1 支承零部件（第1～3节）（课件）- 高一《机械基础》同步教学（机工版·第2版）

第10章 支承零部件 10.1 轴的分类及应用 10.2 轴的材料及其选择 10.3 轴的结构分析 引 言 10-1 齿轮减速器 我们日常生活和工业生产实践的设备中用到很多轴，可以说有转动的部位就有轴，有轴的部位就有轴承。图10-1所示为一减速器的外形图，减速器的工作轴（阶梯轴）就是靠轴承支承在箱体上旋转并传递转矩。我们日常生活中骑的自行车的前轮轴、后轮轴、中轴等处安装的滚动体就是滚动轴承。 下图所示为减速器低速轴（阶梯轴）的结构示意图，图中③轴段、⑦轴段安装有轴承用来支持轴的旋转，图中④轴端、①轴端安装工作零件齿轮与联轴器。 图10-2 减速器低速轴的结构示意图 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，联轴器就是用来连接这些装置的重要零件，如图10-3所示。 本章将介绍支承零部件的类型、代号、材料、应用场合及选择。 图10-3 卷扬机 引 言 轴的分类及应用 图10-5 固定心轴 图10-4 转动心轴 按轴所受载荷，可分为心轴、传动轴和转轴三类。 (1)心轴 主要承受弯矩的轴称为心轴。若心轴工作时是转动的，称为转动心轴，例如机车轮轴，如图10-4所示。 若心轴工作时不转动，则称为固定心轴，例如自行车前轮轴，如图10-5所示。 1.按所受载荷分类 图10-6 传动轴 （2）传动轴 主要承受扭矩的轴称为传动轴。图10-6 所示为汽车从变速箱到后桥的传动轴。 轴的分类及应用 轴的分类及应用 图10-7 转轴 （3）转轴 图10-7 所示为单级圆柱齿轮减速器中的转轴，该轴上两个轴承之间的轴段承受弯矩，联轴器与齿轮之间的轴段承受扭矩，这种既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。 轴的分类及应用 图10-8 曲轴 曲轴（图10-8）常用于往复式机械（如曲柄压力机、内燃机）中，以实现运动的转换和动力的传递。 按轴线的几何形状，可分为直轴、曲轴和挠性轴三类。 2.按轴线的几何形状分类 图10-9 挠性轴 挠性轴（也称钢丝软轴）是由几层紧贴在一起的钢丝层构成的，它能把旋转运动和不大的转矩灵活地传到任何位置，但它不能承受弯矩，多用于转矩不大、以传递运动为主的简单传动装置中。摩托车的前轮到速度表之间的传动轴就是挠性轴，见图10-9。 轴的分类及应用 轴的分类及应用 图10-11 阶梯轴 图10-10 光轴 （1）光轴 光轴的各截面直径相同。它加工方便，但零件不易定位，如图10-10所示。 （2）阶梯轴 轴上零件容易定位，便于装拆，一般机械中常用，如图10-11所示。 直轴按形状又可分为光轴、阶梯轴和空心轴三类。 轴的分类及应用 图11-12 空心轴 （3）空心轴 图10-12所示为空心轴。它可以减轻质量、增加刚度，还可以利用轴的空心来输送润滑油、切削液或便于放置待加工的棒料。车床主轴就是典型的空心轴。 轴的材料及其选择 轴的材料是决定承载能力的重要因素。轴的材料除应具有足够的强度外，还应具备足够的塑性、冲击韧度、抗磨损性和抗腐蚀性；对应力集中的敏感性较小；具有良好的工艺性和经济性；能通过不同的热处理方式提高轴的疲劳强度。 轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性小，并可通过热处理提高疲劳强度和耐磨性，故应用较广泛。常用的碳钢为优质碳素钢，为保证轴的力学性能，一般应对其进行调质或正火处理。不重要的轴或受载荷较小的轴，也可用 Q235 等普通碳素钢。 轴的材料及其选择 合金钢比碳素钢的机械强度高，热处理性能好，但对应力集中的敏感性强，价格也较贵，主要用于对强度或耐磨性要求较高以及处于高温或腐蚀等条件下工作的轴。 高强度铸铁和球墨铸铁有良好的工艺性，并具有价廉、吸振性和耐磨性好以及对应力集中敏感性小等优点，适用于制造结构形状复杂的轴（如曲轴、凸轮轴等）。 轴的毛坯选择：当轴的直径较小而又不太重要时，可采用轧制圆钢；重要的轴应当采用锻造坯件；对于大型的低速轴，也可采用铸件。 轴的常用材料及其主要力学性能见表10-1 。 轴的材料及其选择 轴 的 结 构 分 析 ① 为节省材料、减轻质量，应尽量采用等强度外形和高刚度的剖面形状； ② 要便于轴上零件的定位、固定、装配、拆卸和位置调整； ③ 轴上安装有标准零件（如轴承、联轴器、密封圈等）时，轴的直径要符合相应的标准或规范； ④ 轴上结构要有利于减小应力集中以提高疲劳强度； ⑤ 应具有良好的加工工艺性。多数情况采用阶梯轴，因为它既接近于等强度，加工也不复杂，且有利于轴上零件的装拆、定位和固定。 轴的结构一