1、单元五单元五 常用机械零部件常用机械零部件课题三课题三 轴轴课题一课题一 螺纹联接螺纹联接课题二课题二 轴毂联接轴毂联接课题四课题四 轴承轴承课题一课题一 螺纹联接螺纹联接学习目标学习目标1.1.了解螺纹联接的基本类型。了解螺纹联接的基本类型。2.2.了解螺纹联接的常用防松方法。了解螺纹联接的常用防松方法。考核标准考核标准教学建议教学建议应知：应知：螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接的结构特点和应用联接、紧定螺钉联接的结构特点和应用场合。场合。简要介绍螺纹联接的基本知识及常用的简要介绍螺纹联接的基本知识及常用的放松方法。放松方法。课题一课题一 螺纹联接螺
2、纹联接螺纹联接的分类螺纹联接的分类可拆联接：可拆联接：允许多次装拆，不会破坏或损伤允许多次装拆，不会破坏或损伤联接中的任何一个零件。如螺纹联接、键联联接中的任何一个零件。如螺纹联接、键联接、销联接等接、销联接等不可拆联接：不可拆联接：若不破坏或损伤联接中的零件若不破坏或损伤联接中的零件就不能将联接拆开，铆接、焊接等就不能将联接拆开，铆接、焊接等联接联接联接：联接：将两个或两个以上的零件组合成一体的结构。将两个或两个以上的零件组合成一体的结构。按是否可拆分为按是否可拆分为可拆联接可拆联接与与不可拆联接不可拆联接常用于被联接件不太厚和便于加工通孔的场合。常用于被联接件不太厚和便于加工通孔的场合。（
3、2 2）铰制孔螺栓连接）铰制孔螺栓连接 1.1.螺栓连接螺栓连接一、螺纹联接的基本类型一、螺纹联接的基本类型（1 1）普通螺栓连接）普通螺栓连接 一般用于承受横一般用于承受横向载荷、要求定位精向载荷、要求定位精度高的场合。度高的场合。应用广泛。应用广泛。孔与螺杆之孔与螺杆之间留有间隙间留有间隙 常用于被连接件常用于被连接件之一较厚，难以穿孔之一较厚，难以穿孔并并经常装拆经常装拆的场合。的场合。2.2.双头螺柱连接双头螺柱连接3.3.螺钉连接螺钉连接 常用于被连接件之常用于被连接件之一较厚，难以穿孔一较厚，难以穿孔不需不需要经常装拆要经常装拆的场合。的场合。一、螺纹联接的基本类型一、螺纹联接的基
4、本类型4.4.紧定螺钉连接紧定螺钉连接 用紧定螺钉端部顶住用紧定螺钉端部顶住另一个零件。以固定两个另一个零件。以固定两个零件的相对位置。零件的相对位置。5.5.地脚螺栓连接地脚螺栓连接 用于水泥基础中固用于水泥基础中固定各种机架。定各种机架。6.6.吊环螺钉连接吊环螺钉连接 一般装在机器外壳一般装在机器外壳上，以便于安装、拆卸上，以便于安装、拆卸和运输时起吊。和运输时起吊。地脚螺栓连接地脚螺栓连接吊环螺钉连接吊环螺钉连接紧定螺钉连接紧定螺钉连接一、螺纹联接的基本类型一、螺纹联接的基本类型 能保证能保证自锁自锁的条件是：静载荷和工作温度变化的条件是：静载荷和工作温度变化不大的场合。不大的场合。在
5、在冲击、振动或变载荷冲击、振动或变载荷作用下，螺纹副间的摩作用下，螺纹副间的摩擦力可能在瞬间减小或消失。擦力可能在瞬间减小或消失。这种现象多次重复后，会使联接松脱。这种现象多次重复后，会使联接松脱。1.1.防松的原因防松的原因二、螺纹联接的防松二、螺纹联接的防松摩擦防松：摩擦防松：防松不可靠防松不可靠弹簧垫圈防松弹簧垫圈防松对顶螺母防松对顶螺母防松二、螺纹联接的防松二、螺纹联接的防松2.2.防松的方法防松的方法机械防松：机械防松：防松可靠防松可靠2.2.防松的方法防松的方法点焊、胶粘、冲点等。点焊、胶粘、冲点等。永久止动：永久止动：防松可靠防松可靠2.2.防松的方法防松的方法课题二课题二 轴毂
6、联接轴毂联接学习目标学习目标1.1.了解键联接的基本类型、特点和应用。了解键联接的基本类型、特点和应用。2.2.掌握选择平键联接截面尺寸和强度计算。掌握选择平键联接截面尺寸和强度计算。考核标准考核标准教学建议教学建议应知：应知：平键、花键和销联接的类型、特平键、花键和销联接的类型、特点和应用。点和应用。应会：应会：平键联接的类型选择和强度计算。平键联接的类型选择和强度计算。重点讲解平键联接的类型选择和强度计重点讲解平键联接的类型选择和强度计算。算。松键连接松键连接紧键连接紧键连接键连接键连接一、键联接的类型、特点和应用一、键联接的类型、特点和应用1.1.键连接键连接 松键连接依靠两侧面相互挤压
7、传递转矩。键松键连接依靠两侧面相互挤压传递转矩。键的上表面与轮毂键槽底面间有间隙，便于装拆。的上表面与轮毂键槽底面间有间隙，便于装拆。(1)(1)松键连接松键连接课题二课题二 轴毂联接轴毂联接1.1.键连接键连接(1)(1)松键连接松键连接 普通平键普通平键按端部形状的不同可分为圆头（按端部形状的不同可分为圆头（A A型）、型）、方头（方头（B B型）、半圆头（型）、半圆头（C C型）三种。型）三种。平键连接（应用广泛）平键连接（应用广泛）A型C型B型导向平键连接导向平键连接 当被联接的轮毂类零件在工作过程中须在轴上作当被联接的轮毂类零件在工作过程中须在轴上作较小距离较小距离的轴向移动时，则采
8、用导向平键。的轴向移动时，则采用导向平键。应用：应用：如变速箱中的滑如变速箱中的滑移齿轮。移齿轮。结构特点：结构特点：长度较长，需用螺钉固定。为便于装拆，长度较长，需用螺钉固定。为便于装拆，制有起键螺孔。制有起键螺孔。(1)(1)松键连接松键连接 当轴上零件当轴上零件滑移距离较大滑移距离较大时，因所需导向键的尺寸过大，时，因所需导向键的尺寸过大，制造困难，固采用滑键。滑键固定在轮毂上，轮毂带动滑键制造困难，固采用滑键。滑键固定在轮毂上，轮毂带动滑键在轴上的键槽中作轴向滑移。这样只需在轴上铣出较长的键在轴上的键槽中作轴向滑移。这样只需在轴上铣出较长的键槽，而键可以做的较短。槽，而键可以做的较短。
9、滑键连接滑键连接 (1)(1)松键连接松键连接 多用于多用于锥形轴端锥形轴端的轴毂连接。半圆键可在轴的键的轴毂连接。半圆键可在轴的键槽内摆动，来适应轮毂键槽底面的斜度。由于轴上键槽内摆动，来适应轮毂键槽底面的斜度。由于轴上键槽过深，对轴的强度削弱较大，适用于轻载连接。槽过深，对轴的强度削弱较大，适用于轻载连接。半圆键连接半圆键连接 (1)(1)松键连接松键连接紧键连接紧键连接楔键连接楔键连接切向键连接切向键连接普通楔键普通楔键钩头楔键钩头楔键1.1.键连接键连接(2)(2)紧键连接紧键连接楔键连接楔键连接结构特点：结构特点：键的上表面有键的上表面有1:1001:100的斜度，的斜度，轮毂槽的底
10、面也有轮毂槽的底面也有1:1001:100的斜度。的斜度。普通楔键普通楔键钩头楔键钩头楔键设计：潘存云安装时用安装时用力打入力打入工作面工作面 工作时，靠键上下面楔紧的工作时，靠键上下面楔紧的摩擦力摩擦力传递转矩，楔传递转矩，楔紧力会使轴毂产生偏心，故多用于对中要求不高和转紧力会使轴毂产生偏心，故多用于对中要求不高和转速较低的场合。速较低的场合。(2)(2)紧键连接紧键连接楔键连接楔键连接 由一对普通楔键组成。装配时，两个键分别自轮毂两端楔入，装配后两个相互平行的窄面是工作面，工作时依靠工作面的挤压传递转矩。一对切向键只能传递单向转矩。要传递双向转矩，需要两对键，并分布成12001350。切向
11、键对中性差，对轴的削弱大，故多用于重型及矿山机械。(2)(2)紧键连接紧键连接切向键连接切向键连接平键连接的选择平键连接的选择平键的主要尺寸平键的主要尺寸为键宽为键宽b b、键高、键高h h和键长和键长L L。根据轴径根据轴径 d d 查标准，确定查标准，确定 b b、h h根据轮毂宽度，确定键长根据轮毂宽度，确定键长 L L。键的长度略小于键的长度略小于轮毂的长度（一般比轮毂长度短轮毂的长度（一般比轮毂长度短5 51010），并），并符合标准中规定的长度系列。符合标准中规定的长度系列。二、平键连接的选择和强度校核二、平键连接的选择和强度校核键的类型键的类型根据连接的结构特点和工作要求选定。根
12、据连接的结构特点和工作要求选定。返回返回表表5-2 普通平键和键槽的尺寸普通平键和键槽的尺寸(摘自摘自GB/T 1095-2003、GB/T 1095-2003)/mm强度校核强度校核 键工作时，承受键工作时，承受挤压和剪切挤压和剪切，由于标准平键具有足够的，由于标准平键具有足够的抗剪能力，故只需验算挤压强度，计算式为抗剪能力，故只需验算挤压强度，计算式为二、平键连接的选择和强度校核二、平键连接的选择和强度校核 PPdhlTlhdTAF42/2例题例题：如图所示为一传动轴，直径：如图所示为一传动轴，直径d50 mm，用，用平键传递力偶平键传递力偶M720 N.m。键的材料为。键的材料为Q275
13、Q275，其，其j110 Ma，p250 Ma，试选择平键，并，试选择平键，并校核其强度。校核其强度。查查机械设计手册机械设计手册，根据，根据d d50 mm50 mm选出平键，其选出平键，其宽度宽度b b16 mm16 mm，高度，高度h h10mm,10mm,长度长度l45mm45mm（1 1）求外力）求外力 取键与轴为取键与轴为研究对象，画出受力图。研究对象，画出受力图。N2880005.072022dMF（2 2）校核剪切强度）校核剪切强度 jjQjMPa40045.0016.028800lbFAF 解：解：由平衡条件可得轮毂由平衡条件可得轮毂对键的作用力对键的作用力F F为：为：（3
14、 3）校核挤压强度）校核挤压强度 PPPMPa128045.001.0288002hlF2AF 结论结论:校核结果说明所选择的键是合适的。校核结果说明所选择的键是合适的。花键连接比平键连接定心性好、导向性好、传递花键连接比平键连接定心性好、导向性好、传递载荷能力强，对轴的削弱小载荷能力强，对轴的削弱小(齿浅、应力集中小齿浅、应力集中小)，制，制造要用专门的设备和工具。造要用专门的设备和工具。故花键连接适用于载荷较故花键连接适用于载荷较大，定心精度要求较高的连接中。大，定心精度要求较高的连接中。3 3、花键连接、花键连接矩形齿花键矩形齿花键渐开线花键渐开线花键渐开线花键：渐开线花键：齿根厚，强度
15、高，加工工艺性齿根厚，强度高，加工工艺性 好，适用于载荷较大及尺寸较大的连接。好，适用于载荷较大及尺寸较大的连接。花键连接花键连接矩形齿花键矩形齿花键：齿形简单，易于制造，应用广泛。：齿形简单，易于制造，应用广泛。用途：用途：固定零件间的相互位置，并可传递不大的转矩，也可固定零件间的相互位置，并可传递不大的转矩，也可作为安全装置中的过载剪断元件。作为安全装置中的过载剪断元件。分类：分类：按销的形状不同，可分为圆柱销和圆锥销。按销的形状不同，可分为圆柱销和圆锥销。圆柱销圆柱销利用过盈配合固定，多次拆卸会降低定位精度和可靠性。利用过盈配合固定，多次拆卸会降低定位精度和可靠性。圆锥销圆锥销常用的锥度
16、为常用的锥度为1:501:50，装配方便，定位精度高，多次拆卸，装配方便，定位精度高，多次拆卸不会影响定位精度。不会影响定位精度。四、销连接四、销连接课题三课题三 轴轴学习目标学习目标1.1.了解轴的类型和轴的材料。了解轴的类型和轴的材料。2.2.掌握轴的结构设计。掌握轴的结构设计。3.3.了解轴的强度计算。了解轴的强度计算。考核标准考核标准教学建议教学建议应知：应知：轴的分类及强度计算。轴的分类及强度计算。应会：应会：轴的常用材料及热处理方法，轴轴的常用材料及热处理方法，轴的结构设计。的结构设计。重点讲解轴的常用材料和轴的结构设计，重点讲解轴的常用材料和轴的结构设计，了解轴的强度计算。了解轴
17、的强度计算。课题三课题三 轴轴一、轴的分类及材料一、轴的分类及材料1.1.轴的分类轴的分类按轴功用和承载情况，可分为三种类型：按轴功用和承载情况，可分为三种类型：（1 1）传动轴）传动轴只传递扭矩只传递扭矩（2 2）转轴）转轴既传递扭矩又承受弯矩既传递扭矩又承受弯矩 图图5-17 传动轴传动轴 图图5-18 转轴转轴（3 3）心轴）心轴只承受弯矩只承受弯矩 心轴按其是否转动又可分为转动心轴（如火车轮心轴按其是否转动又可分为转动心轴（如火车轮轴）和固定心轴（如自行车前轮车轴）轴）和固定心轴（如自行车前轮车轴）。自行车前轴自行车前轴-心轴心轴按轴线几何形状可分为按轴线几何形状可分为:直轴和曲轴直轴
18、和曲轴曲曲 轴轴直轴直轴 曲轴曲轴承受连杆传来的力，将作用在活塞上的气体压力变为承受连杆传来的力，将作用在活塞上的气体压力变为绕本身轴线的转矩，再通过飞轮传给汽车的传动系统。此外，绕本身轴线的转矩，再通过飞轮传给汽车的传动系统。此外，曲轴还驱动发动机各附属机构，如风扇、水泵、机油泵等。曲曲轴还驱动发动机各附属机构，如风扇、水泵、机油泵等。曲轴的位置不在主轴中心线上，曲轴转动的时候由于曲柄离心力轴的位置不在主轴中心线上，曲轴转动的时候由于曲柄离心力作用使曲轴转动不平衡导致振动的产生。因此需要在曲柄的反作用使曲轴转动不平衡导致振动的产生。因此需要在曲柄的反方向上加装平衡重，方向上加装平衡重，选择轴
19、的材料时应主要考虑的因素：选择轴的材料时应主要考虑的因素：（1 1）轴的强度、刚度及耐磨性要求；）轴的强度、刚度及耐磨性要求；（2 2）轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；）轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；（3 3）轴的材料来源和经济性等。）轴的材料来源和经济性等。一、轴的分类及材料一、轴的分类及材料2.2.轴的材料轴的材料（2 2）3535、4040等等优质碳素钢优质碳素钢，其中价廉物美的，其中价廉物美的4545应用应用最普遍。最普遍。（1 1）碳素结构钢碳素结构钢，如，如Q235Q235、Q275Q275等。比合金钢价廉，等。比合金钢价廉，对应力集中敏感性低，热处理后可以改变其力学性能
20、。对应力集中敏感性低，热处理后可以改变其力学性能。（4 4）球墨铸铁球墨铸铁，代替合金结构钢做形状复杂的轴，代替合金结构钢做形状复杂的轴，吸振性好，对应力敏感性低。吸振性好，对应力敏感性低。（3 3）合金钢合金钢，如，如35CrMo35CrMo、40Cr40Cr等，比碳钢更好的机等，比碳钢更好的机械性能和淬透性，价格更高。械性能和淬透性，价格更高。一、轴的分类及材料一、轴的分类及材料2.2.轴的材料轴的材料材料牌号热处理毛坯直径mm硬度HBS抗拉强度b/MPa屈服点s/MPa弯曲疲劳极限-1/MPa应用说明35正火100149187520270210用于一般轴10030014318750026
21、020545正火100170217600300240用于较重要的轴，应用最广泛100300162217580290235调质20021725565036027040Cr调质100241286750550350用 于 载 荷 较大有强烈磨损而无很大冲击的轴10030070050032040MnB调质252071000800485性 能 接 近40Cr，用于小型轴20024128675050033535CrMo调质100207269750550350用于重载荷的轴10030070050032020Cr渗碳淬火回火15表面HRC5662850550375用于要求强度及韧性均较高的轴306504002
22、8060650400280表表5-4 轴的常用材料及其力学性能轴的常用材料及其力学性能阶梯轴阶梯轴轴头轴头轴颈轴颈轴身轴身：轴上与旋转零件配合的轴段：轴上与旋转零件配合的轴段：轴上与轴承配合的轴段：轴上与轴承配合的轴段：轴上连接轴头与轴颈的非配合部分：轴上连接轴头与轴颈的非配合部分轴颈轴颈 轴头轴头轴颈轴颈轴头轴头轴身轴身二、轴的结构设计二、轴的结构设计阶梯轴的结构组成阶梯轴的结构组成轴头 轴肩轴颈轴头轴环 轴颈轴身圆柱齿轮减速器中的从动轴圆柱齿轮减速器中的从动轴(4)(4)轴各部分的尺寸要合理。轴各部分的尺寸要合理。(1)(1)轴和轴上零件要准确定位与固定。轴和轴上零件要准确定位与固定。(2
23、)(2)轴的结构要有良好的工艺性。轴的结构要有良好的工艺性。(3)(3)尽量减小应力集中。尽量减小应力集中。轴结构设计的基本要求轴结构设计的基本要求二、轴的结构设计二、轴的结构设计二、轴的结构设计二、轴的结构设计1.1.轴和轴上零件的定位与固定轴和轴上零件的定位与固定 轴肩和轴环是轴段因直径变化而形成的结构，轴肩和轴环是轴段因直径变化而形成的结构，都对轴上零件起单向定位和固定作用。都对轴上零件起单向定位和固定作用。正确结构正确结构错误结构错误结构（1 1）轴肩和轴环）轴肩和轴环 表表5-5 5-5 轴上的倒角和圆角轴上的倒角和圆角注意：注意：轴上两零件相距较近时，一轴上两零件相距较近时，一 般
24、采用般采用套筒套筒；当两零件相距；当两零件相距 较远时较远时 ，可采用，可采用圆螺母圆螺母。应力集中，削弱强度应力集中，削弱强度1.1.轴和轴上零件的定位与固定轴和轴上零件的定位与固定（2 2）套筒和圆螺母）套筒和圆螺母轴端挡圈和圆锥面轴端挡圈和圆锥面 两者常结合起来使用，轴上零件装拆方便。两者常结合起来使用，轴上零件装拆方便。轴端挡圈和圆柱面轴端挡圈和圆柱面1.1.轴和轴上零件的定位与固定轴和轴上零件的定位与固定（3 3）轴端挡圈和圆锥面）轴端挡圈和圆锥面 结构简单，但只能承受较小的轴向力。结构简单，但只能承受较小的轴向力。1.1.轴和轴上零件的定位与固定轴和轴上零件的定位与固定（4 4）弹
25、性挡圈和紧定螺钉）弹性挡圈和紧定螺钉 1.1.轴和轴上零件的定位与固定轴和轴上零件的定位与固定（5 5）轴上零件的周向定位和固定）轴上零件的周向定位和固定轴上零件的周向固定是为了防止零件与轴发生相对转动。轴上零件的周向固定是为了防止零件与轴发生相对转动。销钉联接销钉联接紧定螺钉联接紧定螺钉联接键联接键联接花键连接花键连接过盈配合过盈配合成形连接成形连接1.1.轴和轴上零件的定位与固定轴和轴上零件的定位与固定通常做成阶梯轴。通常做成阶梯轴。2、轴的结构工艺性、轴的结构工艺性（1 1）轴的结构应便于轴上零件的装拆和固定）轴的结构应便于轴上零件的装拆和固定1 1）轴上需切制螺纹时应留出退刀槽；）轴上
26、需切制螺纹时应留出退刀槽；2 2）轴段需磨削时应留有砂轮越程槽；）轴段需磨削时应留有砂轮越程槽；2、轴的结构工艺性、轴的结构工艺性（2)2)轴的结构应便于加工制造轴的结构应便于加工制造 4 4）不同轴段有几个键槽时应位于同一母线上。）不同轴段有几个键槽时应位于同一母线上。3 3）轴端和各轴段端部应有）轴端和各轴段端部应有4545倒角，轴上的倒角，轴上的 倒角和圆角半径尽量一致；倒角和圆角半径尽量一致；(2)(2)轴的结构应便于加工制造轴的结构应便于加工制造1 1）尽量减少阶梯数；）尽量减少阶梯数；2 2）相邻轴段尺寸变化尽量小，且要有过渡圆角；）相邻轴段尺寸变化尽量小，且要有过渡圆角；（2 2
27、）提高轴的表面质量，降低表面粗糙度。）提高轴的表面质量，降低表面粗糙度。3 3）尽量避免在轴上开横孔、凹槽和加工螺纹；）尽量避免在轴上开横孔、凹槽和加工螺纹；（1）减小应力集中）减小应力集中3、提高轴的疲劳强度、提高轴的疲劳强度 （4 4）与零件相配合的轴头直径，应采用国家标准规定）与零件相配合的轴头直径，应采用国家标准规定 的标准尺寸。的标准尺寸。（1 1）与滚动轴承配合的轴颈直径，必须符合滚动轴）与滚动轴承配合的轴颈直径，必须符合滚动轴 承内径的标准；承内径的标准；（2 2）轴上车制螺纹部分的直径，必须符合螺纹标准；）轴上车制螺纹部分的直径，必须符合螺纹标准；（3 3）安装联轴器的轴头直径
28、应与联轴器的孔径范围）安装联轴器的轴头直径应与联轴器的孔径范围 相适应；相适应；4、轴的直径和长度、轴的直径和长度 轿车常用的五挡变速器，是典型的发动机纵向轿车常用的五挡变速器，是典型的发动机纵向前置，前轮驱动式的变速器结构。前置，前轮驱动式的变速器结构。三、轴的设计计算三、轴的设计计算1.1.按扭转强度计算按扭转强度计算其中：功率其中：功率P PKWKW；转速；转速 n nr/minr/min；直径；直径d d mm mm；C C 由轴的材料和受载情况决定的常数由轴的材料和受载情况决定的常数常用材料的常用材料的值和值和C C值值2.01055.936dnPWTp对于传动轴，其抗扭强对于传动轴
29、，其抗扭强度条件为：度条件为：33nPCnP2010559d .6 由上式可得轴由上式可得轴的直径：的直径：d.)T(MWMrr132210 其中：其中：r r-当量应力；当量应力；M Mr r-当量弯矩；当量弯矩；M M-合成弯矩；合成弯矩；d d-轴的直径；轴的直径；W W-横截面的弯曲截面系数；横截面的弯曲截面系数；-折算系数折算系数 轴的结构设计后，用根据第三强度理论推得轴的结构设计后，用根据第三强度理论推得的公式校核，即的公式校核，即三、轴的设计计算三、轴的设计计算2.2.按弯扭组合强度校核按弯扭组合强度校核其中：其中：101对称循环状态下的许用弯曲应力对称循环状态下的许用弯曲应力脉
30、动循环状态下的许用弯曲应力脉动循环状态下的许用弯曲应力静应力状态下的许用弯曲应力静应力状态下的许用弯曲应力111 6.001 3.011 对称循环扭转剪应力时对称循环扭转剪应力时脉动循环扭转剪应力时脉动循环扭转剪应力时不变的扭转剪应力时不变的扭转剪应力时常用材料各种许用弯曲应力值可查手册。常用材料各种许用弯曲应力值可查手册。校正系数校正系数的取值：的取值：经常双向运转：经常双向运转：频繁启动、振动或情况不明：频繁启动、振动或情况不明：对于不变的转矩：对于不变的转矩：3.3.轴的设计步骤轴的设计步骤(2)根据功率根据功率 P 和转速和转速 n，用扭转强度，用扭转强度公式初算受扭段的最小直径公式初
31、算受扭段的最小直径dmin。(3)根据初算轴径，进行轴的结构设计。根据初算轴径，进行轴的结构设计。(4)按弯扭合成强度校核轴的危险截面。按弯扭合成强度校核轴的危险截面。N(1)选择轴的材料选择轴的材料三、轴的设计计算三、轴的设计计算 如图如图5-275-27所示为所示为一带式输送机传动系一带式输送机传动系统，已知输出轴功率统，已知输出轴功率P=2.5KWP=2.5KW，转速，转速n=135r/minn=135r/min，大齿轮，大齿轮分度圆直径分度圆直径d d=282.5mm=282.5mm，轮毂宽，轮毂宽度度55mm55mm，单向运转，单向运转，工作载荷平稳。试设工作载荷平稳。试设计直齿圆柱
32、齿轮减速计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴。器的输出轴。轴的设计实例轴的设计实例（1 1）选择轴的材料并确定许用应力）选择轴的材料并确定许用应力 选用选用4545钢正火处理，由表钢正火处理，由表5-45-4查查b=600MPa，由表由表5-85-8，查得许用弯曲应力，查得许用弯曲应力-1b=55MPa。由表由表5-75-7，取，取C=110mmmmnPCd1.291355.211033（2 2）估算轴的最小直径）估算轴的最小直径考虑到有键槽，将直径增大考虑到有键槽，将直径增大5%5%，则，则 d=29.1*1.05=30.6mm 选取选取TL6TL6型弹性套柱销联轴器，其轴孔直径为型弹性套柱销联轴器
33、，其轴孔直径为32mm,32mm,和轴配合部分长度为和轴配合部分长度为82mm,82mm,故轴输出端直径故轴输出端直径d=32mmd=32mm，轴段长，轴段长78mm78mm。（3 3）轴的结构设计）轴的结构设计-段段 由表由表5-55-5查得轮毂孔倒角查得轮毂孔倒角C1=3mm,取轴肩高度取取轴肩高度取h=5mm,故故d2=d1+2h=32+25=42mm 符合毡圈标准。符合毡圈标准。轴段长度根据轴承盖及轴承盖与联轴器之间的轴段长度根据轴承盖及轴承盖与联轴器之间的距离确定，取长度距离确定，取长度65mm。确定轴段确定轴段尺寸尺寸 直径直径d d3 3=45mm=45mm（该段与第二段直径大（
34、该段与第二段直径大3mm3mm）,选选60096009型深沟球轴承，其内径型深沟球轴承，其内径45mm,45mm,宽度宽度16mm16mm。取套。取套筒筒20mm,20mm,安装齿轮段长度比轮毂小安装齿轮段长度比轮毂小2mm2mm，故长度为，故长度为38mm38mm。确定轴段确定轴段尺寸：尺寸：取取d4=48mm，因齿轮轮毂宽度为，因齿轮轮毂宽度为55mm，故取该段，故取该段长度为长度为53mm。取取d5=58mm（齿轮需要轴肩定位，由表（齿轮需要轴肩定位，由表5-5得倒得倒角角C=3mm,取轴肩高度取轴肩高度h=5mm）,长度长度L5=8mm(b1.4h)确定轴段确定轴段尺寸：尺寸：段直径段
35、直径d6=45mm(两轴承型号应一致两轴承型号应一致),),长度长度L6=28mm确定轴段确定轴段尺寸尺寸:绘制轴的结构设计草图。绘制轴的结构设计草图。（4 4）按弯扭组合进行强度校核）按弯扭组合进行强度校核 绘制轴的受力图绘制轴的受力图NFFNNdTFmmNnPTtt7.455364.0125220tan12525.28217685222.1768521055.90r26径向力圆周力输出轴转矩垂直面弯矩图垂直面弯矩图mmNmmFMNFFFAzrBzAz.126545.558.22727.4552Dy垂直面弯矩轴承反力 水平面弯矩图水平面弯矩图mmNmmFMNFFFAytByAy.347435
36、.55626212522Dz水平面弯矩轴承反力 求合成弯矩并画弯矩图求合成弯矩并画弯矩图mmNMMMDzDyD.3697322 作扭矩图作扭矩图mmNT.176852求当量弯矩并画弯矩图求当量弯矩并画弯矩图mm.112368)(mm.3697322NTMMNMMDeDDeD右左轴的应力为脉动循环应力，取轴的应力为脉动循环应力，取=0.6校核危险截面的强度校核危险截面的强度MPaMPammmmNdMeDe552.10)48(1.0.1123681.0334右所以，轴的强度足够。所以，轴的强度足够。（5 5）绘制轴的零件图（略）绘制轴的零件图（略）课题四课题四 轴承轴承学习目标学习目标1.1.了解
37、滑动轴承、滚动轴承的类型、特点、了解滑动轴承、滚动轴承的类型、特点、组成和结构。组成和结构。2.2.掌握滑动轴承的选材、润滑方式和润滑掌握滑动轴承的选材、润滑方式和润滑装置的应用。装置的应用。3.3.掌握滚动轴承的标记方法和类型选择。掌握滚动轴承的标记方法和类型选择。考核标准考核标准教学建议教学建议应知：应知：轴承的结构、类型、特点和应用场轴承的结构、类型、特点和应用场合，润滑剂和润滑方法的选择。合，润滑剂和润滑方法的选择。应会：应会：滑动轴承轴瓦材料及其选用原则，滑动轴承轴瓦材料及其选用原则，滚动轴承的基本代号及类型选择滚动轴承的基本代号及类型选择。本课题重点学习的内容为：轴瓦材料及本课题重
38、点学习的内容为：轴瓦材料及其选用，滚动轴承的基本代号和类型选其选用，滚动轴承的基本代号和类型选择，其他为一般了解内容。择，其他为一般了解内容。一、滑动轴承一、滑动轴承课题四课题四 轴承轴承（1 1）转速极高、承载特重、回转精度要求特别高。）转速极高、承载特重、回转精度要求特别高。（2 2）承受巨大冲击和振动。）承受巨大冲击和振动。（3 3）必须采用剖分结构的轴承。）必须采用剖分结构的轴承。（4 4）要求径向尺寸特小。）要求径向尺寸特小。应用场合：应用场合：发动机曲轴、活塞销、凸轮轴及汽车底发动机曲轴、活塞销、凸轮轴及汽车底盘上的某些轴类零件上采用盘上的某些轴类零件上采用。应用：应用：（1 1）
39、径向滑动轴承的结构）径向滑动轴承的结构 1 1）整体式滑动结构）整体式滑动结构 装拆时轴或轴承需轴向移动。装拆时轴或轴承需轴向移动。应用：应用：用于低速、轻载或间歇工作的机器。用于低速、轻载或间歇工作的机器。特点：特点：结构简单、成本低。结构简单、成本低。轴承磨损后，间隙无法调整。轴承磨损后，间隙无法调整。1.滑动轴承的结构滑动轴承的结构构成：构成：轴承座、轴瓦轴承座、轴瓦 轴承座、轴承盖、对轴承座、轴承盖、对开轴瓦、双头螺柱开轴瓦、双头螺柱 对开面上有阶梯型止口，并放有对开面上有阶梯型止口，并放有垫片，磨损后可方便地调整径向间隙。垫片，磨损后可方便地调整径向间隙。拆装方便。拆装方便。构成：构
40、成：特点：特点：应用：应用：广泛。广泛。（1 1）径向滑动轴承的结构）径向滑动轴承的结构 2 2）对开式滑动轴承）对开式滑动轴承2 2）对开式滑动轴承）对开式滑动轴承 图图5-30 5-30 对开式滑动轴承对开式滑动轴承1 1轴承座；轴承座；22轴承盖；轴承盖；33轴瓦；轴瓦；44螺栓螺栓图图5-31 5-31 对开式斜滑动轴承对开式斜滑动轴承(a)(a)平行于底面的正滑动轴承平行于底面的正滑动轴承(图图5-30)5-30)(b)(b)与底面成与底面成45450 0的斜滑动轴承（图的斜滑动轴承（图5-315-31）2 2）对开式滑动轴承）对开式滑动轴承应用应用1 1：发动机连杆发动机连杆应用应
41、用2 2：柴油机连杆柴油机连杆 图图5-33 5-33 斜切口连杆斜切口连杆 图图5-32 5-32 连杆组件连杆组件构成：构成：轴承座轴承座1 1、衬套、衬套2 2、径向轴瓦径向轴瓦3 3、止推轴瓦、止推轴瓦4 4等等特点：特点：轴的端面与止推轴瓦轴的端面与止推轴瓦是轴承的是轴承的主要工作部分主要工作部分，轴瓦的底部为球面与轴承轴瓦的底部为球面与轴承座接触，可以自动调整位座接触，可以自动调整位置，以保证轴承摩擦表面置，以保证轴承摩擦表面的良好接触。的良好接触。应用应用:大型的立式电机、机床类。大型的立式电机、机床类。1-1-轴承座；轴承座；2-2-衬套衬套3-3-径向轴瓦；径向轴瓦；4-4-
42、止推轴瓦止推轴瓦5-5-销钉销钉（2 2）止推滑动轴承的结构）止推滑动轴承的结构 1.滑动轴承的结构滑动轴承的结构 止推轴承轴颈的几种常见形式。止推轴承轴颈的几种常见形式。载荷较小时可采用空心端面止推轴颈（图载荷较小时可采用空心端面止推轴颈（图5-36a5-36a）和环形轴颈）和环形轴颈（图（图5-36b5-36b），载荷较大时采用多环止推轴颈（图），载荷较大时采用多环止推轴颈（图5-36c5-36c）。）。（a)a)空心端面轴颈空心端面轴颈 （b)b)环形轴颈环形轴颈 （c)c)多环轴颈多环轴颈 图图5-36 5-36 止推轴承轴颈止推轴承轴颈（2 2）止推滑动轴承的结构）止推滑动轴承的结构
43、 1.滑动轴承的结构滑动轴承的结构 轴瓦和轴承套是滑动轴承的主要组成部分，轴承轴瓦和轴承套是滑动轴承的主要组成部分，轴承套用于整体式滑动轴承，轴瓦用于剖分式滑动轴承。套用于整体式滑动轴承，轴瓦用于剖分式滑动轴承。2.2.轴瓦结构轴瓦结构 一、滑动轴承一、滑动轴承整体轴套整体轴套剖分式轴瓦剖分式轴瓦（1 1）轴瓦）轴瓦 为了使润滑油能够很好地分布到轴瓦的整个工为了使润滑油能够很好地分布到轴瓦的整个工作表面，在轴瓦的作表面，在轴瓦的非承载区上非承载区上要开出油沟和油孔。要开出油沟和油孔。常见的油沟型式如图所示。常见的油沟型式如图所示。（2 2）油沟）油沟2.2.轴瓦结构轴瓦结构 一、滑动轴承一、滑
44、动轴承（3 3）轴承衬）轴承衬轴承衬：轴承衬：为了节省贵重的金属材料为了节省贵重的金属材料(如轴承合金如轴承合金)及提高轴承的工作能力，在强度较高，价格较廉的及提高轴承的工作能力，在强度较高，价格较廉的轴瓦内表面上浇注一层减摩性更好，但价格较贵的轴瓦内表面上浇注一层减摩性更好，但价格较贵的合金材料。其厚度在合金材料。其厚度在0.50.56 mm6 mm内。内。单一材料单一材料 两种材料两种材料 2.2.轴瓦结构轴瓦结构 一、滑动轴承一、滑动轴承 轴瓦和轴承衬与轴颈直接接触，承受载荷，产轴瓦和轴承衬与轴颈直接接触，承受载荷，产生摩擦和磨损，因此材料应具有以下性能：生摩擦和磨损，因此材料应具有以下
45、性能：（3 3）良好的导热性和抗胶和能力。）良好的导热性和抗胶和能力。（1 1）足够的强度。）足够的强度。（2 2）良好的耐磨性、减磨性和耐腐蚀性。）良好的耐磨性、减磨性和耐腐蚀性。3.3.轴瓦的材料轴瓦的材料 一、滑动轴承一、滑动轴承 汽车常用的滑动轴承材料有汽车常用的滑动轴承材料有锡基合金锡基合金和和铅基合金铅基合金（统称为巴氏合金）、统称为巴氏合金）、铜基合金铜基合金及及铝基合金铝基合金等。等。按用途可分为按用途可分为轴瓦用滑动轴承材料轴瓦用滑动轴承材料及及轴承衬用滑动轴承衬用滑动轴承材料轴承材料。国家标准规定的滑动轴承材料牌号已列入。国家标准规定的滑动轴承材料牌号已列入GB/T 183
46、262001GB/T 183262001滑动轴承滑动轴承-薄壁滑动轴承用多层材料薄壁滑动轴承用多层材料中，该标准在基本技术内容上等效采用国际标准中，该标准在基本技术内容上等效采用国际标准ISO4383ISO4383：20002000。3.3.轴瓦的材料轴瓦的材料 一、滑动轴承一、滑动轴承4.4.发动机滑动轴承的润滑发动机滑动轴承的润滑一、滑动轴承一、滑动轴承发动机中滑动轴承最重要的一种润滑方式是发动机中滑动轴承最重要的一种润滑方式是压力润滑压力润滑。采用压力润滑轴承有：采用压力润滑轴承有：曲轴主轴颈和曲柄销曲轴主轴颈和曲柄销的轴承、配气凸轮轴的轴承、配气凸轮轴轴承、摇臂轴轴承、轴承、摇臂轴轴承
47、、连杆小头轴承等。连杆小头轴承等。5.5.润滑油润滑油一、滑动轴承一、滑动轴承 发动机润滑油的主要指标是发动机润滑油的主要指标是粘度粘度。粘度对发动机的润滑性能有很大的影响，若粘粘度对发动机的润滑性能有很大的影响，若粘度过低，则润滑油流动速度高，不容易在摩擦面形度过低，则润滑油流动速度高，不容易在摩擦面形成油膜。粘度太高，润滑油不容易到达润滑表面，成油膜。粘度太高，润滑油不容易到达润滑表面，发动机冷启动困难。发动机冷启动困难。5.5.润滑油润滑油一、滑动轴承一、滑动轴承（1 1）国际润滑油分类国际润滑油分类1 1）美国美国SAESAE（工程师学会）粘度分类法（工程师学会）粘度分类法2 2）AP
48、IAPI（石油学会）使用分类法（石油学会）使用分类法(a)(a)冬季油冬季油有有6 6个牌号，即个牌号，即SAE0WSAE0W、SAE5WSAE5W、SAE10WSAE10W、SAE15WSAE15W、SAE20WSAE20W和和SAE25WSAE25W。(b)(b)非冬季油非冬季油有有4 4个牌号，即个牌号，即SAE20SAE20、SAE30SAE30、SAE40SAE40和和SAE50SAE50。机油粘度随数字增大而增大，大标号的油品适合于更高温机油粘度随数字增大而增大，大标号的油品适合于更高温度环境下使用。度环境下使用。S S系列系列指汽油机机油，有指汽油机机油，有SASA、SBSB、S
49、CSC、SDSD、SESE、SFSF、SGSG和和SHSH共共8 8个级别。个级别。C C系列系列指柴油机机油，有指柴油机机油，有CACA、CBCB、CCCC、CDCD和和CECE共共5 5个级别。个级别。级别越靠后的机油适用性能越好。级别越靠后的机油适用性能越好。5.5.润滑油润滑油一、滑动轴承一、滑动轴承（2 2）我国润滑油分类（我国润滑油分类（参照参照APIAPI使用分类法使用分类法）汽油机机油：汽油机机油：SCSC、SDSD、SESE、SFSF、SGSG和和SHSH共共6 6个级别；个级别；柴油机机油：柴油机机油：CCCC、CDCD、CDCD、CECE、CFCF4 4共共5 5个级别。
50、个级别。每一种使用级别又有若干种单一粘度等级和多粘度每一种使用级别又有若干种单一粘度等级和多粘度等级的机油牌号。如等级的机油牌号。如CCCC级机油有三个单一粘度等级和六级机油有三个单一粘度等级和六个多粘度等级的机油牌号。它们分别是个多粘度等级的机油牌号。它们分别是3030、4040和和5050号及号及5W-305W-30、5W-405W-40、10W-3010W-30、10W-4010W-40、15W-4015W-40和和20W-4020W-40等。等。一般由外圈、内圈、滚动体、保持架构成。一般由外圈、内圈、滚动体、保持架构成。1.1.滚动轴承的结构滚动轴承的结构二、滚动轴承二、滚动轴承外圈外
