机械设计基础电子教案 项目四 任务四 滚动轴承的设计与应用

授课时数周次教学目标（1）了解滚动轴承的结构、特点、类型和性能；（2）了解滚动轴承的代号含义；（3）掌握滚动轴承代号的识别；（4）了解滚动轴承的润滑和密封。（1）选择各类型轴承的应用场合的能力；（2）滚动轴承寿命计算、当量动载荷计算、静强度计算的能力；（3）滚动轴承的组合设计能力。（1）培养学生分析问题和解决问题的能力；（2）激发学生自主学习的积极性。思政目标通过滚动轴承的设计与应用教学，培养学生严谨细致的工作作风和追求卓越的工匠精神。引导学生了解我国轴承工业从弱到强的发展历程，认识核心技术自主可控的重要性，增强自主创新意识和科技报国的使命感。激励学生刻苦钻研专业知识，勇于攻克技术难题，为推动我国高端制造业发展贡献青春力量。教学重点（1）轴承类型的识别与类型的选择；（2）滚动轴承的寿命计算、静强度计算；（3）滚动轴承的固定方式。教学难点（1）滚动轴承当量动载荷的计算；（2）轴承组合的调整。投影仪、计算机、PPT、黑板等作业教学小结教学过程设计教学组织方法一、滚动轴承的结构和特点滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成（如图4-4-2）。二、滚动轴承的类型和性能1.按滚动体形状不同分类滚动轴承可分为球轴承和滚子轴承，而滚子轴承又分为圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承等，滚子的类型如图4-4-3所示。2.按滚动轴承承受载荷方向不同分类（1）向心轴承（0°≤α≤45°)（图4-4-4）（2）推力轴承（45°≤α≤90°)（图4-4-5）实物图片演示介绍相应内容及概念像观看接触角的概念：轴承的径向平面（垂直于轴承轴心线的平面）与滚动体和外圈滚道接触点的法线的夹角称为接触角α,如图4-4-6所示，α越大，承受轴向载荷的能力越大。3.按滚动轴承工作时能否调心分类调心轴承（调心球轴承、调心滚子轴承）和非调心轴承。由于轴的安装误差或轴的变形都会引起内外圈轴心线发生相对倾斜，其倾斜角用θ表示（图4-4-7）。三、滚动轴承的代号滚动轴承的种类很多，而各类轴承又有不同结构、尺寸和公差等级等，为了表征各类轴承的不同特点，便于组织生产、管理、选择和使用，国家标准中规定了滚动轴承代号的表示方法，由数字和字母所组成。滚动轴承的代号由前置代号、基本代号和后置代号三个部分代号所组成，其顺序组成如表4-4-2。1.基本代号基本代号是表示轴承主要特征的基础部分，包括轴承类型、尺寸系列和内径。（1）类型代号类型代号用基本代号右起第五位数字或字母表示。（2）尺寸系列代号尺寸系列代号是由轴承的直径系列代号和宽（高）度系列代号组合而成，用两位数字表示。宽（高）度系列指结构、内外径都相同的向心轴承或推力轴承在宽（高）度方面的变化，当宽度系列为0系列时，多数轴承在代号中可以不予标出（但对调心轴承需要标出）。用基本代号右起第四位数字表示。直径系列表示同类型、内径的轴承在外径和宽度上的变化系列，用基本代号右起第三位数字表示。见图4-4-8。（3）内径代号内径代号表示轴承内径尺寸的大小，用基本代号右起第一、二两位数字表示，表示方法见表4-4-3。2.前置、后置代号前置、后置代号是轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等有改变时，在基本代号左右添加补充代号。前置代号用字母表示，用以说明成套轴承部件的特点，一般轴承无需作此说明，则前置代号可以省略。后置代号一般用字母（或加数字）来表示，按不同的情况可以紧接在基本代号之后或者用“－”、“/”号隔开，其含义见轴承代号表格所示。常见的轴承内部结构代号及公差等级代号见表4-4-4、表4-4-5。例4-4-1试说明轴承代号6206、7312C的含义。解：6206从左至右）6深沟球轴承；2尺寸系列代号，直径系列为2，宽度系列为0（省略）；06为轴承内径30mm；公差等级为普通级。7312C：（从左至右）7为角接触球轴承；3为尺寸系列代号，直径系列为3、宽度系列为0（省略）；12为轴承内径60mm；C公称接触角α=15º；公差等级为普通级。四、滚动轴承的类型选择选用轴承首先是选择类型。而选择类型必须依据各类轴承的特性，本书相关表格给出了各类轴承的性能特点，供我们选用时参考（也可以查阅相关手册）。同时，我们在选用轴承时还要考虑下面几个方面的因素以及应遵循的原则。1.轴承的转速高低2.轴承所受的载荷大小、方向和性质3.调心性能的要求4.安装、调整性能5.经济性拓展延伸一、滚动轴承寿命计算1.滚动轴承的失效形式和设计准则滚动轴承（以深沟球轴承为例）在运转过程中，滚动体相对于径向载荷Fr方向的不同方位处的载荷大小是不同的，处于最低位置的滚动体的载荷最大，各滚动体承受的载荷呈周期性变化。如图4-4-9，滚动轴承的主要失效形式与设计准则有：（1）疲劳点蚀（2）塑性变形（3）磨损2.滚动轴承寿命计算（1）几个基本概念轴承的寿命基本额定寿命基本额定动载荷当量动载荷（2）滚动轴承寿命计算公式（3）当量动载荷的计算滚动轴承寿命计算的关键是当量动载荷P的计算。当轴承承受大小和方向恒定的工作载荷时，其当量动载荷可按下列一般公式计算例4-4-2：已知某轴上用6308型滚动轴承，其径向载荷Fr=15000N，转速n=120r/min，工作平稳，工作温度低于120℃,轴承预期寿命Lh′=2000h，试问此轴承是否满足工作要求。C=40800NP=Fr=15000N解：6308C=40800NP=Fr=15000N温度系数ft=1载荷系数fp=1轴承的寿命：Lhh6308型满足要求。二、滚动轴承的静载荷计算三、滚动轴承的极限转速四、滚动轴承的组合设计在具体进行设计时应该主要考虑下面几个方面的问题。1.滚动轴承的轴向固定2.滚动轴承轴系的支承结构形式3.滚动轴承的配合4.滚动轴承的装配与拆卸5.滚动轴承装置的调整6.保证支承部分的刚性和同心度五、滚动轴承的润滑与密封