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一、軸承軸承與軸就像一對孿生兄弟，形影不離地出現(xiàn)在機器中。有了軸承的支承，軸和軸上的零件才能正常工作。軸承是當(dāng)代機械設(shè)備中的一種重要零部件。它的主要功能是支撐機械旋轉(zhuǎn)體，降低其運動過程中的摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度。

根據(jù)軸承工作的摩擦性質(zhì)，軸承可分為滾動軸承和滑動軸承兩類。

1.滾動軸承的特點滾動軸承是利用滾動體在軸頸與支承座圈之間滾動的原理制成的，其特點如下。（1）優(yōu)點1）在一般使用條件下，摩擦因數(shù)低，運轉(zhuǎn)時摩擦力矩小，啟動靈敏，效率高；2）可用預(yù)緊的方法提高支承剛度及旋轉(zhuǎn)精度；3）對于同尺寸的軸頸，滾動軸承的寬度小，可使機器的軸向尺寸緊湊；4）潤滑方法簡便，軸承損壞易于更換。（2）缺點1）承受沖擊載荷的能力較差；2）高速運轉(zhuǎn)時噪聲大；3）比滑動軸承的徑向尺寸大；4）與滑動軸承比，使用壽命較短。

2.滾動軸承的結(jié)構(gòu)滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。1）內(nèi)圈：裝在軸頸上，與軸一起轉(zhuǎn)動；2）外圈：裝在機座的軸承孔內(nèi)，固定不動；3)滾動體：在內(nèi)、外圈的滾道內(nèi)滾動（基本類型見圖2-5）；4）保持架：均勻地隔開滾動體（常見結(jié)構(gòu)形式見圖2-6）。圖2-4滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)圖2-5滾動體的基本類型圖2-6保持架常見結(jié)構(gòu)形式

3.滾動軸承的代號國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T272-2017規(guī)定了滾動軸承代號的構(gòu)成，見表2-8。表2-8滾動軸承代號的構(gòu)成

類型代號滾動軸承的類型代號見表2-9（1）類型代號

滾動軸承的類型代號見表2-9表2-9滾動軸承代號的類型代號3.滾動軸承的代號

（2）尺寸系列代號軸承的尺寸系列代號由軸承的寬（高）度系列代號和直徑系列代號組合而成，由兩位數(shù)字表示。具體代號見表2-10。（3）內(nèi)徑代號內(nèi)徑代號表示軸承公稱內(nèi)徑的大小，其表示方法見表2-11。表2-10滾動軸承的尺寸系列代號表2-11滾動軸承的內(nèi)徑代號3.滾動軸承的代號

（4）前置、后置代號前置、后置代號是軸承代號的補充，只有在軸承的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、公差、技術(shù)要求等有改變時才使用，一般情況下可部分或全部省略，其詳細(xì)內(nèi)容可查閱《機械設(shè)計手冊》中相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。（5）滾動軸承的公差等級滾動軸承的公差等級分為普通級、6級、6X級、5級、4級、2級,依次由低級到高級以及SP(尺寸精度相當(dāng)于5級，旋轉(zhuǎn)精度相當(dāng)于4級)和UP（尺寸精度相當(dāng)于4級，旋轉(zhuǎn)精度相當(dāng)于4級）其代號為/PN、/P6、/P6X、/P5、/P4、/P2、/SP、/UP，依次由低級到高級，其中普通級在軸承代號中省略不標(biāo)。3.滾動軸承的代號

4.常用的滾動軸承常用的滾動軸承見表2-12。表2-12常用滾動軸承

二、直齒圓柱齒輪直齒圓柱齒輪傳動主要有外嚙合直齒圓柱齒輪傳動和內(nèi)嚙合直齒圓柱齒輪傳動。

1.漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的各部分名稱、基本參數(shù)及幾何尺寸計算

1）漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的各部分名稱如圖2-7所示。

2）漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱的定義、代號及說明見表2-13。圖2-7漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的各部分名稱

二、直齒圓柱齒輪3）漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)。漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)見表2-14。標(biāo)準(zhǔn)齒輪是指具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角，分度圓上的齒厚和齒槽寬相等，具有標(biāo)準(zhǔn)的齒頂高和齒根高的齒輪。

二、直齒圓柱齒輪3）外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的壓力角α＝20°，正常齒制齒輪的齒頂高系數(shù)ha*＝1，頂隙系數(shù)c*＝0.25；短齒制的齒輪齒頂高系數(shù)ha*＝0.8，頂隙系數(shù)c*＝0.30。外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算公式見表2-15。

二、直齒圓柱齒輪4）齒輪的結(jié)構(gòu)。常用圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)見表2-16。表2-16常用圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)

2.漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件1）兩齒輪的模數(shù)必須相等，即m1＝m2。2）兩齒輪分度圓上的壓力角必須相等，即α1＝α2。保證漸開線齒輪傳動中各對輪齒依次正確嚙合的條件是兩齒輪的基圓齒距相等，即pb1＝pb2，也即

3.齒輪的失效形式與常用材料1）齒輪的失效形式。齒輪失去正常的工作能力，稱為失效。齒輪的常見失效形式見表2-17。其中開式齒輪傳動的主要失效形式為齒面磨損，開式傳動或硬齒面閉式傳動的主要失效形式為輪齒折斷，軟齒面的主要失效形式為齒面點蝕。

3.齒輪的失效形式與常用材料2）齒輪的常用材料。常用的齒輪材料為各種牌號的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屬材料等。不同場合齒輪材料的選用見表2-18。鋼制齒輪一般需經(jīng)過熱處理改善齒輪的性能。表2-18齒輪材料的選用

4.齒輪傳動的維護方法1）及時清除齒輪嚙合工作面的污染物，保持齒輪清潔。2）正確選用齒輪的潤滑油（脂），按規(guī)定及時檢查油質(zhì)，定期換油。3）保持齒輪工作在正常的潤滑狀態(tài)。4）經(jīng)常檢查齒輪傳動的嚙合狀況，保證齒輪處于正常的傳動狀態(tài)。5）禁止超速、超載運行。

三、軸軸是機械傳動中非常重要的零件之一，其主要功能是傳遞運動和動力，同時支承回轉(zhuǎn)零件（如齒輪、帶輪、鏈輪等）。日常生活和工業(yè)生產(chǎn)實踐的設(shè)備中有很多軸，可以說有轉(zhuǎn)動的部位就有軸。軸一般都要求有足夠的強度、合理的結(jié)構(gòu)和良好的加工工藝性。

1.軸的分類與應(yīng)用1）按軸線形狀分類，軸的類型見表2-19。

1.軸的分類與應(yīng)用2）按軸的承受載荷分類，軸的類型見表2-20。

2.軸的常用材料軸類零件材料的選取，主要根據(jù)軸的強度、剛度、耐磨性以及制造工藝性而決定，力求經(jīng)濟、合理。

常用的軸類零件材料有35、45、50優(yōu)質(zhì)碳素鋼，以45鋼應(yīng)用最為廣泛。對于受載荷較小或不太重要的軸，也可用Q235、Q255等普通碳素鋼。對于受力較大，軸向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的軸，可采用合金鋼。例如40Cr合金鋼可用于中等精度、轉(zhuǎn)速較高的工作場合，該材料經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有較好的綜合力學(xué)性能。

球墨鑄鐵、高強度鑄鐵由于鑄造性能好，且具有減振性能，常在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸中采用。特別是我國研制的稀土鎂球墨鑄鐵，抗沖擊韌性好，同時具有減摩、吸振、對應(yīng)力集中敏感性小等優(yōu)點，已被應(yīng)用于制造汽車、拖拉機、機床上的重要軸類零件。

3.軸的結(jié)構(gòu)典型轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)如圖2-8所示，其中軸頭是裝配回轉(zhuǎn)零件（如齒輪、帶輪）的部分；軸肩（環(huán)）是軸上橫截面尺寸突變的垂直于軸線的環(huán)面部分；軸頸是裝配軸承的部分；軸身是連接軸頭與軸頸的非配合部分。圖2-8軸的結(jié)構(gòu)圖

4.軸上零件的固定方式軸上零件的固定方式見表2-21。軸上零件的固定方式見表2-21

5.軸的加工工藝性1）在軸的結(jié)構(gòu)中，應(yīng)有加工工藝所需的結(jié)構(gòu)要素。例如，對于需磨削的軸段，階梯處應(yīng)設(shè)有砂輪越程槽，如圖2-9（a）所示；對于需切制螺紋的軸段，應(yīng)設(shè)有螺紋退刀槽，如圖2-9（b）所示。

2）為了減少刀具品種、節(jié)省換刀時間，同一根軸上所有的圓角半徑、倒角尺寸、環(huán)形槽等應(yīng)盡可能統(tǒng)一；軸上不同軸段的鍵槽應(yīng)布置在軸的同一母線上，以便一次裝夾后用銑刀切出，如圖2-9（c）所示。

3）為了便于加工定位，必要時軸的兩端應(yīng)設(shè)中心孔，如圖2-9（d）所示。

6.軸的裝配工藝性1）零件各部位裝配時，不能互相干涉，如圖2-10（a）所示。2）便于導(dǎo)向和避免擦傷零件配合表面，軸端應(yīng)倒角，如圖2-10（b）所示。

（a）倒圓角

（b）軸端倒角

圖2-10軸的裝配工藝結(jié)構(gòu)

7.軸的強度計算軸按其承受載荷的不同，強度計算方法也不同。

（1）傳動軸的強度計算傳動軸工作時承受扭矩，按扭轉(zhuǎn)強度條件計算強度。軸的抗扭強度取決于軸的材料及其組織狀態(tài)、軸的形狀、橫截面尺寸、軸所承受的扭矩及其工作狀況。

（2）心軸的強度計算心軸工作時承受彎矩，按彎曲強度條件計算強度。軸的抗彎強度取決于軸的材料及其組織狀態(tài)、橫截面形狀和尺寸、軸所承受的彎矩。

（3）轉(zhuǎn)軸的強度計算轉(zhuǎn)軸工作時，同時承受扭矩和彎矩，按彎扭組合強度條件計算強度。對于一定結(jié)構(gòu)的軸，軸的支點位置及軸上所承受載荷的大小、方向和作用點均已確定，依據(jù)已知條件即可求出軸的支承反力，畫出彎矩圖、扭矩圖和合成彎矩圖，按彎扭組合強度校核危險橫截面的直徑。

四、聯(lián)軸器聯(lián)軸器是機械傳動中的常用部件，多用來連接兩軸，使其共同回轉(zhuǎn)以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，有時也可作為安全裝置。機器工作時，聯(lián)軸器只能保持兩軸的接合狀態(tài)，不能分離，只有當(dāng)機器停止運轉(zhuǎn)后才能用拆卸的方法將兩軸分開。

按結(jié)構(gòu)特點的不同，常用聯(lián)軸器的類型、特點和應(yīng)用見表2-22。

五、減速器的潤滑

減速器中齒輪、蝸輪、蝸桿等傳動件和軸承在工作時都需要良好的潤滑。

1.潤滑器的選擇少數(shù)低速（ν<0.5m/s）小型減速器采用脂潤滑外，絕大多數(shù)減速器的齒輪都采用油潤滑。對于齒輪圓周速度v≤12m/s的齒輪傳動可采用浸油潤滑。即將齒輪浸入油中，當(dāng)齒輪回轉(zhuǎn)時粘在其上的油液被帶到嚙合區(qū)進行潤滑，同時油池的油被甩上箱壁，有助散熱。為避免浸油潤滑的攪油功耗太大及保證輪齒嚙合區(qū)的充分潤滑，傳動件浸入油中的深度不宜太深或太淺，一般浸油深度以浸油齒輪的一個齒高為適度，速度高的還可淺些（約為0.倍齒高左右），但不該少于10mm；錐齒輪則應(yīng)將整個齒寬（至少是半個齒寬）浸入油中。對于多級傳動，為使各級傳動的大齒輪都能浸入油中，低速級大齒輪浸油深度可允許大一些，當(dāng)其圓周速度ν＝0.8～12m/s時，可達1/6齒輪分度圓半徑；當(dāng)ν<0.5～0.8m/s時，可達l/6～l/3的分度圓半徑。若是為使高速級的大齒輪浸油深度約為一齒高而致使低速級大齒輪的浸油深度超過上述范圍時，可采取下列辦法：低速級大齒輪浸油深度仍約為一個齒高，可將高速級齒輪采用帶油輪蘸油潤滑，帶油輪常常利用塑料制成，寬度約為其嚙合齒輪寬度的1/3～1/2，浸油深度約為個齒高，但不小于10mm；也可把油池按高低速級隔開和減速器箱體剖分面與底座傾斜。

1.潤滑方式的選擇

蝸桿圓周速度ν≤10m/s的蝸桿減速器能夠采用浸油潤滑。當(dāng)蝸桿下置時，油面高度約為浸入蝸桿螺紋的牙高，但一般不該超過支承蝸桿的轉(zhuǎn)動軸承的最低滾珠中心，以避免增加功耗。但如果是因滿足后者而使蝸桿未能浸入油中（或浸油深度不足）時，則可在蝸桿軸雙側(cè)分別離裝上濺油輪，使其浸入油中，旋轉(zhuǎn)時將油甩到蝸桿端面上，而后流入嚙合區(qū)進行潤滑。當(dāng)蝸桿在上時，蝸輪浸入油中，其浸入深度以一個齒高（或超過齒高不多）為宜。

當(dāng)齒輪圓周速度ν＞12m/s或蝸桿圓周速度ν＞10m/s時，則不宜采用浸油潤滑，因為粘在齒輪上的油會被離心力甩出而送不到嚙合區(qū)，而且攪動太過會使油溫升高、油起泡和氧化等降低潤滑性能。此時宜用噴油潤滑，即利用油泵（壓力約0.05～0.3MPa）借助管子將潤滑油從噴嘴直接噴到嚙合面上，噴油孔的距離應(yīng)沿齒輪寬均勻分布。噴油潤滑也常常用于速度并不高但工作條件相當(dāng)繁重的重型減速器中和需要大量潤滑油進行冷卻的減速器中。由于噴油潤滑需要專門的管路、濾油器、冷卻及油量調(diào)節(jié)裝置，因此費用較貴。對蝸桿減速器，當(dāng)蝸桿圓周速度ν≤4～5m/s時，建議蝸桿置于下方（下置式）；當(dāng)ν＞5m/s時，建議蝸桿置于上方（上置式）。

2.潤滑油粘度的選擇

齒輪減速器的潤滑油粘度可按高速級齒輪的圓周速度V選?。害汀?.5m/s可選用中極壓齒輪油N320；ν＞2.5m/s或循環(huán)潤滑可選用中極壓齒輪油N220。若工作環(huán)境溫度低于0C，使用潤滑油須先加熱到0C以上。

蝸桿減速器的潤滑油粘度可按滑動速度vs選擇：νs≤2m/s可選用N680極壓油；νs＞2m/s可選用N220極壓油，蝸桿上置的，粘度應(yīng)增大30%。

3.軸承的潤滑減速器中的轉(zhuǎn)動軸承常常利用減速器內(nèi)用于潤滑齒輪（或蝸輪）的油來潤滑，其常常利用的潤滑方式有：

（1）飛濺潤滑減速器中只要有一個浸油齒輪的圓周速度v≥1.5～2m/s，即可采用飛濺潤滑。當(dāng)v＞3m/s時，飛濺的油可形成油霧并能直接濺入軸承室。有時由于圓周速度尚不夠大或油的粘度較大，不易形成油霧，現(xiàn)在為使?jié)櫥康米?，常在箱座接合面上制出輸油溝，讓濺到箱蓋內(nèi)壁上的油聚集在油溝內(nèi)，而后流入軸承室進行潤滑.在箱蓋內(nèi)壁與其接合面相接觸處制出倒棱，以便于油液流入油溝。在難以設(shè)置輸油溝聚集油霧進入軸承室時，亦有采用引油道潤滑或?qū)в筒蹪櫥?。?）刮板潤滑當(dāng)浸油齒輪的圓周速度v≥1.5～2m/s時，油飛濺不起來；下置式蝸桿的圓周速度即便大于2m/s，但因蝸桿的位置太低、且與蝸輪軸線成空間垂直交錯，飛濺的油難以進入蝸輪軸軸承室。此時可采用刮板潤滑。利用刮油板將油從蝸輪輪緣端面刮下后經(jīng)輸油溝流入蝸輪軸軸承。刮板潤滑裝置中，刮油板與輪緣之間應(yīng)維持必然的間隙（約0.5mm），因此輪緣端面跳動和軸的軸向竄動也應(yīng)加以限制。

（3）浸油潤滑下置式蝸桿的軸承常浸在油中潤滑。如前所述，現(xiàn)在油面一般不該高于軸承最下面轉(zhuǎn)動體的中心。減速器中當(dāng)浸油齒輪的圓周速度太低難以飛濺形成油霧，或難以導(dǎo)入軸承，或難以使軸承浸油潤滑時，可采用潤滑脂潤滑。潤滑脂通常在裝配時填入軸承室，其裝填量一般不超過軸承室空間的1/3～1/2，以后每一年添加1～2次。采用脂潤滑時，一般應(yīng)在軸承室內(nèi)側(cè)設(shè)置封油環(huán)或其他內(nèi)部密封裝置，以避免油池中的油進入軸承室稀釋潤脂。脂潤滑軸承在低速、工作溫度70C以下時可選鈣基脂，較高溫度時選鈉基脂或鈣鈉基脂，dn值（d為軸頸直徑，mm；n為工作轉(zhuǎn)速，r/min）高（＞40000mmr/min）或負(fù)荷工況復(fù)雜時可選用二硫化鉬鋰基脂，潮濕環(huán)境可采用鋁基脂或鋇基脂而不宜選用遇水分解的鈉基脂。若是減速器采用滑動軸承，由于傳動用油的粘度太高不能旋蓋式油杯在其中使用，而需采用獨自的潤滑系統(tǒng).這時應(yīng)按照滑動軸承的受載情形、滑動速度等工作條件選擇適合的潤滑方式和油液。

六、減速器的密封減速器需要密封的部位一般有軸伸出處、軸承室內(nèi)側(cè)、箱體接合面和軸承蓋、檢查孔和排油孔接合面等處。

1.軸伸出處的密封（1）氈圈式密封利用矩形截面的毛氈圈嵌入梯形槽中所產(chǎn)生的對軸的壓緊作用，取得避免潤滑油漏出和外界雜質(zhì)、塵埃等侵入軸承室的密封效果。用壓板壓在毛氈圈上，便于調(diào)整徑向密封力和改換氈圈。氈圈式密封簡單、價廉，但對軸頸接觸面的摩擦較嚴(yán)重，主要用于脂潤滑和密封處軸頸圓周速度較低（一般不超過4～5m/s）的油潤滑。

（2）皮碗式密封利用斷面形狀為J形的密封圈唇形結(jié)構(gòu)部分的彈性和螺旋彈簧圈的扣緊力，使唇形部分緊貼軸表面而起密封作用。密封圈內(nèi)裝有金屬骨架，靠外圍與孔的配合實現(xiàn)軸向固定；無骨架式密封，使用時必須軸向固定。密封圈雙側(cè)的密封效果不同。若是主要為了封油，密封唇應(yīng)對著軸承；若是主要為了避免外物侵入，則密封唇應(yīng)背著軸承；若要同時具有防漏和防塵能力，最好利用兩個反向安置的密封圈。皮碗式密封工作靠得住，密封性能好，便于安裝和改換，可用于油潤滑和脂潤滑，對精車的軸頸，圓周速度v≤10m/s；對磨光的軸頸v≤15m/s。（3）間隙式密封間隙式密封裝置結(jié)構(gòu)簡單、軸頸圓周速度一般并無特定限制，但密封不夠靠得住，適用于脂潤滑、油潤滑且工作環(huán)境清潔的軸承。（4）離心式密封在軸上安裝甩油環(huán)和在軸上開出溝槽、利用離心力把欲向外流失的油沿徑向甩開而流回。這種結(jié)構(gòu)常和間隙式密封聯(lián)合，只適用于圓周速度v≥5m/s的油潤滑。（5）迷宮式密封利用轉(zhuǎn)動元件與固定元件間所組成的曲折、狹小裂縫及裂縫內(nèi)充滿油脂實現(xiàn)迷宮式密封對油潤滑和脂潤滑均一樣有效，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，適用于高速。

2.箱蓋與箱座接合面的密封在箱蓋與箱座接合面上涂密封膠密封最為普遍，也有在箱座接合面上同時開回油溝，讓滲入接合面間的油通過回油溝及回油道流回箱內(nèi)油池以增加密封效果。

3.其他部位的密封檢查孔蓋板、排油螺塞、油標(biāo)與箱體的接合面間均需加紙封油墊或皮封油圈。螺釘式軸承端蓋與箱體之間需加密封墊片，嵌入式軸承端蓋與箱體間常常利用O形橡膠密封圈密封防漏。

【職業(yè)拓展】機械裝配簡介裝配是根據(jù)規(guī)定的技術(shù)要求，將零件或部件進行配合和連接，使之成為半成品或成品的過程。機器的裝配是機器制造過程中最后一個環(huán)節(jié)，它包括裝配、調(diào)整、檢驗和試驗等工作。裝配過程使零件、套件、組件和部件間獲得一定的相互位置關(guān)系，所以裝配過程也是一種工藝過程。即使是全部合格的零件，如果裝配不當(dāng)，往往也不能形成質(zhì)量合格的產(chǎn)品。簡單的產(chǎn)品可由零件直接裝配而成。復(fù)雜的產(chǎn)品則須先將若干零件裝配成部件，稱為部件裝配；然后將若干部件和另外一些零件裝配成完整的產(chǎn)品，稱為總裝配。產(chǎn)品裝