【正文】 ：具有足夠的速度、對(duì)應(yīng)力集中的敏感性小以及良好的工藝性。2．軸的材料：1）碳素鋼：3450、Q23Q275等熱處理：正火，調(diào)質(zhì)2）合金鋼：20Cr .20CrMnTi力學(xué)性能好，價(jià)格高，有特殊要求。3）球墨鑄鐵：成本低，吸振性好，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性小，強(qiáng)度較高。14．3 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸的直徑1．原因：支點(diǎn)間的跨距未知→無(wú)法計(jì)算彎矩→無(wú)法計(jì)算當(dāng)量彎矩2．軸的設(shè)計(jì)過(guò)程：初估軸的直徑→軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→確定軸的形狀和尺寸→按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算3．初估軸的直徑——最細(xì)處的直徑——只傳遞扭矩圓截面的軸：對(duì)于既傳遞轉(zhuǎn)矩又承受彎矩的軸，可用上式，但需降低許用扭切應(yīng)力。得按轉(zhuǎn)矩初算的設(shè)計(jì)公式：C：由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)14．4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——將軸設(shè)計(jì)為階梯形——確定各段的軸頸和長(zhǎng)度軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：1．軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置（定位）2．軸應(yīng)便于加工，軸上零件應(yīng)易于裝拆（制造安裝要求）3．各零件牢固而可靠地相對(duì)固定（固定）4．盡量減小應(yīng)力集中軸肩：階梯軸上截面變化處，起軸向定位作用定位：軸肩、套筒、相關(guān)的零件軸的直徑：從一端逐漸向中間增大—→可依次裝、拆軸上的零件倒角：零件易于安裝—→軸端和各軸段的端部砂輪越程槽：軸上磨削的軸段，裝滾動(dòng)軸承處螺紋退刀槽：車制螺紋的軸段，裝圓螺母要求：軸的形狀，尺寸應(yīng)力要求簡(jiǎn)單，便于軸的加工，盡量減少軸上零件的數(shù)目，減輕重量軸上與滾動(dòng)軸承相配合的軸徑應(yīng)符合滾動(dòng)軸承的內(nèi)孔尺寸。 軸向定位軸肩、套筒、圓螺母、軸端擋圈、圓錐面、緊定螺釘、彈性擋圈說(shuō)明：采用套筒、螺母、軸端擋圈作軸向固定時(shí)，應(yīng)保證軸段的長(zhǎng)度小于零件輪轂的長(zhǎng)度23mm 為了保證軸上零件緊靠定位面，軸肩的圓角半徑r 必須小于相配零件的倒角C1 或圓角半徑R, 軸肩的高度h必須大于C1 或R。周向固定鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、過(guò)盈配合、緊定螺釘注意：同一軸上多個(gè)鍵，應(yīng)加工在同一直線上。 零件截面發(fā)生突變處—→應(yīng)力集中 各段階梯的直徑變化均勻，避免截面尺寸的劇變。 截面變化處采用圓角過(guò)渡且半徑不應(yīng)過(guò)小。 改善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。14．5 軸的強(qiáng)度計(jì)算（彎扭合成法） 繪制零件草圖—→軸承的位置、軸上載荷的性質(zhì)、大小、方向、作用點(diǎn)—→受力分析—→繪出彎矩圖、扭矩圖—→彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)于一般鋼制的轉(zhuǎn)軸，按第三強(qiáng)度理論。求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量應(yīng)力： 彎曲應(yīng)力—→對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，扭切應(yīng)力—→脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，二者的循環(huán)特性不同，引入修正條件。按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算軸徑的一般步驟。 將外載荷分解到水平面和垂直面內(nèi)，分別求出水平面支反力和垂直面支反力。 繪制垂直直面彎矩圖和水平面彎矩圖。 繪出合成彎矩圖。 繪制轉(zhuǎn)矩T圖。 彎扭合成，繪當(dāng)量彎矩圖。 求出危險(xiǎn)截面的軸徑。說(shuō)明：有鍵槽，軸徑增大4%。 d計(jì)計(jì)算的軸徑，d結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軸徑 d計(jì)＞d結(jié)—→強(qiáng)度不夠、修改、重新計(jì)算 d計(jì)＜d結(jié)—→以結(jié)構(gòu)計(jì)算為準(zhǔn)。14．6 軸的剛度計(jì)算 剛度：撓度、偏轉(zhuǎn)度、扭轉(zhuǎn)角等直徑的軸可按撓曲線近似微分方程式積分求解對(duì)于階梯軸可按變形解法求解等直徑軸：材料力學(xué)中的扭轉(zhuǎn)變形公式求解階梯軸：可用求和的公式求解 第15章 軸承【本章提示】1．闡述了滑動(dòng)軸承的應(yīng)用特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)型式，軸瓦結(jié)構(gòu)及材料。2．介紹了非液體摩擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算方法。3．簡(jiǎn)要介紹了動(dòng)壓滑動(dòng)軸承。4．重點(diǎn)敘述滾動(dòng)軸承的基本型式、特點(diǎn)、代號(hào)，類型選擇及其壽命計(jì)算。5．列舉了典型滾動(dòng)軸承組合設(shè)計(jì)實(shí)例，講述了設(shè)計(jì)方法。軸承的功用：支承軸及軸上零件，保證軸的旋轉(zhuǎn)精度，減小軸與支承之間的摩擦和磨損，并承受載荷。 15．2 滾動(dòng)軸承的組成、類型及特點(diǎn)滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)：摩擦阻力小，啟動(dòng)靈活，運(yùn)轉(zhuǎn)精度高、潤(rùn)滑和維修方便，標(biāo)準(zhǔn)件，價(jià)格低。內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體、保持架組成。內(nèi)圈與軸頸配合，隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，采用基孔制，過(guò)盈配合。外圈與軸承孔配合，外圈一般不轉(zhuǎn)動(dòng)，采用基軸制，間隙配合滾動(dòng)體：滾動(dòng)體沿著滾道滾動(dòng)；球形，圓柱形，圓錐形，腰鼓形，滾針形。保持架：把滾動(dòng)體均勻分開(kāi)。材料：內(nèi)圈，外圈，滾動(dòng)體—→軸承鋼 保持架—→碳鋼 結(jié)構(gòu)特性1） 接觸角：滾動(dòng)體與外圈滾道接觸點(diǎn)的法線與軸承徑向平面之間的夾角。 接觸角α愈大，軸承承受軸向載荷的能力愈大。2）偏位角：軸承內(nèi)、外圈中心線的夾角。滾動(dòng)軸承的分類：1）按滾動(dòng)體的形狀：球軸承、滾子軸承球軸承：點(diǎn)接觸、承載能力低，耐沖擊性高，摩擦阻力小，極限轉(zhuǎn)速高，價(jià)格低。滾子軸承：線接觸，承載能力高，耐沖擊，摩擦阻力大，價(jià)格高。2）按滾動(dòng)體的列數(shù)：?jiǎn)瘟?雙列 多列3）按工作時(shí)能否自動(dòng)調(diào)心：調(diào)心軸承，非調(diào)心軸承4）按所能承受載荷的方向或接觸角的不同：向心軸承：徑向接觸軸承（α=0176。），只能承受徑向載荷； 向心角接觸軸承（0176。＜α≤45176。），隨α的增大，軸向承載能力也增大推力軸承：軸向接觸軸承（α=90176。），只能承受軸向載荷； 推力角接觸軸承（45176。＜α≤90176。），隨α的減小，徑向承載能力增大滾動(dòng)軸承的分類 表15415．3 滾動(dòng)軸承的代號(hào)滾動(dòng)軸承的代號(hào)是表示其結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級(jí)和技術(shù)性能等特征的產(chǎn)品代號(hào)，由字母和數(shù)字組成滾動(dòng)軸承代號(hào)的構(gòu)成：基本代號(hào)、前置代號(hào)、后置代號(hào)：基本代號(hào)表示軸承的基本類型、結(jié)構(gòu)和尺寸；基本代號(hào)由軸承類型代號(hào)、尺寸系列代號(hào)、內(nèi)經(jīng)代號(hào)構(gòu)成 類型代號(hào)：用數(shù)字和字母表示. 表156 尺寸系列代號(hào)：由軸承的寬（高）度系列代號(hào)和直徑系列代號(hào)組成軸承的直徑系列代號(hào)是指結(jié)構(gòu)相同、內(nèi)經(jīng)相同而外徑和寬度方面不同的系例；用7，8，9，0，1，2，3，4表示→增大軸承的寬（高）度系列代號(hào)是指結(jié)構(gòu)相同、內(nèi)徑和直徑系列相同的軸承，在寬（高）度方面不同的系列用0，1，2，3，4，5，6表示 →增大 內(nèi)徑代號(hào)：表158 前置代號(hào)：用字母表示成套軸承的分部件 后置代號(hào)：1）同一類型軸承的不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)2）軸承的公差等級(jí)3）軸承的徑向游隙15．4 滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算選擇時(shí)主要考慮以下因素： 載荷條件：載荷大小、方向、性質(zhì)大載荷 沖擊載荷 線接觸的滾子軸承小載荷 中等載荷 點(diǎn)接觸的球軸承純徑向載荷：深溝球軸承、圓柱滾子軸承純軸向載荷：推力軸承既受徑向載荷又受軸向載荷：Fr大、Fa?。荷顪锨蜉S承、接觸角較小的角接觸球軸承、圓錐滾子軸承Fr小、Fa?。航佑|角較大的角接觸軸承Fa很大：推力角接觸軸承 轉(zhuǎn)速條件：極限轉(zhuǎn)速n↑ 球軸承 裝調(diào)性能 調(diào)心性能 經(jīng)濟(jì)型 失效形式：點(diǎn)蝕 塑性變形 磨損 計(jì)算準(zhǔn)則：①.10r/min＜n＜nlim 主要失效形式是點(diǎn)蝕，以疲勞強(qiáng)度計(jì)算為依據(jù)進(jìn)行軸承的壽命計(jì)算②.n＜ 10r/min 靜應(yīng)力作用，主要失效形式是塑性變形，以不發(fā)生塑性變形為準(zhǔn)則的靜強(qiáng)度計(jì)算 基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷1） 壽命：軸承工作時(shí)，滾動(dòng)體或滾道出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前所經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)速，或軸承在恒定轉(zhuǎn)速 下的總工作小時(shí)數(shù)。2） 可靠度：同一條件下，一組同一型號(hào)的軸承所能達(dá)到或超過(guò)某一規(guī)定壽命的百分率。3） 基本額定壽命：一批在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的同一型號(hào)軸承，其可靠度為90%時(shí)的壽命。 壽命的單位為總轉(zhuǎn)數(shù)， 用L10表示 壽命的單位也可用工作小時(shí)數(shù)，用Lh表示4） 基本額定動(dòng)載荷：基本額定壽命為L(zhǎng)10=106 轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的最大載荷。用C表示向心軸承 基本額定動(dòng)載荷→徑向載荷→徑向額定動(dòng)載荷Cr推力軸承 基本額定動(dòng)載荷→軸向載荷→軸向額定動(dòng)載荷Ca 當(dāng)量動(dòng)載荷軸承受徑向和軸向載荷的聯(lián)合作用，轉(zhuǎn)化為等效的當(dāng)量動(dòng)載荷P⑴、對(duì)于只承受線徑向載荷的向心軸承2)對(duì)于只承受純軸向載荷的推力軸承3）對(duì)于同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷的深溝球軸承和角接觸軸承滾動(dòng)軸承壽命的計(jì)算實(shí)驗(yàn)—→壽命的計(jì)算式向心角接觸軸承軸向載荷的計(jì)算1）向心角接觸軸承的內(nèi)部軸向力向心角接觸軸承（3類、7類）—→受徑向力—→產(chǎn)生內(nèi)部軸向力SS的方向：外圈的寬邊指向窄邊S的大?。河杀?513確定問(wèn)題：如何考慮外載荷Ka 和S的共同作用2）向心角接觸軸承的軸向載荷計(jì)算安裝：兩個(gè)軸承成對(duì)使用對(duì)稱安裝正裝：外圈窄邊相對(duì)（面對(duì)面）反裝：外圈窄邊相背（背對(duì)背）計(jì)算時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮S和Ka 的共同作用計(jì)算向心角接觸軸承向載荷Fa 的步驟1）確定S的方向和大小2）根據(jù)S1+ S2+Ka 的指向，確定壓緊與放松的軸承正裝：軸向合力指向的一端為緊端反裝：軸向合力指向的一端為松端3）確定軸承所收的總軸向力松端——僅為其內(nèi)部軸向力，緊端——除去本力的內(nèi)部軸向力后其余各軸向力的代數(shù)和，n＜10r/min 靜應(yīng)力作用，主要失效形式是塑性變形，以不發(fā)生塑性變形為準(zhǔn)則的靜強(qiáng)度計(jì)算 基本額定靜載荷：承受最大載荷滾動(dòng)體與滾道接觸中心處引起以下接觸應(yīng)力時(shí)的載荷，調(diào)心球軸承：4600MPa、其它球軸承：4200MPa、所有滾子軸承400MPa向心軸承——徑向額定靜載荷推力軸承——軸向額定載荷 當(dāng)量靜載荷 靜強(qiáng)度計(jì)算15．5 滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)15．5．1軸承內(nèi)外圈的軸向固定方法15．5．2軸承組的軸向固定兩端固定一端固定 一端游動(dòng)15．5．3軸承組合的軸向調(diào)整軸承間隙的調(diào)整1）調(diào)整墊片2）調(diào)整環(huán)3）調(diào)節(jié)螺釘軸承組合的軸向調(diào)整15．5．4滾動(dòng)軸承的預(yù)緊預(yù)緊：受載前，受到軸向壓緊力作用目的：提高軸承的剛度和旋轉(zhuǎn)精度方法:磨窄內(nèi)圈（用于反裝） 磨窄外圈（用于正裝）15．5．5滾動(dòng)軸承的配合與裝拆滾動(dòng)軸承的配合內(nèi)圈與軸頸—→采用基孔制—→過(guò)盈的過(guò)度配合外圈與軸承座孔—→采用基軸制滾動(dòng)軸承的裝拆1） 安裝、冷壓裝、熱裝法2） 拆卸軸上定位軸肩的高度應(yīng)小于軸承內(nèi)圈高度15．5．6滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封1.、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑潤(rùn)滑劑：潤(rùn)滑脂、潤(rùn)滑油潤(rùn)滑劑的選擇：按dn值選擇 小：選用脂潤(rùn)滑 特點(diǎn)：易于密封、承載能力高 大：選用油潤(rùn)滑 特點(diǎn)：摩擦因數(shù)小，潤(rùn)滑可靠，有散熱和清洗的作用。方式：油浴潤(rùn)滑：適用中、低速的軸承飛濺潤(rùn)滑：閉式齒輪傳動(dòng)的主要潤(rùn)滑方式噴油潤(rùn)滑：適用于轉(zhuǎn)速高、載荷大，要求潤(rùn)滑可靠的軸承油霧潤(rùn)滑：適用于高速、高溫的軸承密封作用：避免潤(rùn)滑劑的流失，防止灰塵進(jìn)入方式：接觸式、外接觸式第16章 聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器【本章提示】1．本章主要敘述常用聯(lián)軸器和離合器的構(gòu)造、特點(diǎn)和選用方法。2．簡(jiǎn)要介紹及種制動(dòng)器的構(gòu)造、特點(diǎn)和選用方法。16．1 概述聯(lián)軸器和離合器的作用：主要用來(lái)聯(lián)接軸與軸，以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，有時(shí)也可用作安全裝置。聯(lián)軸器和離合器的區(qū)別：聯(lián)軸器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使兩軸不能分離，只有在機(jī)器停止轉(zhuǎn)動(dòng)并將其拆開(kāi)后，兩軸才能分離；離合器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，可使兩軸隨時(shí)接合與分離。制動(dòng)器的功用：使機(jī)器迅速停止運(yùn)轉(zhuǎn)，也可以用來(lái)減低或調(diào)整機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度。聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器已標(biāo)準(zhǔn)化16．2 聯(lián)軸器兩軸相對(duì)位置的偏移：軸向、徑向、偏角聯(lián)軸器的分類：剛性聯(lián)軸器、彈性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器：固定式剛性聯(lián)軸器：不能補(bǔ)償兩軸間的相對(duì)位移移動(dòng)式剛性聯(lián)軸器：能補(bǔ)償兩軸間的相對(duì)位移彈性聯(lián)軸器：利用彈性元件的變形來(lái)補(bǔ)償相對(duì)位移，還具有吸振和緩沖的能力。16．2．1固定式剛性聯(lián)軸器 套筒聯(lián)軸器：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，徑向尺寸小，被聯(lián)接的兩軸能嚴(yán)格地同步轉(zhuǎn)動(dòng)，有安全保護(hù)的作用；拆裝不方便。 凸緣聯(lián)軸器：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，對(duì)中精確可靠；不能吸振和緩沖，不能消除連軸之間的安裝誤差。16．2．2可移式剛性聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器：可補(bǔ)償安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸間的位移。齒輪聯(lián)軸器：具有徑向、軸向和角度位移補(bǔ)償?shù)墓δ埽灰蒲a(bǔ)償能力強(qiáng)；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重，制造成本高。萬(wàn)向聯(lián)軸器：允許兩軸間有較大的夾角。16．2．3彈性聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，易于制造；壽命較短。彈性柱銷聯(lián)軸器：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，壽命長(zhǎng)，具有一定的吸振和緩沖的能力。輪胎式聯(lián)軸器：具有良好的吸振和緩沖的能力，能有效地降低動(dòng)載荷。16．3 離合器根據(jù)工作原理：嚙合式、摩擦式要求：接合平移，分離迅速而徹底，操縱方便省力，工作可靠，調(diào)整維修方便，耐磨性和散熱性能好。 牙嵌式離合器 摩擦式離合器 電磁粉末離合器 超越離合器16．4 聯(lián)軸器和離合器的選用聯(lián)軸器、離合器——標(biāo)準(zhǔn)化、系列化根據(jù)機(jī)械的工作要求（同心條件、載荷、速度、安裝、維修、使用、外形等），選擇類型，再按直徑、轉(zhuǎn)速和計(jì)算轉(zhuǎn)矩選擇型號(hào)和尺寸，必要時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度校核。16．4．1類型選擇 低速、重載、要求對(duì)中的大剛性軸—→