第16章 常用装置的结构设计

1、第第16章章 常用装置的结构设计常用装置的结构设计16.1 轮类零件的结构设计轮类零件的结构设计16.2 轴的结构设计轴的结构设计16.3 滚动轴承的组合结构设计滚动轴承的组合结构设计16.4 滑动轴承结构设计滑动轴承结构设计16.5 螺栓组结构设计螺栓组结构设计16.6 典型零部件的润滑设计典型零部件的润滑设计带轮常用材料带轮常用材料 16.1 轮类零件的结构设计轮类零件的结构设计16.1.1带轮的结构设计带轮的结构设计灰铸铁灰铸铁 （HT150、HT200） 用于：用于：v30m/s 1带轮的结构形式带轮的结构形式实心式实心式dmmdd5 . 2daddBLd球墨铸铁球墨铸铁 用于：用于：

2、v25m/s40m/s 铸钢铸钢 用于：用于：v25m/s40m/s 铸铝、工程塑料铸铝、工程塑料 用于小功率传动用于小功率传动 腹板式腹板式mmdd300dadd 孔板式孔板式mmdd300且：且：mmdD10011mmdd300轮辐式轮辐式D1d1da2轮槽及其他尺寸的确定轮槽及其他尺寸的确定轮槽及带轮的其他结构尺寸可查轮槽及带轮的其他结构尺寸可查表表3.4，和参照，和参照图图16.1中的经验中的经验公式计算。公式计算。3带轮的技术要求带轮的技术要求V带轮的技术要求是：带轮的技术要求是：铸造、焊接或烧结的带轮在轮缘、腹板、轮辐及轮毂上不允许铸造、焊接或烧结的带轮在轮缘、腹板、轮辐及轮毂上不

3、允许 有砂眼、裂缝、缩孔及气饱；有砂眼、裂缝、缩孔及气饱；转速高于极限转速的带轮要做动平衡，反之要做静平衡。转速高于极限转速的带轮要做动平衡，反之要做静平衡。铸造带轮在不提高内部应力的前提下，允许对轮缘、凸台、铸造带轮在不提高内部应力的前提下，允许对轮缘、凸台、 腹板及轮毂的表面缺陷进行修补；腹板及轮毂的表面缺陷进行修补；其他条件参见其他条件参见GB/T 13575.1.92中的规定。中的规定。16.1.2 齿轮的结构设计齿轮的结构设计齿轮结构设计包括轮缘、轮辐及轮毂等。齿轮结构设计包括轮缘、轮辐及轮毂等。1锻造齿轮锻造齿轮对于齿轮齿顶圆直径小于对于齿轮齿顶圆直径小于500mm的齿轮，一般采用

4、锻造毛坯。的齿轮，一般采用锻造毛坯。 1）齿轮轴齿轮轴e圆柱齿轮齿根与键槽顶部圆柱齿轮齿根与键槽顶部距离距离, ,e2.5mn ,圆锥齿轮圆锥齿轮e1.6mn 需做成齿轮轴。需做成齿轮轴。1 1）实体式齿轮）实体式齿轮齿轮的齿顶圆直径齿轮的齿顶圆直径da 160mm时，可采用实心式结构。时，可采用实心式结构。bdsdhda 斜度斜度1:10lhc 2）腹板式结构）腹板式结构da500mm时，可做成时，可做成腹板式结构腹板式结构当当da500mm时，为减轻重量，也可时，为减轻重量，也可做成做成孔板式结构。孔板式结构。3）孔板式结构）孔板式结构轮辐式结构轮辐式结构400da1000mm时，可做成时

5、，可做成轮辐式结构轮辐式结构2铸造齿轮铸造齿轮圆锥齿轮常用圆锥齿轮常用腹板代替轮辐。腹板代替轮辐。 3镶套齿轮镶套齿轮（a a）组装齿圈的结构）组装齿圈的结构（b b）非金属板齿轮组装结构）非金属板齿轮组装结构对于尺寸较大而需要用较贵重金属齿轮，要采用组装齿轮结构，对于尺寸较大而需要用较贵重金属齿轮，要采用组装齿轮结构，以节约材料。轮圈用以节约材料。轮圈用钢钢制成，而轮芯用制成，而轮芯用铸铁铸铁或或铸钢铸钢 4焊接齿轮焊接齿轮对于单件或小批量生产的大齿轮，还可以采用焊接结构。对于单件或小批量生产的大齿轮，还可以采用焊接结构。16.1.3齿轮与轴连接的设计方法齿轮与轴连接的设计方法为使轴与轮毂的

6、连接具有足够的承载能力和定位精度，应合理为使轴与轮毂的连接具有足够的承载能力和定位精度，应合理地确定轮毂的宽度和直径。地确定轮毂的宽度和直径。轮毂宽度轮毂宽度L可取为轮毂孔直径可取为轮毂孔直径d的的0.8-1.0 倍。载荷较大或承受较倍。载荷较大或承受较大轴向载荷时取大值。大轴向载荷时取大值。LdS非实心齿轮通常取轮毂外径为非实心齿轮通常取轮毂外径为轮毂孔直径的轮毂孔直径的1.61.8 倍。承受倍。承受较大载荷、冲击载荷、或开有键槽较大载荷、冲击载荷、或开有键槽、销孔的轮毂应取较大值。、销孔的轮毂应取较大值。D1轴与轴与轮毂轮毂连接部分的直径连接部分的直径ds（轮毂孔径）根据装入端相邻轴段（轮

7、毂孔径）根据装入端相邻轴段的直径加的直径加5-10mm估算，若强度不足可加大轮毂宽度。估算，若强度不足可加大轮毂宽度。d1d2mmdd)105(12轮毂孔与轴颈接触处，轮毂孔与轴颈接触处，应注意连接配合的选择应注意连接配合的选择： 对转速较高、承载较大，或承受对转速较高、承载较大，或承受冲击载荷的连冲击载荷的连接应接应选择选择较紧的配合较紧的配合。 对于有相对滑动或转动的连接，对于有相对滑动或转动的连接， 应选择应选择间隙配合间隙配合形式；形式； 对固定连接应选择对固定连接应选择过盈配合过盈配合或过渡配合；或过渡配合；16.1.4 蜗杆及蜗轮的结构设计蜗杆及蜗轮的结构设计蜗杆因为蜗杆因为直径直

8、径不大，常与轴做成一体的，称为蜗杆轴。不大，常与轴做成一体的，称为蜗杆轴。 1蜗杆蜗杆结构结构 铣制蜗杆铣制蜗杆 无退刀槽，螺纹部分只能用铣刀铣制。无退刀槽，螺纹部分只能用铣刀铣制。车制蜗杆车制蜗杆 有退刀槽，螺纹部分既有退刀槽，螺纹部分既可以可以铣制又可以车制。铣制又可以车制。2蜗轮结构蜗轮结构1）整体浇铸式整体浇铸式 主要用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮。主要用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮。2）齿圈式齿圈式 这种结构由青铜齿圈及铸铁轮心所组成。这种结构由青铜齿圈及铸铁轮心所组成。 3）螺栓连接式螺栓连接式 多用于尺寸较大或容易磨损的蜗轮。多用于尺寸较大或容易磨损的蜗轮。 4）拼铸式拼铸式

9、 只用于成批制造的蜗轮。只用于成批制造的蜗轮。整体浇铸式整体浇铸式齿圈式齿圈式螺栓连接式螺栓连接式拼铸式拼铸式16.2 轴的结构设计轴的结构设计 轴结构设计的内容轴结构设计的内容: : 定出轴的定出轴的合理外形合理外形和和全部结构尺寸全部结构尺寸轴的结构设计要考虑的因素轴的结构设计要考虑的因素 1）轴上零件的定位要求轴上零件的定位要求 2）轴上零件的拆装、调整要求轴上零件的拆装、调整要求 3）轴的制造工艺性要求轴的制造工艺性要求 4）轴上零件的结构和位置安排轴上零件的结构和位置安排 16.2.1拟订轴上零件的装配方案拟订轴上零件的装配方案装配方案装配方案决定轴上主要零件的决定轴上主要零件的:

10、:装配方向装配方向 装配顺序装配顺序 相互关系相互关系（a）（b）两种装配方案的比较两种装配方案的比较套筒过长套筒过长齿轮从左侧装入齿轮从左侧装入齿轮零件右侧装入齿轮零件右侧装入16.2.2 轴上零件的定位轴上零件的定位定位的分类定位的分类轴向定位轴向定位周向定位周向定位定位的目的定位的目的防止轴上零件相对轴发生沿轴向或周向的相对运动防止轴上零件相对轴发生沿轴向或周向的相对运动1.1.轴肩与轴环轴肩与轴环 轴肩的分类轴肩的分类 定位轴肩定位轴肩非定位非定位 轴肩轴肩非定位轴肩非定位轴肩便于装配便于装配: :h=(0.5 1)mm定位轴肩定位轴肩: : h 35 mm轴环轴环rh 未实现定位未实

11、现定位rh 定位准确定位准确为了使零件能靠轴肩准确定位，轴肩为了使零件能靠轴肩准确定位，轴肩处的过渡圆角半径处的过渡圆角半径r必须小于零件榖孔必须小于零件榖孔端部的圆角半径端部的圆角半径R或倒角高度或倒角高度h。hrr轴肩处过渡圆角半径轴肩处过渡圆角半径h毂孔倒角高度毂孔倒角高度2. 套筒定位套筒定位优点：优点：结构简单、定位可靠，对轴的强度削弱小结构简单、定位可靠，对轴的强度削弱小适用场所适用场所：轴上两零件的轴向距离不太大轴上两零件的轴向距离不太大太长太长 轴承定位轴肩轴承定位轴肩( (套筒套筒) )不能过高不能过高( (以便拆卸以便拆卸) ) FlB 轴的轴的长度长度应短于与之相配合零件

12、的应短于与之相配合零件的毂毂宽宽（定位可靠）（定位可靠） 定位可靠定位可靠定位不可靠定位不可靠 定位定位零件有准确的工作位置零件有准确的工作位置 固定固定零件在轴上的位置牢固可靠零件在轴上的位置牢固可靠lBmmBl)32(lB3.轴端挡圈夹紧轴端挡圈夹紧4圆锥面圆锥面5. 圆螺母圆螺母夹紧夹紧双螺母固定双螺母固定单螺母加止动垫片单螺母加止动垫片双螺母固定双螺母固定单螺母加止动垫片单螺母加止动垫片6弹性挡圈弹性挡圈夹紧夹紧弹性挡圈弹性挡圈紧定螺钉定位紧定螺钉定位零件的周向定位零件的周向定位周向定位的目的周向定位的目的限制轴上零件相对轴的转动。限制轴上零件相对轴的转动。周向定位的常见形式周向定位的

13、常见形式键联接键联接，销联接销联接，紧定螺钉联接紧定螺钉联接和和过盈配合过盈配合等。等。H7r6d16.2.3 各段轴长度与直径的确定各段轴长度与直径的确定首先，按纯扭初估外伸端最小直径首先，按纯扭初估外伸端最小直径dminmin95500000.2TPdn3min41PdAn3P传递的功率传递的功率( (kw););d轴的直径轴的直径( (mm) )；d0空心轴的内径；空心轴的内径；A计算系数计算系数, ,查查表表7.2； 3PAn0/dd实心轴：实心轴：空心轴：空心轴：详细内容参见详细内容参见“第第7章轴的设计章轴的设计”。各轴段直径和长度的确定各轴段直径和长度的确定轴轴 确定轴各段长度及

14、直径确定轴各段长度及直径 应与轴所在的箱体整体结应与轴所在的箱体整体结 构相结合，综合考虑。构相结合，综合考虑。 轴上与标准件配合轴段，应轴上与标准件配合轴段，应 尽量采用标准直径。尽量采用标准直径。 轴上与零件相配合部分的轴段长度，应比轮毂长度略短轴上与零件相配合部分的轴段长度，应比轮毂长度略短23mm。 16.2.4 提高轴的强度的结构措施提高轴的强度的结构措施1. 1. 合理安排轴上载荷的传递路线合理安排轴上载荷的传递路线输入轮输入轮输入轮输入轮不合理的布置不合理的布置合理的布置合理的布置12342134T1T2T3T4T2T1T3T42改善轴上零件结构改善轴上零件结构（b）结构比结构比

15、（a）结构的最大弯矩值小，受力合理。结构的最大弯矩值小，受力合理。MmaxMmax轴未受扭矩作用轴未受扭矩作用轴受扭矩作用轴受扭矩作用FF改进轴上零件的结构以减小轴的载荷改进轴上零件的结构以减小轴的载荷3减小应力集中减小应力集中采用内凹圆角采用内凹圆角靠轴肩定位的零件的圆角半径很小时，可采用靠轴肩定位的零件的圆角半径很小时，可采用此方法此方法加装隔离环加装隔离环在轮榖或轴上开卸载槽在轮榖或轴上开卸载槽当轴与轮毂为过盈配合时，配合边缘处会产生较大的应力集当轴与轮毂为过盈配合时，配合边缘处会产生较大的应力集中，为减小应力集中，采用卸载槽结构中，为减小应力集中，采用卸载槽结构过盈配合时过盈配合时的应

16、力分布的应力分布轮毂采用卸载槽轮毂采用卸载槽 后的应力分布后的应力分布轴上开卸载槽轴上开卸载槽4提高轴颈的表面品质提高轴颈的表面品质采用表面碾压、喷丸、高频表面淬火、渗碳及渗氮等表面强化采用表面碾压、喷丸、高频表面淬火、渗碳及渗氮等表面强化工艺都可以显著提高轴疲劳强度。工艺都可以显著提高轴疲劳强度。 应考虑轴的结构工艺性应考虑轴的结构工艺性轴的结构工艺性是指轴的结构形状应便于加工和装配轴的结构工艺性是指轴的结构形状应便于加工和装配原则：原则：在满足使用的前提下，轴的结构越简单越好在满足使用的前提下，轴的结构越简单越好 为便于装配，常将轴做成阶梯形轴端应制出为便于装配，常将轴做成阶梯形轴端应制出

17、245倒角。倒角。 需要磨削的轴段应留有砂轮越程槽需要磨削的轴段应留有砂轮越程槽 需要车制螺纹的轴段应留有退刀槽需要车制螺纹的轴段应留有退刀槽 为了减少装夹工件的时间，为了减少装夹工件的时间，同一轴同一轴上上不同轴段不同轴段的键槽应的键槽应 布置在布置在轴的同一母线上轴的同一母线上 轴上直径相近处的轴上直径相近处的圆角圆角、倒角倒角、键槽宽度键槽宽度等应取相同尺寸等应取相同尺寸16.3 滚动轴承的组合结构设计滚动轴承的组合结构设计轴承组合的内容为：轴承组合的内容为：1）轴承的配置；轴承的配置； 2）轴系调节；轴系调节； 3）轴承的紧固和装配；轴承的紧固和装配； 4）轴承的配合；轴承的配合； 5

18、 ) ) 轴承的润滑密封；轴承的润滑密封；6 ) ) 轴承系统的刚度等。轴承系统的刚度等。16.3.1 滚动轴承的配置滚动轴承的配置1.两支点单向固定两支点单向固定（全固式全固式）1轴的游动趋势轴的游动趋势每一个支承只限制单方向移动，每一个支承只限制单方向移动，两个支承共同防止轴的双向移动。两个支承共同防止轴的双向移动。 在轴向力的作用下，轴系在轴向力的作用下，轴系左、右方向均不能轴向游动左、右方向均不能轴向游动外伸端刚度差，且轴受外伸端刚度差，且轴受热变形后轴承易卡死热变形后轴承易卡死轴的游动趋势轴的游动趋势（全固式全固式）外伸端刚度大，且轴受热变形后轴承不易卡死外伸端刚度大，且轴受热变形后

19、轴承不易卡死在轴向力的作用下，轴系在轴向力的作用下，轴系左、右方向均不能轴向游动左、右方向均不能轴向游动适用场所：适用场所：两轴承跨度较小，两轴承跨度较小， 工作温度不高。工作温度不高。2b轴的游动趋势轴的游动趋势轴的游动趋势轴的游动趋势角接触球轴承用于全固式角接触球轴承用于全固式右侧轴承与端盖间右侧轴承与端盖间留有留有很小的轴向间隙很小的轴向间隙，以适当，以适当补偿轴受热后的伸长变形。由于轴向间隙的存在补偿轴受热后的伸长变形。由于轴向间隙的存在，这种全固式支承不能做，这种全固式支承不能做精确的轴向定位。精确的轴向定位。热补偿间隙热补偿间隙轴的游动趋势轴的游动趋势轴的游动趋势轴的游动趋势2.

20、一支点双向固定，另一支点游动一支点双向固定，另一支点游动（固游式固游式）固游式固游式适用的场所：受热较大的长轴。适用的场所：受热较大的长轴。游动端游动端固定端固定端轴的游动趋势轴的游动趋势轴的游动趋势轴的游动趋势2. 一支点双向固定，另一支点游动一支点双向固定，另一支点游动（固游式固游式）轴的游动趋势轴的游动趋势轴的游动趋势轴的游动趋势固游式固游式适用的场所：受热较大的长轴。适用的场所：受热较大的长轴。3 两端游动支承（全游式）两端游动支承（全游式）适用场所：适用场所：一对人字齿轮啮合一对人字齿轮啮合 全固式全固式全游式全游式当一根轴上的轴承采用当一根轴上的轴承采用全固式全固式时，另一根轴上的

21、轴承须时，另一根轴上的轴承须采用采用全游式全游式，以防止齿轮卡死或人字齿的两侧受力不均。，以防止齿轮卡死或人字齿的两侧受力不均。轴的游动趋势轴的游动趋势轴的游动趋势轴的游动趋势轴的游动趋势轴的游动趋势轴的游动趋势轴的游动趋势3 两端游动支承（全游式）两端游动支承（全游式）轴的游动趋势轴的游动趋势轴的游动趋势轴的游动趋势左右两端均能沿轴向移动。左右两端均能沿轴向移动。16.3.2 轴系轴向位置调整和轴承游隙调整轴系轴向位置调整和轴承游隙调整调整盘调整盘 游隙对功能的影响游隙对功能的影响轴承游隙的调整轴承游隙的调整 调整游隙的方法：调整游隙的方法：靠端盖下的垫片调整靠端盖下的垫片调整调整盘调整调整

22、盘调整游隙过小游隙过小，运转不灵活。，运转不灵活。游隙过大游隙过大，承载能力降低，同时在运转时会出现振动和噪声。，承载能力降低，同时在运转时会出现振动和噪声。 调整轴系位置垫片调整轴系位置垫片调整轴承游隙垫片调整轴承游隙垫片16.3.3 滚动轴承的预紧滚动轴承的预紧预紧预紧是指在安装轴承时是指在安装轴承时预先预先对轴承施加对轴承施加一轴向载荷一轴向载荷，以消，以消 除轴承中的除轴承中的轴向游隙轴向游隙，并使滚动体和内、外圈滚道之间，并使滚动体和内、外圈滚道之间产生一定的产生一定的预变形预变形。（因轴承受力后还要发生变形，产。（因轴承受力后还要发生变形，产生间隙，如不预紧，过大的变形量会影响工作

23、质量）生间隙，如不预紧，过大的变形量会影响工作质量）预紧量预紧量应根据轴承的受载情况和使用要求合理确定，预紧量应根据轴承的受载情况和使用要求合理确定，预紧量过大，轴承的磨损量和发热量加大，会导致轴承寿命降低。过大，轴承的磨损量和发热量加大，会导致轴承寿命降低。轴承预紧的目的：轴承预紧的目的：提高轴承的提高轴承的旋转精度旋转精度，增加轴承装置的，增加轴承装置的刚度刚度，减小机器工作时的减小机器工作时的轴向振动，轴向振动，延长轴承寿命。延长轴承寿命。 。常见的预紧方式常见的预紧方式图（图（a）正装的圆锥滚子正装的圆锥滚子轴承通过夹紧外圈而预紧轴承通过夹紧外圈而预紧图（图（b）用弹簧预紧用弹簧预紧可

24、得到稳定的预紧力可得到稳定的预紧力图（图（a）图（图（b）图（图（C）在一对轴承中间在一对轴承中间装入长度不等的套筒，装入长度不等的套筒，预紧量由套筒的长度差预紧量由套筒的长度差来控制来控制图（图（d）为角接触轴承反为角接触轴承反装，将轴承外圈磨窄，通装，将轴承外圈磨窄，通过圆螺母夹紧使轴承预紧过圆螺母夹紧使轴承预紧图（图（C）图（图（d）16.3.4 滚动轴承的配合滚动轴承的配合1 1滚动轴承配合的特点滚动轴承配合的特点2）通常基孔制配合中基准孔的尺寸公差带采用下偏差为零，通常基孔制配合中基准孔的尺寸公差带采用下偏差为零， 上偏差为正值的分布。上偏差为正值的分布。 3）滚动轴承是标准组件，在

25、装配图中尺寸标注时，不需要标注滚动轴承是标准组件，在装配图中尺寸标注时，不需要标注 轴承的公差符号，只需标注与之配合的轴和孔的公差符号。轴承的公差符号，只需标注与之配合的轴和孔的公差符号。4 4）设计中不但要规定与滚动轴承配合的表面尺寸公差，同时设计中不但要规定与滚动轴承配合的表面尺寸公差，同时 也要规定相应的形位公差。也要规定相应的形位公差。1）滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制，滚动轴承外圈与孔滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制，滚动轴承外圈与孔 的配合采用基轴制的配合采用基轴制 滚动轴承的公差带滚动轴承的公差带 滚动轴承内圈与外圈的滚动轴承内圈与外圈的尺寸公差带均采用尺寸公差带均采用上偏差上

26、偏差为零为零，下偏差为负值下偏差为负值的分布，的分布，所以与滚动轴承内圈配合的所以与滚动轴承内圈配合的轴在采用同样的配合符号时，轴在采用同样的配合符号时，与滚动轴承所形成的配合比与滚动轴承所形成的配合比一般基孔制的基准孔所形成一般基孔制的基准孔所形成的的配合更紧配合更紧。 2滚动轴承配合的滚动轴承配合的选用的原则选用的原则1）载荷的大小和方向载荷的大小和方向2）轴承的工作温度轴承的工作温度3）轴承的固定形式轴承的固定形式4）轴承的拆装条件轴承的拆装条件5）轴承精度等级轴承精度等级轴承受载较大时，配合容易松动，应选用较紧配合轴承受载较大时，配合容易松动，应选用较紧配合; 当载荷方向当载荷方向不变

27、时，转动圈比固定圈有更紧的配合。不变时，转动圈比固定圈有更紧的配合。当发热量较大，散热条件较差时，外圈配合选的稍松，内圈当发热量较大，散热条件较差时，外圈配合选的稍松，内圈配合选的稍紧。配合选的稍紧。 固定支点的轴承外圈与孔的相对位置固定，可选择较紧的配合。固定支点的轴承外圈与孔的相对位置固定，可选择较紧的配合。 外圈相对于孔有轴向移动时，应采用间隙配合。外圈相对于孔有轴向移动时，应采用间隙配合。经常拆卸、更换、拆装的轴承应选用较松的配合。不经常拆卸经常拆卸、更换、拆装的轴承应选用较松的配合。不经常拆卸的轴承可选用较紧的配合。的轴承可选用较紧的配合。高精度轴承也应提高与之相配合的轴和孔的加工精

28、度要求。高精度轴承也应提高与之相配合的轴和孔的加工精度要求。16.3.5 滚动轴承的安装与拆卸滚动轴承的安装与拆卸轴承安装有轴承安装有热套法热套法和和冷压法冷压法。所谓热套法就是将轴承放入油池中，。所谓热套法就是将轴承放入油池中，加热至加热至80100，然后套装在轴上。冷压法需有专用压套，然后套装在轴上。冷压法需有专用压套，用压力机压入。用压力机压入。滚动轴承与轴和孔配合较紧，设计中要为拆卸留有必要的空间，滚动轴承与轴和孔配合较紧，设计中要为拆卸留有必要的空间， FFFFl压头压头轴轴手柄手柄螺杆螺杆螺母螺母钩爪钩爪轴承内圈压装轴承内圈压装轴承外圈压装轴承外圈压装压力机拆卸压力机拆卸钩爪拆卸器

29、钩爪拆卸器压套压套组装压套组装压套16.3.6 滚动轴承的密封装置滚动轴承的密封装置滚动轴承密封的目的是防止灰尘、滚动轴承密封的目的是防止灰尘、水分和其他杂物侵入轴承，并可水分和其他杂物侵入轴承，并可阻止润滑剂的流失。阻止润滑剂的流失。 按照原理可分为：按照原理可分为： 接触式密封接触式密封非接触式密封非接触式密封1接触式密封接触式密封1）毡圈密封毡圈密封 2 ）密封圈式密封密封圈式密封2 非接触式密封非接触式密封1 ）隙缝密封）隙缝密封2 ）甩油密封）甩油密封注意：注意：图轴的转向必须有利于油流回箱体内图轴的转向必须有利于油流回箱体内）轴上开油槽）轴上开油槽）甩油环）甩油环）螺旋式送油槽）螺

30、旋式送油槽3. 迷宫式密封（曲路密封）迷宫式密封（曲路密封）使用场所：使用场所：潮湿或较脏的工作环境。潮湿或较脏的工作环境。对轴向曲路密封端盖的结构要求：对轴向曲路密封端盖的结构要求：剖分式端盖。剖分式端盖。密封效果好，但结构复杂，造价较高。密封效果好，但结构复杂，造价较高。）轴向曲路密封）轴向曲路密封）径向曲路密封）径向曲路密封16.4 滑动轴承结构设计滑动轴承结构设计16.4.1 滑动轴承的典型结构型式滑动轴承的典型结构型式1径向滑动轴承径向滑动轴承1）整体式径向滑动轴承整体式径向滑动轴承油杯螺纹孔油杯螺纹孔轴承座轴承座轴套轴套这种轴承结构简单、制造成本低，这种轴承结构简单、制造成本低，但

31、磨损后无法修整，对曲轴无法但磨损后无法修整，对曲轴无法安装。所以，多用于低速、轻载安装。所以，多用于低速、轻载和间歇工作的场合。和间歇工作的场合。轴承座轴承座 油孔油孔油杯螺纹孔油杯螺纹孔油沟油沟轴套轴套2）剖分式滑动轴承剖分式滑动轴承轴承座轴承座剖分轴瓦剖分轴瓦轴承盖轴承盖双头螺柱双头螺柱轴承座轴承座轴承盖轴承盖双头螺柱双头螺柱轴瓦轴瓦对开式滑动轴承在对开式滑动轴承在装拆轴装拆轴时，轴颈时，轴颈不需要轴向移动不需要轴向移动，装拆方便。，装拆方便。另外，适当增减轴瓦剖分面间的调整垫片，可以调节轴颈与轴承另外，适当增减轴瓦剖分面间的调整垫片，可以调节轴颈与轴承之间的间隙。之间的间隙。 对开式对开

32、式正正滑动轴承滑动轴承对开式对开式斜斜滑动轴承滑动轴承调心滑动轴承调心滑动轴承 适用于轴颈较长（宽径比适用于轴颈较长（宽径比B/L大于大于1.51.75），轴的刚度较小，或），轴的刚度较小，或两轴承，座孔同心度较难保证时。两轴承，座孔同心度较难保证时。2推力滑动轴承推力滑动轴承（a）（b）（d）（c）（a）结构由于靠近边缘处相对滑动速度大，磨损严重，工作）结构由于靠近边缘处相对滑动速度大，磨损严重，工作 面上压强分布不均匀；面上压强分布不均匀； （b）结构由于采用环状端面，改善了压强分布不均匀状态；）结构由于采用环状端面，改善了压强分布不均匀状态；（d）结构适用于载荷较大，承受双向轴向载荷的场

33、所。）结构适用于载荷较大，承受双向轴向载荷的场所。单环结构单环结构多环结构多环结构FFFF16.4.2 轴瓦的结构轴瓦的结构整体式轴承中与轴颈配合的零件称为整体式轴承中与轴颈配合的零件称为轴套轴套，分为，分为不带油沟不带油沟和和带油沟带油沟两种结构。两种结构。 带油沟带油沟整体轴瓦整体轴瓦对开式轴瓦对开式轴瓦油沟油沟油孔油孔油孔油孔油沟油沟 无油沟整体无油沟整体轴瓦轴瓦为使为使剖分式轴承剖分式轴承轴瓦既有一定的轴瓦既有一定的强度强度和良好的和良好的减磨性减磨性，常在轴瓦，常在轴瓦内表面浇铸一层减磨性好的材料（如内表面浇铸一层减磨性好的材料（如轴承合金轴承合金），称为轴承衬。），称为轴承衬。 轴

34、瓦与轴承衬结合型式轴瓦与轴承衬结合型式 要求要求轴承衬轴承衬能可靠地贴合在轴瓦表面上。能可靠地贴合在轴瓦表面上。供油孔和油沟应开在轴瓦的供油孔和油沟应开在轴瓦的非承载区非承载区，否则会，否则会降低降低油膜的油膜的承载能力承载能力 图图（b）中虚线为未开油沟前的压力分布。中虚线为未开油沟前的压力分布。 图图（a）中中 a曲线为未开油沟前的压力分布。曲线为未开油沟前的压力分布。 （a）（b）a油室油室 对于一些重型机器的轴承轴瓦，其上常开设对于一些重型机器的轴承轴瓦，其上常开设油室油室。它既可以使。它既可以使润滑空间增大，并有贮油和保证润滑油稳定性的作用，润滑空间增大，并有贮油和保证润滑油稳定性的

35、作用， 16.5 螺栓组结构设计螺栓组结构设计16.5.1 连接结合面的形状连接结合面的形状结合面的形状应为轴对称的简单几何形状以便于加工制造，结合面的形状应为轴对称的简单几何形状以便于加工制造，保证受力合理。保证受力合理。16.5.2 螺栓的空间布置螺栓的空间布置1为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分布在同一为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分布在同一 圆周上的螺栓数目取成圆周上的螺栓数目取成3、4、6、8等数；等数； 在布置螺栓时，螺栓中心线与机体壁、螺栓之间的距离，要依据在布置螺栓时，螺栓中心线与机体壁、螺栓之间的距离，要依据扳手扳手所需的所需的活动空间活动空间大小和连接的大

36、小和连接的密封性要求密封性要求来决定。来决定。 2螺栓之间的距离螺栓之间的距离t t一般按照经验公式选择：一般按照经验公式选择： （用于密封性要求高及压力（用于密封性要求高及压力P （1.010） MPa 的场合。的场合。dt) 5 . 45 . 2 (dt)85( （用于一般连接及压力（用于一般连接及压力P1.6MPa的压力容器）的压力容器）dt10（用于无密封要求的场合）（用于无密封要求的场合）t =3螺栓布置应使各螺栓的受力合理。螺栓布置应使各螺栓的受力合理。对对铰制孔螺栓铰制孔螺栓不能在受力方向成排不能在受力方向成排布置布置8个个以上螺栓，以免受力不均。以上螺栓，以免受力不均。FFtd

37、r2(b)r1(a)螺栓连接承受螺栓连接承受弯、扭矩弯、扭矩作用时，应使螺栓靠近结合面的作用时，应使螺栓靠近结合面的边缘，以减小螺栓的受力。边缘，以减小螺栓的受力。TTF1F2扭矩扭矩T相同相同，结构结构（a）比结构比结构（b）螺栓受力小螺栓受力小ZrTF 21rr 因为：因为：21FF所以：所以：（a）方案方案比比（b）方案方案合理合理为简化设计、制造，对为简化设计、制造，对同一螺栓组内同一螺栓组内的螺栓应选择的螺栓应选择同样材料同样材料、同样规格同样规格、同一标准同一标准的螺栓，以便于采购、管理和装配。的螺栓，以便于采购、管理和装配。16.5. 3 基于受力合理性的螺栓结构设计基于受力合理

38、性的螺栓结构设计螺栓连接的强度主要取决于螺栓的强度螺栓连接的强度主要取决于螺栓的强度影响螺栓强度的因素影响螺栓强度的因素1. 危险截面的应力幅危险截面的应力幅2. 螺纹牙上的载荷不均螺纹牙上的载荷不均3. 螺栓上的应力集中螺栓上的应力集中4. 螺栓上的附加应力螺栓上的附加应力5. 螺栓的制造工艺螺栓的制造工艺1降低影响螺栓疲劳强度的应力幅降低影响螺栓疲劳强度的应力幅在最小应力不变的情况下，在最小应力不变的情况下，应力应力幅值幅值越小，螺栓越不容易发生越小，螺栓越不容易发生疲劳失效。疲劳失效。FFFF前提：前提： 预紧力预紧力 F不变不变; 工作拉力工作拉力F不变。不变。结果：结果：总拉力总拉力

39、 F0 减小，残余预紧力减小，残余预紧力F减小减小, F 减小。减小。212dFa降低螺栓刚度降低螺栓刚度应力幅减小应力幅减小结论：结论： 降低螺栓的刚度降低螺栓的刚度降低螺栓应力幅的措施降低螺栓应力幅的措施mb FF00FFF212aFd aa bFFF 增加被连接件的刚度增加被连接件的刚度m0FF前提：前提：预紧力预紧力 F不变，工作拉力不变，工作拉力 F 不变不变增加被连接件刚度增加被连接件刚度应力幅减小应力幅减小结结 论论bmF0FF F212dFa212aFd aa 结果：结果：总拉力总拉力 F0减小至减小至 ，残余预紧力减小，残余预紧力减小，F 减小为减小为0FF同时降低螺栓刚度、

40、增加被连接件刚度同时降低螺栓刚度、增加被连接件刚度F前提：总拉力前提：总拉力F0不变不变 ，工作拉力，工作拉力F、残余预紧力、残余预紧力F均不变均不变结果：预紧力结果：预紧力 F 增大，增大，F 减小减小同时降低螺栓刚度、增加被连接件刚度同时降低螺栓刚度、增加被连接件刚度 是最有效的降低应力幅的方法是最有效的降低应力幅的方法结结 论：论：FFFbFFmmF212dFa212aFd aa 降低应力幅的具体措施降低应力幅的具体措施采用腰状螺栓与空心螺栓采用腰状螺栓与空心螺栓在螺母下采用弹性元件在螺母下采用弹性元件采用刚度较大的密封环采用刚度较大的密封环效果不好效果不好效果好效果好刚度小刚度小 2.

41、 改善螺纹牙上载荷分布不均的现象改善螺纹牙上载荷分布不均的现象 螺纹牙上载荷分布不均的原因螺纹牙上载荷分布不均的原因螺栓和螺母的刚度螺栓和螺母的刚度 及变形性质不同及变形性质不同1/3载荷载荷第八圈以上螺纹第八圈以上螺纹 几乎不受力几乎不受力采用加高螺母不能采用加高螺母不能 提高连接的强度提高连接的强度F0改善螺纹牙上载荷分布不均的措施改善螺纹牙上载荷分布不均的措施旋置螺母旋置螺母内斜螺母内斜螺母环槽螺母环槽螺母内斜、环槽结合新型螺母内斜、环槽结合新型螺母F0F0内斜、环槽结合螺母内斜、环槽结合螺母 3.减小应力集中的影响减小应力集中的影响加大圆角加大圆角r卸载槽卸载槽rr0.51.0卸载过渡

42、结构卸载过渡结构r2支承面不平，支承面不平，被连接件被连接件 变形太大变形太大(a) 采用球面垫圈采用球面垫圈(b) 采用斜面垫圈采用斜面垫圈e避免采用勾头螺栓避免采用勾头螺栓（c）凸台）凸台（d）沉头座）沉头座F0MF0F0MF0F0(a) 采用球面垫圈采用球面垫圈(b) 采用斜面垫圈采用斜面垫圈支承面不平，支承面不平，被连接件被连接件 变形太大变形太大MF0e避免采用勾头螺栓避免采用勾头螺栓F0MF0F0（c）凸台）凸台（d）沉头座）沉头座4. 避免附加应力避免附加应力16.6 典型零部件的润滑设计典型零部件的润滑设计16.6.1 滑动轴承的润滑设计滑动轴承的润滑设计对于相对滑动速度对于相

43、对滑动速度V较低，在边界润滑状态的滑动轴承：较低，在边界润滑状态的滑动轴承：如果密封防尘较好，可采用油润滑，否则应采用脂润滑。如果密封防尘较好，可采用油润滑，否则应采用脂润滑。对于在混合润滑状态下的滑动轴承可采用对于在混合润滑状态下的滑动轴承可采用:飞溅润滑、油环或油链等润滑方法，并保证适当的供油量；飞溅润滑、油环或油链等润滑方法，并保证适当的供油量；对于在流体动压润滑状态下的滑动轴承应采用对于在流体动压润滑状态下的滑动轴承应采用: 压力供油润滑力式，并保证充分供油；压力供油润滑力式，并保证充分供油；对于采用连续供油方式润滑的滑动轴承：对于采用连续供油方式润滑的滑动轴承：应使轴承内的润滑油保持流动，以加强散热和清洗润滑应使轴承内的润滑油保持流动，以加强散热和清洗润滑表面，防止热量和污物滞留。表面，防止热量和污物滞留。16.6.2 滚动轴承的润滑设计滚动轴承的润滑设计常用滚动轴承的润滑剂为润滑脂和润滑油两种常用滚动轴承的润滑剂为润滑脂和润滑油两种 。具体选择可按速度因数具体选择可按速度因数dn值值来决定。来决定。d 滚动轴承的内径，滚动轴承的内径，mm；n 为轴承的转速，为轴承的转速，r/min。当当dn 23105 mm r/min时，