１６.１軸１６.１.１軸的功用及類型１.軸的功用軸是組成機(jī)器的重要零件之一，軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件（如齒輪、帶輪等）、使回轉(zhuǎn)零件具有確定的工作位置，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。它的結(jié)構(gòu)尺寸是由被支承的零件和支承它的軸承的結(jié)構(gòu)與尺寸決定的。２.軸的類型和應(yīng)用（１）按軸承受的載荷不同分類。①轉(zhuǎn)軸。工作中既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。在各類機(jī)械中最為常見，如圖１６－１所示減速器中的軸。下一頁返回１６.１軸②芯軸。工作中僅承受彎矩不承受轉(zhuǎn)矩的軸稱為芯軸。芯軸又分為固定芯軸和轉(zhuǎn)動(dòng)芯軸，如圖１６－２所示自行車軸。③傳動(dòng)軸。主要承受轉(zhuǎn)矩不承受彎矩的軸稱為傳動(dòng)軸。如圖１６－３所示汽車中連接變速箱與后橋之間的軸。（２）按軸的軸線形狀不同分類。①直軸。軸線為一直線的軸稱為直軸，如圖１６－１所示。直軸按外形不同又可分為光軸（如圖１６－３所示）和階梯軸（如圖１６－１所示）。由于階梯軸上的零件便于拆裝與固定，又能節(jié)省材料和減輕重量，所以在機(jī)械中應(yīng)用最為廣泛。上一頁下一頁返回１６.１軸②曲軸。軸線不為直線的軸稱為曲軸，如圖１６－４所示，是機(jī)械中的專用零件。③撓性軸。還有一種可以把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈活地傳到任何位置的鋼絲軟軸，也稱為撓性軸，如圖１６－５所示。它是由多組鋼絲分層卷繞而成的，其主要特點(diǎn)是具有良好的撓性，常用于醫(yī)療器械、汽車?yán)锍瘫砗碗妱?dòng)的手持小型機(jī)具（如鉸孔機(jī)等）的傳動(dòng)等。１６.１.２軸設(shè)計(jì)的基本要求和步驟１.軸設(shè)計(jì)的基本要求（１）具有足夠的承載能力。上一頁下一頁返回１６.１軸即軸必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證軸能正常工作。（２）具有合理的形狀，應(yīng)使軸上的零件能定位正確、固定可靠且易于裝拆，同時(shí)應(yīng)使軸加工方便，成本降低。２.軸的設(shè)計(jì)步驟軸的設(shè)計(jì)步驟如圖１６－６所示。１６.１.３軸的常用材料及熱處理軸的失效多為疲勞破壞、剛度不足，所以軸對(duì)材科的要求是：具有足夠的疲勞強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性小，具有足夠的耐磨性，易于加工和熱處理，價(jià)格合理。上一頁下一頁返回１６.１軸軸的材料主要為碳素鋼和合金鋼。碳素鋼價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性小，因此應(yīng)用較為廣泛。常用的碳素鋼有３０、４０、４５鋼等，其中４５鋼最為常用。為改善其力學(xué)性能，應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。對(duì)于承受載荷較大，要求強(qiáng)度高、尺寸緊湊、重量較輕以及耐磨性較好的重要軸，可采用合金鋼并進(jìn)行相應(yīng)的熱處理。常用的合金鋼有４０Ｃｒ等。軸的常用材料及其主要力學(xué)性能見表１６－１。１６.１.４軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是要確定軸的外形和全部尺寸，其基本要求如下。上一頁下一頁返回１６.１軸①軸和軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置（定位要求）。②各零件要可靠地相互連接（固定要求）。③軸應(yīng)便于加工，軸上零件要易于裝拆（工藝要求）。④盡量減小應(yīng)力集中（疲勞強(qiáng)度要求）。⑤軸各部分的直徑和長(zhǎng)度的尺寸要合理（尺寸要求）等。１.軸的組成圖１６－７所示為一圓柱齒輪減速器的低速軸，其結(jié)構(gòu)主要由軸頸、軸頭和軸身３部分組成。軸上與軸承配合的部分稱軸頸，安裝輪轂的部分稱軸頭，連接軸頸和軸頭的部分稱軸身。上一頁下一頁返回１６.１軸軸頸和軸頭的直徑應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值，直徑的大小由與之相配合部件的內(nèi)孔決定。軸上螺紋、花鍵部分必須符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。２.軸上零件的軸向定位及固定軸向定位及固定是使零件在軸上有確定的軸向位置。軸上零件的軸向定位及固定是以軸肩、套筒、圓螺母、軸端擋圈和軸承端蓋等來保證的。與輪轂相配裝的軸段長(zhǎng)度，一般應(yīng)略小于輪轂寬２～３ｍｍ。常用的軸向定位及固定的方法如表１６－２所示。３.軸上零件的周向定位及固定為了滿足機(jī)器傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩的要求，軸上零件除了需要軸向定位外，還必須有可靠的周向定位。上一頁下一頁返回１６.１軸常用的周向定位及固定方法有鍵、花鍵、銷和過盈配合等。在圖１６－７中，齒輪與軸的周向固定采用了平鍵連接。４.軸的結(jié)構(gòu)工藝性軸的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸應(yīng)盡量滿足加工、裝配和維修的要求，為此常采用以下措施。（１）當(dāng)某一軸段需要車制螺紋或磨削加工時(shí)，應(yīng)留有螺紋退刀槽和砂輪越程槽，如圖１６－８所示。（２）同一軸上的各個(gè)鍵槽應(yīng)開在同一母線位置上，如圖１６－９所示。上一頁下一頁返回１６.１軸（３）為了便于軸上零件的裝配和去除毛刺，軸端及軸肩一般均應(yīng)制出４５°的倒角。（４）為便于加工，應(yīng)使軸上直徑相近處的圓角、倒角、鍵槽和越程槽等尺寸一致。（５）為便于軸上零件的裝拆和固定，常將軸設(shè)計(jì)成階梯形。如圖１６－１０所示為階梯軸上零件的裝拆圖。圖中表明，可依次把齒輪、套筒、左端滾動(dòng)軸承、軸承蓋、帶輪和軸端擋圈從軸的左端裝入。由于軸的各段直徑不同，當(dāng)零件往軸上裝配時(shí)，既不擦傷配合表面，又裝配方便。右端滾動(dòng)軸承從軸的右端裝入，為使左、右端滾動(dòng)軸承易于拆卸，套筒厚度和軸肩高度均應(yīng)小于滾動(dòng)軸承內(nèi)圈的厚度。上一頁下一頁返回１６.１軸５.軸的直徑和長(zhǎng)度（１）與滾動(dòng)軸承配合的軸頸直徑，必須符合滾動(dòng)軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)系列。（２）軸上車制螺紋部分的直徑，必須符合外螺紋大徑的標(biāo)準(zhǔn)系列。（３）安裝聯(lián)軸器的軸頭直徑應(yīng)與聯(lián)軸器的孔徑范圍相適應(yīng)。（４）與零件（如齒輪、帶輪等）相配合的軸頭直徑，應(yīng)采用按優(yōu)先數(shù)系制定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑見表１６－３。１６.１.５軸的強(qiáng)度計(jì)算在進(jìn)行軸的強(qiáng)度和剛度計(jì)算時(shí)，為了便于分析和計(jì)算，需通過必要的簡(jiǎn)化，找出軸的合理簡(jiǎn)化力學(xué)模型，即軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。上一頁下一頁返回１６.１軸通常將軸簡(jiǎn)化為一置于鉸鏈支座上的梁。強(qiáng)度是保證軸能否正常工作的一個(gè)最基本條件，軸的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)根據(jù)軸的受載情況，采用相應(yīng)的計(jì)算方法。常用的計(jì)算方法有兩種。１.傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的計(jì)算（１）對(duì)于圓截面的傳動(dòng)軸，其抗扭強(qiáng)度條件為（２）對(duì)于轉(zhuǎn)軸，也可按上式初步估算軸的直徑。上一頁下一頁返回１６.１軸但必須把軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力［ζ］降低，以補(bǔ)償彎矩對(duì)軸的影響，由式（１６－１）可得到實(shí)心圓軸的設(shè)計(jì)公式為常用材料的［?］值、Ｃ值可查表１６－４。２.轉(zhuǎn)軸的彎扭合成強(qiáng)度的計(jì)算完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，作用在軸上的外載荷（扭矩和彎矩）的大小、方向、作用點(diǎn)、載荷種類及支點(diǎn)反力等就已確定，可按彎扭合成的理論進(jìn)行軸危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度校核。上一頁下一頁返回１６.１軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)通常把軸當(dāng)做置于鉸鏈支座上的梁，作用于軸上零件的力作為集中力，其作用點(diǎn)取為零件輪轂寬度的中點(diǎn)。支點(diǎn)反力的作用點(diǎn)一般可近似地取在軸承寬度的中點(diǎn)上。具體的計(jì)算步驟如下：（１）畫出軸的空間力系圖。將軸上作用力分解為水平面分力和垂直面分力，并求出水平面和垂直面上的支點(diǎn)反力。（２）分別作出水平面上的彎矩（ＭＨ）圖和垂直面上的彎矩（ＭＶ）圖。（３）計(jì)算出合成彎矩繪出合成彎矩圖。（４）作出扭矩（Ｔ）圖。上一頁下一頁返回１６.１軸（５）計(jì)算當(dāng)量彎矩，繪出當(dāng)量彎矩圖。對(duì)正反轉(zhuǎn)頻繁的軸，可將扭矩Ｔ看成是對(duì)稱循環(huán)變化。當(dāng)不能確切知道載荷的性質(zhì)時(shí)，一般軸的扭矩可按脈動(dòng)循環(huán)處理。（６）校核危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度。根據(jù)當(dāng)量彎矩圖找出危險(xiǎn)截面，進(jìn)行強(qiáng)度校核。上一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承軸承的作用是支承軸及軸上零件，使其回轉(zhuǎn)并保持一定的旋轉(zhuǎn)精度。合理地選擇和使用軸承對(duì)提高機(jī)器的使用性能、延長(zhǎng)壽命都起著重要作用。根據(jù)摩擦性質(zhì)的不同，軸承可以分為滑動(dòng)摩擦軸承（簡(jiǎn)稱滑動(dòng)軸承）和滾動(dòng)摩擦軸承（簡(jiǎn)稱滾動(dòng)軸承）兩大類。滑動(dòng)軸承的主要優(yōu)點(diǎn)是：易實(shí)現(xiàn)液體潤滑、平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)，能獲得很高的旋轉(zhuǎn)精度和可在較惡劣的條件下工作。多用在低速、重載、大功率的情況下。滑動(dòng)軸承的類型和結(jié)構(gòu)見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小、啟動(dòng)靈敏、效率高、旋轉(zhuǎn)精度高、潤滑簡(jiǎn)便和裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器和機(jī)構(gòu)中。滾動(dòng)軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，由專門工廠大量生產(chǎn)，使用時(shí)只需按具體工作條件合理選擇。本節(jié)重點(diǎn)介紹滾動(dòng)軸承的選擇和組合設(shè)計(jì)。下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承１６.２.１滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)、主要類型和特性１.滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)形式如圖１６－１３（ａ）所示。滾動(dòng)軸承一般由外圈１、內(nèi)圈２、滾動(dòng)體３和保持架４等組成。滾動(dòng)體位于內(nèi)外圈的滾道之間，是在滾動(dòng)軸承中形成滾動(dòng)摩擦的主要元件，因此它是滾動(dòng)軸承中不可缺少的零件。內(nèi)圈用來和軸頸裝配，外圈裝在機(jī)座或零件的軸承孔內(nèi)，保持架的主要作用是均勻地隔開各個(gè)滾動(dòng)體。多數(shù)情況下，外圈不轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)圈與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的滾動(dòng)體形狀如圖１６－１３（ｂ）所示。上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承此外，還有一些軸承，除了以上４種基本零件外，還加有其他特殊的零件，如外圈上加密封蓋等。２.滾動(dòng)軸承的主要類型（１）按滾動(dòng)體的形狀不同分類。①球軸承。滾動(dòng)體的形狀為球的軸承稱為球軸承。球與滾道之間為點(diǎn)接觸，故其承載能力、耐沖擊能力較低，但球的制造工藝簡(jiǎn)單，極速轉(zhuǎn)速較高，價(jià)格便宜。②滾子軸承。除了球軸承以外，其他均稱為滾子軸承。滾子與滾道之間為線接觸，故其承載能力、耐沖擊能力均較高；但制造工藝較球復(fù)雜，價(jià)格也較高。上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承（２）按承受載荷的方向不同分類。①向心軸承。向心軸承主要承受徑向載荷。（ａ）徑向接觸軸承（α＝０°）主要承受徑向載荷，也可承受較小的軸向載荷，如深溝球軸承、調(diào)心軸承等。（ｂ）向心角接觸軸承（０°＜α＜４５°）能同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷的聯(lián)合作用，如角接觸球軸承、圓錐滾子軸承等。其接觸角越大，承受軸向載荷的能力越強(qiáng)。圓錐滾子軸承能同時(shí)承受較大的徑向和單向軸向載荷。內(nèi)、外因沿軸向可以分離，裝持方便、間隙可調(diào)。也有的向心軸承不能承受軸向載荷，只能承受徑向載荷，如圓柱該子軸承Ｎ、滾針軸承ＮＡ等。上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承②推力軸承。推力軸承只能或主要承受軸向載荷。（ａ）軸向推力軸承（α＝９０°）只能承受軸向載荷，如單、雙向推力球軸承、推力滾子軸承等。（ｂ）推力角接觸軸承（４５°＜α＜９０°）主要承受軸向載荷，如推力調(diào)心球面滾子軸承等。常用滾動(dòng)軸承類型及主要性能見表１６－６所示。１６.２.２滾動(dòng)軸承的代號(hào)（ＧＢ／Ｔ２７２—１９９３）上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承的類型和尺寸很多，為便于生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和選用，我國在ＧＢ／Ｔ２７２—１９９３中規(guī)定，一般用途的滾動(dòng)軸承代號(hào)由基本代號(hào)、前置代號(hào)和后置代號(hào)構(gòu)成。基本代號(hào)表示軸承的類型、結(jié)構(gòu)和尺寸，是軸承的基礎(chǔ)。前、后置代號(hào)是軸承在結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、公差、技術(shù)要求等有改變時(shí)，在基本代號(hào)前、后添加的補(bǔ)充代號(hào)。其排列順序?yàn)榍爸么?hào)基本代號(hào)后置代號(hào)１.基本代號(hào)基本代號(hào)由軸承類型代號(hào)、尺寸系列代號(hào)及內(nèi)徑代號(hào)３部分構(gòu)成。上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承（１）類型代號(hào)。用數(shù)字或大寫字母表示，如表１６－６所示。（２）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)組合而成，如表１６－７所示。直徑系列代號(hào)表示內(nèi)徑相同的同類軸承有幾種不同的外徑和寬度，如圖１６－１４所示。（３）內(nèi)徑代號(hào)。表示軸承的內(nèi)徑尺寸，如表１６－８所示。２.前置代號(hào)和后置代號(hào)當(dāng)軸承的結(jié)構(gòu)形狀公差技術(shù)要求等有改變時(shí)，在軸承基本代號(hào)左右添加的補(bǔ)充代號(hào)，其代號(hào)及含義如表１６－９所列。上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承（１）前置代號(hào)表示成套軸承分部件的特點(diǎn)，用字母表示，見表１６－９。（２）后置代號(hào)共分８組，見表１６－９，用字母（或加數(shù)字）表示，按不同情況可緊接在基本代號(hào)之后或者用“—”“／”符號(hào)隔開。其中，第１組是內(nèi)部結(jié)構(gòu)，表示軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變的情況。后置代號(hào)中的第５組為公差等級(jí)，共有０級(jí)、６級(jí)、６ｘ級(jí)、５級(jí)、４級(jí)和２級(jí)６個(gè)級(jí)別，分別用／Ｐｏ、／Ｐ６、／Ｐ６ｘ、／Ｐ５、／Ｎ和／Ｐ２表示。其中，０級(jí)為最低（普通級(jí)），在代號(hào)中可省略不標(biāo)，２級(jí)為最高，６ｘ級(jí)僅用于圓錐滾子軸承。上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承后置代號(hào)中的第六組為游隙代號(hào)。滾動(dòng)軸承的游隙是指內(nèi)、外圈與滾動(dòng)體之間存在的沿徑向或軸向的移動(dòng)量。常用軸承的徑向游隙有１組、２組、０組、３組、４組和５組６個(gè)組別，徑向游隙自１組～５組依次增大。其中，０組為基本游隙，省略不標(biāo)，其余組別的代號(hào)分別為／ｃ１、／ｃ２、／ｃ０、／ｃ３、／ｃ４和／ｃ５。當(dāng)公差等級(jí)代號(hào)與游隙代號(hào)需要同時(shí)表示時(shí)，可進(jìn)行簡(jiǎn)化，取公差等級(jí)代號(hào)加上游隙組號(hào)組合表示，如／Ｐ６３表示軸承公差等級(jí)為Ｐ６級(jí)，徑向游隙為３組。１６.２.３滾動(dòng)軸承的類型選擇上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，類型很多，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，主要是合理選擇軸承的類型和尺寸。選擇軸承類型時(shí)參考表１６－６中所列各類軸承的特性。具體選擇時(shí)，參照以下原則。（１）轉(zhuǎn)速較高，載荷不大，而旋轉(zhuǎn)精度要求較高時(shí)，宜用球軸承。（２）轉(zhuǎn)速較低、載荷不大或有沖擊負(fù)荷時(shí)，宜選用滾子軸承。（３）當(dāng)徑向載荷和軸向載荷都較大時(shí)，若轉(zhuǎn)速高，宜用角接觸球軸承，如“７”類軸承。若轉(zhuǎn)速不高，宜選用圓錐滾子軸承，如“３”類軸承。（４）當(dāng)徑向載荷比軸向載荷大得多，且轉(zhuǎn)速較高時(shí)，宜用向心球軸承。上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承（５）當(dāng)軸向載荷比徑向載荷大得多，且轉(zhuǎn)速較低時(shí)，常選用兩種不同類型的軸承組合，分別承受軸向載荷與徑向載荷。（６）支點(diǎn)跨距大，軸的變形大或多支點(diǎn)軸，宜采用調(diào)心軸承，如“１”類型、“２”類型。（７）經(jīng)濟(jì)性原則。球軸承比滾子軸承便宜，精度低的軸承比精度高的軸承便宜。在能夠滿足工作基本要求的情況下，應(yīng)盡可能選用價(jià)格低廉的軸承。１６.２.４滾動(dòng)軸承的失效形式、壽命計(jì)算１.滾動(dòng)軸承的失效形式上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承（１）疲勞點(diǎn)蝕。滾動(dòng)體和套圈滾道在交變接觸應(yīng)力的作用下會(huì)發(fā)生表面接觸疲勞點(diǎn)蝕，這是滾動(dòng)軸承的主要失效形式。點(diǎn)蝕使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，回轉(zhuǎn)精度降低且工作溫度升高，使軸承喪失正常的工作能力。（２）塑性變形。在靜載荷或沖擊載荷作用下，滾動(dòng)體和套圈滾道可能產(chǎn)生塑性變形，出現(xiàn)凹坑，這是軸承因靜強(qiáng)度不夠而造成的損壞。（３）磨損。上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承軸承在多塵或密封不可靠、潤滑不良的條件下工作時(shí)，滾動(dòng)體或套圈滾道易產(chǎn)生磨粒磨損，導(dǎo)致內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體間的間隙增大，從而使旋轉(zhuǎn)精度降低而報(bào)廢。此外，由于配合不當(dāng)、拆裝不合理等非正常原因，軸承的內(nèi)、外圈可能會(huì)發(fā)生破裂。因此，應(yīng)合理地選擇、計(jì)算滾動(dòng)軸承的尺寸，采用正確的潤滑方式和密封形式，以保證安裝和調(diào)整正確。２.滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算在一般條件下工作的軸承，絕大多數(shù)是因?yàn)槠邳c(diǎn)蝕而失效。因此滾動(dòng)軸承的型號(hào)選擇主要取決于疲勞強(qiáng)度的要求。（１）基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷。上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承①壽命。軸承中任一元件首次出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前軸承所經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)數(shù)，或軸承在恒定轉(zhuǎn)速下的總工作小時(shí)數(shù)稱為軸承的壽命。②基本額定壽命。一批同型號(hào)的軸承即使在同樣的工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，由于制造精度、材料均質(zhì)程度等因素的影響，各軸承的壽命也不盡相同?；绢~定壽命是指一批同型號(hào)的軸承在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，９０％的軸承未發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)，或在恒定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)的總工作小時(shí)數(shù)，分別用Ｌ１０和Ｌ１０ｈ表示。上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承按基本額定壽命的計(jì)算選用軸承時(shí)，可能有１０％以內(nèi)的軸承提前失效，也極可能有９０％以上的軸承超過預(yù)期壽命。③基本額定動(dòng)載荷。軸承抵抗點(diǎn)蝕破壞的承載能力可由基本額定動(dòng)載荷表征?；绢~定壽命為１０６轉(zhuǎn)，即Ｌ１０＝１（單位為１０６ｒ）時(shí)軸承能承受的最大載荷稱為基本額定動(dòng)載荷，用符號(hào)Ｃ表示。如果軸承的基本額定動(dòng)載荷大，則其抗疲勞點(diǎn)蝕的能力強(qiáng)?；绢~定動(dòng)載荷對(duì)于向心軸承是指徑向載荷，用Ｃｒ表示；對(duì)于推力軸承是指軸向載荷，以Ｃａ表示。各種類型、各種型號(hào)軸承的基本額定動(dòng)載荷值可在軸承標(biāo)準(zhǔn)中查得。（２）當(dāng)量動(dòng)載荷。上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承當(dāng)軸承受到徑向載荷Ｆｒ和軸向載荷Ｆａ的復(fù)合作用時(shí)，為了計(jì)算軸承壽命時(shí)能與基本額定動(dòng)載荷作等價(jià)比較，需將實(shí)際工作載荷轉(zhuǎn)化為等效的當(dāng)量動(dòng)載荷Ｐ。Ｐ的含義是軸承在當(dāng)量動(dòng)載荷Ｐ作用下的壽命與實(shí)際工作載荷條件下的壽命相同。（３）滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算公式。大量試驗(yàn)證明，滾動(dòng)軸承的壽命與軸承的基本額定動(dòng)載荷、軸承所受的載荷（當(dāng)量動(dòng)載荷）等有關(guān)，其方程為上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承由上式及基本額定動(dòng)載荷的定義可得因此滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算基本公式為若用給定轉(zhuǎn)速下的工作小時(shí)數(shù)Ｌ１０ｈ來表示，則為上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承上述公式是在溫度低于１００℃的條件下得出的，當(dāng)溫度高于１００℃時(shí)，會(huì)使額定動(dòng)載荷Ｃ值降低，因而要引入溫度系數(shù)ｆＴ（見表１６－１２），得若以基本額定動(dòng)載荷Ｃ表示，可得上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承（４）角接觸軸承的載荷計(jì)算。①角接觸軸承的內(nèi)部軸向力。由于結(jié)構(gòu)的原因，角接觸球軸承和圓錐滾子軸承在承受徑向載荷時(shí)會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部軸向力Ｆｓ。由于接觸角α的存在，使得載荷作用線偏離軸承寬度的中點(diǎn)，而與軸線交于Ｏ點(diǎn)，如圖１６－１５所示。各類角接觸軸承內(nèi)部軸向力的近似值見表１６－１４。內(nèi)部軸向力方向由外圈的寬邊指向窄邊。②角接觸軸承的實(shí)際軸向載荷計(jì)算。上一頁下一頁返回１６.２滾動(dòng)軸承在實(shí)際使用中，為了使角接觸軸承的內(nèi)部軸向力得到平衡，通常這種軸承要成對(duì)使用。其安裝方式有兩種，如圖１６－１６（ａ）所示的兩外圈窄邊相對(duì)為正裝；如圖１６－１６（ｂ）所示的兩外圈寬邊相對(duì)為反裝。圖中ＦＡ為軸向外載荷。角接觸軸承的實(shí)際軸向載荷的計(jì)算方法要點(diǎn)。（ａ）根據(jù)軸承的安裝方式，確定內(nèi)部軸向力的大小及方向。（ｂ）判斷全部軸向載荷合力的方向，確定被壓緊的軸承（緊端）及被放松的軸承（松端）。（ｃ）“緊端”軸承所受的實(shí)際軸向載荷，應(yīng)為除了自身內(nèi)部軸向力之外，其他所有軸向力的代數(shù)和；“松端”軸承所受的實(shí)際軸向載荷，等于自身內(nèi)部軸向力。上一頁返回１６.３聯(lián)軸器和離合器聯(lián)軸器和離合器是機(jī)械傳動(dòng)中常用的部件。它們用來連接兩軸使之一同時(shí)回轉(zhuǎn)，以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。兩者的不同點(diǎn)是，用聯(lián)軸器連接的兩根軸，只有在機(jī)器停車后用拆卸的方法才能把兩軸分離；而用離合器時(shí)，可在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中隨時(shí)使兩軸分離或接合。由于各種聯(lián)軸器多已標(biāo)準(zhǔn)化或規(guī)格化，設(shè)計(jì)時(shí)主要是根據(jù)機(jī)器的工作特點(diǎn)及要求，并結(jié)合聯(lián)軸器的性能選定合適的類型。１６.３.１聯(lián)軸器聯(lián)軸器所連接的兩軸，由于制造和安裝的誤差，很難使它們的軸精確對(duì)中。下一頁返回１６.３聯(lián)軸器和離合器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于載荷的作用和溫度的變化還會(huì)使軸產(chǎn)生變形，再加上由其他原因造成的機(jī)座變形和下沉，將使被連接的兩軸常產(chǎn)生如圖１６－１７所示的４種偏移情況。聯(lián)軸器可分為剛性和撓性兩大類。前者用于兩軸對(duì)中嚴(yán)格，且在工作時(shí)不發(fā)生軸線偏移的場(chǎng)合；后者則用于兩軸有一定限度的軸線偏移場(chǎng)合。撓性聯(lián)軸器又可分為無彈性元件聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器。１.剛性聯(lián)軸器（１）套筒聯(lián)軸器。如圖１６－１８所示，這種聯(lián)軸器構(gòu)造簡(jiǎn)單，徑向尺寸小，多用于兩軸對(duì)中嚴(yán)格、低速輕載的場(chǎng)合。當(dāng)用圓錐銷作連接件時(shí)，則可用作安全聯(lián)軸器。上一頁下一頁返回１６.３聯(lián)軸器和離合器（２）凸緣聯(lián)軸器。如圖１６－１９所示，由兩個(gè)帶凸緣的半聯(lián)軸器和一組螺栓組成。這種聯(lián)軸器有兩種對(duì)中方式：一種是通過分別具有凸槽和凹槽的兩個(gè)半聯(lián)軸器的相互嵌合來對(duì)中，半聯(lián)軸器之間采用普通螺栓連接；另一種是通過鉸制孔用螺栓與孔的緊配合對(duì)中。這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能傳遞較大轉(zhuǎn)矩，但不能補(bǔ)償軸線的偏移。宜用于轉(zhuǎn)速不大、載荷平穩(wěn)、轉(zhuǎn)矩較大、能準(zhǔn)確對(duì)中的兩軸連接。２.無彈性元件撓性聯(lián)軸器（１）十字滑塊聯(lián)軸器。十字滑塊聯(lián)軸器由兩個(gè)在端面上開有凹槽的半聯(lián)軸器和一個(gè)兩面帶有凸牙的中間盤組成。凸牙可在凹槽中滑動(dòng)，故可補(bǔ)償安裝及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸間的相對(duì)位移。上一頁下一頁返回１６.３聯(lián)軸器和離合器十字滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，徑向尺寸小，能補(bǔ)償軸的徑向偏移。但不耐沖擊，容易磨損，適用于低速（ｖ＜３００ｒ／ｍｉｎ）、兩軸線的徑向偏移量ｙ＜０.０４ｄ（ｄ為軸的直徑）的情況，并能補(bǔ)償角偏移量，如圖１６－２０所示。半聯(lián)軸器的材料一般用鑄鐵，滑塊用４５鋼。（２）齒式聯(lián)軸器。如圖１６－２１所示，它是利用內(nèi)、外齒嚙合以實(shí)現(xiàn)兩軸相對(duì)偏移的補(bǔ)償。內(nèi)、外齒徑向有間隙，可補(bǔ)償兩軸徑向偏移量；外齒頂部制成球面，球心在軸線上，可補(bǔ)償兩軸之間的角偏移量。兩內(nèi)齒凸緣利用螺栓連接。齒式聯(lián)軸器能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩，具有補(bǔ)償綜合位移的能力，安裝精度要求不高。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量較大，在重型機(jī)械中應(yīng)用廣泛。上一頁下一頁返回１６.３聯(lián)軸器和離合器（３）萬向聯(lián)軸器。如圖１６－２２所示，萬向聯(lián)軸器是由兩個(gè)叉形的萬向接頭和一個(gè)十字銷組成，可用于兩軸線交角較大的場(chǎng)合。但當(dāng)主動(dòng)軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)軸則做周期性變角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，這在傳動(dòng)中會(huì)引起附加動(dòng)載荷，所以常將兩個(gè)萬向聯(lián)軸器成對(duì)使用。３.彈性聯(lián)軸器（１）彈性套柱銷聯(lián)軸器。如圖１６－２３所示，彈性套柱銷聯(lián)軸器的構(gòu)造與凸緣聯(lián)軸器相似，只是用套有彈性套的柱銷代替了連接螺栓，利用彈性套的彈性變形來補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但彈性套易磨損，用于沖擊載荷小，啟動(dòng)頻繁的中、小功率傳動(dòng)中。彈性套柱銷聯(lián)軸器已標(biāo)準(zhǔn)化（ＧＢ／Ｔ４３２３—２００２）。上一頁下一頁返回１６.３聯(lián)軸器和離合器（２）彈性柱銷聯(lián)軸器。如圖１６－２４所示，這種聯(lián)軸器與彈性套柱銷聯(lián)軸器很相似，僅用彈性柱銷（通常用尼龍制成）將兩半聯(lián)軸器連接起來。它傳遞轉(zhuǎn)矩的能力更大、結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、耐用性好，用于軸向竄動(dòng)較大、正反轉(zhuǎn)或啟動(dòng)頻繁的場(chǎng)合。這種聯(lián)軸器也已標(biāo)準(zhǔn)化（ＧＢ／Ｔ５０１４—２００２）。４.聯(lián)軸器的選擇常用聯(lián)軸器多已標(biāo)準(zhǔn)化，選用時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)工作條件選擇合適的類型，然后再按轉(zhuǎn)矩、軸徑及轉(zhuǎn)速選擇聯(lián)軸器的型號(hào)尺寸，必要時(shí)應(yīng)對(duì)個(gè)別薄弱零件進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算。上一頁下一頁返回１６.３聯(lián)軸器和離合器１６.３.２離合器離合器要求接合平穩(wěn)，分離迅速徹底，操縱省力，調(diào)節(jié)和維修方便；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量??；接合元件耐磨和易于散熱等。離合器的操縱方式除機(jī)械操縱外，也有電磁、液壓、氣動(dòng)操縱，已成為自動(dòng)化機(jī)械中的重要組成部分。離合器按其工作原理可分為牙嵌式和摩擦式等類型。它們分別利用牙的嚙合和結(jié)合表面之間的摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩。對(duì)于已標(biāo)準(zhǔn)化的離合器，其選擇步驟和計(jì)算方法與聯(lián)軸器相同。下面介紹幾種常見的離合器。１.牙嵌式離合器上一頁下一頁返回１６.３聯(lián)軸器和離合器如圖１６－２５（ａ）所示，牙嵌式離合器由兩個(gè)端面帶牙的半離合器組成。從動(dòng)半離合器用導(dǎo)向鍵（或花鍵）與軸連接，另一半離合器用平鍵與軸連接，對(duì)中環(huán)用來使兩軸對(duì)中。為減小齒間沖擊、延長(zhǎng)齒的壽命，牙嵌式離合器應(yīng)在兩軸靜止或轉(zhuǎn)速差很小時(shí)結(jié)合或分離。壓嵌式離合器的牙型如圖１６－２５（ｂ）所示，梯形牙結(jié)合容易，可補(bǔ)償磨損后的牙間隙，應(yīng)用較廣。２.摩擦離合器摩擦離合器利用主、從動(dòng)半離合器摩擦片接觸面間的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。為提高傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，通常采用多片摩擦片。上一頁下一頁返回１６.３聯(lián)軸器和離合器它能在不停車或兩軸有較大轉(zhuǎn)速差時(shí)進(jìn)行平穩(wěn)接合，且可在過載時(shí)自行打滑，起安全保護(hù)作用。（１）單片圓盤摩擦離合器。如圖１６－２６所示為單片圓盤摩擦離合器，主動(dòng)盤１用平鍵與主動(dòng)軸相連接。從動(dòng)盤２與從動(dòng)軸通過導(dǎo)向平鍵連接。工作時(shí)操縱滑環(huán)３可使從動(dòng)軸上的摩擦盤做軸向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩軸的接合和分離。這種摩擦離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩較小。（２）多片圓盤摩擦離合器。上一頁下一頁返回１６.３聯(lián)軸器和離合器如圖１６－２７所示為多片摩擦離合器，外摩擦片２通過外圓周上的花鍵與外套１相連，內(nèi)摩擦片３利用內(nèi)圓周上的花鍵與內(nèi)套６相連，移動(dòng)滑環(huán)５可使杠桿４壓緊或放松摩擦片，從而實(shí)現(xiàn)離合器的接合與分離。上一頁返回１６.４滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)為保證滾動(dòng)軸承的正常工作，除了要合理選擇軸承的類型和尺寸外，還必須正確、合理地進(jìn)行軸承的組合設(shè)計(jì)，即正確解決軸承的軸向位置固定、軸承與其他零件的配合、軸承的調(diào)整與裝拆等問題。１.滾動(dòng)軸承的支承結(jié)構(gòu)類型（１）兩端固定式。如圖１６－２８所示，兩端用深溝球軸承支承。對(duì)向心軸承預(yù)留間隙ａ≈（０.２～０.３）ｍｍ；向心角接觸軸承如圖１６－２９所示，其預(yù)留間隙依賴軸承內(nèi)部游隙進(jìn)行調(diào)節(jié)。（２）一端固定、一端游動(dòng)。下一頁返回１６.４滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)當(dāng)軸的支點(diǎn)跨距較大或工作溫度較高時(shí)，多采用一端固定、一端游動(dòng)支承，如圖１６－３０所示。２.滾動(dòng)軸承的軸向固定（１）內(nèi)圈固定。如圖１６－３１所示為軸承內(nèi)圈軸向固定的常用方法。軸肩與軸用彈性擋圈［圖１６－３１（ａ）］軸端壓板［圖１６－３１（ｂ）］，圓螺母與止動(dòng)墊圈［圖１６－３１（ｃ）］。（２）外圈固定。如圖１６－３２所示為軸承外圈軸向固定方法。上一頁下一頁返回１６.４滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)端蓋固定［圖１６－３２（ａ）］，彈性擋圈固定［圖１６－３２（ｂ）］，用端蓋和座孔擋肩固定［圖１６－３２（ｃ）］，用套筒擋肩和端蓋固定［圖１６－３２（ｄ）］。３.軸承軸向位置的調(diào)整為使軸上的零件獲得準(zhǔn)確的位置，可根據(jù)對(duì)軸向調(diào)整的要求，將軸承