模块7 练习题 · 支承零部件

心轴只受弯（如车轮轴）；传动轴主要受扭（如汽车传动轴）；转轴既受弯又受扭（如减速器输出轴），是最常见的轴。

合金钢与碳钢的弹性模量 E 几乎相同，刚度取决于 E 与截面惯性矩，故换材料不能提高刚度，只能提高强度；提高刚度应增大轴径或缩短支承跨距。

轴肩承受轴向力大、可靠；套筒用于多零件间定位；圆螺母可调整间隙但削弱轴；弹性挡圈结构紧凑但只能承受较小轴向力。

d ≥ A₀(P/n)^1/3 = 110×(5.5/960)^1/3 = 110×(0.005729)^1/3 ≈ 110×0.1789 ≈ 19.7 mm。实际应结合轴承标准内径圆整（如取 20 mm 或 25 mm）。

轴截面突变处会产生应力集中，圆角可缓和过渡、降低峰值应力，提高疲劳强度。圆角半径应小于相配合零件的倒角或圆角，以保证零件能贴紧轴肩。

① 各段弯矩、扭矩不同，按受力大小确定直径，节省材料、减轻重量；② 轴肩可用于轴上零件的轴向定位并承受轴向力；③ 便于零件依次装配与拆卸；④ 便于轴承、密封件等标准件的安装与定位。

滑动轴承为面接触，承载面积大、抗冲击、运转平稳、噪声小，适合低速重载与精密主轴；但摩擦因数大、起动阻力大、需保证润滑。

流体摩擦时两表面被完整油膜隔开，摩擦因数最小（0.001～0.01）、几乎无磨损，是理想工作状态；干摩擦应避免。

巴氏合金减摩性、嵌藏性、跑合性最好，但强度低、价格高，只能作为轴承衬浇铸在钢或铸铁瓦背上（厚 0.5～3 mm）使用。

剖分式轴承由座、盖、上下轴瓦组成，可在不拆卸轴的情况下装拆，并通过加减垫片调整轴瓦间隙，便于维护，广泛用于减速器与一般机械。

轴颈要求高强度、高硬度以承受载荷；轴瓦则要求减摩、耐磨、嵌藏性好、易跑合。软质轴瓦可让外来磨粒嵌入其中，避免划伤贵重的轴颈，同时磨损后只需更换轴瓦，维修成本低。若两者都硬，易发生胶合与严重磨损。

内圈与轴配合、外圈与座孔配合，滚动体在滚道上滚动，保持架使滚动体均匀分布并防止相互摩擦。

内径代号 04 及以上时，内径 d = 代号×5 = 8×5 = 40 mm；6 表示深沟球轴承，2 表示尺寸系列（轻系列）。

推力球轴承只能承受轴向载荷，不能承受径向载荷；需要同时承受径向与轴向载荷时应选角接触球轴承或圆锥滚子轴承。

在交变接触应力反复作用下，滚道或滚动体表面产生疲劳剥落（点蚀），是滚动轴承的正常失效形式，也是寿命计算的依据。

L₁₀ 单位为 10⁶ 转，表示 90% 的轴承不发生疲劳剥落所能达到的寿命；滚子轴承 ε = 10/3。

内圈随轴转动，若为间隙配合会相对滑动，造成“跑内圈”并磨损轴颈，故采用过盈配合（k6、m6 等）；外圈不转，可用过渡或间隙配合，便于游动与装拆。

这两类轴承只能承受单向轴向载荷，成对（面对面或背对背）安装后可分别限制两个方向的轴向位移，实现轴的双向定位；同时通过调整端盖垫片可预紧，提高轴的旋转刚度与精度。

黏度决定油膜承载能力与流动性：速度高、载荷小、温度低时选低黏度油；低速重载、高温时选高黏度油。

润滑脂黏附性好、密封简单，但流动性差、散热不良，不适合高速连续运转；高速场合应采用油润滑（喷油、油雾）。

接触式密封（毡圈、唇形圈、O 形圈）密封可靠但有摩擦，适合中低速；非接触式（间隙、迷宫、甩油环）无摩擦、寿命长，适合高速。

闭式减速器常用浸油润滑（油面浸到 1～2 个齿高），高速时靠齿轮飞溅把油带到啮合区与轴承，形成连续润滑与冷却。

唇口应朝向被密封的介质一侧（如减速器内部）。因为工作时介质压力会把唇口压紧在轴表面上，压力越高密封越紧，实现自紧效果；若装反，介质压力会推开唇口造成泄漏，且防尘效果差。

自行车前轮轴只承受车轮传来的弯矩，不传递转矩（转矩由链条、链轮传递），属心轴（固定心轴）。

轴肩过高会削弱轴的疲劳强度、增大应力集中，且对于轴承定位，轴肩高度必须小于轴承内圈厚度，否则无法拆卸。应按标准取值。

06 为内径代号，d = 6×5 = 30 mm；02 为尺寸系列。圆锥滚子轴承承受径向与单向轴向载荷，需成对使用。

5 为推力球轴承，只能承受轴向载荷；6 为深沟球、3 为圆锥滚子、N 为圆柱滚子，均可承受径向载荷。

周向固定用于传递转矩，防止零件相对轴转动；轴向固定（轴肩、套筒、圆螺母、挡圈）用于承受轴向力并确定位置，两者作用不同。

基本额定寿命 L₁₀ 指一批相同轴承中 90% 不发生疲劳剥落所能达到的寿命，即有 10% 的轴承可能提前失效，这是基于可靠度的统计概念。

高速精密主轴要求旋转精度高、刚性好、温升小、抗振，常采用动压/静压滑动轴承或多联精密角接触球轴承（P4、P5 级）并预紧。

L₁₀ = (C/P)³ = (30/6)³ = 5³ = 125（10⁶ r）。若转速 1000 r/min，则 L_10h = 125×10⁶/(60×1000) ≈ 2083 h。

滚动轴承：摩擦小、起动灵活、效率高、标准化、维护方便，但抗冲击差、高速噪声大、径向尺寸大、寿命有限，广泛用于一般机械；
滑动轴承：承载能力大、抗冲击、运转平稳、噪声小、径向尺寸小、可剖分，但摩擦大、需保证润滑，用于低速重载（轧机）、高速精密（磨床主轴）、冲击大的场合。

通常一端的轴承做双向固定（内、外圈均轴向固定），另一端外圈可轴向游动（外圈与端盖留间隙）。这样既能实现轴的轴向定位，又能补偿轴受热后的伸长，避免轴承因附加轴向力而发热损坏。若两端都双向固定，热伸长会使轴承卡死。