第2章-机械系统设计(6旋转支承部件)

1、第二章第二章 机电一体化系统的机械机电一体化系统的机械系统部件的选择与设计系统部件的选择与设计 2 机械系统设计机械系统设计旋转支承部件旋转支承部件内容内容旋转支承部件种类及基本要求旋转支承部件种类及基本要求圆柱支承圆柱支承圆锥支承圆锥支承填入式滚动支承填入式滚动支承其他形式支承其他形式支承 2 机械系统设计机械系统设计 2 机械系统设计旋转支承部件机械系统设计旋转支承部件 2 机械系统设计机械系统设计旋转支承部件旋转支承部件旋转支承的种类旋转支承的种类分类：分类：滑动、滚动、弹性、气体滑动、滚动、弹性、气体(或液体或液体)摩擦支承。摩擦支承。滑动摩擦支承：滑动摩擦支承：圆柱、圆锥、球面和顶针

2、支承；圆柱、圆锥、球面和顶针支承；滚动摩擦支承：滚动摩擦支承：填入式滚珠支承和刀口支承。填入式滚珠支承和刀口支承。一、旋转支承的种类及基本要求一、旋转支承的种类及基本要求 2 机械系统设计机械系统设计旋转支承部件旋转支承部件(a) 圆柱支承；圆柱支承；(b) 圆锥支承；圆锥支承；(c) 球面支承；球面支承；(d) 顶针支承；顶针支承；(e) 境入式滚珠支承；境入式滚珠支承； (f) 刀口支承；刀口支承；(g) 气、液体摩擦支承；气、液体摩擦支承；(h) 弹簧支承。弹簧支承。根据承载方向分向心轴承（径向载荷）FRFA推力轴承（轴向载荷）FAFR向心推力轴承 2 机械系统设计机械系统设计旋转支承部

3、件旋转支承部件核心零件承载、摩擦为摩擦,常在其内表面浇注一层减摩材料 2 机械系统设计机械系统设计旋转支承部件旋转支承部件 2 机械系统设计机械系统设计旋转支承部件旋转支承部件对支承的基本要求对支承的基本要求n方向和置中精度；方向和置中精度；n摩擦阻力矩的大小；摩擦阻力矩的大小；n许用载荷；许用载荷；n对温度变化的敏感性；对温度变化的敏感性；n耐磨性以及磨损后补偿的可能性；耐磨性以及磨损后补偿的可能性；n抗振性；抗振性；1.成本。成本。 2 机械系统设计机械系统设计旋转支承部件旋转支承部件 具有较大的接触表面，承受载荷较大。但其方向精度和置具有较大的接触表面，承受载荷较大。但其方向精度和置中精

4、度较差，且摩擦阻力矩较大。圆柱支承是滑动摩擦支承中精度较差，且摩擦阻力矩较大。圆柱支承是滑动摩擦支承中应用最广泛的一种中应用最广泛的一种 。二、圆柱支承二、圆柱支承 2 机械系统设计机械系统设计旋转支承部件旋转支承部件 2 机械系统设计机械系统设计旋转支承部件旋转支承部件当圆柱支承承受径向载荷当圆柱支承承受径向载荷P时时，如图，如图2-77(a)所示，其摩擦阻所示，其摩擦阻力矩用下式确定：力矩用下式确定： 式中式中P径向载荷（径向载荷（N）；）；d 轴颈直径（轴颈直径（cm）；）；f诱导摩擦系数。诱导摩擦系数。对于新的未经研配的轴颈：对于新的未经研配的轴颈：f1.57f；对于研配的轴颈：；对于

5、研配的轴颈：f1.27f；若；若轴颈和轴承均用较硬材料则轴颈和轴承均用较硬材料则ff（f滑动摩擦系数）滑动摩擦系数） 2 机械系统设计机械系统设计旋转支承部件旋转支承部件当圆柱支承承受轴向载荷当圆柱支承承受轴向载荷Q时时，若止推面为若止推面为A如图如图2-77(b)所示，其摩擦阻力矩用下式确定：所示，其摩擦阻力矩用下式确定：22213231031ddddfFTQ式中式中 FQ 轴向载荷（轴向载荷（N）；）； d1 轴肩直径（轴肩直径（cm）；）； d2 轴颈直径（轴颈直径（cm）。）。 2 机械系统设计机械系统设计旋转支承部件旋转支承部件若止推面为若止推面为B，且轴的端面为球面时如图，且轴的端

6、面为球面时如图2-77(c)所示，所示，其摩擦阻力矩用下式确定：其摩擦阻力矩用下式确定：afFTQ1630式中式中a 轴端球面与止推面的接触半径，其值按赫兹公式确定轴端球面与止推面的接触半径，其值按赫兹公式确定r )E11(81. 8推径EFaQ式中式中E径径 轴颈材料的弹性模量（轴颈材料的弹性模量（N/cm2); E推推 止推面材料的弹性模量（止推面材料的弹性模量（N/cm2); r 轴颈球形端面的半径轴颈球形端面的半径(cm)。 2 机械系统设计机械系统设计旋转支承部件旋转支承部件 当圆柱支承同时承受径向载荷当圆柱支承同时承受径向载荷P和轴向载荷和轴向载荷Q时，其时，其支承中的摩擦力矩等于

7、两种作用载荷所产生的摩擦阻力支承中的摩擦力矩等于两种作用载荷所产生的摩擦阻力矩之和。矩之和。 支承的间隙和相配件的形状偏差会影响支承的方支承的间隙和相配件的形状偏差会影响支承的方向精度和置中精度，它们可分别用最大定中心误差和向精度和置中精度，它们可分别用最大定中心误差和轴的最大偏角来衡量。轴的最大偏角来衡量。 2 机械系统设计机械系统设计旋转支承部件旋转支承部件 圆锥支承由锥形轴颈和具有圆锥孔的轴承组成。圆锥支承由锥形轴颈和具有圆锥孔的轴承组成。优点优点q 圆锥支承的方向精度和置中精度较高圆锥支承的方向精度和置中精度较高q 承载能力较强承载能力较强q 其置中精度比圆柱支承好，轴磨损后，可借助轴

8、向位其置中精度比圆柱支承好，轴磨损后，可借助轴向位 移，自动补偿间隙。移，自动补偿间隙。三、圆锥支承三、圆锥支承 2 机械系统设计机械系统设计旋转支承部件旋转支承部件缺点缺点q 摩擦阻力矩大摩擦阻力矩大q 对温度变化比较敏感对温度变化比较敏感q 制造成本较高。制造成本较高。 2 机械系统设计机械系统设计旋转支承部件旋转支承部件 四、填入式滚动支承四、填入式滚动支承一般无内圈和外圈，仅在一般无内圈和外圈，仅在相对运动的零件上加工出相对运动的零件上加工出滚道面，用标准滚珠散装滚道面，用标准滚珠散装在滚道内。在滚道内。 2 机械系统设计机械系统设计旋转支承部件旋转支承部件 2 机械系统设计机械系统设计旋转支承部件旋转支承部件1 1球面支承球面支承 2.2.顶针支承顶针支承 3 3 刀口支承刀口支承 4 4弹性支