機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)軸承教案

1、授課題目第12章 軸的組合變形、軸的設(shè)計計算教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度計算教學(xué)重點內(nèi)容教學(xué)方法轉(zhuǎn)軸的設(shè)計計算講授法教學(xué)難點內(nèi)容突破方法轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度計算課堂類型理論/實踐/理實一體授課地點1A207教學(xué)方法講授法課 時3授課班級13級模具班實施日期12月15日備課時間12月教學(xué)過程時間分配內(nèi)容/項目/情景教學(xué)活動形式教學(xué)目標(biāo)3分鐘一、導(dǎo)課示標(biāo)導(dǎo)入：轉(zhuǎn)軸變形老師講授學(xué)生了解轉(zhuǎn)軸變形40分鐘二、教師引領(lǐng)學(xué)生轉(zhuǎn)軸組合變形強(qiáng)度條件的學(xué)習(xí)老師講解轉(zhuǎn)軸組合變形強(qiáng)度校核轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度計算    轉(zhuǎn)軸同時承受扭矩和彎矩，必須按彎曲和扭轉(zhuǎn)組合強(qiáng)度進(jìn)行計算。 完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計后，作用在軸上外載荷（扭

2、矩和彎矩）的大小、方向、作用點、載荷種類及支點反力等就已確定，可按彎扭合成的理論進(jìn)行軸危險截面的強(qiáng)度校核。 進(jìn)行強(qiáng)度計算時通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的梁，作用于軸上零件的力作為集中力，其作用點取為零件輪轂寬度的中點。支點反力的作用點一般可近似地取在軸承寬度的中點上。具體的計算步驟如下： (1)畫出軸的空間力系圖。將軸上作用力分解為水平面分力和垂直面分力，并求出水平面和垂直面上的支點反力。 (2)分別作出水平面上的彎矩( MH )和垂直面上的彎矩圖(Mv)。(3)計算合成彎矩。(4)作出轉(zhuǎn)矩圖T。(5)計算當(dāng)量彎矩，繪出當(dāng)量彎矩圖    式中 是

3、根據(jù)扭矩性質(zhì)的不同而引入的修正系數(shù)。當(dāng)扭矩為脈動循環(huán)時， =-1b/0b0.6；當(dāng)扭矩平穩(wěn)不變時， =-1b/+1b0.3；當(dāng)扭矩為對稱循環(huán)時， =1。其中-1b、0b、+1b分別為對稱循環(huán)、脈動循環(huán)及靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力，其值可查表。(6)校核危險截面的強(qiáng)度。根據(jù)當(dāng)量彎矩圖找出危險截面，進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核，公式如上。軸的設(shè)計：設(shè)計軸的一般步驟為：1）選材2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑3）設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)，繪出軸的結(jié)構(gòu)草圖（確定軸上零件的位置和固定方法；確定各軸段直徑、長度。）4）按彎扭合成進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核。一般選23個危險截面進(jìn)行校核。若危險截面強(qiáng)度不夠或強(qiáng)度裕度太大，則必須重新修改軸的結(jié)構(gòu)

4、。PPT展示，老師講授學(xué)生掌握轉(zhuǎn)軸組合變形強(qiáng)度校核理論75分鐘三、老師講解的轉(zhuǎn)軸組合變形強(qiáng)度校核例 圖示為一電動機(jī)通過一級直齒圓柱齒輪減速器帶動帶傳動的簡圖。已知電動機(jī)功率為30KW,轉(zhuǎn)速 n=970r/min,減速器效率為0.92，傳動比i=4,單向傳動，從動齒輪分度圓直徑d2=410mm,輪轂長度105mm,采用深溝球軸承。試設(shè)計從動齒輪軸的結(jié)構(gòu)和尺寸。解：（1）求輸出軸的轉(zhuǎn)速與輸出功率。        n2=n1/i=970/4=242.5r/min      

5、;  P2=0.92*P1=0.92*30=27.6KW    （2）選擇軸的材料和熱處理方法。      軸采用45鋼正火處理。查表b=600MPa。（3）估算軸的最小直徑把各參數(shù)代入軸徑計算公式中：（4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制結(jié)構(gòu)草圖（5）計算求垂直面、水平面的支反力（6）繪制垂直面的彎矩圖（7）繪制合成彎矩圖（8）求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（9）求危險截面的當(dāng)量彎矩(10) 按彎、扭組合作用驗算軸的強(qiáng)度（11）鍵槽設(shè)計及其公差(12)確定軸的各處倒角、圓角，公差(13)繪制軸的工作圖學(xué)生掌握轉(zhuǎn)軸組合變形強(qiáng)度校核實際

6、計算5分鐘四、課堂小結(jié) 梁純彎曲時的強(qiáng)度條件及計算附件（案例，任務(wù)書等）：參考資料機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)朱艷芳主編 西南師范大學(xué)出版社教后小記 授課教師簽名：授課題目第13章 滾動軸承的構(gòu)造、材料、類型教學(xué)目標(biāo)滾動軸承構(gòu)造、材料、類型及性能特點教學(xué)重點內(nèi)容教學(xué)方法滾動軸承構(gòu)造講授法教學(xué)難點內(nèi)容突破方法滾動軸承性能特點課堂類型理論/實踐/理實一體授課地點1A207教學(xué)方法講授法課 時3授課班級13級模具班實施日期12月19日備課時間12月教學(xué)過程時間分配內(nèi)容/項目/情景教學(xué)活動形式教學(xué)目標(biāo)3分鐘一、導(dǎo)課示標(biāo)導(dǎo)入：滾動軸承老師講授學(xué)生了解滾動軸承15分鐘二、教師引領(lǐng)學(xué)生對滾動軸承類型的學(xué)習(xí)老師講解滾動軸承類

7、型滾動軸承     軸承的功用是支承軸及軸上零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度，減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。    根據(jù)支承處相對運(yùn)動表面的摩擦性質(zhì)，軸承分為滑動摩擦軸承和滾動摩擦軸承，分別簡稱為滑動軸承和滾動軸承，如圖所示。徑向滑動軸承推力滑動軸承滾動軸承（向心軸承）滾動軸承（推力軸承）PPT展示，老師講授學(xué)生掌握滾動軸承類型20分鐘三、教師引領(lǐng)學(xué)生對滾動軸承結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)老師講解滾動軸承構(gòu)造、材料、類型（1）滾動軸承的結(jié)構(gòu) 滾動軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架組成。內(nèi)圈裝在軸頸上，外圈裝在機(jī)座或零件的軸承孔內(nèi)。多數(shù)情況下，外圈不轉(zhuǎn)動，內(nèi)圈

8、與軸一起轉(zhuǎn)動。當(dāng)內(nèi)外圈之間相對旋轉(zhuǎn)時，滾動體沿著滾道滾動。保持架使?jié)L動體均勻分布在滾道上，并減少滾動體之間的碰撞和磨損。 常常見的滾動體有6種形狀，如圖所示: 2.滾動軸承的類型  為滿足機(jī)械的各種要求，滾動軸承有多種類型。滾動體的形狀可以是球軸承或滾子軸承；  滾動體的列數(shù)可以是單列或雙列等。表列出了一般滾動軸承（GB/T272-93）的類型及特性。常用滾動軸承的類型、代號及特性軸承類型軸承類型 簡 圖類型代號 標(biāo)準(zhǔn)號 特 性調(diào)心  球軸承1GB/T281主要承受徑向載荷，也可同時承受少量的雙向軸向載荷。外圈滾道為球面，具有自動調(diào)心性能，適用

9、于彎曲剛度小的軸。調(diào)心滾  子軸承2 GB/T288用于承受徑向載荷，其承載能力比調(diào)心球軸承大，也能承受少量的雙向軸向載荷。具有調(diào)心性能，適用于彎曲剛度小的軸。圓錐滾  子軸承3 GB/T297能承受較大的徑向載荷和軸向載荷。內(nèi)外圈可分離，故軸承游隙可在安裝時調(diào)整，通常成對使用，對稱安裝。雙列深  溝球軸承4 -主要承受徑向載荷，也能承受一定的雙向軸向載荷。它比深溝球軸承具有更大的承載能力。推力 球軸承單向5 (5100) GB/T301只能承受單向軸向載荷，適用于軸向力大而轉(zhuǎn)速較低的埸合。雙向5 (5200)&#

10、160;GB/T301可承受雙向軸向載荷，常用于軸向載荷大、轉(zhuǎn)速不高處。深溝 球軸承6 GB/T276主要承受徑向載荷，也可同時承受少量雙向軸向載荷。摩擦阻力小，極限轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，應(yīng)用最廣泛。角接觸 球軸承7GB/T292能同時承受徑向載荷與軸向載荷，接觸角a有15°、25°、40°三種。適用于轉(zhuǎn)速較高、 同時承受徑向和軸向載荷的場合。推力圓柱滾子軸承8GB/T4663只能承受單向軸向載荷，承載能力比推力球軸承大得多，不允許軸線偏移。適用于軸向載荷大而不需調(diào)心的場合。圓柱滾 子軸承外圈無擋邊圓柱滾子軸 

11、; 承NGB/T283只能承受徑向載荷，不能承受軸向載荷。承受載荷能力比同尺寸的球軸承大，尤其是承受沖擊載荷能力大。學(xué)生掌握滾動軸承結(jié)構(gòu)22分鐘四、教師引領(lǐng)學(xué)生對滾動軸承代號的學(xué)習(xí)滾動軸承的代號表示方法代號用途:代表象征滾動軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、類型、精度等，代號由國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T272-93規(guī)定。代號的構(gòu)成：前置代號表示軸承的分部件基本代號表示軸承的類型與尺寸等主要特征后置代號表示軸承的精度與材料的特征軸承代號的組成如下表所示：前置代號 基本代號 后置代號 軸承的分部件代號五四三二一內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號密封與防塵結(jié)構(gòu)代號保持架及其材料代號特殊軸承材料代號公差等級代號游隙代號多軸承配置代號其它代號內(nèi)徑代號

12、：一般情況下軸承內(nèi)徑用軸承內(nèi)徑代號（基本代號的后兩位數(shù)）×5=內(nèi)徑(mm)，例：軸承6204的內(nèi)徑是04×5=20mm 。 常見特殊情況： 當(dāng)軸承內(nèi)徑小于20mm軸承內(nèi)徑尺寸為(mm)10121517對應(yīng)內(nèi)徑代號為00010203 當(dāng)軸承內(nèi)徑小于10mm，直接用基本代號的最后一位表示軸承內(nèi)徑尺寸；例：軸承608Z，用基本代號608的最后一位8作內(nèi)徑尺寸，軸承608Z的內(nèi)徑為8mm。以此類推627的內(nèi)徑為7mm，634的內(nèi)徑為4mm。 軸承的內(nèi)徑不是5的倍數(shù)或者大于等于500mm，內(nèi)徑代號用斜杠/隔開。另一種情況：有部分滾針軸承舊代號內(nèi)徑代號直接用/隔開。這幾種情況/后邊的幾

13、位數(shù)值為軸承內(nèi)徑尺寸。見下表示例：軸承型號619/1.562/2260/5003519/11207943/25內(nèi)徑尺寸(mm)1.522以上是幾種軸承內(nèi)徑常見的表示方法，國際上有些公司的代號都不盡相同；要以實際情況為準(zhǔn)。具體要參考各種資料和各廠家樣本。尺寸系列代號：用于表達(dá)相同內(nèi)徑但外徑和寬度不同的軸承，見圖。外徑系列代號：特輕(0,1),輕(2),中(3),重(4)寬度系列代號：一般正常寬度為“0”,通常不標(biāo)注。但對圓錐滾子軸承(7類)和調(diào)心滾子軸承(3類)等類型不能省略“0”6010為輕薄系列，應(yīng)用于輕載荷、高轉(zhuǎn)速；6210是輕型系列，輕型負(fù)荷轉(zhuǎn)速最合理，是應(yīng)用面最廣的類型；6310是中重

14、型系列；6410是重系列，用于重載低速。中型和中重型應(yīng)用最廣，如各類機(jī)械傳動部件、中小型電動機(jī)、流水線傳送帶、摩托車等等各種機(jī)械設(shè)備幾乎都有用到這兩種類型。類型代號：應(yīng)記住常用的軸承代號：3,5,6,7,N五類，對應(yīng)老代號為7，8，0，6，2類。公差等級代號見表。游隙代號：游隙代號分六級以/C1 /C2 /C3 /C4 /CM為代號，CM為電機(jī)用軸承游隙組，其他游隙組數(shù)值越大游隙就越大；C0為基礎(chǔ)組游隙不標(biāo)注。選擇軸承游隙要充分考慮軸承安裝孔和軸承與軸的配合公差及溫度，詳請參考GB/T4604標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生掌握滾動軸承代號20分鐘五、學(xué)生完成滾動軸承代號的解讀、老師總結(jié)代號方法示例：例63086-

15、深溝球軸承，3-中系列，08-內(nèi)徑d=40mm，公差等級“O”級、游隙組為“0”組都不標(biāo)注；例N105/P5N-圓柱滾子軸承，1-特輕系列，05-內(nèi)徑d=20mm，公差等級為5級，游隙組為“0”組不標(biāo)注；例7214C/P47-角接觸球軸承，2-輕系列，14-內(nèi)徑d=70mm，C-公稱接觸角=15°，P4-公差等級為4級，游隙組為“0”組；例302133-圓錐滾子軸承，0-正常寬度(0不可省略)，2-輕系列，13-內(nèi)徑d=65mm，公差等級為0級，游隙組為“0”組；20分鐘六、教師引領(lǐng)學(xué)生對滾動軸承失效形式的學(xué)習(xí)老師講解滾動軸承支承結(jié)構(gòu)1.滾動軸承的支承結(jié)構(gòu)類型（1）兩端固定式 （2）

16、一端固定、一端游動式2.滾動軸承的軸向固定 從上面各圖可以看到,內(nèi)圈和外圈的軸向定位。 3.軸承軸向位置的調(diào)整 4.滾動軸承的配合與裝拆  （1）滾動軸承的配合 由于滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，因此內(nèi)圈與軸采用基孔制。n6、m6、k6、js6。 外圈與箱體座孔采用基軸制。J7、J6、H7、G7。 (2) 滾動軸承的安裝與拆卸 裝軸承 裝潤滑脂PPT展示，老師講授學(xué)生掌握滾動軸承失效形式20分鐘七、教師引領(lǐng)學(xué)生對滾動軸承的潤滑及密封的學(xué)習(xí)老師講解滾動軸承的潤滑 、密封（1）滾動軸承的潤滑  滾動軸承常用的潤滑劑有潤滑脂、潤滑油及固體潤滑劑。    

17、; 潤滑方式和潤滑劑的選擇，可根據(jù)軸頸的速度因數(shù)dn的值來確定。最常用的滾動軸承潤滑劑為潤滑脂。脂潤滑適用于dn值較小的場合，其特點是潤滑脂不易流失、便于密封、油膜強(qiáng)度較高，故能承受較大的載荷。 各種潤滑方式下軸承的允許dn值（mm.r/min） 脂潤滑油 潤 滑油浴潤滑滴油潤滑循環(huán)油潤滑 噴霧潤滑深溝球軸承160000 250000 400000600000600000調(diào)心球軸承160000250000 400000角接觸球軸承160000250000 400000600000600000圓柱滾子軸承120000250000 400

18、000600000圓錐滾子軸承100000160000 230000300000調(diào)心滾子軸承80000120000 250000推力球軸承4000060000120000150000注：d軸承內(nèi)徑（mm）;n軸承轉(zhuǎn)速（r/mm） （2）滾動軸承的密封 對軸承進(jìn)行密封是為了阻止灰塵、水、和其它雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇?。滾動軸承的密封一般分為接觸式密封、非接觸式密封和組合式密封。 各種密封裝置的結(jié)構(gòu)、特點及應(yīng)用見表。常用滾動軸承的密封形式密封類型   圖 例適用場合說 明接觸式密封毛氈圈密封脂潤滑。要求環(huán)境清潔，軸頸圓周速度不大于45m/s, 工作溫度不大于900C矩形斷面的毛氈圈被安裝在梯形槽內(nèi)，它對軸產(chǎn)生一定的壓力而起到密封作用皮碗密封脂或油潤滑。圓周