機(jī)械軸承論文

1、 機(jī) 械 設(shè) 計 基 礎(chǔ) 姓 名： 劉XX 班 級： 機(jī)械 學(xué) 號： XXXXXXXXXXXX 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計 摘要 軸承是在機(jī)械傳動過程中起固定和減小載荷摩擦系數(shù)的部件。它的主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，用以降低設(shè)備在傳動過程中的機(jī)械載荷摩擦系數(shù)。按運(yùn)動元件摩擦性質(zhì)的不同，軸承可分為滾動軸承和滑動軸承兩類。軸承是裝備制造業(yè)中重要的、關(guān)鍵的基礎(chǔ)零部件，直接決定著重大裝備和主機(jī)產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性，被譽(yù)為裝備制造的“心臟”部件。 關(guān)鍵字：機(jī)械傳動 軸承發(fā)展背景 軸承壽命 基本核定動載荷 目錄摘要.iAbstract.ii第一章 緒論1.1 軸承的發(fā)展背景.11.2 軸承工業(yè)的形成與發(fā)展.11

2、.3 軸承的分類.2第二章 軸承的介紹2.1 軸承的簡介.32.2 軸承的行業(yè).3第3章 軸承的質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)3.1 國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)振動加速度國家標(biāo)準(zhǔn)（俗稱Z標(biāo)）.33.2 振動速度標(biāo)準(zhǔn)（俗稱V標(biāo)）.3第四章 軸承的壽命4.1 滾動軸承的基本核定動載荷.44.2 滾動軸承的壽命計算公式.44.3 滾動軸承的當(dāng)量動載荷P.54.4 軸向載荷的計算.6第五章 結(jié)論5.1 結(jié)論.6總結(jié).7參考文獻(xiàn).7 第一章 緒論1.1軸承的發(fā)展背景軸承（西方人寫作“Bearing”，日本人稱“軸受”）是當(dāng)代機(jī)械設(shè)備中一種舉足輕重的零部件，它的主要功能是支承旋轉(zhuǎn)軸或其它運(yùn)動體，引導(dǎo)轉(zhuǎn)動或移動運(yùn)動并承受由軸或軸上零件

3、傳遞而來的載荷。按運(yùn)動元件摩擦性質(zhì)的不同，軸承可分為滾動軸承和滑動軸承兩類。本文主要闡述與滾軸承有關(guān)的內(nèi)容，并約定簡稱為“軸承”。自1880年英國率先生產(chǎn)軸承至今，世界軸承工業(yè)已經(jīng)走過了漫長的122年（1880年-2002年）的歷程。隨著人類文明的不斷進(jìn)化和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，世界軸承工業(yè)從弱小起步，艱難創(chuàng)業(yè)，激烈競爭，曲折發(fā)展，由昔日少數(shù)幾家小廠發(fā)展到現(xiàn)今遍布全球、年銷量額達(dá)300億美元的規(guī)模，取得了驚人的成就?？梢院敛焕⑸卣f，世界軸承工業(yè)在不斷自我完善和壯大中，為世界的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及為人類生產(chǎn)的改善和提高都做出了巨大的貢獻(xiàn)。傳統(tǒng)的軸承設(shè)計以其應(yīng)用的理論和方法而言，多

4、采用靜力學(xué)和擬靜力學(xué)設(shè)計方法。近五十年來，軸承設(shè)計理論有很大發(fā)展，先后提出和應(yīng)用了有限差分法、有限元法、動力學(xué)及擬動力學(xué)、彈性流體動力潤滑理論，有力地促進(jìn)了軸承產(chǎn)品設(shè)計和應(yīng)用技術(shù)的研究與發(fā)展。與此相適應(yīng)，電子計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）已在各國軸承設(shè)計計算中廣泛應(yīng)用，從而把軸承設(shè)計計算推向了一個新階段。1.2 軸承工業(yè)的形成與發(fā)展總體上講，世界軸承工業(yè)的形成與發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段：第一階段，即世界軸承工業(yè)的初創(chuàng)階段，時間是十九世紀(jì)末期至二十世紀(jì)初期。當(dāng)時，軸承發(fā)明、應(yīng)用雖然已有一段時間，而軸承的工業(yè)化生產(chǎn)則從無到有，剛剛起步，相當(dāng)幼稚。主要特點(diǎn)是：1、生產(chǎn)規(guī)模極小，一個大廠也只有十幾人到幾百人，

5、日產(chǎn)量不過幾套到幾百套，屬于手工作坊式生產(chǎn)；2、設(shè)備簡陋，技術(shù)落后，多是憑經(jīng)驗(yàn)生產(chǎn)；3、材料以碳鋼為主，精度不高，價格卻昂貴；4、品種極少，用途十分有限。當(dāng)時軸承生產(chǎn)技術(shù)只掌握在英國、德國、瑞典、美國等少數(shù)企業(yè)手中。第二階段，即世界軸承工業(yè)的成長階段，時間大約是在第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束至第二次世界大戰(zhàn)以后。兩次世界大戰(zhàn)刺激了軍事工業(yè)的發(fā)展，軸承在軍事工業(yè)中的地位日益提高，加之科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，一戰(zhàn)后的短暫穩(wěn)定和二戰(zhàn)中的軍火急需，促使世界軸承工業(yè)迅速發(fā)展。主要特點(diǎn)是：1、生產(chǎn)規(guī)模急劇擴(kuò)大，產(chǎn)量迅速提高，主要軸承生產(chǎn)國家年產(chǎn)量超過3500萬套；2、生產(chǎn)設(shè)備完善，技術(shù)手段先進(jìn)，普遍采用了機(jī)群式批量生產(chǎn)；

6、3、軸承材料發(fā)展到以鉻鋼等合金鋼為主，產(chǎn)品質(zhì)量大為提高；4、軸承品種增加，廣泛用于汽車、飛機(jī)、坦克、裝甲車、機(jī)床、儀器、儀表、縫紉機(jī)等眾多領(lǐng)域。在這時期，人們對軸承的認(rèn)識和重視升華到了空前的高度。第三階段，即世界軸承工業(yè)的發(fā)展階段，時間是二十世紀(jì)五十年代至今。經(jīng)過二次世界大戰(zhàn)以后，人們迎來了和平時代，國際經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇繁榮，使人類開創(chuàng)了和平發(fā)展的新紀(jì)元。伴隨航空航天、核能工業(yè)、電子計算機(jī)、光電磁儀器、精密機(jī)械等高新技術(shù)的飛速發(fā)展，體現(xiàn)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)水平的世界軸承工業(yè)進(jìn)入一個全面革新制造技術(shù)，迅速發(fā)展品種，軸承精度、性能、壽命日益成熟完善的歷史新時期。這個時期的特點(diǎn)是：1、軸承企業(yè)規(guī)模超級化、集團(tuán)化，形

7、成了超千逾萬人的大型企業(yè)集團(tuán)和跨國公司2、軸承產(chǎn)量猛增。3、軸承品種繁多，用途日益廣泛。既有傳統(tǒng)的單列、雙列、多列球軸承，圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承等，又有萬向節(jié)軸承、超薄壁軸承、空氣軸承，各種在高速、高溫、低溫、防磁、耐腐蝕等特殊工況下使用的專用軸承等等；4、設(shè)備先進(jìn)，自動化程度高，測試手段完善，工序間電腦管理，少人無人操作，技術(shù)水平高，生產(chǎn)效率高。5、軸承材料高級化、復(fù)合化、多樣化，因而軸承質(zhì)量有較大提高。軸承材料不僅包括高碳鉻鋼、滲碳鋼、不銹鋼、耐熱鋼、工具鋼等金屬材料，而且還有陶瓷、塑料、石墨和碳纖維等非金屬材；6、軸承國際貿(mào)易空前發(fā)展?？梢哉f世界軸承工業(yè)促使所有使用軸承的工

8、業(yè)、行業(yè)，領(lǐng)域發(fā)展繁榮起來，對于整個世界經(jīng)濟(jì)和人類社會進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)。1.3 軸承的分類按運(yùn)動元件摩擦性質(zhì)的不同，軸承可分為滾動軸承和滑動軸承兩類,1按滾動軸承結(jié)構(gòu)類型分類 (1) 軸承按其所能承受的載荷方向或公稱接觸角的不同，分為： 1) 向心軸承-主要用于承受徑向載荷的滾動軸承，其公稱接觸角從0到45。(2) 軸承按其滾動體的種類，分為： 1) 球軸承-滾動體為球： 2) 滾子軸承-滾動體為滾子。等. 調(diào)心球軸承 滾針軸承 雙列圓錐滾子軸承 調(diào)心滾子軸承第2章 軸承的簡介2.1 軸承的介紹中國是世界上較早發(fā)明滾動軸承的國家之一，在中國古籍中，關(guān)于車軸軸承的構(gòu)造早有記載。從考古文物與資料

9、中看，中國最古老的具有現(xiàn)代滾動軸承結(jié)構(gòu)雛形的軸承，出現(xiàn)于公元前221207年 (秦朝)的今山西省永濟(jì)縣薛家崖村。新中國成立后，特別是上世紀(jì)七十年代以來，在改革開放的強(qiáng)大推動下，軸承工業(yè)進(jìn)入了一個嶄新的高質(zhì)快速發(fā)展時期。在十七世紀(jì)末，英國的C.瓦洛設(shè)計制造球軸承，并裝在郵車上試用以及英國的P.沃思取得球軸承的專利。十八世紀(jì)末德國的H.R.赫茲發(fā)表關(guān)于球軸承接觸應(yīng)力的論文。在赫茲成就的基礎(chǔ)上，德國的R.施特里貝克、瑞典的A.帕姆格倫等人進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，對發(fā)展?jié)L動軸承的設(shè)計理論和疲勞壽命計算作出了貢獻(xiàn)。2.2 軸承的行業(yè)軸承是各類機(jī)械裝備的重要基礎(chǔ)零部件，它的精度、性能、壽命和可靠性對主機(jī)的精度、

10、性能、壽命和可靠性起著決定性的作用。在機(jī)械產(chǎn)品中，軸承屬于高精度產(chǎn)品，不僅需要數(shù)學(xué)、物理等諸多學(xué)科理論的綜合支持，而且需要材料科學(xué)、熱處理技術(shù)、精密加工和測量技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和有效的數(shù)值方法及功能強(qiáng)大的計算機(jī)技術(shù)等諸多學(xué)科為之服務(wù)，因此軸承又是一個代表國家科技實(shí)力的產(chǎn)品。第3章 軸承的質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)3.1 國家標(biāo)準(zhǔn)振動加速度國家標(biāo)準(zhǔn)（俗稱Z標(biāo)）該標(biāo)準(zhǔn)制定比較早，以測量軸承旋轉(zhuǎn)時的振動加速度值，來判定軸承的質(zhì)量等級，分為Z1、Z2、Z3由低到高三個質(zhì)量等級。目前國內(nèi)軸承制造廠家仍然在使用，以振動加速度值來衡量軸承的優(yōu)劣，僅僅簡單地反映了軸承的疲勞壽命。3.2振動速度標(biāo)準(zhǔn)（俗稱V標(biāo)）由于原振動加速度標(biāo)

11、準(zhǔn)還沒有廢除，所以該標(biāo)準(zhǔn)是以機(jī)械工業(yè)部頒標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)的，是參考?xì)W洲標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合我國實(shí)際情況和需要制定的，以檢測軸承振動速度來劃分軸承的質(zhì)量等級（等同于國家標(biāo)準(zhǔn)）。分為V、V1、V2、V3、V4五個質(zhì)量等級。各種球軸承質(zhì)量等級從低到高為V、V1、V2、V3、V4 ；輥?zhàn)虞S承（圓柱、圓錐）質(zhì)量等級從低到高為V、V1、V2、V3四個質(zhì)量等級。4.1 滾動軸承的基本核定動載荷滾動軸承的額定壽命與所受載荷大小有關(guān)。載荷大，壽命就短，反之壽命越長。當(dāng)軸承的基本額定壽命為100000轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的載荷值稱軸承的額定動載荷，用C表示。4.2 滾動軸承的壽命計算公式滾動軸承承載荷與額定壽命之間的關(guān)系反應(yīng)出的是疲勞

12、曲線的性質(zhì)，如圖1所示圖1載荷與壽命的關(guān)系曲線載荷與壽命的關(guān)系曲線方程為：=常數(shù)3球軸承壽命指數(shù)10/3滾子軸承根據(jù)定義：P=C，軸承所能承受的載荷為基本額定功載荷時，（106r）按小時計的軸承壽命：（h）考慮當(dāng)工作t120時，因金屬組織硬度和潤滑條件等的變化，軸承的基本額定動載荷C有所下降，引入溫度系數(shù)ft下表對C修正表2（106r）(12-4)（h）(12-5)當(dāng)P、n已知，預(yù)期壽命為Lh，則要求選取的軸承的額定動載荷C為N選軸承型號和尺寸！4.3 滾動軸承的當(dāng)量動載荷P定義：將實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為作用效果相當(dāng)并與確定基本額定動載荷的載荷條件相一致的假想載荷，該假想載荷稱為當(dāng)量動載荷P，在當(dāng)量動

13、載荷P作用下的軸承壽命與實(shí)際聯(lián)合載荷作用下的軸承壽命相同。1對只能承受徑向載荷R的軸承（N、滾針軸承）P=Fr2對只能承受軸向載荷A的軸承（推力球（5）和推力滾子（8）P=Fa3同時受徑向載荷R和軸向載荷A的軸承P=X Fr+Y Fa考慮沖擊、振動等動載荷的影響，使軸承壽命降低，引入載荷系數(shù)fp見下表。載荷系數(shù)fp表34.4 角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的軸向載荷Fa的計算。該類軸承受Fr產(chǎn)生派生軸向力S（如下表），要成對使用，對稱安裝表41）派生軸向力大小方向：a)正裝（面對面），支點(diǎn)跨距小，適合于傳動零件位于兩支承之間；b)反裝（背靠背），實(shí)際跨距變大，適合于傳動零件處于外伸端圖5角接觸球軸

14、承軸向載荷的分析2）實(shí)際軸向載荷A的確定（1）當(dāng)時，軸有向右移動的趨勢，使軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松”，壓緊的軸承2外圈通過滾動體將對內(nèi)圈和軸產(chǎn)生一個阻止其左移的平衡力S2，使軸承2的實(shí)際軸向載荷為軸承1上的軸向力，由力的平衡條件本身的派生軸向力（2）當(dāng)時，如圖7所示軸有左移的趨勢，軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松”，“1”上產(chǎn)生一個平衡力S1，使圖6內(nèi)部軸向力計算軸承1實(shí)際所受的軸向力為軸承2實(shí)際所受的軸向力，由力的平衡條件本身派生軸向力最終：使軸上的軸向載荷處于平衡，而非第五章 結(jié)論5.1 結(jié)論實(shí)際軸向力Fa的計算方法1）分析軸上派生軸向力和外加軸向載荷，判定被“壓緊”和“放松”的軸

15、承。2）“壓緊”端軸承的軸向力等于除本身派生軸向力外，軸上其他所有軸向力代數(shù)和。3）“放松”端軸承的軸向力等于本身的派生軸向力或Fa=max本身派生軸向力，除派生軸向力外軸上其他軸向載荷代數(shù)和（方向與自身派生軸向力相反為+） 總結(jié)通過對軸承方面的論述，我懂得了軸承在機(jī)械方面的廣泛應(yīng)用，軸承是一個支撐軸的零件，它可以引導(dǎo)軸的旋轉(zhuǎn)，也可以承受軸上空轉(zhuǎn)的零件，軸承可分為滾動軸承和滑動軸承，一般來說的軸承指的是滾動軸承。滾動軸承的應(yīng)用將運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機(jī)械元件。軸承的應(yīng)用與不斷更新研發(fā)，使得機(jī)械發(fā)展越來越不斷完善，也將會推動社會不但地向前發(fā)展。參考文獻(xiàn)1周尊秋、鄧愛民、李萬 現(xiàn)代工程機(jī)械 人民交通出版社1997.1-5.2皮鈞 工程機(jī)械的技術(shù)發(fā)展動工程機(jī)械 2003.11:27-3