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1、华南理工大学,第3章 标准零件的类型和选用,3.4 带,3.1 螺纹与螺纹联接,3.2 键与花键,3.3 销,3.6 滚动轴承,3.5 链,3.7 联轴器,3.8 离合器,3.1 螺纹与螺纹联接,螺纹是一种重要的可拆联接零件。并且已经标准化。,螺纹有 外螺纹 和 内螺纹 之分，外螺纹和内螺纹组成 螺旋副。起连接作用的螺纹称为 连接螺纹；用于传递运动和动力的螺纹称为 传动螺纹。螺纹又分为 米制 和 英制（螺距以每英寸牙数表示）两类，我国除管螺纹保留英制外，一般都采用米制螺纹。,螺纹,螺纹的类型常按螺纹的牙型分类，主要有：,三角形螺纹,3.1.1 螺纹的类型及应用,用螺纹密封的管螺纹,普通细牙螺纹
2、,管螺纹,非螺纹密封管螺纹（圆柱管壁=55）,用螺纹密封管螺纹（圆锥管壁=55）,60圆锥管螺纹,非螺纹密封的管螺纹,2管螺纹：牙型角为 55，属于英制细牙三角螺纹，多用于有紧密性要求的管件联接。,3梯形螺纹：牙型角为 30，是应用最广泛的一种传动螺纹,4锯齿形螺纹：牙型角为 33，两侧牙型斜角分别为=3 和=30。3 的侧面用来承受载荷，可得到较高效率；30 的侧面用来增加牙根强度，适用于单向受载的传动螺旋。,5矩形螺纹：牙型角为，传动效率高，但牙根强度较弱，传动精度低，用于传动螺纹。,凡牙型、外径及螺距符合国家标准的螺纹 称为标准螺纹。在上述螺纹中，除矩形螺纹外，都已标准化。,3.1.2
3、螺纹的主要参数,螺纹的主要参数有：,1大径 d（D）螺纹的最大直径，即与外螺纹的牙顶（或内螺纹牙底）相重合的假想圆柱面的直径，在标准中定为公称直径。,2小径 d1（D1）螺纹的最小直径，即与外螺纹的牙底（或内螺纹牙顶）相重合的假想圆柱面的直径，在强度计算中常用作危险剖面的计算直径。,4螺距 p 螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离，是螺纹的基本参数。,5线数 n 螺纹的螺旋线数目。沿一条螺旋线形成的螺纹称为单线螺纹，沿 n 条等距螺旋线形成的螺纹称为 n 线螺纹。联接螺纹要求自锁性，多用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，可用 n 线螺纹。为便于制造，一般线数 n4。,d,6导程 S 螺纹上任一
4、点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。单线螺纹 S=p；n 线螺纹 S=np。,8牙型角 螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角。,9接触高度 h 内、外螺纹旋合后接触面的径向高度。,3.1.3 螺纹联接的基本类型,1螺栓连接,螺栓连接是将螺栓杆穿过被连接件上的通孔，拧上螺母，将几个被连接件连成一体。螺栓连接使用时不受被连接件材料的限制，通常用于被连接件不太厚，且有足够装配空间的情况。,螺栓连接按受力状况不同可分为普通螺栓连接（即受拉螺栓连接）和铰制孔用螺栓连接（即受剪螺栓连接）两种。,图 3.3（a）是普通螺栓连接，被连接件上的孔和螺栓杆之
5、间有间隙，故孔的加工精度要求低。其结构简单、装拆方便，应用广泛。,螺纹余留长度 l1；静载荷l1(0.30.5)d；变载荷 l10.75d；冲击载荷或弯曲载荷 l10.75d；铰制孔用螺栓连接 l1 d；螺纹伸出长度 a=(0.20.3)d；通孔直径 d0=l.1d；螺栓轴线到被连接件边缘的距离 e=d+(36)mm；,图 3.3 螺栓连接,（a）,图 3.3（b）是铰制孔用螺栓连接，孔和螺栓杆之间常采用基孔制过渡配合，故孔的加工精度要求较高。一般用于承受横向载荷或需精确固定被连接件相对位置的场合。,螺纹余留长度 l1；静载荷l1(0.30.5)d；变载荷 l10.75d；冲击载荷或弯曲载荷
6、l10.75d；铰制孔用螺栓连接 l1 d；螺纹伸出长度 a=(0.20.3)d；通孔直径 d0=l.1d；螺栓轴线到被连接件边缘的距离 e=d+(36)mm；,图 3.3 螺栓联接,（b）,2双头螺柱联接,双头螺柱连接是将双头螺柱的座端穿过被连接件通孔并旋紧在被连接件之一的螺纹孔中，再在双头螺柱的另一端旋上螺母，把被连接件联成一体（图3.4）。常用于被连接件之一太厚不宜加工通孔，且需经常装拆或结构上受到限制不能采用螺栓连接的场合。,双头螺柱连接,3螺钉连接,螺钉连接是将螺钉直接拧入被连接件之一的螺纹孔中，不用螺母（图3.5）。用于被连接件之一较厚的场合，但不宜用于经常装拆的连接，以免损坏被连
7、接件的螺纹孔。,螺钉连接,4紧定螺钉连接,3.1.4 标准螺纹连接件,螺纹连接件的类型很多，在机械制造中常见的螺纹连接件有螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈以及防松零件等，这些零件的结构型式和尺寸都已标准化，设计时可根据有关标准选用。它们的结构特点和应用如表 3.1 所示。,根据 GB3103.182 的规定，螺纹连接件分为三个精度等级，其代号为、C 级。A 级精度的公差小，精度高，用于要求配合精确、防止振动等重要零件的连接；B 级精度多用于受载较大且经常装拆、调整或承受变载荷的连接；C 级精度多用于一般的螺纹连接。,表3.1 常用标准螺纹连接件,部分螺纹标准零件标记举例。,1公称直径 12 m
8、m，长 80 mm、不经表面处理的普通粗牙六角头螺栓标记为：,螺栓 M1280 GB/T 57802000,2公称直径 14 mm，长 60 mm 全螺纹六角头螺栓标记为：,螺栓 M1460 GB/T 57812000,3公称直径为 16 mm、长 60 mm、按 m6 制造的铰制孔螺栓标记为：,螺栓 M16m660 GB/T 272013,4公称直径为 14 mm、长 100 mm、细牙螺距 1 mm 的 A 型双头螺柱标记：,螺柱 AM141100 GB/T 9001988,5公称直径为 10 mm，性能按 5 级，不经表面处理的普通粗牙六角螺母标记：,螺母 M10 GB/T 412000
9、,6公称直径为 16 mm，材料为 65 Mn，热处理硬度HRC44 52 表面氧化的弹簧垫圈标记：,垫圈 16 GB/T 931987,3.2 键与花键,3.2.1 键连接类型,键是一种标准零件，用来实现轴与回转零件（如齿轮、带轮、联轴器等）轮毂之间的周向固定以传递转矩。有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。键联接主要类型有：平键连接、半圆键连接、楔键连接 和 切向键连接。根据用途不同，平键分为 普通平键、薄型平键、导向平键 和 滑键 四种。,平键联接,平键的两侧面是工作面，平键的上表面与轮毂槽底之间留有间隙。工作时，靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩。平键联接的定心好、装拆方便、应用
10、广泛。常用的平键有普通平键和导向平键。,普通平键结构,单圆头(C型),圆头(A型),平头(B型),用指状铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。,用盘铣刀加工，轴的应力集中小。,用于轴端,当被联接件的毂类零件在工作过程中必须在轴上作轴向移动时（如变速箱中的滑移齿轮），则须采用导向平键或滑键。导向平键较长，键用螺钉固定在键槽中，键与轮毂之间采用间隙配合，轴上零件可沿键做轴向滑移。为了便于拆卸，键上制有起键螺孔，以便拧入螺钉使键退出键槽。,图 导向平键联接,当零件滑移的距离较大时，因所需导向平键的长度过长，制造困难，故宜采用滑键。滑键固定在轮毂上，轮毂带动滑键在轴上的键槽中做轴向滑动。这样，只需在轴上
11、铣出较长的键槽，而键可做得较短。,图 滑键联接,图 导向平键联接和滑键联接,半圆键联接,半圆键也是以两侧面为工作面。工作时，靠其侧面来传递转矩。半圆键工艺性好、装配方便，适用于锥形轴端与轮毂的联接。但半圆键在轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，故只用于轻载静联接中。,图 半圆键联接,楔键和切向键联接,键的上表面和与它相配合的轮毂键槽底面均有1：100的斜度。装配时将楔键打入，使楔键楔紧在轴和轮毂的键槽中，楔键的上、下表面受挤压，工作时靠挤压产生的摩擦力传递转矩。楔键分为普通楔键和钩头楔键两种，钩头楔键的钩头供拆卸时使用。,楔键联接,楔键联接,楔键的主要缺点是键楔紧后，轴与轮毂的配合产生偏心和偏斜
12、，因此楔键一般用于定心精度要求不高和低转速的场合。,切向键是由一对楔键组成的，装配时将两键楔紧在轴与轮毂的键槽中。键的上、下面为工作面。工作时，靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间的摩擦力来传递转矩。用一个切向键时，只能传递单向转矩；当要传递双向转矩时，必须用两个切向键，两者间的夹角为120130。由于切向键对轴的强度削弱较大，因此常用于直径大于100mm的轴上。,(a),(b),图 切向键联接,（2）花键联接的结构设计,花键联接是由周向均布多个键齿的花键轴与带有相应键齿槽的轮毂孔相配而成。齿的侧面为工作面，由于是多齿传递转矩，故花键联接比平键联接的承载能力大，花键联接的导向性好，齿根处的应力集中小
13、，对轴和毂的强度削弱小，适用于载荷大、定心精度要求高或经常需滑动的联接。,齿轮内花键,内花键,外花键,花键联接可用于静联接或动联接。按齿形的不同，花键可分为矩形花键和渐开线花键两类，均已标准化。,矩形花键,渐开线花键,矩形花键,矩形花键的定心方式为小径定心，即内花键和外花键的小径为配合面，定心精度高、定心的稳定性好，能用磨削的方法消除热处理引起的变形。矩形花键联接应用广泛。,矩形花键,渐开线花键,渐开线花键的齿廓为渐开线，分度圆压力角有30和45两种。齿顶高分别为0.5m和0.4m，此处m为模数。图中df为渐开线花键的分度圆直径。渐开线花键可以用制造齿轮的方法来加工，工艺性较好，制造精度也较高
14、，花键齿的根部强度高，应力集中小，易于定心，当传递的转矩较大且轴径也大时，宜采用渐开线花键联接。压力角为45的渐开线花键，对联接件的削弱较少，通常用于轻载、直径较小的静联接，特别适用于薄壁零件的轴毂联接。渐开线花键的定心方式为齿形定心。,图 渐开线花键,3.2.2 键与花键的选择和标记,键与花键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。设计时，根据联接的结构特点、使用要求和工作条件来选择键或花键的类型；键的主要尺寸为其截面尺寸（键宽b 键高 h）与长度 L，截面尺寸 b h 按轴的直径 d 从标准中选出，键的长度L根据轮毂的宽度确定，一般取 L=（1.5 2）d 或小于轮毂的宽度，所选定的键长应符
15、合标准中规定的长度系列。花键主要确定齿数、模数、齿根圆角、公差等级和配合类别等内容，按轴的直径 d 选取。,表131 普通平键和键槽的尺寸（参看图131）,注：在工作图中，轴槽深用（d-t）或t标注，毂槽深用（d+t）或t1标注。,部分标准键和花键标记举例。,1圆头普通平键（A型），b=18 mm，h=11 mm，L=100 mm：,键 1811 100 GB/T 10962003,2方头普通平键（B型），b=18 mm，h=11 mm，L=100 mm：,键 B 18 11 100 GB/T 10962003,3圆头导向平键（A型），b=20 mm，h=12 mm，L=100 mm：,键 2
16、012 100 GB/T 10972003,4半圆键（A型），b=6 mm，h=10 mm，d=25 mm，L=24.5 mm,键 610 25 GB/T 1099.12003,5圆头楔键（A型），b=16 mm，h=10 mm，L=100 mm：,键 16100 GB/T 15642003,6方头楔键（B型），b=16 mm，h=10 mm，L=100 mm：,键 B 16100 GB/T 15642003,7钩头楔键，b=16 mm，h=10 mm，L=100 mm：,键 16100 GB/T 15652003,8花键副：齿数 24、模数 2.5、30 圆齿根、公差等级 5 级、配合类别
17、H5/h5,3.3 销,3.3.1 销的类型,销主要用来固定零件之间的相互位置，也可作为安全装置中的过载剪断元件。销的基本型式是圆柱销和圆锥销。,圆柱销靠过盈配合固定在销孔中，经多次装拆，其定位精度会降低。,图 销联接结构,(a),圆锥销（图（b）和销孔均有1：50的锥度，安装方便，定位精度高，多次装拆不影响定位精度。,(b),(c),(d),图 销联接结构,开尾圆锥销（图（d）适用于有冲击、振动的场合。,端部带螺纹的圆锥销（图（c）可用于盲孔或拆卸困难的场合。,槽销（图（e）上有三条纵向沟槽，它和圆管形弹簧圆柱销（图（f）一样均在销打入销孔后，由于弹性变形使销挤紧在销孔中，能承受冲击和变载荷
18、；销孔不需铰制，加工方便，可多次装拆。,(e),(f),图销联接结构,1直径为10 mm，公称长度为 100 mm，公差为 m6，材料为 钢，普通淬火（A型），表面氧化处理的圆柱销：,销 10100 GB/T 119.22000,2直径为 10 mm，公称长度为 100 mm，材料为 35 号钢，热处理硬度为 HRC28 38，不经表面处理的A型圆锥销：,销 10100 GB/T 1172000,3.3.2 销标记,3公称直径为 10 mm，公称长度为 50 mm（总长为 68 mm），材料为 35 号钢，热处理硬度为 HRC28 38，不经表面处理的螺尾锥销：,销 1050 GB/T 881
19、2000,4公称直径为 3 mm，公称长度为 20 mm，材料为低碳钢，不经表面处理的开口销：,销 320 GB/T 912000,3.4 带,带传动是在两个或多个带轮之间用带作为挠性拉曳元件的一种摩擦或啮合传动。带传动按其工作原理分为 摩擦型带传动 和 啮合型带传动。摩擦型带传动靠带与带轮接触面上的摩擦力实现传动；啮合型带传动靠带齿与轮齿之间的啮合来达到传动的目的。,安装带传动时，传动带要有一定的张紧力紧套在两个带轮上使带与带轮接触面间产生正压力。当主动轮转动时，依靠带与主、从动轮接触面间的摩擦力，拖动带进而拖动从动轮转动，实现传动。,3.4.1 摩擦型带传动,摩擦型带传动通常是由主动轮 1
20、。从动轮 3 和张紧在两带轮间的环形传动带 2 组成（图 3.9）。,常用的摩擦型带传动按带的截面形状分，有平带、V 带、齿形 V 带、多楔带和圆带等。,平带,普通V带,窄V带,齿形V带,多楔带,圆带,3.4.2 摩擦型带传动的特点,带传动的特点是：具有弹性，能缓冲、吸振，传动平稳，噪声小；过载时带在带轮上打滑，防止其它零件损坏，起安全保护作用；适用于中心距较大的场合；结构简单，成本较低，装拆方便。,其不足之处有：带在带轮上有相对滑动，传动比不稳定；传动效率低，带的寿命较短；传动的外廓尺寸大；需要张紧装置，支承带轮的轴及轴承受力较大；不宜用于高温、易燃等场合。,3.4.3 V 带的类型与标准,
21、V 带有普通 V 带、窄 V 带、宽 V 带、大楔角 V 带、齿形 V 带、联组 V 带、汽车 V 带和接头 V 带等多种类型，其中普通 V 带应用最广。帘布芯 V 带，制造较方便。绳芯 V 带柔韧性好，抗弯强度高，适用于转速较高，载荷不大和带轮直径较小的场合。,普通 V 带的带型分为 Y、Z、A、B、C、D、E 七种，窄 V 带的带型分为 SPZ、SPA、SPB、SPC 四种。,图 普通 V 带的结构,标准普通 V 带都制成无接头的环形，由顶胶、抗拉体、底胶和包布等部分组成。抗拉体的结构分为帘布芯 V 带和绳芯 V 带两种类型。,V 带受弯曲时，顶胶伸长，而底胶缩短，只有在两者之间的中性层长
22、度不变，称为节面。带的节面宽度称为节宽 bp，当带弯曲时，该宽度保持不变。V 带的高度 h与其节宽 bp 之比（h/bp）称为相对高度。普通 V 带的相对高度约为0.7，窄V带相对高度约为 0.9，它们的截面尺寸及单位长度质量见附表2.2，基准长度系列见附表2.3。,在 V 带轮上，与所配用 V 带的节宽 bp 相对应的带轮直径称为基准直径 D（V带轮的最小基准直径参见附表2.4）。V 带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度 Ld。V 带的公称长度 Ld 表示。,窄 V 带是用合成纤维绳作抗拉体，相对高度约为 0.9的新型 V 带。与普通 V 带相比，当高度相同时，窄 V
23、 带的宽度约缩小 1/3，而承载能力提高 1.5 2.5 倍，适用于传递动力大而又要求传动装置紧凑的场合。近年来，窄 V带越来越得到广泛的应用。,3.4.4 啮合型带传动,啮合型带传动有同步带传动，它是由主动带轮、从动带轮和套在两个带轮上的环形同步带组成。如图 所示，同步带传动是利用带上的凸齿与带轮齿槽相互啮合作用来传递运动和动力的。,图 同步带传动,1同步带传动的特点和分类,同步带传动兼有摩擦型带传动和齿轮传动的特性和优点。与其它挠性传动相比，同步带传动的特点是：,由于是啮合传动，故传动比较准确，工作时无滑动；,传动效率高，可达 98%；,传动平稳，能吸振、噪声小；,传动比可达 10，且带轮
24、直径比 V 带小很多，结构紧凑，带速可达 50 m/s;,能应用于高速运转，承载能力大，传递功率可达 300 kW；,维护保养方便，能在高温、灰尘、积水及腐蚀介质中工作，不需润滑；,制造安装精度要求高，对两带轮轴线的平行度及中心距要求严格，以防止发生干涉、跳齿、爬齿等现象；,带与带轮的制造工艺复杂。,同步带传动按用途可分为：一般工业用同步带传动，齿形为梯形，主要用于各种中、小功率的机械中；高转矩同步带传动，齿形为圆弧形，主要用于重型机械中。梯形同步齿形带已标准化；而圆弧齿只有企业标准。,a)梯形齿形 b)圆弧齿形,同步带分为单面齿同步带和双面齿同步带，双面齿同步带又分为对称式即DA型和交叉式即
25、DB型两种。,a)单边齿带 b)双边齿带,a)DA型 b)DB 型,2同步带的结构,图 同步带结构,承载绳的作用是传递动力和保持节距不变，采用抗拉强度较高、伸长率较小的材料制造。目前承载绳的常用材料为钢丝、玻璃纤维以及芳香族聚酰胺纤维。带齿直接与带轮啮合，要求剪切强度和耐磨性高，耐热性和耐油性好。,带背用于连接和包复承载绳一要求柔韧性和抗弯强度高，以及与承载绳的粘结性好。目前带背的常用材料为氯丁橡胶和聚氨酯橡胶。,图 同步带结构,包布层一般要求抗拉强度高耐磨性好，并与氯丁橡胶基体的粘结性好，在受拉时经线方向伸长小而纬线方向伸长大。一般用尼龙或锦纶丝织成。,图 同步带结构,带的标记,1基准长度为
26、 1000 mm 的普通 A 型 V 带：,A1000 GB/T 115442012,2基准长度为 2240 mm 的 SPB 型窄 V 带：,SPB 2240 GB/T 115442012,3带型 340/40，织物黏合材料为橡胶，带宽 100 mm，带长 3150 mm 的普通平带：,340/40 R 100-3.15 GB/T 5242007,4带长代号为 240（节线长 609.60 mm），带宽代号 100（带宽 25.4 mm）的 H 型（节距为 12.7 mm）的单面同步带：,240 H 100 GB/T 116161989,5带长代号为 300（节线长 762.00 mm），带
27、宽代号 075（带宽 19.1 mm）的 L 型（节距为 9.525 mm）的双面交错齿型同步带：,300 DB L 075 GB/T 116161989,3.5 链,链传动是在两个或多个链轮之间用链条作为挠性拉曳元件的一种啮合传动。链传动由主动链轮 1，从动链轮 2 和链条 3 组成，如图 所示。,图 链传动,3.5.1 链传动的特点,与带传动相比，链传动的特点是：没有弹性滑动和打滑，能保证准确的平均传动比，传动效率高；不需要很大的张紧力，轴压力较小；传递功率大，过载能力强；能在低速、重载下较好地工作；可在温度较高、湿度较大、有油污、腐蚀等恶劣条件下工作。,与齿轮传动相比，链传动的特点是：容
28、易安装，成本低廉；能实现远距离传动，而结构比较轻便。其不足之处是：运转时不能保证恒定的瞬时链速和瞬时传动比；磨损后易发生跳齿；工作时有冲击和噪声；只能用于平行轴间的传动等。,3.5.2 链传动的类型,按用途不同，链可分为传动链、起重链和曳引链。传动链主要用于传递运动和动力，其工作速度 v15 m/s；起重链主要用于起重机械中提升重物，其工作速度 v0.25 m/s；曳引链主要用于运输机械中移动重物，其工作速度 v2 4 m/s。在一般机械传动中，常用的是传动链。,传动链的类型主要有短节距传动用精密滚子链,和传动用齿形链。,滚子链,齿形链,齿形链比滚子链工作平稳，噪声小，承受冲击载荷能力强，其允
29、许的线速度较高（v30m/s）。但结构较复杂，质量大，成本较高。滚子链通常是指短节距传动用精密滚子链，是机械传动中应用最为广泛的标准链。,齿形链,图 滚子链组成,滚子链由内链板 1、外链板 2、销轴 3、套筒 4 和滚子 5 组成。,内链板与套筒之间、外链板与销轴之间分别用过盈配合联接；滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。当内、外链板相对挠曲时，套筒可绕销轴自由转动。滚子是活套在套筒上的，当链条与链轮轮齿啮合时，滚子与轮齿间基本上为滚动摩擦，这样就可减轻齿廓的磨损。,1内链板；2外链板；3销轴；4套筒；5滚子,链板一般做成 8 字形，以使各截面接近等强度，同时减小链的质量和运动时的惯性
30、力。,图 滚子链的接头形式,链条除了接头的链节外，各链节都是不可分离的，链的长度用链节数表示。,当链节数为偶数时，接头处可用开口销或弹簧卡片来固定，通常前者用于大节距，后者用于小节距。,当链节数为奇数时，需采用过渡链节来联接，因为过渡链节的链板要受附加弯矩的作用，并且过渡链节的链板要单独制造，故尽量不采用奇数链节。,(c)过渡链节,滚子链是标准件，其主要参数是链的节距 p，节距 p是指链条在拉直情况下，相邻滚子两圆中心之间的距离。,h2,附表 3.3 列出了 GB/T 12431-1997 规定的几种规格的滚子链，表中链号为英制单位表示节距，其链号数乘以25.4/16 mm 即为公制节距值。链
31、号的后缀 A 为 A系列链，起源于美国，是世界流行的标准链，后缀 B 为 B系列链，起源于英国，是欧洲流行的标准链。两种系列相互补充，在我国均有生产和应用。,滚子链的标记为：,举例：,A 系列、节距 12.7 mm、单排、88 节的滚子链：,08A 1 88 GB/T1243 2006,注：节距=链号*25.4/16mm,3.6 滚动轴承,滚动轴承是机器中支承轴的部件，常用的滚动轴承绝大多数已经标准化。,3.6.1 滚动轴承的结构及特点,滚动轴承依靠其主要元件间的滚动接触来支承转动或摆动零件，其相对运动表面间的摩擦是滚动摩擦。,滚动轴承的基本结构如图所示，它由下列零件组成：带有滚道的内圈 1
32、和外圈 2；滚动体（球或滚子）3；隔开并导引滚动体的保持架 4。,外圈 滚动体；保持架；内圈,通常内圈装在轴颈上，外圈装在轴承座（或机座）中。有些轴承可以少用一个套圈（无内圈或外圈）。或者内、外两个套圈都不用，滚动体直接沿着轴或轴承座（或机座）上的滚道滚动。通常内圈随轴回转而外圈固定。但也可用于外圈回转而内圈不动，或是内、外圈同时回转的场合。内、外圈相对转动时，滚动体在内、外圈的滚道间滚动。,滚动体是滚动轴承中的核心元件，它使相对运动表面间的滑动摩擦变为滚动摩擦，常用的滚动体有：（a）球；（b）圆柱滚子；（c）滚针；（d）圆锥滚子；（e）球面滚子；（f）非对称球面滚子；（g）螺旋滚子等几种。如
33、图 所示。,图 常用的滚动体,图 滚动轴承的基本结构,与滑动轴承相比，滚动轴承的主要优点是：摩擦力矩和发热较小，在通常的速度范围内，摩擦力矩很少随速度而改变；启动转矩比滑动轴承的要低得多（比后者小80%90%）；维护比较方便，润滑剂消耗较少；轴承单位宽度的承载能力较大；大大地减少有色金属的消耗。,滚动轴承的缺点是：径向外廓尺寸比滑动轴承大；接触应力高，承受冲击载荷能力较差，高速重负荷下寿命较低；小批生产特殊的滚动轴承时成本较高，减振能力比滑动轴承低。,常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业工厂大量制造及供应各种常用规格的轴承。设计时，一般只需根据具体的工作条件，正确选择轴承的型号并对其工作
34、能力进行校核计算即可。,3.6.2 滚动轴承的主要类型及其代号,1滚动轴承的主要类型、性能与特点,按滚动体的形状，滚动轴承可分为球轴承和滚子轴承。,按接触角的大小和所能承受负荷的方向，可分为向心轴承和推力轴承。,（1）向心轴承,主要用于承受径向载荷的滚动轴承，其公称接触角从0 到 45，又可分为：,径向接触轴承 公称接触角=0 的向心轴承主要承受径向负荷（如深沟球轴承、滚针轴承和圆柱滚子轴承）。其中，公称接触角=0 的深沟球轴承，除主要承受径向负荷外，也能承受较小的轴向负荷。,向心角接触轴承 公称接触角 0 45 的向心轴承，可同时承受径向负荷和单向的轴向负荷（如角接触球轴承、圆锥滚子轴承、调
35、心球轴承和调心滚子轴承）。,（2）推力轴承,主要用于承受轴向载荷的滚动轴承，其公称接触角从45 到 90，又可分为：,轴向接触轴承 公称接触角=90 的推力轴承。只能承受轴向负荷。（如推力球轴承、推力圆柱滚子轴承等）。,推力角接触轴承 公称接触角 4590 的推力轴承。主要承受轴向负荷，但也能承受一定的径向负荷（如推力角接触球轴承、推力圆锥滚子轴承和推心调心滚子轴承）。,按自动调心性能，轴承可分为 调心轴承 和 刚性轴承。,表 滚动轴承的主要类型、尺寸系列代号及其特性,2滚动轴承代号,为了统一表征各类轴承的特点，便于组织生产和选用。GB/T272-93 规定了轴承代号的表示方法。,滚动轴承代号
36、由基本代号、前置代号和后置代号组成，用字母和数字等表示。轴承代号的构成见下表。,注：基本代号下面的一至五表示代号自右向左的位置序数,（1）基本代号,基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号的基础。除滚针轴承外，基本代号由轴承内径代号、轴承类型代号、尺寸系列代号组成，其表示方法见表3.4，其中，凡是用“（）”括住的数字，可省略，一般用五位数字或数字和英文字母表示。现分述如下：,轴承内径用基本代号右起第一、二位数字表示，如下表所示。,注：内径为 2228、32mm 的除外；轴承内径小于 10mm 的轴承代号见轴承手册。公称内径除以 5 的商数。商数为个位数时，需在商数左边加“0”，如 0
37、8。用公称内径（毫米）直接表示，但在与尺寸系列之间用“/”分开。,表 滚动轴承的内径代号,轴承的直径系列（即结构相同、内径相同的轴承在外径和宽度方面的变化系列）用基本代号右起第三位数字表示。见下表。,表 滚动轴承代号的构成,注：基本代号下面的一至五表示代号自右向左的位置序数,轴承的宽（或高）度系列 即结构、内径和直径系列都相同的轴承，在宽（或高）度方面的变化系列 用基本代号右起第四位数字表示。当宽度系列为 0 系列（窄系列）时，或宽度系列为 1 系列（正常系列）时，对多数轴承在代号中没有标出宽度系列代号 0（或1）。对于调心滚子轴承（2 类）、圆锥滚子轴承（3 类）和圆柱滚子轴承（N类），宽（
38、或高）度系列代号 0 或 1 应标出，但无论哪类轴承，只有用“）”括住的 0 或 1 才不标出。,直径系列代号和宽（或高）度系列代号统称为尺寸系列代号。见下表。,表 轴承尺寸系列代号表示法,轴承类型代号用基本代号右起第五位数字表示（对圆柱滚子轴承和滚针轴承等类型代号用字母表示），其表示方法见表。,（2）前置代号,滚动轴承的前置代号用于表示轴承的分部件，用字母表示。如用 L 表示轴承的套圈可分离；K 表示轴承的滚动体与保持架组件等等。例如，K8ll07 表示 81107 轴承的滚子、保持架组件，LNU207 表示可分离的 NU207 轴承（NU 类型轴承是内圈无挡边的圆柱滚子轴承）。,（3）后置
39、代号,滚动轴承的后置代号是用字母和数字等表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求等等。后置代号的内容很多，下面介绍几个常用的代号。,内部结构代号是表示同一类型轴承的不同内部结构，用字母紧跟着基本代号表示：如：接触角为 15、25 和 40 的角接触球轴承，分别用 C、AC 和 B 表示内部结构的不同。,轴承的公差等级分为 2 级、4 级、5 级、6 级、6X 级和 0 级，共 6 个级别。依次由高级到低级，其代号分别为P2、P4、P5、P6、P6X 和 P0。公差等级中6X 级仅适用于圆锥滚子轴承；0 级为普通级，在轴承代号中不标出。,常用轴承径向游隙系列分为 1 组、2 组、0 组、3 组、4
40、组和 5 组，共 6 个组别径向游隙依次由小到大。0组游隙是常用的游隙组别，在轴承代号中不标出。其余的游隙组别在轴承代号中分别用/Cl、C2、C3、C4、C5 表示。,实际应用中的滚动轴承类型是很多的，相应的轴承代号也是比较复杂的。以上介绍的代号是轴承代号中最基本、最常用的部分，熟悉了这部分代号，就可以识别和查选常用的滚动轴承。,16308 表示内径为 40 mm，03 尺寸系列的深沟球轴承，0 级公差，正常结构，0 组游隙。,271907B/P5 表示内径为 35 mm，19 尺寸系列的角接触球轴承，5 级公差，接触角为 40，0 组游隙。,323224/C2 表示内径为 120 mm，32
41、 尺寸系列的调心滚子轴承，0 级公差，正常结构，2 组游隙。,说明下列滚动轴承的代号意义,3.7联轴器,联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差，以及机器在工作受载时基础、机架和其他零部件的弹性变形与温度变形，联轴器所联接的两轴轴线不可避免地会产生相对位移。这就要求设计联轴器时，从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。,图 轴线的相对位移,根据联轴器有无弹性元件、对各种相对位移有无补偿能力。联轴器可分为 刚性联轴器、挠性联轴器 和 安全联轴器。联轴器的主要类型、特点及其作用见下表。,表 联轴器的类型,【续】表 3.6 联轴器的类型,3.7.1 刚性联轴器,这类联轴器有套
42、筒式、夹壳式和凸缘式等。这里只介绍较为常用的凸缘联轴器。,凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器用键分别与两轴联接，然后用螺栓把两个半联轴器联成一体。以传递运动和转矩。,铰制孔螺栓,（a）普通的凸缘联轴器,这种联轴器通常是靠铰制孔用螺栓来实现两轴对中。采用铰制孔用螺栓时，螺栓杆与钉孔为过渡配合，靠螺栓杆承受挤压与剪切来传递转矩。,凸缘联轴器有以下两种主要的结构形式:,对中榫,（b）对中榫凸缘联轴器,这种联轴器靠一个半联轴器上的凸肩与另一个半联轴器上的凹槽相配合而对中。联接两个半联轴器时用普通螺栓联接此时螺栓杆与孔壁间存在间隙。装配时须拧紧螺栓转矩靠半联轴器接合面的摩擦力矩来传递。,（c）带防护边
43、的凸缘联轴器,为了运行安全、凸缘联轴器可作成带防护边的。,凸缘联轴器的材料可用灰铸铁和碳钢，重载或圆周速度大于 30 m/s 时应用铸钢或锻钢，由于凸缘联轴器属于刚性联轴器，对所联两轴间的相对位移缺乏补偿能力，故对两轴对中性的要求很高。当两轴有相对位移存在时，就会在机件内引起附加载荷，使工作情况恶化。这是它的主要缺点。但由于它构造简单、成本低、可传递较大的转矩，故当转速低、无冲击、轴的刚性大、对中性较好时常被采用。,3.7.2 挠性联轴器,1无弹性元件的挠性联轴器,这类联轴器因具有挠性，故可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件故不能缓冲减振。常用的挠性联轴器有以下几种：,图 十字滑块联轴器,由端
44、面开有凹槽的两个半联轴器1、3 和一个两端具有凸块的中间圆盘 2 所组成。中间圆盘两端的凸块相互垂直。并分别与两半联轴器的凹槽相嵌合，凸块的中心线通过圆盘中心。两个半联轴器分别装在主动轴和从动轴上。,（1）十字滑块联轴器,运转时，如果两轴线不同心或偏斜。中间圆盘的凸块将在半联轴器的凹槽内滑动，以补偿两轴的相对位移。因此，凹槽和凸块的工作面要求有较高的硬度（HRC46 50）并加润滑剂。当转速较高时。中间圆盘的偏心将会产生较大的离心力，加速工作面的磨损、并给轴和轴承带来较大的附加载荷，故它只宜用于低速的场合。它允许的径向位移 y0.04d（d 为轴径），角位移 30。,十字滑块联轴器零件的材料可
45、用 45 号钢，工作表面必须进行热处理，以提高其硬度；要求较低时可用 Q275钢，不进行热处理。为了减少摩擦及磨损，使用时应从中间盘的油孔中注油进行润滑。,（2）万向联轴器,图 万向联轴器结构简图,主动轴上叉形接头 1 的叉面在图纸的平面内，而从动轴上叉形接头 2 的叉面则在垂直图纸的平面内，设主动轴以角速度 1 等速转动，可推出从动轴在此位置时的角速度。,当主动轴再转过 90 时，从动轴也转过 90，此时叉形接头 1的叉面在垂直图纸的平面内，叉形接头 2 的叉面则在图纸的平面内，可推出从动轴在此位置时的角速度 2=1cos。,当主动轴再转过 90 时，主、从动轴的叉面位置又回到图 3.23a
46、 所示状态。,1,2,1,r,(b),2,3,B,故当主动轴以等角速度 1 转动时，从动轴角速度在 1cos21/cos 范围内周期性地变化，因而在传动中引起附加动载荷。,为了改善这种情况，常将万向联轴器成对使用，即双万向联轴器，注意的是安装时必须保证主动轴、从动轴与中间轴之间的夹角相等（1=2），并且中间轴两端的叉面位于同一平面内，这种双万向联轴器才可以得到 1=2，从而降低运转时的附加动载荷。,图 双万向联轴器简图,2,万向联轴器可用于相交两轴间的联接（两轴夹角最大可达 3545），或工作时有较大角位移的场合。它能可靠地传递转矩和运动，结构比较紧凑，传动效率高，维护比较方便，因此，在汽车、
47、拖拉机、金属切削机床中获得了广泛的应用。,图 双万向联轴器,（3）齿轮联轴器,它主要由两个具有外齿的半联轴器 1、4 和两个具有内齿的外壳 2、3 组成。两外壳用螺栓 5 联成一体，两个半联轴器分别装在主动轴和从动轴上，外壳与半联轴器通过内、外齿的相互啮合而相联。工作时，靠啮合的齿轮传递转矩，轮齿的齿廓常为20 压力角的渐开线齿廓，轮齿间留有较大的齿侧间隙，外齿轮的齿顶做成球面，球面中心位于齿轮的轴线上，故能补偿两轴的综合位移。,1、4 半联轴器；2、3 外壳；5 螺栓,图 齿轮联轴器,这种联轴器能传递较大的转矩，但结构较复杂，制造较困难，在重型机器和起重设备中应用较广。当用于高速传动（如用于
48、汽轮机传动轴系的联接）时，必须进行高精度加工，并经动平衡处理，还需要有良好的润滑和密封。齿式联轴器不适用于立轴。,齿轮联轴器中齿数一般可取 30 80，所有齿轮材料一般选用 45 号钢或 ZG310570。,2有弹性元件的挠性联轴器,这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴的相对位移，而且具有缓冲、减振能力。制造弹性元件的材料有金属和非金属两种。非金属有橡胶、塑料等，其特点为质量小、价格便宜，有良好的弹性滞后性能，因而减振能力强。金属材料制成的弹性元件（主要为各种弹簧）则强度高、尺寸小而寿命长。,（1）弹性圈柱销联轴器,弹性圈柱销联轴器结构比较简单，制造容易，不用润滑，弹性圈更换方便（不用移
49、动半联轴器），具有一定的补偿两轴线相对偏移和减振、缓冲性能，但弹性圈易磨损、寿命短。这种联轴器多用于经常反转，启动频繁，转速较高的场合。,半联轴器的材料常用HT200，有时也采用 35 号钢或 ZG270-500；柱销材料多 用 35 号钢。,圆柱孔,圆锥孔,这种联轴器结构与凸缘联轴器相似，只是用套有弹性圈 1 的销柱 2 代替了联接螺栓。,在安装这种联轴器时，应注意留出间隙 c，以便两轴工作时能作少量的相对轴向位移。,（2）尼龙柱销联轴器,图 尼龙柱销联轴器,这种联轴器结构简单，安装、制造方便，耐久性好，也有吸振和补偿轴向位移的能力。这种联轴器常用于轴向窜动量较大，经常正、反转，启动频繁、转
50、速较高的场合和带负荷启动的高、低速传动轴系，可代替弹性圈柱销联轴器。这种联轴器不宜用于可靠性要求高（如起重机提升机构）、重载和具有强烈冲击与振动的场合。对径向与角向位移大、安装精度低的传动轴系，也不宜选用。,3.7.3 安全联轴器,常用的安全联轴器为剪切销安全联轴器。,剪切销安全联轴器有单剪的和双剪的两种，如图 所示。,双剪式,单剪式,单剪的安全联轴器的结构类似凸缘联轴器，用钢制销钉联接。销钉装在经过淬火的两段钢制套管中，过载时即被剪断。这类联轴器由于销钉材料机械性能的不稳定以及制造尺寸误差等原因，致使工作精度不高，而且销钉剪断后，不能自动恢复工作能力，必须停车更换销钉。但由于它结构简单，所以
