cuò)誤的原因字母在答題區(qū)上對(duì)應(yīng)在一起。2.過(guò)定位，輪轂寬應(yīng)大于配合軸段長(zhǎng)度；1.鍵過(guò)長(zhǎng)；7.應(yīng)在軸上開(kāi)設(shè)聯(lián)軸器定位臺(tái)肩；6.應(yīng)設(shè)一軸肩，便于軸承安裝；3.軸承內(nèi)圈軸向定位臺(tái)肩過(guò)高；4.箱體端面應(yīng)留出和端蓋接觸的凸臺(tái)；5.應(yīng)加密封墊圈，端蓋和軸應(yīng)留有間隙8.軸頭應(yīng)開(kāi)設(shè)鍵槽。山東科技職業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院軸系設(shè)計(jì)舉例請(qǐng)完成如圖所示的軸系設(shè)計(jì)。請(qǐng)選擇齒輪的裝配方向分目錄上一頁(yè)山東科技職業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院軸系設(shè)計(jì)舉例分目錄上一頁(yè)返回潘存云教授研制舉例：設(shè)計(jì)某圓柱齒輪減速器輸出軸。已知傳遞的功率P=8KW,轉(zhuǎn)速n=280r/min,作用在齒輪上的圓周力Ft=1740N,徑向力，F(xiàn)r=641N,軸向力Fa=286N,齒輪分度圓直徑d2=310mm,齒輪寬度為60mm,軸承采用6208深溝球軸承，作用在軸右端帶輪上外力F=2000N（方向未定）L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v解：分析：此軸在一般條件下工作，先按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估出軸端最小直徑，然后用類比法確定軸的結(jié)構(gòu)，然后按彎扭合成強(qiáng)度校核。=Fad2軸的設(shè)計(jì)實(shí)例aad12==準(zhǔn)備工作--算出各自設(shè)計(jì)的已知參數(shù)一、選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力選用軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表可知

二、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑單級(jí)減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端軸徑為最小值，

查表可得，取C=118，則

考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會(huì)有鍵槽，故需將直徑增大3%--5%，取d=35mm潘存云教授研制L1L2L3ABCD減速器中齒輪軸的受力為典型的彎扭合成。在完成單級(jí)減速器草圖設(shè)計(jì)后，外載荷與支撐反力的位置即可確定，從而可進(jìn)行受力分析。三、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、作出裝配簡(jiǎn)圖，擬定軸上零件的裝配方案齒輪端面與箱體內(nèi)壁留有距離a=10~15mm滾動(dòng)軸承端面與內(nèi)壁留有距離s=3~5mm聯(lián)軸器與軸承蓋間留距離l=10~30mm

方案二需要一個(gè)用于軸向定位的長(zhǎng)套筒，多了一個(gè)零件，加工工藝復(fù)雜，且質(zhì)量較大，故不如方案一合理。潘存云教授研制潘存云教授研制③2、確定軸上零件的位置和固定方式裝零件的軸端應(yīng)有倒角，需要磨削的軸端有砂輪越程槽，車螺紋的軸端應(yīng)有退刀槽。②⑤⑥①④①倒角退刀槽潘存云教授研制潘存云教授研制③1、軸段①：最小直徑處d1=35mm2、軸段②：d2=d1+2h1h1為定位軸肩h1=(0.07~0.1）×35=2.45~3.5故d2=40mm3、軸段③：d3=d2+2h2h2為非定位軸肩取2.5mm故d3=45mm4、軸段④：d4=d3+2h3h3為定位軸肩h3=R(c)+(0.5~2）查表R(c)=3mmh3取5mm故d4=55mm5、軸段⑤：此段的直徑要根據(jù)要根據(jù)滾動(dòng)軸承的安裝高度確定，查表d5=47mm6、軸段⑥：d6=d2=40mm

四、確定各軸段的直徑⑤⑥①④①②潘存云教授研制潘存云教授研制③1、軸段①：L1=半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度-（5~10）mm,

查機(jī)械手冊(cè)得半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度為80mm,故L1=70mm2、軸段②：l2=a+s+B(軸承的寬度）+軸承蓋的寬度+l+（2~3）mm取a=15mms=5mm

查手冊(cè)B=18mm軸承蓋的寬度初取20mm,取l=15mm,最后L2=75mm3、軸段③：L3=齒輪寬度-(2~3)mm=58mm4、軸段④：L4=1.4h3=1.4×5=7mm5、軸段⑤：L5=a+s=２０mm6、軸段⑥：L6=18mm

五、確定各軸段的長(zhǎng)度⑤⑥①④①②潘存云教授研制根據(jù)以上的計(jì)算得出L=123mm,K=116mmL/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v=Fad212潘存云教授研制對(duì)2點(diǎn)取矩L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v解：1)求垂直面的支反力和軸向力=Fad2六、按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑12潘存云教授研制2)求水平面的支反力3)求F力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力4)繪制垂直面的彎矩圖5)繪制水平面的彎矩圖潘存云教授研制6)求F力產(chǎn)生的彎矩圖7)繪制合成彎矩圖考慮F可能與H、V內(nèi)合力共面a-a截面F力產(chǎn)生的彎矩為：潘存云教授研制潘存云教授研制8)求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩9)求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩扭切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù):α=0.6假如對(duì)d2處，可驗(yàn)算10)校核危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度上述滿足故設(shè)計(jì)滿足要求，并有一定的裕度。11）修改軸的結(jié)構(gòu)----因所設(shè)計(jì)的軸的裕度合適，故不必進(jìn)行修改。12）繪制軸的零件圖----出詳圖（下圖為參考樣圖）武漢科技大學(xué)專用作者：潘存云教授總結(jié)：按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算軸徑的一般步驟：2.將外載荷分解到水平面和垂直面。求垂直面支撐反力FV和水平面支撐反力FH

;3.作垂直彎矩MV圖和彎矩MH圖

;4.作合成彎矩M圖；5.作轉(zhuǎn)矩T圖；6.彎扭合成，作當(dāng)量彎矩Me圖；7.危險(xiǎn)截面強(qiáng)度校核8、修改軸的結(jié)構(gòu)

9、繪制軸的零件圖1.畫(huà)出軸的受力簡(jiǎn)圖【任務(wù)實(shí)施】1.任務(wù)分析

本任務(wù)中的帶式輸送機(jī)，其單級(jí)圓柱齒輪減速器的低速軸（輸出軸）上，裝有帶輪、軸承、軸承蓋、套筒、齒輪等零件。為了零件的裝拆方便，軸的直徑一般是從兩端向中間逐段增大，形成階梯軸。設(shè)計(jì)時(shí)，可按軸的設(shè)計(jì)計(jì)算法進(jìn)行。2.任務(wù)完成結(jié)論參考教材。

【下次任務(wù)布置】

（一）預(yù)習(xí)

1.預(yù)習(xí)任務(wù)5.2軸承的分析與選擇，觀看教學(xué)視頻，完成網(wǎng)上作業(yè)。（二）作業(yè)1.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容有哪些？應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？2.軸上零件的軸向定位方法有哪些？3.分析并指出圖所示的軸系零部件結(jié)構(gòu)中的錯(cuò)誤，并說(shuō)明錯(cuò)誤原因。本任務(wù)到此結(jié)束，同學(xué)們?cè)僖?jiàn)??！

《機(jī)械分析與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》

情境5典型機(jī)械零件的分析與設(shè)計(jì)

任務(wù)5.2軸承的分析與選擇1.任務(wù)條件

如圖1-2-0所示的帶式輸送機(jī)所用的單級(jí)齒輪減速器的低速軸軸承轉(zhuǎn)速95.5r/min，軸頸55mm，根據(jù)前面任務(wù)考慮齒輪傳動(dòng)產(chǎn)生的徑向載荷、齒輪、軸、鍵自重，軸承的徑向載荷，F(xiàn)r=1100N,預(yù)期壽命[Lh]=10000h。2.任務(wù)要求

根據(jù)任務(wù)條件，選擇合適的軸承型號(hào)?！鞠逻_(dá)任務(wù)】減速器的低速軸系

【能力目標(biāo)】

1.學(xué)會(huì)滾動(dòng)軸承的選型設(shè)計(jì)。2.學(xué)會(huì)軸承組合設(shè)計(jì)。3.學(xué)會(huì)滑動(dòng)軸承的類型和特點(diǎn)。80

知識(shí)導(dǎo)航

【導(dǎo)入】滾動(dòng)軸承的應(yīng)用

在機(jī)器中，滾動(dòng)軸承是用來(lái)支承軸的標(biāo)準(zhǔn)部件。由于它可以大大減少軸與孔相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦力，且具有機(jī)械效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用極為廣泛。1.軸承的作用減小摩擦，承受載荷，對(duì)機(jī)器零部件間位置進(jìn)行定位。根據(jù)承受載荷方向不同，滾動(dòng)軸承分為三類：2.滾動(dòng)軸承的分類一

、滾動(dòng)軸承的作用和分類向心軸承向心推力軸承推力軸承83二、常用滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)1.深溝球軸承外形圖結(jié)構(gòu)圖尺寸圖球滾動(dòng)體

內(nèi)圈外圈保持架

外徑內(nèi)徑寬度

軸承是標(biāo)準(zhǔn)部件，由外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體和保持架組成。一般情況下，外圈裝在機(jī)器的孔內(nèi)，固定不動(dòng)；內(nèi)圈套在軸上，隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。842.圓錐滾子軸承外形圖結(jié)構(gòu)圖圓錐滾動(dòng)體

內(nèi)圈外圈保持架

外徑外圈寬總寬尺寸圖內(nèi)徑內(nèi)圈寬

軸承是標(biāo)準(zhǔn)部件，由外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體和保持架組成。一般情況下，外圈裝在機(jī)器的孔內(nèi)，固定不動(dòng)；內(nèi)圈套在軸上，隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。853.推力球軸承外形圖結(jié)構(gòu)圖座圈軸圈球滾動(dòng)體

軸圈外徑軸圈內(nèi)徑座圈內(nèi)徑座圈外徑高度

軸承是標(biāo)準(zhǔn)部件，由外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體和保持架組成。一般情況下，外圈裝在機(jī)器的孔內(nèi)，固定不動(dòng)；內(nèi)圈套在軸上，隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。4.滾動(dòng)體類型三、滾動(dòng)軸承的類型與特點(diǎn)1.按滾動(dòng)體的形狀分◆球軸承：與套圈滾道點(diǎn)接觸，摩擦小。◆滾子軸承：與套圈滾道線接觸，承載能力高。2．按能承受載荷的方向分◆向心軸承：只能承受或主要承受徑向載荷，其接觸角α為?！敉屏S承：只能承受或主要承受軸向載荷，其接觸角α為。3．軸承按其工作時(shí)能否調(diào)心,分為:

◆調(diào)心軸承；◆非調(diào)心軸承；4．軸承按滾動(dòng)體的列數(shù),分為:

◆單列軸承——具有一列滾動(dòng)體的軸承；◆雙列軸承——具有二列滾動(dòng)體的軸承；

◆多列軸承——具有多于兩列滾動(dòng)體的軸承,如三列、四列軸承。三、滾動(dòng)軸承的類型與特點(diǎn)四、滾動(dòng)軸承的基本代號(hào)（GBT272-2017）前置代號(hào)基本代號(hào)后置代號(hào)

軸承的分

部件代號(hào)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

它

代

號(hào)五四三二一類

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

系

列

代

號(hào)1.滾動(dòng)軸承代號(hào)構(gòu)成：基本代號(hào)、前置代號(hào)、后置代號(hào)。代號(hào)用于表征滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、類型、精度等。（1）前置代號(hào)——表示軸承的分部件。（2）基本代號(hào)——表示軸承的類型與尺寸等主要特征。（3）后置代號(hào)——表示軸承的精度與材料的特征。2.基本代號(hào)五四三二一類型代號(hào)尺寸系列代號(hào)內(nèi)徑代號(hào)寬度系列代號(hào)直徑系列代號(hào)(1)內(nèi)徑代號(hào)(右起一二位)—內(nèi)徑尺寸內(nèi)徑代號(hào)0001020304～96內(nèi)徑尺寸10121517代號(hào)×5=(20～480mm)(2)尺寸代號(hào)(右起三四位)—內(nèi)徑相同、外徑寬度不同a.直徑系列(右起第三位)—結(jié)構(gòu)內(nèi)徑相同、外徑寬度變化向心及向心推力軸承：0、1-特輕、2-輕、3-中、4-重系列；b.寬度系列(右起第四位)—結(jié)構(gòu)內(nèi)徑外徑相同、寬度變化正常寬度0不標(biāo)（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”

）

尺寸系列代號(hào)由滾動(dòng)軸承的寬(高)度系列代號(hào)組合而成

直徑系列代號(hào)向心軸承推力軸承寬度系列代號(hào)寬度系列代號(hào)801234567912尺寸系列代號(hào)7——17—37———————8—08182838485868————9—09192939495969————0—00102030405060709010—1—01112131415161719111—282021222324252627292122238303132333435363739313234—04—24————749414245—————————95——(3)類型代號(hào)(右起五位)—軸承類型（表9-1）常用：30209-圓錐滾子、63710-深溝球、71915-角接觸球6深溝球軸承L直線軸承5推力球軸承U外球面球軸承4雙列深溝球軸承NA滾針軸承3圓錐滾子軸承N圓柱滾子軸承29推力調(diào)心滾子軸承9推力圓錐滾子軸承2調(diào)心滾子軸承8推力滾子軸承1調(diào)心球軸承7角接觸球軸承0雙列角接觸球軸承代號(hào)軸承類型代號(hào)軸承類型滾動(dòng)軸承

6

2

04GB/T276-1994

滾動(dòng)軸承

N

22

10

內(nèi)徑代號(hào)（d=4×5mm=20mm）尺寸系列代號(hào)（02）類型代號(hào)（深溝球軸承）

內(nèi)徑代號(hào)（d=10×5mm=50mm）尺寸系列代號(hào)（22）

類型代號(hào)（圓柱滾子軸承）【代號(hào)示例

】【基本代號(hào)示例】五、

滾動(dòng)軸承類型的選擇1.影響軸承承載能力的參數(shù)◆游隙：兩套圈之間沿徑向或軸向的相對(duì)位移量，相應(yīng)稱為徑向或軸向游隙。其對(duì)軸承的壽命、溫升和噪聲有很大影響?！艚佑|角：滾動(dòng)體與外圈滾道接觸處的公法線與軸承徑向平面間的夾角α

。接觸角越大，軸承承受軸向載荷的能力越大?！羝徊睿狠S承內(nèi)、外圈軸線之間的相對(duì)角位移δ。其許用值越大，軸承自動(dòng)適應(yīng)軸撓曲變形的能力越強(qiáng)。◆極限轉(zhuǎn)速：滾動(dòng)軸承在一定的載荷和潤(rùn)滑條件下，允許的最高轉(zhuǎn)速稱為極限轉(zhuǎn)速。滾動(dòng)軸承的轉(zhuǎn)速過(guò)高會(huì)使摩擦面間產(chǎn)生高溫，使?jié)櫥?，從而?dǎo)致滾動(dòng)體退火或膠合而產(chǎn)生破壞。

接觸角偏位角2.滾動(dòng)軸承類型的選擇熟悉軸承的類型和特性，明確使用要求，是合理選擇軸承類型的前提。一般應(yīng)考慮以下因素。（1）承受載荷情況①載荷方向。主要承受徑向力時(shí)，選用向心軸承；承受純軸向力時(shí)，選用推力軸承；同時(shí)承受徑向力和軸向力時(shí)，選用角接觸軸承。②載荷大小。承受的載荷較大時(shí)，應(yīng)選擇滾子軸承或尺寸系列較大的軸承；反之，選擇球軸承或尺寸系列較小的軸承。③載荷性質(zhì)。載荷平穩(wěn)時(shí)，可選擇球軸承；有沖擊和振動(dòng)時(shí)，宜選擇滾子軸承。（2）轉(zhuǎn)速限制轉(zhuǎn)速較高時(shí)，可選擇球軸承和輕系列的軸承；反之，可選擇滾子軸承和重系列的軸承；推力軸承的極限轉(zhuǎn)速很低。（3）調(diào)心性要求對(duì)軸承的徑向尺寸有限制時(shí)，宜選輕系列、特輕系列或滾針軸承；對(duì)軸承的軸向尺寸有限制時(shí)，宜選窄系列軸承。軸及支承系統(tǒng)的剛性較差或安裝精度較低時(shí)，應(yīng)采用調(diào)心球軸承和調(diào)心滾子軸承。（4）允許的空間（5）安裝與拆卸在軸承座不是剖分而必須沿軸向裝拆軸承以及需要頻繁裝拆軸承的機(jī)械中，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)、外圈可分離的軸承（如3類，N類等）；當(dāng)軸承在長(zhǎng)軸上安裝時(shí)，為便于裝拆可選用內(nèi)圈為圓錐孔的軸承（后置代號(hào)第2項(xiàng)為K）。（7）經(jīng)濟(jì)性要求在滿足使用要求的前提下，盡量選用便宜的軸承，以降低成本。普通結(jié)構(gòu)的軸承比特殊結(jié)構(gòu)的軸承便宜，球軸承比滾子軸承便宜，精度低的軸承比精度高的軸承便宜。（6）公差等級(jí)滾動(dòng)軸承公差等級(jí)分為6級(jí)：0級(jí)（普通級(jí)）、6級(jí)、6X級(jí)、5級(jí)、4級(jí)及2級(jí)。普通級(jí)最低，2級(jí)最高。普通級(jí)應(yīng)用最廣。對(duì)大多數(shù)機(jī)械而言，選用0級(jí)公差的軸承足以滿足要求。但對(duì)于旋轉(zhuǎn)精度有嚴(yán)格要求的機(jī)床主軸、精密機(jī)械、儀表以及高速旋轉(zhuǎn)的軸，應(yīng)選用高精度的軸承。六、滾動(dòng)軸承的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則（一）滾動(dòng)軸承的主要失效形式1．點(diǎn)蝕軸承工作時(shí)，滾動(dòng)體和滾道上各點(diǎn)受到循環(huán)接觸應(yīng)力的作用，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)（工作小時(shí)數(shù)）后，在滾動(dòng)體或滾道表面將產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕，從而產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，致使軸承失效。疲勞點(diǎn)蝕是在正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下軸承的一種主要失效形式。2．塑性變形軸承受負(fù)荷過(guò)大或有巨大沖擊負(fù)荷時(shí)，在滾動(dòng)體或滾道表面可能由于局部觸應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限而發(fā)生塑性變形，形成凹坑而失效。這種失效形式主要表現(xiàn)在轉(zhuǎn)速極低或擺動(dòng)的軸承中。3．磨損潤(rùn)滑不良、雜物和灰塵的侵入都會(huì)引起軸承早期磨損，從而使軸承喪失旋轉(zhuǎn)精度、噪聲增大、溫度升高，最終導(dǎo)致軸承失效。此外，由于設(shè)計(jì)、安裝、使用中某些非正常的原因，可能導(dǎo)致軸承的破裂、保持架損壞及回火、腐蝕等現(xiàn)象，使軸承失效。滾動(dòng)軸承的失效形式

對(duì)于極低速條件下工作的滾動(dòng)軸承，一般不會(huì)出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕。但當(dāng)載荷很大，滾動(dòng)體和滾道接觸處的局部應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限時(shí)，會(huì)使軸承的工作表面發(fā)生永久的塑性變形，從而使軸承不能繼續(xù)使用。滾動(dòng)軸承的失效形式速度過(guò)高且散熱不良時(shí)會(huì)出現(xiàn)膠合。滾動(dòng)軸承的失效形式（二）

滾動(dòng)軸承的計(jì)算準(zhǔn)則

在選擇滾動(dòng)軸承類型后要確定其型號(hào)和尺寸，為此需要真對(duì)軸承的的主要失效形式進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算準(zhǔn)則為：1．對(duì)于一般轉(zhuǎn)速的軸承，如果軸承的制造、保管、安裝、使用等條件均良好時(shí)，軸承的主要失效形式為疲勞點(diǎn)蝕，因此應(yīng)按基本額定動(dòng)負(fù)荷進(jìn)行壽命計(jì)算。2．對(duì)于高速軸承，除疲勞點(diǎn)蝕外其工作表面的過(guò)熱而導(dǎo)致的軸承失效也是重要的失效形式，因此除需進(jìn)行壽命計(jì)算外還應(yīng)驗(yàn)算其極限轉(zhuǎn)速。3．對(duì)于低速軸承，可近似認(rèn)為軸承各元件是在靜應(yīng)力作用下工作的，其失效形式為塑性變形，故應(yīng)按額定靜負(fù)荷進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。103【總結(jié)】【滾動(dòng)軸承的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則】疲勞點(diǎn)蝕—主要的失效形式

塑性變形

磨損1)失效形式對(duì)于一般轉(zhuǎn)速的軸承以疲勞強(qiáng)度計(jì)算為依據(jù)的進(jìn)行軸承壽命計(jì)算對(duì)于高速軸承，進(jìn)行壽命計(jì)算及校驗(yàn)其極限轉(zhuǎn)速（防止粘著磨損）對(duì)于低速的軸承，進(jìn)行不發(fā)生塑性變形的靜強(qiáng)度計(jì)算2)計(jì)算準(zhǔn)則n=10r/min七、

滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算

同型號(hào)的一批軸承，在相同的工作條件下，由于材質(zhì)、加工、裝配等不可避免地存在差異，因此壽命并不相同而呈現(xiàn)很大的離散性，最高壽命和最低壽命可能差40倍之多。一批在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的同一型號(hào)的軸承，其可靠度為90℅（即失效率為10℅）時(shí)的壽命稱為基本額定壽命。換言之，一批同型號(hào)軸承工作運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到基本額定壽命時(shí)，已有10℅的軸承先后出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕，90℅的軸承還能繼續(xù)工作。用L10（以106r為單位）或工作小時(shí)數(shù)Lh表示。1.壽命2.基本額定壽命

軸承工作時(shí)，滾動(dòng)體或套圈出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前的累計(jì)總轉(zhuǎn)數(shù)（或工作小時(shí)數(shù)），稱為軸承的壽命。（以106r為單位）3.基本額定動(dòng)負(fù)荷◆基本額定動(dòng)負(fù)荷C：使軸承的基本額定壽命恰好為106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷值，用C表示。基本額定動(dòng)負(fù)荷表征了軸承的承載能力。對(duì)于向心軸承其指純徑向載荷，用Cr表示；對(duì)于推力軸承其指純軸向載荷，用Ca表示。C值可查軸承手冊(cè)確定。

4.壽命計(jì)算公式

根據(jù)大量的試驗(yàn)和理論分析結(jié)果推導(dǎo)出軸承疲勞壽命的計(jì)算公式如下：按預(yù)期壽命要求選擇軸承型號(hào)時(shí)，可按下式確定軸承應(yīng)具備的基本額定動(dòng)載荷Cc值。5.當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷P的計(jì)算

滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)負(fù)荷是在向心軸承只受徑向負(fù)荷、推力軸承只受軸向負(fù)荷的特定條件下確定的，軸承往往承受著徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷的聯(lián)合作用，因此，需將該實(shí)際聯(lián)合負(fù)荷等效為一假想的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷P來(lái)處理，在此載荷作用下，軸承的工作壽命與軸承在實(shí)際工作負(fù)荷下的壽命相同。（1）只承受徑向負(fù)荷P的徑向接觸軸承。（2）只承受軸向負(fù)荷P的軸向接觸軸承。（3）同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷作用的深溝球軸承和角接觸軸承。5.當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷P的計(jì)算6.向心角接觸軸承的載荷計(jì)算（1）向心角接觸軸承的附加軸向力角接觸軸承受徑向載荷Fr作用時(shí)，由于其存在接觸角α，承載區(qū)內(nèi)任一滾動(dòng)體上的法向力可分解為徑向分力和軸向分力。各滾動(dòng)體上所受軸向分力的總和即為軸承的附加軸向力Fs

。1.14Fr0.68FreFrFsFr/2YY=0.4cotα圓錐滾子軸承角接觸向心球軸承軸承類型角接觸軸承半圈承載時(shí)的附加軸向力Fs（2）向心角接觸軸承的軸向載荷計(jì)算

為了使向心角接觸軸承能正常工作，通常采用兩個(gè)軸承成對(duì)使用、對(duì)稱安裝的方式。如圖所示為成對(duì)安裝角接觸軸承的兩種安裝方式。正裝時(shí)外圈窄邊相對(duì)，軸的實(shí)際支點(diǎn)偏向兩支點(diǎn)里側(cè)；反裝時(shí)外圈窄邊相背，軸的實(shí)際支點(diǎn)偏向兩支點(diǎn)外側(cè)。簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)可近似認(rèn)為支點(diǎn)在軸承寬度的中點(diǎn)處。因此在計(jì)算軸承所受的軸向載荷時(shí)，不但要考慮Fs

與Fa的作用，還要考慮到安裝方式的影響。計(jì)算兩支點(diǎn)軸向載荷的步驟如下：1）根據(jù)軸承和安裝方式，畫(huà)出內(nèi)部軸向力FS1和FS2的方向（即正裝時(shí)相向，反裝時(shí)背向）2）判斷軸向合力FS1+FS2+FA（計(jì)算時(shí)各帶正負(fù)號(hào)）的指向，確定被“壓緊”和被“放松”的軸承。正裝時(shí)軸向合力指向的一端為緊端；反裝時(shí)軸向合力指向的一端為松端；3）壓緊端的軸向載荷Fa等于除去壓緊端本身的內(nèi)部軸向力外，所有軸向力的代數(shù)和；4）放松端的軸向載荷Fa等于放松端內(nèi)部的軸向力FS。八、滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算

對(duì)于轉(zhuǎn)速很低（n≤10r/min）、基本不轉(zhuǎn)或擺動(dòng)的軸承，其主要失效形式是塑性變形，因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)于雖然轉(zhuǎn)速較高但承受重載或沖擊負(fù)荷的軸承，除必須進(jìn)行壽命計(jì)算外，還應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。1.基本額定靜載荷GB/T4662規(guī)定，使受載最大的滾動(dòng)體與滾道接觸中心處引起的接觸應(yīng)力達(dá)到一定值（對(duì)于調(diào)心軸承為4600MPa,所有滾子軸承為4000MPa，所有其他球軸承為4200MPa）的負(fù)荷，作為軸承靜強(qiáng)度的界限，稱為基本額定靜負(fù)荷，用C0表示（向心軸承指徑向額定靜負(fù)荷C0r，推力軸承指軸向額定靜負(fù)荷C0a）其值可查閱軸承樣本。2.當(dāng)量靜負(fù)荷當(dāng)軸承上同時(shí)作用有徑向負(fù)荷Fr和軸向負(fù)荷Fa時(shí)，應(yīng)折合成一個(gè)當(dāng)量靜負(fù)荷P0，即

若計(jì)算出的P0<Fr，則應(yīng)取P0

=Fr

；對(duì)只承受徑向負(fù)荷的軸承，P0=Fr；對(duì)只承受軸向負(fù)荷的軸承，P0=Fa

。14.5.3靜強(qiáng)度計(jì)算靜強(qiáng)度計(jì)算公式S0為靜強(qiáng)度安全系數(shù)；若軸承轉(zhuǎn)速較低，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)精度和摩擦力矩要求不高時(shí)，允許有較大接觸應(yīng)力，可取S0<1；對(duì)于推力調(diào)心軸承，不論是否旋轉(zhuǎn)，均應(yīng)取S0

≥4。九、滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)

為了保證滾動(dòng)軸承的正常工作，除了要合理選擇軸承的類型和尺寸外，還必須正確、合理地進(jìn)行軸承的組合設(shè)計(jì)，即正確解決軸承的軸向位置固定、軸承與其他零件的配合、軸承的調(diào)整與裝拆等問(wèn)題。（一）

軸承的軸向固定1．內(nèi)圈的固定①軸肩固定。方便、可靠、最常用。②圓螺母固定?？煽?，用于高速軸向力較大時(shí)。①②1．內(nèi)圈的固定①軸肩固定。方便、可靠、最常用。②圓螺母固定?？煽?，用于高速軸向力較大時(shí)。④彈簧擋圈固定。輕巧，承受的軸向力小，常用于深溝球軸承。③軸端擋圈固定。用于高速軸向力較大時(shí)。⑤錐套固定。靠摩擦工作，適用光軸、低速、輕載或經(jīng)常裝拆場(chǎng)合。③④⑤2．外圈固定◆彈簧擋圈固定。簡(jiǎn)單、方便、緊湊，但能承受的軸向力小?！糨S承端蓋固定。最常用，適于高速、軸向力較大時(shí)。◆止動(dòng)環(huán)固定。與帶有止動(dòng)槽的軸承配套，用于剖分式軸承座?！袈菁y環(huán)固定。用于高速、軸向力較大而不便采用軸承蓋時(shí)。彈簧擋圈固定軸承端蓋固定止動(dòng)環(huán)固定螺紋環(huán)固定（二）

軸組件的軸向固定

滾動(dòng)軸承組成的支承結(jié)構(gòu)必須滿足軸組件軸向定位可靠、準(zhǔn)確的要求，并要考慮軸在工作中有熱伸長(zhǎng)時(shí)其伸長(zhǎng)量能夠得到補(bǔ)償。常用軸組件軸向固定的方法有二種。1．兩端固定2．一端固定、一端游動(dòng)式（三）

軸承組合的調(diào)整◆目的：保證軸的回轉(zhuǎn)精度及軸承運(yùn)轉(zhuǎn)靈活性，簡(jiǎn)化加工?！舴椒ǎ翰捎谜{(diào)整墊片、調(diào)整環(huán)、調(diào)整螺釘、圓螺母等。調(diào)整墊片調(diào)整環(huán)調(diào)整螺釘圓螺母1．軸承間隙的調(diào)整2.軸組件位置的調(diào)整

某些場(chǎng)合要求軸上安裝的零件必須有準(zhǔn)確的軸向位置，例如，錐齒輪傳動(dòng)要求兩錐齒輪的頂點(diǎn)相重合，蝸桿傳動(dòng)要求蝸輪的中間平面要通過(guò)蝸桿的軸線等。這種情況下需要有軸向位置調(diào)整的措施。如圖所示，為錐齒輪軸組件位置的調(diào)整方式，通過(guò)改變套杯與箱體間墊片1的厚度，使套杯做軸向移動(dòng)，以調(diào)整錐齒輪的位置。墊片2用來(lái)調(diào)整軸承間隙（四）滾動(dòng)軸承的配合

滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈與軸、外圈與孔之間應(yīng)根據(jù)具體情況來(lái)選擇不同的配合。由于滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，因此軸承內(nèi)孔與軸的配合應(yīng)采用基孔制，軸承外圈與軸承座孔的配合應(yīng)采用基軸制。通常內(nèi)圈為轉(zhuǎn)動(dòng)圈，轉(zhuǎn)動(dòng)圈應(yīng)采用較緊的配合，如采用n6、m6、K6、js6等，轉(zhuǎn)速愈高、載荷愈大、振動(dòng)愈大，則配合應(yīng)緊些，要經(jīng)常拆卸的軸承，則配合應(yīng)松些；固定圈（一般為外圈）應(yīng)采用較松的配合，通常采用J7、J6、H7、G7等。關(guān)于配合與公差的詳細(xì)資料，可參閱機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)。（五）

軸承組合支承部分的剛度和同軸度

軸和安裝軸承的軸承座或箱體，應(yīng)具有足夠的剛度，同一軸線上的兩軸承孔應(yīng)保證有一定的同軸度，否則會(huì)使軸承旋轉(zhuǎn)不靈活，降低傳動(dòng)效率，影響軸承的壽命。

為了使箱體或軸承座在安裝軸承處有足夠的剛度，可適當(dāng)增加箱體或軸承座在該處的壁厚，或采用加強(qiáng)肋[圖（a）示]為了保證同軸度，盡可能采用整體鑄造的箱體或軸承座，并采用相同直徑的軸承孔，以便加工時(shí)一次定位鏜出。如果同一軸上裝有不同外徑的軸承，為了便于軸承座孔一次鏜出，可利用襯筒來(lái)安裝軸承[圖（b）所示]。ab（六）滾動(dòng)軸承的安裝和拆卸◆裝配方法：內(nèi)圈與軸頸采用過(guò)盈配合時(shí)，可采用壓力機(jī)壓入，或?qū)⑤S承在油中加熱至80~100℃后進(jìn)行熱裝?！舨鹦斗椒ǎ狠S承內(nèi)圈的拆卸常采用拆卸器（三爪）進(jìn)行。外圈拆卸則用套筒或螺釘頂出。為便于拆卸，軸肩或孔肩的高度應(yīng)低于定位套圈的高度，并要留出拆卸空間。（七）

滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封◆目的：減小摩擦和磨損、提高效率、延長(zhǎng)壽命、散熱、減振、防銹、降低接觸應(yīng)力等。滾動(dòng)軸承常用的潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂及固體潤(rùn)滑劑。

（1）脂潤(rùn)滑最常用的滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑劑為潤(rùn)滑脂。脂潤(rùn)滑通常用于速度不太高及不便于經(jīng)常加油的場(chǎng)合。其主要特點(diǎn)是潤(rùn)滑脂不易流失、易于密封、油膜強(qiáng)度高、承載能力強(qiáng)，一次加脂后可以工作相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。潤(rùn)滑脂的填充量一般應(yīng)是軸承中空隙體積的1/2～1/3。1.滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑

油潤(rùn)滑適用于高速、高溫條件下工作的軸承。油潤(rùn)滑的特點(diǎn)是摩擦系數(shù)小、潤(rùn)滑可靠，且具有冷卻散熱和清洗的作用。缺點(diǎn)是對(duì)密封和和供油的要求較高。

（2）油潤(rùn)滑

選用潤(rùn)滑油時(shí)可根據(jù)溫度和dn值由圖14-23選出潤(rùn)滑油應(yīng)具有的粘度值，然后根據(jù)粘度值從潤(rùn)滑油產(chǎn)品目錄中選出相應(yīng)的潤(rùn)滑油牌號(hào)。常用的潤(rùn)滑方式有：圖14-23（1）油浴潤(rùn)滑

軸承局部浸入潤(rùn)滑油中，油面不得高于最低滾動(dòng)體中心。該方法簡(jiǎn)單易行，適用于中、低速軸承的潤(rùn)滑。（2）飛濺潤(rùn)滑

這是一般閉式齒輪傳動(dòng)裝置中軸承常用的潤(rùn)滑方法。利用轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪把潤(rùn)滑油甩到箱體的四周內(nèi)壁面上，然后通過(guò)溝槽把油引到軸承中。（3）噴油潤(rùn)滑

利用油泵將潤(rùn)滑油增壓，通過(guò)油管或油孔，經(jīng)噴嘴將潤(rùn)滑油對(duì)準(zhǔn)軸承內(nèi)圈與滾動(dòng)體間的位置噴射，從面潤(rùn)滑軸承。這種方式適用于高速、重載、要求潤(rùn)滑可靠的軸承。（4）油霧潤(rùn)滑

油霧潤(rùn)滑需要專門的油霧發(fā)生器。這種方式有益于軸承冷卻，供油量可以精確調(diào)節(jié)，適用于高速、高溫軸承部件的潤(rùn)滑。2.滾動(dòng)軸承的密封目的是防止灰塵、水、酸氣和其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇?，以保護(hù)軸承。（1）接觸式密封◆毛氈圈密封。適用脂潤(rùn)滑，環(huán)境清潔，滑動(dòng)速度低于4~5m/s，溫度低于90℃的場(chǎng)合?！舸叫蚊芊馊γ芊狻Ｃ芊馊闃?biāo)準(zhǔn)件，材料為皮革、塑料或耐油橡膠。分有金屬骨架和無(wú)骨架、單唇和多唇等形式。適用脂或油潤(rùn)滑，滑動(dòng)速度低于7m/s，溫度-40~100℃。（2）非接觸式密封◆間隙密封。靠軸與蓋間的細(xì)小間隙密封，間隙越小越長(zhǎng)，效果越好，δ=0.1~0.3mm。適用脂或油潤(rùn)滑，干燥清潔的環(huán)境。◆迷宮式密封。旋轉(zhuǎn)件與靜止件間的間隙為迷宮（曲路）形式，并在其中填充潤(rùn)滑脂以加強(qiáng)密封效果。分為徑向和軸向兩種，徑向間隙δ不大于0.1~0.2mm；考慮到軸的熱膨脹，軸向間隙應(yīng)取大些，δ=1.5~2mm。適用脂或油潤(rùn)滑，溫度不高于潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但密封效果好。3．組合密封。幾種密封組合使用。十、

滑動(dòng)軸承

雖然滾動(dòng)軸承有一系列優(yōu)點(diǎn)，在一般機(jī)器中獲得了廣泛使用，但是在高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場(chǎng)合下，滑動(dòng)軸承就顯示出它的優(yōu)異性能。因而在氣輪機(jī)、離心式壓縮機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、大型電機(jī)中多采用滑動(dòng)軸承；在低速而帶有沖擊的機(jī)器，如水泥攪拌機(jī)、滾筒清砂機(jī)、破碎機(jī)等也采用滑動(dòng)軸承。10.1滑動(dòng)軸承的類型和結(jié)構(gòu)

根據(jù)軸承所能承受載荷的方向，它可分為向心滑動(dòng)軸承和推力滑動(dòng)軸承兩類。向心滑動(dòng)軸承用于承受與軸線垂直的徑向力；推力滑動(dòng)軸承用于承受與軸線平行的軸向力。（1）整體式徑向滑動(dòng)軸承1—軸承座2—軸瓦特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。應(yīng)用：低速、輕載、間歇工作而不需要經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合。因磨損而造成的間隙無(wú)法調(diào)整。只能從軸向裝拆，不方便。1．向心滑動(dòng)軸承（2）剖分式徑向滑動(dòng)軸承特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可以調(diào)整磨損而造成的間隙、裝拆方便。應(yīng)用：需調(diào)整間隙、重型軸及經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合。1—螺柱2—軸承蓋3—軸承座4—上軸瓦5—下軸瓦水平剖分式徑向滑動(dòng)軸承斜剖分式徑向滑動(dòng)軸承（3）自動(dòng)調(diào)心式徑向滑動(dòng)軸承當(dāng)軸承受到的徑向力有較大偏斜時(shí)，可采用斜剖分式徑向滑動(dòng)軸承，其剖分角一般為45°。特點(diǎn)：軸瓦與軸承座為球面接觸，可自動(dòng)適應(yīng)軸的變形。適用：軸的剛度小、制造精度較低的場(chǎng)合。邊緣摩擦自動(dòng)調(diào)心式軸承2.推力滑動(dòng)軸承推力滑動(dòng)軸承用來(lái)承受軸向載荷，典型結(jié)構(gòu)如圖所示。軸頸油孔球面推力軸瓦軸承座軸承襯徑向軸瓦油孔◆空心式：壓力分布較均勻，潤(rùn)滑條件較實(shí)心式改善?！魡苇h(huán)式：環(huán)形端面受力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，潤(rùn)滑方便，常用于低速、輕載的場(chǎng)合?！舳喹h(huán)式：可承受較大的單向或雙向載荷，但環(huán)數(shù)較多時(shí)，各環(huán)間載荷分布不均?！魧?shí)心式：端面受力，壓力分布不均勻，潤(rùn)滑效果差，邊緣磨損快。實(shí)心式空心式單環(huán)式多環(huán)式軸頸的結(jié)構(gòu)形式10.2軸瓦與軸襯1.軸瓦的結(jié)構(gòu)◆整體式軸瓦：也稱軸套，用于整體式軸承。需從軸端安裝和拆卸，可修復(fù)性差?！羝史质捷S瓦：用于剖分式軸承。可以直接從軸的中部安裝和拆卸，可修復(fù)。2.軸承襯：貼附或澆注在軸瓦內(nèi)表面上的一層減摩耐磨材料。其與軸頸直接接觸，對(duì)軸承的工作影響很大。3.油槽形式：油槽的形狀和分布應(yīng)使摩擦副表面得到均勻的潤(rùn)滑。為了不影響軸承的承載能力，油槽應(yīng)開(kāi)在非承載區(qū)。瓦背軸承襯10.3軸承的常用材料滑動(dòng)軸承的失效形式：軸承表面的磨損、膠合或疲勞剝落。磨損膠合擴(kuò)展點(diǎn)蝕疲勞剝落◆減摩性好：摩擦副具有較低的摩擦系數(shù)。◆耐磨性好：?jiǎn)挝粫r(shí)間的磨損量（磨損率）小。◆抗膠合性好：材料的耐熱性與抗粘附性好。◆嵌入性好：材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動(dòng)表面發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。此外還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力、良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性?！裟ズ闲院茫狠S瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運(yùn)行后，形成相互吻合的表面形狀和粗糙度的能力（或性質(zhì)）。對(duì)軸承材料的基本要求1.金屬材料（1）軸承合金。又稱為巴氏合金或白合金。以較軟的錫或鉛為基體，其中懸浮銻錫及銅錫硬晶粒。具有良好的嵌入性、摩擦順應(yīng)性、磨合性和抗膠合能力。但因強(qiáng)度很低，不能單獨(dú)作軸瓦，只能作為軸承襯附在青銅或鑄鐵軸瓦上，其價(jià)格較貴。適用于重載、中高速場(chǎng)合。（2）銅合金。有錫青銅、鉛青銅、鋁青銅和黃銅。銅合金具有較好的強(qiáng)度、減摩性和耐磨性。其中，錫青銅的減摩性和耐磨性最好，但嵌入性和磨合性比軸承合金差，適用于中速及重載場(chǎng)合；鉛青銅的抗膠合能力強(qiáng)，適用于高速重載；鋁青銅強(qiáng)度和硬度高，抗膠合能力差，適用于低速重載；黃銅是銅鋅合金，減摩性和耐磨性比青銅差，但工藝性好，適用于低速中載。（3）鋁合金。為鋁錫合金，具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、導(dǎo)熱性好等優(yōu)點(diǎn)，可用鑄造、沖壓、軋制等方法制造，適合批量生產(chǎn)。但磨合性差，要求軸頸有較高的硬度和加工精度?？刹糠执鎯r(jià)格較貴的軸承合金或青銅材料。（4）鑄鐵?；诣T鐵、耐磨鑄鐵和球磨鑄鐵。鑄鐵中的石墨具有潤(rùn)滑作用，價(jià)格低廉，但磨合性差。適用于低速、輕載和不重要的場(chǎng)合。2．粉末冶金材料由銅、鐵、石墨等粉末經(jīng)壓制、燒結(jié)而成多孔隙（10%~35%)材料，又稱陶瓷金屬。工作前在熱油中浸泡幾個(gè)小時(shí)，使孔隙中充滿潤(rùn)滑油，工作時(shí)軸瓦溫度升高，油膨脹后進(jìn)入摩擦表面進(jìn)行潤(rùn)滑，停車后由于毛細(xì)作用，油又吸回軸瓦內(nèi)，故又稱為含油軸承，可在長(zhǎng)時(shí)間不加油的情況下工作。但其性脆，適用于中、低速、無(wú)沖擊、潤(rùn)滑不便或要求清潔的場(chǎng)合。3.非金屬材料

◆塑料：酚醛塑料、尼龍、聚四氟乙烯等，具有摩擦因數(shù)小、抗壓強(qiáng)度高、耐腐蝕性和耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)。但導(dǎo)熱能力差，應(yīng)注意冷卻?！粝鹉z：具有良好的彈性和減摩性，故常用于以水做潤(rùn)滑劑且環(huán)境較臟污之處。其內(nèi)壁上帶有軸向溝槽，以利潤(rùn)滑劑流通，而且還可以增強(qiáng)冷卻效果和沖走污物。◆碳—石墨：由不同量和石墨構(gòu)成的人造材料，石墨量越多材料越軟，摩擦因數(shù)越小。還可以在其中加入金屬、聚四氟乙烯和二硫化鉬等。是電動(dòng)機(jī)電刷的常用材料。十一、

滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承的比較【案例精解】已知：齒輪減速器的高速軸軸承轉(zhuǎn)速4000r/min,采用一對(duì)內(nèi)徑40mm的深溝球軸承，已知軸承徑向載荷Fr=2000N，軸向載荷Fa=900N,預(yù)期壽命[Lh]=4000h,試選擇軸承型號(hào)。解：1、求當(dāng)量動(dòng)載荷P由表，fp=1.3初定由表，得X=0.56，Y=1.9線性插值法計(jì)算e=0.232.求基本額定動(dòng)載荷3.選擇軸承型號(hào)

由附錄表3，按內(nèi)徑d=40mm,選6308軸承Cr=40800N>Crc，C0r=24000N,Fa/C0r=0.0375,仍滿足。結(jié)論：選用深溝球軸承6308【案例精解】以向心滑動(dòng)軸承為例介紹其校核過(guò)程已知條件：徑向載荷Fr

(N)、軸轉(zhuǎn)速n(r/min)、軸頸d(mm)，軸承寬度B(mm)。1．校核軸承壓強(qiáng)p(MPa)[p]—材料的許用壓強(qiáng)，MPa。2．校核摩擦熱v—軸頸圓周速度，m/s；3．校核滑動(dòng)速度v(m/s)[v]—材料的許用滑動(dòng)速度[pv]—材料的pv許用值，MPa·m/s【任務(wù)實(shí)施】1.任務(wù)分析

本任務(wù)是帶式輸送機(jī)所用的單級(jí)齒輪減速器的低速軸的軸承設(shè)計(jì)，考慮齒輪傳動(dòng)產(chǎn)生的徑向載荷、齒輪、軸、鍵自重，軸承的受力主要是徑向載荷，轉(zhuǎn)速也不高，故可考慮優(yōu)先選用60000型深溝球軸承，然后進(jìn)行計(jì)算選擇。

2.任務(wù)完成結(jié)論參考教材。

【下次任務(wù)布置】

（一）預(yù)習(xí)1、預(yù)習(xí)任務(wù)5.3軸轂聯(lián)接的分析與設(shè)計(jì)，觀看教學(xué)視頻，完成網(wǎng)上作業(yè)。（二）作業(yè)1.在機(jī)械設(shè)備中為何廣泛采用滾動(dòng)軸承？2.向心角接觸軸承為什么要成對(duì)使用、反向安裝？3.滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)要考慮哪幾方面的問(wèn)題？4.軸承常用的密封裝置有哪些？各適用于什么場(chǎng)合？5.滑動(dòng)軸承有哪幾種類型？各有什么特點(diǎn)？本任務(wù)到此結(jié)束，同學(xué)們?cè)僖?jiàn)！！

《機(jī)械分析與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》

情境5典型機(jī)械零件的分析與設(shè)計(jì)

任務(wù)5.3軸轂聯(lián)接的分析與設(shè)計(jì)1.任務(wù)條件

已知單級(jí)圓柱齒輪減速器，其低速軸上的零件如圖所示。根據(jù)前面任務(wù)的計(jì)算結(jié)果，單級(jí)圓柱齒輪減速器中直齒圓柱齒輪和低速軸的材料都是45#鋼，大齒輪輪轂寬度為B=70mm，與齒輪配合的軸的直徑d=60mm，傳遞的扭矩T=429.51N.mm，載荷穩(wěn)定。2.任務(wù)要求分析和設(shè)計(jì)軸和齒輪之間聯(lián)接的普通平鍵，并進(jìn)行強(qiáng)度校核?！鞠逻_(dá)任務(wù)】減速器的低速軸系

【能力目標(biāo)】

1.學(xué)會(huì)分析與設(shè)計(jì)鍵聯(lián)接、銷聯(lián)2.學(xué)會(huì)平鍵的選擇設(shè)計(jì)。151

知識(shí)導(dǎo)航

按是否可拆分為

一、聯(lián)接：

將兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體接合在一起的組合結(jié)構(gòu)。按被聯(lián)接件之間是否產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)可分為

可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接動(dòng)聯(lián)接：靜聯(lián)接：即運(yùn)動(dòng)副被聯(lián)接零件間不允許產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接,簡(jiǎn)稱聯(lián)接。

多次裝拆時(shí)，不會(huì)破壞或損傷聯(lián)接中的任何一個(gè)零件，如鍵聯(lián)接、螺紋聯(lián)接和銷聯(lián)接等。

在拆卸時(shí)，至少要?dú)穆?lián)接中的某一部分才能將被聯(lián)接件拆開(kāi)，如焊接、鉚接、粘接、過(guò)盈配合聯(lián)接等。

5.3.0聯(lián)接的概述與認(rèn)知1.鉚接鉚接：利用鉚釘將被聯(lián)接件聯(lián)接在一起的聯(lián)接。二、常用不可拆聯(lián)接簡(jiǎn)介鉚接特點(diǎn)：（1）工藝設(shè)備簡(jiǎn)單；（2）抗震、耐沖擊；（3）牢固可靠；（4）結(jié)構(gòu)笨重；（5）對(duì)被聯(lián)接件強(qiáng)度削弱較大；（6）工作環(huán)境差；2.膠接

膠接：利用膠粘劑在一定條件下把預(yù)制的元件聯(lián)接在一起的聯(lián)接。（1）不受材料限制；（2）接頭應(yīng)力分布均勻，避免了變形；（3）機(jī)械加工量少，重量輕；（4）密封性好，絕緣、耐腐蝕；（5）工藝過(guò)程易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；（6）強(qiáng)度較低，并隨溫度增高而降低；（7）耐老化、耐介質(zhì)性能差，且不穩(wěn)定。膠接特點(diǎn)：3.焊接焊接：用局部加熱方法，將被聯(lián)接件聯(lián)成一體的聯(lián)接（1）工藝簡(jiǎn)單，操作方便；（2）聯(lián)接質(zhì)量好，強(qiáng)度高；（3）聯(lián)接靈活，重量輕；（4）用材廣泛；（5）工人勞動(dòng)條件好；（6）單件生產(chǎn)成本低，周期短，應(yīng)用廣泛。

焊接特點(diǎn)：4.過(guò)盈配合

過(guò)盈配合：利用零件間過(guò)盈配合形成的緊聯(lián)接，工作時(shí)靠配合面上的摩擦力來(lái)傳遞載荷。過(guò)盈配合特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。（2）對(duì)中性好。（3）對(duì)軸削弱較少；在沖擊振動(dòng)載荷下工作可靠。（4）對(duì)配合尺寸的精度要求高，表面粗糙度【小結(jié)】聯(lián)接的重點(diǎn)知識(shí)動(dòng)聯(lián)接靜聯(lián)接可拆聯(lián)接：鍵聯(lián)接銷聯(lián)接螺紋聯(lián)接小過(guò)盈聯(lián)接焊接鉚接粘接大過(guò)盈聯(lián)接不可拆聯(lián)接：聯(lián)接的組成

聯(lián)接的類型機(jī)械聯(lián)接一般由被聯(lián)接件和聯(lián)接件組成，有些時(shí)候被聯(lián)接件之間進(jìn)行直接聯(lián)接，并無(wú)獨(dú)立的聯(lián)接件。靜聯(lián)接：

聯(lián)接的目的動(dòng)聯(lián)接：各種運(yùn)動(dòng)副實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)便于機(jī)械的制造、裝配、運(yùn)輸、安裝和維護(hù)，降低成本。下面重點(diǎn)學(xué)習(xí)鍵、銷、螺紋聯(lián)接和軸間聯(lián)接等可拆聯(lián)接。

鍵聯(lián)接：用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸和輪轂（如齒輪、帶輪）之間的周向固定并用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩的聯(lián)接，有些還可以實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向位移。鍵聯(lián)接的組成：軸上的鍵槽、輪上的鍵槽、鍵。鍵已標(biāo)準(zhǔn)化，為標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)時(shí)先選擇，再驗(yàn)算。5.3.1鍵連接的類型

松鍵聯(lián)接依靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。鍵的上表面與輪轂上的鍵槽底部之間留有間隙，鍵不會(huì)影響軸與輪轂的同心精度。

鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件。鍵聯(lián)接根據(jù)裝配時(shí)是否預(yù)緊，可分為松鍵聯(lián)接和緊鍵聯(lián)接。松鍵聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、定心性好等優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用廣泛。這種鍵不能實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)件的軸向固定。松鍵聯(lián)接包括平鍵、半圓鍵和花鍵聯(lián)接。

一、

松鍵聯(lián)接（一）平鍵聯(lián)接

※特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、裝拆方便，對(duì)中良好，因而得到廣泛應(yīng)用。但不能實(shí)現(xiàn)軸向固定※結(jié)構(gòu)鍵主體為各面平行的長(zhǎng)方體，軸、輪轂上分別開(kāi)鍵槽，鍵寬=槽寬，鍵高<槽總深，側(cè)面接觸，頂面與輪轂鍵槽底有間隙

※工作面及工作原理兩側(cè)面是工作面，工作時(shí)靠鍵與槽側(cè)面相互擠壓傳遞扭矩

※