第五章机械基础.

第5章 机械零件
第五章 机械零件
§5.1 轴
轴是组成机器的重要零件之一，主要功用 是支撑回转零件及传递运动和动力。 一、轴的分类 根据承受载荷不同分类： 1）转轴 同时承受扭矩和弯曲载荷的作用， 例如齿轮减速器中的轴。
2）心轴
只需承受弯矩而不传递转距，例如铁路 车辆 的轴、自行车的前轴等。按轴旋转与否分 为转动心轴和固定心轴两种， 3）传动轴 只承受扭矩而不承受弯矩或承受弯矩较小 的轴。例如图所示的汽车传动轴。
轴的主要材料是碳钢和合金钢。 1、碳钢：价格低廉，对应力集中的敏感性较低，可 以利用热处理提高其耐磨性和抗疲劳强度。常用的有 35、40、45、50钢。 2、合金钢：对于要求强度较高、尺寸较小或有其它 特殊要求的轴，可以采用合金钢材料。耐磨性要求较 高的可以采用20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢；要求 较高的轴可以使用40Cr 3、对于形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等，也采用 球墨铸铁或高强度铸造材料来进行铸造加工，易于得 到所需形状，而且具有较好的吸振性能和好的耐磨性， 对应力集中的敏感性也较低。
二、保证轴 上零件的准确定位 1、轴向定位 1）轴肩与轴环定位 方便可靠、不需要附加零件， 能承受的轴向力大；。这种方法 广泛用于各种轴上零件的定位。 为了保证零件与定位面靠紧， 轴上过渡圆角半径应小于零件 圆角半径或倒角，一般定位高 度取为（0.07～0.1）d ，轴环 宽度b = 1.4h 。
5.2 键联接
一、键联接键 平键——普通平键；导向键与滑键。 普通平键： A型、B型、C型 2类：紧键联接 1）楔键联接；2）切向键联接 1．平键联接 其特点是：键的两侧面是工作面，靠键与键槽 的侧面挤压来传递扭矩；
平键联接具有结构简单、装拆方便、对中良 好优点。 采用B型平键时，轴上的键槽用盘铣刀铣出， 键槽两的应力集中较小。C型平键常用于轴 端的联接。 导向平键用于动联接，其特点是键较长， 键与轮毂的键槽采用间隙配合，故轮毂可 以沿键作轴向滑动
2、根据轴线的形状不同分类
光轴 根据需要可制成空心轴 直轴 阶梯轴 按轴线形状分类 旋转运动变为直线运动 曲轴：通过连杆可以把 可以穿过 钢丝软轴：具有挠性， 曲路传递运动或动力
二、轴的材料 由于轴工作时产生的应力多为变应力，所以轴 的失 效多为疲劳损坏，因此轴的材料应具有足够 的疲劳强度、 较小的应力集中敏感性和良好的加 工性能等。
§5.3.1 滑动轴承概述
一、滑动轴承类型： 按承载：向心轴承（受Fr）；推力轴承（受Fa） 按润滑状态：流体润滑轴承；非流体润滑轴承；无润 轴承（不加润滑剂） 二、滑动轴承的特点 优点：1）承载能力高； 2）工作平稳可靠、噪声低； 3）径向尺寸小； 4）精度高； 5）流体润滑时，摩擦、磨损较小； 6）油膜有一定的吸振能力
1）非流体摩擦滑动轴承、摩擦较大，磨损严重。
2 ）流体摩擦滑动轴承在起动、行车、载荷、转速比 较大的情况下难于实现流体摩擦； 3 ）流体摩擦、滑动轴承设计、制造、维护费用较高。 三、应用： 1）转速特高或特低；2）对回转精度要求特别高的轴； 3 ）承受特大载荷； 4 ）冲击、振动较大时； 5 ）特 殊工作条件下的轴承； 6 ）径向尺寸受限制或轴承 要做成剖分式的结构 例：机床、汽轮机、发电机、轧钢机、大型电机、 内燃机、铁路机车、仪表、天文望远镜等。
三、花键联接
由轴和轮毂孔周向均布的 多个键齿构成的联接称为 花键联接。在工作时，靠 侧面的挤压传递扭矩。与 普通平键相比具有承载力 高、轴和毂受力均匀、定 心性和导向性好等优点。 但加工需要专用设备和工 具，成本较高。
5.3轴承
轴承是机器中支承轴作回转运动的部件。 根据摩擦性质，轴承可分为滑动轴承和滚动 轴承。
2．半圆键联接 半圆键联接，轴上键槽用尺寸与 半圆键相同的半圆键铣刀铣出，因 而键在槽中能绕其几何中心摆动以 适应毂上键槽的倾斜度。半圆键用 于静联接，其两侧面是工作面。其 优点是工艺性好，缺点是轴上的键 槽较深，对轴的强度影响较大，所 以一般多用于轻载情况的锥形轴端 联接
3．楔键联接
楔键联接的特点是：键的上下两面是 工作面，键的上表面和轮毂键槽底部各有1： 100的斜度。工作时，主要靠键、轴和毂之 间的摩擦力传递转矩，其缺点：是楔紧后， 轴和轮毂的配合产生偏心和倾斜。因此主 要用于定心精度要求不高和低速的场合。
三、轴的结构工艺性 轴的形状应简单、便于加工。一根轴上的圆角应 尽可能取相同的半径，退刀槽取相同的宽度，倒角 尺寸相同；一根轴上各键槽应开在同一母线上，以 减少换刀次数和调整次数。 需要磨削的轴段，应该留有砂轮越程槽，需要切 制螺纹的轴段，应留有退刀槽 ，为了便于装配，轴 端应加工出倒角。 四、减小应力集中 轴上的应力集中会严重削弱轴的疲劳强度，所以 应该在轴剖面发生突变的地方制成适当的过渡圆角 ； 相邻两轴段直径差不宜过大等措施。此外改善轴的 表面质量降低表面粗糙度可以提高轴的疲劳强度
2）套筒定位 可以简化轴的结构，减小应 力集中结构简单、定位可靠。 多用于轴上零件间距离较小的 场合。但由于套筒与轴之间存在 间隙，所以在高速情况下不宜使用。 3）弹性挡圈定位 结构紧凑、简单、装拆方便， 但受力较小，且轴上切槽会引起 应力集中，常用于轴承的定位。
4）轴端挡圈 工作可靠，能够承受较大的轴向力，应用广泛。
2、周向定位 轴上零件的周向定位方法主要有键（平键、半圆键、 楔键等）、花键、型面、过盈等等 1）平键联接 制造简单、装拆方便。用于传递转矩较大，对 中性要求一般的场合，应用最为广泛。
2）花键联接 承载能力高，定心好、导向性好，但制造较困难， 成本较高。 适用于传递转矩较大，对中性要求较高或零件在 轴上移动时要求导向性良好的场合。 3）过盈配合 结构简单、定心好、承载能力高和在振动下能可 靠的工作。但装配困难，且对配合尺寸的精度要求 较高 4）销联接 用于固定不太重要、受力不大，但同时需要周向 或轴向固定的零件。