機械設計基礎軸承

機械設計基礎軸承第1頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五12.1.2滑動軸承的結(jié)構(gòu)

一、整體式徑向滑動軸承

特點：1）結(jié)構(gòu)簡單、成本低

2）軸套磨損后，間隙無法調(diào)整

3）裝拆不便（只能從軸端裝拆）適于低速、輕載或間隙工作的機器。如圖，由軸承座、整體軸套、油孔等組成第2頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五二、剖分式徑向滑動軸承

三、自動調(diào)心式

四、調(diào)隙式徑向滑動軸承

圖例第3頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五

12.1.3滑動軸承的材料

主要失效形式：磨損和膠合、疲勞破壞

1、對軸承材料的要求

2、常用材料

金屬材料：

1）鑄鐵

2）軸承合金

3）銅合金

4）鋁基合金

5）多孔質(zhì)金屬材料（粉末冶金）

非金屬材料——塑料、橡膠

第4頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五

12.1.4軸瓦結(jié)構(gòu)

1、軸瓦的形式與結(jié)構(gòu)

剖分式軸瓦2、油孔、油槽和油室

整體式軸瓦

油孔、油槽開設原則

：1、潤滑油應從油膜壓力最小處輸入軸承

2、油槽（溝）開在非承載區(qū)，否則會降低油膜的承載能力

3、油槽軸向不能開通，以免油從油槽端部大量流失

第5頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五薄壁軸瓦軸瓦非承載區(qū)內(nèi)表面開有進油口和油溝，以利于潤滑油均勻分布在整個軸徑上。進油孔油溝F厚壁軸瓦整體軸套卷制軸套第6頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五4、水平安裝軸承油槽開半周，不要延伸到承載區(qū)，全周油槽應開在靠近軸承端部處。第7頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五12.1.5滑動軸承的潤滑一、潤滑劑的選擇

工作載荷、相對滑動速度、工作溫度和特殊工作環(huán)境

1、潤滑油

（1）壓力大、溫度高、載荷沖擊變動大

——粘度大的潤滑油

（2）滑動速度大——粘度較低的潤滑油

（3）粗糙或未經(jīng)跑合的表面

——粘度較高的潤滑油

2、潤滑脂

3、固體潤滑劑

第8頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五二、潤滑方法和潤滑裝置1、油潤滑

連續(xù)供油:

間歇供油:油壺或油槍1)滴油潤滑

2)繩芯潤滑3)油環(huán)潤滑

4)浸油潤滑

5)飛濺潤滑

6)壓力循環(huán)潤滑

2、脂潤滑

旋蓋式油脂杯、黃油槍

第9頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五設計：潘存云設計：潘存云設計：潘存云常用的潤滑裝置：1.油杯

針閥式油杯旋蓋式油杯脂用壓注式油杯彈簧蓋油杯第10頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五設計：潘存云設計：潘存云2.油環(huán)

第11頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五三.滑動軸承的計算1、徑向滑動軸承

1)、限制平均比壓P

目的：避免在載荷作用下潤滑油被完全擠出

2)、限制軸承的p、v值

目的：限制pv是控制軸承溫升，避免邊界膜的破裂

第12頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五3)、限制滑動速度v

目的：當p較小時，避免由于v過高而引起軸瓦加速磨損

2、推力滑動軸承

限制軸承平均比壓p和pvm值

第13頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五

§12.2

滾動軸承

§12.2.1概述

一、滾動軸承的構(gòu)造

保持架滾動體內(nèi)圈外圈保持架第14頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五滾動體的形狀

二、滾動軸承的材料三、滾動軸承的特點

第15頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五§12.2.2滾動軸承的類型與選擇

一、滾動軸承的主要類型與特點

接觸角

向心軸承

徑向力

向心角接觸軸承

推力角接觸軸承

推力軸承

徑向力（主要）軸向力

徑向力軸向力

（主要）軸向力第16頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五

滾子軸承——承載能力高，極限轉(zhuǎn)速低

按滾動體形狀：

球軸承——承載能力低，極限轉(zhuǎn)速高常用滾動軸承的類型表10.5最常用的幾種

：①深溝球軸承（向心球軸承）——6

第17頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五③角接觸球軸承——7

②圓錐滾子軸承——3二、滾動軸承的代號

第18頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五前置代號（字母）基本代號（數(shù)字、字母）后置代號(字母+數(shù)字)五四三二一∣軸承分部件代號

∣內(nèi)徑代號

∣寬度系列代號

∣直徑系列代號

∣類型代號

∣其他代號

∣公差等級代號

∣特殊軸承材料代號

∣保持架及材料代號

∣密封與防塵代號

∣內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號

∣游隙代號

第19頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五1、基本代號

（1）軸承類型

13567N—深溝球軸承—圓錐滾子軸承—角接觸球軸承—調(diào)心球軸承—圓柱滾子軸承—推力球軸承基本代號右起五位

（2）尺寸系列

基本代號右起三、四位

寬度系列——右起第四位

0系列（正常寬度）可省略

有時1系列也可省略

.數(shù)字

0~9第20頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五直徑系列——右起第三位

數(shù)字

0~9（3）軸承的內(nèi)徑——右起一二位數(shù)字

a)d=10,12,15,17mm時

代號00010203

b)d=20~480mm時d=代號×5(mm)

c)d<10mm，d>500mm，d=22，28，32mm時

代號=內(nèi)徑尺寸

直徑代號/內(nèi)徑代號

2、前置代號

——表示軸承的分部件，用字母表示

尺寸系列第21頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五L、K、R、NU、WS、GS

3、后置代號——軸承的結(jié)構(gòu)、公差、游隙及材料的特殊要求等（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號

C、AC、B——角接觸球軸承的接觸角（2）密封、防塵與外部形狀變化代號

（3）軸承的公差等級

精度高————————————→低

代號/P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0

公差等級24566X0—普通級可省略

第22頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五（4）軸承的徑向游隙

（5）保持架代號

三、滾動軸承類型的選擇

工作載荷、轉(zhuǎn)速、支承剛性、安裝精度

1）n高，載荷小，旋轉(zhuǎn)精度高→球軸承n低，載荷大，或沖擊載荷→滾子軸承

2）主要受Fr→向心軸承主要受Fa，n不高時→推力軸承第23頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五——角接觸球軸承7類（n較高時）同時受Fr和Fa均較大時——圓錐滾子軸承3類（n較低時）Fr較大，F(xiàn)a較小時Fa較大，F(xiàn)r較小時3）要求n<nlim——極限轉(zhuǎn)速

6、7、N——nlim較高5——nlim較低4）軸的剛性較差，軸承孔不同心——調(diào)心軸承

——深溝球軸承——深溝球軸承+推力球軸承推力角接觸軸承第24頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五5）便于裝拆和間隙調(diào)整——內(nèi)、外圈不分離的軸承6）3、7兩類軸承應成對使用，對稱安裝7）旋轉(zhuǎn)精度較高時——較高的公差等級和較小的游隙8）優(yōu)先考慮用普通公差等級的深溝球軸承滾動軸承的選擇

第25頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五§12.2.3滾動軸承的受力分析、失效形式及計算準則

一、滾動軸承的載荷分布

1、受軸向載荷Fa

各滾動體平均分擔

2、受徑向載荷Fr

上半圈滾動體不受力下半圈滾動體受力

第26頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五3、角接觸軸承同時受Fr和Fa

（1）角接觸軸承的派生軸向力FS

FS≈1.25Frtanα

FS方向——有使內(nèi)、外圈分離的趨勢?！嘁蓪κ褂?、對稱安裝

（2）軸向載荷對載荷分布的影響

①當只有最下面一個滾動體受載時

——載荷角，F(xiàn)a與Fr的合力F與徑向平面的夾角

第27頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五②受載滾動體增多時在同樣Fr作用下，派生軸向力FS↑

軸向力>單個滾動體受載產(chǎn)生的派生軸向力——多個滾動體受載

第28頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五二、滾動軸承的失效形式和計算準則

主要失效形式：

1）疲勞點蝕

安裝潤滑和維護良好第29頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五2）塑性變形

轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動

第30頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五3）磨損潤滑不良、密封不嚴、多塵條件

第31頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五計算準則：一般軸承——疲勞壽命計算（針對點蝕）靜強度計算低速或擺動軸承——只進行靜強度計算高速軸承——進行疲勞壽命計算、校驗極限轉(zhuǎn)速。第32頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五§12.3滾動軸承的動載荷和壽命計算

一、基本額定壽命和基本額定動載荷1、基本額定壽命L10

軸承壽命

基本額定壽命L10

——同一批軸承在相同工作條件下工作，其中90%的軸承在產(chǎn)生疲勞點蝕前所能運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)L10（以106為單位）或一定轉(zhuǎn)速下的工作時數(shù)Lh。

軸承的基本額定壽命L10=1時，軸承所能承受的載荷2、基本額定動載荷C

由試驗得到。第33頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五二、滾動軸承的當量動載荷P（實際載荷）

1．對只能承受徑向載荷Fr的軸承（N、NA軸承）P=Fr3．同時受徑向載荷Fr和軸向載荷Fa的軸承2．對只能承受軸向載荷Fa的軸承（5和8）P=FaP=XFr+YFa

X——徑向載荷系數(shù)Y——軸向載荷系數(shù)表10.13

第34頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五三、滾動軸承的壽命計算公式

載荷與壽命的關系

=3球軸承=10/3滾子軸承——壽命指數(shù)或第35頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五當工作t>120℃時，因金屬組織硬度和潤滑條件等的變化，軸承的基本額定動載荷C有所下降∴引入溫度系數(shù)ft——表10.12當P、n已知，預期壽命為Lh`，則要求選取的軸承的額定動載荷為——選軸承型號和尺寸

第36頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五四、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的軸向載荷Fa的計算

1）派生軸向力大小方向

a)正裝（面對面）

適合于傳動零件位于兩支承之間

b)反裝（背靠背）適合于傳動零件處于外伸端第37頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五2）實際軸向載荷Fa的確定

（1）當

軸有向左移動的趨勢,軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松”

軸承1上的派生軸向力由Fs1增大到Fa+Fs2,阻止軸左移軸承2上的軸向力，力平衡——本身的派生軸向力

∴軸承1的實際軸向載荷為第38頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五（2）當

軸有右移的趨勢，軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松”

軸承2上的派生軸向力由Fs2增大到Fs1-Fa

,阻止軸右移∴軸承2實際所受的軸向力為軸承1實際所受的軸向力，由力的平衡條件——本身派生軸向力

第39頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五結(jié)論：——實際軸向力Fa的計算方法1）分析軸上派生軸向力和外加軸向載荷，判定被“壓緊”和“放松”的軸承。2）“壓緊”端軸承的軸向力等于除本身派生軸向力外，軸上其他所有軸向力代數(shù)和。3）“放松”端軸承的軸向力等于本身的派生軸向力五、不穩(wěn)定載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承壽命計算載荷P和轉(zhuǎn)速n變化時，求平均當量轉(zhuǎn)速nm和平均當量動載荷Pm

→求軸承壽命

六、不同可靠度時滾動軸承的壽命Lh

為計算不同可靠度時軸承的壽命，引入壽命修正系數(shù)a1，第40頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五§12.4滾動軸承的靜載荷與極限轉(zhuǎn)速

一、滾動軸承的靜載荷

1、基本額定靜載荷C0

當軸承轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動時，軸承的失效形式為塑性變形。2、按靜載選擇軸承的條件

二、滾動軸承的極限轉(zhuǎn)速nlmin滾動軸承滾動軸承在一定載荷和潤滑條件下運轉(zhuǎn)所允許的最高轉(zhuǎn)速．第41頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五§12.5滾動軸承的組合結(jié)構(gòu)設計

一、滾動軸承支承的結(jié)構(gòu)型式

1、兩端固定支承

一端單向固定兩端單向固定正裝第42頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五3、7類軸承在大端軸向固定正裝第43頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五2、一端雙向固定，一端游動

第44頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五3、兩端游動——人字齒輪高速主動軸

低速齒輪軸必須兩端固定

圓柱滾子軸承的游動深溝球軸承的游動第45頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五二、滾動軸承的軸向固定

內(nèi)圈與軸：5）開口圓錐緊定套+圓螺母和止動墊圈1）軸肩2）軸用彈性擋圈3）軸端擋圈

+緊固螺釘4）圓螺母

+止動墊圈第46頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五外圈與座孔：1）孔用彈性擋圈2）軸承外圈止動槽內(nèi)嵌入止動環(huán)固定3）軸承端蓋4）軸承座孔凸肩5）螺紋環(huán)第47頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五6）軸承套杯斜齒輪軸系安裝錐齒輪軸系安裝第48頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五三、支承的剛度和座孔的同心度

１、提高支承剛度的措施：1）增加軸承座孔的壁厚2）減小軸承支點相對于箱體孔壁的懸臂3）采用加強筋加強支承部位的剛性第49頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五２、保證軸上兩個支承的座孔的同心度的方法1）整體機座，兩軸承座孔一次鏜出2）如軸上兩軸承外徑不同——采用套杯結(jié)構(gòu)第50頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五四、滾動軸承游隙和軸系軸向位置的調(diào)整通過帶螺紋的零件或端蓋下的墊片來調(diào)節(jié)1）軸承游隙的調(diào)整第51頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五2）軸系軸向位置的調(diào)整注意：圓錐齒輪和蝸桿必須調(diào)整軸系的軸向位置方法：調(diào)整套杯端面與軸承座端面間墊片厚度第52頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五五、滾動軸承的配合軸承內(nèi)圈與軸

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