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1、第五章支承零部件支承零部件主要包括轴和轴承。传动零件必须被支承起来才能进行工作，支承传动件的 零件称为轴。轴本身又必须被支承起来，轴上被支承的部分称为轴颈，支承轴颈的支座称为 轴承。轴的主要功用是支承回转零件、传递转矩和运动。轴承的功用是支承轴及轴上零件， 保持轴的旋转精度，减少转轴与支承之间的摩擦和磨损。5）-1 轴（例如齿轮、蜗轮等）的重要轴是组成机器的主要零件之一。轴作为支撑回转运动零部件 零件，常常是机械产品中运动部件设计的核心。一、轴的功用及其分类按照轴线形状的不同，轴可分为曲轴和直轴两大类。曲轴通过连杆机构可以将旋转运动改变为往复直线运动，或做相反的运动转换。它是活塞式运动机械及一
2、些专门设备 （如曲柄压力机）中的主要零件。直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴两种。光轴形状简单，加工容易，应力集中 源少，主要缺点是轴上的零件不易装配及定位，阶梯轴与光轴相反。因此，光轴主要用于传 动轴，阶梯轴则常用于转轴。直轴按照所受载荷性质的不同，可分为心轴、转轴和传动轴等3种。心轴只承受弯矩不承受扭矩，用来支承转动零件。如图5-1所示的自行车的前轮轴（固定心轴卜图52所示的铁路机车的轮轴（旋转心轴）等。转轴工作时既承受弯矩又承受扭矩，传动轴主要用于传递 转矩而不承受弯矩，或所承受的弯矩很小的轴。 如图5-3所示的汽车中联接变速箱与后桥之 间的轴。图5 1自行车的前轮轴图5 2铁路机车
3、的轮轴旋转心轴图53汽车的传动轴二、轴的材料及其选择轴常用的材料是碳钢和合金钢。碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广。一般用途的轴，多用含碳量在0.25%0.5%之间的中碳钢。低碳钢和低碳合金钢经渗碳淬火，可提高其耐磨性，常用于韧性要求较高或转速较高的轴。合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备，吸振性好，对应力集中的敏感性低，近年来被广泛应用于制造结构形状复杂的曲轴等，但是铸件质量难于控制。轴的毛坯多用轧制
4、的圆钢或锻钢。锻钢内部组织均匀，强度较好，因此，重要的大尺寸的轴，常用于锻造毛坯。选择轴的材料时主要应考虑轴的强度、刚度及耐磨性要求；轴的热处理方法及机械加工工艺性的要求；轴的材料来源和经济性等。三、轴的结构设计1 .轴的结构（图54）轴承盖联轴腓3滚动轴承 齿轮2 .轴上零件的固定(1)轴上零件的轴向固定阶梯轴上截面变化处叫做轴肩。零件的轴向定位常采用轴肩、套筒、螺母和轴端档圈等 形式来完成。套筒、螺母和轴端挡圈采用套筒、螺母和轴端挡圈作轴向定位时，要注意把装零件的轴段长度做的比零件轮毂 短23mm,以确保套筒、螺母或轴端挡圈能够靠紧零件端面。56所示。当轴上一个零件固定，且零件间距离较小时
5、，常用套筒固定；当零件间距离大时，用螺母固定，如图55所示；受冲击的轴端零件，用轴端挡圈固定，如图双圆螺母图5 5轴端挡圈图56轴肩固定为了保证轴上零件紧靠定位面轴肩，轴肩的圆角半径r必须小于相配零件的倒角 Ci或圆角半径R,轴肩高h必须大于Ci或Ro用于定位轴承的轴肩高度和圆角半径按照轴承的安装 尺寸选取。如图57所示。由年(0 .074+3 )-(0 ,IJ+5 )nnim图5 7弹性挡圈或紧定螺钉当轴向力较小时，采用弹性挡圈(图58)或紧定螺钉(图59)来固定。图5 8弹性挡圈图5 9紧定螺钉(2)轴上零件的轴向定位轴上零件的轴向定位一般采用平键、花键、圆锥销或紧定螺母等联接形式。一般场
6、合， 采用平键联接；传递的转矩很大时，采用花键联接；传递的转矩较小且不重要时，采用圆锥 销或紧定螺母联接。如图510所示，采用键联接时，为加工方便，各轴段的键槽应设计在同一加工直线上, 尽可能地采用同一规格的键槽截面尺寸。图 5-103 .轴的结构设计一般对轴进行结构设计时，机器的装配简图、轴的转速、传递的功率、轴上零件的主要 参数和尺寸等均为已知。轴的结构设计主要是确定轴的结构、形状和尺寸。轴的结构形状取决于下面几个因素：(1)轴的毛坯种类；(2)轴上作用力的大小及其分布情况；(3)轴上零件的位置、配合性质及其联接固定的方法；(4)轴承的类型、尺寸和位置；(5)轴的加工方法、装配方法以及其它特殊要求。同时，轴的强度与工作应力的大小和性质有关。在选择轴的结构和形状时，应使轴的形 状接近于等强度条件；尽量避免各轴段剖面突然改变以降低局部应力集中；改变轴上零件的 布置，有时可以减小轴上的载荷；改进轴上零件的结构也可以减小轴上的载荷。