新北科大《机械设计》内部学习辅导资料（包括重点难点分析、典型题解析、自测题等）第11章 轴承设计.pdf

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1、机械设计基础近机类学习指导11-1返回目录第十一章 轴承设计第十一章 轴承设计 11.1 教学基本要求11.1 教学基本要求 1了解摩擦状态 2掌握液体动压润滑的形成机理及其形成的必要条件 3了解液体静压润滑的形成机理 4了解滑动轴承结构形式和润滑 5掌握非液体润滑滑动轴承的材料和参数选择及其设计计算 6掌握滚动轴承的结构类型和代号 7掌握选择滚动轴承类型的基本方法 8掌握滚动轴承寿命计算的基本理论及方法 9合理进行滚动轴承结构设计11.2 重点与难点分析11.2 重点与难点分析 重点掌握摩擦状态非液体润滑滑动轴承设计滚动轴承的类型和代号滚动轴承寿命计算的基本理论及方法和滚动轴承组合结构1 摩

2、擦状态干摩擦 摩擦状态干摩擦 两摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜致使两表面直接接触时的摩擦称为干摩擦边界摩擦边界摩擦 两摩擦表面各吸附一层极薄的边界膜膜厚约 0.1m两表面仍是凸峰接触的摩擦状态称为边界摩擦液体摩擦液体摩擦 两摩擦表面完全被液体层隔开两表面凸峰不直接接触此种润滑状态亦称液体润滑混合摩擦混合摩擦 两表面间同时存在边界摩擦和液体摩擦的状态称为混合摩擦边界摩擦和混合摩擦统称为非液体摩擦2 非液体润滑径向滑动轴承的设计计算 非液体润滑径向滑动轴承的设计计算图 11-1 为径向滑动轴承的结构示意图机械设计基础近机类学习指导11-2图 11-11平均压强验算pBdFp=式中F为作用在轴承上的

3、径向载荷NB为轴承宽度mmd为轴颈直径mmp为轴承材料许用压强MPa2pv值验算 轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗fpvf 为摩擦因数成正比限制 pv值就是限制温升100060pvdnBdFpv=式中v为轴颈圆周速度m/spv为轴承材料许用值MPam/s3轴颈速度验算vv式中v为轴颈圆周速度许用值m/s3 液体动压润滑的形成机理及其形成的必要条件 液体动压润滑的形成机理及其形成的必要条件 1两工作表面间必须有楔形间隙 2两工作表面间必须连续充满润滑油或其它粘性流体 3两工作表面间必须有相对滑动速度其运动方向必须保证润滑油从大截面流进从小截面流出4 滚动轴承的结构 滚动轴承的结构类型和代号类

4、型和代号重点掌握调心球轴承1 类调心滚子轴承2 类圆锥滚子轴承3 类机械设计基础近机类学习指导11-3深沟球轴承6 类角接触球轴承7 类和向心圆柱滚子轴承N 类的类型代号结构特点承受载荷方向极限转速和应用特点参见教材表 11-1 内径代号内径代号 用基本代号右起第一第二位数字表示内径 20480mm 内d=内径代号5mm 尺寸系列代号尺寸系列代号 对于同一内径的轴承为了适应不同承载能力转速或结构尺寸的需要采用不同大小的滚动体外径和宽度对于推力轴承则为高度以基本代号右起第三直径系列和第四位数字宽度系列为尺寸系列代号 类型代号类型代号 从基本代号右起第五位起用 12 位数字或拉丁字母表示轴承的类型

5、常用类型代号见教材表 11-3 公差等级代号公差等级代号 表示轴承制造的精度等级分别用/P0为普通级精度可省略/P6x/P6/P5/P4/P2精度按以上次序由低到高游隙代号游隙代号 轴承内外圈和滚动体之间存在一定的间隙因此内圈相对外圈有一定的游动量该游动量就称为游隙游隙代号分别用/C1/C20/C3/C4/C5 表示游隙自小到大0 组省略不注在一般工作条件下应优先选0 组游隙轴承 5滚动轴承基本额定动载荷和基本额定寿命的定义滚动轴承基本额定动载荷和基本额定寿命的定义 滚动轴承的基本额定寿命是指一批轴承在同一条件下其中 10%的轴承产生疲劳点蚀而 90%的轴承不产生疲劳点蚀时轴承所转的总圈数用

6、L10表示或在一定转速下的工作小时数用 Lh表示 滚动轴承在基本额定寿命 L10恰好等于 106转时所能承受的载荷称为基本额定动载荷用 C 表示 6派生轴向力派生轴向力总轴向力和当量动载荷的计算总轴向力和当量动载荷的计算 1派生轴向力的计算方法见下表角接触轴承派生轴向力角接触轴承派生轴向力 S 计算计算向心角接触球轴承轴承类型70000C=1570000AC 型=2570000B=40向心圆锥滚子轴承30000 型SeFr0.68Fr1.14FrFr/2Y 2计算角接触轴承的总轴向载荷的方法可归纳如下1根据轴上全部轴向力包括外加轴向力A和轴承派生轴向力S合力的指向判明哪端轴承被机械设计基础近机

7、类学习指导11-4压紧哪端轴承被放松2被放松的轴承的轴向载荷等于它本身的派生轴向力3被压紧的轴承的轴向载荷等于除它本身派生轴向力以外的其它轴向力的矢量和 3当量动载荷的计算公式arYFXFP+=式中rF 为径向载荷NaF 为轴向载荷NX为径向载荷系数 Y为轴向载荷系数在应用教材表 11-7 查XY时一些轴承需要先确定系数e它是表征轴向载荷对向心轴承受力影响的判别系数其数值与轴承的类型和实际接触角有关 4寿命计算公式)(60106PfCfnLPTh=式中为寿命指数对于球轴承3=滚子轴承3/10=11.3 典型例题分析11.3 典型例题分析例例 11-1 一非液体润滑滑动轴承轴瓦材料为铸锡青铜 Z

8、CuPb5Sn5Zn5已知径向外载荷为 6.0kN轴颈转速为 1000r/min工作温度最高为 130轴颈允许最小直径 75mm试校核该轴承的承载能力解解1查表 11-1 得轴瓦材料许用值p=15Mpapv=12 Mpa.m/sv=4m/s 2轴承的工作能力校核1.07MPa75756000pBdFp=MPa3.93m/s1000601000753.14100060vdnv=m/s4.21m/s1.067MPa3.93pvpv=m/sMPa所以该轴承的承载能力满足要求例例 11-2 某减速器的一轴装轴承处轴的直径约 3643mm轴承组合拟背靠背安装已知两轴承的径向载荷分别为 1rF=5000N

9、2rF=2600N轴的轴向机械设计基础近机类学习指导11-5外载荷 A=800N各载荷方向如图 11-2a 所示转速 n=1450r/min工作时有轻微冲击轴承工作温度 100以下试设计该轴承要求轴承寿命不少于 15 年一年以 300 天计算三班制工作AF1122FAFF12a)b)图 11-2解解:1试选轴承型号根据轴径要求试选 30308 圆锥滚子轴承2计算轴承的轴向载荷 查机械设计手册30308 轴承为圆锥滚子轴承其基本额定动载荷Cr=90500NY=1.7e=0.35查教材表 11-8 两轴承的派生轴向力分别为 1470N5000N1.7212111=rFYS 764.7N2600N1

10、.7212122=rFYS1S2S 的方向如图 11-2b 所示由于2SA+=(800+764.7)N=1564.7N1S轴承2 被压紧轴承 1 被放松故 11SFa=1470N 22SAFa+=1564.7N 3计算当量动载荷因 35.0209.05000147011=602.026007.156422查表 11-7 得11=X01=Y4.02=X7.12=Y由教材中公式arYFXFP+=得 1P=15000N+01470N=5000N 2P=0.42600N+1.71564.7N=3700N21PP 所以只需校核轴承 1 的寿命机械设计基础近机类学习指导11-6 4求轴承 1 的寿命有轻微

11、冲击查表取0.1=TfPf=1.1轴承 1 的寿命为 nLh601061=1PfCfPrT=h10/3650001.19050014506010130245.5h即1.18243005.130245=年满足要求 11.4 自测试题 11.4 自测试题11.4.1 判断题11.4.1 判断题正确正确错误错误 1滑动轴承的精度比滚动轴承低 2一般情况下由于普通滑动轴承的极限转速低不能承受大的冲击和振动所以常被滚动轴承所取代 3为了引导润滑油分布到滑动轴承的整个工作面上一般要在轴承的承载区开设油孔和油沟 4在承受很大冲击和振动载荷的机械中常选用滑动轴承 5滚动轴承一般由内座圈外座圈滚动体和保持架四部

12、分组成有些滚动轴承可以缺少其中某一部分或某几部分但滚动体是不可缺少的()6轴承 31205 紧圈与轴的配合可以标注为25k6 7深沟球轴承 6206 内圈与轴的配合在装配图上可以标注为30H7k6()8滚动轴承工作时承受的当量静载荷不得大于其基本额定静载荷 9滚动轴承计算当量动载荷的轴向系数 Y 值越大其承受轴向力的能力越大 10 滚动轴承的基本额定静载荷 C0值都应大于基本额定动载荷 C 值()11.4.2 选择题11.4.2 选择题 1滑动轴承限制 pv 值是为了限制_ 1轴承温升 2轴承磨损 3轴承耗油量 4摩擦过大 2在一般机械中滑动轴承的宽径比 B/d 常用范围是_机械设计基础近机类

13、学习指导11-7 10.10.5 20.51.5 312.5 423.5 3两相对滑动的接触表面依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称为_ 1液体摩擦 2半液体摩擦 3混合摩擦 4边界摩擦 4向心滑动轴承的直径增大一倍宽径比不变载荷不变则轴承压强 p变为原来的_倍 12 21/2 31/4 44 5在各种基本类型的向心滚动轴承中_不能承受轴向载荷1调心球轴承 2圆柱滚子轴承3调心滚子轴承 4深沟球轴承 6某滚动轴承按寿命公式计算出寿命 Lh=10500h其可靠度_ 1为 99%2为 90%399%5不确定 7当滚动轴承的疲劳寿命可靠度提高时其额定静载荷_ 1增大 2减小 3不变 4不一定 8滚动轴承

14、寿命计算公式 LCP=()中各参数 LCP 的单位分别为_ 1h 2N 3r 4106 r5s F.M 6 r/min 9滚动轴承寿命计算公式为 LCP=()为寿命指数对 N206 轴承_ 13 2310 3103 413 10滚动轴承的额定静载荷是指使_的载荷1滚动体和滚道不致破坏时2滚道表面永久变形为滚动体直径万分之一时3滚道与受载最大的滚动体接触中心处引起规定接触应力时 490的轴承滚道与滚动体塑性变形之和等于滚动体直径万分之一时11.4.3 填空题11.4.3 填空题 1在非液体摩擦滑动轴承设计中限制 pv 的主要目的是_限机械设计基础近机类学习指导11-8制 p 的主要目的是防止轴承

15、_限制 v 的主要目的是防止轴承_ 2滑动轴承保证液体动压润滑的条件有 3按轴承工作时的摩擦性质不同轴承可分为_轴承和_轴承两大类 4滑动轴承中按其所能承受的载荷方向分类主要能承受径向载荷的轴承称为_轴承仅能承受轴向载荷的轴承称为_轴承 5对滑动轴承的轴瓦材料的主要性能要求有 6 滚动轴承的四个基本组成部分是_ _ _ _ 7中速旋转正常润滑的滚动轴承的主要失效形式是_ 8角接触球轴承 7210C 的基本额定动载荷 Cr33.9kN表示该轴承在33.9kN 的载荷下寿命为_r 时可靠度为_ 9滚动轴承按可承受的载荷方向分类主要承受径向载荷同时可以承受轴向载荷的称为_轴承只能承受轴向载荷的称为_轴承 10滚动轴承接触式密封适用于_速常用的结构有 _等非接触式密封适用于_速常用结构有_等返回目录