机械设计基础（第二版）课件 13轴承2h

第13章轴承§13-1概述§13-2滑动轴承的主要结构型式§13-3滑动轴承的失效形式、常用材料返回§13-4滑动轴承润滑剂和润滑装置§13-6滚动轴承的结构§13-5非全液体摩擦滑动轴承的计算§13-7滚动轴承的主要类型及其代号§13-8滚动轴承类型选择§13-9滚动轴承尺寸的选择§13-10滚动轴承的组合设计§13-11滚动轴承的标准§13-1概述

功能：支承轴或轴上的转动零件，并保证轴的旋转精度；

减小转轴与支承之间的摩擦和磨损。

分类：§13-1概述向心轴承：承受径向载荷推力轴承：承受轴向载荷滚动轴承：轴承有滚动元件滑动轴承：轴承中无滚动元件滚动轴承：

优点：摩擦阻力小、起动灵活、效率较高；规格齐全、互换性好、易于维护；应用广泛。

缺点：径向尺寸较大，接触应力大，不耐冲击，高速、重载下寿命较低，噪声较大。§13-1概述滑动轴承：

优点：转速特高、特大冲击与振动、径向空间尺寸受限、剖分安装、水或腐蚀性介质中工作。

缺点：摩擦阻力大、效率较低；维护性差。§13-1概述（润滑剂）无润滑剂0.3~0.35边界膜0.01~0.1润滑油（可避免磨损）0.001~0.01边界摩擦+液体摩擦0.01左右§13-2滑动轴承的主要结构形式一、向心滑动轴承的结构1.整体式：

特点：结构简单、制造方便；间隙无法调整，轴径只能从端部装入。应用：轴径较细、低速轻载的机械。轴瓦§13-2滑动轴承的主要结构形式一、向心滑动轴承的结构2.剖分式：

特点：间隙调整方便，轴颈安装方便；结构较复杂。应用：轴径较粗、高速重载的机械。榫口刮研铜垫正剖分式滑动轴承结构§13-2滑动轴承的主要结构形式一、向心滑动轴承的结构3.自动调心式：

特点：实现自动调心功能（轴颈较长）。应用：轴径较长、刚度较弱的机械。轴瓦推力滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成。轴颈形式：（a）空心式（b）单环式（c）多环式§13-2滑动轴承的主要结构形式二、推力滑动轴承的结构结构简单润滑方便压力分布较均匀载荷分布不均可双向承载§13-3滑动轴承的失效形式、常用材料一、主要失效形式非液体润滑滑动轴承失效形式：磨损；胶合破坏；疲劳破坏。

非液体润滑滑动轴承设计准则：液体润滑滑动轴承失效形式：不能形成液体润滑；轴承过热，黏度下降。

液体润滑滑动轴承设计准则：

最小油膜厚度大于零；限制润滑油的温升。对轴承材料的要求：滑动轴承必须具备足够的强度（冲击强度、抗压强度和疲劳强度），以保证轴颈的正常工作。§13-3滑动轴承的失效形式、常用材料二、滑动轴承材料常见的最广泛的轴瓦及轴承衬材料：1．金属材料轴承合金（巴氏合金）、铜合金、粉末合金、铸铁。2．非金属轴瓦材料酚醛塑料、尼龙、聚四氟乙烯、硬木、橡胶等。作用：减少摩擦损失、减轻工作表面的磨损、冷却和吸振等。因此，应该尽可能地使用润滑剂充满摩擦面间。§13-4滑动轴承润滑剂和润滑装置一、常用的润滑剂类型：润滑油黏度和油性。转速低、载荷大时，选用黏度较高的油。润滑脂稠度、滴点和耐水性。低速级重载轴承中。固体润滑剂石墨、二硫化钼等。低速重载条件下，或高温介质中使用。分类：润滑方式有分散润滑和集中润滑两种。§13-4滑动轴承润滑剂和润滑装置二、润滑装置集中润滑方式：§13-4滑动轴承润滑剂和润滑装置二、润滑装置分散润滑方式——①油孔方法：每隔适当时间，用油壶将油自轴承孔浇入，这是最简单的供油方式。

特点：间歇润滑，适用于低速、轻载及不重要的轴承中。

§13-4滑动轴承润滑剂和润滑装置二、润滑装置分散润滑方式——②芯捻或纱线油杯

方法：它是装在轴承润滑孔上的油杯，其中有一管子内装有用毛线或棉线做成的芯捻。

特点：连续而又均匀供给，油量不能调节。

应用：不适用于高速轴承。§13-4滑动轴承润滑剂和润滑装置二、润滑装置分散润滑方式——③针阀滴油油杯

方法：油经过针阀3流到摩擦表面上，靠手柄1来控制和调整供油量。

特点：使用可靠，供油均匀。GB1158-89针阀式注油杯§13-4滑动轴承润滑剂和润滑装置二、润滑装置分散润滑方式——④油环

方法：油环跟着轴旋转，将油带到轴径上。

特点：水平位置、连续运转和工作稳定的轴承。§13-4滑动轴承润滑剂和润滑装置二、润滑装置分散润滑方式——⑤飞溅润滑

方法：利用密封壳体中转速较快的零件浸入油池适当的深度，使油飞溅，直接落到摩擦表面上，或在轴承座上制有油槽，以便聚集飞溅的油流入摩擦面，这种润滑适用于速度中等的机器中。

特点：稳定可靠，应用在中等速度的机器中（多级减速器）。§13-4滑动轴承润滑剂和润滑装置二、润滑装置分散润滑方式——⑥压力润滑

方法：用出油量小的油泵将润滑油通过油管在压力下输入摩擦表面。

特点：能保证连续充分的供油。§13-5非全液体摩擦滑动轴承的计算计算方法:磨损的条件性确定主要尺寸（强度及结构要求）①压强验算②热量验算（压强×速度）①压强太大→润滑条件恶化→磨损增加②发热量太大→温升增加→边界膜破坏+粘着磨损→磨损增加1．轴承压强的验算目的：限制轴承的压强可以保证其润滑，减少磨损。方法：轴承投影面上的压强的验算公式为§13-5非全液体摩擦滑动轴承的计算一、向心滑动轴承轴瓦宽度2．轴承压强和速度乘积的验算目的：限制轴承中产生的热量，以控制温升，保证完好的边界膜，防止黏着磨损。方法：验算公式为§13-5非全液体摩擦滑动轴承的计算一、向心滑动轴承1．轴承压强的验算方法：验算公式为§13-5非全液体摩擦滑动轴承的计算二、推力滑动轴承1．轴承压强和速度乘积的验算方法：验算公式为§13-5非全液体摩擦滑动轴承的计算二、推力滑动轴承§13-6滚动轴承的结构原理：是依据主要元件间的滚动接触来支承转动零件的。绝大多数已标准化！构成：内圈、外圈、滚动体、保持架。球圆柱滚子滚针圆锥滚子球面滚子非对称

圆柱滚子螺旋圆柱§13-6滚动轴承的结构§13-6滚动轴承的结构优点：①摩擦力矩和发热较小；②维护方便，润滑剂消耗较小；③单位宽度的承载能力较大；④大大地减少了有色金属的消耗。缺点：①径向外廓尺寸大；②接触应力高，承受冲击载荷能力较差；③减振能力较低。必要性：滚动轴承的种类很多，而各类轴承又有不同的结构、尺寸和公差等级。为了表征各类轴承的不同特点，便于组织生产、管理、选择和使用，国家标准中规定了滚动轴承代号的基本方法，由数字和字母组成。§13-7滚动轴承的主要类型及其代号

GB/T272-2017滚动轴承代号方法。基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号的基础。1.内径代号右起第一、二两位数字表示轴承的内径代号。<10mm，不予考虑。10mm、12mm、15mm、17mm：00、01、02、03。<20mm，480mm>（22mm、28mm、32mm除外）：为内径代号的5倍！>500mm，不予考虑。§13-7滚动轴承的主要类型及其代号2.轴承的直径系列基本代号右起第三位数字表示。

结构、内径相同的轴承在外径和宽度方面的变化系列，由0（微轻）、1（特轻）、2（轻）、3（中）、4（重）等来表示。3.轴承的宽度系列用基本代号右起第四位数字表示。

结构、内径和直径系列相同的轴承，在宽度方面的变化系列，由0、1、2、3等来表示。§13-7滚动轴承的主要类型及其代号重中轻微轻

4.类型代号。§13-7滚动轴承的主要类型及其代号

前置代号：用于表示轴承的分部件，用字母表示。如用L表示分离轴承的可分离套圈；K表示轴承的滚动体与保持架组件等等。§13-7滚动轴承的主要类型及其代号§13-7滚动轴承的主要类型及其代号

后置代号：用字母和数字等表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求等。内部结构代号：同一类型结构的轴承的不同内部结构。用字母表示。

接触角为15°、25°和40°的角接触轴承分别用C、AC和B表示。E为加强型（内部结构设计改进，加强轴承承载能力）。公差等级代号：分为2级、4级、5级、6级、6x级和0级（高级→低级）。/P2、/P4、/P5、/P6、/P6x、/P0（普通级，可省略）游隙等级代号：分为1组、2组、0组、3组、4组和5组（径向游隙由小到大）。/C1、/C2、缺省、/C3、/C4、/C5§13-7滚动轴承的主要类型及其代号举例：30213：轻系列、内径65mm，正常宽度，公差等级为0级，游隙组为0组的圆锥滚子轴承。6308：中系列，内径40mm，公差等级为0级，游隙组为0组的深沟球轴承。7310B/P4：中系列，内径50mm，公差等级为4级，游隙组为0组，接触角为40°的角接触球轴承。N105/P5：特轻系列，内径25mm，公差等级为5级，游隙组为0组的圆柱滚子轴承。

§13-8滚动轴承的类型选择一、滚动轴承的主要类型及其特点调心球轴承承受径向载荷，少量的双向轴向载荷外滚道为球面，具有调心功能，允许轴线偏斜2°-3°适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴以及难以精确对中的轴调心滚子轴承承受特别大的径向载荷，少量的轴向载荷外滚道为球面，具有调心功能，允许轴线偏斜0.5°-2°适用于重型机械上圆锥滚子轴承承受较大的径向载荷和单向的轴向载荷内外圈可分离，成对使用，对称安装适用于转速不高、轴的刚性较好的场合§13-8滚动轴承的类型选择一、滚动轴承的主要类型及其特点推力球轴承承受轴向载荷套圈与滚动体多半是可分离的适用于轴向力大而转速较低的场合深沟球轴承承受径向载荷，少量的轴向载荷摩擦阻力小、极限转速高、结构简单、价格便宜，应用最广泛适用于高速场合角接触球轴承同时承受径向载荷和单向的轴向载荷成对使用，对称安装适用于转速较高、同时承受径向载荷和轴向载荷的场合§13-8滚动轴承的类型选择一、滚动轴承的主要类型及其特点圆柱滚子轴承只承受径向载荷内外圈可分开装配适用于有冲击载荷、转速较高的场合滚针轴承只承受径向载荷径向承载能力强适用于转速较低而径向尺寸受限的场合推力调心滚子轴承可承受很大的轴向载荷和一定的径向载荷鼓形滚子，能自动调心，允许轴线偏斜2°-3°适用于水轮机轴和起重机转盘选择滚动轴承的类型时，要根据工作载荷的大小、性质、方向、转速高低、调心性、轴承安装和拆卸及经济性要求综合确定：一般球轴承的转速较滚子轴承高，滚子轴承的承载能力比球轴承强。主要承受径向载荷时，一般选用向心轴承；主要承受轴向载荷时，一般选用推力轴承；既有径向载荷又有轴向载荷一般选用向心推力轴承。轴的刚度较弱，宜选用调心轴承。§13-8滚动轴承的类型选择二、滚动轴承的类型选择§13-9滚动轴承的尺寸选择一、滚动轴承的失效形式套圈和滚动体表面的疲劳点蚀是滚动轴承最基本的失效形式。疲劳点蚀作为滚动轴承寿命计算的依据。轴承寿命：对于单个滚动轴承来说，是指套圈或滚动体材料首次出现疲劳点蚀之前，一套圈相对于另一套圈所能运转的转数。

基本额定寿命L10：一批相同的轴承，在相同条件下运转，其中90％的轴承在发生疲劳点蚀以前能运转的总转数（以106为单位）或在一定转速下所能运转的总工作小时数。基本额定动载荷C：当轴承的基本额定寿命为106转时轴承所能承受的载荷值。

向心轴承：Cr

推力轴承：Ca§13-9滚动轴承的尺寸选择二、滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷轴承手册、或厂家数据表§13-9滚动轴承的尺寸选择三、滚动轴承疲劳寿命计算的基本公式载荷-寿命曲线：表示了当量动载荷P与基本额定寿命L10之间的关系。曲线方程为§13-9滚动轴承的尺寸选择三、滚动轴承疲劳寿命计算的基本公式当量动载荷：滚动轴承的受载情况往往与确定基本额定动载荷的实验条件不一致，所以必须进行必要的换算。

把经换算而得到的等效载荷称为当量动载荷，用P来表示。§13-9滚动轴承的尺寸选择四、滚动轴承的当量动载荷纯径向载荷（圆柱滚子轴承、滚针轴承等）：纯轴向载荷：径向轴向轴承（圆锥滚子轴承、角接触轴承等）§13-9滚动轴承的尺寸选择四、滚动轴承的当量动载荷角接触轴承的外圈滚道和滚动体接触处存在着接触角，当它承受径向载荷时，作用在载荷区内滚动体上的法向力可分解为径向载荷和轴向载荷，各滚动体上所受轴向分力的和即为轴承的派生轴向力，它有使滚动体与外圈接触处分离的趋势。图13-16角接触球轴承受力分析§13-9滚动轴承的尺寸选择五、角接触轴承轴向载荷的计算派生轴向力的大小与轴承类型、接触角、配置方式有关。轴承轴向固定的必要性：对轴系回转零件起支承作用，并承受径向和轴向作用力，保证轴系部件在工作中能正常地传递轴向力以防止轴系发生轴向窜动而改变工作位置，或因轴的热胀冷缩引起轴承的卡死或涨破。§13-10滚动轴承的组合设计一、轴承的配置和固定轴承轴向固定方式：轴承的固定方式有两端单向固定、一端固定一端游动、两端游动三种方式。两端单向固定方式一端固定，一端游动方式两端游动方式（a）两端单向固定§13-10滚动轴承的组合设计一、轴承的配置和固定两个轴承各限制一个不同方向的轴向移动。适用于较短轴系、温升不高的场合。装配时留有0.25-0.4mm的轴向间隙（补偿轴的热胀冷缩）。§13-10滚动轴承的组合设计一、轴承的配置和固定（b）一端固定一端游动§13-10滚动轴承的组合设计一、轴承的配置和固定一端轴承内外圈均固定（限制轴的双向移动），另一端轴承的外圈不固定。轴可以做轴向伸缩移动。适用于温升较高、热变形大的场合。内外圈均固定外圈未固定（c）两端游动图13-18轴承的固定方式§13-10滚动轴承的组合设计一、轴承的配置和固定轴承两支点都为游动端。小齿轮的轴向位置靠轮齿的啮合锁合来保证。外圈完全固定（轴承盖或孔用弹性挡圈）；内圈用轴用弹性挡圈或套筒固定。人字大齿轮人字小齿轮§13-10滚动轴承的组合设计一、轴承的配置和固定

轴向力不大转速不高

轴向力较大转速较高止动垫圈

轴向力较大转速高

光轴转速低§13-10滚动轴承的组合设计一、轴承的配置和固定

轴向力不大轴向机构紧凑场合

轴向力较大转速较高

轴向力较大转速高（a）垫片调整§13-10滚动轴承的组合设计二、滚动轴承组合的调整在深沟球轴承组合装置中，通过增减轴承盖与轴承座之间、或轴承盖与轴承外圈之间的垫片组的厚度来调整游隙。（b）螺钉调整§13-10滚动轴承的组合设计二、滚动轴承组合的调整用螺钉+蝶形零件调整游隙，螺母起锁紧作用。调整方便，但不能承受较大轴向力。（c）圆螺母调整§13-10滚动轴承的组合设计二、滚动轴承组合的调整圆螺母调整（两圆锥滚子轴承反