模塊八

【軸與軸承】機械基礎1模塊八軸與軸承

傳動零件必須被支承起來才能進行工作，軸與軸承都屬于支承零部件。

軸的功用是直接支承齒輪、帶輪、鏈輪等傳動零件，傳遞轉矩和動力。軸本身又被支承起來，軸上被支承的部位稱為軸頸，而支承軸頸的支座就是軸承。軸承的功用是支承軸和軸上零件，保持軸的旋轉精度，減少轉軸與支承之間的摩擦和磨損。軸承分為滑動軸承和滾動軸承兩大類。2

模塊八軸與軸承思維導圖推力滑動軸承軸向接觸軸承既承受彎矩又承受轉矩：轉軸軸主要承受彎矩：心軸主要承受轉矩：傳動軸軸的失效形式：疲勞破壞軸與軸承軸承軸承的失效形式滾動軸承：疲勞點蝕、塑性變形、磨粒磨損、黏著磨損等滑動軸承：磨粒磨損、刮傷、膠合、疲勞剝落、腐蝕等滾動軸承徑向接觸軸承角接觸向心軸承角接觸推力軸承徑向滑動軸承滑動軸承3§8.1軸

一、軸的結構與特點軸是機械運動的主要零件之一。

1.軸的結構

軸頸——被支承的部分，安裝軸承處；軸頭——安裝輪轂部分；軸身——連接軸頸和軸頭的部分；軸肩——橫截面尺寸變化的部分。4§8.1軸

2.軸的分類

(1)按承受的載荷分

①心軸——只承受彎矩不傳遞轉矩。自行車輪軸

軌道車輛輪軸滑輪軸5§8.1軸

②轉軸——既承受彎矩又傳遞轉矩。減速器中的轉軸6§8.1軸

③傳動軸——只傳遞轉矩不承受彎矩。汽車上的傳動軸7§8.1軸

直軸階梯軸曲軸撓性鋼絲軸

（2）按軸線形狀分

直軸

——實心軸、空心軸、階梯軸。

曲軸

——可以將回轉運動變換為往復運動。

撓性軸——可以靈活地傳遞扭矩（扭轉與旋轉）。8§8.1軸

二、軸的材料

【承載分析】軸工作時產生的應力多為變應力。【失效形式】軸的失效多為疲勞破壞。【材料要求】足夠的疲勞強度、較小的應力集中敏感性、良好的切削加工性能等。【典型材料】優質碳素結構鋼和合金結構鋼。

（1）優質碳素結構鋼【特點】價格低廉，對應力集中不敏感，可通過熱處理提高耐磨性和疲勞強度。【牌號】常用35鋼、45鋼，也可用Q235、Q275制作受力較小或不太主要的軸。

9§8.1軸

（2）合金結構鋼【特點】機械強度高、熱處理性能好，但對應力集中敏感，價格較高。【牌號】要求耐磨的軸可用20Cr、20CrMnTi等合金滲碳鋼；要求較高的軸用40Cr、35SiMn、40MnB、40CrNi等合金調質鋼進行熱處理。

（3）球墨鑄鐵【特點】高強度鑄鐵和球墨鑄鐵具有良好的制造工藝性，而且價格低廉吸振性和耐磨性較好，應用于外形復雜的曲軸、凸輪軸等。10§8.1軸

三、軸的受力分析軸上裝有帶輪、齒輪、鏈輪等傳動零件，非常重要。軸既受有徑向力、圓周力，又有軸向力。將圓周力和軸向力平移到軸線上，使軸受到力偶的作用。軸的受力不在同一個平面，屬于空間力系。

空間力系的平衡問題可轉化為幾個平面力系的平衡問題。F2CDABF1zyxFBzFByFAyFAzCDABF1zyxFBzFAzF2CDABzyxFByFAy(a)(b)(c)

11§8.1軸

四、影響軸結構的因素①毛坯種類；②軸上作用力大小與方向；③軸上零件的位置、配合性質及連接固定方法；④加工和裝配方法及其他特殊要求。、、

工藝結構退刀槽、越程槽、圓角過渡。切制螺紋段設退刀槽需磨削段設砂輪越程槽為便于零件的裝拆設計成階梯軸12§8.2滑動軸承

軸承是用來支承軸及軸上回轉零件的部件。根據工作時摩擦性質的不同，軸承分成滑動軸承和滾動軸承。一、滑動軸承的分類、結構與特點

軸與滑動軸承之間形成滑動摩擦。

1.滑動軸承的分類按受載方向分徑向滑動軸承和軸向滑動軸承。按軸系和拆裝的需要分整體式和對開式滑動軸承。

2.滑動軸承的結構（1）徑向式滑動軸承

①整體式滑動軸承

13§8.2滑動軸承

②對開式滑動軸承對開式滑動軸承結構復雜，可以調整磨損造成的間隙，安裝方便，適用于中高速、重載工作的機器。14§8.2滑動軸承對開式滑動軸承的拆卸15§8.2滑動軸承

（2）推力式滑動軸承

推力式滑動軸承由軸承座和止推軸徑組成。常用的軸頸結構有空心式和環式。

16§8.2滑動軸承

二、軸瓦的結構

【要求】具有強度、剛度、散熱性、潤滑性【類型】1.整體式軸瓦（軸套）開有油孔和油溝2.剖分式軸瓦在上軸瓦開有油孔和油溝。油孔供油，油溝布油，均應開在非承載區。整體式軸瓦剖分式軸瓦17§8.2滑動軸承

二、滑動軸承的材料

軸瓦和軸承襯的材料統稱滑動軸承材料。1.滑動軸承的失效形式及對材料的要求（1）失效形式主要有：磨粒磨損、刮傷、膠合、疲勞剝落及腐蝕等。（2）針對失效形式，滑動軸承材料應滿足的要求：①減摩－摩擦系數小；②耐磨－壽命長；③抗膠黏－兩金屬耐熱、不易粘結；④摩擦順應性好；⑤嵌入性好－材料能容納硬質顆粒嵌入；⑥易磨合－軸瓦和軸徑容易磨合。此外，足夠的強度和抗腐蝕能力，良好的導熱性、工藝性和經濟性也是必不可少的。18§8.2滑動軸承

2.常用的滑動軸承材料

常用的滑動軸承材料①軸承合金、銅合金、鑄鐵；②粉末冶金金屬材料；③工程塑料、橡膠等非金屬材料。常用的三種鑄造軸承合金：（1）鑄造錫基軸承合金－以錫為基礎，加入銻﹑銅等元素組成的合金；（2）鑄造鉛基軸承合金－以鉛、銻為基礎，加入錫﹑銅等元素組成的合金；（3）鑄造鋁基軸承合金－鑄造鋁銻鎂軸承合金和鑄造高錫鋁基軸承合金，以鉛、銻為基礎，加入錫﹑銅等元素組成的合金。19§8.2滑動軸承

四、滑動軸承的安裝和維護

①安裝要保證軸頸在軸承孔內轉動靈活、平穩。②軸瓦與軸承座孔要修刮貼實，軸瓦剖分面要高出0.05～0.1mm，以便壓緊。整體式軸瓦壓入時要防止偏斜，并用緊定螺釘固定。③注意油路暢通，油路與油槽接通。刮研時油槽兩邊點子要軟，以形成油膜，兩端點子均勻，以防止漏油。④軸承使用過程中要經常檢查潤滑、發熱、振動問題。遇有發熱（一般在60℃以下為正常）、冒煙以及異常振動、聲響等要及時檢查并采取措施。20§8.3滾動軸承

一、滾動軸承的結構與材料

【基本結構】由內圈、外圈、滾動體和保持架組成。

【材料】滾動體和內、外圈主要用GCr9、GCr15軸承鋼，也用20CrNiMoA滲碳軸承鋼、Cr4Mo4V高溫軸承鋼。保持架一般用低碳鋼板沖壓制成。21§8.3滾動軸承22§8.3滾動軸承23§8.3滾動軸承

二、滾動軸承的分類

1.按滾動體形狀——分球軸承和滾子軸承兩類，滾子又可分成圓柱滾子和圓錐滾子、球面滾子和滾針。

2.按接觸角α——分徑向接觸軸承（α=0°）、角接觸向心軸承（0°<α<45°）、角接觸推力軸承（45°≤α<90°）和軸向接觸軸承（α=90°）。

3.按可否調心——分調心軸承和非調心軸承。

三、滾動軸承的代號代號由前置代號、基本代號、后置代號組成。

24§8.3滾動軸承1.基本代號表示基本類型、結構和尺寸。(1)類型代號

25§8.3滾動軸承(2)尺寸系列代號

(3)內徑代號2.前置代號、后置代號見下表。

內徑代號04~99900010203內徑∕mm代號乘5等于內徑，如25×5=12510121517軸承代號前置代號基本代號123456789內部結構密封防塵與外部形狀保持架及其材料軸承零件材料公差等級（普通級可略）游隙（N組可省略）配置振動及噪聲其他成套軸承分部件26§8.3滾動軸承

三、滾動軸承的安裝與維護

1.安裝時不能用手錘直接敲打軸承端面和非受力面,應以壓塊、套筒或其他安裝工具，切勿通過滾動體傳遞動力安裝；2.安裝表面涂抹適量潤滑油使安裝順利；如配合過盈量過大時可用軸承加熱(80-90℃)后盡快安裝。

3.安裝類型代號為5的推力球軸承時，兩個座圈中有一個內孔尺寸比標準內孔大0.2mm，應貼緊安裝在靜止的支座上；小圈安裝在轉動的軸上，應當將它安裝在固定的零件上。

27§8.3滾動軸承四、滾動軸承常見的失效形式1.疲勞點蝕——正常失效。2.塑性變形——超載引起的失效。3.磨粒磨損、粘著磨損——潤滑不良，發熱嚴重。

4.拆卸滾動軸承時常用拆卸器。28【軸與軸承小結】布置作業

軸按受載情況分為心軸、轉軸和傳動軸；按結構分為直軸、曲軸和撓性鋼絲軸；直軸又可分為光軸和階梯軸。

軸的材料中優質碳素結構鋼成本低、性能好，應用最廣泛；合金結構鋼用于高強度、結構要求緊湊的場合。

軸的結構應該滿足安裝