项目八轴与轴承的设计

1、任务：任务： v能根据客户给定的条件进行轴的强度校核，能根据客户给定的条件进行轴的强度校核， v会选用滚动轴承。会选用滚动轴承。 机械设计基础 轴 v能力目标：能力目标： vA2. 能够运用技术资料（如国家标准、相关设计手册、图册），会选用标能够运用技术资料（如国家标准、相关设计手册、图册），会选用标 准零件；准零件； v A3. 能根据客户要求，用现代方法能根据客户要求，用现代方法-CAD进行通用零件、专用机械零部件进行通用零件、专用机械零部件 的设计；的设计； vA4. 能够对设计的通用零件进行强度校核计算；能够对设计的通用零件进行强度校核计算； vA5具备机械设备使用、维护管理和故障分析

2、的能力；具备机械设备使用、维护管理和故障分析的能力； v知识目标：知识目标： vK2. 熟悉常用机构的工作原理、组成、分类、特点及应用场合；熟悉常用机构的工作原理、组成、分类、特点及应用场合； vK3. 掌握常用机构设计的基本方法；掌握常用机构设计的基本方法； vK4. 理解有关机械设计计算的基本理论；理解有关机械设计计算的基本理论； vK5. 掌握机构的结构、运动特性、机械动力学的基础知识；掌握机构的结构、运动特性、机械动力学的基础知识； vK6. 掌握通用零件的工作原理、特点、组成、分类及应用场合；掌握通用零件的工作原理、特点、组成、分类及应用场合； v其他素质：其他素质： vQ1. 领悟

3、并执行领悟并执行7S管理，使学生具备职业素养管理，使学生具备职业素养 vQ2. 具有主动参与、积极进取、崇尚科学、实事求是的学习态度和思想意具有主动参与、积极进取、崇尚科学、实事求是的学习态度和思想意 识识 vQ3. 具有的科学态度和辩证思维能力和创新精神具有的科学态度和辩证思维能力和创新精神 vQ4. 培养良好的职业道德和正确的设计思维方式培养良好的职业道德和正确的设计思维方式 vQ5. 培养创新意识和解决实际问题的能力培养创新意识和解决实际问题的能力 vQ6. 具有良好的团队合作精神与竞争意识具有良好的团队合作精神与竞争意识 机械设计基础 轴 二、轴的分类二、轴的分类 1 按载荷性质分类按

4、载荷性质分类 2 按形状分类按形状分类 v轴：轴：支承回转零件的零件支承回转零件的零件 一、轴的功用一、轴的功用 v1. 支承旋转零件并传递运动和动力支承旋转零件并传递运动和动力 v2. 保证所有轴上零件有确定的轴向工作位置保证所有轴上零件有确定的轴向工作位置 1 按载荷性质分类按载荷性质分类 v心轴：心轴：只承受弯矩，不承受转矩只承受弯矩，不承受转矩 v传动轴：传动轴：主要承受转矩主要承受转矩 v转轴：转轴：既承受弯矩，又承受转矩既承受弯矩，又承受转矩 机械设计基础 轴 2 按形状分类按形状分类 v直轴、曲轴、软轴直轴、曲轴、软轴 机械设计基础 轴 三、轴设计解决的问题三、轴设计解决的问题

5、v1、结构问题、结构问题 确定轴的形状和尺寸确定轴的形状和尺寸 v2、强度问题、强度问题 防止轴发生疲劳断裂防止轴发生疲劳断裂 v3、刚度问题、刚度问题 防止轴发生过大的弹性变形防止轴发生过大的弹性变形 v4、振动稳定性问题、振动稳定性问题 防止轴发生共振防止轴发生共振 机械设计基础 轴 1.拟定轴上零件装配方案拟定轴上零件装配方案 2.估算轴的最小直径估算轴的最小直径min 3.确定各段直径及长度确定各段直径及长度 4.确定轴的结构要素确定轴的结构要素 轴的结构设计轴的结构设计 轴的强度计算轴的强度计算 其它计算其它计算 1.刚度计算刚度计算 2.振动稳定性计算振动稳定性计算( 临界转速临界

6、转速) 1.许用切应力法许用切应力法(扭转强度扭转强度) 2.许用弯曲应力法许用弯曲应力法( 弯扭合成强度弯扭合成强度 ) 3.安全系数计算法：疲劳强度计算、静强度计算安全系数计算法：疲劳强度计算、静强度计算 机械设计基础 轴 一、轴的结构 二、轴的材料 一、轴的结构一、轴的结构 机械设计基础 轴 v轴肩轴肩(轴环轴环)：轴的直径轴的直径 变化所形成的阶梯处变化所形成的阶梯处 轴颈轴颈 轴头轴头 轴身轴身 v轴头：轴头：轴和旋转零件的配合部分轴和旋转零件的配合部分 v轴颈：轴颈：轴和轴承配合的部分轴和轴承配合的部分 v轴身轴身：连接轴颈与轴头部分连接轴颈与轴头部分 轴的结构设计的要求轴的结构设

7、计的要求 机械设计基础 轴 3. 定位和固定要求：定位和固定要求： v轴与轴上零件要有准确的工作位置，并牢固地保持这一位轴与轴上零件要有准确的工作位置，并牢固地保持这一位 置置 4. 尽量减少应力集中尽量减少应力集中, 改善轴的受力状态改善轴的受力状态 1. 制造工艺性要求：制造工艺性要求： v轴应有良好的制造工艺，便于加工轴应有良好的制造工艺，便于加工 2. 装拆要求：装拆要求： v轴上零件要易于装拆、调整轴上零件要易于装拆、调整 1 制造工艺性要求制造工艺性要求 v轴应有良好的制造工艺，便于加工轴应有良好的制造工艺，便于加工 机械设计基础 轴 v加工方法不同，轴的结构也可能不同加工方法不同

8、，轴的结构也可能不同 v键槽应位于同一母线上；螺纹退刀槽；砂轮越程槽键槽应位于同一母线上；螺纹退刀槽；砂轮越程槽 光轴光轴 等强度轴等强度轴 阶梯轴阶梯轴 车削车削 倒角倒角 磨削磨削 砂轮越程槽砂轮越程槽 2 装拆要求装拆要求 机械设计基础 轴 v阶梯状轴阶梯状轴轴端应有轴端应有45倒角倒角 v非定位轴肩非定位轴肩(便于装配便于装配)、定位轴肩、定位轴肩(零件零件 定位定位) 设计轴肩时应注意设计轴肩时应注意: v轴长应略短于轮毂宽度轴长应略短于轮毂宽度(保证零件固定保证零件固定) v轴肩圆角轮毂孔圆角轴肩圆角轮毂孔圆角(倒角倒角) v轴上零件要易于装拆、调整轴上零件要易于装拆、调整 v不同

9、的装拆方案，得到不同结构不同的装拆方案，得到不同结构 v轴的直径应圆整成标准值轴的直径应圆整成标准值 3 定位和固定要求定位和固定要求 机械设计基础 轴 v周向固定周向固定 v轴向定位和固定轴向定位和固定 v轴与轴上零件要有准确的工作位置轴与轴上零件要有准确的工作位置 v定位：定位：零件有准确的工作位置零件有准确的工作位置 v固定：固定：零件在轴上的位置牢固可靠零件在轴上的位置牢固可靠 周向定位和固定周向定位和固定 机械设计基础 轴 常用的周向固定方法：常用的周向固定方法： v键、花键、紧定螺钉、过盈配合等键、花键、紧定螺钉、过盈配合等 v防止轴上零件与轴发生相对转动，以传递转矩防止轴上零件与

10、轴发生相对转动，以传递转矩 轴向定位和固定轴向定位和固定 机械设计基础 轴 常用的轴向定位和固定方法：常用的轴向定位和固定方法： v轴肩、套筒、螺母、轴端挡圈等轴肩、套筒、螺母、轴端挡圈等 v轴头长度轴头长度 轮毂的轴向长度轮毂的轴向长度 v防止轴上零件工作时发生轴向蹿动防止轴上零件工作时发生轴向蹿动 4 尽量减少应力集中尽量减少应力集中, 改善轴的受力状态改善轴的受力状态 机械设计基础 轴 v改善零件位置及结构改善零件位置及结构, 以改善轴的受力状态以改善轴的受力状态 尽量减少应力集中：尽量减少应力集中： v轴肩处要有过渡圆角轴肩处要有过渡圆角 v相邻轴径的变化不宜太大相邻轴径的变化不宜太大

11、 二、轴的材料二、轴的材料 机械设计基础 轴 2. 球墨铸铁球墨铸铁: v QT500-5、QT600-2 v轴的材料，见表轴的材料，见表14.4 1. 钢：钢： v碳素钢碳素钢 ：优质碳素钢：优质碳素钢:35、 50 、 45 轴钢轴钢 v 普通碳素钢普通碳素钢Q235、Q255、Q275 v合金钢：合金钢：20Cr、20CrMnTi、40Cr、35SiMn、35CrMo 机械设计基础 轴 一、轴的强度计算 二、轴的刚度计算 v轴的工作能力主要取决与强度和刚度，高轴的工作能力主要取决与强度和刚度，高 速轴还要校核振动稳定性速轴还要校核振动稳定性 令其为系数令其为系数 C 1、 按扭转强度计算

12、按扭转强度计算 机械设计基础 轴 v扭剪应力扭剪应力: 适用状况：适用状况： v(1)轴只传递转矩，不承受弯矩（或很小的弯矩）轴只传递转矩，不承受弯矩（或很小的弯矩） v(2)弯矩未知，按扭距作初步计算弯矩未知，按扭距作初步计算 T T W T nd P d T 3 6 3 2 . 0 1055. 9 16/ T v设计公式设计公式:mm n P C n PT d TT 3 33 2 . 0 1055. 9 2 . 0 6 v系数系数 C 与轴的材料和承载情况有关，查表与轴的材料和承载情况有关，查表14.1 注意注意: v若该轴段有一个键槽，若该轴段有一个键槽，d 值增大值增大3%; 有两个键

13、槽，增大有两个键槽，增大7% 2 按弯扭合成强度计算按弯扭合成强度计算 机械设计基础 轴 步骤：步骤： v绘制受力计算简图绘制受力计算简图 v计算所有力引起的弯矩计算所有力引起的弯矩 v合成弯矩合成弯矩M v计算扭矩计算扭矩 v合成当量弯矩合成当量弯矩M v强度条件：强度条件： 适用状况：适用状况： v轴承位置以及作用在轴上的载荷性质、大小、方向和作用轴承位置以及作用在轴上的载荷性质、大小、方向和作用 点已知点已知准确计算准确计算 v弯、扭联合作用时，采用第三强度理论弯、扭联合作用时，采用第三强度理论 2 2 VH MMM 22 )(TMM 1b W M 为扭为扭-弯应力性质折合系数弯应力性质

14、折合系数 弯扭合成弯扭合成设计公式设计公式 机械设计基础 轴 v设计公式：设计公式： 3 1 .0 1b M d 危险截面的确定：危险截面的确定： 综合轴上弯扭矩和轴直径选择一两个截面综合轴上弯扭矩和轴直径选择一两个截面 二、轴的刚度计算二、轴的刚度计算 机械设计基础 轴 2、 扭转刚度计算扭转刚度计算 v扭转角条件：扭转角条件： 1、弯曲刚度计算、弯曲刚度计算 v挠度条件：挠度条件： v转角条件：转角条件： yy 8-4 8-4 轴的设计轴的设计 v1、类比法、类比法 v2、设计计算法、设计计算法 v步骤： v（1）根据轴的工作条件选材，确定许用应力。 v（2）按扭转强度估算轴的最小直径。

15、v（3）设计轴的结构，绘制轴的结构草图。 v（4）按弯扭合成进行轴的强度校核。 v（5）修改轴的结构后再进行校核计算。 v（6）绘制轴的零件图。 一、轴的强度计算一、轴的强度计算 机械设计基础 轴 v轴的计算流程：轴的计算流程： 机器的结构机器的结构 轴的长度轴的长度 轴上零件的位置轴上零件的位置 载荷计算简图载荷计算简图 力学分析力学分析 简简 化化 强度计算强度计算 轴径轴径 轴的结构设计轴的结构设计 F T 计算方法：计算方法： v按扭转强度计算按扭转强度计算 v按弯扭合成强度计算按弯扭合成强度计算 结构示例：结构改错结构示例：结构改错 机械设计基础 轴 v 轴承没定位轴承没定位 v 轴

16、向定位不确定轴向定位不确定 v 轴承用错或装错轴承用错或装错 v 无调整垫片无调整垫片 v 端盖端面无凹坑加工量大端盖端面无凹坑加工量大 v 无定位轴肩无定位轴肩 v 端盖无密封端盖无密封 v 键槽太长键槽太长 v无非定位轴肩无非定位轴肩 v套筒太高套筒太高 机械设计基础轴承 箱体箱体 齿轮齿轮 轴轴 轴承轴承 轴承孔轴承孔 v轴承：轴承：支持轴或轴上转动零件的部件支持轴或轴上转动零件的部件 v作用作用： v支持支持轴及轴上零件，保持轴的旋转精度轴及轴上零件，保持轴的旋转精度 v减少减少转轴与支持面间的转轴与支持面间的摩擦磨损摩擦磨损 v分类：分类： v按承载方向分：按承载方向分：向心轴承、推

17、力轴承向心轴承、推力轴承 v按摩擦性质分：按摩擦性质分：滑动轴承、滚动轴承滑动轴承、滚动轴承 15-1 滚动轴承概述 15-2 滚动轴承的结构和类型 15-3 滚动轴承的代号 15-4 滚动轴承的失效形式及选择计算 15-5 滚动轴承的组合设计 机械设计基础轴承 v基本要求基本要求: : v熟悉滚动轴承的代号、正确地选择熟悉滚动轴承的代号、正确地选择滚动轴承的类型滚动轴承的类型 v掌握滚动轴承的寿命计算掌握滚动轴承的寿命计算 v正确进行滚动轴承组合设计正确进行滚动轴承组合设计 v难点：难点：向心推力轴承向心推力轴承(指角接触球轴承与圆锥滚子轴承指角接触球轴承与圆锥滚子轴承)的的 受力分析受力分

18、析 v滚动轴承是标准件，由专业轴承厂集中生产滚动轴承是标准件，由专业轴承厂集中生产 机械设计基础轴承 v特点：特点： v摩擦阻力小摩擦阻力小, 功率损耗少功率损耗少, 起动灵敏，起动灵敏，f0.05, = 0.98 0.995 v可同时承受径向和轴向载荷，简化了支承结构可同时承受径向和轴向载荷，简化了支承结构 v径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此回转精度高径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此回转精度高 v互换性好，易于维护，润滑简便互换性好，易于维护，润滑简便, 价格低价格低 v抗冲击能力差抗冲击能力差, 高速时出现噪音高速时出现噪音 v寿命也比不上液体润滑的滑动轴承寿命也比不上液体

19、润滑的滑动轴承 v径向尺寸大径向尺寸大 一、结构 二、材料 三、分类 四、类型及特点 机械设计基础轴承 一、结构一、结构 机械设计基础 轴承 v组成：组成：内圈、外圈、滚动体、保持架内圈、外圈、滚动体、保持架 外圈外圈 内圈内圈 滚动体滚动体 保持架保持架 二、材料二、材料 机械设计基础 轴承 v保持架：保持架：避免滚动体直接接触，减少发热和磨损避免滚动体直接接触，减少发热和磨损 v材料：材料：低碳钢；铜、铝、工程塑料低碳钢；铜、铝、工程塑料 v内圈、外圈、滚动体：内圈、外圈、滚动体：高硬度、高接触高硬度、高接触 疲劳强度、良好耐磨性和冲击韧性疲劳强度、良好耐磨性和冲击韧性 v材料：材料：含铬

20、轴承钢，硬度含铬轴承钢，硬度6065 HRC 三、分类三、分类 机械设计基础 轴承 1 按滚动体形状分 2 按受载方向分 1 按滚动体形状分按滚动体形状分 按滚动体形状分：按滚动体形状分： v球轴承、滚子轴承球轴承、滚子轴承 机械设计基础 轴承 又可细分为：又可细分为： v球轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、球轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、 球面滚子轴承球面滚子轴承 2 按受载方向分按受载方向分 v按受载方向和公称接触角分：按受载方向和公称接触角分： 机械设计基础 轴承 滚动体与套圈接触处滚动体与套圈接触处 的法线与轴承的径向的法线与轴承的径向 平面之间的夹角平面之间的

21、夹角 v（1）向心轴承）向心轴承 v径向接触轴承：径向接触轴承： =0，主要承受径向载荷，及小的轴向载荷。，主要承受径向载荷，及小的轴向载荷。 v向心角接触轴承：向心角接触轴承： 0 45，同时承受径向和轴向载荷。，同时承受径向和轴向载荷。 v（2）推力轴承）推力轴承 v推力角接触轴承：推力角接触轴承： 45 90 ，承受轴向载荷，及小的径向，承受轴向载荷，及小的径向 载荷。载荷。 v轴向接触轴承：轴向接触轴承： =90，只能承受轴向载荷。，只能承受轴向载荷。 按轴承承受载荷分类按轴承承受载荷分类 向心轴承和推力轴承：向心轴承和推力轴承： 向心轴承主要用于承受径向载荷向心轴承主要用于承受径向载

22、荷 推力轴承主要用于承受轴向载荷力推力轴承主要用于承受轴向载荷力 公称接触角公称接触角 四、类型及特点四、类型及特点 机械设计基础 轴承 1 向心轴承(=0) 2 调心轴承(=0) 3 向心推力轴承 (090) 4 推力轴承(=90) 5 选择原则 1 向心轴承向心轴承( =0) 深沟球轴承深沟球轴承: 6类类 nlim最高、价廉最高、价廉, 优先采用优先采用 v受力类型受力类型: Fr, 不大的不大的Fa(双向双向) 圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承: N类类承载力较大承载力较大 v受力类型受力类型: 很大的很大的Fr, 不能承受轴向力不能承受轴向力Fa 机械设计基础 轴承 滚针轴承滚针轴承: NA

23、类类 内外圈可分离内外圈可分离, 径向尺寸小径向尺寸小 v受力类型受力类型: 很大的很大的Fr, 不能承受轴向力不能承受轴向力Fa 2 调心轴承调心轴承 ( =0) 调心球轴承调心球轴承: 1类类调心性能最好调心性能最好 v受力类型：受力类型：Fr, 不大的不大的Fa(双向双向) 机械设计基础 轴承 调心滚子轴承调心滚子轴承: 2(3)类类调心性能好、承载力较大调心性能好、承载力较大 v受力类型：受力类型：Fr, 不大的不大的Fa(双向双向) 3 向心推力轴承向心推力轴承 (0 径向载荷：径向载荷：推力推力+向心组合向心组合 v滚动轴承为标准件：滚动轴承为标准件：GB/T 272-1993 机

24、械设计基础轴承 前置代号前置代号 基基 本本 代代 号号 后置代号后置代号 尺寸系列尺寸系列 代代 号号 分分 部部 件件 代代 号号 类类 型型 代代 号号 内内 径径 代代 号号 直径直径 系列系列 代号代号 宽度宽度 系列系列 代号代号 内内 部部 结结 构构 代代 号号 密密 封封 与与 防防 尘尘 代代 号号 公公 差差 等等 级级 代代 号号 。 。 字母字母 2 1 3 4 5 字母字母(+数字数字) 1 内径尺寸代号 2 尺寸系列代号 3 类型代号 基本代号基本代号 机械设计基础 轴承 v表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号 的基

25、础的基础 v表明轴承的内径、直径系列、宽度系列、类型表明轴承的内径、直径系列、宽度系列、类型 1 内径内径尺寸代号尺寸代号 v右起第右起第1、2位数字位数字 v内径内径d: （即轴的直径）（即轴的直径） v0010mm 0112mm v0215mm 0317mm v0496数字数字x 5 mm 机械设计基础 轴承 v对于内径对于内径 (500mm，以及，以及22mm、28mm、32mm 的轴承，用公称内径数值直接表示，但在与尺寸的轴承，用公称内径数值直接表示，但在与尺寸 系列代号之间用系列代号之间用“/”分开分开 2 尺寸尺寸系列代号系列代号 v直径系列代号、宽度系列代号直径系列代号、宽度系列

26、代号 v直径系列代号：直径系列代号：第三位数字第三位数字 v指结构相同、内径相同的轴承指结构相同、内径相同的轴承 使用不同直径的滚动体，在外使用不同直径的滚动体，在外 径和宽度方面的变化系列径和宽度方面的变化系列 v0,1特轻特轻 2轻轻 v 3中中 4重重 机械设计基础 轴承 v宽度系列代号：宽度系列代号：第四位数第四位数 字，常与直径系列代号同字，常与直径系列代号同 时使用时使用 v表示同一内径和外径的轴表示同一内径和外径的轴 承可以有不同的宽度承可以有不同的宽度 v多数正常系列可不标多数正常系列可不标 0,1 特轻特轻 2 轻轻 5 轻宽轻宽 3 中中 6 中宽中宽 4 重重 3 类型代

27、号类型代号 v第五位第五位(从右到左数从右到左数)，用数字或字母表示，用数字或字母表示 v代号为代号为0（双列角接触球轴承），则省略（双列角接触球轴承），则省略 机械设计基础 轴承 v具体见具体见p288表表15.4 代号代号轴承类型轴承类型旧代号旧代号 3圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承7 5推力球轴承推力球轴承8 6深沟球轴承深沟球轴承0 7角接触球轴承角接触球轴承6 N圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承2 NA滚针轴承滚针轴承4 v常用的几类滚动轴承，一般无前置代号常用的几类滚动轴承，一般无前置代号 前置代号前置代号 机械设计基础 轴承 v用字母表示用字母表示 v表示成套轴承分部件表示成套轴承分部件,见教

28、材见教材P289 表表15.7 公差等级公差等级(精度精度)代号：代号： v0 、6x 、6、5、4、2六级精度，逐渐增高六级精度，逐渐增高 v表示成：表示成：/P0 、/P6x 、/P6、/P5、/P4、/P2 内部结构代号：内部结构代号： v如：如：C =15、AC =25、B =40 轴承径向游隙系列代号：轴承径向游隙系列代号： v/C1、 /C2、/C0、 /C3、/C4、/C5六组游隙，由小到大六组游隙，由小到大 v0组组( /C0)）游隙常用，可省略）游隙常用，可省略 后置代号后置代号 机械设计基础 轴承 v用字母（用字母（+数字）表示数字）表示 v表示轴承内部结构、密封与防尘、保

29、持架及其材料、轴承表示轴承内部结构、密封与防尘、保持架及其材料、轴承 材料及公差等级等材料及公差等级等 v7212C 举例举例 机械设计基础 轴承 v6305 v304/32 (/P0) v7211C/P5 深沟球轴承深沟球轴承 直径系列为直径系列为3(中中), 宽度系列为宽度系列为0(不标不标) 内径内径d=25mm 0级精度级精度(不标不标) 角接触球轴承角接触球轴承 直径系列为直径系列为2(轻轻) 宽度系列为宽度系列为0(不标不标) 内径内径d =60mm =15 内径内径d=32mm 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 宽度系列为宽度系列为0 直径系列为直径系列为4(重重) 5级精度级精度 接触

30、角接触角15 直径直径55mm 正常宽度、轻系列正常宽度、轻系列 角接触球轴承角接触球轴承 一、失效形式 二、轴承寿命计算 三、轴承静载荷计算 机械设计基础轴承 一、失效形式一、失效形式 机械设计基础 轴承 失效形式：失效形式： v疲劳点蚀疲劳点蚀 最主要的失效形式，滚动体最主要的失效形式，滚动体 表面、套圈滚道都可能发生点蚀表面、套圈滚道都可能发生点蚀 v过大塑性变形过大塑性变形 低速轴承的主要失效形低速轴承的主要失效形 式，接触应力过大式，接触应力过大(载荷过大或冲击载荷载荷过大或冲击载荷)， 元件表面出现较大塑性变形元件表面出现较大塑性变形 v磨损、胶合、内外圈和保持架破损等磨损、胶合、

31、内外圈和保持架破损等 使用维护不当而引起的，属于非正常失效使用维护不当而引起的，属于非正常失效 设计准则：设计准则： v一般转速一般转速（10r/minnlim）的轴承的轴承 v 进行寿命进行寿命(额定动载荷额定动载荷)计算，防止计算，防止疲劳疲劳点蚀破坏点蚀破坏 v转速极低（转速极低（n1r/min）或仅作缓慢摆动的轴承）或仅作缓慢摆动的轴承 v 按静强度按静强度(额定静载荷额定静载荷)计算，防止塑性变形计算，防止塑性变形 二、轴承寿命计算二、轴承寿命计算 机械设计基础 轴承 1 基本概念 2 寿命计算 3 当量动载荷 P 的计算 4 向心角接触轴承轴向载荷 Fa 的计算 5 推力球轴承的当

32、量动载荷 v针对失效形式：疲劳针对失效形式：疲劳点蚀点蚀 1 基本概念基本概念寿命寿命 v轴承寿命：轴承寿命：( 106 r 或或 h ) v轴承中任一元件出现疲劳点蚀前，所经历的总转数或总工作小时数轴承中任一元件出现疲劳点蚀前，所经历的总转数或总工作小时数 v基本额定寿命：基本额定寿命：用用 L10 表示表示 v一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中90的轴承不发生疲劳点的轴承不发生疲劳点 蚀前所经历的总转数或总工作小时数蚀前所经历的总转数或总工作小时数 机械设计基础 轴承 v寓意：寓意： v一批轴承中有一批轴承中有90的寿命将比其基本额定寿命长的寿

33、命将比其基本额定寿命长 v一个轴承在基本额定寿命期内正常工作的概率有一个轴承在基本额定寿命期内正常工作的概率有90，失效率为，失效率为10 v注意：注意：额定寿命随运转条件而变化额定寿命随运转条件而变化 v比如：外载荷增大，额定寿命降低比如：外载荷增大，额定寿命降低 v因此，基本额定寿命并不能直接反映轴承的承载能力因此，基本额定寿命并不能直接反映轴承的承载能力 90 10 完好完好 基本额定基本额定动载荷动载荷 v定义：定义： v规定轴承在规定轴承在 基本额定寿命基本额定寿命L10 为为 106 转转 时，所能承受的最大时，所能承受的最大 载荷，用载荷，用 C 表示表示 v即：在即：在C 的作

34、用下，运转的作用下，运转 106 转转 时，有时，有10的轴承出现点的轴承出现点 蚀，蚀，90的轴承完好的轴承完好 机械设计基础 轴承 v对于具体轴承，对于具体轴承，C 为定值，按手册查取为定值，按手册查取 v对向心轴承对向心轴承(0 45 )，C为纯径向载荷为纯径向载荷Cr v对推力轴承对推力轴承(45 FS2 v轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，但外圈被固定，轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，但外圈被固定， v右轴承被压紧，会产生反力右轴承被压紧，会产生反力FS2，使轴向力平衡，使得，使轴向力平衡，使得: FR Fr1 Fr2 FS1 FS2 FA 合力合力 FS2 右轴承被压紧右轴承被压

35、紧, 轴向力轴向力 左轴承被放松左轴承被放松, 轴向力轴向力 FR Fr1 Fr2 FS1 FS2 FA 轴承正装时轴承正装时： v圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）：圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）： 机械设计基础 轴承 v若若 FS1 + FA 轴瓦硬度轴瓦硬度 轻载，低速轻载，低速 一、润滑剂 二、润滑装置 机械设计基础轴承 一、润滑剂一、润滑剂 机械设计基础 轴承 v润滑油：润滑油：液体，用途最广泛液体，用途最广泛 v润滑脂：润滑脂：半固体，润滑油稠化剂，一般用于中低速半固体，润滑油稠化剂，一般用于中低速 v固体润滑剂：固体润滑剂：主要用作油、脂的添加剂，也可单独

36、使用，主要用作油、脂的添加剂，也可单独使用， 如如C, MoS2, PTFE(聚四氟乙烯聚四氟乙烯)等等 v作用：作用：减少摩擦损失、减轻工作表面的磨损、冷却、吸振等减少摩擦损失、减轻工作表面的磨损、冷却、吸振等 v常用润滑剂：常用润滑剂：润滑油、润滑脂、固体润滑剂润滑油、润滑脂、固体润滑剂 润滑油的性能润滑油的性能指标及选择指标及选择 性能指标：性能指标： v粘度粘度液体流动时，每薄层相互间的阻抗剪力，它是液体流液体流动时，每薄层相互间的阻抗剪力，它是液体流 动时内部摩擦阻力的度量动时内部摩擦阻力的度量 v是最重要的性能指标，也是选择润滑油的主要依据是最重要的性能指标，也是选择润滑油的主要依

37、据 v油性油性也称润滑性，表征油中的极性分子对金属表面的吸附也称润滑性，表征油中的极性分子对金属表面的吸附 性能。油性好则摩擦系数小性能。油性好则摩擦系数小 v凝点凝点反映润滑油的低温工作性能反映润滑油的低温工作性能 v闪点闪点反映润滑油的高温工作性能反映润滑油的高温工作性能 机械设计基础 轴承 润滑油的选择原则：润滑油的选择原则： v压力大或在冲击、变载条件下工作，应选粘度高的油压力大或在冲击、变载条件下工作，应选粘度高的油 v速度高时，应选粘度低的油，以减少摩擦损失速度高时，应选粘度低的油，以减少摩擦损失 v工作温度高时，应选粘度高的油，因粘度会随温度升高而下降工作温度高时，应选粘度高的油，因粘度会随温度升高而下降 润滑润滑脂的性能指标及选择脂的性能指标及选择 性能指标：性能指标： v针入度针入度(稠度稠度)表征润滑脂的稀稠度，类似于油的粘度表征润滑脂的稀稠度，类似于油的粘度 v用一特制重用一特制重1.5N锥形针在锥形针在25C恒温下恒温下5s内刺入润滑脂内内刺入润滑脂内 的深度。标志润滑脂内阻力的大小和受力后流动性的强弱的深度。标志润滑脂内阻力的大小和受力后流动性的强弱 v滴点滴点温度升高时，润滑脂第一滴掉下时的温度，表征温度升高时，润滑脂第一滴掉下时的温度，表征 润滑脂耐高温的性能润