1、n6.1轴n6.2轴承第第6章章 轴轴和和轴承轴承 齿轮、凸轮和带轮等传动构件都要齿轮、凸轮和带轮等传动构件都要装在轴上才能实现其传递运动和动力。装在轴上才能实现其传递运动和动力。6.1 轴轴功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。链轮、凸轮等。类类型型转轴转轴-传递扭矩又承受弯矩传递扭矩又承受弯矩。按承受载荷分：按承受载荷分： 分类：分类：按轴的形状分：按轴的形状分：带式运带式运输机输机减速器减速器电动机电动机转轴转轴6.1.1 6.1.1 轴分类轴分类 类类型型转轴转轴-传递扭矩又承受弯矩传递扭矩又承受弯矩。按承受载荷分：按承
2、受载荷分： 分类：分类：按轴的形状分：按轴的形状分：传动轴传动轴-只传递扭矩只传递扭矩发动机发动机后桥后桥传动轴传动轴类类型型转轴转轴 传递扭矩又承受弯矩传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分：按承受载荷分： 分类：分类：按轴的形状分：按轴的形状分：传动轴传动轴 只传递扭矩只传递扭矩心轴心轴 只承受弯矩只承受弯矩前轮轮毂前轮轮毂固定心轴固定心轴火车轮轴火车轮轴车厢重力车厢重力 前叉前叉自行车自行车前轮轴前轮轴支撑反力支撑反力转动心轴转动心轴类类型型转轴转轴 传递扭矩又承受弯矩传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分：按承受载荷分： 分类：分类：按轴的形状分：按轴的形状分：传动轴传动轴 只传递扭矩只传递扭矩心
3、轴心轴 只承受弯矩只承受弯矩直轴直轴类类型型转轴转轴 传递扭矩又承受弯矩传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分：按承受载荷分： 分类：分类：按轴的形状分：按轴的形状分：传动轴传动轴 只传递扭矩只传递扭矩心轴心轴 只承受弯矩只承受弯矩直轴直轴曲轴曲轴类类型型转轴转轴 传递扭矩又承受弯矩传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分：按承受载荷分： 分类：分类：按轴的形状分：按轴的形状分：传动轴传动轴 只传递扭矩只传递扭矩心轴心轴 只承受弯矩只承受弯矩直轴直轴曲轴曲轴挠性钢丝轴挠性钢丝轴设计任务：选材、结构设计、强度和刚度设计、确设计任务：选材、结构设计、强度和刚度设计、确 定尺寸等定尺寸等典型轴类零件图典型轴类零件
4、图种种类类碳素结构钢：碳素结构钢：3535、4545、5050、Q235Q235轴的毛坯轴的毛坯: :一般用圆钢或锻件，有时也用铸钢或球墨铸铁。一般用圆钢或锻件，有时也用铸钢或球墨铸铁。合金钢合金钢: 20Cr: 20Cr、20CrMnTi20CrMnTi、40CrNi40CrNi、38CrMoAlA38CrMoAlA等等用途：碳素结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较用途：碳素结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较多，尤其是多，尤其是4545钢应用最广钢应用最广。合金钢具有较高的力学性能，。合金钢具有较高的力学性能，但价格较贵，多用于有但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。特殊要求的轴。如用球墨
5、铸铁制造曲轴和凸轮轴，具有成本低廉、吸振性较好、对应力集中的敏感较低、强度较好等优点。正火或调质处理。正火或调质处理。轴的常用材料及其主要力学性能轴的常用材料及其主要力学性能材料及热处理材料及热处理毛坯直径毛坯直径/mm硬度硬度/HBS/HBS强度极限强度极限b b 屈服极限屈服极限s s MPaMPa弯曲疲劳极限弯曲疲劳极限-1-1应用说明应用说明Q235Q235440440240240200200用于不重要或载荷不大的轴35 35 正火正火520520270270250250有较好的塑性和适当的强度，可用于一般曲轴、转轴。1001001491491871876.1.2 轴的材料轴的材料装零
6、件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程槽，装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程槽，车螺纹的轴端应有退刀槽。车螺纹的轴端应有退刀槽。 为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向中间增大的阶梯状。渐向中间增大的阶梯状。零件的安装次序倒角倒角6.1.36.1.3 轴的结构轴的结构(1) (1) 零件的零件的轴向定位轴向定位 由轴肩或套筒来实现由轴肩或套筒来实现零件在轴上的定位和固定零件在轴上的定位和固定 4、5间的轴肩使齿轮在轴上定位，1、2间的轴肩使带轮定位，6、7间的轴肩使右端滚动轴承定位。轴肩轴肩 阶梯轴上截面变化之处。阶梯轴上截面变
7、化之处。起轴向定位作用。 轴肩套筒套筒1212 轴向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。轴向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。 齿轮受轴向力时，向右是通过4、5间的轴肩，并由6、7间的轴肩顶在滚动轴承的内圈上；向左则通过套筒顶在滚动轴承的内圈上。带轮的轴向固定是靠1、2间的轴肩和轴端挡圈。双向固定双向固定 无法采用套筒或套筒太长时，可采用无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母双圆螺母加以固定。加以固定。轴肩的尺寸要求轴肩的尺寸要求: :r r C C1 1 或或 r R Rb1.4h(与滚动轴承相配合处的与滚动轴承相配合处的h和和b值值,见轴承标准见轴承标准)DdrR轴端挡圈轴端挡
8、圈双圆螺母双圆螺母DdC1rh(0.07d+3)(0.1d+5)mm 装在轴端上的零件往往采用装在轴端上的零件往往采用轴端挡圈轴端挡圈固定。固定。C1DdrDdrRhhb轴向力较小轴向力较小时，可采弹性挡圈或紧定螺钉来实现。时，可采弹性挡圈或紧定螺钉来实现。(2)周向固定周向固定大多采用键、花键、或过盈配合等连接大多采用键、花键、或过盈配合等连接形式来实现。形式来实现。键槽应设计成同一加工直线键槽应设计成同一加工直线1.1.轴的毛坯轴的毛坯n尺寸较小的轴常用圆钢棒料车制，为了减轻轴的重尺寸较小的轴常用圆钢棒料车制，为了减轻轴的重量和节约金属或结构要求，某些轴常采用空心剖面，量和节约金属或结构要
9、求，某些轴常采用空心剖面，因为传递动力主要靠轴的外表面金属材料，当外径因为传递动力主要靠轴的外表面金属材料，当外径相同时空心轴内径若取相同时空心轴内径若取0.6250.625d d，则它的强度削弱只，则它的强度削弱只有有2424而重量则减轻而重量则减轻3939。6.1.4 轴的结构工艺性轴的结构工艺性2. 2. 阶梯轴阶梯轴 从受力分析、节省材料、减轻重量的角度出发，轴的各从受力分析、节省材料、减轻重量的角度出发，轴的各横剖面最好设计成等强度的。横剖面最好设计成等强度的。 但从加工制造出发，角度轴的形状越简单越好。在设计和选但从加工制造出发，角度轴的形状越简单越好。在设计和选择轴的形状时，在满
10、足强度、刚度要求和保证装配的前提下要综择轴的形状时，在满足强度、刚度要求和保证装配的前提下要综合考虑。故轴一般都做成阶梯形。合考虑。故轴一般都做成阶梯形。Rdd/430 为了减少应力集中，阶梯铀上相邻两段直径不宜相差为了减少应力集中，阶梯铀上相邻两段直径不宜相差太大。太大。 措施：措施：1）用圆角过渡。）用圆角过渡。2）尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽。）尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽。3）重要结构可增加卸载槽）重要结构可增加卸载槽B、过渡肩环、凹切圆角、过渡肩环、凹切圆角、 增大圆角半径。也可以减小过盈配合处的局部应力增大圆角半径。也可以减小过盈配合处的局部应力。过渡肩环过渡肩环凹切圆角凹
11、切圆角B卸载槽卸载槽 也可以在轮毂上增加卸载槽B位置d/4r轴承是支承轴和轴上零部件并保证轴绕轴线运动轴承是支承轴和轴上零部件并保证轴绕轴线运动的部件。的部件。按照轴承与轴颈运动表面摩擦性质的不同可分为：按照轴承与轴颈运动表面摩擦性质的不同可分为： (1) 滑动摩擦轴承滑动摩擦轴承 被支承体被支承体(转轴或轴颈转轴或轴颈)表面与支承体接触间发生相表面与支承体接触间发生相对滑动对滑动. (2) 滚动摩擦轴承滚动摩擦轴承 由于滚动轴承摩擦系数小、起动阻力小，而且它由于滚动轴承摩擦系数小、起动阻力小，而且它已经标准化，选用、润滑、维护都很方便，因此在一已经标准化，选用、润滑、维护都很方便，因此在一般
12、机器中应用较广。般机器中应用较广。 1. 向心滑动轴承向心滑动轴承组成：轴承座、轴套或轴瓦、连接螺栓等。组成：轴承座、轴套或轴瓦、连接螺栓等。整体式向心滑动轴承整体式向心滑动轴承剖分式向心滑动轴承剖分式向心滑动轴承榫口榫口螺纹孔螺纹孔轴承座轴承座轴承轴承轴承座轴承座轴承盖轴承盖连接螺栓连接螺栓剖分轴瓦剖分轴瓦 轴承座上面有安装润滑油杯的螺纹孔，在轴瓦上有油轴承座上面有安装润滑油杯的螺纹孔，在轴瓦上有油孔，为了使得润滑油能够均匀地分布在整个轴颈上，孔，为了使得润滑油能够均匀地分布在整个轴颈上，在轴瓦的内表面上开有油沟。在轴瓦的内表面上开有油沟。优点：结构简单，成本低廉。优点：结构简单，成本低廉。
13、缺点缺点: : 轴套磨损后轴承间隙过大时无法调整。轴套磨损后轴承间隙过大时无法调整。(2(2) )剖分式向心滑动轴承剖分式向心滑动轴承定位口定位口油孔油孔轴承座轴承座轴承盖轴承盖连接螺栓连接螺栓剖分轴瓦剖分轴瓦 剖分式滑动轴承剖分式滑动轴承, ,由轴承座、轴承盖、剖分轴由轴承座、轴承盖、剖分轴瓦、螺栓等组成。轴瓦和轴承座均为剖分式结构瓦、螺栓等组成。轴瓦和轴承座均为剖分式结构, , 在轴承盖与轴承座的剖分面上制有阶梯形定位口在轴承盖与轴承座的剖分面上制有阶梯形定位口, , 便于安装时定心。便于安装时定心。 其中轴承盖和轴承座的剖分面常做成阶梯形，以便对中和其中轴承盖和轴承座的剖分面常做成阶梯形
14、，以便对中和防止横向错动。防止横向错动。1-轴承座 2-轴承盖 3、4、6-剖分轴瓦5-螺栓 7-定位口 剖分轴瓦由上、下两半组成，通常是下轴瓦承受载荷，上剖分轴瓦由上、下两半组成，通常是下轴瓦承受载荷，上轴瓦不承受载荷，为了节省贵重金属或其它需要，常在轴瓦内轴瓦不承受载荷，为了节省贵重金属或其它需要，常在轴瓦内表面上贴衬一层轴承衬。表面上贴衬一层轴承衬。 在轴瓦内壁不承受载荷的表面上开设油槽，润滑油通过油在轴瓦内壁不承受载荷的表面上开设油槽，润滑油通过油孔和油槽流进轴承间隙。孔和油槽流进轴承间隙。 推力滑动轴承通常由轴承座和推力轴颈组成。推力滑动轴承通常由轴承座和推力轴颈组成。1 推力头 2
15、 导向瓦 3 微调装置 4 推力瓦与承板 5 导轴承座2.2.轴承材料轴承材料 1) 1) 良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性。良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性。2) 2) 良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性。良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性。3) 3) 足够的强度和抗腐蚀能力。足够的强度和抗腐蚀能力。4) 4) 良好的导热性、工艺性、经济性等良好的导热性、工艺性、经济性等。 常用的轴承材料主要有如下几种：常用的轴承材料主要有如下几种：（1 1）轴承合金（又称巴氏合金）轴承合金（又称巴氏合金） 主要由锡、铅、锑、铜等组成。适用于重载，主要由锡、铅、锑、铜等组成。适用于重载，中、高速的场合。中、高速的场
16、合。（2 2）青铜）青铜 主要有锡青铜、铝青铜和铅青铜。适用于重载主要有锡青铜、铝青铜和铅青铜。适用于重载及中速的场合。及中速的场合。（3 3）非金属材料）非金属材料 常用的有各种工程塑料、木材、橡胶。常用的有各种工程塑料、木材、橡胶。1.组成组成 内圈内圈1、外圈、外圈2、滚动体、滚动体3和保持架和保持架4关系关系 轴承的内圈装在轴颈上，外圈装在轴承座孔或其它零件的轴承孔内。6.2.2 滚动轴承滚动轴承1-内圈 2-外圈3-滚动体 4-保持架1-1-滚动体滚动体 2-2-引导环引导环 3-3-密封密封 4-4-外圈外圈 5-5-内圈内圈 6-6-保持架保持架v轴承内、外圈上都开有轴承内、外圈
17、上都开有凹槽滚道凹槽滚道，它，它起着降低接起着降低接触应力及限制滚动体轴向移动的作用触应力及限制滚动体轴向移动的作用。v滚动体滚动体是是滚动轴承的核心元件滚动轴承的核心元件，当内、外圈相对，当内、外圈相对转动时，滚动体即在内、外圈滚道间滚动，它使转动时，滚动体即在内、外圈滚道间滚动，它使相对运动表面间的滑动摩擦变为滚动摩擦。相对运动表面间的滑动摩擦变为滚动摩擦。滚动滚动体的形状、大小及数量直接影响轴承的承载能力体的形状、大小及数量直接影响轴承的承载能力。 滚动轴承可分为主要承受径向负载的向心轴承、滚动轴承可分为主要承受径向负载的向心轴承、承受轴向负载的推力轴承与同时承受径向负载承受轴向负载的推
18、力轴承与同时承受径向负载和轴向负载的角接触轴承。和轴向负载的角接触轴承。2.滚动轴承的类型滚动轴承的类型 13v国家标准国家标准GB/T7811-2007GB/T7811-2007中规定，轴承的代号中规定，轴承的代号用字母加数字表示用字母加数字表示3. 滚动轴承的代号滚动轴承的代号 其中其中基本代号基本代号是轴承代号的基础和核心是轴承代号的基础和核心，前置及前置及后置代号后置代号都是对基本代号的补充都是对基本代号的补充，只有在对标准，只有在对标准轴承的结构形状、尺寸、材料、公差等级、技术轴承的结构形状、尺寸、材料、公差等级、技术要求等有改变时才使用，正常情况的可部分或全要求等有改变时才使用，正
19、常情况的可部分或全部省略。部省略。(1)基本代号基本代号 基本代号包括基本代号包括类型代号、尺寸系列代号和内径代类型代号、尺寸系列代号和内径代号号三部分，通常三部分，通常由由5位数位数(字母字母)组成，分别表明轴组成，分别表明轴承的内径、外径、宽度和类型承的内径、外径、宽度和类型 。(2) 前置代号前置代号轴承的轴承的前置代号前置代号表示成套轴承的分部件，用字母表示成套轴承的分部件，用字母表示。如：表示。如：L L表示可分离轴承的可分离内圈或外圈；表示可分离轴承的可分离内圈或外圈；K K表示轴承的滚动体与保持架组件等。表示轴承的滚动体与保持架组件等。例如：例如：LN207，表示，表示(0)2尺
20、寸系列的圆柱滚子轴承尺寸系列的圆柱滚子轴承的可分离外圈。的可分离外圈。(3) 后置代号后置代号轴承的后置代号轴承的后置代号表示轴承的内部结构、密封、材表示轴承的内部结构、密封、材料、公差、游隙、配置及其他特性要求料、公差、游隙、配置及其他特性要求，用数字用数字和字母表示和字母表示。后置代号共分。后置代号共分8组，排列顺序见下表组，排列顺序见下表。 1 1）内部结构代号）内部结构代号 表示同一类型轴承不同的内部结构，用字母表示，表示同一类型轴承不同的内部结构，用字母表示，紧跟在基本代号的后面。内部结构代号如下表所紧跟在基本代号的后面。内部结构代号如下表所示。示。 2 2）公差等级代号）公差等级代
21、号 表示轴承的公差等级，用字母和数字表示。公差表示轴承的公差等级，用字母和数字表示。公差等级代号列于下表。等级代号列于下表。 3）游隙代号）游隙代号 表示轴承径向游隙值的大小，用字母和数字表表示轴承径向游隙值的大小，用字母和数字表示示。常用的轴承游隙由小到大分为。常用的轴承游隙由小到大分为1组、组、2组、组、0组、组、3组、组、4组和组和5组，组，其中其中0组游隙是常用的基本组游隙，组游隙是常用的基本组游隙，在代号中可省略不写在代号中可省略不写，其他的游隙组为辅助游隙组，其他的游隙组为辅助游隙组，在代号中分别用在代号中分别用/C1、/C2、/C3、/C4、/C5表示。表示。 公公差等级代号与游
22、隙代号同时表示时，可进行简化，取差等级代号与游隙代号同时表示时，可进行简化，取公差等级代号加上游隙组号组合表示公差等级代号加上游隙组号组合表示，如，如/P63。例例6-1试说明轴承代号试说明轴承代号61208、7315AC/P5、7206CJ/P63的含义。的含义。解解： 61208表示内径为表示内径为40mm，轻直径系列，轻直径系列，正常宽度结构的深沟球轴承，正常宽度结构的深沟球轴承，0 级公差，级公差，0组游组游隙；隙； 7315AC/P5表示内径为表示内径为75mm，中系列角，中系列角接触球轴承，接触角为接触球轴承，接触角为250，5级公差，级公差，0组游隙。组游隙。7206CJ/P63表示内径表示内径30mm 的轻窄系列角的轻窄系列角接触球轴承，接触球轴承，=15，6级公差等级，级公差等级，3组径向组径向游隙，游隙，J则表示酚醛胶布实体保持架则表示酚醛胶布实体保持架。
