機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第二版）課件 13軸承2h

第13章軸承§13-1概述§13-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)型式§13-3滑動軸承的失效形式、常用材料返回§13-4滑動軸承潤滑劑和潤滑裝置§13-6滾動軸承的結(jié)構(gòu)§13-5非全液體摩擦滑動軸承的計算§13-7滾動軸承的主要類型及其代號§13-8滾動軸承類型選擇§13-9滾動軸承尺寸的選擇§13-10滾動軸承的組合設(shè)計§13-11滾動軸承的標(biāo)準(zhǔn)§13-1概述

功能：支承軸或軸上的轉(zhuǎn)動零件，并保證軸的旋轉(zhuǎn)精度；

減小轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。

分類：§13-1概述向心軸承：承受徑向載荷推力軸承：承受軸向載荷滾動軸承：軸承有滾動元件滑動軸承：軸承中無滾動元件滾動軸承：

優(yōu)點：摩擦阻力小、起動靈活、效率較高；規(guī)格齊全、互換性好、易于維護(hù)；應(yīng)用廣泛。

缺點：徑向尺寸較大，接觸應(yīng)力大，不耐沖擊，高速、重載下壽命較低，噪聲較大?！?3-1概述滑動軸承：

優(yōu)點：轉(zhuǎn)速特高、特大沖擊與振動、徑向空間尺寸受限、剖分安裝、水或腐蝕性介質(zhì)中工作。

缺點：摩擦阻力大、效率較低；維護(hù)性差。§13-1概述（潤滑劑）無潤滑劑0.3~0.35邊界膜0.01~0.1潤滑油（可避免磨損）0.001~0.01邊界摩擦+液體摩擦0.01左右§13-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)形式一、向心滑動軸承的結(jié)構(gòu)1.整體式：

特點：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便；間隙無法調(diào)整，軸徑只能從端部裝入。應(yīng)用：軸徑較細(xì)、低速輕載的機(jī)械。軸瓦§13-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)形式一、向心滑動軸承的結(jié)構(gòu)2.剖分式：

特點：間隙調(diào)整方便，軸頸安裝方便；結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。應(yīng)用：軸徑較粗、高速重載的機(jī)械。榫口刮研銅墊正剖分式滑動軸承結(jié)構(gòu)§13-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)形式一、向心滑動軸承的結(jié)構(gòu)3.自動調(diào)心式：

特點：實現(xiàn)自動調(diào)心功能（軸頸較長）。應(yīng)用：軸徑較長、剛度較弱的機(jī)械。軸瓦推力滑動軸承由軸承座和止推軸頸組成。軸頸形式：（a）空心式（b）單環(huán)式（c）多環(huán)式§13-2滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)形式二、推力滑動軸承的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單潤滑方便壓力分布較均勻載荷分布不均可雙向承載§13-3滑動軸承的失效形式、常用材料一、主要失效形式非液體潤滑滑動軸承失效形式：磨損；膠合破壞；疲勞破壞。

非液體潤滑滑動軸承設(shè)計準(zhǔn)則：液體潤滑滑動軸承失效形式：不能形成液體潤滑；軸承過熱，黏度下降。

液體潤滑滑動軸承設(shè)計準(zhǔn)則：

最小油膜厚度大于零；限制潤滑油的溫升。對軸承材料的要求：滑動軸承必須具備足夠的強(qiáng)度（沖擊強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度），以保證軸頸的正常工作。§13-3滑動軸承的失效形式、常用材料二、滑動軸承材料常見的最廣泛的軸瓦及軸承襯材料：1．金屬材料軸承合金（巴氏合金）、銅合金、粉末合金、鑄鐵。2．非金屬軸瓦材料酚醛塑料、尼龍、聚四氟乙烯、硬木、橡膠等。作用：減少摩擦損失、減輕工作表面的磨損、冷卻和吸振等。因此，應(yīng)該盡可能地使用潤滑劑充滿摩擦面間?！?3-4滑動軸承潤滑劑和潤滑裝置一、常用的潤滑劑類型：潤滑油黏度和油性。轉(zhuǎn)速低、載荷大時，選用黏度較高的油。潤滑脂稠度、滴點和耐水性。低速級重載軸承中。固體潤滑劑石墨、二硫化鉬等。低速重載條件下，或高溫介質(zhì)中使用。分類：潤滑方式有分散潤滑和集中潤滑兩種?！?3-4滑動軸承潤滑劑和潤滑裝置二、潤滑裝置集中潤滑方式：§13-4滑動軸承潤滑劑和潤滑裝置二、潤滑裝置分散潤滑方式——①油孔方法：每隔適當(dāng)時間，用油壺將油自軸承孔澆入，這是最簡單的供油方式。

特點：間歇潤滑，適用于低速、輕載及不重要的軸承中。

§13-4滑動軸承潤滑劑和潤滑裝置二、潤滑裝置分散潤滑方式——②芯捻或紗線油杯

方法：它是裝在軸承潤滑孔上的油杯，其中有一管子內(nèi)裝有用毛線或棉線做成的芯捻。

特點：連續(xù)而又均勻供給，油量不能調(diào)節(jié)。

應(yīng)用：不適用于高速軸承?！?3-4滑動軸承潤滑劑和潤滑裝置二、潤滑裝置分散潤滑方式——③針閥滴油油杯

方法：油經(jīng)過針閥3流到摩擦表面上，靠手柄1來控制和調(diào)整供油量。

特點：使用可靠，供油均勻。GB1158-89針閥式注油杯§13-4滑動軸承潤滑劑和潤滑裝置二、潤滑裝置分散潤滑方式——④油環(huán)

方法：油環(huán)跟著軸旋轉(zhuǎn)，將油帶到軸徑上。

特點：水平位置、連續(xù)運轉(zhuǎn)和工作穩(wěn)定的軸承。§13-4滑動軸承潤滑劑和潤滑裝置二、潤滑裝置分散潤滑方式——⑤飛濺潤滑

方法：利用密封殼體中轉(zhuǎn)速較快的零件浸入油池適當(dāng)?shù)纳疃?，使油飛濺，直接落到摩擦表面上，或在軸承座上制有油槽，以便聚集飛濺的油流入摩擦面，這種潤滑適用于速度中等的機(jī)器中。

特點：穩(wěn)定可靠，應(yīng)用在中等速度的機(jī)器中（多級減速器）?！?3-4滑動軸承潤滑劑和潤滑裝置二、潤滑裝置分散潤滑方式——⑥壓力潤滑

方法：用出油量小的油泵將潤滑油通過油管在壓力下輸入摩擦表面。

特點：能保證連續(xù)充分的供油?！?3-5非全液體摩擦滑動軸承的計算計算方法:磨損的條件性確定主要尺寸（強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)要求）①壓強(qiáng)驗算②熱量驗算（壓強(qiáng)×速度）①壓強(qiáng)太大→潤滑條件惡化→磨損增加②發(fā)熱量太大→溫升增加→邊界膜破壞+粘著磨損→磨損增加1．軸承壓強(qiáng)的驗算目的：限制軸承的壓強(qiáng)可以保證其潤滑，減少磨損。方法：軸承投影面上的壓強(qiáng)的驗算公式為§13-5非全液體摩擦滑動軸承的計算一、向心滑動軸承軸瓦寬度2．軸承壓強(qiáng)和速度乘積的驗算目的：限制軸承中產(chǎn)生的熱量，以控制溫升，保證完好的邊界膜，防止黏著磨損。方法：驗算公式為§13-5非全液體摩擦滑動軸承的計算一、向心滑動軸承1．軸承壓強(qiáng)的驗算方法：驗算公式為§13-5非全液體摩擦滑動軸承的計算二、推力滑動軸承1．軸承壓強(qiáng)和速度乘積的驗算方法：驗算公式為§13-5非全液體摩擦滑動軸承的計算二、推力滑動軸承§13-6滾動軸承的結(jié)構(gòu)原理：是依據(jù)主要元件間的滾動接觸來支承轉(zhuǎn)動零件的。絕大多數(shù)已標(biāo)準(zhǔn)化！構(gòu)成：內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架。球圓柱滾子滾針圓錐滾子球面滾子非對稱

圓柱滾子螺旋圓柱§13-6滾動軸承的結(jié)構(gòu)§13-6滾動軸承的結(jié)構(gòu)優(yōu)點：①摩擦力矩和發(fā)熱較?。虎诰S護(hù)方便，潤滑劑消耗較??；③單位寬度的承載能力較大；④大大地減少了有色金屬的消耗。缺點：①徑向外廓尺寸大；②接觸應(yīng)力高，承受沖擊載荷能力較差；③減振能力較低。必要性：滾動軸承的種類很多，而各類軸承又有不同的結(jié)構(gòu)、尺寸和公差等級。為了表征各類軸承的不同特點，便于組織生產(chǎn)、管理、選擇和使用，國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了滾動軸承代號的基本方法，由數(shù)字和字母組成?！?3-7滾動軸承的主要類型及其代號

GB/T272-2017滾動軸承代號方法?；敬柋硎据S承的基本類型、結(jié)構(gòu)和尺寸，是軸承代號的基礎(chǔ)。1.內(nèi)徑代號右起第一、二兩位數(shù)字表示軸承的內(nèi)徑代號。<10mm，不予考慮。10mm、12mm、15mm、17mm：00、01、02、03。<20mm，480mm>（22mm、28mm、32mm除外）：為內(nèi)徑代號的5倍！>500mm，不予考慮?！?3-7滾動軸承的主要類型及其代號2.軸承的直徑系列基本代號右起第三位數(shù)字表示。

結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑相同的軸承在外徑和寬度方面的變化系列，由0（微輕）、1（特輕）、2（輕）、3（中）、4（重）等來表示。3.軸承的寬度系列用基本代號右起第四位數(shù)字表示。

結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑和直徑系列相同的軸承，在寬度方面的變化系列，由0、1、2、3等來表示?！?3-7滾動軸承的主要類型及其代號重中輕微輕

4.類型代號?！?3-7滾動軸承的主要類型及其代號

前置代號：用于表示軸承的分部件，用字母表示。如用L表示分離軸承的可分離套圈；K表示軸承的滾動體與保持架組件等等?！?3-7滾動軸承的主要類型及其代號§13-7滾動軸承的主要類型及其代號

后置代號：用字母和數(shù)字等表示軸承的結(jié)構(gòu)、公差及材料的特殊要求等。內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號：同一類型結(jié)構(gòu)的軸承的不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)。用字母表示。

接觸角為15°、25°和40°的角接觸軸承分別用C、AC和B表示。E為加強(qiáng)型（內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計改進(jìn)，加強(qiáng)軸承承載能力）。公差等級代號：分為2級、4級、5級、6級、6x級和0級（高級→低級）。/P2、/P4、/P5、/P6、/P6x、/P0（普通級，可省略）游隙等級代號：分為1組、2組、0組、3組、4組和5組（徑向游隙由小到大）。/C1、/C2、缺省、/C3、/C4、/C5§13-7滾動軸承的主要類型及其代號舉例：30213：輕系列、內(nèi)徑65mm，正常寬度，公差等級為0級，游隙組為0組的圓錐滾子軸承。6308：中系列，內(nèi)徑40mm，公差等級為0級，游隙組為0組的深溝球軸承。7310B/P4：中系列，內(nèi)徑50mm，公差等級為4級，游隙組為0組，接觸角為40°的角接觸球軸承。N105/P5：特輕系列，內(nèi)徑25mm，公差等級為5級，游隙組為0組的圓柱滾子軸承。

§13-8滾動軸承的類型選擇一、滾動軸承的主要類型及其特點調(diào)心球軸承承受徑向載荷，少量的雙向軸向載荷外滾道為球面，具有調(diào)心功能，允許軸線偏斜2°-3°適用于多支點軸、彎曲剛度小的軸以及難以精確對中的軸調(diào)心滾子軸承承受特別大的徑向載荷，少量的軸向載荷外滾道為球面，具有調(diào)心功能，允許軸線偏斜0.5°-2°適用于重型機(jī)械上圓錐滾子軸承承受較大的徑向載荷和單向的軸向載荷內(nèi)外圈可分離，成對使用，對稱安裝適用于轉(zhuǎn)速不高、軸的剛性較好的場合§13-8滾動軸承的類型選擇一、滾動軸承的主要類型及其特點推力球軸承承受軸向載荷套圈與滾動體多半是可分離的適用于軸向力大而轉(zhuǎn)速較低的場合深溝球軸承承受徑向載荷，少量的軸向載荷摩擦阻力小、極限轉(zhuǎn)速高、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜，應(yīng)用最廣泛適用于高速場合角接觸球軸承同時承受徑向載荷和單向的軸向載荷成對使用，對稱安裝適用于轉(zhuǎn)速較高、同時承受徑向載荷和軸向載荷的場合§13-8滾動軸承的類型選擇一、滾動軸承的主要類型及其特點圓柱滾子軸承只承受徑向載荷內(nèi)外圈可分開裝配適用于有沖擊載荷、轉(zhuǎn)速較高的場合滾針軸承只承受徑向載荷徑向承載能力強(qiáng)適用于轉(zhuǎn)速較低而徑向尺寸受限的場合推力調(diào)心滾子軸承可承受很大的軸向載荷和一定的徑向載荷鼓形滾子，能自動調(diào)心，允許軸線偏斜2°-3°適用于水輪機(jī)軸和起重機(jī)轉(zhuǎn)盤選擇滾動軸承的類型時，要根據(jù)工作載荷的大小、性質(zhì)、方向、轉(zhuǎn)速高低、調(diào)心性、軸承安裝和拆卸及經(jīng)濟(jì)性要求綜合確定：一般球軸承的轉(zhuǎn)速較滾子軸承高，滾子軸承的承載能力比球軸承強(qiáng)。主要承受徑向載荷時，一般選用向心軸承；主要承受軸向載荷時，一般選用推力軸承；既有徑向載荷又有軸向載荷一般選用向心推力軸承。軸的剛度較弱，宜選用調(diào)心軸承?！?3-8滾動軸承的類型選擇二、滾動軸承的類型選擇§13-9滾動軸承的尺寸選擇一、滾動軸承的失效形式套圈和滾動體表面的疲勞點蝕是滾動軸承最基本的失效形式。疲勞點蝕作為滾動軸承壽命計算的依據(jù)。軸承壽命：對于單個滾動軸承來說，是指套圈或滾動體材料首次出現(xiàn)疲勞點蝕之前，一套圈相對于另一套圈所能運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)。

基本額定壽命L10：一批相同的軸承，在相同條件下運轉(zhuǎn)，其中90％的軸承在發(fā)生疲勞點蝕以前能運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)（以106為單位）或在一定轉(zhuǎn)速下所能運轉(zhuǎn)的總工作小時數(shù)?；绢~定動載荷C：當(dāng)軸承的基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時軸承所能承受的載荷值。

向心軸承：Cr

推力軸承：Ca§13-9滾動軸承的尺寸選擇二、滾動軸承的基本額定壽命和基本額定動載荷軸承手冊、或廠家數(shù)據(jù)表§13-9滾動軸承的尺寸選擇三、滾動軸承疲勞壽命計算的基本公式載荷-壽命曲線：表示了當(dāng)量動載荷P與基本額定壽命L10之間的關(guān)系。曲線方程為§13-9滾動軸承的尺寸選擇三、滾動軸承疲勞壽命計算的基本公式當(dāng)量動載荷：滾動軸承的受載情況往往與確定基本額定動載荷的實驗條件不一致，所以必須進(jìn)行必要的換算。

把經(jīng)換算而得到的等效載荷稱為當(dāng)量動載荷，用P來表示?！?3-9滾動軸承的尺寸選擇四、滾動軸承的當(dāng)量動載荷純徑向載荷（圓柱滾子軸承、滾針軸承等）：純軸向載荷：徑向軸向軸承（圓錐滾子軸承、角接觸軸承等）§13-9滾動軸承的尺寸選擇四、滾動軸承的當(dāng)量動載荷角接觸軸承的外圈滾道和滾動體接觸處存在著接觸角，當(dāng)它承受徑向載荷時，作用在載荷區(qū)內(nèi)滾動體上的法向力可分解為徑向載荷和軸向載荷，各滾動體上所受軸向分力的和即為軸承的派生軸向力，它有使?jié)L動體與外圈接觸處分離的趨勢。圖13-16角接觸球軸承受力分析§13-9滾動軸承的尺寸選擇五、角接觸軸承軸向載荷的計算派生軸向力的大小與軸承類型、接觸角、配置方式有關(guān)。軸承軸向固定的必要性：對軸系回轉(zhuǎn)零件起支承作用，并承受徑向和軸向作用力，保證軸系部件在工作中能正常地傳遞軸向力以防止軸系發(fā)生軸向竄動而改變工作位置，或因軸的熱脹冷縮引起軸承的卡死或漲破?！?3-10滾動軸承的組合設(shè)計一、軸承的配置和固定軸承軸向固定方式：軸承的固定方式有兩端單向固定、一端固定一端游動、兩端游動三種方式。兩端單向固定方式一端固定，一端游動方式兩端游動方式（a）兩端單向固定§13-10滾動軸承的組合設(shè)計一、軸承的配置和固定兩個軸承各限制一個不同方向的軸向移動。適用于較短軸系、溫升不高的場合。裝配時留有0.25-0.4mm的軸向間隙（補(bǔ)償軸的熱脹冷縮）?！?3-10滾動軸承的組合設(shè)計一、軸承的配置和固定（b）一端固定一端游動§13-10滾動軸承的組合設(shè)計一、軸承的配置和固定一端軸承內(nèi)外圈均固定（限制軸的雙向移動），另一端軸承的外圈不固定。軸可以做軸向伸縮移動。適用于溫升較高、熱變形大的場合。內(nèi)外圈均固定外圈未固定（c）兩端游動圖13-18軸承的固定方式§13-10滾動軸承的組合設(shè)計一、軸承的配置和固定軸承兩支點都為游動端。小齒輪的軸向位置靠輪齒的嚙合鎖合來保證。外圈完全固定（軸承蓋或孔用彈性擋圈）；內(nèi)圈用軸用彈性擋圈或套筒固定。人字大齒輪人字小齒輪§13-10滾動軸承的組合設(shè)計一、軸承的配置和固定

軸向力不大轉(zhuǎn)速不高

軸向力較大轉(zhuǎn)速較高止動墊圈

軸向力較大轉(zhuǎn)速高

光軸轉(zhuǎn)速低§13-10滾動軸承的組合設(shè)計一、軸承的配置和固定

軸向力不大軸向機(jī)構(gòu)緊湊場合

軸向力較大轉(zhuǎn)速較高

軸向力較大轉(zhuǎn)速高（a）墊片調(diào)整§13-10滾動軸承的組合設(shè)計二、滾動軸承組合的調(diào)整在深溝球軸承組合裝置中，通過增減軸承蓋與軸承座之間、或軸承蓋與軸承外圈之間的墊片組的厚度來調(diào)整游隙。（b）螺釘調(diào)整§13-10滾動軸承的組合設(shè)計二、滾動軸承組合的調(diào)整用螺釘+蝶形零件調(diào)整游隙，螺母起鎖緊作用。調(diào)整方便，但不能承受較大軸向力。（c）圓螺母調(diào)整§13-10滾動軸承的組合設(shè)計二、滾動軸承組合的調(diào)整圓螺母調(diào)整（兩圓錐滾子軸承反