机械基础（少学时第3版） 课件 第15、16单元 轴承、联轴器与离合器

第15单元

轴承

项目背景

轴承是机器中用于支承做旋转运动的轴（包括轴上零件），保持轴的旋转精度和减小轴与支承间的摩擦和磨损的一种支承部件，应用十分广泛。如图15-1所示，减速器的高、低速轴均采用轴承支承，可保证轴的旋转精度，并减少与支承间的摩擦、磨损。轴承的选用是否正确，对机器的工作可靠性、寿命、承载能力及效率都有很大的影响。

本单元将介绍不同类型轴承的使用范围、滚动轴承的选择计算及滚动轴承的组合设计等内容。图15-1滚动轴承在减速器中的应用

滚动轴承的类型、性能与代号

滑动轴承的类型与结构内容CONTENTS综合项目分析

第15单元

轴承

滚动轴承的组合设计滚动轴承的润滑

轴承的密封与维护第15单元轴承

知识目标

1.了解滑动轴承的特点和应用场合。2.了解滑动轴承的典型结构、轴瓦材料。3.掌握滚动轴承的类型、代号的含义、寿命的概念。4.熟练掌握滚动轴承的组合设计。5.了解轴承润滑方式和密封方式。

1.能识别各种常用轴承的类型及应用工况。2.能根据机械工作要求选配合适的滚动轴承，并能对其拆装和保养。

能力目标

第15单元

轴承

素质目标

1.培养工程思维与工程安全意识。2.强化国家标准使用的严谨性与规范性。

1.滑动轴承的类型、轴瓦的材料、滚动轴承的选择及应用。

2.滚动轴承的组合设计。

学习重点和难点15.1滑动轴承的类型与结构1.轴承的功用

是用于支持作旋转运动的轴（包括轴上零件），并保持轴的旋转精度和减小轴与支承间的摩擦和磨损的一种部件，图15-1所示减速器中的轴承）。

为了实现这样的作用，要求根据工况不同会选配不同类型的轴承和组合设计方式。图15-1滚动轴承在减速器中的应用15.1滑动轴承的类型与结构2.轴承的分类

按轴与轴承间摩擦形式，轴承可分为两大类：

（1）滑动轴承：工作时，轴与轴承间存在着滑动摩擦。

（2）滚动轴承：内有滚动体，运行时轴承内存在着滚动摩擦。滚动轴承滑动轴承15.1滑动轴承的类型与结构3.轴承的特点和应用场合

（1）滑动轴承：滑动轴承具有工作平稳、无噪声、耐冲击、回转精度高和承载能力大等特点。广泛应用在汽轮机、精密

机床和重型机械中。

（2）滚动轴承：适用范围很广，一般速度和一般载荷均可采用。滚动轴承滑动轴承

15.1.1滑动轴承的类型

1.滑动轴承按承受载荷的方向分：

(1)径向滑动轴承：主要承受径向载荷；

(2)推力滑动轴承：主要承受轴向载荷。

15.1滑动轴承的类型与结构图15-2滑动轴承a)径向滑动轴承b)推力滑动轴承

(1)径向滑动轴承

径向滑动轴承用于承受径向载荷，常用滑动轴承的结构形式及其尺寸已经标准化，应尽量选用标准形式。径向滑动轴承的结构有整体式、剖分式和调心式。

1)整体式：结构简单、制造方便，价格低廉,但轴拆装不方便，衬套磨损后不能修补。故一般应用于低速、轻载和间歇工作的场合。

15.1滑动轴承的类型与结构图15-3整体式滑动轴承

2)剖分式：剖分式滑动轴承，由轴承座、轴承盖、联接螺栓和剖分式轴瓦组成。

为防止轴承座与轴承盖间相对横向错动，提高安装的对心精度，接合面要做成阶梯形或设止动销钉。这种结构装拆、间隙调整和更换新轴瓦都很方便，故应用广泛。15.1滑动轴承的类型与结构图15-4剖分式滑动轴承

3)调心式滑动轴承:其轴承盖与轴瓦和轴承座之间以球面形成配合，使得轴瓦和轴相对于轴承座可在一定范围内摆动，从而避免在安装误差或轴的弯曲变形较大时，造成轴径与轴瓦端部的局部接触所引起的剧烈偏磨和发热。调心式滑动轴承用于支承挠度较大或多支点的长轴。15.1滑动轴承的类型与结构图15-5调心式滑动轴承

(2)推力滑动轴承

止推滑动轴承主要承受轴向载荷，如图15-6所示。它由轴承座1、防止轴瓦转动的止动销钉2、止推轴瓦3和径向轴瓦4等组成。止推轴瓦与轴承座做成球面配合，起自动调位作用，径向轴瓦4有一定的承受径向载荷的能力。15.1滑动轴承的类型与结构图15-6止推滑动轴承1—轴承座2—止动销钉3—止推轴瓦4—径向轴瓦5—轴承盖

2.根据其滑动表面润滑状态的不同，轴承可分为液体摩擦滑动轴承和不完全液体摩擦滑动轴承。

(1)液体摩擦滑动轴承的原理:是利用液压油将轴颈和轴承的工作表面完全隔开，因而能极大地减少摩擦磨损。

(2)不完全液体摩擦滑动轴承:依靠吸附于轴颈和轴承孔表面的极薄油膜,达到降低摩擦、减少磨损的目的。

15.1滑动轴承的类型与结构

液体润滑滑动轴承按油液产生压力的方法分为两类：静压润滑滑动轴承和动压润滑滑动轴承。

(1)静压润滑滑动轴承（见图15-7a）:是利用油泵将液压油通过节流器调压后，输入轴承各油腔内，从而将轴托起，形成液体润滑。这种轴承适用于高速、高精度要求的场合，但结构复杂、成本高。

(2)动压润滑滑动轴承（见图15-7b:是利用相对运动使轴承间隙中形成液压油膜，并将工作表面分开的轴承。15.1滑动轴承的类型与结构图15-7液体润滑滑动轴承

15.1.2轴瓦的结构

轴瓦是与轴颈表面直接接触的零件，常用的有整体式（见图15-8）

和剖分式（见图15-9）两种结构。

1.整体式轴瓦又称轴套:如图15-8所示，用于整体式滑动轴承。图15-8a为光滑轴套，图15-8b为带纵向油沟的轴套。

15.1滑动轴承的类型与结构图15-8整体式轴瓦（轴套）

2.剖分式轴瓦

用于剖分式滑动轴承，如图15-9所示。为了改善轴瓦表面的摩擦性质，常在其内表面上浇铸一层或两层减摩材料（称为轴承衬），如巴氏合金，其厚度一般为0.5～0.6mm不等，即轴瓦做出双金属结构或三金属结构，如图15-10所示。15.1滑动轴承的类型与结构图15-9剖分式轴瓦图15-10轴承衬

为防止轴瓦在轴承中产生轴向移动和周向转动，可将其两端做出凸缘，用于轴向定位。也可用定位销或用螺钉将其固定在轴承座上，如图15-11所示。

为了使润滑油能顺利导入轴承，并能分布到整个摩擦表面而保持较好的润滑状态，常在轴瓦的非承载区开设油孔和油槽，如图15-12所示。油槽的长度均较轴承宽度短，常为轴瓦长的80%，以免润滑油流出。15.1滑动轴承的类型与结构图15-11轴瓦定位销图15-12油槽（非承载轴瓦）15.1.3轴承的材料

1.滑动轴承的主要失效形式:为磨损和胶合，有时也会有疲劳损伤、刮伤等.

2.轴承材料的要求是：具有良好的减摩、耐磨性和磨合性，良好的抗胶合能力、足够的强度及可塑性等；此外还应具备良好的导热性和稳定性，对润滑油的吸附能力强，易加工和价格便宜等。

轴瓦和轴承衬材料直接影响轴承的性能，应根据使用要求、经济性要求合理选择。目前常用的轴瓦材料为金属材料，如轴承合金和铸铁等。轴瓦和轴承衬材料的牌号和性能见表

15-1。15.1滑动轴承的类型与结构轴瓦和轴承衬材料的牌号和性能见表15-115.1滑动轴承的类型与结构15.1.4滑动轴承的润滑

1.润滑剂

(1)滑动轴承润滑的目的:在于降低摩擦功耗，减少磨损，同时还起到冷却、吸振、防锈等作用。

(2)润滑剂:有润滑油、润滑脂和固体润滑剂（如石墨、二硫化钼）等。轴承能否正常工作和选用的润滑剂正确与否有很大关系，滑动轴承大多用润滑油润滑。压强大、有冲击和交变载荷及工作温度较高时，宜用大黏度润滑油；轴颈运动速度较高时，宜用小黏度润滑油；压强大、低速或不便加油、要求不高时，可用润滑脂。

(3)采用润滑脂润滑时，只能间歇供润滑脂，广泛采用黄油杯，旋拧杯盖即可将装在杯中的润滑脂压送到轴承内。15.1滑动轴承的类型与结构2.润滑方法和装置

滑动轴承润滑的方法:有间歇供油润滑和连续供油润滑两种。采用何种供油方式主要决定于轴承的工作状态。

（1）间歇供油润滑：用于低速、轻载或间歇工作等不重要场合的轴承，一般采用手工油壶或油枪向油孔进行间歇供油。

（2）连续供油润滑：一般用于载荷和速度较高的轴承。常见的连续供油润滑方法有滴油润滑、油环润滑、飞溅润滑和压力供油润滑等。

15.1滑动轴承的类型与结构

图15-13所示为几种连续供油润滑装置。15.1滑动轴承的类型与结构图15-13几种连续供油润滑装置

☆基础能力训练

请查阅相关资料，分析日常生活或生产中哪些设备采用了滑动轴承作为旋转零件的支承？它们又采用了何种润滑方式？15.1滑动轴承的类型与结构

项目15-1轴承是机械传动轴的支承，是实现主机性能、功能与效率的重要保证，被誉为机器的“关节”。其主要功能是传递力和运动，减少摩擦损失。新石器时代，中国出现了慢轮制陶工艺。制陶用的陶轮是一个装有直立转轴的圆盘，把和好的陶土或粗坯放在陶轮的中央，使陶轮转动，这是轴承雏形。

在金字塔修建过程中，古埃及人在撬板下放置一排木杆，利用木杆的滚动使重物移动，人们称它为木轮运输。这与现代滚动轴承使用的是用一种工作原理，只不过有时用球代替滚子。

早期的滚动轴承有一个很大的缺点，就是滚子之间会发生碰撞，造成不必要的摩擦。而带有保持架的现代滚动轴承是1760年由英国钟表匠约翰·哈里逊发明的，距今还不到300年。

近几十年来，随着航空航天、核电工业、电子计算机、光电磁仪器、精密机械等高新技术的飞速发展，体现当代科学技术水平的世界轴承工业进入一个全面革新制造技术，迅速发展品种，轴承性能、精度、寿命日益成熟完善的历史新时期。请查阅资料撰写一篇轴承发展历程的研究报告。15.1滑动轴承的类型与结构

15.2.1滚动轴承的类型和性能

滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一。在机械设计用中，只需根据滚动轴承的使用条件和工作状况，选择合适的轴承类型和型号，并作好轴承的组合设计。

1.滚动轴承的构造

滚动轴承一般是有外圈1、内圈2、滚动体3和保持架4组成，如图15-14所示。内圈装在轴颈上随轴一起转动，外圈装在轴承座孔内不动。滚动体由保持架均匀隔开，可避免在滚动过程中的碰撞和磨损。常见的滚动体形状见图15-15。15.2滚动轴承的类型、性能与代号图15-14滚动轴承的构造

1-外圈2-内圈3-滚动体4-保持架图15-15常见的滚动体形状

2.滚动轴承的类型

(1)按承受载荷的方向（公称接触角）分类

公称接触角: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α称为公称接触角，简称接触角。

它标志轴承承受轴向载荷和径向载荷能力的分配关系，是轴承的性能参数。轴承按承受载荷方向的分类，也是按公称接触角分类（见表15-2）。15.2滚动轴承的类型、性能与代号

1）向心轴承：其公称接触角为0°≤α≤45°。

其中α=0°时，称为径向接触轴承，主要承受径向载荷；0°<α≤45°时，称为角接触向心轴承，主要承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷。

2）推力轴承：其公称接触角为45°<α≤90°

。

其中：轴向接触轴承α=90°，它只能承受轴向载荷；45°<α<90°，称为角接触推力轴承，主要承受轴向载荷，也可承受较小径向载荷。15.2滚动轴承的类型、性能与代号（2）按滚动体的形状分类图15-15所示的滚动体可分为以下两类。

1）球轴承：滚动体是球形，它与轴承套圈或垫圈之间是点接触，摩擦小，但承载能力和承受冲击能力也小；由于球的质量轻，离心力也小，因而球轴承的极限转速也高。

2）滚子轴承：滚动体是滚子，按其形状有圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子、长弧面滚子和滚针等。滚子与轴承套圈或垫圈之间是线接触，摩擦大，但承载能力和承受冲击能力也大，由于滚子的质量大，离心力也大，因而滚子轴承的极限转速也低。15.2滚动轴承的类型、性能与代号图15-15常见的滚动体形状

（3）按调心能力分类

轴承外圈滚道做成球面时，内、外圈可以相对偏转，偏转后内、外圈轴心线间的夹角

θ称为倾斜角。倾斜角的大小标志轴承自动调整轴心线位置的能力，是轴承的性能参数。

具有自动调整轴心线位置能力的轴承称为调心轴承。调心轴承可以补偿轴的变形等形成的角偏差。滚动轴承的主要类型、特性及应用见表15-3。15.2滚动轴承的类型、性能与代号刚性轴承-滚针轴承调心轴承

滚动轴承的主要类型、特性及应用见表15-3。15.2滚动轴承的类型、性能与代号

滚动轴承的主要类型、特性及应用见表15-3。15.2滚动轴承的类型、性能与代号

15.2.2滚动轴承的代号及其组成

GB/T272—2017规定了滚动轴承代号的表示方法，并要求打印在轴承端面上。一般用途的滚动轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号构成，见表15-4。15.2滚动轴承的类型、性能与代号

1.基本代号（滚针轴承除外）

基本代号由轴承的内径代号、直径系列代号、宽度系列代号和类型代号构成。

（1）内径代号：用基本代号右起第一、二位数字表示。轴承内径代号见表15-5。对于内径小于10mm和大于500mm的轴承表示方法，可参阅GB/T272—2017。15.2滚动轴承的类型、性能与代号

（2）尺寸系列代号：包括直径系列代号和宽度系列代号。

1）直径系列代号：用基本代号右起第三位数字表示。表示内径相同而宽度和外径不同的轴承

直径系列代号有7、8、9、0、1、2、3、4和5。

2）宽度系列代号：用基本代号右起第四位数字表示。表示结构、内径和直径系列相同的轴承,具有不同的宽度的系列。代号有：8、0、1、2、3、4、5和6。尺寸系列代号见表15-6。15.2滚动轴承的类型、性能与代号

（3）类型代号:用基本代号右起第五位数字或字母表示。表15-3中列出了常见滚动轴承的类型代号。类型代号为“0”时省略不标。

2.前置代号、后置代号

前置代号、后置代号是轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等有改变时，在基本代号左、右添加的补充代号，其排列顺序见表15-7，具体内容十分复杂，可查阅有关手册。15.2滚动轴承的类型、性能与代号

（1）前置代号:用于表示轴承的分部件，用字母表示。其含义见表15-8。

（2）后置代号:后置代号用字母（或加数字）

表示。其中：第一组为内部结构代号，表示轴承内部结构变化的情况，见表15-9。第五组为公差等级代号。滚动轴承的公差等级代号分别用

/PN、/P6、/P6X、/P5、/P4、/P2、/SP、/UP表示，精度等级按以上次序由低到高。其中“/PN”在轴承代号中省略不标，见表15-10。15.2滚动轴承的类型、性能与代号

15.2滚动轴承的类型、性能与代号

项目15-2

滚动轴承代号释义:（1）N304_____（2）23224/P52_____

（3）32310B_____（4）7210AC______15.2滚动轴承的类型、性能与代号☆思考与分析

在旋转或摆动的游乐设施（儿童或成人）、健身器材（健身房内或室外社区）

上都装有轴承，它们承受的转速高低、载荷大小、载荷方向（径向或轴向）各不相同。进行一次游乐园、社区健身房场所的实地调研、观察分析后,指出设施（器材）

中应安装向心滑动轴承、滚动轴承的部位各3处，安装推力轴承的部位2处，并简述理由。15.2滚动轴承的类型、性能与代号15.2.3滚动轴承的失效形式

1.疲劳点蚀

如图15-16所示向心轴承，承受径向载荷Fr，当内圈转动时，滚动体随着滚动，于是内、外圈与滚动体的接触点不断发生变化，它们表面层接触应力RH也随着作周期性的变化，周期性变化的接触应力促使内、外圈与滚动体的表面层产生疲劳裂纹，并逐渐扩展到表面，形成疲劳点蚀，使滚动轴承丧失旋转精度,产生噪音、冲击和振动。通常，疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式。图15-17a、b所示为发生点蚀的内圈和滚动体。15.2滚动轴承的类型、性能与代号图15-16向心轴承载荷变化分析图15-17滚动轴承的疲劳点蚀2.塑性变形

如图15-18所示，当轴承转速很低或做间歇摆动时，一般不会产生疲劳损坏。但若承受很大静载荷或冲击载荷，则会使轴承滚道或套圈与滚动体接触处的局部产生塑性变形（滚道表面形成变形凹坑），从而使轴承在运转中产生剧烈振动和噪声，以致不能正常工作。15.2滚动轴承的类型、性能与代号图15-18滚动轴承的塑性变形

3.磨损

如图15-19所示，由于使用、维护不当或密封、润滑不良等原因，可能引起轴承的磨料磨损。轴承在高速运转时，还可能产生胶合磨损。所以，要限制轴承最高转速，并采取良好的润滑和密封措施。15.2滚动轴承的类型、性能与代号图15-19滚动轴承的磨损

为保证轴承在机器中正常工作，除合理选择轴承类型、尺寸外，还应正确进行轴承的组合设计，处理好轴承与其周围零件之间的关系。即要解决轴承的轴向位置固定、轴承与其他零件的配合、间隙调整、装拆和润滑密封等一系列问题。15.3.1滚动轴承组合的轴向固定

轴承组合的轴向固定主要解决的问题是：轴承的轴向固定、轴承与其它零件的配合等问题。滚动轴承的内圈和外圈都需要进行轴向定位，使轴上零件在工作时不致发生轴向窜动。

15.3滚动轴承的组合设计

1.单个轴承固定方式

（1）轴承内圈固定方式

1）轴承内圈的轴向固定方法：图15-20a为利用轴肩单向固定，它能承受大的单向轴向力；图15-20b为利用轴肩和轴用弹性挡圈双向固定，挡圈能承受的轴向力不大；图15-20c为利用轴肩和轴端挡板双向固定，挡板能承受中等的轴向力；图15-20d为利用轴肩和圆螺母、止动垫圈双向固定，能承受大的轴向力。15.3滚动轴承的组合设计

图15-20轴承内圈的轴向固定方法

2）轴承外圈的轴向固定方法：图15-21a为利用轴承端盖单向固定，能承受大的轴向力；图15-21b为利用孔用弹性挡圈和孔内凸肩双向固定，挡圈能承受的轴向力不大；图15-21c为利用止动环单向固定，能承受大的轴向力。15.3滚动轴承的组合设计图15-21轴承外圈的轴向固定方法

2.常见的轴向固定组合方式有：两端固定方式、一端固定一端游动和两端游动三种方式。

（1）两端固定

如图15-22a所示，轴的两个支点分别限制轴的不同方向的单向移动，两个支点合起来便可限制轴的双向移动，这种固定方式称为两端固定。它适用于工作温度变化不大的短轴。为了补偿轴受热伸长，对于深沟球轴承（6类），可在轴承外圈与轴承盖之间，留出热补偿间隙c=0.2～0.4mm（见图15-22b），间隙量常用垫片或调整螺钉调节。对于内部间隙可以调整的角接触轴承，在此处可以不留间隙，而是将间隙留在轴承内部。15.3滚动轴承的组合设计图15-22两端固定的组合方式

（2）一端固定一端移动

如图15-23所示，轴的两个支点中只有一个支点（左端）限制轴的双向移动，另一个支点则可做轴向移动，这种固定方式称为一端固定一端移动。可做轴向移动的轴承称为游动轴承，常采用N、6类轴承。它适用于温度变化较大或轴承支承跨度较大的轴。15.3滚动轴承的组合设计图15-23一端固定一端移动的组合方式

（3）两端游动

要求能左右双向游动的轴，可采用两端游动的轴系结构。如图15-24所示，人字齿轮传动的高速主动轴为了自动补偿轮齿两侧螺旋角的误差，使轮齿受力均匀，采用允许轴系左右少量轴向游动的结构，故两端都选用圆柱滚子轴承。与其相啮合的低速齿轮轴系则必须两端固定，以便两轴都得到轴向定位。15.3滚动轴承的组合设计图15-24两端游动的组合方式

15.3.2滚动轴承组合的调整

滚动轴承组合的调整包括轴承间隙的调整和轴承组合位置的调整。1.轴承间隙的调整

轴承间隙的大小将影响轴承的旋转精度、传动零件工作的平稳性，故轴承间隙必须能够调整。轴承间隙调整的方法有：(1)靠加减轴承盖与机座间垫片的厚度（见图15-25a）或轴承盖与机座间的调整环的厚度（见图15-25b）进行间隙调整。

15.3滚动轴承的组合设计图15-25轴承间隙的调整

(2)利用螺钉推动轴承外圈压盖移动滚动轴承外圈进行间隙调整，调整后用螺母锁紧（见图15-25c）。15.3滚动轴承的组合设计图15-25轴承间隙的调整

2.轴承的预紧

轴承预紧的目的是提高轴承的精度和刚度，以满足机器的要求。在安装轴承时需施加一定的轴向预紧力，以消除轴承内部的原始游隙，并使套圈与滚动体产生预变形，在承受外载荷后仍不出现游隙，这种方法称为轴承的预紧。预紧的方法有：

(1)在一对轴承内圈或外圈之间加金属垫片（见图15-26a）。

(2)磨窄外圈或内圈（见图15-26b）。15.3滚动轴承的组合设计图15-26轴承的预紧3.轴承组合位置的调整

轴承组合位置调整的目的，是使轴上零件（如齿轮、带轮等）具有准确的工作位置。如蜗杆传动，要求蜗轮的中间平面必须通过蜗杆轴线；直齿锥齿轮传动，要求两锥齿轮的锥顶点必须重合，方能保证正确啮合。

图15-27所示为小锥齿轮轴的轴承组合结构，轴承装在轴承套杯内，通过加减套杯与箱体间垫片2的厚度来调整轴承套杯的轴向位置，即可调整小锥齿轮的轴向位置。而轴承盖与套杯间的垫片1是用来调整轴承间隙的。15.3滚动轴承的组合设计图15-27小锥齿轮轴的轴承组合结构15.3.3滚动轴承的配合

滚动轴承是标准件，为了便于互换及适应大量生产，轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与轴承座孔的配合则采用基轴制。

选择配合时，应考虑载荷的方向、大小和性质，以及轴承类型、转速和使用条件等因素。当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定套圈的配合紧一些，一般情况下是内圈随轴一起转动，外圈固定不转，故内圈与轴常取具有过盈的过渡配合，如轴的公差采用k6、m6；外圈与座孔常取较松的过渡配合，如座孔的公差采用H7、J7或JS7。当轴承做游动支承时，外圈与座孔应取保证有间隙的配合，如座孔公差采用G7。15.3滚动轴承的组合设计

15.3.4支承部位的刚度和同轴度

轴和轴承座的刚度不够而产生大的变形，或者两轴承孔的同轴度不符合要求时，都会卡住滚动体，使轴承不能正常运转，造成早期损坏。因此，轴承座处的箱体应具有一定的壁厚或采用加强肋（见图15-28a），以提高轴承座的刚度。箱体上同一轴线的两轴承孔应一次镗出，以提高两轴承孔的同轴度。如果两轴承孔直径不同，则可在直径较小的轴承处加衬套，以使两轴承孔直径相同，以便一次镗孔（见图15-28b）。15.3滚动轴承的组合设计图15-28提高轴承座孔的刚度和同轴度

15.3.5滚动轴承的装拆

滚动轴承的配合通常较紧，为便于装配并防止损坏轴承，应采取合理的装配方法。轴承安装有热套法和冷压法。所谓热套法，就是将轴承放入油池中，加热至80～100℃，然后套装在轴上。冷压法需有专用压套，用压力机压入，如图15-29a所示。

拆卸轴承时，可采用专用工具，如图15-29b所示。为便于拆卸，轴承的定位轴肩高度应低于轴承内圈高度，否则将难以放置拆卸工具的钩头。加力于外圈以拆卸轴承时，机座孔的结构也应留出拆卸高度。15.3滚动轴承的组合设计图15-29轴承的安装与拆卸

1.润滑的主要目的：是减小摩擦与减轻磨损，滚动接触部位如能形成油膜，还有吸收振动、降低工作温度和噪声等作用。

2.滚动轴承常用的润滑方式有：油润滑和脂润滑两类。润滑方式的选择按轴承的dn值（d为滚动轴承的内径mm，n为滚动轴承的转速r/min）

(1)脂润滑

当dn<（1.5~2）×105mm.r/min时，采用脂润滑。

特点：润滑脂不易流失，便于密封与维护，一次充填可运转长时间。

润滑脂在轴承中的填充量不要超过轴承内空隙的1/3～1/2，否则轴承容易过热。

润滑油润滑的优点是比润滑脂润滑摩擦阻力小，并能散热，主要用于高速或工作温度较高的轴承15.4滚动轴承的润滑

如图15-30所示，润滑油的黏度可按轴承的速度因数dn

和工作温度

t来确定。油量不宜过大。当采用浸油润滑时，要注意油面高度不要超过轴承中最低滚动体的中心，否则搅油损失大，轴承温升较高。高速时则应采用滴油润滑或油雾润滑。

在润滑油的选择上，原则是：轴承载荷大、温度高、转速较低时选用黏度高的润滑油，反之选用黏度低的润滑油。15.4滚动轴承的润滑图15-30润滑油黏度的选择(2)油润滑

当dn>（1.5~2）×105mm.r/min时，采用油润滑。

常用的油润滑方式有：浸油和飞溅油润滑。

特点：摩擦阻力小，且可起到散热，冷却作用。15.4滚动轴承的润滑

轴承的密封是为了防止外部尘埃、水分及其他杂物进入轴承，并防止轴承内润滑剂流失。轴承的密封方法很多，通常可归纳为接触式密封、非接触式密封及组合式密封三大类。常用的滚动轴承密封类型见表15-11。15.5轴承的密封与维护

15.5轴承的密封与维护

综合项目分析

轴承是机器中用于支承做旋转运动的轴（包括轴上零件），保持轴的旋转精度和减小轴与支承间的摩擦和磨损的一种支承部件，应用十分广泛。

齿轮减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。如图15-31所示，减速器的高、低速轴上均采用滚动轴承支承，试分析轴承的选用、轴承的组合设计、润滑方式。

图15-31滚动轴承在减速器中的应用谢谢聆听！

第16单元

联轴器与离合器

项目背景

在机械传动中，常需将机器中不同机构的轴联接起来，以传递运动和动力。将两轴直接联接起来以传递运动和动力的联接称为轴间联接。轴间联接通常采用联轴器和离合器来实现。

图16-1a所示为带式输送机传动图，其中电动机的输出轴与带传动的输入轴、减速器的输出轴与输送带卷筒轴都是采用联轴器联接，以实现运动和动力的传递。图16-1b所示为机械压力机,该机械采用了离合器实现工件的冲压。学完本单元的内容后，你会了解到联轴器、离合器的基本类型、结构特点、应用场合，并能根据工作要求正确选择联轴器和离合器。图16-1联轴器与离合器应用实例1-小带轮2-V带3-大带轮4-制动器5-曲轴6-连杆7-滑块8-凸模9-坯料10-凹模11-机架12-电动机13-传动轴14-小齿轮15-大齿轮16-离合器离合器

联轴器内容CONTENTS

第16单元

联轴器与离合器

综合项目分析第16单元联轴器与离合器

知识目标

1.了解联轴器和离合器的作用。2.掌握联轴器的类型、特点及应用。3.掌握联轴器的选用。4.了解离合器的类型、特点及应用。

1.能识别各种常用联轴器、离合器的类型并了解其工作特性和应用工况。2.能依据机械传动的使用要求选择合适的联轴器和离合器。

能力目标

第16单元

联轴器与离合器

素质目标

1.培养严谨的科学态度。2.强化执行国家标准和行业标准的意识。

1.联轴器的类型、特点、应用及选用。

学习重点和难点16.1联轴器

联轴器和离合器的功用：在机械传动中，常将机器中不同机构的轴联接起来，以传递运动和动力。将两轴直接联接起来以传递运动和动力的联接称为轴间联接。

联轴器是一种固定联接装置，主要作用是将轴与轴（或轴与旋转零件）联成一体，使其一同运转并将转矩传递给另一轴。联轴器在运转时，两轴不能分离，必须停车后，经过拆卸才能分离。有时也可作为传动系统中的安全装置，以防止机械过载。联轴器应用实例-搅拌机离合器应用实例-机械压力机16.1.1联轴器的类型及特点

联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后变形、温度变化和轴承磨损等原因，常常不能保证严格对中，即两轴线之间出现某种程度的相对位移和偏移，如图16-2所示。如图16-2a、b所示为同轴向和平行轴向，图16-2c、d所示为相交轴向或在工作中有相对位移的地方。图16-2联轴器联接两轴的偏移形式16.1联轴器联轴器按有无弹性元件可分为刚性联轴器和弹性联轴器两类。

（1）刚性联轴器

结构特点：无弹性元件，不能缓冲吸振。

应用场合：两轴能严格对中并在工作中不发生相对位移的地方。

（2）弹性联轴器

机构特点：弹性联轴器有弹性元件，工作时具有缓冲吸振作用，并能补偿由于振动等原因引起的偏移。

应用场合：适用于载荷多变、频繁起动、经常正反转以及两轴不能严格对中或两轴有偏斜的传动中。

常见的类型有弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器和梅花形联轴器等。16.1联轴器1.刚性联轴器

只有在载荷平稳、转速稳定，能保证被联接两轴轴线相对偏移极小的情况下，才可选用刚性联轴器。

观察图16-3～图16-8，了解刚性联轴器的结构特点和工作原理，并能根据工作条件选用联轴器的类型。图16-3凸缘联轴器图16-7十字滑块联轴器16.1联轴器图16-4套筒联轴器图16-8万向联轴器（1）凸缘联轴器

凸缘联轴器由两个带凸缘的半联轴器用螺栓联接而成，半联轴器与两轴之间用键联接（见图16-3）。凸缘联轴器结构简单，制造方便，成本较低，装拆、维护方便，传递转矩较大，但要求两轴具有较高的对中性，一般常用于载荷平稳、中高速或传动精度要求较高的场合,是应用广泛的一种刚性联轴器,这种联轴器已经标准化（GB/T5843—2003）。图16-3凸缘联轴器16.1联轴器

图16-3所示为这类联轴器的两种结构。图16-3a是一般型（GY型），两半联轴器用铰制孔螺栓联接，通过螺栓杆与螺栓孔配合对中，依靠螺栓杆的剪切及其与孔的挤压传递转矩，装拆时轴不需做轴向移动。图16-3b是对中榫型（GYS型），它由两半联轴器上对中榫与凹槽相配合而对中，用普通螺栓联接，依靠接合面间的摩擦力传递转矩，对中精度高，装拆时，轴必须做轴向移动。图16-3凸缘联轴器16.1联轴器

（2）

套筒联轴器

套筒联轴器由套筒、键（见图16-4a）

或销（见图16-4b）等组成。对于用销联接的套筒联轴器，过载时销会被剪断，因此可用作安全联轴器。其结构简单，径向尺寸小，组成零件少，制造方便。但在拆装时轴需做较大的轴向移动。套筒联轴器适用于载荷不大、工作平稳、两轴能严格对中且径向尺寸受限制的场合，常用于机车传动中。这种联轴器目前没有标准。图16-4套筒联轴器16.1联轴器

（3）夹壳联轴器

1)夹壳联轴器由纵向剖分的两半筒形夹壳和联接它们的螺栓组成，靠夹壳与轴之间的摩擦力或键来传递转矩（见图16-5）。由于这种联轴器是剖分结构，在装卸时不用移动轴，所以使用起来很方便。夹壳材料一般为铸铁，少数用钢。

2)夹壳联轴器主要用于低速、工作平稳的场合。图16-5夹壳联轴器16.1联轴器

（4）齿式联轴器

1)齿式联轴器结构特点：由两个带外齿的半联轴器1、4和两个带内齿的凸缘外壳2、3组成（见图16-6）

2)齿式联轴器应用：能够传递很大的转矩，工作可靠，安装精度不高，具有补偿综合偏移的能力，并允许有较大的偏移量，但结构复杂、质量大、制造成本高，一般多用于起动频繁，经常正、反转，传递运动要求准确的场合。齿式联轴器常用于重型机械中。图16-6齿式联轴器1、4—带外齿的半联轴器2、3—带内齿的凸缘外壳16.1联轴器（5）十字滑块联轴器

1）十字滑块联轴器结构特点：利用中间滑块2与两半联轴器1、3端面的径向槽配合以实现两轴联接（见图16-7a）。滑块沿径向滑动补偿径向偏移Δy，并能补偿角偏移Δα（见图16-7b），结构简单、制造方便。

2)应用场合：适用于轴线相对位移较大、无剧烈冲击且转速较低的场合。

3)联轴器和中间盘的常用材料为45钢或铸钢ZG310-570，工作表面淬火硬度为48～8HRC图16-7十字滑块联轴器1、3—半联轴器2—中间滑块16.1联轴器（6）万向联轴器

1）万向联轴器结构特点：由中间联接件十字轴联接两边的半联轴器，两轴线间夹角α可达到40～45°。

2）单十字轴万向联轴器（见图16-8a）工作时，即使主动轴1做等角速度转动，其从动轴

2也可做变角速度转动，从而会引起动载荷。为避免这种现象，可采用两个万向联轴器，使两次角速度变动的影响相互抵消，从而使主动轴1与从动轴2同步转动（见图16-8b）。

3）万向联轴器应用：结构紧凑、维护方便，广泛用于汽车、拖拉机和切削机床等机器的传动系统中。图16-8万向联轴器16.1联轴器

联轴器应用案例：汽车行驶时，由于道路的不平会引起变速器输出轴和后桥输入轴相对位置的变化，只有采用双十字轴万向联轴器才能实现两轴之间的运动传递，如图16-9所示。图16-9联轴器在汽车后桥中的应用16.1联轴器

2.弹性联轴器

观察图16-10及图16-11，了解弹性联轴器的结构和工作原理，并能根据工作条件选联轴器的类型。16.1联轴器图16-10弹性套柱销联轴器图16-11弹性柱销联轴器梅花形联轴器

（1）弹性套柱销联轴器

弹性套柱销联轴器的结构与凸缘联轴器相似，如图16-10所示。不同之处是用带有弹性套的柱销代替了螺栓联接。这种联轴器制造简单、拆装方便、成本较低，但弹性套容易磨损，寿命较短，适用于载荷平稳，需正、反转或起动频繁，传递中小转矩的轴。柱销材料多采用45钢。16.1联轴器图16-10弹性套柱销联轴器

（2）弹性柱销联轴器

弹性柱销联轴器（见图16-11）与弹性套柱销联轴器结构相似，只是柱销材料为尼龙，柱销形状一端为柱形，另一端制成腰鼓形，以增大角度位移的补偿能力。为防止柱销脱落，柱销两端装有挡板，用螺钉固定。

弹性柱销联轴器结构简单，能补偿两轴间的相对位移，并具有一定的缓冲、吸振能力，应用广泛，可代替弹性套柱销联轴器。但因尼龙对温度敏感，使用时温度受到一定的限制。16.1联轴器图16-11弹性柱销联轴器

☆基础能力训练

联轴器广泛应用于各种矿山机械、环保设备、机床、化工、仪表、风机、水泵、造纸、注塑、印刷、钢铁设备等机械中。请查阅相关资料了解辊式板材矫正机的功能及工作原理，观察图16-12所示的辊式板材矫正机采用了何种联轴器。16.1联轴器图16-12辊式板材矫正机1、3-叉头2-十字轴16.1.2联轴器的选择

联轴器大多已标准化，需要时可直接从标准中选取。选用联轴器步骤为选择类型，选择型号，然后进行必要的参数校验。

1.联轴器类型的选择

应根据机器的工作特点和要求，结合各类联轴器的性能，并参照同类机器的使用经验来选择联轴器的类型。两轴对中性要求较高，轴的刚度又较大时，可选用套筒联轴器或凸缘联轴器；两轴对中较困难，轴的刚度又较小时，应选用对轴的偏移具有补偿能力的联轴器；所传递的转矩较大时，应选用凸缘联轴器或齿轮联轴器；轴的转速较高且有振动时，应选用弹性联轴器；两轴相交一定角度时，应选用十字轴万向联轴器。16.1联轴器

2.联轴器型号的选择

联轴器的型号是根据所传递的转矩、轴的直径和转速，从联轴器标准中选择。选择的型号应满足以下条件：1）计算转矩

Tc

应小于等于所选型号的额定转矩

Tn，即

2）转速

n

应小于等于所选型号的许用转速[n]，即

16.1联轴器

3）确定轴孔直径，被联接两轴的直径应在所选型号联轴器的孔径范围内。

考虑工作机起动、制动、变速时的惯性力和冲击载荷等因素，应按计算转矩Tc选择联轴器。计算转矩

Tc和工作转矩T之间的关系为:

式中，

Tc为计算转矩（N·m）；K

为工况系数，见表16-1，一般刚性联轴器选用较大的值，弹性联轴器选用较小的值；T为联轴器所传递的工作转矩（N·m）。16.1联轴器

16.1联轴器

项目16-1

功率

P=11kW、转速n=970r/min的电动起重机中，联接直径d=42mm的主、从动轴，试选择联轴器的类型和型号。16.1联轴器

☆基础能力训练

图16-1a所示为一带式输送机用于传输，其中电动机的输出轴与带传动的输入轴、减速器的输出轴与输送带卷筒轴都是采用联轴器联接，以传递运动和动力。请根据所学知识选择适当的联轴器联接电动机的输出轴与带传动的输入轴、减速器的输出轴与输送带卷筒轴，并说明选择的理由。16.1联轴器

离合器是一种能随时将两轴接合或分离的可动联接装置。离合器工作可靠，接合、分离迅速而平稳，操纵灵活、省力，调节和修理方便，外形小、重量轻；摩擦式离合器还具有良好的散热能力；有的离合器也具有安全保护功能