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机械设计基础. 制作人：陈 红. 机械设计基础主要内容. 金 属 材 料 螺 纹 联 接 机构的自由度 平面连杆机构 凸 轮 机 构 间歇运动机构 齿轮传动 齿轮系 带传动 链传动 轴 / 轴承 /联轴器与离合器. Unit 11 轴及轴毂联接. 轴的分类 轴的结构设计 轴的设计计算 思考题. 一、轴的分类. 1、按轴的受载情况分类. 1）转轴 — 同 时承受转矩和弯矩的轴（大多数轴受载情况）. 2）传动轴 — 主要 承受扭矩的轴. 按轴的受载情况分类. 3）心轴 — 只承受弯矩，不承受扭矩的轴. 滑轮轴.
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机械设计基础 制作人：陈 红
机械设计基础主要内容 • 金 属 材 料 • 螺 纹 联 接 • 机构的自由度 • 平面连杆机构 • 凸 轮 机 构 • 间歇运动机构 • 齿轮传动 • 齿轮系 • 带传动 • 链传动 • 轴/轴承/联轴器与离合器
Unit 11 轴及轴毂联接 • 轴的分类 • 轴的结构设计 • 轴的设计计算 • 思考题
一、轴的分类 1、按轴的受载情况分类 1）转轴—同时承受转矩和弯矩的轴（大多数轴受载情况） 2）传动轴—主要承受扭矩的轴
按轴的受载情况分类 3）心轴—只承受弯矩，不承受扭矩的轴 滑轮轴
二、轴结构设计（强度与结构合理性） 1、便于轴上零件装配
2、保证轴上零件的准确定位和可靠固定 1）轴向定位和固定：轴肩或轴环；套筒和圆螺母； 弹性挡圈和紧定螺钉；轴端 ；挡圈和圆锥面。
2）周向定位和固定 平键、花键联接；销联接；紧定螺钉；成型面和过盈配合
3）键联接 a)普通平键、导向平键、滑键 b)半圆键
键联接 c)楔键 d)切向键 e)花键
3、具有良好的制造和安装工艺性 1）留退刀槽和砂轮越程槽 2）键槽尽量安排在同一直线上 3）圆角半径和倒角大小尽量一致 4）轴端和轴段端都有导角
4、减少应力集中，改善受力情况 1）相邻轴段圆角过渡 2）开卸荷槽（图c) 3）降低轴表面粗糙度 4）改变轴上零件布置，改善受力情况 5）减轻负荷
三、轴的设计计算 1、设计计算公式 1）按钮转强度计算—传动轴 传动轴上开有键槽时，轴径增大4-7%
2）按弯扭合成强度计算 第三强度理论：
3）轴的刚度计算 弯曲刚度—用绕度y或偏转角θ度量, 扭转刚度—用扭转角φ度量。
2、轴的常用材料 轴常用材料为碳素钢和合金钢: Q235、20、35、45、40Cr、35SiMn等
3、轴的设计步骤 1）选择轴的材料 3）轴的结构设计，相邻两段轴直径之差可取为5-10mm 4）轴的强度校核： 对轴上传动零件进行受力分析； 画出轴的弯矩图和扭矩图； 判断危险截面。
思考题十一/1 • 零件在轴上进行周向固定时，可采用、、、 和等方法。 • 键联接主要类型有：、、、、和。 • 花键联接分、和三种类型。 • 花键定心方式有：、和三种方式。 • 设计轴必须满足的基本要求：、、、。 • 转轴设计成阶梯形状，是考虑了（A，容易加工，B，外形美观，C，足够的强度和刚度，D，轴上零件的定位与固定，E，便于轴上零件的装拆）等要求。
思考题十一/2 • 轴上零件的轴向固定，常采用（A，键联接，B，销联接，C，轴肩，D，套筒，E，圆螺母，F，弹性挡圈）。其中可以承受较大轴向力的是，能乘受较小轴向力的是，还可以兼做周向定位的是。 • 轴和轴上零件的周向固定大多采取、和等联接形式。 • 轴的结构设计就是确定轴的，轴端车有倒角是考虑，轴径变化处应有圆角过渡是为了。 • 提高轴表面质量主要是为了（A，美观、好看，B，提高刚度，C，提高强度，D，减小应力集中）。 • 用于定位轴上零件的轴肩高度应按确定；用于定位滚动轴承的轴肩高度应按来查取。
Unit 12 轴承 • 滚动轴承的构造 • 滚动轴承代号 • 滚动轴承的类型特点与选用 • 滚动轴承的组合设计 • 滚动轴承的维护与使用 • 滚动轴承的寿命计算 思考题 • 滑 动 轴 承 类 型 • 滑动轴承结构和材料 • 滑 动 轴 承 的 润 滑 • 不完全液体润滑轴承设计
一、滚动轴承的构造 1-外圈、2-内圈（高强度、耐磨 含铬合金钢）， 3-滚动体， 4-保持架（软钢、铜合金或塑料）
滚动体类型 球形 滚子—圆柱、鼓形、 圆锥、滚针 公称接触角α—滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴线的径向平面间的夹角。
二、滚动轴承代号 6308/P63 7208 AC
（1）类号（1-2调心） 1—调心球轴承 α =00 2—调心滚子轴承 α =00
类号（3，7角接触） 3—圆锥滚子轴承00≤α ≤450 7-角接触球轴承00≤α ≤450
类号（5，8推力） 5—推力球轴承450≤α ≤900 8—推力滚子轴承450≤α ≤900
类号（6球，N圆柱滚子,NA滚针) 6-深沟球轴承α ≈00 N-圆柱滚子轴承α ≈00 NA-滚针轴承α ≈00
（3）内径代号 10-20mm内径——有10、12、15、17四个尺寸，代号00、01、02、03 20-480mm内径——代号=内径/5 500及22、28、32 mm特殊值——直接用公称内径表示，加/与尺寸系列代号隔开
（4）前置、后置代号 公差等级6个——由高到低：/P2、 /P4 、 /P5、 /P6x、 /P6 、/P0不标。 游隙——轴承内圈相对外圈沿径向或轴向可移动最大距 离。6个组别：/C0不标、 /C1 、 /C2、 /C3 、 /C4、 /C5 内部结构代号——描述α大小：AC、B、C、E(空半个 汉字标出）
三、滚动轴承的类型特点与选用 1、类型特点 （1）主要承受径向载荷（6、N、NA、1、2），α ≈0——径向轴承 （2）主要承受轴向载荷（5、8）， 450≤α ≤900——推力轴承 （3）承受径向载荷同时承受轴向载荷（3、7），00≤α ≤450——角接触轴承
2、滚动轴承的选用 （1）极限转速：球轴承高 （2）载荷大小和方向：滚子轴承承载能力强 （3）调心 （4）经济性：精度适中，球轴承较滚子轴承便宜 （5）安装：圆锥滚子轴承内、外圈可分离。
四、滚动轴承的组合设计 1、轴系的轴向定位 （1）两端单向固定
3、提高轴承系统的刚度和同轴度 （1）轴承座孔有足够的厚度——采用加强筋 （2）角接触轴承安装方式不同，组合刚度不同
（3）加垫片预紧--提高轴承系统的刚度 （4）同一根轴的轴承座孔，尽可能保持同心— 小外经轴承加套筒
五、滚动轴承的维护与使用 1、滚动轴承的配合 内圈与轴——基孔制，有过盈的配合， 轴公差可选：n6,m6,k5,k6。 外圈与座孔——基轴制，较松配合， 孔公差可选：J7,H7,G7。 2、安装与拆卸 安装——压力机压套，热装、冷装 拆卸——压力机、拆卸工具
3、滚动轴承的润滑 目的——减少磨损、冷却、吸振、防锈和减少噪音 υ<4-5m/s时——采用润滑脂润滑（黄油） 高速——润滑油润滑，浸油或飞溅润滑； 更高速可用喷油或油雾润滑。 （a）油池浸油润滑 b)飞溅润滑 c)喷油润滑
（c)油沟密封 (a)毡圈密封 (b)密封圈密封 4、滚动轴承的密封 目的——防止灰尘、水分进入轴承，防止润滑剂流失 （1）接触式密封—毛毡（ υ<4-5m/s）、密封圈υ<7m/s （2）非接触式密封—油沟密封（υ<5-6m/s，填充润 滑脂、间隙0.1-0.3mm)；
(a) (b) (c) （2）非接触式密封 ——迷宫密封（高速，间隙0.2-0.5mm)；
5、滚动轴承的检验 （1）外观检验——内、外圈、滚动体有无斑点、剥落、凹坑 （2）空转检验——转动灵活性 （3）游隙测量——径向游隙0.1-0.5mm（千分表）。
七、滑动轴承类型 • 按轴承受力方向分：径向滑动轴承和止推滑动轴承。 • 按润滑介质类型分：液体、气体、固体和半固体（脂）等滑动轴承。或完全流体润滑与不完全流体润滑轴承。 • 完全滑动轴承——摩擦小、机械效率高，制造、安装精度高，用于高速、高精度、重载场合。 • 不完全滑动轴承——摩擦系数大、磨损快、效率低，结构简单、精度低、安装维护方便，用于低速、有振动冲击场合。
八、滑动轴承的结构和材料 1、径向滑动轴承结构
2、止推滑动轴承的结构 3、滑动轴承材料---铜合金等金属粉末压制成型、烧 结含油轴承；塑料、橡胶等轴瓦。
