土木工程机械课件第五章.ppt

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1、第五章第五章 轴及轴系零部件轴及轴系零部件5.1 5.1 轴轴轴轴5.2 5.2 轴承轴承轴承轴承5.3 5.3 联轴器与离合器联轴器与离合器联轴器与离合器联轴器与离合器5.1 轴轴 轴系零部件轴系零部件：由轴、轴承、联轴器和离合器及：由轴、轴承、联轴器和离合器及轴上的转动零件组合起来的系统。轴上的转动零件组合起来的系统。轴的作用轴的作用是用于支撑轴上的旋转零件，使其具是用于支撑轴上的旋转零件，使其具有确定的工作位置，同时传递运动和动力有确定的工作位置，同时传递运动和动力。5.1.1 轴的分类及应用轴的分类及应用 1.直轴直轴按轴的按轴的承载情况分承载情况分：心轴、传动轴、转轴。：心轴、传动轴

2、、转轴。5.1 轴轴 (1)心轴心轴：只承受弯矩作用的轴。：只承受弯矩作用的轴。5.1 轴轴 (2)传动轴传动轴：既传递运动和动力（传递扭矩）、：既传递运动和动力（传递扭矩）、又支撑回转零件的轴。又支撑回转零件的轴。5.1 轴轴 (3)转轴转轴：既承受弯矩又承受扭矩的轴。：既承受弯矩又承受扭矩的轴。5.1 轴轴 按轴的形状分：按轴的形状分：轴轴轴轴光光光光 轴轴轴轴阶梯轴阶梯轴阶梯轴阶梯轴 直直直直 轴轴轴轴曲曲曲曲 轴轴轴轴钢丝软轴钢丝软轴钢丝软轴钢丝软轴5.1 轴轴5.1.2 轴的材料轴的材料 (1)一般用途的轴采用碳素钢：一般用途的轴采用碳素钢：3050碳素钢，常碳素钢，常用用45#钢钢

3、 (2)不重要、轻载、一般的转动轴采用不重要、轻载、一般的转动轴采用球墨铸铁球墨铸铁：Q235Q275 (3)传动功率大、受尺寸限制、有特殊要求的轴：传动功率大、受尺寸限制、有特殊要求的轴：采用合金钢。采用合金钢。5.1 轴轴 5.1.3 轴的结构设计轴的结构设计 轴的轴的外形尺寸应满足外形尺寸应满足：(a)轴上的零件便于装卸；轴上的零件便于装卸；(b)轴上的零件有可靠的轴向和周向固定；轴上的零件有可靠的轴向和周向固定；(c)轴的结构应便于加工、并尽量减少应力集中。轴的结构应便于加工、并尽量减少应力集中。5.1 轴轴1.轴的结构轴的结构为了便于制造、为了便于制造、轴上零件定位准轴上零件定位准确

4、、固定可靠、确、固定可靠、装拆方便，阶梯装拆方便，阶梯轴被设计成两端轴被设计成两端向中间逐渐增大向中间逐渐增大的阶梯。的阶梯。轴颈轴颈轴颈轴颈轴颈轴颈轴颈轴颈轴身轴身轴身轴身轴身轴身轴身轴身轴身轴身轴身轴身轴头轴头轴头轴头轴头轴头轴头轴头5.1 轴轴 2.零件在轴上的定位与固定零件在轴上的定位与固定(1)零件在轴向的定位与固定：零件在轴向的定位与固定：轴肩轴肩套筒套筒挡圈或螺母挡圈或螺母零件在轴向的定位零件在轴向的定位与固定的方法有：与固定的方法有：轴肩、套筒、轴端轴肩、套筒、轴端挡圈及螺母定位。挡圈及螺母定位。5.1 轴轴 a.轴肩与轴毂的定位结构轴肩与轴毂的定位结构5.1 轴轴 b.轴肩与

5、轴肩与套筒定位与固定套筒定位与固定5.1 轴轴c.轴肩与轴肩与圆螺母定位与固定圆螺母定位与固定5.1 轴轴d.轴肩与轴肩与挡圈的定位与固定挡圈的定位与固定5.1 轴轴e.轴轴端挡圈的定位与固定端挡圈的定位与固定5.1 轴轴（2）零件在轴上的周向）零件在轴上的周向定位定位与固定与固定 轴上零件的周向固定是为了防止零件与轴产生轴上零件的周向固定是为了防止零件与轴产生相对转动。相对转动。键键键键5.1 轴轴 周向定位与固定常用的方法有键、花键、成型、周向定位与固定常用的方法有键、花键、成型、弹性环、销、过盈配合等联接形式弹性环、销、过盈配合等联接形式5.1 轴轴 3.轴的结构工艺性：轴的结构工艺性：

6、（1）加工工艺性：越程槽、退刀槽、中心孔越程槽越程槽退刀槽退刀槽中心孔中心孔5.1 轴轴（2）装配工艺性：为了便于轴上零件的装配，轴的直径应采用从两边向中间逐渐增大的阶梯轴。从两边向中间逐渐从两边向中间逐渐增大的阶梯轴增大的阶梯轴5.1 轴轴 轴端应有倒角或圆角，并去掉毛刺，以便于轴端应有倒角或圆角，并去掉毛刺，以便于装配。装配。导角：导角：45、30、15 倒角倒角倒角倒角5.1 轴轴 （4）提高疲劳强度）提高疲劳强度 在轴的结构上，应尽量避免应力集中、提高表在轴的结构上，应尽量避免应力集中、提高表面加工质量、强化处理等措施。面加工质量、强化处理等措施。凹切圆角凹切圆角圆角圆角过渡肩环过渡肩

7、环5.1 轴轴5.1.4 轴的设计轴的设计 根据轴所传递的功率、轴的转速、轴上传动零根据轴所传递的功率、轴的转速、轴上传动零件的主要参数和结构尺寸进行。件的主要参数和结构尺寸进行。1.按扭矩初算轴径：按扭矩初算轴径：系数，值表系数，值表系数，值表系数，值表5252轴的转速，轴的转速，轴的转速，轴的转速，r rminmin式中：式中：式中：式中：t t t tT T轴的最大扭应力，轴的最大扭应力，轴的最大扭应力，轴的最大扭应力，MPa;MPa;5.1 轴轴PP轴的传动功率，轴的传动功率，轴的传动功率，轴的传动功率，KW;KW;dd受扭轴段上的最小直径，受扭轴段上的最小直径，受扭轴段上的最小直径，

8、受扭轴段上的最小直径，mm;mm;5.1 轴轴 c)越程槽：d)退刀槽:3.3.弯扭合成强度计算（不讲）弯扭合成强度计算（不讲）弯扭合成强度计算（不讲）弯扭合成强度计算（不讲）5.2 轴轴 承承 轴承轴承：用来支撑轴，并使轴和毂能相互转动的：用来支撑轴，并使轴和毂能相互转动的部件。部件。两种两种：滑动轴承、滚动轴承。：滑动轴承、滚动轴承。按照载荷方向按照载荷方向：承受径向载荷的向心轴承、承承受径向载荷的向心轴承、承受轴向载荷的推力轴承、同时承受径向和轴向载受轴向载荷的推力轴承、同时承受径向和轴向载荷的向心推力轴承荷的向心推力轴承5.2.1 滑动轴承滑动轴承 滑动轴承滑动轴承：包含零件少，工作面

9、为面接触，一：包含零件少，工作面为面接触，一般有润滑油膜。般有润滑油膜。5.2 轴轴 承承 1.结构形式结构形式 (1)整体向心滑动轴承整体向心滑动轴承 特点：只能承受径向载荷，多用于重载、低速、特点：只能承受径向载荷，多用于重载、低速、间歇工作的机械。间歇工作的机械。5.2 轴轴 承承 (2)剖剖分式向心滑动轴承：分式向心滑动轴承：5.2 轴轴 承承 (3)调心式向心球轴承：调心式向心球轴承：5.2 轴轴 承承 2.轴瓦的材料和结构轴瓦的材料和结构 (1)轴瓦的材料轴瓦的材料：(a)轴承合金轴承合金：是锡、铅、锑和铜的合金。广泛：是锡、铅、锑和铜的合金。广泛应用于高、中速、及重、中载荷下工作

10、的轴承。应用于高、中速、及重、中载荷下工作的轴承。(b)铸造青铜铸造青铜：(c)铸铁、粉末冶金材料、工程塑料。铸铁、粉末冶金材料、工程塑料。5.2 轴轴 承承 (2)轴瓦的结构：轴瓦的结构：(a)整体式轴瓦：用于整体式向心滑动轴承整体式轴瓦：用于整体式向心滑动轴承5.2 轴轴 承承(b)剖剖分式轴瓦分式轴瓦:5.2 轴轴 承承(c)双金属双金属轴瓦轴瓦:双金属轴瓦双金属轴瓦双金属轴瓦双金属轴瓦5.2 轴轴 承承油沟形式油沟形式油沟形式油沟形式(d)轴瓦上的油沟与油孔轴瓦上的油沟与油孔:5.2 轴轴 承承 （3）混合摩擦向心滑动轴承承载能力的校核：混合摩擦向心滑动轴承承载能力的校核：混合摩擦向心

11、滑动轴承主要混合摩擦向心滑动轴承主要失效形式失效形式：磨损、：磨损、胶合。胶合。(1)对于低速或间歇工作的轴承：应保证良好的对于低速或间歇工作的轴承：应保证良好的润滑性能，避免轴瓦过度磨损，应使压力润滑性能，避免轴瓦过度磨损，应使压力p(MPa)满足如下条件：满足如下条件：F径向力，径向力，N;d轴颈直径，轴颈直径，mm；B轴承工作宽度，轴承工作宽度，mm；p轴瓦材料的许用压力，轴瓦材料的许用压力，Mpa5.2 轴轴 承承 (2)对于载荷较大转速较高的轴承，应保证轴承对于载荷较大转速较高的轴承，应保证轴承工作时不使因过渡发热而产生胶合，应计算表征工作时不使因过渡发热而产生胶合，应计算表征轴承发

12、热因素轴承发热因素pv(N/mm2m/s)值，应使：值，应使：式中：式中：n轴的转速，轴的转速，r/min；pv许用值，许用值，5.2 轴轴 承承 (3)对于轻载高速轴承，应限制最高滑动速度：对于轻载高速轴承，应限制最高滑动速度：5.2 轴轴 承承5.2.2 滚动轴承滚动轴承1.基本结构：基本结构：基本结构基本结构：内圈、外圈、滚动体、保持架。：内圈、外圈、滚动体、保持架。5.2 轴轴 承承滚动体的形式：滚动体的形式：5.2 轴轴 承承 2.2.滚动轴承的主要滚动轴承的主要滚动轴承的主要滚动轴承的主要类型类型类型类型 (1)(1)单列向心球轴承单列向心球轴承单列向心球轴承单列向心球轴承（类型代

13、号（类型代号（类型代号（类型代号00000000）：主要承：主要承：主要承：主要承受径向载荷，也可一定的承受双向轴向力。极限受径向载荷，也可一定的承受双向轴向力。极限受径向载荷，也可一定的承受双向轴向力。极限受径向载荷，也可一定的承受双向轴向力。极限转速高。转速高。转速高。转速高。5.2 轴轴 承承 (2)调心球轴承调心球轴承（类型代号（类型代号1000):滚动体为双列钢滚动体为双列钢球，内圈有沟状滚道，外圈内表面为球面，可以球，内圈有沟状滚道，外圈内表面为球面，可以调整调整轴心线的位置，允许最大偏转角为调整调整轴心线的位置，允许最大偏转角为3 。可承受径向载荷和较小的轴向载荷，但不能承受可承

14、受径向载荷和较小的轴向载荷，但不能承受纯轴向载荷。纯轴向载荷。5.2 轴轴 承承 (3)圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承（类型代号（类型代号2000):能承受较大的能承受较大的径向载荷，常用于轴刚性大及轴、孔对中好的场径向载荷，常用于轴刚性大及轴、孔对中好的场合。合。5.2 轴轴 承承 (4)调心滚子轴承调心滚子轴承（类型代号（类型代号3000）：滚动体为：滚动体为双列鼓形滚子，外圈内表面为球面，允许偏斜角双列鼓形滚子，外圈内表面为球面，允许偏斜角为为0.52。承载能力大（是。承载能力大（是1000型轴承的型轴承的34倍，倍，极限转速低。极限转速低。5.2 轴轴 承承 (5)滚针轴承滚针轴承（类型代号

15、（类型代号4000）：径向尺寸小，：径向尺寸小，能承受很大的径向载荷，但不能承受轴向载荷，能承受很大的径向载荷，但不能承受轴向载荷，极限转速低；常用于径向尺寸受到限制且载荷较极限转速低；常用于径向尺寸受到限制且载荷较大的场合。大的场合。5.2 轴轴 承承 向心推力球轴承向心推力球轴承（类型代号（类型代号6000）：接触角：接触角a a有有15、25、40三种，可同时承受径向、单向轴向三种，可同时承受径向、单向轴向载荷，载荷，a a角越大，轴向承载能力越强。因只能承受角越大，轴向承载能力越强。因只能承受单向轴向载荷，所以常成对使用，平衡轴向力。单向轴向载荷，所以常成对使用，平衡轴向力。5.2 轴

16、轴 承承 (7)圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承（类型代号（类型代号7000）：承载能力：承载能力大于大于6000型轴承，极限转速也低一些，内外圈可型轴承，极限转速也低一些，内外圈可分离，可同时承受径向、轴向载荷。分离，可同时承受径向、轴向载荷。5.2 轴轴 承承 (8)推力球轴承推力球轴承（类型代号（类型代号8000）：轴承的上下：轴承的上下垫圈与滚动体可分离，用于承受轴向载荷，极限垫圈与滚动体可分离，用于承受轴向载荷，极限转速低。转速低。5.2 轴轴 承承(9)(9)螺旋滚子轴承螺旋滚子轴承螺旋滚子轴承螺旋滚子轴承（基本代号（基本代号（基本代号（基本代号50005000）(10)(10)交叉圆柱滚

17、子轴承交叉圆柱滚子轴承交叉圆柱滚子轴承交叉圆柱滚子轴承（基本代号（基本代号（基本代号（基本代号7900079000）5.2 轴轴 承承 3.类型的选择：类型的选择：原则原则:(1)轴承所承受载荷的大小、方向、性质；轴承所承受载荷的大小、方向、性质；(2)轴承的转速；轴承的转速；(3)调心性能要求；调心性能要求；(4)经济性：同型号的经济性：同型号的G、E、D、C级轴承，级轴承，其价格比为：其价格比为：1:1.8:2.7:7，球轴承较滚子轴承价，球轴承较滚子轴承价格低廉，调心轴承最贵。格低廉，调心轴承最贵。5.2 轴轴 承承 4.滚动轴承的失效形式滚动轴承的失效形式与计算准则与计算准则：（1）主

18、要的失效形式有：疲劳点蚀、塑性变形主要的失效形式有：疲劳点蚀、塑性变形.（2）计算准则）计算准则 对于一般工作条件的滚动轴承，点蚀是其主要对于一般工作条件的滚动轴承，点蚀是其主要的失效形式，主要进行寿命计算和静强度校核；的失效形式，主要进行寿命计算和静强度校核；对于摆动或转速低的滚动轴承，应控制塑性变对于摆动或转速低的滚动轴承，应控制塑性变形，主要进行静强度计算；形，主要进行静强度计算；对于高速回转的滚动轴承，应进行寿命计算和对于高速回转的滚动轴承，应进行寿命计算和极限转速校核。极限转速校核。5.2 轴轴 承承（3）角接触轴承与圆锥滚子轴承角接触轴承与圆锥滚子轴承的安装方式：的安装方式：角接触

19、轴承和圆锥滚子轴承应成对使用角接触轴承和圆锥滚子轴承应成对使用。按照轴承安装方向的不同，有正装（或称按照轴承安装方向的不同，有正装（或称“面对面对面面”安装安装）和反装（或称）和反装（或称“背靠背背靠背”安装）两种安安装）两种安装方式。装方式。5.3 联轴器和离合器联轴器和离合器 联轴器和离合器联轴器和离合器用于用于轴与轴或轴与回转零件的轴与轴或轴与回转零件的联接；其作用是：传递扭矩和转速。也可用作安联接；其作用是：传递扭矩和转速。也可用作安全装置、调速装置、定向装置。全装置、调速装置、定向装置。不同之处不同之处：联轴器在工作过程中，两轴不能分：联轴器在工作过程中，两轴不能分开；离合器可根据工

20、作需要，轴在运转时随时使开；离合器可根据工作需要，轴在运转时随时使两轴脱开或分离。两轴脱开或分离。5.3 联轴器和离合器联轴器和离合器5.3.1 联轴器：联轴器：1.联轴器的分类联轴器的分类联轴器联轴器联轴器联轴器固定式固定式固定式固定式可移动式可移动式可移动式可移动式刚性联轴器刚性联轴器刚性联轴器刚性联轴器弹性联轴器弹性联轴器弹性联轴器弹性联轴器5.3 联轴器和离合器联轴器和离合器 2.固定式刚性联轴器固定式刚性联轴器:固定式联轴器固定式联轴器:联轴器工作时，与被连接的两轴联轴器工作时，与被连接的两轴形成一个构件，不能补偿轴的位移。形成一个构件，不能补偿轴的位移。(1)套筒套筒联轴器：联轴器

21、：5.3 联轴器和离合器联轴器和离合器 (2)凸缘式联轴器凸缘式联轴器：凸肩凹槽式凸肩凹槽式凸肩凹槽式凸肩凹槽式绞制孔螺栓式绞制孔螺栓式绞制孔螺栓式绞制孔螺栓式5.3 联轴器和离合器联轴器和离合器 3.可移式钢性联轴器：可移式钢性联轴器：可移式钢性联轴器：是利用联轴器自身构件间可移式钢性联轴器：是利用联轴器自身构件间的自由度来补偿两轴间的相对位移。的自由度来补偿两轴间的相对位移。5.3 联轴器和离合器联轴器和离合器 (1)十字块联轴器十字块联轴器5.3 联轴器和离合器联轴器和离合器 (2)齿轮齿轮联轴器联轴器5.3 联轴器和离合器联轴器和离合器 (3)万向联轴器万向联轴器5.3 联轴器和离合器

22、联轴器和离合器 4.弹性联轴器：弹性联轴器：弹性联轴器弹性联轴器是通过自身的弹性元件传递扭矩，是通过自身的弹性元件传递扭矩，利用弹性元件的变形来补偿两轴间的相对位移，利用弹性元件的变形来补偿两轴间的相对位移，具有减振、缓冲的功能。具有减振、缓冲的功能。(1)弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器5.3 联轴器和离合器联轴器和离合器(2)(2)弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器(3)(3)轮胎式联轴器轮胎式联轴器轮胎式联轴器轮胎式联轴器5.3 联轴器和离合器联轴器和离合器离合器离合器 作用作用：根据需要结合或分离两轴，结合或切断：根据需要结合或分离两轴，结合或切断传动，以实现机械

23、的启动、停止、换向、变速、传动，以实现机械的启动、停止、换向、变速、过载保护、定向传动等。过载保护、定向传动等。离合器离合器离合器离合器操纵离合器操纵离合器操纵离合器操纵离合器自动离合器自动离合器自动离合器自动离合器机械离合器机械离合器机械离合器机械离合器液压离合器液压离合器液压离合器液压离合器电磁离合器电磁离合器电磁离合器电磁离合器气动离合器气动离合器气动离合器气动离合器5.3 联轴器和离合器联轴器和离合器 1.齿轮离合器齿轮离合器摩擦式离合器摩擦式离合器摩擦式离合器摩擦式离合器啮合式离合器啮合式离合器啮合式离合器啮合式离合器按结合元件的结合方式按结合元件的结合方式按结合元件的结合方式按结合元件的结合方式离合器离合器离合器离合器 2.牙牙嵌式嵌式离合器离合器5.3 联轴器和离合器联轴器和离合器2.2.液压离合器液压离合器液压离合器液压离合器3.3.滚柱式超越离合器滚柱式超越离合器滚柱式超越离合器滚柱式超越离合器第六章第六章第六章第六章目目目目 录录录录