【DOC】第十二章軸系零部件

1、第十二章 軸系零部件圖12-1減速器的輸出軸軸是機(jī)械設(shè)備中的重要零件之一，它的主要功能是直接支承回轉(zhuǎn)零件，如齒輪、車輪和帶輪等，以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并傳遞動(dòng)力,軸要由軸承支承以承受作用在軸上的載荷。這種起支持作用的零部件稱為支承零部件。而且有很多的軸上零件需要彼此聯(lián)接，它們的性能互相影響，所以將軸及軸上零部件統(tǒng)稱為軸系零部件。如圖12-1所示減速器的輸出軸由軸1、軸承2、齒輪3、聯(lián)軸器4、鍵5等組成。 第一節(jié) 滑動(dòng)軸承一、概述軸承是支承軸的部件，根據(jù)軸承工作的摩擦性質(zhì)，可分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩大類。一般情況下，滾動(dòng)摩擦小于滑動(dòng)摩擦，因此滾動(dòng)軸承應(yīng)用很廣泛，但滑動(dòng)軸承具有工作平穩(wěn)、無噪聲、耐沖擊、回

2、轉(zhuǎn)精度高和承載能力大等優(yōu)點(diǎn)，所以在汽輪機(jī)、精密機(jī)床和重型機(jī)械中被廣泛地應(yīng)用?；瑒?dòng)軸承按摩擦狀態(tài)可分為：(1)液體摩擦滑動(dòng)軸承。軸承工作時(shí)在軸頸和軸承的工作表面之間被一層潤(rùn)滑油膜完全隔開，因而金屬工作表面之間無摩擦和磨損。(2)非液體摩擦滑動(dòng)軸承。軸頸和軸承的工作表面之間未形成足夠厚的油膜，局部金屬直接接觸，因而存在著摩擦和磨損。二、滑動(dòng)軸承的主要類型和結(jié)構(gòu)按受載荷方向不同，滑動(dòng)軸承可分為徑向軸承和止推軸承。圖12-2整體式滑動(dòng)軸承(1)徑向滑動(dòng)軸承。用于承受徑向載荷，常用滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式及其尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)形式。圖12-2所示為整體式滑動(dòng)軸承。還可在機(jī)架或箱體上直接制出軸承孔，

3、如圖12-2a)，再裝上軸套成為無軸承座的整體式滑動(dòng)軸承。整體式滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但軸套磨損后軸承間隙無法調(diào)整；裝拆時(shí)軸或軸承需軸向移動(dòng)，故只適用于低速、輕載和間歇工作的場(chǎng)合。如小型齒輪油泵、減速箱等。圖12-3所示為剖分式滑動(dòng)軸承,由上軸瓦1、螺栓2、軸承蓋3、軸承座4、下軸瓦5等組成。為了提高安裝的對(duì)心精度，在剖分面上設(shè)置有階梯形止口?？紤]到徑向載荷方向的不同，剖分面可以制成水平式（圖a）和斜開式（圖b）兩種。但使用時(shí)應(yīng)保證徑向載荷的作用線不超出剖分面垂直中線左右各35的范圍。剖分式滑動(dòng)軸承裝拆方便，軸瓦磨損后可方便更換及調(diào)整間隙，因而應(yīng)用廣泛。徑向滑動(dòng)軸承還有其他許多類型。如圖

4、12-4所示為調(diào)心軸承。把軸瓦支承面做成球面，使其能自動(dòng)適應(yīng)軸線的偏轉(zhuǎn)和變形。圖12-4調(diào)心軸承 a） b） 圖12-3剖分式滑動(dòng)軸承a) b)c) d)圖12-5 止推滑動(dòng)軸承(2)止推滑動(dòng)軸承。止推滑動(dòng)軸承用來承受軸向載荷，如圖12-5所示。按軸頸支承面的形式不同，分為實(shí)心式、空心式、環(huán)形式三種。圖a）為實(shí)心止推軸頸，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于端面上不同半徑處的線速度不相等，因而使端面中心部的磨損很小，而邊緣的磨損卻很大，結(jié)果造成軸頸端面中心處應(yīng)力集中。實(shí)際結(jié)構(gòu)中多數(shù)采用空心軸頸（圖b），可使其端面上壓力的分布得到明顯改善，并有利于儲(chǔ)存潤(rùn)滑油；圖c）為單環(huán)形推力軸頸；圖d）為多環(huán)形推力軸頸，由于支承

5、面積大，故可承受較大的載荷。三、軸瓦和軸承襯(1)軸瓦的結(jié)構(gòu)。軸瓦是滑動(dòng)軸承中直接與軸頸接觸的重要零件，常用的軸瓦有整體式和剖分式兩種。整體式軸瓦又稱軸套，如圖12-6所示，用于整體式滑動(dòng)軸承，剖分式軸瓦用于剖分式滑動(dòng)軸承（如圖12-7所示）。為了改善軸瓦表面的摩擦性能，可在軸瓦內(nèi)表面澆注一層軸承合金等減摩材料（稱為軸承襯），厚度為0.56 mm。為使軸承襯牢固地粘在軸瓦的內(nèi)表面上，常在軸瓦上預(yù)制出各種形式的溝槽，如圖12-8所示，圖a）、b）用于鋼制軸瓦，圖c）用于青銅軸瓦。為使?jié)櫥途加谳S瓦工作表面，在軸瓦的非承載區(qū)開設(shè)油孔和油槽，如圖12-9所示。油槽不宜過短，以保證潤(rùn)滑油流到整個(gè)軸瓦

6、與軸頸的接觸表面。但是，不得與軸瓦端面開通，以減少端部泄油。 (2)材料。軸瓦和軸承襯材料直接影響軸承的性能，應(yīng)根據(jù)使用要求，經(jīng)濟(jì)性要求 合理選擇。由于滑動(dòng)軸承的主要失效形式是磨損、膠合，當(dāng)強(qiáng)度不足時(shí)也可能出現(xiàn)疲勞 破壞。因此，軸瓦和軸承襯材料應(yīng)具備下述性能：耐磨、耐腐蝕、抗膠合能力強(qiáng)；摩擦系數(shù)小；導(dǎo)熱性好；足夠的強(qiáng)度和一定的塑性；良好的跑合性。圖12-6整體式軸瓦 圖12-7剖分式軸瓦 圖12-8軸承襯常用軸瓦和軸承襯材料的牌號(hào)和性能見表12-1所示。此外還可采用粉末合金（如鐵石墨、青銅石墨）、非金屬材料（如塑料、橡膠和木材等）作軸承材料。表12-1 常用軸瓦和軸承襯材料的牌號(hào)和性能軸瓦材料

7、最大許用值最高工作溫度oC性能比較備注（MPa）(ms-1)(MPams-1)鑄造錫銻軸承合金ZSnSb11Cu6平穩(wěn)載荷150摩擦系數(shù)小，抗膠合性良好，耐腐蝕，易磨合,變載荷下易疲勞用于高速、重載下工作的重要軸承，如石油鉆機(jī) 258020ZSnSb8Cu4沖擊載荷206015鑄造鉛銻軸承合金ZPbSb16Sn16Cu2151210150各方面性能與錫銻軸承合金相近，但材料較脆，可作為錫銻軸承合金的代用品用于中速、中載軸承，不宜受較大的沖擊載荷，如機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)等ZPbSb15Sn4Cu3Cd2565鑄造錫青銅ZCuSn10P1151015280熔點(diǎn)高，硬度高，承載能力、耐磨性、導(dǎo)熱性均高于軸承

8、合金，但可塑性差，不易磨合用于中速重載及受變載荷的軸承，如破碎機(jī)ZCuSn5Pb5Zn58315 用于中速、中載的軸承鑄造鋁青銅ZCuAl10Fe315412280硬度較高，抗膠合性能較差用于潤(rùn)滑充分的低速、重載軸承，如重型機(jī)床圖12-9油槽四、滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑軸承潤(rùn)滑的主要目的是為了減少摩擦和磨損，以提高軸承的工作能力和使用壽命，同時(shí)起冷卻、防塵、防銹和吸振作用。設(shè)計(jì)滑動(dòng)軸承時(shí)，必須恰當(dāng)?shù)剡x擇潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑裝置。（一）潤(rùn)滑油及其選擇潤(rùn)滑油的內(nèi)摩擦系數(shù)小，流動(dòng)性好，是滑動(dòng)軸承中應(yīng)用最廣的一種潤(rùn)滑劑。工業(yè)用潤(rùn)滑油有合成油和礦物油兩類，其中礦物油資源豐富，價(jià)格便宜，適用范圍廣。潤(rùn)滑油的主要性能指標(biāo)是粘

9、度，它表示潤(rùn)滑油流動(dòng)時(shí)內(nèi)部摩擦阻力的大小，是選用潤(rùn)滑油的主要依據(jù)，分為：(1)動(dòng)力粘度。定義為長(zhǎng)寬高各為1m的油立方體，上下平面產(chǎn)生1m/s的相對(duì)速度所需的切向力，用表示，單位PaS（即NS/m），主要用于流體動(dòng)力計(jì)算。(2)運(yùn)動(dòng)粘度。定義為液體動(dòng)力粘度與其同溫度下密度的比值，用表示，即，單位為m/s，常用mm/s。工業(yè)上常用運(yùn)動(dòng)粘度作為潤(rùn)滑油的性能指標(biāo)。潤(rùn)滑油的牌號(hào)是以40oC時(shí)油的運(yùn)動(dòng)粘度中心值來劃分的。例如某一牌號(hào)L-HL32液壓油是指溫度在40oC時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度為28.835.2 mm/s（中心值為32 mm/s）的液壓油。牌號(hào)越大的潤(rùn)滑油，其粘度值也越大，油越稠。工業(yè)上常用潤(rùn)滑油的性質(zhì)和

10、用途見表12-2所示。表12-2 工業(yè)常用潤(rùn)滑油的性能和用途名稱牌號(hào)主要質(zhì)量指標(biāo)主要性能和用途運(yùn)動(dòng)粘度(mm2s-1)(40oC)凝點(diǎn)oC()傾點(diǎn)oC()閃點(diǎn)oC()粘度指數(shù)L-AN全損耗系統(tǒng)用油（GB44389）152232466813.516.519.824.228.835.241.450.661.274.81515151010150170170180190適用于對(duì)潤(rùn)滑油無特殊要求的軸承、齒輪和其他低負(fù)荷機(jī)械等部件的潤(rùn)滑，不適用于循環(huán)系統(tǒng)L-HL 液壓油（GB11118.194）32466810028.835.241.450.661.274.890.01006666180180200200

11、90909090抗氧化、防銹、抗浮化等性能優(yōu)于普通機(jī)油。適用于一般機(jī)床主軸箱、齒輪箱和液壓系統(tǒng)及類似的機(jī)械設(shè)備的潤(rùn)滑L-CKB工業(yè)閉式齒輪油（GB590395）1001502209011013516519824288818020020909090具有抗氧防銹性能。適用于正常油溫下運(yùn)轉(zhuǎn)的輕載荷工業(yè)閉式齒輪潤(rùn)滑（二）潤(rùn)滑脂及其選擇潤(rùn)滑脂又稱干油，俗稱黃油，是由潤(rùn)滑油、稠化劑等制成的膏狀潤(rùn)滑材料。潤(rùn)滑脂流動(dòng)性小，不易流失，因此軸承的密封簡(jiǎn)單，潤(rùn)滑脂需經(jīng)常補(bǔ)充。但其內(nèi)摩擦系數(shù)較大，效率較低，不宜用于高速軸承。潤(rùn)滑脂的主要性能指標(biāo)是針入度和滴點(diǎn)。(1)針入度。即潤(rùn)滑脂的稠度，將重力為1.5 N的標(biāo)準(zhǔn)圓錐

12、體放入25的潤(rùn)滑脂試樣中，經(jīng)5秒鐘后所沉入的深度稱為該潤(rùn)滑脂的針入度，以0.1 mm為單位。潤(rùn)滑脂按針入度自大至小分為09號(hào)共10種，號(hào)數(shù)越大，針入度越小，潤(rùn)滑脂越稠。常用04號(hào)。(2)滴點(diǎn)。在規(guī)定條件下加熱，當(dāng)開始滴下第一滴油時(shí)的溫度為滴點(diǎn)，滴點(diǎn)決定潤(rùn)滑脂的最高使用溫度。常用潤(rùn)滑脂的性能及用途見表12-3。表12-3 常用潤(rùn)滑脂的性能及用途名稱代號(hào)滴點(diǎn)()針入度（10-1mm）性能和主要用途鈣基潤(rùn)滑脂(GB49187)123808590310340265295220250耐水性好，但耐熱性差，用于各種工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸設(shè)備的中速中低載荷軸承潤(rùn)滑，特別是有水、潮濕處鈉基潤(rùn)滑脂(GB49289)2

13、3160160265295220250耐熱性很好但不耐水，用于工作溫度在10110的一般中等載荷機(jī)械設(shè)備軸承的潤(rùn)滑通用鋰基潤(rùn)滑脂(GB732494)123170175180310340265295220250多效通用潤(rùn)滑脂。適用于各種機(jī)械設(shè)備的滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承及其他摩擦部位的潤(rùn)滑。使用溫度為201207407號(hào)齒輪潤(rùn)滑脂(SY403684)1607590用于各種低速，中、高載荷齒輪、鏈和聯(lián)軸器的潤(rùn)滑。使用溫度小于120滾珠軸承潤(rùn)滑脂（SH038692）2120250290具有良好的潤(rùn)滑性能，用于汽車、電動(dòng)機(jī)、機(jī)車及其他機(jī)械中滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑圖12-10 油杯（三）固體潤(rùn)滑劑常用的固體潤(rùn)滑劑有石

14、墨和二硫化鉬等，它們能耐高溫和高壓，附著力強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性好，適用于高溫和重載的場(chǎng)合。（四）油潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑裝置除正確地選擇潤(rùn)滑劑外，還應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)姆椒ê脱b置，才能獲得良好的潤(rùn)滑效果。下面分別介紹油、脂的潤(rùn)滑方法和裝置。1.手工加油潤(rùn)滑用油壺或油槍注入設(shè)備的油孔、油嘴或油杯中，使油流至需要潤(rùn)滑的部位。供油方法簡(jiǎn)單，屬于間歇式，適用于輕載、低速和不重要的場(chǎng)合。2.滴油潤(rùn)滑滴油潤(rùn)滑用油杯供油，利用油的自重滴流至摩擦表面，屬于連續(xù)潤(rùn)滑方式。常用油杯有以下幾種：(1)針閥式油杯（圖12-10a）。當(dāng)手柄1臥倒時(shí)，針閥5因彈簧3推壓而堵住底部的油孔，當(dāng)手柄直立時(shí)，針閥被提起使油孔打開，潤(rùn)滑油經(jīng)油孔自動(dòng)滴進(jìn)

15、軸承中。供油量用螺母2調(diào)節(jié)針閥的開啟高度來控制，用于要求供油可靠的軸承。圖12-11 油環(huán)潤(rùn)滑(2)油繩式油杯（圖12-10b）。油繩用棉線或毛線做成，一端浸在油中，利用毛細(xì)管作用吸油滴入軸承，油繩滴油自動(dòng)連續(xù)，但供油量少，不易調(diào)節(jié)。適于低速輕載軸承。3.油環(huán)潤(rùn)滑圖12-12黃油杯如圖12-11所示，在軸頸上套一油環(huán)，油環(huán)下部浸在油中，當(dāng)軸頸旋轉(zhuǎn)時(shí)，靠摩擦力帶動(dòng)油環(huán)旋轉(zhuǎn)，把油帶到軸頸上潤(rùn)滑。適用于轉(zhuǎn)速為503000 r/min水平軸放置的軸。4.飛濺潤(rùn)滑利用齒輪、曲軸等轉(zhuǎn)動(dòng)件，將潤(rùn)滑油由油池濺到軸承中進(jìn)行潤(rùn)滑。該方法簡(jiǎn)單可靠，連續(xù)均勻。但有攪油損失，易使油發(fā)熱和氧化變質(zhì)。適用于轉(zhuǎn)速不高的齒輪傳

16、動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等。5.壓力循環(huán)潤(rùn)滑利用油泵將潤(rùn)滑油經(jīng)油管輸送到各軸承中潤(rùn)滑，它的潤(rùn)滑效果好，油循環(huán)使用，但裝置復(fù)雜，成本高。適用于高速、重載或變載的重要軸承。（五）脂潤(rùn)滑用脂潤(rùn)滑時(shí)，一般是在機(jī)械裝配時(shí)就將它填入軸承內(nèi)，或用黃油杯（圖12-12）旋轉(zhuǎn)杯蓋可將裝在杯體中的潤(rùn)滑脂定期擠入軸承內(nèi)。也可用黃油槍向軸承油孔內(nèi)注射潤(rùn)滑脂。 滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑方式可根據(jù)系數(shù)K來選擇。，式中P為軸承壓強(qiáng)（Mpa），V為軸頸圓周速度（m/s）。當(dāng)K2時(shí)用脂潤(rùn)滑，K2時(shí)用油潤(rùn)滑，2K16時(shí)用針閥油杯潤(rùn)滑，K1632時(shí)采用油環(huán)、飛濺或壓力潤(rùn)滑，K32時(shí)采用壓力循環(huán)潤(rùn)滑。五、動(dòng)壓液體摩擦滑動(dòng)軸承簡(jiǎn)介圖12-13 動(dòng)壓液體摩擦

17、原理圖 圖12-14 軸承中的油壓動(dòng)壓液體摩擦滑動(dòng)軸承也稱液體動(dòng)壓軸承，是利用摩擦副表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將液體帶進(jìn)摩擦表面之間，形成壓力油膜，將摩擦表面隔開。如圖12-13所示。兩個(gè)互相傾斜的平板，在它們之間充滿具有一定粘度的液體。當(dāng)AB以速度V向左移動(dòng)，而CD保持靜止時(shí)，液體在此楔形間隙中作層流流動(dòng)。當(dāng)各流層的速度分布規(guī)律為直線時(shí)（圖中虛線所示），由于進(jìn)口間隙大于出口間隙，則進(jìn)口流量必大于出口流量；但液體是不可壓縮的，因此，在楔形間隙內(nèi)形成油壓，迫使大口的進(jìn)油速度減小，小口的出油速度增大（圖中實(shí)線所示），從而使流經(jīng)各截面的液體流量相等。同時(shí)，楔形油膜產(chǎn)生的內(nèi)壓將與外載荷相平衡。從上述分析可知，獲

18、得動(dòng)壓液體摩擦的基本條件是：兩平面間的間隙必須沿運(yùn)動(dòng)方向由大至小形成收斂楔形；兩平面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度必須足夠大，以帶動(dòng)潤(rùn)滑油連續(xù)進(jìn)入楔形間隙；必須連續(xù)地向楔形間隙供入適當(dāng)粘度的潤(rùn)滑油，以形成具有承載能力的壓力油膜。圖12-14所示為一軸頸和軸瓦，由于軸瓦的孔徑大于軸頸的直徑，所以在外載荷F的作用下也能形成一楔形間隙。當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速足夠高時(shí)，就可克服外載荷而形成油膜，把承受載荷F的軸頸抬起，隔開兩金屬表面達(dá)到液體摩擦狀態(tài)。在這種狀態(tài)下工作的軸承，稱為動(dòng)壓液體摩擦滑動(dòng)軸承。第二節(jié) 滾動(dòng)軸承一、概述滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，由軸承廠大批量生產(chǎn)，因此熟悉標(biāo)準(zhǔn)，正確選用并進(jìn)行軸承組合設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)本節(jié)的主要任務(wù)。圖12

19、-15 滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈1、外圈2、滾動(dòng)體3和保持架4組成，如圖12-15所示。內(nèi)、外圈分別與軸頸、軸承座孔裝配在一起。當(dāng)內(nèi)、外圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)滾動(dòng)體即在內(nèi)外圈的滾道間滾動(dòng)。保持架使?jié)L動(dòng)體分布均勻，減少滾動(dòng)體的摩擦和磨損。滾動(dòng)軸承的內(nèi)外圈和滾動(dòng)體一般由軸承鋼制造，工作表面經(jīng)過磨削和拋光，其硬度不低于60HRC。保持架一般用低碳鋼板沖壓制成，也可用有色金屬和塑料制成。二、滾動(dòng)軸承的類型和選擇1.類型 圖12-16 滾動(dòng)軸承的游隙滾動(dòng)軸承按受載方向分為向心軸承和推力軸承兩大類。向心軸承主要承受徑向載荷，推力軸承主要承受軸向載荷。按滾動(dòng)體形狀，滾動(dòng)軸承又可分為球軸承與滾子軸承兩大類。軸承

20、的類型代號(hào)及特性見表12-4。滾動(dòng)軸承的內(nèi)外圈與滾動(dòng)體之間存在一定的間隙，如圖12-16所示，因此，內(nèi)外圈可以有相對(duì)位移，最大位移量稱為軸承游隙。當(dāng)軸承的一個(gè)座圈固定，則另一座圈沿徑向的最大移動(dòng)量稱為徑向游隙r，沿軸向的最大移動(dòng)量稱為軸向游隙a。游隙的大小對(duì)軸承的壽命、溫升和噪聲都有很大的影響。 2.滾動(dòng)軸承的代號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T272-93）規(guī)定，軸承的類型、尺寸、精度和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，由軸承代號(hào)表示。軸承代號(hào)由基本代號(hào)、前置代號(hào)和后置代號(hào)三部分構(gòu)成。代號(hào)一般刻在外圈端面上，排列順序如下： 后置代號(hào) 基本代號(hào)前置代號(hào) (1)前置代號(hào)。在基本代號(hào)左側(cè)用字母表示成套軸承的分部件，如L表示可分離的軸承

21、是分離內(nèi)圈或外圈，K表示滾子和保持架組件。例如LN308，表示(0)3尺寸系列的單列圓柱滾子軸承可分離外圈。(2)基本代號(hào)。基本代號(hào)表示軸承的類型、結(jié)構(gòu)和尺寸。一般由五個(gè)數(shù)字或字母加四個(gè)數(shù)字表示（如下圖所示）。各代號(hào)意義見表12-5所示。五一二三四內(nèi) 徑 代 號(hào)直 徑 系 列寬 度 系 列類 型 代 號(hào)（高）表12-4 滾動(dòng)軸承的基本類型及特性類型及代號(hào)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖承載方向主要性能及應(yīng)用調(diào)心球軸承（1）其外圈的內(nèi)表面是球面，內(nèi)、外圈軸線間允許角偏移為23,極限轉(zhuǎn)速低于深溝球軸承?？沙惺軓较蜉d荷及較小的雙向軸向載荷。用于軸變形較大及不能精確對(duì)中的支承處。調(diào)心滾子軸承（2）軸承外圈滾道是球面，主要承受

22、徑向載荷及一定的雙向軸向載荷，但不能承受純軸向載荷，允許角偏移0.52。常用在長(zhǎng)軸或受載荷作用后軸有較大變形及多支點(diǎn)的軸上。圓錐滾子軸承（3）可同時(shí)承受較大的徑向及軸向載荷，承載能力大于“7”類軸承。外圈可分離，裝拆方便，成對(duì)使用。推力球軸承（5）只能承受軸向載荷，而且載荷作用線必須與軸線相重合，不允許有角偏差，極限轉(zhuǎn)速低。雙向推力軸承（5）能承受雙向軸向載荷。其余與推力軸承相同。深溝球軸承（6）可承受徑向載荷及一定的雙向軸向載荷。內(nèi)外圈軸線間允許角偏移為816。角接觸球軸承（7）可同時(shí)承受徑向及軸向載荷。承受軸向載荷的能力由接觸角的大小決定，大，承受軸向載荷的能力高。由于存在接觸角，承受純徑

23、向載荷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部軸向力，使內(nèi)、外圈有分離的趨勢(shì)，因此這類軸承要成對(duì)使用。極限轉(zhuǎn)速較高。推力滾子軸承（8）能承受較大的單向軸向載荷，極限轉(zhuǎn)速低。圓柱滾子軸承（N）能承受較大的徑向載荷，不能承受軸向載荷，極限轉(zhuǎn)速也較高，但允許的角偏移很小，約24。設(shè)計(jì)時(shí)，要求軸的剛度大，對(duì)中性好。滾針軸承（NA）不能承受軸向載荷，不允許有角度偏斜，極限轉(zhuǎn)速較低。結(jié)構(gòu)緊湊，在內(nèi)徑相同的條件下，與其他軸承比較，其外徑最小。適用于徑向尺寸受限制的部件中。(3)后置代號(hào)。作為補(bǔ)充代號(hào)，軸承在結(jié)構(gòu)形狀、尺寸公差、技術(shù)要求等有改變時(shí)，才在基本代號(hào)右側(cè)予以添加。一般用字母（或字母加數(shù)字）表示。后置代號(hào)共分八組。第一組表示內(nèi)

24、部結(jié)構(gòu)變化，例如角接觸球軸承接觸角40時(shí)，代號(hào)為B；25時(shí)，代號(hào)為AC；15時(shí)，代號(hào)為C。第五組為公差等級(jí)，按精度由低到高代號(hào)依次為：/P0、/P6、/P6x、/P5、/P4、/P2，其中/P0為普通級(jí)，可省略不標(biāo)注。表12-5 基本代號(hào)類型代號(hào)寬(高)度系列代號(hào)直徑系列代號(hào)內(nèi)徑代號(hào)用一位數(shù)字或一至兩個(gè)字母表示，見表12-4表示內(nèi)徑、外徑相同而軸承寬(高)度不同，有一個(gè)遞增的系列尺寸，用一位數(shù)字表示。表示同一內(nèi)徑而不同外徑的系列，用一位數(shù)字表示。內(nèi)徑d代號(hào)5mm。內(nèi)徑為22，28，32，500的軸承直接用內(nèi)徑表示，例62/32表示內(nèi)徑32的深溝球軸承。d1017的內(nèi)徑代號(hào)如下：兩代號(hào)連用，當(dāng)寬

25、(高)度系列代號(hào)為0時(shí)可省略內(nèi)徑代號(hào)00010203內(nèi)徑(mm)10121517例12-1 說明6208、71210B、LN312/P5等軸承代號(hào)的含義。解6208 為深溝球軸承，尺寸系列(0)2（寬度系列0，直徑系列2），內(nèi)徑40 mm，精度P0級(jí)；71210B 為角接觸球軸承，尺寸系列12（寬度系列1，直徑系列2），內(nèi)徑50 mm，接觸角40，精度P0級(jí)；LN312/P5為單列圓柱滾子軸承，可分離外圈，尺寸系列(0)3，（寬度系列0，直徑系列3），內(nèi)徑60 mm，精度P5級(jí)。3.滾動(dòng)軸承的選擇滾動(dòng)軸承選擇的出發(fā)點(diǎn)是：(1)軸承工作載荷的大小、方向及性質(zhì)。當(dāng)載荷較小而平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速較高時(shí)，可選用

26、球軸承，反之，宜選用滾子軸承。當(dāng)軸承同時(shí)承受徑向及軸向載荷，若以徑向載荷為主時(shí)可選用深溝球軸承；軸向載荷比徑向載荷大很多時(shí)，可選用推力軸承與向心軸承的組合結(jié)構(gòu)；徑向載荷和軸向載荷均較大時(shí)可選用向心角接觸軸承。(2)對(duì)軸承的特殊要求?？缇噍^大或難以保證兩軸承孔同軸度的軸及多支點(diǎn)軸，宜選用調(diào)心軸承。為便于安裝、拆卸和調(diào)整軸承游隙，宜選用內(nèi)外圈可分離的圓錐滾子軸承。圖12-17 滾動(dòng)軸承受載情況(3）經(jīng)濟(jì)性。一般球軸承比滾子軸承價(jià)廉；有特殊結(jié)構(gòu)的軸承比普通結(jié)構(gòu)的軸承貴。同型號(hào)的軸承，精度越高，價(jià)格也越高，一般機(jī)械傳動(dòng)宜選用普通級(jí)（P0）精度。三、滾動(dòng)軸承的受載情況和失效形式(1)一般轉(zhuǎn)速時(shí)，若軸承只

27、承受徑向載荷Fr作用，由于各元件的彈性變形，軸承上半圈的滾動(dòng)體將不受力，而下半圈各滾動(dòng)體受力的大小則與其所處的位置有關(guān)。故軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸承套圈滾道和滾動(dòng)體受變應(yīng)力作用（圖12-17），滾動(dòng)軸承的主要失效形式是疲勞點(diǎn)蝕。為防止疲勞點(diǎn)蝕現(xiàn)象的發(fā)生，滾動(dòng)軸承應(yīng)按額定動(dòng)載荷進(jìn)行壽命計(jì)算。(2)轉(zhuǎn)速較低的滾動(dòng)軸承，可能因過大的靜載荷或沖擊載荷，使套圈滾道與滾動(dòng)體接觸處產(chǎn)生過大的塑性變形。因此，低速重載的滾動(dòng)軸承應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。(3)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承，可能因潤(rùn)滑不良等原因引起磨損甚至膠合。因此，除進(jìn)行壽命計(jì)算外，還要校核極限轉(zhuǎn)速。 四、滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算1.軸承壽命軸承中任一滾動(dòng)體或內(nèi)、外圈滾道上出現(xiàn)疲勞

28、點(diǎn)蝕的總轉(zhuǎn)數(shù)或在一定轉(zhuǎn)速下的工作時(shí)數(shù)，稱為軸承壽命。一批相同型號(hào)尺寸的軸承，因材料、熱處理、加工工藝等差異，即使在完全相同的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其壽命也差異很大，最長(zhǎng)壽命和最短壽命可能差幾倍。滾動(dòng)軸承的疲勞壽命是相當(dāng)離散的。因此，計(jì)算軸承壽命時(shí)應(yīng)與一定的破壞率（可靠度）相聯(lián)系。一般用10%破壞率的軸承壽命作為軸承的基本額定壽命，用L表示，單位為106 r（106轉(zhuǎn)）。 2.軸承壽命計(jì)算圖12-18 滾動(dòng)軸承的P-L曲線滾動(dòng)軸承的基本額定壽命L與承受的載荷P有關(guān)，載荷越大，軸承中產(chǎn)生的接觸應(yīng)力也越大，因而發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕破壞前所能經(jīng)受的應(yīng)力變化次數(shù)就越少，即軸承的壽命越短。圖12-18所示為試驗(yàn)得出的載荷P

29、與壽命L的關(guān)系曲線，也稱為軸承的疲勞曲線。該曲線可用方程PL=常數(shù)表示。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，基本額定壽命L=1（106 r）時(shí)，軸承所能承受的載荷稱為基本額定動(dòng)載荷，用C表示，單位為N。C值可由軸承標(biāo)準(zhǔn)中查出，于是有常數(shù)，即L=（C / P）106 r （12-1）實(shí)際計(jì)算時(shí)常用小時(shí)（h）表示壽命（Lh）。將上式整理后可得 (h) （12-2）式中：P為當(dāng)量動(dòng)載荷（N）；為壽命指數(shù)，球軸承=3，滾子軸承=10/3；n為軸承轉(zhuǎn)速（r/min）。若已知當(dāng)量動(dòng)載荷P和轉(zhuǎn)速n，工作使用壽命Lh，則由式（12-2）可求出待選軸承所需的額定動(dòng)載荷C，從而選擇軸承并使軸承的額定動(dòng)載荷CC。軸承工作壽命Lh的推薦值見表

30、12-6。表12-6 滾動(dòng)軸承預(yù)期壽命推薦值機(jī)器種類預(yù)期壽命不常使用的儀器和設(shè)備500航空發(fā)動(dòng)機(jī)5002000間斷使用的機(jī)器中斷使用不致引起嚴(yán)重后果的手動(dòng)機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等40008000中斷使用會(huì)引起嚴(yán)重后果，如升降機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、吊車等800012000每天工作8h的機(jī)器利用率不高的齒輪傳動(dòng)、電機(jī)等1200020000利用率較高的通訊設(shè)備、機(jī)床等2000030000連續(xù)工作24h的機(jī)器一般可靠性的空氣壓縮機(jī)、電機(jī)、水泵等5000060000高可靠性的電站設(shè)備、給排水裝置等1000003.當(dāng)量動(dòng)載荷P的計(jì)算滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷C是在特定試驗(yàn)條件下得出的，就受載條件來說，向心軸承是承受純徑向載荷

31、；推力軸承是承受純軸向載荷。而在實(shí)際工作中，作用在軸承上的實(shí)際載荷往往與試驗(yàn)條件不一樣，必須將實(shí)際載荷折算成與上述條件相同的載荷，在此載荷作用下，軸承的壽命與實(shí)際載荷作用下的壽命相同，這種折算后的載荷是假定的載荷，稱為當(dāng)量動(dòng)載荷，用P表示。計(jì)算式為P=KP（xFr+yFa） （12-3）式中：Fr為軸承所承受的徑向載荷（N）；Fa為軸承所承受的軸向載荷（N）；x、y分別為徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)，見表12-7；Kp為載荷系數(shù)，見表12-8。表12-7 （單列）向心軸承的x、y系數(shù)軸承類型xyxy深溝球軸承（6）0.0140.0280.0560.0840.110.170.280.420.560

32、.190.220.260.280.300.340.380.420.440.562.301.991.711.551.451.311.151.041.0010角接觸球軸承70000C（o）0.0150.0290.0580.0870.120.170.290.440.580.380.400.430.460.470.500.550.560.560.441.471.401.301.231.191.121.021.001.001070000AC（o）0.680.410.871070000B ()1.140.350.5710圓錐滾子軸承（3）1.5tg0.40.4ctg10注：具體數(shù)值按軸承型號(hào)查附表或有關(guān)手

33、冊(cè)；為公稱接觸角。表12-8 載荷系數(shù)Kp載荷性質(zhì)Kp應(yīng)用舉例無沖擊或輕微沖擊1.01.2電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵等中等沖擊或中等慣性力1.21.8車輛、動(dòng)力機(jī)械、起重機(jī)、造紙機(jī)、冶金機(jī)械、選礦機(jī)、水力機(jī)械、卷?yè)P(yáng)機(jī)、木材加工機(jī)、機(jī)床等強(qiáng)大沖擊1.83.0破碎機(jī)、軋鋼機(jī)、石油鉆機(jī)、振動(dòng)篩等例12-2 已知一齒輪軸的轉(zhuǎn)速n=2800 r/min，軸承上的徑向載荷Fr=5000N，軸向載荷Fa=2600N，工作平穩(wěn)無沖擊。軸頸直徑d=65mm，要求軸承壽命Lh=5000h。試選擇軸承型號(hào)。解:由于軸承所受載荷FrFa，故初定軸承類型為深溝球軸承，再用試算法確定軸承型號(hào)。試選深溝球軸承，型號(hào)為64

34、13。由附表12-1查得C=118000 N，Cor=78500 N。1）Fa/Cor = 2600 / .056之間用插值法算得 2）Fa/Fr=2600 / 5000=0.52 e3）查表12-7得：x= 0.56，y落在1.99 1.71之間，用插值法算得 y= 1.944）查表12-8得：Kp=1.05）當(dāng)量動(dòng)載荷P=Kp（xFr+yFa）=1（0.565000+1.942600）=7844 N6）計(jì)算額定動(dòng)載荷由式（12-2）得：C=N6413軸承的C = 118000 N大于計(jì)算所需的C= 74011 N，故所選軸承合用。4.向心角接觸軸承軸向載荷Fa的計(jì)算角接觸軸承和圓錐滾子軸承

35、在受徑向載荷Fr作用時(shí)，由于結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，將在軸承內(nèi)派生出一內(nèi)部軸向力Fs，方向由軸承外圈的寬邊指向窄邊。如圖12-19所示，其大小可按表12-9中所列公式計(jì)算。為保證正常工作，角接觸軸承一般應(yīng)成對(duì)使用，圖12-20所示兩種安裝方式，圖a)為兩外圈窄邊相對(duì)，稱正安裝，可使兩支反力作用點(diǎn)靠近，縮短軸的跨距；圖b)為窄邊相背，稱反安裝，使軸的跨距加長(zhǎng)。 a) b) 圖12-19派生軸向力 圖12-20 角接觸軸承軸向力分析在計(jì)算角接觸軸承的軸向載荷時(shí)，要根據(jù)所有作用在軸上的軸向外載荷Fk和內(nèi)部軸向力Fs之間的平衡關(guān)系，按下述兩種情況（圖12-20a）分析計(jì)算兩軸承的軸向載荷Fa1和Fa2。表12-9

36、 角接觸軸承的內(nèi)部軸向力Fs角接觸球軸承圓錐滾子軸承70000C70000AC70000B3類Fs=0.4FrFs=0.68FrFs=1.14FrFs=Fr/(2y)(1)若Fs2FkFs1，則軸有向右移動(dòng)的趨勢(shì)，由于在結(jié)構(gòu)上右端軸承的外圈受軸承端蓋的軸向約束，故使右端軸承被“壓緊”，而左端被“放松”，右軸承的外圈上必有平衡力Fs1。列出平衡方程Fs2FkFs1+Fs1 故Fs1（Fs2Fk）Fs1由此得出兩軸承上的軸向載荷分別為Fa1Fs1+Fs1Fs2Fk Fa2Fs2(2)若Fs2Fk Fs1時(shí)，軸有向左移動(dòng)的趨勢(shì)，左端軸承被“壓緊”，其外圈上必有平衡力Fs2，而右端被“放松”，列出平衡

37、方程Fs2Fs2FkFs1 即 Fs2Fs1Fs2Fk由此得兩軸承上的軸向載荷分別為 Fa1Fs1 Fa2= Fs2Fs2=Fs1Fk根據(jù)上述分析結(jié)果，可將向心角接觸軸承軸向載荷的計(jì)算方法歸納如下：根據(jù)軸承上全部軸向外力及內(nèi)部軸向力的合力方向，判明哪端軸承被“壓緊”，哪端軸承被“放松”?！胺潘伞倍溯S承的軸向載荷，等于它本身的內(nèi)部軸向力；“壓緊”端軸承的軸向載荷等于除其本身內(nèi)部軸向力以外的其它所有軸向力的代數(shù)和。5.滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于轉(zhuǎn)速很低（n10r/min）或緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承，由于接觸應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)很少，不易出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕，其主要失效形式是塑性變形，設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)非低速轉(zhuǎn)動(dòng)的

38、軸承，若承受的載荷變化太大時(shí)，在按壽命計(jì)算選擇出軸承型號(hào)后，還應(yīng)按靜載荷能力進(jìn)行驗(yàn)算。靜強(qiáng)度計(jì)算公式為CoSoPo （12-4）式中：Co基本額定靜載荷（N）；So安全系數(shù)（表12-10）；Po當(dāng)量靜載荷（N）為承受最大載荷的滾動(dòng)體及內(nèi)、外圈滾道的接觸應(yīng)力等于某一定值時(shí)的假想靜載荷。向心軸承指徑向額定靜載荷；推力軸承指軸向額定靜載荷，可從軸承手冊(cè)中查得。當(dāng)量靜載荷是一個(gè)假想的載荷，軸承在此載荷作用下所產(chǎn)生的永久變形量與實(shí)際載荷作用下的相同。其計(jì)算公式為 Po=XoFrYoFa（12-5）若計(jì)算出Po101244845+0.0300+0.078+0.03000.0300.0150.0120.01

39、42.5+0.101.8+0.100.080.1612175510563.02.30.160.2517226614703.52.82230871890+0.0360+0.098+0.04000.0360.0180.0150.0514.0+0.203.3+0.203038108221105.03.30.250.40384412828140+0.0430+0.120+0.05000.0430.02150.0180.0615.03.34450149361605.53.850581610451806.04.358651811502007.04.46575201256220+0.0520+0.149+0

40、.06500.0520.0260.0220.0747.54.90.400.6075852214632509.05.485952514702809.05.49511028168032010.06.4L系列6，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40，45，50，56，63，70，80，90，100，110，125，140，160，180，200，220，250，280，320，360，400，450，500如果單鍵強(qiáng)度不夠，可適當(dāng)增加輪轂寬和鍵長(zhǎng)，或用間隔180的兩個(gè)鍵。考慮到載荷分布的不均勻性，雙鍵聯(lián)接的強(qiáng)度可按1.5個(gè)鍵計(jì)算。表12-12 平鍵聯(lián)接尺寸（摘自

41、GB1096-79） （mm）注：在工作圖中，軸槽深用t或（dt）標(biāo)注，但（d - t）的偏差應(yīng)取負(fù)號(hào)；轂槽深用t1或(d +t1)標(biāo)注；軸槽的長(zhǎng)度公差H14。 較松鍵聯(lián)接用于導(dǎo)向平鍵；一般鍵聯(lián)接用于載荷不大的場(chǎng)合；較緊鍵聯(lián)接用于載荷較大、有沖擊和雙向轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合。三、花鍵聯(lián)接12-28矩線花鍵圖12-29漸開線花鍵花鍵聯(lián)接是由在軸上加工出的外花鍵齒和在輪轂孔加工出的內(nèi)花鍵齒所構(gòu)成的聯(lián)接，如圖12-27所示。其優(yōu)點(diǎn)是：齒數(shù)多，承載能力強(qiáng)；且槽較淺，應(yīng)力集中小，對(duì)軸和轂的強(qiáng)度削弱較小，對(duì)中性和導(dǎo)向性好，廣泛應(yīng)用于定心精度要求高和載荷較大的場(chǎng)合?；ㄦI已標(biāo)準(zhǔn)化，按齒形不同，常用的花鍵分為矩形花鍵和漸開

42、線花鍵。1.矩形花鍵 圖12-27 花鍵聯(lián)接矩形花鍵（圖12-28）的鍵齒面為矩形，按齒數(shù)和尺寸不同，矩形花鍵分輕、中兩系列。分別適用輕、中兩種不同的載荷情況。如汽車、機(jī)床變速箱中滑移齒輪與軸的聯(lián)接。矩形花鍵聯(lián)接采用小徑定心，其定心精度高?；ㄦI軸和孔可采用熱處理后再磨削的加工方法。2.漸開線花鍵漸開線花鍵（圖12-29）的鍵齒面為漸開線，齒根較厚，強(qiáng)度較高，受載時(shí)齒上有徑向分力，能起自動(dòng)定心作用，有利于保證同軸度。其工藝性好，可用加工齒輪的方法加工。適用于載荷較大、尺寸較大的聯(lián)接。如起重運(yùn)輸機(jī)械、礦山機(jī)械等。漸開線的主要參數(shù)為模數(shù)m、齒數(shù)z、分度圓壓力角（30或45）。=45的漸開線花鍵齒數(shù)多、模數(shù)小，不易發(fā)生根切，多用于輕載、薄壁零件和較小直徑的聯(lián)接。表12-13鍵聯(lián)接材料的許用應(yīng)力（壓強(qiáng)）（MPa）許用應(yīng)力（壓強(qiáng)）聯(lián)接性質(zhì)鍵或軸、轂材料載荷性質(zhì)靜載荷輕微沖擊沖擊靜聯(lián)接動(dòng)聯(lián)接鋼鑄鐵鋼1201507080501001205060406090304530例12-4已知齒輪減速器輸出軸與齒輪間用鍵聯(lián)接，傳遞的轉(zhuǎn)矩T=700Nm，軸的直徑d=60mm，輪轂寬B=85mm，載荷有輕微沖擊，齒輪材料為鑄鋼。試設(shè)計(jì)該鍵聯(lián)接。解：1）選擇鍵的類型。為保證齒輪傳動(dòng)嚙合良好，要求軸轂對(duì)中性好，故選用A型普通平鍵。2）選擇鍵的尺寸。按軸徑d=60mm，從表12-12中選擇鍵的