机械设计基础第14章.ppt

第十四章 轴 承 第一节 滑动轴承的类型及典型结构 第二节 轴瓦结构和轴承的材料 第三节 滑动轴承的磨擦状态及润滑 第四节 非液体磨擦滑动轴承的计算 第五节 液体磨擦滑动轴承简介 第六节 滚动轴承的类型、代号及选用 第七节 滚动轴承的失效形式和设计准则 第八节 滚动轴承的寿命计算 第九节 滚动轴承的静负荷计算 第十节 滚动轴承的极限转速 第十一节 滚动轴承的组合设计 第十二节 轴承的润滑及密封,机械设计基础,14,轴承的作用是支承轴及轴上转动的零件，使其回转并保持一定的旋转精度。,滑动轴承,滚动轴承,14,第一节 轴 承,轴承的作用是支承轴及轴上转动的零件，使其回转并保持一定的旋转精度。,一、滑动轴承的类型,按轴承所承受载荷的方向不同，可分为向心轴承和推力轴承。 向心轴承只能承受径向载荷，轴承上的反作用力与轴的中心 线垂直； 推力滑动轴承只能承受轴各载荷，轴承上的反作用力与轴的 中心线方向一致。,14,二、滑动轴承的典型结构 向心滑动轴承,14,14,14,推力滑动轴承,14,第二节 轴瓦结构和轴承的材料,一、轴瓦结构 轴瓦的整体结构,14,轴承衬和瓦背的结合形式,烧结、喷涂和轧制 浇注 刷镀,14,油孔、油沟和油室,14,14,14,二、滑动轴承的材料 性能有以下要求： 1)足够的冲击强度，抗压强度和疲劳强度； 2)低的磨擦系数和高的耐磨性； 3)良好的顺应性和嵌藏性； 4)良好的磨合性； 5)对润滑剂分子有较强的亲合能力； 6)有良好的导热性能，有利于散热； 7)有良好的抗胶合能力； 8)良好的抗腐蚀性能和加工性能。,主要失效形式是磨损和因材料强度不足而出现的疲劳破坏。,14,金属材料 主要有轴承合金（白合金或巴氏合金）、青铜、铸铁等。 粉末治金材料 将不同金属的粉末加工石墨后经压制、烧结而成的轴承 材料。 非金属材料 主要有塑料、尼龙、硬木、石墨、橡胶等。优点在于磨 擦系数小，有足够的抗压强度和疲劳强度，较好的耐磨性和 磨合性，良好的塑性和嵌藏性，良好的抗胶合性能和耐腐蚀 性能。,14,第三节 滑动轴承的磨擦状态及润滑,一、滑动轴承的磨擦状态,14,二、润滑剂及其性能指标 润滑剂的作用 主要作用是减小磨擦和磨损，降低磨擦表面的温度。 润滑剂的种类 分为所态、液态、半固体和固体润滑剂。 润滑油有矿物油、动、植物油等。 润滑脂在润滑油中加入增稠剂制成。,14,润滑剂的性能指标 润滑油的性能指标 动力粘度,14,运动粘度,润滑脂的性能指标 锥入度衡量润滑脂粘 稠程度的指标。 滴点在规定条件下， 将润滑脂加热至从容器口 中滴下第一滴时的温度， 称为该润滑脂的滴点。,14,第四节 非液体磨擦滑动轴承的计算,非液体磨擦滑动轴承的磨擦表面是处于边界磨擦和混合 磨擦状态。磨损达到一定程度，都会引起边界膜破裂。 一、向心滑动轴承的计算 轴承的平均压强,主要用于速度较低、载荷不大，工作要求不高，难于维护等条件下工件的轴承。,14,14,相对滑动速度 轴承的pv值,14,二、推力滑动轴承的计算 平均速度为,14,第五节 液体磨擦滑动轴承简介,液体磨擦滑动轴承按其承载油膜形成机理的不同分为：,液体静压轴承 依靠润滑系统泵入具有足够压力的粘性流体,液体动压轴承 由磨擦表面的相对运动将粘性流体带入楔形间隙,14,一、动压承载油膜形成条件,14,二、液体动压向心轴承 最小油膜厚度,14,第六节 滚动轴承的类型、代号及选用,一、滚动轴承的构造,14,二、滚动轴承的类型和特点,14,三、滚动轴承的代号,14,四、滚动轴承类型选择 载荷条件 载荷的方向 载荷大小 载荷性质 转速条件 调心性能 安装、调整性能 经济性,14,第七节 滚动轴承的失效形式和设计准则,一、工作情况分析 运动分析 滚动轴承内外圈间有相对运 动，滚动体既有自转又围绕轴承 中心公转。 受力分析 径向接触轴承中的作用力分布,14,角接触轴承中的作用力分布 作用于第i个滚动体上的 法向反力Fi可分解： 各轴向分力之和即是轴 承的内部轴向力 应力分析 滚动体与旋转套圈受变化 的脉动接触应力，固定套圈上最下端一点受最大脉动接触应力。,14,二、滚动轴承的失效形式和计算准则 失效形式 设计准则 对回转的滚动轴承，最主要的失效形式是疲劳点蚀破坏； 对低速轴承或摆动轴承，要求控制其塑性变形，应进行静 强度计算。 对高速轴承，主要是由于发热而引起的磨损，烧伤失效， 除需要进行寿命计算外，还应验算极限转速。,点蚀 塑性变形 磨损,14,第八节 滚动轴承的寿命计算,一、基本额定寿命和基本额定动载荷 寿命滚动轴承任一元件的材料首次出现疲劳点蚀前的总 转速或在某一给定的恒定转速下的运转小时数。 基本额定寿命一批相同型号的轴承，在同样的工作条件 下，90%在疲劳点蚀前能运转的总转数或 在给定转速下所能运转的总工作时数。 基本额定负荷轴承的基本额定寿命为一百万转时所能承 受的最大负荷为轴承的基本额定动负荷(Cr),14,二、当量动负荷 轴承的寿命与在实际负荷作用下的寿命相等。其计算公式 为： 对径向接触轴承 对轴向接触轴承,14,三、角接触轴承轴向力的计算,14,1)如 此轴有向右移趋势，根据力的平衡原理得： 所以，作用于两轴承上的总轴向力分别为,14,2)如 此轴有向左移趋势，根据力的平衡原理得： 所以，作用于两轴承上的总轴向力分别为,14,四、滚动轴承的寿命计算,14,由此得寿命公式 若以工作时数表示寿命，得 轴承寿命计算后应满足 整理后可得,14,14,第九节 滚动轴承的静负荷计算,一、额定静负荷 轴承受载后，在应力最大的滚动体与滚道接触产生的永久 塑性变形量之和为滚动体直径的万分之一时，所承受的负荷称 为滚动轴承的额定静负荷，以Cr0表示。 二、当量静负荷 为一假定的负荷，在此负荷下，滚动轴承和套圈接触处产 生的塑性变形量和与实际的复合负荷作用下产生的塑性变形量 相等，以P0表示，公式为,14,14,三、静负荷的计算 静负荷的计算公式为,14,第十节 滚动轴承的极限转速,极限转速是指滚动轴承在一定的负荷、润滑条件下所允许 的最高转速，以nlim表示。验算公式为 滚动轴承手册中所列的极限转速是在负荷较小；润滑 与冷却条件正常；向心轴承只受纯径向负荷，推力轴承只受 纯轴向负荷；轴承的精度为P0级的条件下给出的。 不符合以上条件时，修正计算可将上式改写为,14,14,第十一节 滚动轴承的组合设计,一、轴承的配置,正安装（又称面对面配置） 两滚动轴承外圈窄端面相对。,反安装（又称背对背配置） 两滚动轴承外圈窄端面相背。,14,二、滚动轴承支承的轴系结构 双支点单向固定支承,14,单支点双向固定支承,14,双支点游动支承,14,三、滚动轴承的固定 周向固定 周向固定的作用是保证轴承受力后，轴承的内圈与轴颈，外圈与座孔之间不致产生相对圆周运动。 轴向固定 轴向固定的作用是保证轴上零件受到轴向力作用时，轴和轴承不致产生轴向相对位移。,14,四、滚动轴承支承的调整 轴向间隙的调整,14,轴系位置的调整,14,14,五、滚动轴承的游隙和预紧 轴承的游隙,14,滚动轴承的预紧 定位预紧,14,定压预紧,14,六、轴承的装拆,14,第十二节 轴承的润滑及密封,一、润滑方式及选择 滚动轴承的润滑 常用的润滑方式有油润滑和脂润滑。油润滑中又有油浴 （浸油）、滴油、喷油（循环油）和油雾润滑等。 滑动轴承的润滑 液体磨擦轴承采用压力循环润滑。用循环供油系统供应 充足的油量来润滑和冷却轴承。