機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)支承PPT教案

1、會計學(xué)1機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)支承機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)支承1 概概 述述分類分類滑動（摩擦）軸承滾動（摩擦）軸承軸承：導(dǎo)軌：一、支承一、支承 支承支承：支持運(yùn)動部件，使之按預(yù)定的方向運(yùn)動，并將運(yùn)動部件上的載荷傳至機(jī)架。支承旋轉(zhuǎn)部件；支承移動部件?；瑒樱Σ粒?dǎo)軌滾動（摩擦）導(dǎo)軌摩擦（潤滑）狀態(tài)分類摩擦（潤滑）狀態(tài)分類 ：干摩擦：邊界摩擦：液體摩擦：非液體摩擦（混合摩擦）：兩表面直接接觸； 極限狀態(tài)、邊界膜作用； 兩表面被完全隔開； 部分固體凸峰接觸。第1頁/共52頁摩擦摩擦：一物體與另一物體直接接觸，當(dāng)兩者間有運(yùn)動或運(yùn)動趨勢時， 接觸表面要產(chǎn)生切向阻力（即摩擦力摩擦力），這種現(xiàn)象稱為摩擦摩擦。磨損磨損：使摩擦表

2、面物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象。 用磨損率磨損率衡量 對于要求低摩擦的摩擦副，液體摩擦是比較理想的的狀態(tài)，維持邊界 摩擦或混合摩擦是最低要求； 對于要求高摩擦的摩擦副，則希望處于干摩擦狀態(tài)或邊界摩擦狀態(tài)。第2頁/共52頁二、軸承二、軸承1）根據(jù)軸承工作的摩擦性質(zhì)分滑動（摩擦）軸承滾動（摩擦）軸承軸承軸承：支承軸頸的部件，有時也用來支承軸上的回轉(zhuǎn)零件。1、分類2）根據(jù)承載方向分徑向軸承推力軸承3）液體潤滑滑動軸承按油膜形成原理分靜壓軸承：流體動壓潤滑軸承：外部一定壓力的流體進(jìn)入摩擦面，建立壓力油膜。 承受徑向載荷 承受軸向載荷無外部壓力源，靠摩擦面間的相對運(yùn)動而自動形成壓力油膜。第3頁/共52頁2 2 滑

3、動軸承的結(jié)構(gòu)和材料滑動軸承的結(jié)構(gòu)和材料一、滑動軸承的結(jié)構(gòu)一、滑動軸承的結(jié)構(gòu) 1、徑向滑動軸承、徑向滑動軸承 1）整體式 結(jié)構(gòu)簡單、磨損后無法調(diào)整軸承間隙，裝拆不便。用于低速、輕載的間歇工作場合，無法用于曲軸。2）剖分式 特點(diǎn)：與整體式相反。 3）自動調(diào)心滑動軸承 寬徑比（B /d ） 1.5 時，采用。 軸變形 軸承能自動調(diào)位第4頁/共52頁2、推力滑動軸承、推力滑動軸承 結(jié)構(gòu)：空心、實(shí)心、單環(huán)、多環(huán)實(shí)心式：空心式：第5頁/共52頁二、軸瓦和軸承襯二、軸瓦和軸承襯 軸瓦：軸瓦：軸承中直接與軸頸接觸的零件。 軸承襯：軸承襯：為改善軸瓦表面的摩擦性質(zhì)而在其內(nèi)表面上澆注的減摩材料。軸承襯軸承襯1、軸

4、瓦結(jié)構(gòu)按構(gòu)造分整體式剖分式按材料分單金屬多金屬按加工分鑄造軋制第6頁/共52頁油孔油孔：供應(yīng)潤滑油；油溝油溝：輸送和分布潤滑油；油室油室：貯油和穩(wěn)定供油。2、油孔、油溝和油室潤滑油應(yīng)自油膜壓力最小的地方輸入6.36.36.33.23.23.23.225其余D(H8)D (K6)0軸瓦上開設(shè)油孔和油溝第7頁/共52頁油溝、油孔：不能開在油膜承載區(qū)，否則，承載能力油溝長度0.8B（軸瓦寬度），即不能開通，否則漏油。注意：注意：第8頁/共52頁三、軸承材料三、軸承材料 軸承材料 軸瓦和軸承襯材料 主要失效：磨損和膠合，其次強(qiáng)度不足引起的疲勞破壞等。 1、對材料的要求 1）良好耐磨性、減摩性及磨合性（

5、跑合性）； 2）足夠的強(qiáng)度、塑性、嵌藏性、順應(yīng)性； 3）耐腐蝕性； 4）導(dǎo)熱性好、線膨脹系數(shù)??； 5）工藝性好； 6）經(jīng)濟(jì)性。第9頁/共52頁2）粉末冶金材料 含油軸承，低速重載，具有自潤滑性能。（多孔結(jié)構(gòu)）3）非金屬材料 塑料、石墨、橡膠等。 常用的軸瓦材料及性能見 219 表 13-1。2、常用材料 1）金屬材料 軸承合金（巴氏合金）、青銅、鑄鐵等；強(qiáng)度低，僅用作軸承襯第10頁/共52頁3 非液體摩擦滑動軸承的設(shè)計計算非液體摩擦滑動軸承的設(shè)計計算一、非液體摩擦（混合摩擦）滑動軸承失效形式一、非液體摩擦（混合摩擦）滑動軸承失效形式主要失效形式：膠合、磨損等設(shè)計準(zhǔn)則：至少保持在邊界潤滑狀態(tài)，即

6、維持邊界油膜不破裂。計算方法：簡化計算（條件性計算）復(fù)雜復(fù)雜無完善的計算方法無完善的計算方法失失 效效 形形 式式 圖圖 例例磨損及膠合磨損及膠合點(diǎn)蝕及金屬剝落點(diǎn)蝕及金屬剝落第11頁/共52頁1、限制軸承平均壓強(qiáng)pdBFpF 徑向載荷, N； B 軸瓦有效寬度，mm； d 軸頸直徑，mm； p 許用壓強(qiáng)，MPa。目的目的：防止 p 過高，油被擠出，產(chǎn)生 “過度磨損”。2、限制 pv 值值m/sMPa20000100060vpBnFnddBFpv pv 摩擦功耗 發(fā)熱量 易膠合目的目的：限制 pv 值是為了限制軸承溫升、防止膠合。 軸承發(fā)熱量 單位面積摩擦功耗pv二、徑向軸承條件性計算二、徑向軸

7、承條件性計算第12頁/共52頁3、限制滑動速度滑動速度 vm/s100060vndv目的目的：防止 v 過高而加速磨損。綜合應(yīng)用：綜合應(yīng)用：第13頁/共52頁4 滾動軸承的結(jié)構(gòu)、類型和代號滾動軸承的結(jié)構(gòu)、類型和代號一、滾動軸承的構(gòu)造一、滾動軸承的構(gòu)造第14頁/共52頁核心元件核心元件：使?jié)L動體等距離分布， 滾動體間的摩擦、磨損。 保持架保持架 內(nèi)圈內(nèi)圈 外圈外圈 滾動體滾動體有時無球球軸承：滾子滾子軸承：圓柱、圓錐、球面滾子、滾針 線線接觸球 點(diǎn)點(diǎn)接觸滑動 滾動第15頁/共52頁二、滾動軸承的主要類型及性能二、滾動軸承的主要類型及性能主要掌握：1、60000型：深溝球軸承深溝球軸承2、7000

8、0型：角接觸球軸承角接觸球軸承70000AC：= 2570000C：= 1570000B：= 404、N0000型：圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承：內(nèi)外圈間可自由移動3、30000型：圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承按滾動體形狀球軸承滾子軸承按承載方向徑向（向心）軸承推力軸承第16頁/共52頁徑向接觸軸承： 0，如 6、N類；外圈滾道為內(nèi)球面6、調(diào)心功能10000型：調(diào)心球20000型：調(diào)心滾子公稱接觸角接觸角：套圈與滾動體接觸處的法線和垂直于 軸承軸心線間夾角。 承受承受軸向載荷軸向載荷能力能力按載荷方向、 的不同分為：向心軸承向心軸承 0 45，主要承受徑向載荷。向心角接觸軸承：0 45，如 3、7類；

9、單向 Fa雙向 Fa5、50000型：推力球軸承單向：雙向：第17頁/共52頁軸向接觸軸承：推力角接觸軸承：向心推力軸承向心推力軸承推力軸承推力軸承 45 90，主要承受軸向載荷向心角接觸軸承推力角接觸軸承45 90 90三、滾動軸承代號三、滾動軸承代號 滾動軸承代號：表示類型、結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級、技術(shù)性能等特征的產(chǎn)品代號。 國標(biāo) GB/T 272 - 1993 規(guī)定了軸承代號的表示方法，其代號構(gòu)成見表 13-4。第18頁/共52頁前置代號前置代號后置代號后置代號類型代號類型代號內(nèi)徑代號內(nèi)徑代號尺寸系列代號尺寸系列代號數(shù)字或字母表示不同類型的軸承表示結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑相同的軸承在外徑和寬度（高度）方

10、面的變化系列表示軸承公稱直徑的大小 20 480 mm 代號 5 內(nèi)徑 mm有特殊要求時使用表示軸承結(jié)構(gòu)、形狀、材料、公差等級等內(nèi)徑 d10121517代 號00010203 內(nèi)徑代號特殊情況：第19頁/共52頁但對圓錐滾子軸承（3 類）和調(diào)心滾子軸承（2 類）不能省略“0”。 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。 公差等級代號：公差分 2、4、5 、6（6x）、 0 級，共五個級別 。以 /P2 、/P4、 /P5、 /P6 （/P6x）為代號，0 級不標(biāo)注 。高級 低級 內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號：具體見手冊，主要掌握：1）圓錐滾

11、子軸承：30000（ 10 18） 30000B（ 27 30大錐角）第20頁/共52頁2）角接觸球軸承：70000C（ 15）、 70000AC（ 25）、 70000B（ 40）。3）E：加強(qiáng)型，N207E 配置代號有時軸承需成對安裝。 舉例舉例： 7306AC/P4 角接觸球軸承， 25，d 30 mm， 4 級公差等級。例13-2：P225第21頁/共52頁5 滾動軸承的選擇計算滾動軸承的選擇計算一、類型的選擇一、類型的選擇1、球軸承為點(diǎn)接觸、滾子軸承為線接觸： 承載能力：球軸承 滾子軸承 耐沖擊：球軸承 滾子軸承 nlim：球軸承 滾子軸承 載荷大、有沖擊時選滾子軸承； 轉(zhuǎn)速高時選球

12、軸承。2、載荷性質(zhì)： 同時Fa 、Fr ：角接觸球軸承或圓錐滾子軸承； Fr 大、Fa ?。荷顪锨蜉S承； Fa 大、 Fr ?。和屏墙佑|軸承。第22頁/共52頁3、軸剛度差、撓曲變形大、座孔不平行、不同軸、多支點(diǎn)軸： 調(diào)心軸承調(diào)心軸承。座孔不平形座孔不平形不同軸不同軸4、軸承裝拆、調(diào)整方便：內(nèi)、外圈可分離型（如 3、QJ 類）。5、經(jīng)濟(jì)性：球軸承比滾子軸承便宜。精度 價；第23頁/共52頁二、滾動軸承尺寸的選擇計算二、滾動軸承尺寸的選擇計算1、滾動軸承的失效2）塑性變形塑性變形：靜載荷、沖擊作用下 變形凹坑。3）磨損磨損：磨粒磨損、粘著磨損；1）疲勞點(diǎn)蝕疲勞點(diǎn)蝕：回轉(zhuǎn)軸承上，各元件受脈動接觸

13、應(yīng)力。4）其它其它：電腐蝕、銹蝕、元件破裂等；第24頁/共52頁2、滾動軸承計算準(zhǔn)則1）一般條件下的回轉(zhuǎn)滾動軸承：接觸疲勞壽命計算壽命計算 、靜強(qiáng)度計算。（重點(diǎn)、難點(diǎn)）minr10n2）擺動、n 很低軸承（）：靜強(qiáng)度計算3）高速軸承：壽命計算和limmaxnn（ N0修正系數(shù)）三個基本性能參數(shù)：Cr 、Ca C0 r 、C0 a N0 基本額定動載荷：疲勞壽命 基本額定靜載荷：靜強(qiáng)度 極限轉(zhuǎn)速：控制磨損第25頁/共52頁3、基本額定動載荷和基本額定壽命1）軸承壽命軸承壽命：軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或 一定轉(zhuǎn)速下的工作小時數(shù)。 同型號軸承：離散性大、壽命相差數(shù)十倍。 一批軸承：服

14、從一定的概率分布規(guī)律。 采用基本額定壽命基本額定壽命最低壽命：過于保守最長壽命：不安全計算時，若按第26頁/共52頁2）基本額定壽命基本額定壽命：一批相同軸承在同樣工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中10%的 軸承發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)（L10），或一定 工作轉(zhuǎn)速下工作的小時數(shù)（L10 h）?？煽慷?R 90%L10 的物理意義：1）對一批軸承而言：指 90%軸承能達(dá)到或超過的壽命。2）對一個具體軸承而言：該軸承能達(dá)到或超過該壽命的 概率為90%。3）當(dāng)可靠度不為90%時，對 L10 進(jìn)行修正：101nLaL 可靠性壽命修正系數(shù)第27頁/共52頁 3）基本額定動載荷基本額定動載荷C ： L10

15、106 r 時，軸承所能承受的最大恒定載荷；即：在 C 作用下，軸承工作106 r 而不點(diǎn)蝕失效的 R 90%。 對向心軸承（6、N）：Cr 純徑向載荷 對角接觸軸承（3、7）：Cr 載荷的徑向分量 Cr ：徑向徑向基本額定動載荷 Ca ：軸向軸向基本額定動載荷C說明說明： 1）C 由試驗(yàn)得出，查手冊； 2）C 軸承抗疲勞承載能力；同類不同型號軸承，C 不同； 3）設(shè)計時需滿足：一定工況下的軸承所需的 C C。5 類 Ca 純軸向載荷第28頁/共52頁材質(zhì)、工作溫度、零件硬度變化：對 C 修正CgCTT溫度系數(shù)CgCHH硬度系數(shù) 4、當(dāng)量動載荷 實(shí)際工作時，軸承可能同時受 Fa 、Fr ，為了

16、與C 在相同條件下比較 轉(zhuǎn)化 將 Fr 、Fa 轉(zhuǎn)化為與 C 性質(zhì)相同的載荷 當(dāng)量動載荷當(dāng)量動載荷 ParFYFXP 式中：X 徑向動載系數(shù)，F(xiàn)r 對壽命影響效應(yīng)的大??； Y 軸向動載系數(shù)， Fa 對壽命影響效應(yīng)的大小。向心軸承：P Fr ； 推力軸承：P Fa 將 Fr 、Fa 折合為 Cr 或 Ca第29頁/共52頁由表13 - 7 知，X、Y 受 e 軸向載荷“判斷系數(shù)”影響Fa 較小，忽略不計，取 X 1、Y 0；需計入 Fa 影響，X 1，Y 0，查手冊（或表 13-7）考慮機(jī)器沖擊振動，P 的公式為：)(arpFYFXfPfp 沖擊載荷系數(shù)（表13-6）1）當(dāng) 時：2）當(dāng) 時：eF

17、FraeFFra由 確定oraCF第30頁/共52頁P(yáng) L 曲線曲線const10LP 101LPCr10610PCL 壽命指數(shù) 球球軸承：= 3 滾子滾子軸承： = 10/35、基本額定壽命已知：P C 時，L10106 r ；P C 時，L10 ？第31頁/共52頁工程中常用小時數(shù)表示壽命：)h(1667060106h10PCnPCnLn 軸承轉(zhuǎn)速 r/min 注意：L10h 與 n 有關(guān)，L10 與 n 無關(guān)。若已知 Lh ，P ，求得： N16670hLnPC設(shè)計時，應(yīng)：hh10LL 用于校核壽命查手冊，選型號，使CC 用于設(shè)計選型Lh 軸承預(yù)期使用壽命第32頁/共52頁6 滾動軸承組

18、合設(shè)計滾動軸承組合設(shè)計 組合設(shè)計內(nèi)容：組合設(shè)計內(nèi)容： 正確合理考慮軸承安裝、固定、調(diào)整、密封、潤滑、軸系剛度、精度等問題。 組合設(shè)計要求：組合設(shè)計要求： 固定可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、保證精度、調(diào)整方便。 軸承不是單一的個體，它是用來支承軸的，而軸又要帶動軸上零件軸承不是單一的個體，它是用來支承軸的，而軸又要帶動軸上零件工作。所以軸承的設(shè)計一定包含合理設(shè)計軸承的組合。工作。所以軸承的設(shè)計一定包含合理設(shè)計軸承的組合。第33頁/共52頁6 類類一、滾動軸承軸系的固定一、滾動軸承軸系的固定 在軸向載荷、附加軸向力作用下，滾動軸承軸系有“左移”、“右移”趨勢，防止軸向竄動，三種固定結(jié)構(gòu)：1、兩端單向固定兩端單向

19、固定（雙支點(diǎn)單向固定）第34頁/共52頁2、一端雙向固定一端雙向固定、一端游動一端游動（單支點(diǎn)雙向固定）：6 類類6 類類N 類類第35頁/共52頁3、兩端游動兩端游動與其相嚙合的齒輪軸系：兩端單向固定（保證兩軸都得到軸向定位）用于需左、右雙向游動的軸，如人字齒輪的小齒輪軸。N 類類第36頁/共52頁二、軸承的軸向固定及裝拆二、軸承的軸向固定及裝拆 1、軸承內(nèi)、外圈的軸向固定 根據(jù)軸向載荷大小選用不同結(jié)構(gòu)，如軸端擋圈、圓螺母、套筒、彈性擋圈、端蓋等。 第37頁/共52頁2、裝拆 溫差法（大尺寸軸承）： 壓入法（大批量）：裝：中小型軸承用軟錘敲入或用一段管子壓住內(nèi)圈敲入。熱油 80 90 加熱軸

20、承或干冰冷卻軸頸。第38頁/共52頁軸肩高度低于內(nèi)圈高度的軸肩高度低于內(nèi)圈高度的 3/ /4。拆：專用拆卸器第39頁/共52頁三、滾動軸承的安裝方式及調(diào)整三、滾動軸承的安裝方式及調(diào)整1、安裝方式正、反安裝將影響軸系剛度。 正安裝正安裝：面對面面對面安裝（“”），安裝調(diào)整方便，用得較多。 反安裝反安裝：背對背背對背安裝（“”）第40頁/共52頁L1b2、軸承（軸系）調(diào)整1）軸承間隙軸承間隙的調(diào)整2）軸系位置軸系位置的調(diào)整第41頁/共52頁四、滾動軸承的配合四、滾動軸承的配合游隙 受載滾動體 承載 游隙合適，其大、小受配合配合影響。游隙游隙影響運(yùn)轉(zhuǎn)精度壽命蝸桿傳動蝸桿傳動：要求蝸輪中間平面通過蝸桿

21、軸線蝸輪中間平面通過蝸桿軸線。錐齒輪傳動錐齒輪傳動：要求兩齒輪錐頂重合錐頂重合。第42頁/共52頁五、滾動軸承的密封五、滾動軸承的密封目的： 1）防止?jié)櫥瑒妮S承中流失； 2）防止灰塵、水分浸入。靜止件與運(yùn)動件不能直接接觸靜止件與運(yùn)動件不能直接接觸，軸與端蓋間，軸與端蓋間應(yīng)有間隙應(yīng)有間隙。分類： 1）接觸式接觸式 線速度較低時用密封圈密封，油潤滑 v 4 12 m/s 氈圈密封，脂潤滑 v 5 m/s 注意結(jié)構(gòu)圖2）非接觸式非接觸式 不受速度限制第43頁/共52頁7 軸承的潤滑和潤滑裝置軸承的潤滑和潤滑裝置目的目的：減小摩擦功耗，降低磨損率， 同時 冷卻、防塵、防銹、吸振 等。一、潤滑劑一、潤

22、滑劑 主要包括：潤滑油、潤滑脂及固體潤滑劑等。 1、潤滑油 主要特性： a. 粘度：流體抵抗變形能力，衡量流體內(nèi)摩擦阻力大小的指標(biāo)。 b. 油性：油吸附于摩擦表面的性能，邊界潤滑取決于油的吸附能力。 選擇原則 高溫時，粘度應(yīng)高一些；低溫時，粘度可低一些。 轉(zhuǎn)速高、壓力小時，油的粘度應(yīng)低一些；反之，粘度應(yīng)高一些。 加工粗糙或未經(jīng)跑合的表面，粘度應(yīng)高一些；反之，粘度應(yīng)低一些。 第44頁/共52頁2、潤滑脂 性能指標(biāo)：針入度和滴點(diǎn)。 特點(diǎn)：無流動性，可在滑動表面形成一層薄膜，承載能力大， 但性能不穩(wěn)定，摩擦功耗大 。 選擇原則：軸頸速度小于 1 m/s 2 m/s 的場合。 適用場合：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載、溫度變化不大 以及作擺動運(yùn)動的 軸承中。 3、固體潤滑劑 石墨、二硫化鉬（MoS2）、聚氟乙烯樹脂等。二、