项目八轴与轴承的设计ppt课件.ppt

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1、项目八 轴和轴承的设计,任务：能根据客户给定的条件进行轴的强度校核，会选用滚动轴承。,机械设计基础 轴,能力目标：A2. 能够运用技术资料（如国家标准、相关设计手册、图册），会选用标准零件； A3. 能根据客户要求，用现代方法-CAD进行通用零件、专用机械零部件的设计； A4. 能够对设计的通用零件进行强度校核计算；A5具备机械设备使用、维护管理和故障分析的能力；知识目标：K2. 熟悉常用机构的工作原理、组成、分类、特点及应用场合；K3. 掌握常用机构设计的基本方法；K4. 理解有关机械设计计算的基本理论；K5. 掌握机构的结构、运动特性、机械动力学的基础知识；K6. 掌握通用零件的工作原理、

2、特点、组成、分类及应用场合；其他素质：Q1. 领悟并执行7S管理，使学生具备职业素养Q2. 具有主动参与、积极进取、崇尚科学、实事求是的学习态度和思想意识Q3. 具有的科学态度和辩证思维能力和创新精神Q4. 培养良好的职业道德和正确的设计思维方式Q5. 培养创新意识和解决实际问题的能力Q6. 具有良好的团队合作精神与竞争意识,8-1 概述,机械设计基础 轴,二、轴的分类1 按载荷性质分类2 按形状分类,轴：支承回转零件的零件一、轴的功用1. 支承旋转零件并传递运动和动力 2. 保证所有轴上零件有确定的轴向工作位置,1 按载荷性质分类,心轴：只承受弯矩，不承受转矩传动轴：主要承受转矩转轴：既承受

3、弯矩，又承受转矩,机械设计基础 轴,2 按形状分类,直轴、曲轴、软轴,机械设计基础 轴,三、轴设计解决的问题,1、结构问题 确定轴的形状和尺寸2、强度问题 防止轴发生疲劳断裂3、刚度问题 防止轴发生过大的弹性变形4、振动稳定性问题 防止轴发生共振,机械设计基础 轴,1.拟定轴上零件装配方案2.估算轴的最小直径min3.确定各段直径及长度4.确定轴的结构要素,轴的结构设计,轴的强度计算,其它计算,1.刚度计算2.振动稳定性计算( 临界转速),1.许用切应力法(扭转强度)2.许用弯曲应力法( 弯扭合成强度 )3.安全系数计算法：疲劳强度计算、静强度计算,8-2 轴的结构和材料,机械设计基础 轴,一

4、、轴的结构二、轴的材料,一、轴的结构,机械设计基础 轴,轴肩(轴环)：轴的直径变化所形成的阶梯处,轴头：轴和旋转零件的配合部分轴颈：轴和轴承配合的部分轴身：连接轴颈与轴头部分,轴的结构设计的要求,机械设计基础 轴,3. 定位和固定要求：轴与轴上零件要有准确的工作位置，并牢固地保持这一位置4. 尽量减少应力集中, 改善轴的受力状态,1. 制造工艺性要求：轴应有良好的制造工艺，便于加工2. 装拆要求：轴上零件要易于装拆、调整,1 制造工艺性要求,轴应有良好的制造工艺，便于加工,机械设计基础 轴,加工方法不同，轴的结构也可能不同键槽应位于同一母线上；螺纹退刀槽；砂轮越程槽,光轴,等强度轴,阶梯轴,车

5、削,倒角,磨削,砂轮越程槽,2 装拆要求,机械设计基础 轴,阶梯状轴轴端应有45倒角非定位轴肩(便于装配)、定位轴肩(零件定位)设计轴肩时应注意: 轴长应略短于轮毂宽度(保证零件固定)轴肩圆角轮毂孔圆角(倒角),轴上零件要易于装拆、调整不同的装拆方案，得到不同结构轴的直径应圆整成标准值,3 定位和固定要求,机械设计基础 轴,周向固定轴向定位和固定,轴与轴上零件要有准确的工作位置定位：零件有准确的工作位置固定：零件在轴上的位置牢固可靠,周向定位和固定,机械设计基础 轴,常用的周向固定方法：键、花键、紧定螺钉、过盈配合等,防止轴上零件与轴发生相对转动，以传递转矩,轴向定位和固定,机械设计基础 轴,

6、常用的轴向定位和固定方法：轴肩、套筒、螺母、轴端挡圈等轴头长度 轮毂的轴向长度,防止轴上零件工作时发生轴向蹿动,4 尽量减少应力集中, 改善轴的受力状态,机械设计基础 轴,改善零件位置及结构, 以改善轴的受力状态,尽量减少应力集中：轴肩处要有过渡圆角相邻轴径的变化不宜太大,二、轴的材料,机械设计基础 轴,2. 球墨铸铁: QT500-5、QT600-2,轴的材料，见表14.41. 钢：碳素钢 ：优质碳素钢:35、 50 、 45 轴钢 普通碳素钢Q235、Q255、Q275合金钢：20Cr、20CrMnTi、40Cr、35SiMn、35CrMo,8-3 轴的计算,机械设计基础 轴,一、轴的强度

7、计算二、轴的刚度计算,轴的工作能力主要取决与强度和刚度，高速轴还要校核振动稳定性,1、 按扭转强度计算,机械设计基础 轴,扭剪应力:,适用状况：(1)轴只传递转矩，不承受弯矩（或很小的弯矩）(2)弯矩未知，按扭距作初步计算,设计公式:,系数 C 与轴的材料和承载情况有关，查表14.1注意: 若该轴段有一个键槽，d 值增大3%; 有两个键槽，增大7%,2 按弯扭合成强度计算,机械设计基础 轴,步骤：绘制受力计算简图计算所有力引起的弯矩合成弯矩M计算扭矩合成当量弯矩M强度条件：,适用状况：轴承位置以及作用在轴上的载荷性质、大小、方向和作用点已知准确计算弯、扭联合作用时，采用第三强度理论,为扭-弯应

8、力性质折合系数,弯扭合成设计公式,机械设计基础 轴,设计公式：,危险截面的确定：综合轴上弯扭矩和轴直径选择一两个截面,二、轴的刚度计算,机械设计基础 轴,2、 扭转刚度计算扭转角条件：,1、弯曲刚度计算挠度条件：转角条件：,8-4 轴的设计,1、类比法2、设计计算法步骤：（1）根据轴的工作条件选材，确定许用应力。（2）按扭转强度估算轴的最小直径。（3）设计轴的结构，绘制轴的结构草图。（4）按弯扭合成进行轴的强度校核。（5）修改轴的结构后再进行校核计算。（6）绘制轴的零件图。,一、轴的强度计算,机械设计基础 轴,轴的计算流程：,机器的结构,轴的长度轴上零件的位置,载荷计算简图,力学分析简 化,强

9、度计算,轴径,轴的结构设计,计算方法：按扭转强度计算按弯扭合成强度计算,结构示例：结构改错,机械设计基础 轴, 轴承没定位 轴向定位不确定 轴承用错或装错 无调整垫片 端盖端面无凹坑加工量大, 无定位轴肩 端盖无密封 键槽太长无非定位轴肩套筒太高,概述,机械设计基础轴承,箱体齿轮轴轴承轴承孔,轴承：支持轴或轴上转动零件的部件作用：支持轴及轴上零件，保持轴的旋转精度减少转轴与支持面间的摩擦磨损分类：按承载方向分：向心轴承、推力轴承按摩擦性质分：滑动轴承、滚动轴承,滚动轴承,15-1 滚动轴承概述15-2 滚动轴承的结构和类型15-3 滚动轴承的代号15-4 滚动轴承的失效形式及选择计算15-5

10、滚动轴承的组合设计,机械设计基础轴承,基本要求:熟悉滚动轴承的代号、正确地选择滚动轴承的类型掌握滚动轴承的寿命计算正确进行滚动轴承组合设计难点：向心推力轴承(指角接触球轴承与圆锥滚子轴承)的受力分析,8-5 滚动轴承概述,滚动轴承是标准件，由专业轴承厂集中生产,机械设计基础轴承,特点：摩擦阻力小, 功率损耗少, 起动灵敏，f0.05, = 0.980.995 可同时承受径向和轴向载荷，简化了支承结构径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此回转精度高互换性好，易于维护，润滑简便, 价格低抗冲击能力差, 高速时出现噪音寿命也比不上液体润滑的滑动轴承径向尺寸大,8-6 滚动轴承的结构和类型,一、结构

11、二、材料三、分类四、类型及特点,机械设计基础轴承,一、结构,机械设计基础 轴承,组成：内圈、外圈、滚动体、保持架,外圈,内圈,滚动体,保持架,二、材料,机械设计基础 轴承,保持架：避免滚动体直接接触，减少发热和磨损材料：低碳钢；铜、铝、工程塑料,内圈、外圈、滚动体：高硬度、高接触疲劳强度、良好耐磨性和冲击韧性材料：含铬轴承钢，硬度6065 HRC,三、分类,机械设计基础 轴承,1 按滚动体形状分2 按受载方向分,1 按滚动体形状分,按滚动体形状分：球轴承、滚子轴承,机械设计基础 轴承,又可细分为：球轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、球面滚子轴承,2 按受载方向分,按受载方向和公称接触

12、角分：,机械设计基础 轴承,滚动体与套圈接触处的法线与轴承的径向平面之间的夹角,（1）向心轴承径向接触轴承：a=0，主要承受径向载荷，及小的轴向载荷。向心角接触轴承： 0 a45，同时承受径向和轴向载荷。（2）推力轴承推力角接触轴承： 45 a 90 ，承受轴向载荷，及小的径向载荷。轴向接触轴承： a=90，只能承受轴向载荷。,按轴承承受载荷分类 向心轴承和推力轴承： 向心轴承主要用于承受径向载荷 推力轴承主要用于承受轴向载荷力,公称接触角,四、类型及特点,机械设计基础 轴承,1 向心轴承(a=0)2 调心轴承(a=0)3 向心推力轴承 (0a90)4 推力轴承(a=90)5 选择原则,1 向

13、心轴承(a=0),深沟球轴承: 6类 nlim最高、价廉, 优先采用受力类型: Fr, 不大的Fa(双向)圆柱滚子轴承: N类承载力较大受力类型: 很大的Fr, 不能承受轴向力Fa,机械设计基础 轴承,滚针轴承: NA类 内外圈可分离, 径向尺寸小受力类型: 很大的Fr, 不能承受轴向力Fa,2 调心轴承 (a=0),调心球轴承: 1类调心性能最好受力类型：Fr, 不大的Fa(双向),机械设计基础 轴承,调心滚子轴承: 2(3)类调心性能好、承载力较大受力类型：Fr, 不大的Fa(双向),3 向心推力轴承 (0a90),角接触球轴承:类，a15、25、40受力类型：Fr, 单向Fa,机械设计基

14、础 轴承,圆锥滚子轴承：3类受力类型：Fr, 单向Fa,4 推力轴承(a=90),推力球轴承: 5类受力类型：只承受轴向(Fa),机械设计基础 轴承,单列：承受单向轴向力双列：承受双向轴向力,5 滚动轴承类型的选择原则,根据载荷大小、性质、轴承的转速、调心性能、安装和拆卸、价格等确定轴承类型其中，载荷(包括大小和方向)、转速的大小一般是最主要的,机械设计基础 轴承,一般而言，高速，平稳低载：60000（深沟球轴承）载荷较大+冲击：滚子轴承径/轴向载荷较大：较低转速：30000（圆锥滚子）较高转速：70000角接触球轴承轴向载荷径向载荷：推力+向心组合,8-7 滚动轴承的代号,滚动轴承为标准件：

15、GB/T 272-1993,机械设计基础轴承,前置代号,基 本 代 号,后置代号,尺寸系列代 号,分部件代号,类型代号,内径代号,直径系列代号,宽度系列代号,内部结构代号,密封与防尘代号,公差等级代号,。,字母,2 1,3,4,5,字母(+数字),1 内径尺寸代号2 尺寸系列代号3 类型代号,基本代号,机械设计基础 轴承,表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号的基础表明轴承的内径、直径系列、宽度系列、类型,1 内径尺寸代号,右起第1、2位数字内径d: （即轴的直径）0010mm 0112mm0215mm 0317mm0496数字x 5 mm,机械设计基础 轴承,对于内径 (500mm，以及

16、22mm、28mm、32mm的轴承，用公称内径数值直接表示，但在与尺寸系列代号之间用“/”分开,2 尺寸系列代号,直径系列代号、宽度系列代号直径系列代号：第三位数字指结构相同、内径相同的轴承使用不同直径的滚动体，在外径和宽度方面的变化系列0,1特轻 2轻 3中 4重,机械设计基础 轴承,宽度系列代号：第四位数字，常与直径系列代号同时使用表示同一内径和外径的轴承可以有不同的宽度多数正常系列可不标,0,1特轻,2轻,5轻宽,3中,6中宽,4重,3 类型代号,第五位(从右到左数)，用数字或字母表示代号为0（双列角接触球轴承），则省略,机械设计基础 轴承,具体见p288表15.4,常用的几类滚动轴承，

17、一般无前置代号,前置代号,机械设计基础 轴承,用字母表示表示成套轴承分部件,见教材P289 表15.7,公差等级(精度)代号：0 、6x 、6、5、4、2六级精度，逐渐增高表示成：/P0 、/P6x 、/P6、/P5、/P4、/P2内部结构代号：如：C a=15、AC a=25、Ba=40 轴承径向游隙系列代号：/C1、 /C2、/C0、 /C3、/C4、/C5六组游隙，由小到大0组( /C0)）游隙常用，可省略,后置代号,机械设计基础 轴承,用字母（+数字）表示表示轴承内部结构、密封与防尘、保持架及其材料、轴承材料及公差等级等,7212C,举例,机械设计基础 轴承,6305,304/32,(

18、/P0),7211C/P5,深沟球轴承,直径系列为3(中),宽度系列为0(不标),内径d=25mm,0级精度(不标),角接触球轴承,直径系列为2(轻)宽度系列为0(不标),内径d =60mm,a=15,内径d=32mm,圆锥滚子轴承,宽度系列为0,直径系列为4(重),5级精度,接触角15 ,直径55mm,正常宽度、轻系列,角接触球轴承,8-8 滚动轴承的失效形式及选择计算,一、失效形式二、轴承寿命计算三、轴承静载荷计算,机械设计基础轴承,一、失效形式,机械设计基础 轴承,失效形式：疲劳点蚀 最主要的失效形式，滚动体表面、套圈滚道都可能发生点蚀过大塑性变形 低速轴承的主要失效形式，接触应力过大(

19、载荷过大或冲击载荷)，元件表面出现较大塑性变形磨损、胶合、内外圈和保持架破损等使用维护不当而引起的，属于非正常失效,设计准则：一般转速（10r/minnlim）的轴承 进行寿命(额定动载荷)计算，防止疲劳点蚀破坏转速极低（n1r/min）或仅作缓慢摆动的轴承 按静强度(额定静载荷)计算，防止塑性变形,二、轴承寿命计算,机械设计基础 轴承,1 基本概念2 寿命计算3 当量动载荷 P 的计算4 向心角接触轴承轴向载荷 Fa 的计算5 推力球轴承的当量动载荷,针对失效形式：疲劳点蚀,1 基本概念寿命,轴承寿命：( 106 r 或 h )轴承中任一元件出现疲劳点蚀前，所经历的总转数或总工作小时数基本额

20、定寿命：用 L10 表示一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中90的轴承不发生疲劳点蚀前所经历的总转数或总工作小时数,机械设计基础 轴承,寓意：一批轴承中有90的寿命将比其基本额定寿命长一个轴承在基本额定寿命期内正常工作的概率有90，失效率为10注意：额定寿命随运转条件而变化比如：外载荷增大，额定寿命降低因此，基本额定寿命并不能直接反映轴承的承载能力,90,10,完好,基本额定动载荷,定义：规定轴承在 基本额定寿命L10 为 106 转 时，所能承受的最大载荷，用 C 表示即：在C 的作用下，运转 106 转 时，有10的轴承出现点蚀，90的轴承完好,机械设计基础 轴承,对于具体轴承，C 为

21、定值，按手册查取对向心轴承(0 a 45 )，C为纯径向载荷Cr对推力轴承(45 a 90 ) ，C为纯轴向载荷Ca,额定动载荷越大,轴承的承载能力越大,2 当量动载荷 P 的计算,对于向心轴承，C 为径向载荷Cr对于推力轴承，C 为轴向载荷Ca但轴承可能同时承受径向载荷Fr 和轴向载荷 Fa为了与C在相同的条件下进行比较，引入当量动载荷的概念当量动载荷：一假想载荷，与C 同类型，它对轴承的作用与实际载荷的作用等效。用 P 表示实际载荷的条件不同时，按确定基本额定动载荷的条件进行换算后的载荷即为纯径向力Pr、纯轴向力Pa计算式：,机械设计基础 轴承,X 径向载荷系数Y 轴向载荷系数见表15.1

22、3,实际工作条件下，需引入载荷系数 fP (见表15.12)修正P：,3 寿命计算,目的：根据工作条件和设计要求，选择合适的轴承尺寸载荷与额定寿命的关系曲线：PeL10=常数式中：P 为当量动载荷L10为P 作用下的额定寿命e为寿命指数，球轴承 e =3，滚子轴承e =10/3,机械设计基础 轴承,当载荷为额定动载荷C 时：,小时数表示：,或：,已知轴承的C ，计算额定寿命,根据预期寿命Lh，计算所需的C,预期寿命,所需额定动载荷,轴承的额定寿命：,4 向心角接触轴承轴向载荷 Fa 的计算,Fr 、 Fa 轴承的径向、轴向力 （注意区别与轴上载荷）对纯径向轴承：P=fPFr对纯轴向轴承：P=f

23、PFa径向载荷 Fr 的计算见轴受力分析，即：,机械设计基础 轴承,Fa并不是外界的轴向作用力，而应是轴承所受的轴向力，它应根据整个轴上的轴向载荷(对于向心推力轴承还应包括因径向载荷Fr产生的派生轴向力FS)之间的平衡条件得出,而：, 角接触轴承的派生轴向力FS,向心角接触轴承（角接触球轴承、圆锥滚子轴承）受纯径向载荷作用后，会产生派生轴向分力 FS,机械设计基础 轴承,派生轴向力FS 大小见表15.16,O,角接触球轴承,注意 FS 的方向,表15.16内部轴向力FS, 角接触轴承的排列方法,为使 S 得到平衡，角接触轴承一般成对使用正装 面对面安装轴承外圈的窄边相对，即内部轴向力指向相对正

24、装时跨距短，轴刚度大,机械设计基础 轴承,反装 背靠背安装两轴承外圈的宽边相对即派生轴向力指向相背反装时跨距长，轴刚度小,为简化计算，可认为支反力作用于轴承宽度的中点, 角接触轴承的轴向载荷Fa,当外载既有径向载荷又有轴向载荷时，角接触轴承的轴向载荷 Fa ？,机械设计基础 轴承,要同时考虑轴向外载 Fa和派生轴向力FS,轴承正装时：,圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）：,机械设计基础 轴承,若 FS1 + FA FS2轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，但外圈被固定，右轴承被压紧，会产生反力FS2，使轴向力平衡，使得:,右轴承被压紧, 轴向力,左轴承被放松, 轴向力,轴承正装时：,圆

25、锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）：,机械设计基础 轴承,若 FS1 + FA FS2轴向合力向左，轴有向左移动的趋势，但外圈被固定，左轴承被压紧，会产生反力FS1，使轴向力平衡，使得:,左轴承被压紧, 轴向力,右轴承被放松, 轴向力,结论：,轴承反装时，可得到与正装同样的结论结论总结如下：根据排列方式判明派生轴向力 FS1、FS2 的方向判明轴向合力指向及轴可能移动的方向，分析哪端轴承被“压紧”，哪端轴承被“放松”“放松”端的轴向载荷等于自身的内部轴向力“压紧”端的轴向载荷等于除去自身派生轴向力后其它轴向力的代数和,机械设计基础 轴承,对于能承受少量轴向力而a=0 的向心轴承(如深沟

26、球轴承)：,因为：a0 ,FS10 ，FS2 0,所以：F合力Fa,图中：,Fa10,Fa2Fa,5 推力球轴承的当量动载荷,对推力球轴承，不能承受径向力，只能承受轴向力，则：,机械设计基础 轴承,三、轴承静载荷计算,机械设计基础 轴承,失效形式：过大塑性变形对象：低速或受较大冲击载荷作用的轴承目的：防止轴承元件发生塑性变形基本额定静载荷C0 ：限制塑性变形的极限载荷值，由手册查取对向心轴承为 C0r 径向基本额定静载荷对推力轴承为 C0a 轴向基本额定静载荷径向轴承或角接触轴承的当量静载荷P0:,实际选用：推力轴承的当量静载荷：静强度校核公式：,机械设计基础轴承,设计轴承的基本方法：由工作条

27、件定轴承类型结构定轴承直径初选型号 C、C0验算寿命： 计算轴承载荷查e、X、Y 计算P计算Lh分析轴承是否合格,8-9 滚动轴承的组合设计,组合设计的内容包括：固定、配合与装拆、润滑与密封组合设计合理与否将影响轴系的受力、运转精度、轴承寿命及机器性能,机械设计基础轴承,一、轴承的固定二、轴承的润滑与密封三、轴承的配合与装拆,一、轴承的固定,机械设计基础 轴承,作用：实际上是对整个轴系起固定作用，使轴系应有确定的位置，承受轴向力，防止轴向窜动；防止温升后卡死；轴承游隙的调整。,常用三种固定方法：1 两端固定2 一端固定、一端游动3 两端游动,1 两端固定,这是最常见的固定方式两端的轴承各限制一

28、个方向的轴向移动适合于工作温升不高的短轴（跨距 L 400 mm）,机械设计基础 轴承,考虑到轴的受热伸长，应留出热补偿间隙 0.20.3mm,2 一端固定、一端游动,适合于工作温升高的长轴（跨距 L 400 mm）固定支点的轴承内外圈左右均固定，承担双向轴向力游动支点的轴承只承受径向力，不承受轴向力,机械设计基础 轴承,当轴受热伸长时，游动支点随轴一起向外移动，避免轴承受到附加载荷作用，防止轴承卡住,为什么“N”类轴承作游动支点时外圈亦需轴向固定？,3 两端游动,一根轴上的两个轴承都不进行轴向固定主要用于人字齿轮传动中的小齿轮轴,机械设计基础 轴承,大齿轮轴进行了两端固定，小齿轮轴系，其轴向

29、位置的约束靠人字齿的形锁合来保证,二、轴承的润滑与密封,机械设计基础 轴承,1 润滑目的：减少摩擦磨损、冷却、吸振、防锈方式：脂；浸油、滴油、喷油、油雾,浸油润滑时，油面不高于最下方滚动体的中心,2 密封,目的：防尘、防水、防止润滑剂流失,机械设计基础 轴承,方式：1 接触式密封： 毡圈、O形密封圈、唇形密封圈、机械密封（端面密封）2 非接触式密封：缝隙密封、离心式密封（甩油密封）、迷宫密封、螺旋密封,1 接触式密封,毡圈,机械设计基础 轴承,唇形密封圈,2 非接触式密封,机械设计基础 轴承,离心式密封（甩油密封）,缝隙密封,迷宫密封,三、轴承的配合与装拆,机械设计基础 轴承,1 滚动轴承的配

30、合内圈与轴颈：采用基孔制外圈与座孔：采用基轴制,选择的原则：紧些的配合旋转精度高、振动小转动套圈、速度高、受载大、工作温度变化大选较紧的配合（过盈配合）不动套圈、常拆轴承选较松的配合（间隙配合,2 滚动轴承的装拆,要求：容易装拆；装拆时不被损坏，也不能损坏其他零件 安装力或拆卸力不要通过滚动体传递,机械设计基础 轴承,轴肩高度应低于内圈厚度拆卸时不损坏轴肩开槽轴承内圈轴肩处安装轴承轴段不宜过长易装易拆,滑动轴承,15-6 滑动轴承概述15-7 滑动轴承的结构15-8 滑动轴承的材料15-9 润滑剂和润滑装置15-10 非全液体摩擦滑动轴承的计算,机械设计基础轴承,基本要求:了解滑动轴承的特点、

31、应用场合了解滑动轴承的典型结构、轴瓦材料及其选用原则了解常用润滑剂及润滑装置掌握不完全液体润滑滑动轴承的设计原理及设计方法,8-10 滑动轴承概述,主要特点：工作平稳，无噪声；液体润滑时摩擦损失小应用情况：工作转速特高的轴承；要求对轴的支承位置特别精确的轴承；特重型轴承；大冲击和振动载荷的轴承；剖分式轴承；径向尺寸小的轴承；特殊工况下滑动轴承中的摩擦按润滑油存在方式分：干摩擦、边界摩擦、液体摩擦、混合摩擦(非液体摩擦),机械设计基础轴承,应用： 在高速、高精度、重载、结构上要求剖 分等场合下，滑动轴承显示出它的优异性能。在汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机中多采用滑动轴承。此外，在低速而带

32、有冲击的机器中，如水泥搅拌机、滚简清砂机、破碎机等也常采用滑动轴承。,8-11滑动轴承的结构,机械设计基础 轴承,向心滑动轴承 推力滑动轴承,滑动轴承组成：轴承体、轴瓦及轴承衬、润滑与密封装置滑动轴承分类：向心滑动轴承 整体式、剖分式、自动调心式推力滑动轴承,整体式向心滑动轴承,机械设计基础 轴承,轴承座整体轴套油孔螺纹孔,结构：轴承座、轴套（整体） 轴承座设有安装润滑油杯的螺纹孔 轴套上开有油孔，内表面开有油槽特点：结构简单，成本低 但装拆不便，无法调整应用：低速、轻载或间歇性工作的机器,剖分式向心滑动轴承,机械设计基础 轴承,轴承座轴承盖双头螺柱油孔油槽剖分式轴瓦,结构：轴承座、轴承盖、剖

33、分式轴瓦、螺柱特点：剖分面作成阶梯状，且垂直载荷方向 正剖、斜剖，装拆方便，常在轴瓦表面粘附轴承衬 磨损后可调整间隙，结构复杂应用：常用,结构1 在轴承盖与轴承座的中分面做出阶梯形的榫口，安装时对中；2 轴承盖应当适度压紧轴瓦，使轴瓦不能在轴承中转动；3 轴承盖上制有螺纹，以便安装油杯或油管。,自动调心式向心滑动轴承,机械设计基础 轴承,应用：用于支承挠度较大或 多支点的长轴,结构：轴瓦瓦背制成凸球面 其支承面制成凹球面特点：轴瓦能摆动，适应轴 的变形,推力滑动轴承,机械设计基础 轴承,分类：空心式、单环式、多环式,轴上的轴向力应采用推力轴承来承受止推面：轴端面、轴中段做凸肩或装上推力圆盘,8

34、-12 滑动轴承的材料,机械设计基础 轴承,轴瓦或轴承衬：轴颈应比轴瓦耐磨对材料性能的要求:良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性足够的强度和抗腐蚀能力良好的导热性、工艺性和经济性等常用材料：金属：青铜、轴承合金、粉末冶金、灰铸铁等非金属：工程塑料、硬木、橡胶、聚四氟乙烯,轴承盖、轴承座：灰铸铁，铸钢轴颈：钢,轴瓦结构特点 轴瓦上开有油孔及油槽。 油孔将润滑油导入轴瓦内表面； 原则：油孔一般在非承载区(非液体摩擦)。 油槽将润滑油分布整个摩擦表面而又不影响油膜承载能力。,轴向油槽,斜向油槽,周向油槽,液体润滑的供油 在导入侧，润滑油经油沟进入油室，被旋转着的轴颈带入楔形

35、间隙中形成动压油膜，另一侧油进入后覆盖在轴颈上半部，起着冷却作用，最后油从轴承的两端泄出。,常用材料性能比较,机械设计基础 轴承,8-13 润滑剂和润滑装置,一、润滑剂二、润滑装置,机械设计基础轴承,一、润滑剂,机械设计基础 轴承,润滑油：液体，用途最广泛润滑脂：半固体，润滑油稠化剂，一般用于中低速固体润滑剂：主要用作油、脂的添加剂，也可单独使用，如C, MoS2, PTFE(聚四氟乙烯)等,作用：减少摩擦损失、减轻工作表面的磨损、冷却、吸振等常用润滑剂：润滑油、润滑脂、固体润滑剂,润滑油的性能指标及选择,性能指标：粘度液体流动时，每薄层相互间的阻抗剪力，它是液体流动时内部摩擦阻力的度量是最重

36、要的性能指标，也是选择润滑油的主要依据油性也称润滑性，表征油中的极性分子对金属表面的吸附性能。油性好则摩擦系数小凝点反映润滑油的低温工作性能闪点反映润滑油的高温工作性能,机械设计基础 轴承,润滑油的选择原则：压力大或在冲击、变载条件下工作，应选粘度高的油速度高时，应选粘度低的油，以减少摩擦损失工作温度高时，应选粘度高的油，因粘度会随温度升高而下降,润滑脂的性能指标及选择,性能指标：针入度(稠度)表征润滑脂的稀稠度，类似于油的粘度用一特制重1.5N锥形针在25C恒温下5s内刺入润滑脂内的深度。标志润滑脂内阻力的大小和受力后流动性的强弱滴点温度升高时，润滑脂第一滴掉下时的温度，表征润滑脂耐高温的性

37、能耐水性润滑脂与水接触时，其特性的保持程度,机械设计基础 轴承,润滑脂的选择原则：压力大、速度低小针入度，反之选针入度大的润滑脂的滴点应高于轴承工作温度2030，以免流失在有水或潮湿场合，应选防水性的润滑脂,二、润滑装置,机械设计基础 轴承,润滑油润滑装置：油孔、芯捻或线纱油杯、针阀滴油杯、油杯、飞溅润滑、压力润滑润滑脂润滑装置：旋转油杯、压注油嘴,油槽结构：,润滑油润滑装置,油孔芯捻或线纱油杯针阀滴油杯油环,机械设计基础 轴承,飞溅润滑压力润滑,8-14 非全液体摩擦滑动轴承的计算,工作条件：边界膜不破坏、粗糙表面内有流体润滑存在失效形式：磨损导致轴承配合间隙加大，影响轴的旋转精度，甚至使轴

38、承不能正常工作胶合高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使轴承上较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合设计准则：维持边界膜不遭破坏主要进行压强p、压强与速度乘积 pv 的验算,机械设计基础轴承,一、向心轴承的计算二、推力轴承的计算三、设计步骤,一、向心轴承的计算,机械设计基础 轴承,2 压强和速度乘积pv的验算限制温升防止油膜破裂，防止胶合破坏,1 压强p验算限制压力防止油膜破裂，防止轴瓦过度磨损,许用压强p查表13-1,许用pv值查表13-1,二、推力轴承的计算,机械设计基础 轴承,2 压强和速度乘积pv的验算限制温升防止油膜破裂，防止胶合破坏,1 压强p验算限制压力防止油膜破裂，防止轴瓦过度磨损,许用压强p查表13-4,许用pv值查表13-4,平均速度,三、设计步骤,机械设计基础 轴承,选择轴瓦材料,确定轴承结构形式,确定轴承宽度b和直径d,验算p、pv,选择轴承的配合,选择润滑剂与润滑装置,