机械基础 课件 模块8 轴系零部件

课程导入：模块八轴系零部件

任务一

轴

轴是机械中最重要的零件之一，它的主要功用是支承回转的机械零件（如齿轮、带轮等），并传递运动和动力。汽车传动轴火车车轮轴减速器轴

2010年11月4日，澳洲航空公司的一架A380客机执行伦敦-新加坡-悉尼的QF32航班任务时，机上载有440名乘客及26名机组成员。

飞机由新加坡起飞后，爬升几分钟飞到2134米高度时，突然出现了爆炸声，飞机随即处于难以控制的状态。原因是2号发动机中压涡轮驱动中压压气机的传动轴突然折断，造成中压涡轮盘爆破成几块，断块以很大的离心力打穿涡轮机匣与发动机短舱（如图）。

在机组人员精心操作下，将损坏严重、难于控制的飞机终于在起飞后109分钟，在距机场跑道（跑道长4000米）尽头150米处安全停住。创造了航空史上的一个奇迹。受损的发动机附件传动机构发动机受损情况教学目标知识目标1.了解轴的类型和特性；2.掌握轴的常用材料；3.掌握轴的结构设计；4.掌握轴的强度校核。能力目标1.能够正确选择轴的材料；2.能够进行轴的结构设计；3.能够进行轴的强度校核。素养目标1.树立自立协作、严谨细心的工作态度，处理好人际关系。2.培养学生标准意识和规范意识；3.培养学生敢于担当、精益求精的工匠精神。【学习重点与难点】1.轴的功用和类型；2.轴材料的选择；3.轴的结构设计；4.轴强度的校核。【相关知识】一、轴的功用和类型（一）轴的功用

轴的主要功用是支承旋转零件（如齿轮、带轮、联轴器等），以传递运动和动力，是组成机器的重要零件之一。（二）轴的类型1.根据承载情况不同，轴可分为传动轴、心轴和转轴三类。如图所示。（a）传动轴

（b）心轴

（c）转轴2.按轴线的几何形状分类

按轴线的几何形状不同，轴可分为直轴、曲轴和挠性轴三类，如图所示。二、轴的材料

轴的主要失效形式为疲劳破坏，其材料应具有较好的强度、韧性及耐磨性。

选用轴材料时应综合考虑，具体按以下要求选取：1.一般用途的轴常用优质碳素结构钢，如35、45、50等，采用正火或调质处理；2.轻载或不重要的轴可采用普通碳素钢；3.重载重要的轴可选用合金结构钢，如20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA等，其力学性能高，但成本较高。三、轴的结构设计（一）轴的结构应满足的基本要求

1.有利于提高轴的强度和刚度。

2.轴和轴上零件要有准确的工作位置。

3.轴应便于加工，轴上零件要易于装拆。4.轴应具有良好的制造工艺性。5.轴各部分的直径和长度的尺寸要合理。轴的装配（二）轴的结构组成

轴的结构一般由轴头、轴颈、轴身、轴肩和轴环等组成，如图所示。（三）轴最小直径的估算

常根据轴的扭转强度条件来估算轴的最小直径，轴的最小直径可按照模块一公式（1-29）进行计算。则轴的最小直径估算公式为：C—由轴的材料和载荷情况确定的常数。

考虑到轴上开有键槽会削弱轴的强度，可将轴径适当增大。轴上开有一个键槽时，轴径可增大3%左右，轴的同一截面开有两个键槽时，轴径可增大7%左右。轴的标准直径见表8-2。（四）轴的结构设计1.轴的加工和装配工艺性（1）轴的形状应力求简单，阶梯级数尽可能少。（2）键槽、圆角半径、倒角、中心孔等尺寸尽可能统一，以利于加工和检验。如图所示。键槽与倒角（3）车制螺纹的轴段应有退刀槽，磨削的轴段应设计砂轮越程槽，如图所示。（4）当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于同一圆轴母线上。（5）为便于装配，轴端均应有倒角。（6）为了便于安装与拆卸，阶梯轴应设计成两端小中间大，便于零件从两端装拆。（7）各零件装配应尽量不接触其他零件的配合表面。（8）轴肩高度不应妨碍零件的拆卸。退刀槽与越程槽2.轴上零件的定位与固定（1）轴上零件的轴向定位与固定

常用轴上零件的轴向定位与固定方式、特点及应用见表8-3。注意：（1）非定位轴肩是为了加工和装配方便而设置的，其高度没有严格的规定，一般为1～2mm。（2）为保证轴上零件能可靠定位，当采用套筒、轴端挡圈、圆螺母作轴向定位与固定时，轴与零件相配合的轴段长度应比轮毂的长度短2～3mm。（3）轴上零件的周向固定

轴上零件周向必须固定可靠，才能传递运动与动力。周向固定可采用平键、花键、销、过盈配合等，如图所示。轴上零件的周向固定方法3.提高轴疲劳强度的结构设计

在设计轴的结构时，应考虑减少应力集中，以提高轴的疲劳强度。如图所示。（a）凹切圆角

（b）过渡肩环

（c）开卸载槽C为由轴的材料及承载情况确定的常数。由下表查得。1.按扭转强度计算

这种方法视轴只受转矩，根据转矩大小估算d，并用降低许用扭剪应力的方法来考虑弯矩的影响。四、轴的设计计算轴的材料Q235、20Q275、354540Cr、35SiMn、38SiMnMo[τ]/MPa15～2520～3525～4540～52C149～126135～112126～103106～97—扭剪应力，MPa—许用扭剪应力，MPa—抗扭截面系数，mm3

—转矩，N.mm—传递的功率，KW—转速，r/min—轴的直径，mm式中：上式所求d作为轴的最小直径进行轴的结构设计，若该处有一个键槽，d增大5%，有两个键槽，d增大10%。2.按经验公式估算

对于一般减速装置中的轴，也可用经验公式估算轴的最小轴径。

对于高速级输入轴d=(0.8～1.2)D

D——与高速级轴相联的电动机轴径

对于各级低速轴d=(0.3～0.4)a

a——同级齿轮中心距3.按弯扭合成强度计算

在初估轴径及结构设计完成以后，即可确定轴上载荷大小、方向、作用点和轴的支承点位置。从而可求出支承反力，画出弯矩图和扭矩图，这时就可按弯扭合成强度计算轴的直径（多用来对已设计好的轴进行强度校核）。

由弯矩图和转矩图可初步判断轴的危险剖面。对于一般的钢制轴，可用第三强度理论求出危险剖面的当量应力

e，其强度条件为：

e—当量应力MPa

b—弯曲应力MPaM—危险截面上的合成弯矩N.mmW—危险截面上的抗弯截面系数mm3

对于一般转轴，

b为对称循环，而

的应力特性常是不变或脉动，考虑到两者循环特性不同的影响，将上式中的转矩乘以折算系数α，得校核轴的强度基本公式为：α—折算系数Me—当量弯矩N.mm

[

-1]b—对称循环下许用弯曲应力设计式：

对于一般用途的轴，按上述方法计算已足够精确。对重要的轴，还要考虑影响轴疲劳强度的一些因素而作精确验算。其内容可参阅有关书籍。设计注意：1）找危险截面：Me较大或d较小处

2）强度不足采取措施

a)增大轴径，其它尺寸跟着变化

b)改用材料、热处理方法4.轴的刚度计算概念轴受载后会产生弹性变形，机械中若轴的刚度不够，会影响机器的正常工作。如机床的主轴变形太大时，将影响机床的加工精度，电机转子轴弯曲变形太大时，将使转子和定子的间隙改变而影响电机性能，所以轴必须有足够的刚度。

对于有刚度要求的轴，为使轴不因刚度不足而失效，设计时应根据轴的不同要求限制其变形量：

分别为许用挠度、许用偏转角和许用扭转角，其值见有关参考书。5.轴的设计步骤设计轴的一般步骤为：(1)选择轴的材料(2)初步确定轴最细部分的直径(3)轴的结构设计(4)轴的强度校核当校核不合格时，还要改变危险截面尺寸，进而修改轴的结构，直至校核合格为止。因此，轴的设计过程是反复、交叉进行的。课程导入：滚动轴承应用非常广泛。模块八轴系零部件

任务二

轴承动车用滚动轴承风电主轴轴承我国轴承发展历史：距今8000年的跨湖桥文化遗址出土的木质陶轮底座（上放陶轮转盘）清朝时期滚子轴承秦(公元前221-206)、汉朝具有雏形结构的轴承浑仪（主要用于天象观测的仪器）北魏慢轮装置（带轴的轮子）近代中国第一套国产轴承的诞生（上海“1308”双列调心球轴承。产品品牌为SRF）教学目标知识目标1.掌握滚动轴承的类型、代号的含义。2.掌握滚动轴承的选择。3.掌握滚动轴承的组合设计。4.掌握滚动轴承的失效形式及计算准则。5.掌握滚动轴承的寿命计算。6.掌握角接触轴承轴向力的计算。7.掌握滚动轴承静强度的计算。8.掌握滚动轴承的润滑与密封。9.了解滑动轴承的特点、类型及应用。10.掌握轴瓦的结构与材料的选择。11.掌握滑动轴承的失效形式与润滑。能力目标1.能正确选择滚动轴承。2.能对滚动轴承的组合进行设计。3.能分析并计算滚动轴承的寿命。4.能分析并计算角接触轴承的轴向力。5.能对滚动轴承进行静强度计算。6.能正确选择滚动轴承的润滑与密封方式。7.能设计轴瓦的结构并进行材料的选择。素养目标1.培养学生科技报国的家国情怀和工匠精神，激发学生诚朴创新的使命担当和进取精神。2.培养学生标准意识和规范意识；3.培养学生严谨细心、爱岗敬业、精益求精的工匠精神。1.滚动轴承的类型与代号2.滚动轴承的选择3.滚动轴承的组合设计4.滚动轴承寿命的计算5.角接触轴承轴向力的计算6.滚动轴承静强度的计算7.滚动轴承的润滑与密封8.滑动轴承轴瓦的结构与材料9.滑动轴承的失效形式与润滑【学习重点与难点】【相关知识】一、轴承的功用和分类

轴承主要起支承轴和轴上零部件的作用，同时能保持轴的旋转精度和减少轴与支承间的摩擦及磨损。

根据摩擦性质不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。二、滚动轴承

滚动轴承都已标准化。（一）滚动轴承的结构和材料

滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。

滚动体有多种形式，常用的滚动体有球、圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子和滚针等，如图所示。滚动体的形式

滚动轴承的内圈、外圈和滚动体均采用强度高、耐磨性好的铬锰高碳钢制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn等。淬火后硬度可达60HRC以上。保持架多用低碳钢或铜合金制造，也可采用塑料或其他材料。（二）滚动轴承的类型1.按滚动体种类分

按滚动体的种类可分为球轴承和滚子轴承。2.按承载方向（公称接触角）分

滚动体与轴承圈滚道接触处的法线方向与轴承径向平面（垂直于轴线的平面）之间的夹角称为公称接触角，简称接触角。接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力越强。轴承按承受载荷方向（公称接触角）的分类见表8-6。3.按调心能力分

按滚动轴承工作时能否调心可分为调心轴承和刚性轴承。4.按滚动体列数分

按滚动体的列数可分为单列轴承、双列轴承和多列轴承。常见滚动轴承的主要类型、特性及应用见表8-7。表8-7滚动轴承的主要类型、特性及应用续表8-7滚动轴承的主要类型、特性及应用续表8-7滚动轴承的主要类型、特性及应用（三）滚动轴承的代号

GB/T272—1993规定了滚动轴承代号的结构及表示方法。滚动轴承代号的构成见表8-8。表8-8滚动轴承代号的构成1.基本代号

基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸，由轴承的内径、直径系列、宽度（高度）系列和类型构成。（1）内径代号

用基本代号右起的第一、二位数字表示。常用内径代号的含义见表8-9。对于内径小于10mm和大于500mm的轴承表示方法，可参阅GB/T272-1993。（2）尺寸系列代号

用基本代号右起第三、四位数字表示，包括直径系列代号和宽度（高度）系列代号。①直径系列代号

用基本代号右起第三位数字表示。直径系列是表示内径相同而外径与宽度不同的轴承系列。其表示见表8-10。②宽度（高度）系列代号

用基本代号右起第四位数字表示。宽度（高度）系列是表示内径、外径相同的轴承，而宽度（高度）不同。对向心轴承，配有不同宽度的尺寸系列；对推力轴承，配有不同高度的尺寸系列。其表示见表8-10。注意：当宽度系列为0系列时，对多数轴承在代号中不标出宽度系列代号0，但对于调心滚子轴承和圆锥滚子轴承，宽度系列代号应标出。（3）类型代号（见表8-7）

用基本代号右起第五位数字或字母表示。表8-7中列出了常见的类型代号。类型代号为“0”时省略不标。2.前置代号：在基本代号段的左侧用字母表示。3.后置代号：在基本代号段的右侧用字母或字母加数字表示，与基本代号相距半个汉字距离（代号中有“—”“/”符号的除外）。

滚动轴承内圈相对外圈（或相反）沿径向或轴向可移动的最大距离，称为轴承的径向或轴向游隙，常用轴承径向游隙分1组、2组、0组、3组、4组、5组共6个组别，依次由小到大。其中，0组为常用游隙组别，在代号中不标注，其余的游隙组别分别用/C1、/C2、/C3、/C4、/C5表示。当公差等级和游隙组别代号需同时标注时，可进行简化，取公差等级代号加上游隙组号（0组不表示）组合表示，如：/P52表示轴承的公差等级为5级，径向游隙为2组。游隙代号：（四）滚动轴承的选择1.类型选择

选择滚动轴承类型时，应根据轴承的工作载荷（大小、方向和性质）、转速、轴的刚度及其他要求，结合各类轴承的特点进行。可按以下原则进行选择：（1）球轴承的抗冲击能力弱，极限转速较高，价格便宜，故当轴承的工作载荷较小，转速较高，载荷较平稳时，选用球轴承较为合适。滚子轴承的承载能力和抗冲击能力较强，但极限转速和旋转精度不如球轴承，适用于两轴孔能严格对中，载荷较大或受冲击载荷的中、低速轴。（2）根据载荷方向选择轴承时，除只承受径向或轴向载荷而分别选择径向接触轴承和轴向接触轴承之外，对于既有径向载荷又有轴向载荷的轴承来说，如以径向载荷为主则可选用深沟球轴承；若径向载荷和轴向载荷均较大时，可选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承；而当轴向载荷比径向载荷大很多或要求轴向变形小时，可选用圆柱滚子轴承（或深沟球轴承）和推力轴承联合使用，分别承受径向和轴向载荷较为合理。（3）当两轴孔的轴心偏差较大，或轴工作时变形过大，宜选用调心轴承。但调心轴承需成对使用，否则将失去调心作用。（4）考虑经济性。球轴承比滚子轴承便宜，低精度轴承能满足要求时，则不选高精度轴承。（五）滚动轴承的组合设计1.轴向定位的结构形式（1）两端单向固定C=0.25～0.4mm（2）一端双向固定、一端游动固定端

移动端

固定端轴承可承受双向轴向载荷，游动端可选用深沟球轴承或圆柱滚子轴承。选用深沟球轴承时，应在轴承外圈与端盖之间留有间隙，允许轴与机座作相对移动；选用圆柱滚子轴承时，则轴承外圈应作双向固定，以免外圈同时移动，造成过大错位。（3）两端游动

人字齿轮主动轴，由于轮齿两侧螺旋角不易做到完全对称，为了防止轮齿卡死或两侧受力不均匀，应采用轴系能有左右微量轴向游动的结构，图中两端都选用圆柱滚子轴承，滚动体与外圈间可轴向移动。与其相啮合的另一轴系则必须两端固定，以使该轴系在箱体中有固定位置。2.轴向位置的调整

有时轴上零件在安装时要有准确的工作位置，如锥齿轮传动要求两齿轮的锥顶重合于一点，蜗杆传动要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线，这些都要求轴的轴向位置应能调整。锥齿轮组合轴向位置的调整3.提高轴承系统的刚度和同轴度

轴承不仅要求轴具有一定的刚性，而且也要求轴承座孔具有足够的刚性，这是因为轴或轴承座孔的变形都会使滚动体滚动受阻，降低轴承使用寿命。（1）轴承座孔壁应有足够的厚度，或采用加强肋（如图所示）。（2）轴承采用正安装或反安装（如图所示）反安装刚度好正安装刚度好正安装刚度不好（3）轴承的预紧

对于角接触轴承，可通过对轴承预紧来提高工作刚度。预紧就是在安装时使轴承受到一定的轴向力，以消除轴承内部游隙，并使滚动体和内外圈之间产生预变形。预紧的方法有：加工金属垫片、磨窄套圈及内外圈分别安装长度不同的套筒等，如图所示。（4）同一轴上的轴承座孔保证同心

同一根轴上的轴承座孔，应尽可能保持同轴，以免轴承内外圈间产生过大偏斜而影响轴承寿命。为此，应力求两轴承座孔尺寸相同，以便一次镗孔保证同轴度。如在一根轴上装有不同尺寸的轴承时，外径较小的轴承可安装衬套，如图所示，衬套外径与较大尺寸轴承的外径相等，以保证两轴承座孔仍能一次镗出。4.配合和装拆

（1）滚动轴承与轴和座孔的配合

滚动轴承是标准件，因此，轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与座孔的配合采用基轴制。一般轴承内圈旋转，内圈与轴选过盈配合，常用k5、m5、m6、n6、p6、r6等；外圈不旋转，外圈与座孔选用有间隙或过盈不大的配合，常用H7、G7、J7等。具体选用时可参考标准GB/T275-2015。（2）滚动轴承的安装与拆卸用手锤安装轴承安装：压力机、热油拆卸：轴肩高度

轴承的定位轴肩过高，轴承将无法拆出，定位轴肩的尺寸要查手册—轴承的安装尺寸。（七）滚动轴承的失效形式及计算准则

滚动轴承的主要失效形式为疲劳点蚀和塑性变形。

一般转速时，轴承套圈滚道和滚动体受变应力作用，滚动轴承的主要失效形式是疲劳点蚀。

转速较低的滚动轴承，可能因过大的静载荷或冲击载荷，使套圈滚道与滚动体接触处产生过大的塑性变形。

滚动轴承的设计准则为：针对疲劳点蚀进行寿命计算，针对塑性变形进行静强度计算。对于转速较高的轴承，除进行寿命计算外，还需要验算轴承的极限转速。（八）滚动轴承的寿命计算1.轴承寿命

轴承的任一滚动体或内、外圈滚道上出现疲劳点蚀以前所经历的总转数，或在一定转速下所经历的工作小时数，称为轴承的寿命。

同一型号尺寸的轴承，由于材料组织及工艺过程中存在差异等原因，即使工作条件完全相同，各个轴承的寿命也不相同，有的甚至相差几十倍。通过对一批同型号轴承进行疲劳试验，测出了不同总转数时疲劳破坏的百分数，即测出了轴承寿命和破坏率的关系曲线，如图所示。一般用10%破坏率的轴承寿命作为轴承的基本额定寿命，用L表示，单位为106r（106转）。轴承寿命分布曲线

随着运转次数的增加，轴承疲劳破坏率也增加。2.轴承寿命计算

滚动轴承的基本额定寿命与承受的载荷有关，其载荷P与基本额定寿命L10的关系可以用疲劳曲线表示，如图所示。疲劳曲线也可用下列方程表示：滚动轴承的载荷-寿命曲线

标准规定，基本额定寿命L10=106r时，轴承所能承受的载荷称为基本额定动载荷，用C表示，单位为N。C值可由轴承样本中查出。将L10=106r代入公式PεL10=常数中得，PεL10=Cε106=常数，即：

实际计算时常用工作小时数来表示寿命，同时考虑工作温度及载荷对轴承寿命的影响，则由上式可得基本额定寿命Lh的计算式为：

如果已知轴承的当量动载荷P、转速n，设计机器时所要求的轴承预期寿命Lh′也已确定，则可计算出轴承应具有的基本额定动载荷C′值，从而可根据计算的C′值选取所需的轴承。

在选择轴承型号时，应满足

。其预期寿命

的推荐值按表8-17选取。3.当量动载荷P的计算

滚动轴承的基本额定动载荷是在一定条件下确定的。对向心轴承是指纯径向载荷；对推力轴承是指纯轴向载荷。寿命计算时，如果作用在轴承上的实际载荷与上述条件不一样，必须将实际载荷折算成与上述条件相同的载荷，在此载荷作用下，轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相同，这种折算后的假想载荷称为当量动载荷，用P表示。当量动载荷的计算式为:（九）角接触轴承的轴向力1.角接触轴承内部轴向力的确定

角接触轴承在滚动体与外圈滚道接触处存在着接触角α。当它受到径向载荷时，作用在滚动体上的法向力可分解为径向分力和轴向分力（如图）。各个滚动体上所受轴向分力的合力即为轴承的内部轴向力S。内部轴向力S的大小的近似计算式见表8-19。内部轴向力S的方向为从外圈的宽边指向窄边。角接触轴承的内部轴向力2.轴承的装配形式

角接触轴承成对安装有正装（面对面）和反装（背靠背）两种形式，如图所示。

（1）正装

（2）反装角接触轴承成对安装的两种形式（a）（b）轴向力示意图3.角接触轴承轴向载荷

与

的计算

如图所示，根据力的平衡关系，当轴处于平衡状态时，应满足：

如果不满足上述关系时，则可能会出现以下两种情况：（1）

。如图（a）中，轴有向左移动的趋势，此时轴承Ⅰ被压紧，但由于轴承Ⅰ外圈受到轴向约束，实际上轴并没有移动，根据力的平衡关系，这个轴向约束反力为：

因此，作用在轴承Ⅰ上的总的轴向力

为

与

的和，而轴承Ⅱ则只受到自身的内部轴向力

，即：（a）（b）轴向力示意图

（2）

。如图（b）中，轴有向右移动的趋势，此时轴承Ⅱ被压紧。同理，为保持轴的平衡，在轴承Ⅱ的外圈上必有一个轴向约束反力

的作用，约束反力

为：

因此，作用在轴承Ⅱ上的总的轴向力

为

与

的和，而轴承Ⅰ则只受到自身的内部轴向力

，即：（十）滚动轴承的静强度计算

对于在低转速(n＜10r/min)或在缓慢摆动条件下工作的滚动轴承，由于主要失效形式为塑性变形，这时滚动轴承应按静强度进行计算。对在重载荷或冲击载荷下转速较高的轴承，除按疲劳寿命计算外，为安全起见，也要按静强度对轴承进行验算。

轴承套圈间相对转速为零，使最大载荷滚动体与滚道接触中心处引起的接触应力达到一定值(向心和推力球轴承为4200MPa，滚子轴承为4000MPa)时的静载荷，称为滚动轴承的基本额定静载荷C。(向心轴承称为径向基本额定静载荷C0r，推力轴承称为轴向基本额定静载荷C0a）。

对于同时承受径向和轴向载荷的轴承，应按当量静载荷P0进行计算，向心轴承的当量静载荷P0为下列两式中的较大值式中：X0，Y0分别为当量静载荷的径向和轴向系数（查表8-20）对于α≠90°的推力轴承当量静载荷为对于α=90°的推力轴承当量静载荷为按静强度选择轴承的计算式为式中S0称为静强度安全系数，其值可查表8-21。（十一）滚动轴承的极限转速

滚动轴承的工作转速应低于极限转速。滚动轴承的极限转速nlim是指一定载荷和润滑条件下所允许的最高转速，其值可从轴承标准及有关手册中查得。标准中的极限转速值是在当量动载荷P≤0.1Cr、润滑及冷却正常、向心轴承及角接触轴承只受纯径向载荷、推力轴承受纯轴向载荷的条件下得出的。

在高速运转时，滚动体上的离心力将增大外圈滚道上的压力，因而影响极限转速。（十二）滚动轴承的使用和维护

要延长轴承的使用寿命和保证旋转精度，应加强对轴承的维护，采用合理的润滑和密封，并应经常检查润滑和密封状况。1.滚动轴承的润滑（1）目的：减少摩擦、磨损，冷却、吸振、防锈和减小噪声。（2）润滑方式：

润滑脂、润滑油、固体润滑剂，可参看表11-15按dn值选择。2.滚动轴承的密封（1）目的：阻止灰尘、水分等杂物进入，防止润滑剂的流失。（2）密封方法：

接触式、非接触式、组合式。接触式非接触式三、滑动轴承1.按承受的载荷方向分（1）径向滑动轴承—主要承受径向载荷FR（2）止推滑动轴承—主要承受轴向载荷Fa（一）滑动轴承的分类2.按轴颈和轴瓦间的摩擦状态分（1）液体摩擦滑动轴承工作时，轴颈和轴承工作表面被一层润滑油膜隔开。由于两零件工作表面没有直接接触，轴承的阻力只是润滑油分子间的内摩擦力，所以摩擦系数小（0.001～0.008），寿命长，效率高，但是制造精度要求也高，并需在一定条件下才能实现液体摩擦。（2）非液体摩擦滑动轴承工作时，轴颈和轴承工作表面间虽有润滑油存在，但从微观上看，工作表面局部凸起部分仍发生金属的直接接触，因此，工作条件要求不高，故在机械中应用仍然较广泛。（二）滑动轴承的结构和材料1.径向滑动轴承（1）整体式

由轴承座和轴瓦组成。轴承座用螺栓与机座联接，顶部设有装油杯的螺纹孔。轴套上开有油孔，并在内表面开油沟以输送润滑油。这种轴承结构简单，但当工作表面磨损后，间隙无法调整，轴颈只能从端部装入。多用于低速、轻载和间歇工作场合，如绞车、手动起重机等。2.对开（剖分）式

由轴承盖、轴承座、对开轴瓦和双头螺柱组成。轴承盖和轴承座对开面常做成阶梯形，以便定位和防止工作时错动。安装时上下瓦分面间放有垫片，当轴瓦工作面磨损后，可抽去一些垫片，以此来调整轴承的间隙。这种结构可调整间隙，且轴承盖可打开安装轴，便于装拆维修，但结构复杂，价格较贵。3.自动调心式

当轴的刚度小，轴颈较长（宽径比B/d>1.5），或由于两轴承不是安装在同一刚性机架上，同心度较难保证时，都会造成轴瓦端部的局部接触，使轴瓦局部磨损严重，此时可采用自动调心式滑动轴承。这种轴承将轴瓦外表面做成凸形，与轴承盖及轴承座上的凹形球面相配合。因此，轴瓦可随轴的弯曲或倾斜而自动调心，从而保证轴颈与轴瓦的均匀接触。二、止推滑动轴承

由轴承座、套筒、径向轴瓦、止推轴瓦组成。这种轴承主要承受轴向载荷，借助于径向轴瓦也可承受部分径向载荷。实心端面止推轴颈由于工作时轴心与边缘磨损不均匀，以致轴心部分压强极高，所以极少采用。空心端面止推轴颈和环状轴颈工作情况较好。载荷很大时，可采用多环轴颈。它还能承受双向轴向载荷。三、轴承材料1.对材料的要求轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。由于轴瓦是轴承中与轴颈直接接触的零件，对其材料的主要要求是：(1)具有足够的抗压强度、抗疲劳能力和抗冲击能力。(2)具有良好的减摩性。材料要有较低的摩擦阻力。(3)具有良好的耐磨性。抗粘着磨损和磨粒磨损性能较好。(4)具有良好的跑合性。轴颈与轴瓦表面经短期轻载运转后，易于形成相互吻合的表面粗糙度。(5)良好的可塑性。具有适应因轴的弯曲和其他几何误差而使轴与轴承滑动表面初始配合不良的能力。(6)具有嵌藏性。轴承材料具有容纳金属碎屑和灰尘的能力。(7)良好的工艺性和导热性，并应具有抗腐蚀性能。2.材料（1）青铜（2）轴承合金（3）其它材料灰铸铁、粉末冶金四、轴瓦结构轴瓦可以由一种材料制成，也可以在高强度材料的轴瓦基体上浇注一层金属衬，称为轴承衬。常用轴瓦有整体式和对开式两种结构。整体式轴承采用整体式轴瓦。对开式轴承采用对开轴瓦。如在其内表面浇注一层或两层轴承合金为轴承衬，则称为双金属轴瓦或三金属轴瓦。为了使轴承衬与轴瓦结合牢固，可在轴瓦基体内表面做一些沟槽。为了使润滑油能流到轴瓦的整个工作表面上，轴瓦上要开出油沟，一般油孔和油槽应开在非承载区，由非承载区引入以保证承载区油膜的连续性，不降低其承载能力。下图所示为几种常见的油沟形式。（三）滑动轴承的润滑

润滑对减少滑动轴承的摩擦和磨损以及保证轴承正常工作具有重要意义。因此，在设计和使用轴承时，必须合理地采取措施，对轴承进行润滑。1.润滑剂

（1）润滑油（2）润滑脂2.润滑方式

在选定润滑剂之后，还要选用恰当的润滑方式。滑动轴承的润滑方式可按下式求得的k值选取：

式中：p为轴颈的平均压强，MPa；v为轴颈的平均圆周速度，m／s。

当k≤2时，若采用润滑脂润滑，则用旋盖式油杯手工加油，若采用润滑油润滑，则用压注油杯或旋套式注油油杯进行定期加油；

当k＞2～16时，用针阀式注油油杯或油芯式油杯进行滴油润滑。

当k＞16～32时，用油环带油方式，或采用飞溅、压力循环等连续供油方式进行润滑；当k＞32时，采用压力循环的供油方式进行润滑。（四）非液体润滑轴承的设计计算1.主要失效形式（1）磨损 （2）胶合

非液体摩擦滑动轴承的工作表面，在工作时有局部的金属接触，会产生不同程度的摩擦和磨损，使配合间隙增大，当间隙超过某一允许值时，机器正常运行受到破坏，噪声增大，旋转精度变低。

当轴承在高速、重载且润滑不良时工作，摩擦加剧，发热过多，可能会发生胶合失效。严重时，甚至轴承与轴颈焊死。2.设计计算

条件性计算。一般已知：轴颈直径d(mm)、转速n(r/min)和轴承承受的径向载荷FR（N）设计步骤：1）根据轴承的工作条件和使用要求，确定轴承及相应的轴瓦的结构型式，并选定轴瓦材料。2）确定轴承的宽度B。一般由宽径比B/d及d值确定。

B/d↑，承载↑，但油不易从两端流出，散热性差。一般取B/d=0.8～1.5。（1）径向滑动轴承a.磨损—校核平均压强p

限制压强p是为了保证摩擦表面之间保留一定的润滑剂，（p大，润滑剂易被挤出），避免轴承过度磨损而缩短寿命。3）验算轴承的工作能力b.胶合—校核pv值

限制pv值是为了防止轴承过热而发生胶合，因pv值大，轴承单位面积上的摩擦功也大。c.校核v值

对于压强小的轴承，即使p和pv值验算合格，但由于轴产生弯曲或不同心，轴承的局部区域，可能产生相当高的压力，当速度v过高时，局部的pv值可能超过其许用值，轴承会加速磨损而使轴承报废。[p]、[pv]和[v]值见表11-1（2）止推滑动轴承止推滑动轴承的计算与径向滑动轴承的相同。1）磨损—校核压强p2)胶合—校核pvm值（四）实例分析（见教材P246）[p]和[pv]值见表11-4（五）液体润滑轴承简介

液体润滑轴承要形成液体摩擦状态，必须具备一定条件。根据润滑膜形成原理的不同，液体润滑轴承分为液体动压润滑轴承和液体静压润滑轴承。1.液体动压润滑轴承

图a）轴颈与轴承孔之间有一弯曲的楔形间隙，间隙中充满润滑油，轴停止不动，轴颈与轴承孔在最下方直接接触。图b）当轴开始转动时，轴颈沿轴承孔内壁向上爬，因润滑油有粘度和吸附性，被带进楔形间隙。由于润滑油是从大间隙带入而从小间隙流小，因而受到挤压形成压力，但此压力还不足以将轴抬起。图c）随着转速增加、带进油量增多，油压逐渐增大，轴颈与轴承孔下部逐渐形成压力油膜，轴颈与轴承孔之间逐渐被油膜隔开。摩擦力迅速下降，在油膜各点压力的合力作用下，轴颈便向左下方漂移。当轴达到工作转速时，油膜压力与外载荷平衡，轴颈便处于稳定位置运转。液体动压润滑轴承形成压力油膜需具备如下条件：1)存在收敛性的楔形间隙；2)楔形间隙的两表面要有一定的相对速度；3)有适当粘度的润滑油，且润滑油供应充分。此外，对于一定的外载荷，速度、粘度、间隙还要与之相匹配。2.液体静压润滑轴承课程导入：模块八轴系零部件

任务三

联轴器与离合器带式输送机传动简图

常用工作机械多由原动装置、传动装置和执行装置等组成，每种装置之间需要互相连接起来。联轴器用来联接不同部件之间的两根轴或轴与其它回转零件，使之一起回转并传递运动和动力。如图所示。

联轴器和离合器都是用来联接两轴，使之一起转动并传递转矩的装置。

联轴器与离合器的区别是：

联轴器只有在机器停止运转后将其拆卸，才能使两轴分离；离合器则可以在机器的运转过程中进行分离或接合。教学目标知识目标1.掌握联轴器的类型、特点和应用；2.掌握联轴器的选择；3.了解离合器类型及特点。能力目标1.能够根据工作条件正确选择联轴器与离合器。素养目标1.培养学生标准意识和规范意识；2.培养学生严谨细心、爱岗敬业、精益求精的工匠精神。【学习重点与难点】

1.联轴器的类型及特点。

2.联轴器的选择。

3.离合器类型及特点。【相关知识】1.刚性联轴器

被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力，故对两轴对中性的要求高。当两轴有相对位移时，会在结构内引起附加载荷。这类联轴器的结构比较简单。联轴器的种类和特性2（一）联轴器的分类2.挠性联轴器

无弹性元件挠性联轴器：利用联轴器工作零件间的间隙和结构特性补偿两轴的相对位移。

有弹性元件挠性联轴器：联轴器中装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。一、联轴器3.安全联轴器1.凸缘联轴器a)型联轴器用普通螺栓