工业设计机械基础第六章-机械零件基础课件.pptx

1、第六章第六章 机械零件基础机械零件基础 第一节第一节 连连 接接一、联接的种类及适用条件一、联接的种类及适用条件1 1联接的种类联接的种类2 2常用联接方式的特点与适用条件常用联接方式的特点与适用条件表6-1常用联接方式的特点与适用条件各种产品和机械结构都是由多个零件连接组装而成的。各种产品和机械结构都是由多个零件连接组装而成的。连接可分为可拆连接可拆连接和不可拆连接不可拆连接两大类。可拆连接可拆连接是可以多次拆装而不损坏相关零件的连接方式,主要有螺纹连接、键连接、销连接、弹性卡连接、型面连接等。不可拆连接不可拆连接是拆卸会造成相关部分损坏的连接方式,如铆钉连接、焊接、粘接等。表6-1 常用连

2、接方式的特点与适用条件种类主要用途特点螺纹连接主要用于两板件和各类零件的连接。例如,减速机上、下箱体的连接构造简单,装拆方便,生产率高,成本低廉键连接键主要用于轴和轴上零件之间的周向固定,以传递转矩构造比较简单,装拆方便销连接销可用于轴和轮毂的连接,也可用于其他零件间的连接承受载荷不大粘接可连接金属和非金属,包括某些脆性材料不引起应力集中和局部翘曲,粘接的表面平整,绝缘、耐腐蚀弹性卡连接可用于包装、容器盖等使用方便型面连接非圆截面轴与毂孔配合形成连接,用于轴与轴上零件的连接轴和孔均可直接成形,不需要加工键槽,简单方便铆钉连接用于桥梁、建筑等。日用品中如炊具手把等处工艺设备简单,连接牢固,防振、

3、抗冲击,不会自行松脱焊接应用于汽车、船舰、桥梁、结构架等结构简单,生产效率高,成本低,便于现场施工二、螺纹联接二、螺纹联接1.1.螺纹连接的基本形式螺纹连接的基本形式螺纹连接分为螺栓连接、双头螺柱连接螺栓连接、双头螺柱连接和螺钉连接三类和螺钉连接三类。(1)(1)螺栓连接螺栓连接只要在两个被连接零件上钻出通孔,穿过螺栓,拧紧螺母即可。螺栓连接加工简单,装拆方便,因此应用广泛。图6-1 螺栓连接(2)(2)双头螺柱连接双头螺柱连接 一个一个零件零件很厚、较难把孔钻通的很厚、较难把孔钻通的情况下情况下, ,适于采用双头螺柱连接。适于采用双头螺柱连接。双头螺柱的两端都有螺纹,在较厚的零件上做出螺孔,

4、较薄的零件上钻通孔。这种连接方式用在被连接件需要经常拆卸的场合,如轴承座、发动机气缸盖等。图6-2 双头螺柱连接(3)(3)螺钉连接螺钉连接不用螺母的螺纹连接称为螺钉连接不用螺母的螺纹连接称为螺钉连接,分普通螺钉连接普通螺钉连接和紧定螺钉连接紧定螺钉连接。普通螺钉连接普通螺钉连接：一个零件上有螺孔,另一个零件是通孔,拧紧后靠螺钉头起压紧作用。图6-3 普通螺钉连接紧定螺钉连接紧定螺钉连接：紧定螺钉的前端做成圆锥、圆柱、凹坑等类标准的形状,与被连接零件的对应部位相协配。紧定螺钉拧紧后,螺钉的圆锥端头嵌入轴上的圆锥抗里,从而实现紧定连接。图6-4 紧定螺钉连接除以上三种螺纹连接方式外,还有自攻螺纹

5、连接自攻螺纹连接。自攻螺纹多用于铝型材和薄板的连接中。2.2.螺纹联接件螺纹联接件图6-5 螺栓的结构形式螺纹联接件的常用结构形式螺纹联接件的常用结构形式 螺纹联接件的结构形式和尺寸均已标准化标准化，分为精制和粗制等类别，设计时查阅标准手册进行选用。常见的螺栓结构形式、螺栓和螺钉的头部形状、紧定螺钉的端头形状、螺母、垫圈的形状见图6-5图6-9。图6-6 螺栓和螺钉的头部形状图6-7 紧定螺钉的端头形状图6-8 螺母的类型a）六角螺母 b）六角扁螺母 c）六角厚螺母 d）圆螺母图6-9 垫圈的类型a)光垫圈 b)粗垫圈 c)弹簧垫圈 d)鞍形垫圈 e)弹性垫圈 f)止动垫圈 g)方斜垫圈螺纹联

6、接件的标记示例螺纹联接件的标记示例查阅国家标准手册“选用”标准件时，须在设计图上指明其代号代号。标准件的代号由国家标准代号和规格尺寸代号两部分组成代号由国家标准代号和规格尺寸代号两部分组成。表表6-2 螺纹标准件的标记示例螺纹标准件的标记示例种类种类轴测图轴测图结构形式和规格尺寸结构形式和规格尺寸标记示例标记示例说明说明六角头六角头螺栓螺栓螺栓螺栓GB/T5782 M12GB/T5782 M128080螺纹规格螺纹规格d d=M12,=M12,l l=80mm(=80mm(当螺杆当螺杆上为全螺纹时上为全螺纹时, ,应选取国标代号应选取国标代号为为GB/T57832000)GB/T5783200

7、0)双头螺双头螺柱柱螺柱螺柱GB/T897 AM10GB/T897 AM105050两端螺纹规格均为两端螺纹规格均为d d=M10,=M10,l l=50mm,=50mm,按按A A型制造型制造( (若为若为B B型型, ,则省去标记则省去标记“B”)“B”)开槽圆开槽圆柱头螺柱头螺钉钉螺钉螺钉GB/T6GB/T65 5 M5M54545螺纹规格螺纹规格d d=M5,=M5,l l=45mm(=45mm(l l值在值在40mm40mm以内时为全螺纹以内时为全螺纹) )开槽盘开槽盘头螺钉头螺钉螺钉螺钉GB/T6GB/T67 7 M5M54545螺纹规格螺纹规格d d=M5,=M5,l l=45m

8、m(=45mm(l l值在值在40mm40mm以内时为全螺纹以内时为全螺纹) )开槽沉开槽沉头螺钉头螺钉螺钉螺钉GB/T68 M5GB/T68 M54545螺纹规格螺纹规格d d=M5,=M5,l l=45mm(=45mm(l l值在值在45mm45mm以内时为全螺纹以内时为全螺纹) )种类种类轴测图轴测图结构形式和规格尺寸结构形式和规格尺寸标记示例标记示例说明说明开槽锥开槽锥端紧定端紧定螺钉螺钉螺钉螺钉GB/T71GB/T71 M5M52020螺纹规格螺纹规格d d=M5,=M5,l l=20mm=20mm型六型六角螺母角螺母螺母螺母GB/T6170 GB/T6170 M8M8螺纹规格螺纹规

9、格D D=M8=M8的的型六角螺母型六角螺母垫圈垫圈垫圈垫圈GB/T97GB/T97. .1 1 8 8与螺纹规格与螺纹规格M8M8配用的平垫圈配用的平垫圈, ,产品等级为产品等级为A A级级弹簧垫弹簧垫圈圈垫圈垫圈GB/T93GB/T93 1616规格规格16mm16mm、材料为、材料为65Mn65Mn、表面、表面氧化的标准型弹簧垫圈氧化的标准型弹簧垫圈3.3.螺纹联接的防松螺纹联接的防松螺纹联接具有自锁性能螺纹联接具有自锁性能，拧紧后一般不会自动松开。螺纹升角较小的“细牙螺纹”比普通粗牙螺纹的自锁性更好。但在振动、冲击、和温度起伏大的环境下，联接会松动振动、冲击、和温度起伏大的环境下，联接

10、会松动，形成安全隐患。防松措施分三类：摩擦防松摩擦防松、机械防松机械防松和永久防松。永久防松。防松的根本是防止螺旋副相对转动防松的根本是防止螺旋副相对转动。摩摩擦擦防防松松弹簧垫圈对顶螺母尼龙圈锁紧螺母弹簧垫圈材料为弹簧钢,装配后垫圈被压平,其反弹力能使螺纹间保持压紧力和摩擦力利用两螺母的对顶作用使螺栓始终受到附加的拉力和附加的摩擦力。结构简单,可用于低速重载场合螺母中嵌有尼龙圈,拧上后尼龙圈内孔被胀大,箍紧螺栓机机械械防防松松开口销与六角开槽螺母开口销与六角开槽螺母圆螺母与其止动垫圈圆螺母与其止动垫圈止动垫片止动垫片槽型螺母拧紧后,用开口销穿过螺栓尾部小孔和螺母的槽,也可以用普通螺母拧紧后再

11、配钻开口销孔使垫片内翅嵌入螺栓(轴)的槽内,拧紧螺母后将垫片外翅之一折嵌于螺母的一个槽内将垫片折边以固定螺母和被联接件的相对位置永永久久止止动动 冲点防松法 粘结防松法螺母拧紧后,用冲头在螺栓杆上冲23点,将螺纹局部破坏将粘结剂涂于螺纹旋合表面,拧紧螺母后粘结剂能自行固化,防松效果良好三、键联接与销联接三、键联接与销联接1.1.键联接键联接 键是标准件键是标准件。键连接常见于轴和轮子之间,在两者间传递旋转运动。 连接形式连接形式是:在轴上和轮子内孔开出键槽，将键嵌入轴上的键槽，对准位置推入轮孔内即可。图6-10 键联接键连接的结构简单,成本较低,装拆方便,应用广泛。键联接的三种常见形式如下。平

12、键联接平键联接图6-11 普通平键联接按用途又分普通平键普通平键、导向平键导向平键和滑键滑键等。在轮子与轴之间不需要做轴向相对移动的情况下,普通平键连接应用最广泛。普通平键端部的形状有A型、B型和C型。普通平键的两侧面是工作面普通平键的两侧面是工作面, ,配合比较紧配合比较紧;键的顶面与轮孔键槽顶面有间隙，顶面不是工作面。导向平键导向平键连接中,键在轴上固定,键的两侧面与轮子键槽之间是间隙配合,轮子可以在轴上沿键滑动,以改变轴上零件的工作位置。滑键滑键连接中,滑键固定在轮子上,键的两侧面与轴上键槽之间是间隙配合,轮子和键一起可以在轴上沿键槽滑动,以改变轴上零件的工作位置。半圆键联接半圆键联接图

13、6-12 半圆键联接半圆键连接,工作时靠键的侧面传递旋转运动。半圆键的优点是它能在轴槽中摆动,能自动适应锥孔的倾斜度,且加工方便,容易装拆,因此特别适用于锥形轴与孔的连接。但半圆键的键槽较深,对轴的强度削弱较大,在传递动力较大的情况下不宜采用。 花键连接由具有多键齿的花键轴和孔内有相应键槽的轮子构成。 与平键连接相比,由于花键齿与轴是一个整体,对轴的强度削弱较小,能传递的力量大, 适用于功率大、要求高、大批量生产的产品中。例如飞机、汽车、机床、工程机械、拖拉机等上的变速器中。(3)(3)花键连接花键连接图6-13 花键联接2.2.销联接销联接按用途销子分三类定位销定位销主要用于固定零件之间相对

14、位置（图6-14a）联接销联接销用于传递轴与轮子之间旋转运动（图6-14b）安全销安全销遭遇过载时能自动断裂，从而保护机械不遭破坏（图6-14c）图6-14 不同用途的销子a）定位销 b）联接销 c）安全销按 销子形状与结构来分，有圆柱销、圆锥销、带内螺纹的圆柱销和圆圆柱销、圆锥销、带内螺纹的圆柱销和圆锥销、弹性圆锥销、螺尾圆锥销和开口销锥销、弹性圆锥销、螺尾圆锥销和开口销等。它们各有不同的性能特点和适用条件。销子是标准件。表表6-46-4常用销的类型、特点和适用条件常用销的类型、特点和适用条件表表6-4 常用销的类型、特点和适用条件常用销的类型、特点和适用条件四、弹性卡联接四、弹性卡联接弹性

15、卡联接弹性卡联接 零件的某部分具有适当的弹性，可在变形中嵌入另一零件的相应部位，依靠回弹的力量在该处卡住，实现两个零件的固定联接。弹性卡联接结构简单、易装易拆，快速简便，如今由于塑料注塑成型容易，具有足够的弹性，所以在各种产品中应用愈益广泛。例例6-1 6-1 用板片弹簧联接杆形零件用板片弹簧联接杆形零件图6-15 用板弹簧连接杆形零件例例6-2 6-2 用压痕嵌卡搭接薄管用压痕嵌卡搭接薄管图6-16 用压痕嵌卡搭接薄管例例6-36-3用弹性翼形爪卡接零件用弹性翼形爪卡接零件图6-17 用弹性翼形爪卡接零件例例6-46-4盒盖的弹性卡盒盖的弹性卡图6-18 盒盖的两种弹性嵌卡联接例例6-56-

16、5几种矛式弹性卡几种矛式弹性卡图6-19 几种矛式弹性卡在机械与结构里面, ,粘接与焊接两种不可拆连接粘接与焊接两种不可拆连接应用是很广泛的。它们有结构简单、生产效率高、成本低、便于现场施工结构简单、生产效率高、成本低、便于现场施工等优点。主要的缺点是产品使用寿命结束后不易拆卸处置不易拆卸处置。五、粘接和焊接五、粘接和焊接 铆钉连接铆钉连接是将铆钉穿过被连接件的孔,经铆合而成的连接方式。 铆接是不可拆连接,工艺设备简单,连接牢固,防振，抗冲击,不会自行松脱。 铆钉类型多种多样,并已标准化,可直接参照标准选用。 抽芯铆钉抽芯铆钉连接可在单面进行铆接操作,用拉钉枪拉紧时,球头或圆柱头迫使铆钉套胀开

17、,将被连接件铆在一起,继续用力拉,芯杆被拉断取出,即完成铆接。六、铆钉连接六、铆钉连接图6-20 铆钉连接图6-21 抽芯铆钉连接家用机械、办公机械、儿童玩具等产品中,采用了大量的压铸、注塑零件,可以注射出各种各样的非圆形孔,方便了型面连接的应用。自行车中轴和拐之间的连接,使用了四棱锥体连接。七、型面连接七、型面连接型面连接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴型面连接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴, ,与同形的毂孔配合所组成与同形的毂孔配合所组成。型面连接是可以传递运动和转矩的一种可拆连接。常用型面有带切口的圆形、方形、正六边形等。型面连接拆装方便,对中性好。图6-22 型面连接常用型面图6-2

18、3 自行车中使用的型面连接第二节轴与联轴器第二节轴与联轴器一、轴一、轴1.1.轴的功用与分类轴的功用与分类轴按其功用分为三类传动轴传动轴传动轴传动轴只传递旋转运动而基本不支承重量、不承受横向力的轴。图6-24 传动轴示例a)气轮机与发电机间的轴b)汽车变速箱与后桥间的轴c)汽车方向盘下的立轴心轴心轴心轴心轴只支承重物与横向力而不传递旋转运动的轴图6-25 心轴示例a）火车轮轴 b）自行车前轴转轴转轴图6-26 转轴示例 轴还可分为：直轴和曲轴直轴和曲轴，光轴光轴和阶梯轴和阶梯轴，实心轴和空心轴实心轴和空心轴，还有，还有钢丝软轴钢丝软轴等。 当需要从轴心穿过其他零件(包括通过流体、穿过电线)或为

19、了减轻重量时,常做成空心轴。 钢丝软轴可以将运动灵活地传递到其他地方。图6-27 各类轴示例转轴转轴既传递旋转运动、又承受横向力作用的轴。2.2.轴的材料轴的材料轴的材料应有较好的强度和韧性。常用材料为碳素结构钢、合金结构钢和球墨铸铁。碳素结构钢碳素结构钢 35、40、45、50等优质碳素结构钢有较好的综合机械性能。最常用的是45钢，一般进行调质处理。轻载或不重要的轴可使用Q235、Q275等普通碳素钢。合金结构钢合金结构钢 品种型号很多，强度及其他性能比碳素结构钢有大幅度的提高。但价格昂贵，热处理要求较高，对应力集中较敏感。球墨铸铁球墨铸铁 吸振性好，价格低廉，易铸造成复杂的形状。表表6-5

20、 6-5 轴的常用材料及应用说明轴的常用材料及应用说明表表6-5 轴的常用材料及应用说明轴的常用材料及应用说明材料材料牌号牌号热处理热处理毛坯直径毛坯直径/mm/mm抗拉强度抗拉强度/MPa/MPa屈服强度屈服强度/MPa/MPa应用说明应用说明普通普通碳素钢碳素钢Q235Q235430430235235用于载荷不大或不是很用于载荷不大或不是很重要的轴重要的轴Q275Q275570570275275优质优质碳素钢碳素钢3535正火正火100100520520270270用于一般的轴用于一般的轴100300100300500500260260调质调质10010056056030030010030

21、01003005405402802804545正火正火100100600600300300用于要求较高强度、中用于要求较高强度、中等韧性的较重要的轴等韧性的较重要的轴100300100300580580290290调质调质200200650650360360合金钢合金钢40Cr40Cr调质调质252510001000800800用于要求强度高、需要用于要求强度高、需要耐磨耐磨, ,但无强烈冲击的重但无强烈冲击的重要的轴要的轴10010075075055055010030010030070070050050035SiMn35SiMn调质调质2525900900750750可代替可代替40Cr40

22、Cr用于较小尺用于较小尺寸的轴寸的轴10010080080052052010030010030075075045045035CrMo35CrMo调质调质252510001000800800用于重载荷的轴用于重载荷的轴100100750750550550100300100300700700500500球球墨墨铸铸铁铁QT400-15QT400-15400400300300用用于结构形状复杂的轴于结构形状复杂的轴QT600-3QT600-36006004204203.3.轴的直径轴的直径基本轴径的估算基本轴径的估算轴按功用分三类，轴径的强度计算也据此分为三种：传动轴传动轴的直径由扭转强度确定，即基

23、本轴径取决于传递的功率及转速。心轴心轴的直径由弯曲强度确定，即基本轴径取决于横向力、跨度等因素。转轴转轴传递运动又受横向力，轴径与功率、转速、横向力、跨度等均有关。 消费类产品中，常见的是传动轴常见的是传动轴；有的轴同时受有不大的横向力作用，两者均可由功率、转速直接确定其轴径，应用很简便。实心传动轴的基本轴径3nPAd （6-1）式中d轴的基本直径（mm）P轴所传递的额定功率（kW）n轴的转速（r/min）A（轴的）材料系数，见表6-6。空心传动轴的基本轴径341nPAD（6-2）式中D空心传动轴的外径空心轴内径d与外径D的比值，即Dd（6-3） 把计算得到的基本轴径基本轴径作为轴的最小直径最

24、小直径，如果轴上有键槽，直径应适当加大。然后根据轴上零件的安装定位需要，把轴径逐级加大，即得到所需的阶梯轴阶梯轴。轴的材料Q235Q275、354540Cr、35SiMnA15813413411711710610697表表6-66-6几种常用材料的几种常用材料的A A值值轴径的选取轴径的选取得到轴径估算结果，即参考值后，进一步由以下因素确定最终轴径：如果轴上存在削弱强度的因素，要适当加大轴径。最终应选取“标准值标准值”、“圆整值圆整值”。 国家标准GB2822-1981标准尺寸给出了产品和零件中长度、高度、直径等尺寸的推荐值，一般情况下应优先选用。例例6-6 6-6 某型号摩托车的额定功率P=

25、650W,传动系统中一传动轴采用合金钢35SiMn制作,其转速n=200r/min,试确定该轴的基本直径:1)用实心钢棒制作;2)用内外径比为=(d/D)=0.8的钢管制作。解解 实心传动轴的直径d已知P650W0.650kW，n200r/min，由表6-6选取合金钢35SiMn的系数A时，考虑该轴关系人身安全，因此在10697范围中取较大的数值：A105，由式（6-1）得到mm5515200650010533.nPAd取圆整值，确定该实心传动轴外径为d16mm。圆管传动轴的外径D将已知P、n、A的数值及（d/D）0.8代入式（6-2），得到mm5418200801650010513434.n

26、PAD取圆整值，确定该圆管传动轴外径为D20mm。4.4.轴的结构设计轴的结构设计机器中的轴，大多是阶梯轴。结构设计要处理的主要问题有：轴在机箱机架上的固定。相关零件在轴上的轴向和周向固定。轴的加工和装拆工艺要求。降低应力集中提高疲劳强度。图6-28 齿轮轴及其结构有关轴的几个术：轴颈轴颈 轴头轴头 轴身轴身 轴肩轴肩 轴环轴环1箱体 2滚动轴承 3齿轮 4套筒 5轴承盖 6联轴器 7轴端挡圈 8、12轴头 9轴肩 10、14轴颈 11轴身 13轴环轴在机箱机架上的定位轴在机箱机架上的定位图6-28 齿轮轴及其结构1箱体 2滚动轴承 3齿轮 4套筒 5轴承盖 6联轴器 7轴端挡圈 8、12轴头

27、 9轴肩 10、14轴颈 11轴身 13轴环 轴在工作时，要保证其确定的位置，不能随意左右窜动。轴在工作时，要保证其确定的位置，不能随意左右窜动。 图中轴已轴向定位。 左定位左定位：最左边的轴肩通过滚动轴承紧靠着左轴承盖,使这根轴不能向左移动。 右定位：右定位：轴环的右轴肩又通过齿轮、套筒和滚动轴承紧靠着右轴承盖,使这根轴也不能向右移动。零件在轴上的轴向和周向定位零件在轴上的轴向和周向定位图6-29 零件在轴上轴向定位的方法举例零件在轴上轴向定位的方法举例零件在轴上周向定位的方法举例图6-30 零件在轴上周向定位的方法举例零件在轴上轴向定位，以保证零件正确的工作位置。零件在轴上周向定位，以保证

28、和轴一起转动的零件不空转。图6-31 轴的加工工艺要求举例a）砂轮磨削加工的越程槽 b）车螺纹的退刀槽轴的加工工艺要求举例轴的加工工艺要求举例轴上不同轴段的键槽，应设计在同一条直线上，可以在一次安装中加工出所有键槽，避免多次安装，提高生产效率。需要磨削加工的轴段，应该在轴肩处加工出“越程槽越程槽”。需要加工螺纹的轴段，应该在轴肩处有个“退刀槽退刀槽”,减缓应力集中、过渡圆角与倒角减缓应力集中、过渡圆角与倒角图6-32 轴肩根部的过渡与应力集中图6-33 轴肩过渡圆角与孔端倒角的尺寸关系a）尖角的轴肩，应力集中严重b）圆角过度，应力集中减缓a a正确：正确：圆角半径小于倒角边长，轴上零件端面可紧

29、贴轴环端面，定位可靠。b b错误：错误：圆角半径大于倒角边长，轴上零件端面贴不到轴环端面，定位不可靠。特别提示特别提示：机械设计中的很多“细节细节”，关系到整个产品功能的实现，必须注意，认真学习。二、联轴器二、联轴器1.1.联轴器联轴器联轴器分两大类：刚性联轴器和挠性联轴器。刚性联轴器刚性联轴器结构单，使两轴严格地同步运动。但两轴轴线存在错位、偏角时，引起机器振动等不良后果。转速越高，后果越严重。挠性联轴器挠性联轴器对两轴心线的位移和偏斜有补偿能力，可缓冲减振，但两轴运动不能严格地同步。图6-34 用凸肩和凹槽对中的凸缘联轴器凸缘联轴器凸缘联轴器凸缘联轴器是一种刚性联轴器,左凸缘盘上有一个凸肩

30、,右凸缘盘上有一个与之协配的凹槽,两者嵌配使左右凸缘盘实现严格的对中。联轴器与离合器的功用都是将两根轴连接起来联轴器与离合器的功用都是将两根轴连接起来,使一根轴能带动另一根轴一起运动。两者的区别是两者的区别是: :联轴器是使两根轴实现常态的连接,只能在机器停止运动时才能接合与分离;而离合器则可在机器运动中随时实现两轴的接合与分离。套筒联轴器套筒联轴器图6-35 套筒联轴器a）用键和紧定螺钉联接套筒与轴 b）用销联接套筒与轴套筒联轴器也是刚性联轴器套筒联轴器也是刚性联轴器,由一个套筒,通过键或销将两根轴相连接。特点：特点：套筒联轴器结构简单,径向尺寸小,适合尺寸紧凑的要求。但套筒联轴器传递的转矩

31、较小,不能缓冲吸振,对两轴的安装对中性要求严,且装拆时必须让被连接的轴移动轴向位置。应用：应用：适用于工作平稳、低速、轻载的小尺寸轴的连接。若将图6-35b中的连接销换成剪切安全销,则成为安全联轴器安全联轴器,在过载时安全销被剪断,从而保护机械的整体安全。弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器图6-36 弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器是挠性联轴器。弹性套柱销联轴器是挠性联轴器。其构造与凸缘联轴器相似,不同的是用弹性套柱销代替螺栓进行连接。橡胶弹性套有较高的弹性,能起缓冲吸振作用,减轻两轴对心误差造成的附加动力。图6-36中的尺寸A为联轴器需要的安装距离,以便弹性套损坏时能单独拆下来更换;尺寸c是补

32、偿工作中轴向位移的间隙。这种联轴器容易制造,成本低,拆装方便,但弹性套容易磨损,寿命较短,适用于中小载荷场合。万向联轴器万向联轴器图6-37 万向联轴器及其应用万向联轴器是万向联轴器是挠性联轴器。挠性联轴器。万向联轴器联接时两轴心线的夹角可以很大,达=3545。万向联轴器由两边的万向接头1、3和中间的十字销2构成,成对使用时可保证主动轴与从动轴同步转动。图6-24b所示汽车上变速箱与后桥之间的汽车上变速箱与后桥之间的连接连接, ,就采用了这种就采用了这种双万向联轴器双万向联轴器。2.2.离合器离合器图6-38 牙嵌离合器1左半离合器 2右半离合器3导向平键 4操纵滑环5对中环 6平键 要求接合

33、平稳、分离迅速、工作可靠、操作维护方便、尺寸小、重量轻、耐磨经用以及散热性好。图6-39 牙嵌离合器的牙形a）三角形 b）梯形 c）锯齿形牙嵌离合器牙嵌离合器牙嵌离合器牙嵌离合器由两个端面有牙的半离合器组成由两个端面有牙的半离合器组成，依靠两个端面上的牙形嵌入或分离，实现两轴的连接或离合。牙嵌离合器的牙形有三角形、梯形、锯齿形等形式。牙嵌离合器结构简单,尺寸小,能传递较大转矩,应用甚广。只适宜在两轴转速很低时进行接合,否则牙齿会因撞击而损坏。摩擦离合器摩擦离合器图6-40 圆盘摩擦离合器摩擦离合器通过主、从动摩擦元件压紧的摩擦力来传递运动摩擦离合器通过主、从动摩擦元件压紧的摩擦力来传递运动。能

34、在运动中较平稳地实施接合或分离,冲击小,且在过载时打滑而保护整机安全。 图6-35是圆盘摩擦离合器。工作时通过滑环施加的轴向压力Q使两圆盘面间产生摩擦力，带动从动盘一起转动。 多片式摩擦离合器，结构紧凑，能传递较大转矩。图6-41 滚柱式超越离合器超越离合器超越离合器1星轮 2外环 3滚柱 4弹簧推杆图所示为滚柱式超越离合器，当外环2逆时针转动,滚柱3将星轮1和外环2楔紧,外环驱动星轮一起转动,离合器处于接合状态。当外环2不动,星轮1逆时针转动时,滚柱3压缩推杆弹簧而处于楔形的较宽端,离合器处于分离状态,即从动轮的从动轮的转速超过主动轮转速时转速超过主动轮转速时, ,离合器自动分离离合器自动分

35、离, ,即超越离合。即超越离合。单向轴承,也是一种超越离合器,与自行车飞轮具有类似功能。图6-42 单向轴承第三节第三节 轴轴 承承一、滑动轴承一、滑动轴承1.1.滑动轴承的种类和应用范围滑动轴承的种类和应用范围滑动轴承的种类滑动轴承的种类 按承受载荷的方向，滑动轴承分为两大类：向心轴承向心轴承，又称为径向轴承径向轴承，承受径向载荷的轴承；推力轴承推力轴承，主要承受轴向载荷的轴承。按摩擦状态，可分为非液体摩擦轴承非液体摩擦轴承和液体摩擦轴承液体摩擦轴承。滑动轴承的应用范围滑动轴承的应用范围在低、高两端及特殊条件下，滑动轴承仍为滚动轴承所难以替代。在低、高两端及特殊条件下，滑动轴承仍为滚动轴承所

36、难以替代。 “低端低端”简单产品里速度低、载荷小、持续转动时间短的情况下，由于滑动轴承结构简单、尺寸紧凑而适用。 “高端高端”高速度、高精度、重载荷条件下，液体摩擦滑动轴承的优异性能仍为滚动轴承难以企及。“特殊条件特殊条件”结构上要求轴承能够剖分，在水下等特殊的环境中等。轴承分为滑动轴承滑动轴承和滚动轴承滚动轴承两大类。图6-43 整体式滑动轴承的构成1轴承座2轴瓦3油杯4油杯盖2.2.滑动轴承的基本形式滑动轴承的基本形式整体式滑动轴承整体式滑动轴承组成：组成：主要由轴承座1和轴瓦2构成,必要的附件是油杯3和油杯盖4。特点：特点：结构简单,价格低廉,但轴瓦磨损后不能修整，轴与轴承装拆时必须做轴

37、向移动,也造成不便。适用场合：适用场合：整体式滑动轴承用于低速、轻载、不经常装拆的场合。剖分式滑动轴承剖分式滑动轴承图6-44 剖分式滑动轴承的基本形式组成：组成：主要由轴承座1、轴承盖2、上半轴瓦3、下半轴瓦4与双头螺柱5组成。特点：特点：在剖分式滑动轴承上松开双头螺柱,取下轴承盖,就能把轴装上或取出,可免除轴向移动的麻烦。轴瓦磨损可以修复,经济性好,因此应用广泛。润滑对于滑动轴承非常重要润滑对于滑动轴承非常重要,剖分式轴承也配有提供润滑油的油杯或油管,且在轴瓦内孔上开有油槽,以存储润滑油,常见的油槽形式如图6-45所示。1轴承座2轴承盖3上半轴瓦4下半轴瓦5双头螺柱6调节垫片图6-45 滑

38、动轴承油槽的常见形式图6-46 轴瓦端局部磨损和调心式轴承a轴瓦端部的局部磨损b调心式滑动轴承图6-47 立式推力滑动轴承的基本形式1轴承座2轴套3轴4限位销5止推轴瓦调心式滑动轴承调心式滑动轴承轴瓦套3的部分外表面为半径为R的球形,与轴承座1上凹球面相配,使轴瓦能顺应轴的弯曲变形,适用于轴端适用于轴端有较大变形情况的特殊需要有较大变形情况的特殊需要。推力滑动轴承推力滑动轴承图6-47所示为立式推力滑动轴承的基本形式,轴承座1由铸铁或铸钢制作,止推轴瓦5由青铜等耐磨材料制成,限位销4的作用是防止轴瓦5转动。轴承座底部开有进油孔,定期压进适量润滑油。轴瓦上直径为d0的空“盘子”可以存储润滑油。3

39、.3.轴瓦材料与含油轴承轴瓦材料与含油轴承轴瓦材料轴瓦材料轴瓦材料的性能要求主要有：1)摩擦因数小,耐磨且具有对润滑油的吸附性。2)良好的嵌藏性、磨合性和抗胶合性能,必要的抗疲劳强度。3)耐蚀性、导热性好、膨胀因数小。表2-8 常用轴瓦材料的性能与应用说明）轴瓦材料牌号举例性能与应用说明锡锑轴承合金ZSnSb11Cu6ZSnSb8Cu4摩擦因数小,对油的吸附性、抗胶合性好,易磨合,但疲劳强度不高,价格贵,用于高速、重载的重要轴承铅锑轴承合金ZPbSb16Sn16Cu2ZCuSn5Pb5Zn5与锡锑轴承合金性能相近,但较脆,不宜承受较大冲击,价格低于前者,用于中速、中等载荷的轴承锡青铜ZCuSn

40、10P1ZCuSn5Pb5Zn5用于中速、重载及受变载荷的轴承用于中速、中载轴承铅青铜ZCuPb30用于高速重载轴承,可承受变载荷和冲击载荷铝青铜ZCuAl9Mn2特别适宜用于润滑充分的低速、重载轴承黄铜ZCuZn38Mn2Pb2 用于低速、中载轴承铸铁HT150HT250价格低廉,用于低速、轻载的不重要轴承粉末冶金:青铜粉-石墨粉铁粉-石墨粉铝粉-石墨粉用作“含油轴承”酚醛塑料以石棉为填料压制而成,抗胶合性、强度、抗振性好,耐水、碱、酸,导热性差,易膨胀,用于轻载、低速轴承尼龙摩擦因数小,耐磨,无噪声,最常用的非金属轴承材料聚四氯乙烯摩擦因数小,自润滑性能好,耐腐蚀,适用的温度范围宽,但强度

41、较低含油轴承含油轴承 含油轴承强度较低,不耐冲击,但结构简单、价格便宜。因一般日用产品多无严重冲击,而不必经常加油,尤其适合人们家常生活,所以日用品中常被采用 含油轴承用粉末冶金材料制成。含油轴承用粉末冶金材料制成。一般是将青铜、铁或铝等金属粉末与石墨粉调匀,压形成轴瓦,经高温烧结,得到类似陶瓷结构的非致密、多孔性轴瓦。把它在润滑油中充分浸润后,微孔中充满了润滑油,故称为含油轴承。 轴颈在轴承中旋转时轴颈在轴承中旋转时, ,两表面间的相对运动对润滑油产生抽吸作用两表面间的相对运动对润滑油产生抽吸作用, ,把把轴承内的油吸到摩擦表面起润滑作用轴承内的油吸到摩擦表面起润滑作用轴停止运转,抽吸作用消

42、失,油又被吸回轴承材料微孔内储存起来。二、滚动轴承二、滚动轴承1.1.滚动轴承的结构和优缺点滚动轴承的结构和优缺点滚动轴承的结构滚动轴承的结构图6-48 滚动轴承的结构a）深沟球轴承 b）圆柱滚子轴承 c）推力球轴承1外圈2内圈3滚动体4保持架5轴圈6座圈 滚动轴承由外圈外圈1、内圈内圈2、滚动体滚动体3和保持架保持架4构成。 在推力球轴承里则有轴圈5和座圈6。 滚动轴承工作时,内圈与轴固定在一起转动,外圈与轴承座、机架固定在一起不动,滚动体在内、外圈间的滚道上滚动。 保持架的作用保持架的作用是把滚动体均匀地隔开,避免滚动体之间的直接摩擦。 保持架则用减摩性软材料制作,能有效减轻摩擦,减缓滚动

43、体的磨损,延长滚动轴承的使用寿命。滚动体是滚动体是滚动轴承的基本元件。滚动轴承可省掉内圈、外圈和保持架,但滚动体却是必须有的滚动体却是必须有的。图6-49 滚动体的形式a）球 b）短圆柱滚子 c）圆锥滚子 d）鼓形滚子 e）中空螺旋滚子 f）长圆柱滚子 g）滚针滚动体滚动体有多种形式，各适合不同工作条件的需要。滚动轴承的优缺点滚动轴承的优缺点与普通（非液体摩擦）滑动轴承比较，滚动轴承的优缺点如下： 1)摩擦阻力小摩擦阻力小,起动灵敏,效率高,发热少温升低。 2)轴向尺寸小轴向尺寸小,有利于整机结构的紧凑和简化。当机器工作中同时受径向载荷与轴向载荷的情况下,这一相对优势更为明显。 3)径向间隙小

44、径向间隙小,并且可以用预紧方法调整间隙,因此旋转精度高。 4)润滑简单润滑简单,耗油量小,维护保养方便。 5)滚动轴承是标准件滚动轴承是标准件,由专业厂大批量生产供应市场,性价比高,使用更换也方便。滚动轴承标准件已形成非常丰富的种类、规格、尺寸系列,可满足不同尺寸、精度、转速、载荷类型、环境条件的各种要求。 缺点缺点是：径向尺寸较大径向尺寸较大, ,一般型号滚动轴承承受冲击载荷的能力不高受冲击载荷的能力不高,高速高速运转时声响较大运转时声响较大,工作寿命相对而言不够长。2.2.滚动轴承的类型和代号滚动轴承的类型和代号（1 1）滚动轴承的类型、性能和应用）滚动轴承的类型、性能和应用 滚动轴承的类

45、型主要由滚动体的形状、承受的载荷方向、调心性能等几方面来区分。而尺寸大小、载荷轻重等则由每一种类型内部的系列来体现。表6-9 滚动轴承的类型、主要性能及应用滚动轴承的代号滚动轴承的代号国家标准GB/T2721993规定,我国滚动轴承的代号由基本代号基本代号、前置代号前置代号和后置代号后置代号三段构成,排列顺序如图6-50所示。滚动轴承的代号刻印在外圈端面或防尘盖上,以方便查看。图6-50 滚动轴承代号的构成1)1)基本代号基本代号。基本代号是最常用到的。轴承的基本代号由轴承类型代号轴承类型代号、尺寸系列代号尺寸系列代号和内径代号内径代号等数字或字母构成,如图6-50所示。1)1)基本代号基本代

46、号。基本代号是最常用到的。轴承的基本代号由轴承类型代号轴承类型代号、尺寸系列代号尺寸系列代号和内径代号内径代号等数字或字母构成,如图6-50所示。类型代号：类型代号：基本代号左起第一位数字(或12个字母)是类型代号类型代号。代号为“0”(双列角接触球轴承)则省略。尺寸系列代号：尺寸系列代号：基本代号左起第二、三位数字为尺寸系列代号尺寸系列代号,由直径系列代号及宽(高)度系列代号组成。向心轴承与推力轴承的常用尺寸系列代号见表6-10。相同内径的轴承,尺寸系列代号不同,其外径和宽度也不同;外径和宽度越大外径和宽度越大, ,轴承的承载能力越高轴承的承载能力越高。内径同为50mm,外径和宽度不同的轴承

47、的对比,如图6-51所示。图6-51 不同尺寸系列代号轴承的对比内径代号：内径代号：基本代号左起第四、五位数字为内径代号内径代号, ,表示轴承的公称内径尺寸,代号的含义见表6-11。一般尺寸，轴承内径内径代号轴承内径内径代号5 5小尺寸或大尺寸另有规定。表表6-10 6-10 向心轴承与推力轴承的常用尺寸系列代号向心轴承与推力轴承的常用尺寸系列代号表表6-11 6-11 滚动轴承的内径代号滚动轴承的内径代号内径代号0001020304049999轴承内径尺寸/mm10121517数字数字5 5注:内径小于10mm及大于495mm的轴承内径代号另有规定。注:1.宽度系列代号为0时,不标出。2.在

48、GB/T2721993规定的个别类型中,宽度系列代号“1”和“2”可以省略。3.特轻、轻、中、重为旧标准相应直径系列的名称;窄、正常、宽为旧标准相应宽(高)度系列的名称。前置代号前置代号 置于基本代号的左边，用字母表示轴承的分离组件，例如“L”表示可分离轴承的外圈、内圈，“R”表示无内圈的轴承，等。 通常的情况下常选用完整轴承，前置代号多自然空缺。后置代号后置代号 是补充代号，用以指明轴承的特定要求。 用字母（或加数字）表示，置于基本代号右边，与基本代号空半个汉字的间隔、或用符号“”、“/”分隔。 后置代号表示的内容有：轴承内部结构、密封与防尘、保持架及其材料、轴承材料、公差等级、游隙等。具体

49、内容及代号可参考有关手册。例例6-76-7说明滚动轴承代号62203及7312AC/P6所表示的内容。说明说明3.3.滚动轴承的选择滚动轴承的选择类型选择类型选择应从工作载荷、转速、机器结构与安装等方面选择轴承类型。 载荷较小较平稳、转速高、精度要求高时，宜选择球轴承球轴承；反之，宜选择滚滚子轴承子轴承。 径向载荷为主、有一定轴向载荷，可选深沟球轴承深沟球轴承（代号6）。径、轴向载荷均大，选角接触轴承角接触轴承（代号7）或圆锥滚子轴承或圆锥滚子轴承（代号3）。主要载荷为轴向载荷，宜选推力轴承推力轴承（代号5、8）。冲击或振动严重时，应选中空螺旋滚子轴承中空螺旋滚子轴承。载荷大、又要求径向尺寸小

50、时，可选滚针轴承滚针轴承（代号NA）。轴跨度大、或一轴多轴承时，应选调心轴承调心轴承（代号1、2）。要求便于安装、拆卸时，宜选内、外圈可分离的轴承内、外圈可分离的轴承（代号3）。有防尘、密封等特殊要求的，有特殊类型的可选。经济因素：球轴承价廉球轴承价廉；注意：有特殊结构的轴承价格昂贵。尺寸选择尺寸选择轴承内径一般由轴颈尺寸所决定。轴承的直径（外径）和宽度、高度主要取决于载荷。精度选择精度选择轴承的精度虽应由机器的性能来选择，但高精度轴承价格很昂贵，应慎重对待。滚动轴承的选择包括类型类型选择选择、尺寸尺寸选择选择和精度精度选择选择三方个面。4.4.滚动轴承轴系的支承结构滚动轴承轴系的支承结构支承