（中职）机械设计基础10教学课件

1、YCF正版可修改PPT（中职）机械设计基础10教学课件第十章 轴承本 章 概 述教 学 目 标第一节 轴承概述第二节 滑动轴承第三节 滚动轴承第四节 轴承的润滑与密封本 章 概 述轴承是机器中主要用来支承轴的部件，可分为滑动轴承和滚动轴承。轴承的作用是保证轴的旋转精度，并减少轴与支撑物间的摩擦和磨损。本章主要就轴承的结构、材料、类型、特点、轴承的设计以及润滑与密封的相关知识进行介绍和讲解。返回教 学 目 标1.了解滑动轴承的工作特点、结构型式及应用。2.熟悉轴瓦的结构和材料。3.熟悉滚动轴承的类型、特点、代号及应用。4.掌握滚动轴承的选择。返回第一节 轴承概述一、轴承分类轴承是机器中主要用来支

2、撑轴的部件，用以保证轴的旋转精度，并减少轴与支承物间的摩擦和磨损。有时，轴承也被用来支承轴上的旋转零件。根据轴承工作时的摩擦性质，轴承分为滑动轴承和滚动轴承。滑动轴承结构简单，易于制造，可以剖分，便于安装。对于大直径和很小直径的滑动轴承，其价格比滚动轴承便宜。润滑良好的滑动轴承在高速、重载、高精密度和结构要求剖分的场合，显示出比滚动轴承更大的优越性。因而在大型气轮机、发电机、压缩机、轧钢机及高速磨床中多采用滑动轴承。下一页返回第一节 轴承概述此外，在低速而带有冲击载荷的机器中，如水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等也常采用滑动轴承。其缺点是:润滑的建立和维护的要求较高，润滑不良会使滑动轴承迅速失效

3、，且轴向尺寸较大。滚动轴承具有摩擦阻力小，起动容易，效率高，载荷、转速及工作温度的使用范围较广，轴向尺寸小，润滑、维修方便等优点。滚动轴承已经标准化，由专门的工厂大量生产。因此在机械中得到了广泛的应用。二、轴承材料轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。由于轴瓦是轴承中与轴颈直接接触的零件，对其材料的主要要求是:上一页下一页返回第一节 轴承概述具有足够的抗压强度、抗疲劳能力和抗冲击能力。具有良好的减摩性。材料要有较低的摩擦阻力。具有良好的耐磨性。抗粘着磨损和磨粒磨损性能较好。具有良好的跑合性。能较容易消除接触表面不平度而使轴颈与轴瓦表面间相互尽快吻合。良好的可塑性。具有适应因轴的弯曲和其他几何误差而

4、使轴与轴承滑动表面初始配合不良的能力。具有嵌藏性。轴承材料具有容纳金属碎屑和灰尘的能力。良好的工艺性和导热性，并应具有抗腐蚀性能。上一页下一页返回第一节 轴承概述轴瓦可以由一种材料制成，也可以在高强度材料的轴瓦基体上浇注一层金属衬，称为轴承衬。常用的轴瓦或轴承衬的材料及其性能见表10-1。除金属轴瓦外，有时还有用不同的金属粉末经压制、烧结而成的含油轴承;用塑料、橡胶等非金属作为轴瓦材料等。上一页返回第二节 滑动轴承滑动轴承工作时的摩擦为滑动摩擦，根据承受载荷的方向，滑动轴承主要分为径向滑动轴承和止推滑动轴承。一、滑动轴承的结构和类型滑动轴承一般由轴承座、轴瓦(或轴套)、润滑装置和密封装置等部分

5、组成。1.径向滑动轴承径向滑动轴承只能承受径向载荷，有整体式和对开式两种。(1)整体式径向滑动轴承 整体式径向滑动轴承由轴承座、轴瓦组成，如图10-1所示。轴承座用双头螺柱与机座连接，顶部设有油孔。这种轴承结构简单，成本低，但磨损后轴承的径向间隙无法调整，且装拆不如对开式轴承方便。它多用于轻载、低速、间歇工作的场合。下一页返回第二节 滑动轴承(2)对开式径向滑动轴承 对开式滑动轴承由轴承座、轴承盖、对开轴瓦、双头螺柱等组成，如图10 -2所示。在对开面上设有阶梯形的定位止口，对开面间放有垫片，以便磨损后调整轴承的径向间隙。对开式滑动轴承由于间隙可以调整及装拆方便，故应用较广。(3)自动调心轴承

6、 自动调心轴承如图10-3所示，其轴瓦外表面作成球面形状，与轴承盖及轴承座的球状内表面相配合，轴瓦可自动调位以适应轴颈在轴弯曲时产生的偏斜，从而可以避免轴颈与轴瓦的局部磨损。轴承的宽度B大于轴颈直径d的1. 5倍时，或两轴难于保证同心时，都宜采用自动调心轴承。2.止推滑动轴承上一页下一页返回第二节 滑动轴承承受轴向载荷的滑动轴承称为止推滑动轴承(止推轴颈)。按止推轴颈支承面的不同，可以分为实心、空心和多环等形式。实心端面止推轴颈由于工作时轴心与边缘磨损不均匀，以致轴心部分压强极高，所以极少采用。空心端面止推轴颈和环状轴颈工作情况较好。载荷很大时，可采用多环轴颈，它还能承受双向轴向载荷。二、轴瓦

7、(轴套)结构常用轴瓦有整体式和对开式两种结构。整体式轴承采用整体式轴瓦(如图10-4(a)所示)，对开式轴承采用对开轴瓦(如图10-4(b)所示)。上一页下一页返回第二节 滑动轴承为了节约贵重金属，常在其轴瓦内表面浇注一层或两层轴承合金为减摩材料(轴承衬)，则称为双金属轴瓦或三金属轴瓦。为了使轴承衬与轴瓦结合牢固，可在轴瓦基体内表面做一些沟槽。为了使润滑油能流到轴瓦的整个工作表面上，轴瓦上要开出油沟，一般油孔和油槽应开在非承载区，由非承载区引入以保证承载区油膜的连续性，不降低其承载能力。如图10-5所示为几种常见的油沟型式。上一页返回第三节 滚动轴承滚动轴承依靠主要元件间的滚动接触来支撑转动零

8、件。一、滚动轴承的构造、类型和特点1.滚动轴承的构造滚动轴承的典型结构如图10-6所示，通常由外圈1、内圈2、滚动体3、保持架4组成。通常内圈用过盈配合与轴颈装配在一起，外圈则以较小的间隙配合装在轴承座孔内，内、外圈的一侧均有滚道。工作时，内、外圈作相对转动，多数情况下内圈与轴一起转动，外圈保持不动。滚动体在内外圈间滚动，保持架将滚动体均匀地隔开，以减少滚动体之间的摩擦和磨损。滚动轴承的内外圈和滚动体采用强度高、耐磨性好的含铬合金钢制造，保持架多用软钢冲压而成，也有采用铜合金或塑料保持架。下一页返回第三节 滚动轴承滚动轴承构造中，有的无外圈或无内圈，也可无保持架，但不能没有滚动体。滚动体的形状

9、有球形、圆锥形、鼓形、滚针形等多种。2.滚动轴承的类型及特点滚动轴承的分类:(1)按滚动体的形状，滚动轴承可分为球轴承和滚子轴承两大类。(2)按滚动轴承所能承受的载荷的方向分类，滚动轴承可分为以承受径向载荷为主的向心轴承、同时承受径向和轴向载荷的角接触轴承和承受轴向载荷的推力轴承。(3)接触角 是滚动轴承的一个重要参数。上一页下一页返回第三节 滚动轴承如图10-7所示，滚动轴承中滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的径向平面之间的夹角 称为滚动轴承的公称接触角。接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力也越大。按接触角滚动轴承可分为:公称接触角 的称为径向接触向心轴承(如深沟球轴承、圆柱滚子轴承

10、);公称接触角 的称为角接触向心轴承(如角接触球轴承、圆锥滚子轴承);公称接触角 的称为轴向推力轴承。由于轴的安装误差或轴的变形等都会引起内、外圈轴心线发生相对倾针，其倾针角用 表示。各类轴承的允许角偏差都有规定值。上一页下一页返回第三节 滚动轴承当内、外圈倾针角过大时，可采用外圈滚道为球面的调心轴承，这类轴承能自动适应两套圈轴心线的偏针，保持轴承正常工作常见滚动轴承的类型、尺寸系列代号及性能特点见表10-2 。3.滚动轴承的代号由于滚动轴承已标准化，为了便于生产和使用，国家有关标准规定了轴承的代号。滚动轴承代号由前置代号、基本代号和后置代号3部分组成，见表10-3 。(1)基本代号 基本代号

11、表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号的基础。由以下3部分内容构成:类型代号:轴承类型代号用数字或字母表示。当用字母表示时，则类型代号与右边的数字代号之间空半个汉字的宽度。上一页下一页返回第三节 滚动轴承尺寸系列代号:尺寸系列代号由轴承的宽度系列代号和直径系列代号组合而成(如图10-8所示)。直径系列是指同一内径的轴承，配有不同外径的尺寸系列，常用代号有0(窄)、 1(正常)、2(宽)、3、 4、 5、 6(特宽)等;轴承的宽度系列常用的代号有O(特轻)、2(轻)、3(中)、4(重)等。公称内径代号:公称内径为10 mm 、 12 mm 、15 mm 、 17mm时，它们的代号分别为00、

12、 01、 02、 03;公称内径在20480 mm之间时，代号为内径除以5的商数;公称内径为22、28、32、500特殊值时，代号直接用公称内径表示，加“/”与尺寸系列代号隔开。(2)前置代号、后置代号前置代号:前置代号表示轴承组件,用字母表示。代号及含义见表10-4。上一页下一页返回第三节 滚动轴承后置代号:后置代号为补充代号，用字母和数字表示轴承的结构、公差及材料等特殊内容，与左边的基本代号空半个汉字(代号中有“-”、“/”符号的除外)。后置代号中部分轴承内部结构的代号见表10-5。滚动轴承共有6个公差等级，其代号由低到高分为/PO 、 /P6 、 /P6x、 /PS、 /P4 、 /P2

13、。/PO级为普通级，在代号中省略不标。常用轴承径向游隙由小到大依次为1组、2组、0组、3组、4组、5组等6个级别。其中0组为常用游隙级别，在代号中不标注，其余的游隙组别分别用/C1 、/C2 、 /C3、/C4、/C5表示。例10-1 试说明30210、7314B/P6轴承代号含义。解 30210表示圆锥滚子轴承，宽度为0系列，直径为2系列，轴承内径为50 mm，公差等级为0级，游隙为0组。上一页下一页返回第三节 滚动轴承 7314B/P63表示角接触球轴承，宽度为。系列，直径为3系列，轴承内径为70 mm，公称接触角 ，公差等级为/P6级，游隙为3组。4.滚动轴承的选择滚动轴承的选择，包括类

14、型选择、精度选择和尺寸选择。(1)类型选择当转速较高，载荷较小时选择球轴承;转速较低，载荷较大或有冲击载荷，选择滚子轴承。当轴承只受径向载荷或以径向载荷为主时，选择深沟球轴承;轴承承受轴向载荷时选择推力轴承;径向载荷和轴向载荷数值相近时，选择角接触轴承(轴向力越大，接触角就越大)。上一页下一页返回第三节 滚动轴承当两轴孔的轴心偏差较大，或轴工作时变形过大，宜选用调心轴承，并成对使用。为便于装拆和间隙调整，可选用内、外圈不分离的轴承，如圆锥滚子等。(2)精度选择型号相同的轴承，精度越高，价格也越高，一般机械传动应选用普通级(PO)精度。(3)尺寸选择类比法选择:轴承内径根据轴颈尺寸直接选取，轴承

15、外廊系列根据空间位置用类比法选取。这种方法简便，适用于一般机械的轴承。上一页下一页返回第三节 滚动轴承计算法选取:根据轴承的载荷、工作转速、失效形式，用计算方法选择轴承型号。适用于重要机械的轴承(详见轴承手册)。二、滚动轴承的组合结构设计为了保证轴承的正常工作，除了正确选择轴承的类型和尺J外，还应正确地解决轴承的固定、装拆、配合等问题，同时处理好轴承与相邻零件之间的关系。1.滚动轴承的轴向固定为了保证轴和轴上零件的轴向位置并能承受轴向力，轴承的内圈与轴之间、外圈与轴承座孔之间，均应有可靠的轴向固定。如图10-9所示为轴承轴向固定的常用方法，轴承内圈的一端常用轴肩固定，上一页下一页返回第三节 滚

16、动轴承另一端可采用圆螺母(如图10-9(a)所示)、轴用弹性挡圈(如图10-9(b)所示)、轴端挡圈(如图10-9(c)所示)等。外圈在轴承座孔中的轴向位置常用轴承盖、座孔的台肩(如图10-9(d)所示)、孔用弹性挡圈(如图10-9(b)所示)、止动环(如图10-9(e)所示)及外螺母(如图10-9 (f)所示)等来保证。为保证定位可靠，轴肩圆角半径 必须小于轴承的圆角半径，r(可查手册)。为便于轴承拆卸，轴肩高度不应大于(2/33/4)内圈高，2.滚动轴承的配合为了防止工作时轴承内圈与轴颈之间以及外圈与轴承座孔之间的相对运动，必须选用适当的配合。滚动轴承是标准件，国家标准规定其内圈与轴的配合

17、为基孔制，外圈与轴承座孔的配合为基轴制。上一页下一页返回第三节 滚动轴承配合的选择与很多因素有关，主要有载荷的类型、大小、工作温度和轴承的旋转精度等。一般情况下，转动的套圈常采用过盈配合;固定的套圈常采用间隙配合或过渡配合。转速高、载荷及振动大、旋转精度要求高时，应采用紧一些的配合;游动的套圈和经常拆卸的轴承，则宜采用松一些的配合。具体配合的选择可参考机械零件设计手册。3.滚动轴承轴系的支承结构形式合理的轴承配置应考虑轴在机器中有正确的位置、防止轴向窜动以及轴受热膨胀后不致卡死等因素。其典型结构形式有以下3种。两端单向固定两端轴承各限制一个方向的轴向位移，如图10-10所示。上一页下一页返回第

18、三节 滚动轴承 这种支承形式结构简单，适用于普通工作温度下的短轴( L 350 mm)。考虑到轴的热胀冷缩，一般在轴承端盖与轴承外圈端面间留有补偿间隙c = 0.25 0.4mm。间隙量的大小，通常用一组垫片来调整。一端双向固定，一端游动当轴的跨度较长(L 350 mm)或工作温度较高时，轴的伸缩量大，可采用一端轴承双向固定，另一端轴承游动的形式，如图10-11所示。固定端轴承可承受双向轴向载荷，游动端可选用圆柱滚子轴承或深沟球轴承，轴承端面与轴承端盖间的间隙。可较大，且外圈与机座孔之间配合比较松，以便轴伸缩时能在座孔中自由游动。上一页下一页返回第三节 滚动轴承两端游动如图10-12所示为人字

19、齿轮主动轴，由于轮齿两侧螺旋角不易做到完全对称，为了防止齿轮卡死或人字齿的两侧受力不均匀，应采用轴系能有左右微量轴向游动的结构。图中两端都选用圆柱滚子轴承，滚子与外圈间可轴向移动。与其啮合的另一轴系则必须两端固定，以保证两轴的轴向定位。4.轴承组合位置的调整为了保证轴上零件处于设计时的正确位置，轴系部件安装时应能进行必要的调整。轴系位置的调整，包括轴承间隙的调整和轴系的轴向位置的调整。有时轴上零件在安装时要有准确的工作位置，如锥齿轮传动要求两齿轮的锥顶重合于一点;蜗杆传动要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线，这些都要求轴的轴向位置应能调整。上一页下一页返回第三节 滚动轴承如图10-13所示的圆锥齿轮

20、是利用增减套杯与箱体间的一组垫片来实现套杯轴向位置调整的，由于轴承组合可随套杯做轴向移动，从而实现系列啮合位置的调整。端盖和套杯间的另一组垫片则用来调整轴承的游隙。5.提高轴承系统的刚度和同轴度轴承不仅要求轴具有一定的刚性，而且也要求轴承孔座具有足够的刚性，这是因为轴或轴承孔座的变形都会使滚动体滚动受阻，降低轴承使用寿命。因此，轴承座孔壁应有足够的厚度，或采用加强筋来增强其刚性。对于角接触轴承(70000型与30000型)，安装的方式不同，轴承组合的刚性也将不同。如图10-14(a)所示为一对正安装轴承(外圈窄边相对)，其压力中心距为 ;图10-14(b)为一对反安装轴承，压力中心距为 。上一

21、页下一页返回第三节 滚动轴承从图中可以看出，在支撑距离6相同条件下，压力中心间的距离 ，因此采用反安装轴承时，圆锥齿轮的悬臂较短，支撑刚性较好。而对于安装在轴两端的角接触轴承，采用正安装时，压力中心的距离小，则其支撑刚性较好。对于角接触轴承，可通过对轴承预紧来提高工作刚度。预紧就是在安装时使轴承受到一定的轴向力，以消除轴承内部游隙，并使滚动体和内外圈之间产生预变形。预紧的方法有:加金属垫片、磨窄套圈及内外圈分别安装长度不同的套筒等。同一根轴上的轴承座孔，应尽可能保持同心，以免轴承内外圈间产生过大偏斜而影响轴承寿命。上一页下一页返回第三节 滚动轴承为此，应力求两轴承座孔尺寸相同，以便一次锁孔保证

22、同轴度。如在一根轴上装有不同尺寸的轴承时，外径较小的轴承可安装衬套，如图10-15所示，衬套外径与较大尺寸轴承的外径相等，以保证两轴承座孔仍能一次锁出。6.滚动轴承的安装和拆卸轴承内圈通常与轴颈配合较紧，对于小型轴承一般可用压力法，直接将轴承的内圈压人轴颈，如图10-16所示。对于尺寸较大的轴承，可先将轴承放在温度为80100的热油中预热，然后进行安装。拆卸轴承一般可用压力机或拆卸工具(如图10-17所示)。为拆卸方便，设计时应留拆卸高度，或在轴肩上预先开槽，以便安放拆卸工具，使钩爪能钩住内圈。上一页返回第四节 轴承的润滑与密封轴承与轴颈或内、外圈之间有相对运动，会产生摩擦和磨损。为了提高轴承

23、的承载能力和使用寿命，轴承的润滑和密封也是设计中很重要的问题。一、润滑方式及选择为了获得良好的润滑效果，除了正确选择润滑剂外，还应选用合适的润滑方式和润滑装置。1.滑动轴承的润滑方式及润滑装置在选定润滑剂之后，还要选用恰当的润滑方式。滑动轴承的润滑方式可按下式求得的k值选取:下一页返回第四节 轴承的润滑与密封式中，P轴颈的平均压强，MPa ;v 轴颈的平均圆周速度，m/ s 。当k 2时，若采用润滑脂，则用旋盖式油杯手工加油，如图10-18所示，若采用润滑油润滑，则用如图10-19所示的压注油杯或如图10-20所示的旋套式注油油杯进行定期加油;当k216时，用如图10-21所示的针I阅式注油油

24、杯或如图10-22所示的油芯式油杯进行滴油润滑;当k1632时，用如图10-23所示的油环带油方式，或采用飞溅、压力循环等连续供油方式进行润滑;当k 32时，则必须采用压力循环的供油方式进行润滑。上一页下一页返回第四节 轴承的润滑与密封2.滚动轴承的润滑方式当轴颈圆周速度v4 5 m/s时，可采用润滑脂润滑，其优点为:润滑脂不易流失，便于密封和维护，一次填充可运转较长时间。装填润滑脂时一般不超过轴承内空隙的1/31/2，以免因润滑脂过多而引起轴承发热，影响轴承正常工作。当轴颈圆周速度过高时，应采用润滑油润滑，这不仅使摩擦阻力减小，且可起到散热、冷却作用。常用润滑方式有:飞溅润滑。这是一般闭式齿

25、轮传动装置中轴承常用的润滑方法。利用转动的齿轮把润滑油甩到箱体的四周内壁面上，然后通过沟槽把油引到轴承中进行润滑。上一页下一页返回第四节 轴承的润滑与密封油浴润滑。如图10-24所示，轴承局部浸入润滑油中，油面不得高于最低滚动体的中心，以免因搅油能量损失较大，使轴承过热。该方法简单易行，适用于中、低速轴承的润滑。喷油润滑。利用油泵将润滑油增压，通过油管或油孔，经喷嘴将润滑油对准轴承内圈与滚动体间的位置喷射，从而润滑轴承。这种方法适用于转速高、载荷大、要求润滑可靠的场合。油雾润滑。油的雾化需采用专门的油雾发生器。油雾润滑有益于轴承冷却，供油量可以精确调节，适用于高速、高温轴承部件的润滑。使用时应注意避免油雾外逸污染环境。上一页下一页返回第四节 轴承的润滑与密封二、轴承的密封轴承的密封是为了阻止灰尘、水分等杂物进人轴承，同时也为了防止润滑剂的流失。密封方法的选择与润滑剂种类、工作环境、温度、密封处的圆周速度等有关。密封方法分接触式和非接触式两大类。1.常用的接触式密封方法毛毡圈密封:如图10-25所示，在轴承端盖上的梯形断面槽内装入毛毡圈，使其与轴在接触处