常用机构设计与零部件课件 学习项目8工作任务11选用减速器中滚动轴承

学习项目八设计通用机械零部件

工作任务11设计选用减速器中的滚动轴承

轴承的相关知识1操作与实践2

拓展知识4自主学习3

主要内容一、项目导入各种轴承机器中的轴承学习任务一农用水泵，决定选用深沟球轴承，轴颈直径d=35mm，转速n=2900r/min，径向载荷Fr=1770N，预期使用寿命为600h，试选择轴承的型号。第一节轴承的功用和类型轴承的作用是支承轴。轴在工作时可以是旋转的，也可以是静止的。1．能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。2．具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。3．具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。根据轴承中摩擦的性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。一、轴承应满足如下基本要求：二、轴承的分类根据能承受载荷的方向，可分为向心轴承、推力轴承、向心推力轴承。(或称为径向轴承、止推轴承、径向止推轴承）。

二、相关知识第一节轴承的功用和类型滚动轴承和滑动轴承示例第二节滚动轴承的组成、类型及特点一、滚动轴承的组成滚动轴承一般由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成。内圈装在轴径上，与轴一起转动。外圈装在机座的轴承孔内，一般不转动。内外圈上设置有滚道，当内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着滚道滚动。保持架使滚动体均匀分布在滚道上，减少滚动体之间的碰撞和磨损。21341234常见的滚动体有六种形状，一种是球形，五种是滚子。第二节滚动轴承的组成、类型及特点第二节滚动轴承的组成、类型及特点滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。一般用特殊轴承钢制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光，以提高其接触疲劳强度。保持架多用低碳钢板通过冲压成形方法制造，也可采用有色金属或塑料等材料。为适应某些特殊要求，有些滚动轴承还要附加其他特殊元件或采用特殊结构，如轴承无内圈或外圈、带有防尘密封结构或在外圈上加止动环等。第二节滚动轴承的组成、类型及特点二、滚动轴承的类型及特点1.按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同可分为向心轴承和推力轴承向心轴承径向接触轴承：公称接触角α=0°，主要承受径向载荷，可承受较小的轴向载荷。向心角接触轴承：公称接触角α=0°～45°，同时承受径向载荷和轴向载荷。推力轴承推力角接触轴承：公称接触角α=45°～90°，主要承受轴向载荷，可承受较小的径向载荷。轴向接触轴承：公称接触角α=90°，只能承受轴向载荷。滚动轴承公共接触角第二节滚动轴承的组成、类型及特点第二节滚动轴承的组成、类型及特点2.按滚动体的种类可分为球轴承和滚子轴承在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承的承载能力和耐冲击能力都好，但球轴承摩擦小、高速性能好。

球轴承滚子轴承3.按工作时能否调心可分为调心轴承和非调心轴承。

第二节滚动轴承的组成、类型及特点4.按安装轴承时其内、外圈可否分别安装，分为可分离轴承和不可分离轴承。5.按公差等级可分为0、6、5、4、2级滚动轴承，其中2级精度最高，0级为普通级。另外还只有用于圆锥滚子轴承的6x公差等级。。6.按照运动方式可分为回转运动轴承和直线运动轴承。第二节滚动轴承的组成、类型及特点第三节滚动轴承的代号前置代号基本代号后置代号

轴承的分

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号滚动轴承代号构成：代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272规定。前置代号——表示轴承的分部件。基本代号——表示轴承的类型与尺寸等主要特征。后置代号——表示轴承的精度与材料的特征。第三节滚动轴承的代号第四节滚动轴承类型的选择一、影响轴承承载能力的参数1.游隙内、外滚道与滚动体之间的间隙称为游隙，即为当一个座圈固定时，另一座圈沿径向或间隙或轴向的最大移动量。游隙可影响轴承的运动精度、寿命、噪声、承载能力等。第四节滚动轴承类型的选择2.极限转速滚动轴承在一定在和和润滑条件下，允许的最高转速称为极限转速。转速过高会产生高温，润滑失效产生破坏。3.偏位角安装误差或轴的变形等都会引起指南称内外圈中心线法称相对倾斜，其倾斜角d称为偏位角。4.接触角由轴承结构类型所决定的接触角称为公称接触角。第四节滚动轴承的类型的选择二、滚动轴承类型的选择载荷条件转速条件装调性能调心性能经济性轴承受载荷的大小、方向和性质是选择轴承类型的主要依据选择轴承类型时应注意其允许的极限转速nlim3类和N类的内外圈分离，便于拆装。为方便长轴上轴承的拆装，可选用代内锥孔和紧定套的轴承轴承内、外圈轴线间的偏位角应控制在极限之内，对安装精度差的轴承，宜选用调心轴承。在满足使用条件的情况下优先选用价格低廉的轴承。第五节滚动轴承的工作情况分析及计算一、滚动轴承的受载情况分析轴承转动时，承受径向载荷Fr，外圈固定。当内圈随轴转动时，滚动体滚动，内、外圈与滚动体的接触点不断发生变化，其表面接触应力随着位置的不同作脉动循环变化。滚动体在上面位置时不受载荷，滚到下面位置受载荷最大，两侧所受载荷逐渐减小。所以轴承元件受到脉动循环的接触应力。点击上图观看动画演示第五节滚动轴承的工作情况分析及计算二、滚动轴承的失效形式和计算准则1.失效形式滚动轴承的失效形式主要有三种：疲劳点蚀、塑性变形和磨损2.计算准则第五节滚动轴承的工作情况分析及计算对于一般转速的轴承，即10r/min<n<nlim,如果轴承的制造、保管、安装、使用等条件均良好时，轴承的主要失效形式为疲劳点蚀，因此应以疲劳强度计算为依据进行轴承的寿命计算。对于高速轴承，除疲劳点蚀外其工作表面的过热也是重要的失效形式，因此除需进行寿命计算外还应校验其极限转速对于低速轴承，即n<1r/min，可近似地认为轴承各元件是在静盈利作用下工作的，其失效形式为塑性变形，应进行以下不发生塑性变形为准则的强度计算。第五节滚动轴承的工作情况分析及计算三、滚动轴承的寿命计算

滚动轴承的寿命是指轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀之前，轴承的转数或相应的运转小时数。显然，通常谈的滚动轴承寿命是指滚动轴承的疲劳寿命。与一般结构件的疲劳寿命一样，滚动轴承的疲劳寿命的离散性也是相当大的（见右图）。基本额定寿命：具有90％可靠度时轴承的寿命，用L10表示。基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的载荷值，用字母C表示。轴承的寿命/（106r）滚动轴承尺寸的选择4在进行轴承寿命计算时，应把作用在轴承上的实际载荷转换为与确定轴承C值的载荷条件相一致当量动载荷（用字母P表示）。各类轴承的当量动载荷可按下式计算：式中：Fr与Fa分别为轴承实际承受的径向载荷与轴向载荷X、Y分别为轴承的径向动载荷系数与轴向动载荷系数为了计及实际载荷波动的影响，可对当量动载荷乘上一个载荷系数fp。载荷性质载荷系数fp举例无冲击或轻微冲击1.0～1.2电机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击或中等惯性力1.2～1.8机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选矿机、冶金机械、卷扬机械等强大冲击1.8～3.0碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等第五节滚动轴承的工作情况分析及计算第五节滚动轴承的工作情况分析及计算四、滚动轴承的静强度计算1.基本额定静载荷C0调心轴承——4600MPa所有其他型号的球轴承——4200MPa滚子轴承——4000MPa

2.当量静载荷P0a≠0o的向心球轴承和向心滚子轴承为a＝0o的向心滚子轴承为a＝90o的推力轴承为a≠90o的推力轴承为３.静强度计算第六节滚动轴承的选择滚动轴承的选择可分为两个步骤进行：按工作条件首先确定滚动轴承的类型选择轴承的尺寸公差等级的选择对于静止轴承、缓慢摆动或极低速运转的轴承按静载荷计算对于一般运转的轴承，按寿命计算进行轴承尺寸的选择当轴承的工作转速n在1～10r/min之间时，有两种选择方法：按n=10r/min选择轴承尺寸；利用寿命公式计算出C值，再按静载荷强度计算公式计算C0值。进行比较，选用其中较大值对应的轴承尺寸的轴承。对于转速较高又同时承受冲击载荷的轴承，不但进行寿命计算，还要进行轴承的强度校核对于高速轴承，除进行寿命计算外还应检验极限转速。出于成本考虑，在一般的机械传动中宜选用普通级精度的轴承。第七节滚动轴承的组合设计为了保证轴与轴上旋转零件正常运行，还应解决轴承组合的结构问题，其中包括，轴承组合的轴向固定，轴承与相关零件的配合，间隙调整、装拆、润滑等一系列问题。一、轴承的轴向固定第七节滚动轴承的组合设计二轴承组的轴向固定除了合理选择轴承的类型和尺寸外，还必须正确、合理地进行轴承的组合设计。即正确解决轴承的轴向位置固定、轴承与其它零件的配合、轴承的调整与装拆等问题。1.两端固定式第七节滚动轴承的组合设计2.一端固定、一端游动式一端支承的轴承，内、外圈双向固定，另一端支承的轴承可以轴向游动。双向固定端的轴承可承受双向轴向载荷，游动端的轴承端面与轴承盖之间留有较大的间隙。以适应轴的伸缩量，这种支承结构适用于轴的温度变化大和跨距较大的场合。点击图像看大图第七节滚动轴承的组合设计3.两端游动式第七节滚动轴承的组合设计三、轴承组合的调整1.轴承间隙的调整第七节滚动轴承的组合设计第七节滚动轴承的组合设计第七节滚动轴承的组合设计2.轴系位置的调整第七节滚动轴承的组合设计四、轴承组合支承部分的刚度和同轴度轴承座孔壁应有足够的厚度，并用加强肋增强其刚性。支撑结构中同一根轴上的轴承座孔尽可能同心。角接触轴承安装方式不同时轴承组合的刚性也不同。第七节滚动轴承的组合设计五、轴承的预紧轴承的预紧就是在安装轴承时使其受到一定的轴向力，以消除轴承的游隙并使滚动体和内、外圈接触处产生弹性预变形。预紧的目的在于提高轴承的刚度和旋转精度。第七节滚动轴承的组合设计六、滚动轴承的配合与装拆1．滚动轴承的配合滚动轴承是标准件，轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。在设计时，应根据及其的工作条件、载荷的大小及性质、转速的高低、工作温度及内外圈中哪一个套圈跳动等因素选择轴承的配合。当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定套圈的配合紧一些。高速、重载情况下应采用较紧配合。作游动支撑的轴承外圈与座孔间应采用间隙配合，但又不能过松而发生相对转动轴承与空心轴的配合应选用较紧配合，部分式轴承座座孔与轴承外圈的配合应较松。充分考虑温升对配合的影响。第七节滚动轴承的组合设计2．滚动轴承的安装与拆卸（1）轴承的安装冷压法热套法（2）轴承的拆卸（2）轴承的拆卸采用中用工具或压力机拆卸轴承为方便拆卸，轴上定位轴肩的高度应小于轴承内圈的高度。第七节滚动轴承的组合设计七、滚动轴承的润滑与密封1．润滑的目的润滑可以降低滚动轴承内部的摩擦，减少磨损和发热量；轴承的摩擦发热使轴承升温，油润滑可以到起冷却作用，从而降低轴承的工作温度，延长使用寿命；良好的润滑状态，可在滚动体与滚道间形成一层使两者隔开的油膜，可以使接触压力减小；轴承零件表面覆盖一层润滑剂，可以防止表面氧化生锈。选哪一类润滑方式，这与轴承的速度有关。选择润滑方式时，可查阅各类润滑方式的dn值界限表。2．润滑方式的选择轴承常用的润滑方式有油润滑和脂润滑两类。3．密封作用：阻止灰尘、水、酸气和其它杂物进入轴承，防止润滑剂流失。密封装置可分为：非接触式密封和接触式密封。（见下页）第七节滚动轴承的组合设计第七节滚动轴承的组合设计

三、操作与实践一农用水泵，决定选用深沟球轴承，轴颈直径d=35mm，转速n=2900r/min，径向载荷Fr=1770N，预期使用寿命为600h，试选择轴承的型号。角接触球轴承解：74077307四、自主学习五、拓展知识滑动轴承滑动轴承概述一、滑动轴承的特点、应用及分类滚动轴承绝大多数都已标准化，故得到广泛的应用。但是在以下场合，则主要使用滑动轴承：１．工作转速很高，如汽轮发电机。２．要求对轴的支承位置特别精确，如精密磨床。３．承受巨大的冲击与振动载荷，如轧钢机。４．特重型的载荷，如水轮发电机。５．根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴轴承。６．在特殊条件下工作的轴承，如军舰推进器的轴承。７．径向尺寸受限制时，如多辊轧钢机。

工作时轴承和轴颈的支撑面间形成直接或间接活动摩擦的轴承，称为滑动轴承。根据所承受载荷的方向、滑动轴承可分为径向轴承、推力轴承两大类。根据轴系和拆装的需要，滑动轴承可分为整体式和剖分式两类。滑动轴承的分类根据颈和轴瓦间的摩擦状态，滑动轴承可分为液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承—根据工作时相对运动表面间油膜形成原理的不同，液体摩擦滑动轴承又分为液体动压润滑轴承和液体静压润滑轴承，简称动压轴承和静压轴承。二、滑动轴承的结构径向滑动轴承的典型结构11.径向滑动轴承(1)整体式滑动轴承特点：结构简单，成本低廉。应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。轴承座整体轴套螺纹孔油杯孔因磨损而造成的间隙无法调整。只能从沿轴向装入或拆出。(2)部分式滑动轴承特点：结构复杂、可以调整磨损而造成的间隙、安装方便。应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器中。部分式轴承(整体轴套)对开式轴承(剖分轴套)径向滑动轴承的典型结构32.推力滑动轴承推力滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成。常用的轴颈结构形式有：空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心式的改善。单环式：利用轴颈的环形端面止推，结构简单，润滑方便，广泛用于低速、轻载的场合。多环式：不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双向轴向载荷。

由于各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低50%。

空心式单环式多环式三、轴瓦的结构和滑动轴承的材料1.轴瓦的结构常用的轴瓦结构有整体式和剖分式两类。整体式整体式轴承采用整体式轴瓦，整体式轴瓦又称轴套，分为光滑轴套和带纵向油槽轴套两种。部分式部分式轴承采用部分式轴瓦。为了使轴承与轴瓦结合牢固，可在轴瓦基体内壁制出沟槽，使其与合金轴承衬结合更牢。为了使润滑油能均匀流到整个工作表面上，轴瓦上要开出油沟，油沟和油孔应开在非承载区，以保证承载区油膜的连续性。观看油孔、油沟样式动画2.轴承材料轴承材料是指在轴承结构中直接参与摩擦部分的材料，如轴瓦和轴承衬的材料。轴承材料性能应满足以下要求：减摩性：材料副具有较低的摩擦系数。耐磨性：材料的抗磨性能，通常以磨损率表示。抗咬粘性：材料的耐热性与抗粘附性。摩擦顺应性：材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表面初始配合不良的能力。嵌入性：材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动表面发生刮伤或磨粒磨损的性能。此外还应有足够的强度和抗腐蚀能力、良好的导热性、工艺性和经济性。磨合性：轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后，形成相互吻合的表面形状和粗糙度的能力（或性质）。常用轴承材料有：金属材料粉末冶金材料非金属材料—轴承合金（巴氏合金、白合金）是由锡、铅、锑、铜等组成的合金—铜合金分为青铜和黄铜两类。