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1、机械设计基础机械设计基础（PPTPPT课件）课件）在当今日常生活和工程生产中，轴承应用的实例随处可在当今日常生活和工程生产中，轴承应用的实例随处可见，如自行车前后轮上使用的滚动轴承、发动机曲轴上使用见，如自行车前后轮上使用的滚动轴承、发动机曲轴上使用的滑动轴承等，如的滑动轴承等，如上图所示。你还能举出更多轴承应用的实上图所示。你还能举出更多轴承应用的实例吗？轴承的结构是怎么样的？在机械设计中轴承该如何选例吗？轴承的结构是怎么样的？在机械设计中轴承该如何选用，使用中又该注意哪些问题呢？用，使用中又该注意哪些问题呢？自行车前轮花鼓及轴承自行车前轮花鼓及轴承摩托车发动机曲轴及轴承摩托车发动机曲轴及轴
2、承第10章 轴承10.1 滚动轴承的结构、类型和特点10.2 滚动轴承的选择计算第10章 轴承10.4 滑动轴承结构及特点10.5 滑动轴承常用材料10.6 滑动轴承的润滑10.8 工程应用案例带式输送机和纺织机u本章知识要点本章知识要点u了解常用轴承的分类；了解常用轴承的分类；u掌握轴承类型、型号的选用；掌握轴承类型、型号的选用；u掌握轴承的组合设计及寿命的校核。掌握轴承的组合设计及寿命的校核。u兴趣实践兴趣实践u拆拆卸前后轮，观察自行车前后轴轴承的结构及运动情况。卸前后轮，观察自行车前后轴轴承的结构及运动情况。u学习目标学习目标u目前，国内轴承和国外优质轴承在品质上还有明显差距，是目前，国
3、内轴承和国外优质轴承在品质上还有明显差距，是哪些因素造成了这个差距？哪些因素造成了这个差距？第10章 轴承轴承轴承是支承轴颈的部件，有时也用来支承轴上的回转零是支承轴颈的部件，有时也用来支承轴上的回转零件，如行星齿轮系中的行星轮和带传动中的张紧轮等。件，如行星齿轮系中的行星轮和带传动中的张紧轮等。根据轴承中根据轴承中摩擦性质摩擦性质的不同，轴承可分为的不同，轴承可分为滑动摩擦轴滑动摩擦轴承承（简称滑动轴承）和（简称滑动轴承）和滚动摩擦轴承滚动摩擦轴承（简称滚动轴承）两（简称滚动轴承）两大类。大类。补充概述按照承受载荷的方向，轴承可分为按照承受载荷的方向，轴承可分为向心轴承向心轴承（承受径（承受
4、径向载荷，又称径向轴承），向载荷，又称径向轴承），推力轴承推力轴承（承受轴向载荷）（承受轴向载荷）和和向心推力轴承向心推力轴承（同时承受径向和轴向载荷，又称径向止推（同时承受径向和轴向载荷，又称径向止推轴承）。轴承）。滑动轴承和滚动轴承滑动轴承和滚动轴承各有其优缺点和适用场合。由于滚各有其优缺点和适用场合。由于滚动轴承是由专业工厂大批量生产并已标准化，且具有摩擦动轴承是由专业工厂大批量生产并已标准化，且具有摩擦系数小，启动灵活，互换性好，使用维护方便等特点，故系数小，启动灵活，互换性好，使用维护方便等特点，故目前应用较广泛。目前应用较广泛。补充概述一、滚动轴承的构造一、滚动轴承的构造滚动轴承滚
5、动轴承是各类机器中广泛应用的重要机械部件，它是是各类机器中广泛应用的重要机械部件，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的，由于滚动轴依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的，由于滚动轴承已标准化，由专业工厂大量制造，因此设计者的任务是：承已标准化，由专业工厂大量制造，因此设计者的任务是：根据承载状况和工况条件，正确选定轴承的类型及尺寸；根据承载状况和工况条件，正确选定轴承的类型及尺寸；进行必要的工作能力计算；进行必要的工作能力计算；进行合理的轴承组合设计。进行合理的轴承组合设计。滚动轴承的类型、结构和特点滚动轴承的基本结构如下图所示，它由滚动轴承的基本结构如下图所示，它由内圈内圈、外圈外
6、圈、滚滚动体动体和和保持架保持架等四部分组成。内圈常与轴一起旋转，外圈等四部分组成。内圈常与轴一起旋转，外圈装在轴承座中起支承作用。也有外圈旋转、内圈固定或内装在轴承座中起支承作用。也有外圈旋转、内圈固定或内外圈都旋转的。外圈都旋转的。滚动轴承的类型、结构和特点滚动轴承的类型、结构和特点常用的滚动体如图所示，有：常用的滚动体如图所示，有：常用的滚动体如图所示，有：常用的滚动体如图所示，有：球球球球、短圆柱滚子短圆柱滚子短圆柱滚子短圆柱滚子、鼓形鼓形鼓形鼓形滚子滚子滚子滚子、滚针滚针滚针滚针及及及及圆锥滚子圆锥滚子圆锥滚子圆锥滚子等五种。等五种。等五种。等五种。当内、外圈作相对回转时，滚动体沿着
7、内、外圈上的滚当内、外圈作相对回转时，滚动体沿着内、外圈上的滚当内、外圈作相对回转时，滚动体沿着内、外圈上的滚当内、外圈作相对回转时，滚动体沿着内、外圈上的滚道可限制滚动体的轴向位移，能使轴承承受一定的轴向负荷。道可限制滚动体的轴向位移，能使轴承承受一定的轴向负荷。道可限制滚动体的轴向位移，能使轴承承受一定的轴向负荷。道可限制滚动体的轴向位移，能使轴承承受一定的轴向负荷。滚动轴承的类型、结构和特点滚动轴承的类型、结构和特点保持架的作用保持架的作用是使滚动体等距分布，避免滚动体相互接是使滚动体等距分布，避免滚动体相互接触，改善轴承内部的负荷分配。保持架有冲压的和实体的两触，改善轴承内部的负荷分配
8、。保持架有冲压的和实体的两种。冲压保持架一般用低碳钢板冲压而成，实体保持架通常种。冲压保持架一般用低碳钢板冲压而成，实体保持架通常用铜合金或铝合金等制造。为减小径向尺寸，在要求密封或用铜合金或铝合金等制造。为减小径向尺寸，在要求密封或易于装配等特殊情况下，有些滚动轴承可以没有内圈、外圈、易于装配等特殊情况下，有些滚动轴承可以没有内圈、外圈、既无内圈又无外圈、无保持架（如滚针轴承），有些特殊滚既无内圈又无外圈、无保持架（如滚针轴承），有些特殊滚动轴承可以附设密封圈，防尘盖或锥形紧定套等元件。动轴承可以附设密封圈，防尘盖或锥形紧定套等元件。滚动轴承的套圈和滚动体一般采用轴承钢制造，淬火硬滚动轴承的
9、套圈和滚动体一般采用轴承钢制造，淬火硬度达到度达到HRC6165，工作表面经过，工作表面经过磨削抛光磨削抛光。滚动轴承的类型、结构和特点二、滚动轴承的类型及特点二、滚动轴承的类型及特点1.结构特性结构特性游隙游隙游隙大小对轴游隙大小对轴承的寿命、噪承的寿命、噪声、温升等有声、温升等有很大影响，应很大影响，应按使用条件进按使用条件进行合理选择和行合理选择和调整。调整。滚动轴承的类型、结构和特点接触角接触角滚动体与外圈滚道接触点的法线与轴承径向平面（端面）滚动体与外圈滚道接触点的法线与轴承径向平面（端面）之间的夹角称为之间的夹角称为接触角接触角。接触角。接触角愈大，轴承承受轴向载荷愈大，轴承承受轴
10、向载荷的能力也愈大。的能力也愈大。各各类类滚滚动动轴轴承承的的公公称称接接触触角角滚动轴承的类型、结构和特点深沟球轴承接触角深沟球轴承接触角深沟球轴承接触角深沟球轴承接触角滚动轴承的类型、结构和特点偏斜角偏斜角下图所示，轴承外圈的内滚道是球面，球心在轴承中心，下图所示，轴承外圈的内滚道是球面，球心在轴承中心，因而内圈轴线相对于外圈轴线允许有一定的偏斜角因而内圈轴线相对于外圈轴线允许有一定的偏斜角，由于这，由于这类轴承具有自动调心作用，故称为类轴承具有自动调心作用，故称为调心轴承调心轴承。调心轴承能补。调心轴承能补偿由于加工、安装误差和轴的变形造成的偏斜角，使轴承保偿由于加工、安装误差和轴的变形
11、造成的偏斜角，使轴承保持正常工作。持正常工作。偏偏斜斜角角滚动轴承的类型、结构和特点滚动轴承的类型、结构和特点2.滚动轴承的分类滚动轴承的分类按按滚动体的形状滚动体的形状，轴承可分为，轴承可分为球轴承球轴承和和滚子轴承滚子轴承两种两种类型。类型。球轴承球轴承的滚动体和套圈滚道为的滚动体和套圈滚道为点点接触，负荷能力低、接触，负荷能力低、耐冲击性差，但摩擦阻力小，极限转速高，价格低廉。耐冲击性差，但摩擦阻力小，极限转速高，价格低廉。滚子轴承滚子轴承的滚动体与套圈滚道为的滚动体与套圈滚道为线线接触，负荷能力高、接触，负荷能力高、耐冲击，但摩擦阻力大，价格也比较高。耐冲击，但摩擦阻力大，价格也比较高
12、。按按滚动体的列数滚动体的列数，轴承可分为，轴承可分为单列单列、双列双列及及多列多列轴承。轴承。按工作时按工作时能否自动调心能否自动调心，轴承可分为，轴承可分为刚性轴承刚性轴承和和调心调心轴承轴承。滚动轴承的类型、结构和特点 按按可承受的外载荷可承受的外载荷分类：分类：向心轴承向心轴承、推力轴承推力轴承、向向 心推力轴承心推力轴承；2.滚动轴承的分类滚动轴承的分类夹角夹角叫作轴承的接触角；夹角叫作轴承的接触角；夹角叫作载荷角。叫作载荷角。滚动轴承的类型、结构和特点在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准的滚动轴承，在国家标准中分为的滚动轴
13、承，在国家标准中分为13类，其中，最为常用类，其中，最为常用的轴承大约有下列的轴承大约有下列6类类:3.滚动轴承的基本类型和特性滚动轴承的基本类型和特性深沟球轴承深沟球轴承圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承推力球轴承推力球轴承角接触球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承调心球轴承调心球轴承滚动轴承的类型、结构和特点三、滚动轴承的代号三、滚动轴承的代号 代号代号用于表征滚动轴承的用于表征滚动轴承的结构结构、尺寸尺寸、类型类型、精度精度等，等，由由GB/T272GB/T272规定。规定。滚动轴承代号由滚动轴承代号由前置代号前置代号、基本代号基本代号和和后置代号后置代号构成，构成，其代表内容和排列的顺序，
14、见下表其代表内容和排列的顺序，见下表:前置代号前置代号 基本代号基本代号 后置代号后置代号 轴轴承承的的分分部部件件代代号号内内部部结结构构代代号号密密封封与与防防尘尘结结构构代代号号保保持持架架及及其其材材料料代代号号特特殊殊轴轴承承材材料料代代号号公公差差等等级级代代号号游游隙隙代代号号多多轴轴承承配配置置代代号号其其它它代代号号五五四四三三二二一一类类型型代代号号尺寸系尺寸系列代号列代号内内径径代代号号宽宽度度系系列列代代号号直直径径系系列列代代号号滚动轴承的类型、结构和特点1.基本代号基本代号基本代号基本代号表示轴承的表示轴承的基本类型基本类型、结构结构和和尺寸尺寸，是轴承代号，是轴承
15、代号的基础。除的基础。除滚针轴承滚针轴承外，基本代号由外，基本代号由轴承类型代号轴承类型代号、尺寸系尺寸系列代号列代号及及内径代号内径代号构成。构成。轴承的内径代号轴承的内径代号内径内径d的的尺寸尺寸1017mm20480mm(22、28和和32mm除外除外)500mm以上以上（含（含22、28和和32mm）10mm12mm 15mm 17mm内径代号内径代号00010203内径内径/5的商的商00000/内径内径举例举例中（中（3）窄系列）窄系列深沟球轴承深沟球轴承303是指内径为是指内径为17mm重（重（4）窄）窄系列深沟系列深沟球轴承球轴承407是指内径为是指内径为35mm轻（轻（2）窄
16、系列深沟球轴）窄系列深沟球轴承承2/32是指内径为是指内径为32mm特轻（特轻（1）系列推力）系列推力圆柱滚子轴承；圆柱滚子轴承；91/800是指内径为是指内径为800mm滚动轴承的类型、结构和特点直径系列代号直径系列代号对同一内径的轴承，由于使用场合所需承受的负荷大小对同一内径的轴承，由于使用场合所需承受的负荷大小和寿命不相同，故需使用大小不同的滚动体，则轴承的外径和寿命不相同，故需使用大小不同的滚动体，则轴承的外径和宽度也随之改变，以适应不同的负荷要求。这种和宽度也随之改变，以适应不同的负荷要求。这种内径相同内径相同而外径不同所构成的系列，称为直径系列而外径不同所构成的系列，称为直径系列。
17、向心轴承向心轴承推力轴承推力轴承直径系直径系列列超轻超轻超特超特轻轻特轻特轻轻轻中中重重超超轻轻特特轻轻轻轻中中重重原代号原代号8，971，72（5）3（6）491234新代号新代号8，970，123401234轴承的直径系列代号轴承的直径系列代号注：括号中的数字分别表示轻宽（注：括号中的数字分别表示轻宽（5）、中宽（）、中宽（6）尺寸系列。）尺寸系列。滚动轴承的类型、结构和特点宽（高）度系列代号宽（高）度系列代号同一直径系列（轴承内径，外径相同时）同一直径系列（轴承内径，外径相同时）的轴承可做成的轴承可做成不同的宽（高）度，称为不同的宽（高）度，称为宽度系列宽度系列，推力轴承则表示高度系，推
18、力轴承则表示高度系列。列。宽度系列代号为宽度系列代号为0（窄）时，在轴承代号中通常省略（在（窄）时，在轴承代号中通常省略（在调心滚子轴承和圆锥滚子轴承中不可省略）调心滚子轴承和圆锥滚子轴承中不可省略）。直径系列代号和宽度系列代号统称为直径系列代号和宽度系列代号统称为尺寸系列代号尺寸系列代号。轴承的类型代号轴承的类型代号常用轴承代号为常用轴承代号为3、5、6、7、N五类，其中五类，其中0类可省略。类可省略。基本代号的编制规则基本代号的编制规则基本代号基本代号中当轴承类型代号用字母表示时，编排时应与中当轴承类型代号用字母表示时，编排时应与表示轴承尺寸的系列代号、内径代号或安装配合特征尺寸的表示轴承
19、尺寸的系列代号、内径代号或安装配合特征尺寸的数字之间空半个汉字距。数字之间空半个汉字距。详细详细滚动轴承的类型、结构和特点2.前置代号前置代号前置代号前置代号用字母表示成套轴承的分部件，代号及其含用字母表示成套轴承的分部件，代号及其含义可查阅机械设计手册义可查阅机械设计手册。后置代号后置代号置于基本代号的右边并与基本代号空半个置于基本代号的右边并与基本代号空半个汉字距（代号有符号除外）。汉字距（代号有符号除外）。3.后置代号后置代号公差等级代号：公差分公差等级代号：公差分2、4、5、6(6x)、0级，共五级，共五个级别个级别。以以/P2、/P4、/P5、/P6(/P6x)为代号，为代号，0级不
20、标注级不标注。高级高级 低级低级游隙代号：游隙分游隙代号：游隙分1、2、0、3、4、5共六个组别。共六个组别。以以/C1、/C2、/C3、/C4、/C5为代号，为代号，0组不标注。组不标注。游隙值：小游隙值：小大大滚动轴承的类型、结构和特点四、滚动轴承的代号示例四、滚动轴承的代号示例6308：6深沟球轴承，深沟球轴承，3直径中系列，直径中系列，08内径内径d=40mm，公差等级为公差等级为0级，游隙组为级，游隙组为0组；组；宽度系列为宽度系列为0。N105/P5：N圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承，1直径特轻系列，直径特轻系列，05内径内径d=25mm，公差等级为，公差等级为5级，游隙组为级，游隙组
21、为0组；宽度组；宽度系列为系列为0。7214AC/P4：7角接触球轴承，角接触球轴承，2直径轻系列，直径轻系列，14内径内径d=70mm，公差等级为，公差等级为4级，游隙组为级，游隙组为0组，公组，公称接触角称接触角=15；宽度系列为；宽度系列为0。滚动轴承的类型、结构和特点30213：3圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承，2直径轻系列，直径轻系列，13内径内径d=65mm，0正常宽度正常宽度(0不可省略不可省略)，公差等级为，公差等级为0级，游隙组为级，游隙组为0组；组；四、滚动轴承的代号示例四、滚动轴承的代号示例6103：6深沟球轴承，深沟球轴承，1特轻系列，特轻系列，03内径内径d=17mm，公
22、差等级为，公差等级为0级，游隙组为级，游隙组为0组；宽度系列为组；宽度系列为0注注：滚动轴承代号比较复杂，上述代号仅为最常用的、最：滚动轴承代号比较复杂，上述代号仅为最常用的、最有规律的部分。具体应用时，若遇到看不懂的代号时，应有规律的部分。具体应用时，若遇到看不懂的代号时，应查阅查阅GB/T272-93。滚动轴承的类型、结构和特点 滚动轴承滚动轴承是标准零件，同学们应能在机械设计过程中，是标准零件，同学们应能在机械设计过程中，根据使用的要求较合理地选择滚动轴承的类型与规格。根据使用的要求较合理地选择滚动轴承的类型与规格。轴承类型的正确选择轴承类型的正确选择是在了解各类轴承特点的基础上，是在了
23、解各类轴承特点的基础上，综合考虑轴承的综合考虑轴承的具体工作条件具体工作条件和和使用要求使用要求进行的。选择时主进行的。选择时主要考虑如下因素。要考虑如下因素。1.轴承所受的载荷轴承所受的载荷轴承所受载荷的轴承所受载荷的大小大小、方向方向和和性质性质是选择轴承类型的主是选择轴承类型的主要依据。要依据。载荷大小和性质载荷大小和性质轻载轻载和和中等载荷中等载荷时应选用时应选用球轴承球轴承；重载重载或或有冲击载荷有冲击载荷时，应选用时，应选用滚子轴承滚子轴承。滚动轴承的选择计算载荷方向载荷方向纯径向载荷纯径向载荷时，可选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或时，可选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承。滚针轴
24、承。纯轴向载荷纯轴向载荷时，可选用推力轴承。时，可选用推力轴承。若若轴向载荷不太大轴向载荷不太大时，可选用深沟球轴承时，可选用深沟球轴承或接触角较小的角接触球轴承、圆锥滚子或接触角较小的角接触球轴承、圆锥滚子轴承；轴承；若若轴向载荷较大轴向载荷较大时，可选用接触角较大的时，可选用接触角较大的这两类轴承；这两类轴承；若若轴向载荷很大轴向载荷很大，而，而径向载荷较小径向载荷较小时，可时，可选用推力角接触轴承，也可以采用向心轴选用推力角接触轴承，也可以采用向心轴承和推力轴承一起的支承结构。承和推力轴承一起的支承结构。即有径向载即有径向载荷又有轴向荷又有轴向载荷载荷时时滚动轴承的选择计算2.轴承的转速
25、轴承的转速高速时应优先选用球轴承；高速时应优先选用球轴承；内径相同时，外径愈小，离心力也愈小。故在高速时，内径相同时，外径愈小，离心力也愈小。故在高速时，宜选用超轻、特轻系列的轴承。宜选用超轻、特轻系列的轴承。推力轴承的极限转速都很低，高速运转时摩擦发热严推力轴承的极限转速都很低，高速运转时摩擦发热严重，若轴向载荷不十分大，可采用角接触球轴承或深沟重，若轴向载荷不十分大，可采用角接触球轴承或深沟球轴承来承受纯轴向力。球轴承来承受纯轴向力。当由于制造和安装误差等因素致使轴的中心线与轴承当由于制造和安装误差等因素致使轴的中心线与轴承中心线不重合时，当轴受力弯曲造成轴承内外圈轴线发生中心线不重合时，
26、当轴受力弯曲造成轴承内外圈轴线发生偏斜时，宜选用偏斜时，宜选用调心球轴承调心球轴承或或调心滚子轴承调心滚子轴承。3.调心要求调心要求滚动轴承的选择计算4.允许的空间允许的空间当当径向空间径向空间受到限制时，可选用受到限制时，可选用滚针轴承滚针轴承或特轻、超或特轻、超轻直径系列的轴承。轻直径系列的轴承。轴向尺寸轴向尺寸受限制时，可选用宽度尺寸受限制时，可选用宽度尺寸较小的，如窄或特窄宽度系列的轴承。较小的，如窄或特窄宽度系列的轴承。5.安装与拆卸安装与拆卸在轴承座不是剖分而必须沿轴向装拆轴承以及需要频在轴承座不是剖分而必须沿轴向装拆轴承以及需要频繁装拆轴承的机械中，应优先选用繁装拆轴承的机械中，
27、应优先选用内、外圈可分离的轴承内、外圈可分离的轴承（如（如3类，类，N类等）；当轴承在长轴上安装时，为便于装拆类等）；当轴承在长轴上安装时，为便于装拆可选用可选用内圈为圆锥孔的轴承内圈为圆锥孔的轴承（后置代号第（后置代号第2项为项为K）。）。滚动轴承的选择计算滚动轴承公差等级分为滚动轴承公差等级分为6级级：0级（普通级）、级（普通级）、6级、级、6X级、级、5级、级、4级及级及2级。普通级最低，级。普通级最低，2级最高。普通级应级最高。普通级应用最广。对大多数机械而言，用最广。对大多数机械而言，选用选用0级公差的轴承足以满级公差的轴承足以满足要求，但对于旋转精度有严格要求的机床主轴、精密机足要
28、求，但对于旋转精度有严格要求的机床主轴、精密机械、仪表以及高速旋转的轴，应选用高精度的轴承。械、仪表以及高速旋转的轴，应选用高精度的轴承。6.公差等级公差等级7.价格价格轴承类型不同，其价格也不同，轴承类型不同，其价格也不同，深沟球轴承深沟球轴承价格最低，价格最低，滚子轴承滚子轴承比球轴承价高，比球轴承价高，向心角接触轴承向心角接触轴承比径向接触轴承比径向接触轴承价高。公差等级愈高，价格也愈贵。在满足使用要求的前价高。公差等级愈高，价格也愈贵。在满足使用要求的前提下，应尽量选用价格低廉的轴承。提下，应尽量选用价格低廉的轴承。滚动轴承的选择计算思考思考10-1请思考自行车前轮的设计，你自己设想一
29、下该如何选择轴承？轴承请思考自行车前轮的设计，你自己设想一下该如何选择轴承？轴承又是如何定位的？又是如何定位的？选择轴承的类型和直径系列选择轴承的类型和直径系列按轴径确定轴承内径按轴径确定轴承内径对没有严格要求的轴承对没有严格要求的轴承可不进行承载能力验算可不进行承载能力验算END进行承系能力验算进行承系能力验算合格合格不合格不合格对有较严格要求的轴承对有较严格要求的轴承滚动轴承选择的一般过程如下：滚动轴承选择的一般过程如下：滚动轴承的选择计算1.滚动轴承的主要失效形式滚动轴承的主要失效形式滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效，下列滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效，下列为常见的失效形式
30、：为常见的失效形式：点蚀点蚀胶合胶合断裂断裂磨损磨损套圈和滚动体表面的疲劳点蚀套圈和滚动体表面的疲劳点蚀是滚动轴承最基本和是滚动轴承最基本和常见的失效形式，是作为滚动轴承寿命计算的依据。常见的失效形式，是作为滚动轴承寿命计算的依据。更多失效形式更多失效形式此外，由于设计、安装、使用中某些非正常的原因，此外，由于设计、安装、使用中某些非正常的原因，可能导致轴承的破裂、保持架损坏及回火、腐蚀等现象，可能导致轴承的破裂、保持架损坏及回火、腐蚀等现象，使轴承失效。使轴承失效。滚动轴承的选择计算2.滚动轴承的计算准则滚动轴承的计算准则在确定轴承尺寸时，应针对轴承的主要失效形式进行在确定轴承尺寸时，应针对
31、轴承的主要失效形式进行必要的计算。必要的计算。对对一般运转一般运转的轴承，主要失效形式是的轴承，主要失效形式是疲劳点蚀疲劳点蚀，应按，应按基本额定动载荷基本额定动载荷进行寿命计算。进行寿命计算。对于对于不转，摆动或转速极低不转，摆动或转速极低（10r/min）的轴承，）的轴承，主要失效形式是主要失效形式是塑性变形塑性变形，故应按，故应按额定静载荷额定静载荷进行强度进行强度计算。计算。滚动轴承的选择计算1.寿命寿命轴承工作时，滚动体或套圈出现疲劳点蚀前的累计总转轴承工作时，滚动体或套圈出现疲劳点蚀前的累计总转数（或工作小时数），称为轴承的数（或工作小时数），称为轴承的寿命寿命。通常谈的滚动轴承寿
32、命是指滚动轴承的通常谈的滚动轴承寿命是指滚动轴承的疲劳寿命疲劳寿命。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（见下图）。的离散性也是相当大的（见下图）。轴承的寿命/（106r）滚动轴承的选择计算2.基本额定寿命基本额定寿命一批在相同条件下运转的同一型号的轴承，其可靠度一批在相同条件下运转的同一型号的轴承，其可靠度为为90%（即失效率为（即失效率为10%）时的寿命称为）时的寿命称为基本额定寿命基本额定寿命。换言之，一批同型号轴承工作运转达到基本额定寿命换言之，一批同型号轴承工作运转达到基本额定寿命时，已有时，已有10的轴承先
33、后出现疲劳点蚀，的轴承先后出现疲劳点蚀，90%的轴承还能的轴承还能继续工作。寿命的单位若为继续工作。寿命的单位若为转数转数，用，用L表示；若为工作表示；若为工作小小时数时数，用，用Lh表示。表示。使轴承的基本额定寿命恰好为一百万（使轴承的基本额定寿命恰好为一百万（L=106）转时，）转时，轴承所能承受的载荷值，用字母轴承所能承受的载荷值，用字母C表示，单位为表示，单位为N。3.基本额定动载荷基本额定动载荷滚动轴承的选择计算4.寿命计算公式寿命计算公式根据大量试验和理论分析结果推导出根据大量试验和理论分析结果推导出轴承疲劳寿命计轴承疲劳寿命计算公式算公式如下：如下：C基本额定动载荷，对向心轴承为
34、基本额定动载荷，对向心轴承为Cr，推力轴承为，推力轴承为Ca；NP当量动载荷，当量动载荷，N；ft温度系数温度系数；fp载荷系数载荷系数；寿命系数；球轴承寿命系数；球轴承=3，滚子轴承，滚子轴承=10/3；n轴承转速，轴承转速，r/min。滚动轴承的选择计算如果设计时要求轴承达到规定的预期寿命如果设计时要求轴承达到规定的预期寿命L（Lh），），则则在已知当量动载荷在已知当量动载荷P和转速和转速n的条件下，可按下式算得轴承应的条件下，可按下式算得轴承应当具有的基本额定动载荷当具有的基本额定动载荷CC，但使，但使CC小于所选轴承的小于所选轴承的C值：值：其中，其中，L（Lh）轴承的轴承的预期寿命预
35、期寿命。滚动轴承的选择计算5.当量动载荷当量动载荷P的计算的计算滚动轴承的基本额定动载荷是在向心轴承只受径向负滚动轴承的基本额定动载荷是在向心轴承只受径向负荷，推力轴承只受轴向负荷的特定条件下确定的。实际上，荷，推力轴承只受轴向负荷的特定条件下确定的。实际上，轴承往往承受着径向载荷和轴向载荷的联合作用，因此，轴承往往承受着径向载荷和轴向载荷的联合作用，因此，须将该实际联合载荷等效为一假想的须将该实际联合载荷等效为一假想的当量动载荷当量动载荷P来处理，来处理，在此载荷作用下，轴承的工作寿命与轴承在实际工作载荷在此载荷作用下，轴承的工作寿命与轴承在实际工作载荷下的寿命相同。下的寿命相同。对于只承受
36、轴向载荷对于只承受轴向载荷P的轴向接触轴承的轴向接触轴承;只承受径向载荷只承受径向载荷P的径向接触轴承的径向接触轴承；对于同时承受径向载荷和轴向载荷的深沟球轴承和角对于同时承受径向载荷和轴向载荷的深沟球轴承和角接触轴承接触轴承。式中，式中，X、Y分别为分别为径向载荷系数径向载荷系数和和轴向载荷系数，轴向载荷系数，查表查表。滚动轴承的选择计算6.6.向心角接触轴承轴向载荷向心角接触轴承轴向载荷向心角接触轴承轴向载荷向心角接触轴承轴向载荷F Fa a的计算的计算的计算的计算 当当当当F FaeaeF Fd2d2F Fd1d1时，相当于轴承时，相当于轴承时，相当于轴承时，相当于轴承1 1被被被被“压
37、紧压紧压紧压紧”，轴承，轴承，轴承，轴承2 2被被被被“放松放松放松放松”，轴承轴承轴承轴承1 1的轴向力为的轴向力为的轴向力为的轴向力为F Fa1a1F FaeaeF Fd2d2 轴承轴承轴承轴承2 2的轴向力为的轴向力为的轴向力为的轴向力为F Fa2a2F Fd2d2当当当当F FaeaeF Fd2d2F Fd1d1时，相当于轴承时，相当于轴承时，相当于轴承时，相当于轴承1 1被被被被“放松放松放松放松”，轴承，轴承，轴承，轴承2 2被被被被“压紧压紧压紧压紧”，轴承轴承轴承轴承1 1的轴向力为的轴向力为的轴向力为的轴向力为F Fa1a1F Fd1d1轴承轴承轴承轴承2 2的轴向力为的轴向
38、力为的轴向力为的轴向力为F Fa2a2F Fd1d1F Faeae正装正装正装正装反装反装反装反装滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算向心推力轴承所受轴向力向心推力轴承所受轴向力Fa的计算方法可以归纳为：的计算方法可以归纳为：向心推力轴承所受轴向力向心推力轴承所受轴向力Fa的计算方法也可以归纳为：的计算方法也可以归纳为：FA与与Fd2同向取同向取“+”FA与与Fd1同向取同向取“+”即：即：确定被确定被“放松放松”轴承的轴向力仅为其本身派生的轴向力；轴承的轴向力仅为其本身派生的轴向力；被被“压紧压紧”轴承的轴向力则为除去本身派生的轴向力后其轴承的轴向力则为除去本身派生的轴向力后其余余各轴向力之
39、合力。各轴向力之合力。由派生轴向力及外加轴向力的计算与分析，判断被由派生轴向力及外加轴向力的计算与分析，判断被“放放松松”或被或被“压紧压紧”的轴承；的轴承；就一个支点的轴承而言，对比其本身派生轴向力与外加轴就一个支点的轴承而言，对比其本身派生轴向力与外加轴向力（另一支点的派生轴向力与外加轴向力之合力），其较向力（另一支点的派生轴向力与外加轴向力之合力），其较大者为该轴承的轴向力。大者为该轴承的轴向力。例题例题滚动轴承的选择计算对于转速很低（对于转速很低（10r/min）、基本不转或摆动的轴承，）、基本不转或摆动的轴承，其主要失效形式是其主要失效形式是塑性变形塑性变形，因此，设计时必须进行，因
40、此，设计时必须进行静强度静强度计算。对于虽然转速较高但承受重载或冲击负荷的轴承，除计算。对于虽然转速较高但承受重载或冲击负荷的轴承，除必须进行寿命计算外，还应进行静强度计算。必须进行寿命计算外，还应进行静强度计算。1.基本额定静载荷基本额定静载荷GB/T4662-93规定，使受载最大的滚动体与滚道接触规定，使受载最大的滚动体与滚道接触中心处引起的接触应力达到一定值（对调心轴承为中心处引起的接触应力达到一定值（对调心轴承为4600MPa，所有其他球轴承为，所有其他球轴承为4200MPa，所有滚子轴承为，所有滚子轴承为4000MPa）的载荷，作为轴承静强度的界限，称为）的载荷，作为轴承静强度的界限
41、，称为基本额基本额定静载荷定静载荷，用，用C0表示（向心轴承指径向额定静载荷表示（向心轴承指径向额定静载荷Cr0，推，推力轴承指轴向额定静载荷力轴承指轴向额定静载荷Ca0），其值可查阅轴承样本。），其值可查阅轴承样本。滚动轴承的选择计算2.当量静载荷当量静载荷P0当轴承上同时作用有径向负荷当轴承上同时作用有径向负荷Fr和轴向负荷和轴向负荷Fa时，应时，应折合成一个折合成一个当量静负荷当量静负荷P0，即，即。式中式中X0和和Y0分别为分别为径向载荷系数径向载荷系数和和轴向载荷系数轴向载荷系数，如表如表。若计算出的若计算出的P0Fr，则应取，则应取P0=Fr；对只承受径向负荷；对只承受径向负荷的轴
42、承，的轴承，P0=Fr；对只承受轴向负荷的轴承，；对只承受轴向负荷的轴承，P0=Fa。滚动轴承的选择计算3.静强度计算静强度计算静强度计算公式为：静强度计算公式为：式中，式中，S0为静强度安全系数，对于静止轴承，可为静强度安全系数，对于静止轴承，可查表查表2；对于旋转轴承，可对于旋转轴承，可查表查表3；若轴承转速较低，对运转精度和摩擦力矩要求不高时，若轴承转速较低，对运转精度和摩擦力矩要求不高时，允许有较大接触应力。可取允许有较大接触应力。可取S01；对于推力调心轴承，；对于推力调心轴承，不论是否旋转，均应取不论是否旋转，均应取S04。滚动轴承的选择计算由力分析确定轴承所承受的由力分析确定轴承
43、所承受的Fr与与Fa计算当量动载荷计算当量动载荷P=XFr+YFa明确轴承的工作转速明确轴承的工作转速n与预计寿命与预计寿命L计算轴承应满足的基本额定动载荷计算轴承应满足的基本额定动载荷由轴承样本（手册）查取合适的轴承由轴承样本（手册）查取合适的轴承滚动轴承型号选择的过程滚动轴承型号选择的过程滚动轴承的选择计算一、滑动轴承的类型一、滑动轴承的类型 滑动轴承的类型很多，根据其滑动表面间滑动轴承的类型很多，根据其滑动表面间润滑状态润滑状态的不的不同，可分为同，可分为液体润滑轴承液体润滑轴承、不完全液体润滑轴承不完全液体润滑轴承（指滑动表（指滑动表面间处于边界润滑或混合润滑状态）和面间处于边界润滑或
44、混合润滑状态）和无润滑轴承无润滑轴承（指工作（指工作前和工作时不加润滑剂）。前和工作时不加润滑剂）。根据根据液体润滑承载机理液体润滑承载机理的不同，又可分为的不同，又可分为液体动压润滑液体动压润滑轴承轴承（简称液体动压轴承）和（简称液体动压轴承）和液体静压润滑轴承液体静压润滑轴承（简称液体（简称液体静压轴承）。静压轴承）。本节主要讨论本节主要讨论不完全液体润滑轴承不完全液体润滑轴承，这类轴承结构简，这类轴承结构简单，制造和维护容易，在机械中应用广泛。单，制造和维护容易，在机械中应用广泛。滑动轴承结构及特点思考思考10-2想一想日常生活及生产中，还有哪些地方使用了滑动轴承？试举想一想日常生活及生
45、产中，还有哪些地方使用了滑动轴承？试举3-5例应用。例应用。二、二、滑动轴承的结构形式滑动轴承的结构形式1.向心滑动轴承的结构形式向心滑动轴承的结构形式整体式整体式外观图外观图滑动轴承结构及特点滑动轴承结构及特点整体式整体式剖面图剖面图滑动轴承结构及特点滑动轴承结构及特点剖分式滑动轴承剖分式滑动轴承主要由主要由轴承座轴承座、轴承盖轴承盖、剖分的上下轴剖分的上下轴瓦瓦组成。上下两部分由组成。上下两部分由螺栓螺栓联接。轴承盖上装有联接。轴承盖上装有润滑油杯润滑油杯。当载荷方向有较大偏斜时，轴承的剖分面应作相应偏斜，当载荷方向有较大偏斜时，轴承的剖分面应作相应偏斜，使剖分面与载荷大致垂直。使剖分面与
46、载荷大致垂直。剖分式剖分式为了安装时容易对中，剖分面上制有阶梯形的定位止为了安装时容易对中，剖分面上制有阶梯形的定位止口，轴承上部油孔中的小油管亦有止转作用。轴瓦磨损后，口，轴承上部油孔中的小油管亦有止转作用。轴瓦磨损后，可用更换剖分面垫片或重新刮瓦的方法来调整轴承间隙。可用更换剖分面垫片或重新刮瓦的方法来调整轴承间隙。剖分式轴承装拆方便，应用较广。剖分式轴承装拆方便，应用较广。滑动轴承结构及特点滑动轴承结构及特点滑动轴承结构及特点间隙可调式间隙可调式调节轴承间隙是保持轴承回转精度的重要手段。在机床调节轴承间隙是保持轴承回转精度的重要手段。在机床上常采用圆锥面的轴套来调整间隙。如下图所示，转动
47、轴套上常采用圆锥面的轴套来调整间隙。如下图所示，转动轴套上两端的圆螺母使轴套作轴向移动，即可调轴承的间隙。上两端的圆螺母使轴套作轴向移动，即可调轴承的间隙。内内锥锥式式滑动轴承结构及特点外锥式外锥式间隙可调式间隙可调式滑动轴承结构及特点自动调心式自动调心式自自动动调调心心滑动轴承结构及特点2.2.推力滑动轴承的结构形式推力滑动轴承的结构形式立式推力滑动轴承立式推力滑动轴承滑动轴承结构及特点立式轴环推力滑动轴承立式轴环推力滑动轴承滑动轴承结构及特点一、一、轴瓦的结构和材料轴瓦的结构和材料1.轴瓦结构轴瓦结构轴瓦轴瓦是轴承上直接与轴颈接触的零件，轴承体上采用是轴承上直接与轴颈接触的零件，轴承体上采
48、用轴瓦是为了节省贵重的轴承材料和便于维修。轴瓦的结构轴瓦是为了节省贵重的轴承材料和便于维修。轴瓦的结构有有整体式整体式（亦称轴套）和（亦称轴套）和剖分式剖分式两种。两种。整体式轴瓦整体式轴瓦通常称为通常称为轴套轴套。一般轴套上开有油孔和油。一般轴套上开有油孔和油沟以润滑，粉末冶金制成的轴套一般不带油沟。沟以润滑，粉末冶金制成的轴套一般不带油沟。整整体体式式轴轴瓦瓦滑动轴承常用材料剖分式轴瓦剖分式轴瓦由上、下两半瓦组成，如图所示的铸造剖分由上、下两半瓦组成，如图所示的铸造剖分式轴瓦。式轴瓦。一般下轴瓦承受载荷，上轴瓦不承受载荷。在上一般下轴瓦承受载荷，上轴瓦不承受载荷。在上轴瓦上开有油孔和油沟，
49、润滑油由油孔输入后，经油沟分轴瓦上开有油孔和油沟，润滑油由油孔输入后，经油沟分布到整个轴瓦表面上。布到整个轴瓦表面上。滑动轴承常用材料油沟油沟和和油孔油孔只能开在不承受载荷的区域，以免降低油膜只能开在不承受载荷的区域，以免降低油膜的承载能力。油沟和油室的轴向长度应比轴瓦宽度短，以免的承载能力。油沟和油室的轴向长度应比轴瓦宽度短，以免油从两端大量流失。轴瓦两端凸肩可以防止轴瓦的轴向窜动油从两端大量流失。轴瓦两端凸肩可以防止轴瓦的轴向窜动并承受一定的轴向力。下面是几种常见的油孔和油沟。并承受一定的轴向力。下面是几种常见的油孔和油沟。滑动轴承常用材料2.轴瓦材料轴瓦材料轴瓦轴瓦的主要失效形式是的主要
50、失效形式是磨损磨损和和胶合胶合，当强度不足时，也，当强度不足时，也可能出现可能出现疲劳破坏疲劳破坏。对轴瓦材料的主要要求是对轴瓦材料的主要要求是：良好的减摩性和耐磨性；良好的减摩性和耐磨性；足够的抗压、抗冲击和抗疲劳强度性能足够的抗压、抗冲击和抗疲劳强度性能；良好的顺应性、嵌藏性、跑合性和润滑性；良好的顺应性、嵌藏性、跑合性和润滑性；导热性好、线膨胀系数小、工艺性好等；导热性好、线膨胀系数小、工艺性好等；轴承材料分为三大类轴承材料分为三大类：金属材料（轴承合金、青铜、铝基合金、减摩铸等）；金属材料（轴承合金、青铜、铝基合金、减摩铸等）；粉末冶金材料（含油轴承）；粉末冶金材料（含油轴承）；非金属