机械设计基础--第十一章(轴　承)

nullnullFundamentals of Machine Design（第十一章）null一、基本内容及学习要求 二、学习指导 三、典型实例分析 四、复习题 五、复习题参考答案第十二章 轴　承回 目录 工贸企业有限空间作业目录特种设备作业人员作业种类与目录特种设备作业人员目录1类医疗器械目录高值医用耗材参考目录 null 1．基本内容 ⑴ 滑动轴承的结构类型及特点； ⑵ 轴瓦的材料与结构； ⑶ 滑动轴承的润滑； ⑷ 非液体摩擦滑动轴承的计算； ⑸ 滚动轴承的类型及特点，滚动轴承的代号； ⑹ 滚动轴承的类型选择； ⑺ 滚动轴承的失效形式； ⑻ 滚动轴承的疲劳寿命计算和静强度计算。一、基本内容及学习要求null一、基本内容及学习要求　　2．学习要求 　　⑴ 了解滑动轴承的类型、特点及应用场合； 　　⑵ 掌握径向和推力滑动轴承的典型结构和轴瓦的结构； 　　⑶ 了解轴瓦的材料及轴承的润滑； 　　⑷ 掌握非液体摩擦滑动轴承的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 计算； 　　⑸ 了解各类型轴承的特点、代号（熟练掌握基本代号和后置代号的意义），能正确选择轴承类型； 　　⑹ 在理解滚动轴承受载情况和失效形式的基础上，掌握滚动轴承的尺寸选择计算； 　　⑺ 掌握滚动轴承组合设计方法，正确设计滚动轴承轴系部件的结构；null ⒊ 重点 　　本章的重点是非液体摩擦滑动轴承的设计计算、滚动轴承疲劳寿命计算和组合设计。 ⒋ 难点 　　非液体摩擦滑动轴承的设计计算和滚动轴承疲劳寿命计算是本章的难点。一、基本内容及学习要求null二、学习指导 1. 摩擦状态 　　摩擦可分为干摩擦、边界摩擦、混合摩擦和液体摩擦四种状态。 　　① 干摩擦的摩擦阻力最大，磨损也最严重，在滑动轴承中表现为强烈的温升甚至把轴瓦烧坏，所以在滑动轴承中不允许出现干摩擦。 　　② 非液体摩擦是边界摩擦与混合摩擦的统称，处于此摩擦状态的最低要求是：始终维持边界油膜的存在，这也是非液体滑动轴承的设计准则。 　　③液体摩擦是滑动轴承理想的摩擦状态，但实现液体摩擦是有条件限制的，所以实际中使用较多的往往是非液体摩擦轴承。null二、学习指导　　2. 边界摩擦的几个主要特点 　　① 边界摩擦是指在运动副中存在一层极薄油膜时的摩擦。它既不同于干摩擦（因为它对滑动轴承有一定的润滑作用），也不同于液体摩擦（因为它的油膜厚度不足以将两金属表面完全分开），故润滑作用显著低于液体摩擦。 　　② 边界油膜有两种形式：吸附膜和反应膜。它与润滑油的性能密切相关。润滑油在摩擦表面形成吸附膜的能力称为油性，而形成反应膜的能力称为极压性。在润滑油中加入油性添加剂或极压添加剂，可使边界油膜的润滑性能大大提高。null二、学习指导　　③ 摩擦表面的工作温度对边界油膜的性能影响很大。当达到临界温度时，吸附膜就会破裂，使摩擦磨损加剧。而反应膜在临界温度时才开始生成并起润滑作用。所以正确使用添加剂，控制好轴承的工作温度，对提高边界油膜的润滑性能至关重要。 摩擦状态在一定条件下是可以转换的，对液体动压润滑轴承来说，启动阶段处于边界摩擦，随着轴承转速的提高，经混合摩擦逐渐过渡到正常运转条件下的液体摩擦。null二、学习指导　　 3．滑动轴承的类型、结构及特点 　　⑴ 滑动轴承的类型 　　滑动轴承按所承受载荷的方向分为径向滑动轴承和推力滑动轴承。 　　⑵ 滑动轴承的应用范围 　　① 工作转速很高的轴承。因滚动轴承在很高转速下，寿命大大降低。 　　② 对轴的支承位置精确性要求很高的轴承。 　　③ 特重型轴承。 　　④ 承受巨大冲击和振动载荷的轴承。因滑动轴承中的油膜有缓冲和减振作用。 　　⑤ 根据装配要求必须做成剖分式的轴承。如曲轴用的轴承。null二、学习指导　　⑥ 径向尺寸受限制的轴承。滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小（但轴向尺寸比滚动轴承大）。 　　⑦ 在特殊环境下工作的轴承。如在水或腐蚀性介质中工作。 　　⑧ 在一般工作条件下，但要求结构紧凑、简单及价廉等情况时，也常用滑动轴承。 　　⑶ 滑动轴承的特点 　　①高速、高精度、重载、巨大冲击和振动的工作条件。 　　②结构简单、紧凑的一般工作条件和特殊的工作环境。 　　⑷ 径向滑动轴承的主要结构形式有整体式和剖分式，一般由轴承座、轴瓦、润滑装置和密封装置等组成。null二、学习指导　　4. 轴瓦。 　　轴瓦是滑动轴承中的关键零件，其工作表面既是承载表面，又是摩擦表面。因此，轴瓦的材料选取是否适当以及结构是否合理，对滑动轴承的性能将产生很大的影响。 　　⑴ 轴瓦和轴承衬的材料 　　① 对轴承材料的基本要求是：要有足够的强度；良好的减摩性和耐磨性；良好的塑性、顺应性和嵌入性；良好的导热性和抗胶合性。 　　② 常用的轴承材料有：金属材料、多孔质金属材料和非金属材料。null二、学习指导 a) 金属材料。 轴承合金：它是锡、铅、锑、铜的合金，具有良好的减摩性和抗胶合能力，顺应性、嵌入性和跑合性也很好，但强度低、硬度低、价格高，不能单独制成轴瓦，只能作为轴承衬材料使用。主要用于重载和中、高速的工作场合。 铜合金：它是铜与锡、铅、锌、铝的合金，是广泛使用的轴承材料。铜合金具有较高的强度和较好的减摩性和耐磨性，但顺应性、嵌入性和跑合性不如轴承合金。铜合金分青铜和黄铜两类。青铜的减摩性和耐磨性比黄铜好，是最常用的轴承材料。青铜有锡青铜、铅青铜和铝青铜等几种，其中锡青铜的减摩性、耐磨性和抗腐蚀性能最好，适用于中速、重载的场合。铅青铜具有较高的抗胶合能力和冲击韧性，适用于高速、重载的场合。铝青铜的强度和硬度都较高，适用于低速、重载的场合。黄铜适用于低速、中载的场合。null二、学习指导 铸铁：包括普通灰铸铁或加有镍、铬、钛等合金成分的耐磨铸铁和球墨铸铁，铸铁具有一定的减摩性和耐磨性，价格低廉，易于加工；但塑性、顺应性、嵌入性差，故适用于轻载、低速和不受冲击的场合。 b) 多孔质金属材料。多孔质金属材料制成的轴承又称含油轴承，它具有自润滑作用。这种材料是用金属粉末经压制和烧结而成，材料呈多孔结构，轴承工作前经热油浸泡，使孔隙内充满润滑油。工作时由于热膨胀以及轴颈转动的抽吸作用，使油自动进入润滑表面；不工作时因毛细管作用，油被吸回轴承内部。若能定期浸油，效果更佳。这种材料耐磨性好，价格比青铜低，但强度较差，故适用于不便加油的中低速、平稳无冲击载荷的场合。null二、学习指导 c) 非金属材料。非金属材料主要有塑料、石墨、陶瓷、木材和橡胶等。塑料轴承的塑性、跑合性、耐腐蚀性、耐磨性好，具有一定的自润滑作用；但其导热性差，所以要注意冷却，可用于不宜使用润滑油的机器中。橡胶轴承是用硬化橡胶制成，由于橡胶弹性大，所以可用于有振动的机器，也用于水润滑且有灰尘或泥砂的场合。 null二、学习指导 ⑵ 轴瓦的结构 径向轴瓦有整体式和对开式两种结构。整体式轴瓦按材料和制法可分为卷制轴套、双金属轴套、整体轴套和粉末冶金轴套等。 剖分式轴瓦分为厚壁轴瓦和薄壁轴瓦两种，厚壁轴瓦采用离心铸造法，在铸铁、铜或青铜轴瓦内表面上浇注一层轴承合金。为使轴承衬与轴瓦贴合牢固，常在轴承内表面上制出头沟槽或螺纹。null二、学习指导 薄壁轴瓦可采用轧制或浇结法制造。在钢背上用轧制或金属粉末烧结的方法，使轴瓦材料贴附在钢背上，然后经冲裁、弯曲成形及精加工等工序制成。薄壁轴瓦适用于大批量生产，在汽车发动机上广泛应用。 为了使润滑油能流到轴瓦的整个工作面上，轴瓦上要开出油孔和油沟。通常油孔和油沟开在非承载区，这样可以保证承载区油膜的连续性，提高承载能力，使润滑油能均匀地分布在整个轴颈长度上。null二、学习指导 5. 滑动轴承的润滑 润滑的目的是：降低摩擦功耗，减小磨损，同时还起到冷却、吸振和防锈等作用。润滑对轴承的工作能力和使用寿命影响很大。因此，必须合理选择润滑剂及润滑装置。 ⑴ 润滑剂 常用的润滑剂有：润滑油、润滑脂和固体润滑剂。为提高润滑剂的使用性能，常在润滑油和润滑脂中加入各种添加剂。 ① 润滑油。润滑油有：动、植物油、矿物油和合成油。矿物油来源充分，成本低廉，适用范围广，是应用最广泛的液体润滑剂。null二、学习指导 润滑油主要性能是粘度，粘度表征液体流动的内摩擦性能，粘度越大的液体其内摩擦阻力大，有利于形成油膜，承载后油膜不易被破坏。粘度是选择润滑油的主要依据。 影响润滑油粘度的因素主要是温度和压力。温度升高时，粘度降低；压力加大时，粘度升高，但压力在 5 MPa以下时，粘度的变化很小，可以忽略不计。 选择润滑油时，应考虑速度、载荷和环境条件。对于速度低、载荷大、温度高的轴承应选用粘度大的油；反之，选用粘度小的油。null二、学习指导 ② 润滑脂。润滑脂是一种膏状的半固体润滑剂，它是在润滑油内加入稠化剂（如钙、钠、铝、锂等金属皂）混和稠化而成。按所用金属皂的不同，润滑剂主要有： a) 钙基润滑脂：耐水性好，但耐热性较差（使用温度不超过 60oC ）； b) 钠基润滑脂：有较好的耐热性（使用温度可达 140oC ），但耐水性较差； 　　c) 锂基润滑脂：其耐热性和耐水性都较好，使用温度在－20oC~150oC 。null二、学习指导 润滑脂常用于低速、重载和为避免润滑油流失或不易加润滑油的场合。 润滑脂的主要性能指标是针入度和滴点。针入度表示润滑脂的粘稠程度，它是用150g的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 圆锥体放于25oC的润滑脂中，经5s后沉入的深度（单位为 0.1mm）表示。针入度愈小，则润滑脂越粘稠。滴点是指润滑脂在滴点计中受热后滴下第一点油时的温度，滴点标志润滑脂的耐高温能力。选用时应使润滑脂的滴点高于工作温度20oC以上。null二、学习指导 ③ 固体润滑剂。固体润滑剂有石墨、二硫化钼（MoS2）、聚四氟乙烯等。它通常与润滑油或润滑脂混合使用，也可以单独涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜，或者混入金属或塑料粉末中烧结成形，制成各种耐磨零件。石墨性能稳定，在 350oC以上才开始氧化 ，并可在水中工作。聚四氟乙烯摩擦因数低，只有石墨的一半。二硫化钼吸附性强，摩擦因数低，适用温度范围广（－60oC~300oC ），但遇水后性能会下降。null二、学习指导 ⑵ 润滑方法 润滑方法是指向摩擦副表面供给润滑剂的方法。几种常用的润滑方法是：手加油润滑、滴油润滑、油环润滑、飞溅润滑、压力润滑等。 润滑方法的选择，可以根据下面的经验 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 确定： 当K≤2时采用脂润滑，旋盖式油杯；K>2～16时采用油润滑，针阀式油杯；K>16～32时采用油润滑，油环、飞溅或压力循环润滑；K>32时，压力润滑。null二、学习指导 6. 非液体摩擦滑动轴承的计算 ⑴ 主要失效形式 　　非液体摩擦滑动轴承的主要失效形式为过度磨损和胶合，处于变载荷条件下工作的轴承还可能发生疲劳破坏。 ⑵ 设计依据 　　维持边界油膜不遭破坏。由于影响边界油膜破裂的因素很复杂，尚缺乏可靠的计算方法。因此，通常采用条件性的计算方法，即： ① 防止过度磨损而限制轴承的压强 p； ② 防止轴承因温升过高发生胶合而限制 pv值； ③ 防止轴承边缘局部发生严重磨损而限制滑动速度 v。null二、学习指导 ⑶ 径向滑动轴承设计 原始数据：轴的直径d、转速n和径向载荷F。 设计步骤： ① 确定轴承类型：根据工作条件和使用要求，确定轴承类型和选取轴瓦材料。 ② 确定轴承宽度：根据轴承的宽径比B/d (推荐用B/d=0.5～1.5)，确定轴承宽度B。 ③ 校核轴承工作能力。null二、学习指导校核轴承压强校核轴承pv值校核滑动速度v 校核结果不能满足要求时，应根据具体情况改进轴瓦材料或改变轴承尺寸（B或d），直到满足要求为止。对于低速或间歇转动轴的轴承只需进行压强校核。 　　选择轴承配合：根据不同的使用条件选择轴承的配合，以保证适当的间隙和旋转精度。null二、学习指导 ⑷ 推力滑动轴承 　　非液体摩擦推力滑动轴承的计算与径向滑动轴承相似。多环推力轴承校核公式为 校核轴承压强p： 校核pvm值： pvm≤[pv] null二、学习指导 7. 滚动轴承的类型、特点和选择 ⑴ 滚动轴承的结构和类型 ① 滚动轴承的结构一般由外圈、内圈、滚动体和保持架组成。内、外圈分别与轴颈和轴承座孔配合。当内、外圈相对转动时，滚动体沿滚道滚动。保持架的作用是将滚动体均匀地分隔开，避免滚动体直接接触产生磨损。 滚动轴承的内、外圈和滚动体应具有高的硬度和接触疲劳强度，良好的耐磨性和冲击韧性。一般用含铬轴承钢制造，经热处理后，硬度不低于60～65HRC，工作表面要求磨削抛光。保持架多采用钢板冲压制成，也可采用黄铜、硬铝或塑料制成实体保持架。null二、学习指导 ② 与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小、起动灵活、效率高、润滑方便和互换性好等优点。其缺点是抗干扰能力差，工作时有噪声，工作寿命不及液体摩擦的滑动轴承。滚动轴承已经标准化，并由专业厂家生产，设计时可根据具体的工作条件，选择适合的类型和尺寸，并进行轴承组合设计。 滚动轴承的类型：按照滚动体的形状，滚动轴承分为球轴承和滚子轴承。滚子又分为圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子和滚针等。null二、学习指导 ⑵ 滚动轴承的代号 为便于设计和选用，GB/T272－1993规定了滚动轴承代号的表示方法。常用滚动轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号组成。 ① 基本代号：基本代号表示轴承的类型和尺寸，是轴承代号的核心。它由内径代号、尺寸系列代号和类型代号组成，请参见教材。 ② 前置代号：轴承的前置代号表示成套轴承分部件，用字母表示。例如：L表示可分离轴承的可分离内圈和外圈；K表示滚子和保持架组件等。 ③ 后置代号：用字母（或加数字）表示，具体表示内容参见轴承 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 。 要求熟练掌握轴承的代号表示方法。null二、学习指导 ⑶ 滚动轴承的特点 选择滚动轴承的类型，应了解滚动轴承的特点。与轴承特性有关的因素有： ① 滚动体：其形状和大小决定轴承的尺寸、承载特性和运转特性； ② 公称接触角：α的大小决定轴承承受轴向载荷的能力； ③ 套圈轴线相对偏斜量：表示轴承的调心性能； ④ 游隙：对轴承的工作寿命、运转精度、温升、噪声等影响很大； ⑤ 轴承结构：同样都是球轴承，由于结构不同，深沟球轴承可允许较高的转速，而推力球轴承只能在较低的转速下工作；同样都是圆柱滚子轴承，内、外圈加或不加挡边，就有可承受或不能承受轴向载荷之分。null二、学习指导 ⑷ 滚动轴承的类型选择 ① 球轴承为点接触，摩擦损失小，旋转灵活，旋转精度高，极限转速大，制造容易，价格便宜；但球轴承承载能力低，抗冲击能力差，适用于载荷平稳、轻载、高速和要求旋转精度高的场合。而滚子轴承相反，适用于转速较低、重载及有冲击、振动的场合，此外滚子轴承（除调心滚子轴承）对轴的变形、安装误差等很敏感，故要求对中性好，轴承座的刚度大。null二、学习指导 ② 只能承受轴向载荷的轴承为：推力球轴承（50000型）；只能承受径向载荷的轴承为：圆柱滚子轴承（N0000型）、滚针轴承（NA0000型）；可以同时承受轴向载荷和径向载荷的轴承为：角接触球轴承（70000型）和圆锥滚子轴承（30000型），它们承受轴向载荷与径向载荷的比例取决于公称接触角的大小；深沟球轴承（60000型）虽然公称接触角为零度，但可承受少量轴向力，高速时可承受纯轴向载荷，用以代替推力球轴承使用。null二、学习指导 ③ 选择轴承类型时应注意轴承的特点，如深沟球轴承最便宜，应优先选择；调心轴承补偿轴承套圈角偏斜的能力大，长轴、多支点轴、安装不准确的轴和刚度差的轴选用调心轴承，可以发挥调心轴承的作用；在径向空间受限，其他轴承又不合用的情况下，宜选用滚针轴承等。null二、学习指导　　④ 选择轴承类型时还要结合轴承的工作条件 ，如考虑轴承载荷、转速、刚度、调心性等单因素的选择方法，这是选择轴承类型的基本原则。但在实际中选择轴承类型时要综合各种因素，如在轴向载荷和径向载荷都很大的条件下，可以把径向轴承与推力轴承并装在一起；又如在载荷和转速都较大的工作条件下，可以选择两个轻系列轴承并装在一起或选轻宽系列的轴承，增加承载能力。采用两个轴承并装的方法，是轴承类型选择的重要方法。但要注意不是任意两个轴承都可以组合到一起，如调心轴承一般不应和其他轴承组合，否则会失去调心作用。null二、学习指导 8. 滚动轴承的失效形式和选择计算 ⑴ 失效形式 ① 在安装、润滑、维护良好条件下工作的轴承，由于受到周期性变化的应力作用，滚动体与滚道接触表面会产生疲劳点蚀，致使轴承失效。 ② 对于转速很低或间歇摆动的轴承，在过大的静载荷或冲击载荷的作用下，会使轴承元件接触处局部产生塑性变形。 此外由于设计、装配、润滑、密封、维护不当等原因，可能导致轴承过度磨损、胶合、内外套圈断裂、滚动体和保持架破裂等失效形式。null二、学习指导 ⑵ 设计准则 ① 对一般转动的轴承，疲劳点蚀是其主要失效形式，故应进行寿命计算。 ② 对摆动或转速极低的轴承，塑性变形是其主要的失效形式，故应进行静强度计算。null二、学习指导 ⑶ 滚动轴承的寿命计算 ① 滚动轴承的寿命和基本额定寿命。 a) 轴承的寿命：单个轴承中的任一元件出现疲劳点蚀前，两套圈相对转动的总转数或工作小时数。 b) 轴承的基本额定寿命：一组相同的轴承，在相同条件下运转，其中90%的轴承不发生点蚀破坏前的总转数L10（单位为106转）或一定转速下的工作小时数。即可靠度R=90％(或失效概率Rs=10％) 时的轴承寿命。null二、学习指导 ② 滚动轴承的基本额定动载荷：当轴承的基本额定寿命为L10=1×106转时，轴承所能承受的载荷，用C表示。基本额定动载荷对于径向轴承是指纯径向载荷，称为径向基本额定动载荷，用Cr表示；对于推力轴承是指纯轴向载荷，称为轴向基本额定载荷，用Ca表示。基本额定动载荷C表征了不同型号轴承的抗疲劳点蚀失效的能力，它是选择轴承型号的重要依据。null二、学习指导 ③ 轴承寿命的计算公式。滚动轴承寿命计算公式为null二、学习指导 ④ 滚动轴承的当量动载荷。 当量动载荷：与实际载荷作用下的轴承寿命相同的假想载荷称为当量动载荷，用P表示。其计算公式为动载荷时的载荷条件相一致的假想载荷，在其作用下的轴承寿命 P=XFr+YFa 式中，X是径向载荷系数，Y是载荷系数。 对于只承受径向载荷Fr的轴承(如圆柱滚子轴承、滚针轴承) ，当量动载荷为 P= Fr 对于只承受轴向载荷Fa的轴承(如推力球轴承) ，当量动载荷为 P＝Fa null二、学习指导 ⑤ 角接触轴承的轴向载荷计算 a) 内部轴向力。角接触轴承的滚动体与外圈接触处存在接触角α ，在承受径向载荷 Fr时，产生一个内部轴向力，用 S 表示。在计算角接触轴承的轴向载荷时，必须同时考虑外加轴向载荷和轴承径向载荷产生的内部轴向力。 当半圈滚动体受载时, 轴承内部轴向力S与径向载荷的关系为 S≈1.25Frtan αnull二、学习指导 b) 角接触轴承的装配形式。成对使用的角接触轴承有两种装配形式 ( 图12-1) ：即正装和反装 。正装又称“ 面对面 ”安装，反装又称“ 背靠背 ”安装。正装时，载荷作用中心靠近，缩短轴的跨距，两轴承的内部轴向力方向相对；反装时，载荷作用中心远离，加长轴的跨距，两轴承的内部轴向力方向相背。null二、学习指导图12-1null二、学习指导 c) 成对安装角接触轴承轴向载荷的计算 成对安装角接触轴承的轴向载荷为受径向载荷Fr产生的内部轴向力S 和外加轴向载荷 Fa的综合作用。工作时有 “ 压紧”和 “ 放松”之分，这与轴承在轴上的安装方式有关，并不是轴上轴向力Fa指向哪个轴承，哪个轴承就 “ 压紧 ”。 被“放松”轴承的轴向力即为其本身的内部轴向力；被“ 压紧 ”轴承的轴向力则是除去其本身的内部轴向力之外，轴向力的合力 。null二、学习指导 角接触轴承轴向载荷的计算方法可归纳为： a) 根据轴承的安装方式，确定轴承的内部轴向力 S1和S2 的大小和方向； b) 根据轴承的内部轴向力 S1和 S2和外加轴向载荷Fa的合力指向，确定被“压紧”轴承和被“放松”轴承。 c) 被“ 压紧 ”轴承的轴向载荷等于除本身内部轴向力以外的其余轴向力的代数和。 d) 被“放松”轴承的轴向载荷只等于本身的内部轴向力。null二、学习指导 ⑷ 滚动轴承的静强度计算 滚动轴承的静强度计算的目的是限制轴承在静载荷或冲击载荷作用下产生过大的塑性变形。GB/T4662－1993规定：使受载最大的滚动体与滚道接触中心处的计算接触应力达到一定数值时的静载荷，称为基本额定静载荷，用C0表示，C0值可由设计手册查出。 轴承静强度条件为 C0≥S0P0 轴承上作用的径向载荷Fr和轴向载荷Fa，应折合成一个假想静载荷，称为当量静载荷，用P0表示。 P0=X0Fr+Y0Fanull二、学习指导 9. 滚动轴承的组合设计 轴承组合设计的目的是正确解决轴承的支承结构、固定、配合、调整、润滑和密封等问题。 ⑴ 滚动轴承的支承结构 滚动轴承的支承结构主要有两种基本形式： a) 两端固定式。当轴承跨距较小（L≤350mm），工作温度不高时，可采用两端固定结构。这种结构是使两端轴承各限制轴的一个方向的轴向移动，两个轴承合在一起限制了轴的双向移动。为了补偿轴的受热伸长，可在一端轴承的外圈和轴承端面间留出0. 2 ～ 0.4mm的轴向间隙C。null二、学习指导 b) 一端固定，一端游动式。当轴的跨距较大（L>350mm）或工作温度较高时，轴的伸缩量较大，应采用一端固定一端游动的支承结构。固定端轴承用来限制轴两个方向的轴向移动，而游动端轴承的外圈可以在机座孔内沿轴向游动。null二、学习指导 ⑵ 滚动轴承的轴向固定 滚动轴承的支承结构，需要通过轴承内圈和外圈的轴向固定来实现。 　　在轴上通常以轴肩固定轴承内圈一端的位置，轴肩的高度不仅要保证与轴承端面充分接触，还要使轴承便于拆卸。若需两端固定时，另一端可用弹性挡圈、轴端挡圈、圆螺母与止动垫圈等固定。 轴承外圈在座孔中的轴向位置通常采用挡肩、轴承盖和弹性挡圈等固定。null二、学习指导 ⑶ 滚动轴承的配合 轴承的配合是指内圈与轴、外圈与座孔的配合。 滚动轴承是标准件。因此轴承内圈与轴的配合采用基孔制；外圈与座孔的配合采用基轴制。 轴承配合种类的选取应根据载荷的大小、方向、性质、工作温度、旋转精度和装拆等因素来确定。对于转动的套圈（内圈或外圈）采用较紧的配合；固定的套圈采用较松的配合。一般当转速越高、载荷越大、振动越大、旋转精度越高、工作温度越高时，应采用较紧的配合；经常拆卸或游动的套圈采用较松的配合。 在具体选择轴承与轴、座孔的配合时，可参阅轴承手册。null二、学习指导 ⑷ 滚动轴承的预紧 a ) 轴承预紧的目的是：使滚动体和内、外圈之间产生一定的预变形，用以消除游隙，增加支承的刚性，减小轴运转时的径向和轴向摆动量，提高轴承的旋转精度，减少振动和噪声。 b) 常用的预紧方法有：用弹簧预紧；用锁紧圆螺母压紧一对磨窄的外圈而预紧；用锁紧圆螺母压紧一对轴承中间装入长度不等的套筒而预紧等。null二、学习指导 ⑸ 滚动轴承的装拆 对轴承进行组合设计时，必须考虑轴承的装拆。轴承的安装、拆卸方法，应根据轴承的结构、尺寸及配合性质来决定。装拆轴承的作用力应加在紧配合套圈端面上，不允许通过滚动体传递装拆压力，以免在轴承工作表面出现压痕，影响其正常工作。 为了不损伤轴承及轴，对于尺寸较大的轴承，可先将轴承放进温度低于100oC的油中预热，然后热装；中、小轴承可用软锤直接打入。拆卸轴承应借助压力机和其他拆卸工具。null二、学习指导 ⑹ 滚动轴承的润滑 轴承润滑的目的是：减少摩擦及磨损、散热、防锈、吸收振动、减小接触应力等。 常用润滑剂有润滑油和润滑脂两种。一般轴承采用润滑脂润滑。 滚动轴承的润滑方式可根据dn值（d为滚动轴承内径，mm；n为轴承转速，r/min）确定。 ⑺ 滚动轴承的密封 轴承密封的目的是防止润滑剂流失和灰尘、水分及其他杂物等侵入。 密封方式分为接触式和非接触式两类。null二、学习指导 ① 接触式密封有毡圈密封和唇式密封。毡圈密封结构简单，但摩擦较大。适用于接触处轴的圆周速度小于4~5m/s，温度低于90oC的脂润滑；唇式密封圈使用方便，密封可靠。适用于接触处轴的圆周速度小于7m/s，温度低于100oC的脂或油润滑。使用时注意密封唇方向朝向密封部位。如密封唇朝向轴承，用于防止润滑泄出；如密封唇背向轴承，用于防止灰尘和杂物侵入；必要时可以同时安装两个密封，以提高密封效果。唇式密封圈要求轴颈硬度大于40 HRC，表面粗糙度Ra<0.8μm。null二、学习指导 ② 非接触式密封。使用非接触式密封，可避免接触处产生滑动摩擦，故常用于速度较高的场合。 a) 缝隙密封：在轴和轴承盖间留有细小的径向缝隙，为增加密封效果，可在缝隙中填充润滑脂。 b) 曲路密封。在旋转的与固定的密封零件之间组成曲折的缝隙来实现密封，缝隙中填充润滑剂，可提高密封效果。这种密封形式对脂、油润滑都有较好的密封效果，但结构较复杂，制造、安装不太方便。null三、典型实例分析 例12-1 试根据滑动轴承的摩擦状态，说明轴承油沟的开设原理。 解：滑动轴承的摩擦状态有三种，即液体摩擦、边界摩擦及介于液体、边界摩擦之间的混合摩擦。液体动压轴承是靠油膜的压力承受载荷而将两摩擦面隔开。如果将油沟开设到承载区，就会使输入的无压油与承载的压力油沟通，导致承载油膜即轴承的承载能力大为降低，所以不应把油沟开在轴承的受载部位。非液体润滑轴承是处在边界摩擦或混合摩擦状态下工作，其中混合摩擦中有液体油膜，是动压油膜，同样不应把油沟开在轴承受载部位，但非液体润滑轴承并不是总能形成混合摩擦，当轴承的运转条件不合适时（如轴承转速较低），轴承只能处在边界摩擦状态下工作。即便运转条件合适，而供油不充分，也只能是边界润滑轴承，边界润滑的轴承则可以把油沟开在轴承的受载部位。但是对一具体非液体滑动轴承的使用情况难以把握，故最好不要把油沟开在轴承的受载部位。null三、典型实例分析 例12-2 某径向滑动轴承的轴颈直径d=100mm，径向载荷F=140000N，轴承的转速n =160r/min，试设计该轴承。 解：滑动轴承设计是指确定满足工作条件的轴承尺寸和相应的润滑剂、润滑装置等，本例只确定轴承尺寸。由给定条件，轴承的主要尺寸－轴承宽度未知，因转速较低，轴承在非液体摩擦状态下工作，其设计步骤如下：null三、典型实例分析 ⑴ 选择轴承材料 该轴承载荷较大，速度较低，故选用铝青铜。 由教材中表查得 [p]=20MPa，[v]=5m/s，[pv]=15MPa·m/s ⑵ 确定轴承宽度 由教材查得轴承的宽径比取值范围为0.5～1.5，低速且载荷较大时，为提高轴承的承载能力，应取较大值，此处取B/d=1，则 B=d=100mm。null三、典型实例分析 ⑶ 轴承工作能力验算 或按pv=14×0.84算。故尺寸为B=d=100mm，轴瓦为铝青铜ZCuAl10Fe3的该轴承符合要求。null三、典型实例分析 　　 该题若轴径d未知，其它条件相同，则设计计算如下： 　　（1）选材（同前） 　　（2）选宽径比（同前） 　　（3）计算轴径 d≤600000[v]/πn=596.8mm，取d=100mm=B （4）验算pv（不需演算p、v） 结果同前（该题也可按pv计算轴径d，再验算p、v）。 从上述非液体轴承的设计可知，宽径比的选择是不可缺少而又关键的一步，应予以重视。null三、典型实例分析 例12-3 一机械传动装置，根据工作条件决定采用一对正装角接触球轴承（70000AC型）。已知内部轴向力S=0.68R，轴的径向载荷=2000N，轴向载荷Fa=1000N，各力方向见图12-2。该轴转速n=2400r/min，轴颈直径d=35mm，预期寿命Lh ′=8000h，运转平稳，工作温度小于120℃。试确定： （1）两轴承的轴向载荷； （2）两轴承的当量动载荷； （3）轴承的型号。null三、典型实例分析 （1）确定两轴承的轴向载荷 径向载荷 Fr1 =40Fr/100=800N Fr2 =Fr-Fr1=1200N 内部轴向力 S1=0.68 Fr1=0.68×800N=544N S2=0.68 Fr2=0.68×1200N=816N 轴向载荷 因为 Fa+S1=(1000+544) N =1544N>S2 所以 Fa+S1= S2＋△S 所以 Fa1=S1=544N Fa2= S2＋△S = Fa+S1=(1000+544) N=1544Nnull三、典型实例分析 　　（2）轴承的当量动载荷 　　查表得：70000AC型轴承的 e=0.68。 　　因为　Fa1/Fr1=544/800=0.68=e 　　查表得：X=1 Y=0 　　所以　P1= XFr1+YFa1= Fr1= 800N 　　所以　 Fa2/Fr2=1544/1200>0.68=e ， 查表得：X=0.41 ，Y=0.87。 　　所以　P2= XFr2+YFa2=(0.41×1200+0.87×1544)N= 1836Nnull三、典型实例分析 （3）确定轴承型号 因为 P2>P1， 故按P2计算轴承。 查表得：　因为 工作温度小于120℃， 所以 温度系数ft=1。 查表得：　因为 运转平稳， 所以 载荷系数fp=1.1。 因为 是球轴承，故指数ε=3 。根据轴颈直径d=35mm 查轴承或设计手册，选用7207 AC轴承，其额定动载荷C= 22.5kN略大于C'。null四、复习题　　1. 是非题 　（1）非液体摩擦滑动轴承处于干摩擦工作状态。………… （ ） 　（2）设计时优先选用滑动轴承。…………………………… （ ） 　（3）滚动轴承的额定静载荷C0值等于额定动载荷C值。… （ ） 　（4）设计时，所有滚动轴承都必须进行静强度计算。…… （ ） 　　2. 填空题 　（1）非液体摩擦滑动轴承验算p值是针对______，验算pv值是针对_____。 　（2）滑动轴承的轴瓦和轴承衬常用材料有 和 。 　（3）dn值大的滚动轴承应采用 润滑，dn值小的滚动轴承可采用 润滑。 　（4）非液体摩擦滑动轴承计算应校核 、 和 值。 　（5）滚动轴承N210的名称是 轴承，其内径为 mm，宽度系列为 。null四、复习题　　 3. 选择题 　 （1）边界油膜起润滑作用的滑动轴承是 。 (A)非液体滑动轴承；   (B)液体动压滑动轴承； (C)液体静压滑动轴承； (D) 推力轴承。 　 （2）整体式滑动轴承的特点是 。 (A)轴瓦结构简单； (B)间隙易调； (C)轴瓦可两端翻边； (D)可在曲轴中使用。 　 （3）在非液体摩擦滑动轴承设计中，限制pv值的主要目的是防止轴承____。 (A) 过度发热而胶合； (B) 过度磨损； (C) 产生塑性变形； (D) 发生咬死。 　 （4）在满足工作要求的前提下，允许转速最高的是 。 (A) 深沟球轴承； (B) 圆柱滚子轴承； (C) 推力球轴承； (D) 圆锥滚子轴承。null四、复习题　 （5） 滚动轴承外圈与机座孔配合的正确标注应为 。 (A)  90H7 / h6； (B)  90H7； (C)  90h6。 　 （6） 滚动轴承寿命计算中，当工作温度为 以下时，温度系数ft＝1。 (A) 80℃； (B) 100℃； (C) 120℃； (D) 150℃。 　　 4. 问答题 　 （1）滑动轴承材料应满足哪些要求？常用的滑动轴承材料有哪些？ 　 （2）为什么轴承合金要浇注在瓦背上，而不直接制成轴瓦？ 　 （3）为什么不把轴承材料直接浇注在轴承座上，而要制成轴瓦，再固定在轴承座上？null四、复习题　 （4）滑动轴承的结构形式主要有哪几种？各有何特点？为什么应避免使用轴端为工作面的实心止推轴承？ 　 （5）非液体润滑轴承的计算准则是什麽？在校核计算中，ｐ、ｐv、v 各表示什么意义？ 　 （6）为什么对液体动压轴承也要进行与非液体润滑轴承一样的验算？ 　 （7）液体动压轴承由启动到正常工作，经过哪些状态下的摩擦？在液体润滑状态下，轴承有没有摩擦？有没有磨损？是不是液体润滑轴承总是比非液体润滑轴承的摩擦小？ 　 （8）滚动轴承的基本元件有哪些？各起什么作用？ null　 （9）滚动轴承的主要失效形式有哪些？失效原因是什么？防止失效的对策是什么？ 　 （10）什么是基本额定寿命？什么是基本额定动载荷？引入当量动载荷意义是什么？ 　 （11）滚动轴承的寿命计算可解决哪几方面的问题？静强度计算的目的是什么？在什么情况下应对轴承进行静强度计算？ 　 （12）什么是滚动轴承的接触角和游隙？它们的大小变化对轴承有什么影响？ 　 （13）为什么推力轴承不宜用于高速？ 　 （14）内部轴向力是怎样产生的？它的大小和方向怎样确定？轴向载荷对滚动轴承工作特性有何影响？ 四、复习题null 5. 计算题 （1） 某离心泵的轴颈 d=70mm，宽径比B/d=1，转速n=1460r/min，径向载荷Fr=5000N；问选用轴承材料ZCuSn5Pb5Zn5是否合用？若不可用，通过改变哪些参数可对设计进行修改？哪些修改是合理的？ （2）已知一起重机卷筒的滑动轴承承受径向载荷Fr＝100kN，轴颈直径d=100mm，轴的转速n=10r/min；试设计此轴承。 （3） 6211型轴承的径向基本额定动载荷Cr＝34kN，当量动载荷Pr＝18.4kN，转速n＝184r/min，ft＝1， fp＝1 ； 求寿命为多少小时？ （4）对6313滚动轴承，其径向载荷为Fr1=5500N，Fr2=6400N，轴向载荷为Fa1=2700N，Fa2=0，轴的转速n=1430r／min，运转时有轻微冲击，预期寿命Lh‘=5000h。试确定该对轴承是否合用？四、复习题null　　(5) 试说明下列轴承代号的含义：6241、6410、30207、5307/P6、7208AC/P5、7008C/P4、6308/P53、N307/P2。 　　(6) 一非液体径向滑动轴承，轴颈直径d=200mm，宽径比B/d=1，轴颈转速n=1460r/min，轴瓦材料为ZCuAl10Fe3，试问它可以承受的最大径向载荷是多少？ 　　(7) 根据工作要求决定选用深沟球轴承，轴承的径向载荷Fr=5500N，轴向载荷 Fa =2700N，轴承转速 n=2560r/min，运转有轻微冲击，若要求轴承能工作 4000 小时，轴颈直径不大于60mm，试确定该轴承的型号。 　　(8) 一对反装的7207AC轴承，受径向载荷 Fr1=1040N， Fr2 =3390N，外加轴向载荷Fa=870N，指向轴承1，转速n=1800r/min， 有中等冲击，常温下工作，试确定轴承的寿命。 四、复习题null⒈ ⑴ 错 ⑵ 错 ⑶ 错 ⑷ 错 ⒉ ⑴ 过渡磨损，过热胶合 ⑵ 金属材料，非金属材料 　　⑶ 油，脂 ⑷ p，pv，v 　　⑸ 圆柱滚子，50，正常宽度 ⒊ ⑴ A ⑵ A ⑶ A ⑷ A ⑸ B ⑹ C五、复习题参考答案