精密机械设计课件：支承 -

支承支承5.1概述5.2滑动摩擦支承5.3滚动摩擦支承5.4弹性摩擦支承5.5流体摩擦及其他支承5.1概述支承组成：运动件、承导件运动件：转动或在一定角度范围内摆动的部分。承导件：固定部分，用以约束运动件，使其只能转动或摆动。

运动件承导件5.1概述分类（按运动件和承导件之间的摩擦性质）

滑动摩擦支承滚动摩擦支承弹性摩擦支承流体摩擦支承5.2滑动摩擦支承5.2.1圆柱面支承圆柱面轴承的组成：轴瓦（轴套）；轴，轴颈，轴承座。

轴瓦轴轴颈轴承座圆柱面支承的优先使用场合要求很高的旋转精度；承受重载、振动和冲击；尽可能小的尺寸和可拆卸；低速、轻载和不重要的轴承。1.圆柱面支承的结构1）轴颈的结构

2）整体式圆柱面支承的结构

3）剖分式圆柱面支承的结构

4）轴套和轴瓦的结构和材料轴套和轴瓦的材料（减摩材料）铸铁

铜合金

轴承合金

陶瓷合金

非金属材料5.2滑动摩擦支承2.圆柱面支承的润滑

1）润滑剂的作用减小摩擦和磨损，提高抗腐蚀能力，缓冲振动和冲击，散热，密封。

2）润滑剂的种类

润滑油（使用最多）：润滑、冷却。润滑脂：承载能力高，流动性小，不易流失，但摩擦功耗大。应用于滑动速度低、压强较高、不便常加油的场合。5.2滑动摩擦支承3.圆柱面支承的设计和计算1）摩擦力矩的计算支承承受径向载荷计算

支承承受轴向载荷计算

同时承受轴向和径向载荷－总摩擦力矩等于两种载荷所产生的摩擦力矩之和

2）圆柱面支承尺寸的确定强度计算方法由于抗弯截面系数

W≈0.1因此

令，则根据摩擦力矩计算方法3.圆柱面支承的设计和计算3）圆柱面支承的技术条件

加工精度等级、配合种类、表面粗糙度、表面几何形状等。根据支承的旋转精度要求、受力情况和转速高低等因素，参考有关手册和类似产品选定。5.2.2、其它型式滑动摩擦支承1)顶尖支承2)轴尖支承3)球支承5.3滚动摩擦支承5.3.1标准滚动轴承组成：外圈1

内圈2

滚动体3

保持架4

内圈常装在轴颈上，随轴一起旋转，外圈装在机架或机械的零部件上

滚动体分为钢球、圆柱滚子、圆锥滚子、滚针等型式。通常不同的滚动体构成不同类型的轴承，以适应各种载荷和工作情况。

内、外圈和滚动体的表面硬度为60～66HRC，材料主要是高碳铬轴承钢等。保持架的材料通常为低碳钢，也可用黄铜、青铜或塑料等其他材料。保持架材料

F—钢，球墨铸铁或粉墨冶金实体保持架，用附加数字表示不同的材料。

F1—碳钢

F2—石墨钢

F3—球墨铸铁

F4—粉末冶金

Q—青铜实体保持架，用附加数字表示不同的材料。

Q1—铝铁锰青铜

Q2—硅铁锌青铜

Q3—硅镍青铜

Q4—铝青铜

M—黄铜实体保持架

L—轻合金实体保持架，用附加数字表示不同的材料。

L1-LY11CZ

L2-LY12CZ

T—酚醛层压布管实体保持架

TH—玻璃纤维增强酚醛树脂保持架（筐型）。

TN—工程塑料模注保持架，用附加数字表示不同的材料。

TN1—尼龙

TN2—聚砜

TN3—聚酰亚胺

TN4—聚酰酸酯

TN5—聚甲醛

J—钢板冲压保持架，材料有变化时附加数字区别。

Y—铜板冲压保持架，材料有变化时附加数字区别；

SZ—保持架由弹簧丝或弹簧制造。常用滚动轴承

深沟球轴承（6）

调心球轴承（1）

圆柱滚子轴承（N）

滚针轴承（NA）

角接触轴承（7）

圆锥滚子轴承（3）

推力球轴承（5）1、滚动轴承的类型和选择1)滚动轴承的类型(表5-2）2)滚动轴承类型的选择

(1)载荷的方向和大小－首要考虑因素

(2)轴承的转速－低于极限转速

(3)轴承的刚性

(4)轴承的安装和拆卸

(5)轴承的调心性能调心

(6)轴承的摩擦力矩1、滚动轴承的类型和选择

2、滚动轴承的代号

滚动轴承的代号（GB/T272-93）前置代号基本代号后置代号轴承分部件轴承类型尺寸系列轴承内径内部结构密封、防尘与外部形状保持架及其材料轴承材料公差等级游隙配置其它前置代号基本代号后置代号

2、滚动轴承的代号

1)基本代号

直径系列宽度系列（向心轴承）高度系列（推力轴承）表5-4表5-5表5-6××2）前置代号

用字母表示。如有L，R，WS，GS，KOW，KIW，LR，K等

前置代号种类很多，详细内容可参考轴承手册。3)后置代号

2、滚动轴承的代号

后置代号共有8组。用字母(或加数字)表示其内部结构、密封和防尘、外部形状变化、保持架结构、轴承零件材料、公差等级、游隙及配置等。详见轴承手册。其中：

公差等级代号：由小到大依次为/P2、/P4(/UP)、/P5(/SP)、/P6X、/P6、／P0等6个等级。2级精度最高，其中/P0级在标注时可忽略。代号示例如6203、6203/P6。游隙代号：有/C1，/C2，/CO，/C3，/C4，/C5等6个代号，分别符合标准规定的游隙1、2、0、3、4、5组（游隙量自小而大)，O组不标注。代号示例如6210、6210/C4。公差等级代号和游隙代号同时表示时可以简化，如6210/P63表示轴承公差等级P6级、径向游隙3组。3)后置代号

2、滚动轴承的代号

配置代号指成对安装的轴承有三种配置形式。/DB、/DF、/DT三种代号,分别表示背对背安装、面对面安装和串联安装。代号示例如32208/DF、7210C/DT例1：试说明滚动轴承代号61100和7205/P4的含义。受载最大的滚动体的载荷3、滚动轴承的载荷分布、失效形式和计算准则

1).滚动轴承的载荷分布

滚动轴承受通过轴承中心的纯轴向载荷时，在理想精度下，可认为各滚动体均匀承受。滚动轴承受径向载荷时，只有下半圈滚动体受载，在作用线上的滚动体所受的载荷最大

球轴承（点接触）滚子轴承（线接触）疲劳点蚀－脉动循环应力塑性变形磨损2)滚动轴承的失效形式

3、滚动轴承的载荷分布、失效形式和计算准则

3)滚动轴承的计算准则

正常工作条件下的回转滚动轴承，主要是疲劳点蚀破坏，应进行接触疲劳寿命计算，当载荷变化较大或有较大冲击载荷时，还应作静强度计算；对于摆动或转速较低的轴承，主要防止塑性变形，只需作静强度计算；高速轴承为防止发生粘着磨损、烧伤，除进行寿命计算外，还需核验极限转速。1)基本额定寿命和基本额定动载荷轴承的寿命：轴承中任一元件首次出现疲劳点蚀之前所运转的总转数或在一定转速下的工作小时数，称为轴承寿命。

基本额定寿命——轴承的寿命指标L10(r)、L10h(h)

。指90%可靠度、常用材料和加工质量、常规运转条件下的寿命。基本额定动载荷C——指基本额定寿命恰好为一个单位(106r)时，轴承所能承受的最大载荷

2）当量动载荷计算

附加轴向载荷3）轴承寿命计算计算公式4、滚动轴承的寿命计算基本额定静载荷C0（C0r

、C0a）5.滚动轴承的静强度计算额定静载荷

当量静载荷

取两式中大值6.滚动轴承的极限转速正常条件－设计手册查取条件改变－修正（相关系数查图5.21、5.22）采取改进措施提高极限转速相关系数查表5-14、5-15

例2试选择某传动装置中用深沟球轴承。已知轴颈d=35mm，轴的转速n=2860r/min，轴承径向载荷Fr=1600N，轴向载荷Fa=800N，载荷有轻微冲击，预期使用寿命L′h=5000h。7、滚动轴承部件的结构设计

1)轴承的固定

(1)两端固定

(2)一端固定，一端游动

2）轴承的配合3）轴承游隙调整4）轴承预紧

润滑目的－降低摩擦阻力，减轻磨损，降低接触应力，吸振降噪，防锈散热。（1）脂润滑－相应结构简单，易维护保养，不易渗漏，具密封作用；内摩擦力大。（2）油润滑－摩擦阻力小，散热好，具清洗作用；易渗漏，密封装置复杂，需供油设备。（3）固体润滑剂－（常用二硫化钼）润滑脂的添加剂、粘贴形成固体润滑膜、自润滑轴承等。6）滚动轴承的密封目的：防尘、防水、防止润滑剂的流失常用密封结构型式：接触式密封常见型式密封件与轴接触，二者间有摩擦和磨损，低速使用。非接触式密封常见型式利用间隙进行密封，转动件与固定件不接触，允许轴高速。5）滚动轴承的润滑5.3.2、其他类型的滚动摩擦支承1.填入式滚珠支承

结构形式2.密珠支承5.3.2、其他类型的滚动摩擦支承3、直线运动球轴承

1)直线运动球轴承的结构及用途2)使用直线运动球轴承的优点

受载荷的钢球与轴作滚动接触。用非常低的摩擦系数相对移动。运用于电子、机械、仪器、机器人、工具机械、食品机械、包装、机械、医疗机械、印刷机械、纺织机械等一般或特殊机械行业之中（１）磨擦阻力及动磨擦阻力极小，可以节省能源，容易得到较高运动速度。（２）长期保持精度不变，使用寿命长。（３）互换性好，安装换用方便省时，机械结构新颖，小型，量轻（４）润滑保养简单。（５）两侧附加油封的轴承适于灰尘较多或异物容易侵入的场所。

3)使用注意事项安装、使用场合5.4弹性摩擦支承特点：只有弹性摩擦，摩擦力矩极小。最常用的弹性支承形式

：悬簧式十字形片簧式张丝式吊丝式弹性支承优点：1)弹性摩擦极小，运动件与承导件之间几乎可认为没有摩擦。2)弹性支承中没有磨损，使用寿命长。3)支承中无间隙，不会给传动带来空回。4)支承中无相对滑动或滚动，因此不需施加润滑剂，维护简单。5)可在各种使用条件下工作，如真空、高温、高压和具有射线等。6)结构简单，成本低。缺点：1)运动件转角有限制(一般不超过2πrad)。2)转动中心是变化的(指悬簧式和十字形片簧式弹性支承)。3)不能承受大的力。5.5流体摩擦支承及其他形式的支承流体摩擦支承－运动件和承导件间有流体膜

流体摩擦分类一（按流体膜形成方法）

动压支承

静压支承分类一（按支承中流体的不同）液体摩擦支承气体摩擦支承END轴颈的结构整体式圆柱面支承的结构特点

制造简单，但磨损后无法调整间隙，影响轴的旋转精度和正常工作。应用间歇工作、低速和轻载场合。

整体式圆柱面支承的结构剖分式圆柱面支承的结构特点：结构复杂，刚度下降（同整体式相比）；可以调整轴承的径向间隙。轴承盖轴承座螺栓轴瓦滑动轴承、轴瓦轴瓦结构油孔和油沟轴瓦与轴承衬的结合型式铸铁普通灰铸铁、球墨铸铁（塑性差、跑合性差）低速、轻载、不重要的场合铜合金青铜（常用）锡青铜和铅青铜－减摩性和耐磨性佳，有足够强度，跑合性差（重载、中速）铝青铜－强度和硬度较高，抗胶合能力差（重载、低速）黄铜价格低，低速使用。轴承合金（巴氏合金）锡(Sn)、铅(Pb)、锑(Sb)和铜(Cu)的合金。特点耐磨性和减摩性良好，但强度低、成本高。减摩层－－轴承衬应用中、高速，重载。锡基合金配件陶瓷合金（粉末合金）组成铁基、铜基粉末冶金减摩材料（国标）。优点有自润滑性。应用低或中速，轻或中载，润滑不便、要求清洁。青铜自润滑轴承非金属材料（常用工程塑料）优点耐磨、耐腐蚀、自润滑性能。缺点

承载能力低，高温变形，导热性和稳定性差。应用温度不高、载荷不大场合。宝石轴承（刚玉﹑玛瑙﹑微晶玻璃等）优点摩擦系数小，硬度高，耐腐蚀、热膨胀系数小，抗压强度高。缺点

脆性材料，加工困难。

应用仪器仪表。（轴承承受载荷很小﹐但要求旋转精度高﹑灵敏度好﹑使用寿命长）摩擦力矩的计算支承承受径向载荷支承承受轴向载荷（轴转动时，轴肩处产生摩擦）顶尖支承特点：支承轴线相对于轴颈有倾斜时，运动件仍能正常工作；摩擦力矩小；磨损较快。应用：低速、轻载。轴尖支承特点：置中精度、方向精度均不高；磨损快；摩擦力矩小。球支承特点运动件可绕本身轴线转动；可在通过其轴线的平面内摆动一定的角度。深沟球轴承6特点：

主要承受径向载荷，也可同时承受少量双向轴向载荷。价格低，应用广。基本额定动载荷比：1极限转速比高调心球轴承（1）特点：

主要承受径向载荷，也可同时承受少量双向轴向载荷。外圈滚道为球面，具有自动调心功能。基本额定动载荷比：0.6～0.9极限转速比中圆柱滚子轴承（外圈无挡边）N特点：

只能承受径向载荷，承载能力高。但对轴的偏斜和弯曲变形很敏感。基本额定动载荷比：1.5～3极限转速比高滚针轴承（NA）特点：

只能承受径向载荷，承载能力大。径向尺寸小。一般内外圈可分离；工作时不允许内外圈轴线有偏斜。角接触轴承（7）特点：

同时承受径向和轴向载荷，或单独承受轴向载荷。一般成对使用。基本额定动载荷：1～1.4极限转速比高圆锥滚子轴承3特点：

同时承受较大的径向和轴向载荷，或单独承受轴向载荷。内外圈可分离、分别安装，安装时需调整游隙；一般成对使用。基本额定动载荷：1.5～2.5极限转速比中推力球轴承（5）特点：

只能承受轴向载荷，具有最小轴向载荷限制；高速时离心力大，钢球与保持架磨损、发热严重，寿命低。基本额定动载荷：1极限转速比低轴承的调心作用（1）类型代号代号轴承类型代号轴承类型0123456双列角接触轴承调心球轴承调心滚子轴承和推力调心滚子轴承

圆锥滚子轴承双列深沟球轴承推力球轴承深沟球轴承78NUQJ角接触轴承推力圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承双列或多列用字母NN表示外球面球轴承4点接触球轴承

注：在表中代号后或前加字母或数字表示该类轴承中的不同结构

表5-4常用滚动轴承类型代号（2）尺寸系列代号表5-5轴承尺寸系列代号直径系列代号向心轴承推力轴承宽度系列代号高度系列代号8012345679l2尺寸系列代号7173780818283848586890919293949596900010203040506070901010111213l4l51617l9l1l282021222324252627292122238303132333739313234042474941424595（3）内径代号表5-6轴承内径代号轴承基本直径／mm内径代号示例0.6～10(非整数)用基本内径毫米值直接表示，在其与尺寸系列代号之间用“／”分开深沟球轴承618／2.5d=2.5mm1~9(整数)用基本内径毫米值直接表示，对深沟球轴承及角接触球轴承7、8、9直径系列，内径与尺寸系列代号之间用“／”分开深沟球轴承625,618／5d=5mm10～1710121517000l0203深沟球轴承6200d=10mm20~480(22,28，32除外)

基本直径除以5的商数，商数为个位数，需在商数左边加“0”，如08

调心滚子轴承23208d=40mm

大于和等于500以上及22,28,32

用基本内径毫米数直接表示，但与尺寸系列之间用“／”分开

调心滚子轴承230／500d=500mm疲劳点蚀内圈滚道深度点蚀外圈滚道点蚀滚动体点蚀塑性变形滚道塑性变形外圈滚道塑性变形磨损内圈滚道胶合、点蚀、磨粒磨损外圈滚道胶合（大片）、点蚀（小片）异物进入轴承，破坏滚动元件间的相对关系，导致滚动体与保持架直接摩擦而产生烧结表5-7中，e－判断系数

Fa/Fr≤e时，Fa的影响较小，忽略不计。深沟球轴承和角接触轴承（7000C）的e值随Fa/C0的增加而增大。7000AC和7000B的角接触轴承，公称接触角较大，忽略实际接触角的变化，e近似某一常数。圆锥滚子轴承中滚动体与滚道线接触，实际接触角恒定，e为定值。当量动载荷的计算X、Y－径向动载荷系数和轴向动载荷系数（表5-7）在有振动和冲击时

fp－冲击载荷系数（表5-8）附加轴向载荷的计算1、附加轴向力Fs查表5－9

在计算角接触轴承的当量动载荷时，要考虑由径向载荷产生的附加轴向力。2、轴向载荷Fa的计算(1)FA+Fs2＞Fs1

时,轴有右移趋势则轴有左移趋势

确定后

计算其当量动载荷

（2）角接触球轴承和圆锥滚子轴承

轴向载荷Fa的计算

轴向载荷Fa的计算方法二：对任一端轴承而言，其轴向载荷为下列两个结果中取大值者：

(1)该轴承的内部轴向力；

(2)除该轴承内部轴向力以外的其余轴向力的代数和。取两者中大值轴向载荷Fa的计算的计算方法一：先通过派生轴向力及外加载荷的计算与分析，判定被“放松”或被“压紧”的轴承；然后确定被“放松”轴承的轴向力仅为其本身派生的轴向力；被“压紧”轴承的轴向力则为除去本身派生的轴向力后其余各轴向力的代数和。A轴承寿命计算公式=常数

基本额定寿命L10

滚