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第12章 轴、轴承、联轴器与离合器
12.2 滑动轴承
12.3 滚动轴承
12.1 轴
12.4 联轴器与离合器
12.1 轴
轴的主要功用是支承旋转零件（如齿轮、带轮、联轴器等），以传递运动和动力，是组成机器的重要零件之一。本节主要介绍轴的结构特点、强度计算及基本选用方法。
12.1.1 轴的分类
根据承载情况不同，轴可分为心轴、传动轴和转轴三类。
根据轴线形状，轴又可分为直轴、曲轴、挠性钢丝轴。直轴应用较广，根据外形，分为直径无变化的光轴和直径有变化的阶梯轴。为了提高刚度或减轻重量，有时制成空心轴。
心轴、传动轴和转轴的承载情况及特点
图18.1 直轴
曲轴
挠性钢丝轴
（a）
（b）
（c）
12.1.2 轴的材料
轴的主要失效形式为疲劳破坏，轴的材料应具有较好的强度、韧性及耐磨性。
轴的常用材料及其力学性能
* 12.1.3 轴的结构设计
对轴的要求是：根据受力情况设计合理的尺寸，以满足强度和刚度需要；还必须使轴上零件可靠地定位和紧固；同时便于加工制造、装拆和调整。
减速器输出轴
轴的组成
轴向定位正确
轴向定位不正确
1． 零件在轴上的定位和固定
零件在轴上的轴向定位和固定可采用轴环、轴肩、套筒、螺母、轴端挡圈及圆锥表面等方法。零件在轴上的周向定位和固定可采用键联接，花键联接，螺钉、销钉联接，过盈配合等方法。
轴上零件的定位和固定方式
2． 结构工艺要求
一般将轴设计成阶梯形，目的是增加强度和刚度，便于装拆，易于轴上零件的固定；区别不同轴段的精度及表面光洁度等满足不同的需要。
在轮毂端面贴紧轴肩定位面或切螺纹或磨削轴段的轴肩处，应留有螺螺纹退刀槽和砂轮越程槽纹退刀槽和砂轮越程槽。
为了减少应力集中，轴肩、轴环过渡要缓和，并做成圆角。
当轴上有多个键槽时，应尽可能安排在同一条直线上，使加工键槽时无须多次装夹换位。
轴直径尽量采用标准系列。
* 12.1.4 轴的强度计算
1．传动轴的强度计算(只承受扭矩的轴)
对于圆截面的传动轴，根据材料力学的转强度条件公式
τmax= ≤[τ]
选定轴的材料后，许用切应力[τ]已确定。轴直径为
d≥ =C
注：1．轴上所受弯矩较小或只受转矩时，C取较小值；否则取较大值。
2．用Q235、35SiMn时，取较大的C值。
3．轴上有一个键槽时，C值增大4%～5%，有两个键槽时C值增大7%～10%
2．转轴的强度计算
由于转轴承受弯扭组合作用，同时轴上零件的位置与轴承和轴承支承间的距离通常尚未确定，所以对转轴的设计，只能先按扭转强度初步估算轴的最小直径，待轴系结构确定后，轴上所受载荷大小、方向、作用点及支承跨距已确定，再按弯扭组合强度校核。
强度校核公式为
se= = ≤[s-1]bb]
计算轴的直径时公式为
d≥
12.2 滑动轴承
滑动轴承主要用于高速、精密机械和低速、重载或冲击载荷较大的一般机械中的支承。按受载方向，滑动轴承分为受径向载荷的径向滑动轴承和受轴向载荷的止推轴承。
12.2.1 滑动轴承的润滑状态
由于润滑条件和工作条件不同，相对运动工作表面之间可以处于以下四种润滑状态。
无润滑状态
边界润滑状态
流体润滑状态
混合润滑状态
相对运动表面四种润滑状态
12.2.2 向心滑动轴承
1．整体式滑动轴承
整体式向心滑动轴承
1—轴承座；2—轴套；3—骑缝螺钉；4—润滑油杯
2.剖分式
剖分式向心滑动轴承
1—轴承座；2—轴瓦；3—轴承盖；4—螺栓；5—润滑油杯
3. 自动调心式
对于轴颈较长（L/d＞1.5）的滑动轴承，为避免因轴的挠曲或轴承孔的同轴度较低而造成轴与轴瓦端部边缘产生局部接触而磨损，其轴瓦外表面制成球面，当轴颈倾斜时，轴瓦自动调心。
自动调心式轴承
12.2.3 推力滑动轴承的结构类型
推力滑动轴承
12.2.4 轴瓦结构和材料
1. 轴瓦结构
轴瓦有整体式和剖分式两种。整体式轴瓦又称轴套，又分为有油沟和无有油沟轴套两种。与轴承座一般采用过盈配合。为联接可靠，可在配合表面的端部用紧定螺钉固定。
轴瓦结构
油沟形式
2. 轴瓦材料
滑动轴承材料是指轴瓦(轴套)和减摩层材料。
金属材料
多孔质金属材料
非金 属材料
对材料性能要求
良好的减摩性、耐磨性和咬粘性。
良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性。
足够的强度和抗腐蚀的能力。
良好的导热性、工艺性、经济性等。
常用轴承材料
轴承合金、铜合金、铸铁、铝基合金。
多孔铁、多孔质青铜。
酚醛树脂、尼龙、聚四氟乙烯。
12.2.5 滑动轴承的润滑
1. 润滑剂
润滑油
润滑脂
固体润滑剂
轴颈速度小于1~2m/s
有特殊要求的场合
转速高、压力小时选粘度低的油；
转速低、压力大时选粘度高的油；
较高温度下工作时用粘度高些的油。
压力高、滑动速度低时，选择 针入度小的脂；
反之，选择 针入度大的脂；
润滑脂的滴点一般应高于轴承工作温度约20—30℃。
2. 润滑方式
间歇供油
黄油杯 压配式压注油杯 旋套式注油油杯 针阀式注油油杯
2. 润滑方式
芯捻或线纱润滑 油杯润滑 浸油润滑 压力循环润滑
连续供油
12.3 滚动轴承
滚动轴承是各类机器中广泛应用的重要部件，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的，具有摩擦阻力小、易起动、对转速及工作温度的适用范围宽、轴向尺寸小、润滑及维修保养方便，有较好的互换性等优点。滚动轴承是一种标准件。
12.3.1 滚动轴承的结构
12.3.2 滚动轴承的类型
12.3.3 滚动轴承的代号
基本代号(1)
基本代号(2)
基本代号(3)
基本代号(4)
基本代号(5)
基本代号(6)

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