大理工机械设计基础课件第25章 轴承

第二十五章轴承

（一）教学要求●了解滑动轴承特点、分类和主要结构●掌握常用滚动轴承的类型与特点，了解其受载及失效情况●掌握寿命计算方法和滚动轴承组合结构设计的方法

（二）教学的重点与难点重点：滚动轴承的寿命计算及其滚动轴承的组合结构设计难点：当量动载荷的计算（三）教学内容1

§25-1概述§25-2滑动轴承的结构与材料§25-3不完全液体润滑轴承的设计计算§25-4滚动轴承的主要类型与选择§25-5滚动轴承的计算原理和尺寸选择§25-6滚动轴承组合结构设计第二十五章轴承结束2

一、滚动轴承：

由于是滚动摩擦，所以摩擦阻力小，发热量小，效率高，起动灵敏、维护方便，并且已标准化，便于选用与更换，因此使用十分广泛。二、滑动轴承1.类型：流体润滑轴承；非流体润滑轴承；无润滑轴承。2.优点：1）承载能力高；2）工作平稳可靠、噪声低；

3）径向尺寸小；4）精度高；5）流体润滑时，摩擦、磨损较小。缺点：1）非流体摩擦滑动轴承，摩擦较大，磨损严重。

2）设计、制造、维护费用较高。3.应用：1）转速特高或特低的轴；2）冲击、振动较大时；3）承受特大载荷；4）对回转精度要求特别高的轴；5）径向尺寸受限制或轴承要求做成剖分式的结构。概述3滑动轴承的结构与材料

一、滑动轴承的结构

1．径向滑动轴承的结构

1）整体式径向滑动轴承由轴承座、整体轴套、油孔等组成。

2）对开式径向滑动轴承

由轴承座、轴承盖、剖分轴瓦（附轴承衬）、双头螺柱(调整垫片)等组成。

2．止推滑动轴承4滑动轴承的结构与材料

二、滑动轴承的材料及轴瓦结构

1．滑动轴承的材料滑动轴承的主要失效形式：磨损和胶合、疲劳破坏等1）对轴承材料的要求①良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性；②良好的顺应性，嵌入性和磨合性；③足够的强度和必要的塑性；④良好的耐腐蚀性、热化学性能；⑤良好的工艺性和经济性等。2）常用材料：金属材料；粉末冶金；非金属材料。（1）金属材料①铸铁②轴承合金③铜合金④铝合金（2）多孔质金属材料（3）非金属材料：塑料、橡胶5

2．轴瓦结构1）轴瓦的形式与结构

2）轴瓦的定位与配合3）油孔、油槽和油室滑动轴承的结构与材料6不完全液体润滑轴承的设计计算

径向滑动轴承的设计计算1．轴承压强p的验算目的：避免在载荷作用下润滑油被完全挤出，而导致轴承过度磨损。

2．轴承压强­速度值pυ的验算3．滑动速度υ的验算

计算不满足的措施：1）选用较好的轴承材料；2）增大轴颈直径或轴承宽度。7滚动轴承的主要类型与选择

一、概述1．滚动轴承的基本结构组成：内圈、外圈、滚动体（基本元件）、保持架。2．滚动轴承的材料内（外）圈、滚动体材料：常用GCr15、GCr15-SiMn等轴承钢。保持架材料：低碳钢、铜合金或塑料、聚四氟乙烯8滚动轴承的主要类型与选择

二、滚动轴承的特点、类型及代号

1．滚动轴承的三个重要结构特性（1）接触角：外圈与滚动体接触的法线与垂直于轴线的平面的夹角。（2）游隙（3）角偏位和偏位角

9滚动轴承的主要类型与选择

2．类型

按承载方向分①向心轴承；②推力轴承；③向心推力轴承。

按滚动体形状分

球轴承：承载能力低，极限转速高滚子轴承：承载能力高，极限转速低

10滚动轴承的主要类型与选择

3．滚动轴承的性能和特点●深沟球轴承：主要承受径向载荷，结构简单，价格低，最常用。●调心球轴承：主要承受径向载荷，能自动调心，适于轴刚性较差场合。●圆柱滚子轴承：只能承受径向载荷，不能承受轴向载荷，承载能力大，支承刚性好，外圈或内圈可以分离，或不带内外圈，适于要求径向尺寸较小的场合。●角接触球轴承：能同时承受径向载荷和轴向载荷，接触角越大，承轴向载荷的能力越高。●圆锥滚子轴承：能同时承受径向载荷和轴向载荷，接触角越大，承受轴向载荷能力越大。●推力球轴承：只能承受轴向载荷。●滚针轴承：径向承载能力较高。11滚动轴承的主要类型与选择4．滚动轴承的代号1）基本代号表示：①轴承类型；②尺寸系列：宽度系列、直径系列；③轴承的内径。2）前置代号：表示轴承的分部件，用字母表示。3）后置代号：反映轴承的结构、公差、及材料的特殊要求等。①内部结构代号；

②密封、防尘与外部形状变化代号；③轴承的公差等级；④轴承的径向游隙；⑤保持架代号；12滚动轴承的主要类型与选择5．滚动轴承类型的选择1）

转速高、载荷小，采用球轴承；

转速低，载荷大或有冲击载荷时，采用滚子轴承；2）

主要承受径向载荷时采用向心轴承，主要承受轴向载荷时，采用推力轴承；同时承受径向载荷和轴向载荷时，可采用角接触球轴承或圆锥滚子轴承；

3）当轴的刚性较差或轴承孔不同心时宜用调心轴承；4）为便于装拆和间隙调整，可选用内、外圈不分离的轴承；5）优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承。13滚动轴承的计算原理和尺寸选择

一、滚动轴承的受力分析、失效形式和设计准则

1．滚动轴承的受力分析：位于下半圈的滚动体受力，内圈将下沉距离δ0处于作用线最下位置的滚动体承载最大。14滚动轴承的计算原理和尺寸选择

2．滚动轴承的应力分析：

15滚动轴承的计算原理和尺寸选择

3．滚动轴承的失效形式和计算准则：

主要失效形式：1）疲劳点蚀2）塑性变形3）磨损计算准则：一般转速的轴承：进行疲劳寿命计算（针对点蚀）；低速轴承：只进行静强度计算；高速轴承：①

进行疲劳寿命计算；②

校验极限转速。16

滚动轴承的计算原理和尺寸选择

二、滚动轴承的动载荷和寿命计算1．基本额定寿命和基本额定动载荷（1）轴承寿命：单个滚动轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的总转数或在一定转速下的工作小时数。（2）轴承基本额定寿命L10：同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数（以106为单位）或一定转速下的工作时数，失效概率为10%。（3）滚动轴承基本额定动载荷轴承的基本额定寿命L10=1（106转）时，轴承所能承受的载荷。在基本额定动载荷作用下，轴承可以转106转而不发生点蚀失效的可靠度为90%。①

径向基本额定动载荷（向心轴承）；②轴向基本额定动载荷（推力轴承）。17滚动轴承的计算原理和尺寸选择

2．滚动轴承的当量动载荷

定义：将实际载荷转换为作用效果与之相当的假想载荷，该假想载荷称为当量动载荷P。

在当量动载荷P作用下的轴承寿命与实际载荷作用下的轴承寿命相同。1）对只能承受径向载荷FR的轴承：P=PR=FR2）对只能承受轴向载荷FA的轴承：P=Pa=FA3）同时受径向载荷FR

和轴向载荷FA

的轴承：P=XFR+YFA

18滚动轴承的计算原理和尺寸选择

3．滚动轴承的寿命计算公式载荷与寿命的关系曲线方程为：引入温度系数ft

与载荷系数fp

：

要求选取的轴承的额定动载荷：

19滚动轴承的计算原理和尺寸选择

4．角接触球轴承和圆锥滚子轴承径向载荷FR和轴向载荷的计算FA的计算

（1）派生轴向力方向：指向大端

（2）安装方式：

a)正装（面对面），支点跨距小，适于传动零件位于两支承之间；b)反装（背靠背），实际支距变大，适于传动零件处于外伸端。

（3）轴向载荷FA的确定

结论：

1）分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷，判定被“压紧”和“放松”的轴承。2）“压紧”端轴承的轴向力等于除本身派生轴向力外，轴上其他所有轴向力的代数和。3）“放松”端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力20滚动轴承的计算原理和尺寸选择三、滚动轴承的静强度计算1.基本额定静载荷C0

2.当量静载荷P0

3.按静载能力选择轴承的条件：21

滚动轴承组合结构设计

一、滚动支承的结构型式正常的滚动轴承支承应使轴能正常传递载荷而不发生轴向窜动及轴受热膨胀后卡死等现象。常用的滚动轴承支承结构型式有三种：1．两端固定支承2．固游式：一端双向固定，一端游动3．两端游动22

滚动轴承组合结构设计

二、滚动轴承的轴向固定

1．轴承内圈在轴上的常用固定方法：23轴承外圈与座孔的常用固定方法滚动轴承组合结构设计24