机械设计第十章滚动轴承
机械设计基础第章滚动轴承轴向力的计算
机械设计基础第章滚动轴承轴向力的计算滚动轴承是一种重要的机械传动部件，广泛应用于各种机械设备中。
在滚动轴承的设计中，轴向力的计算是重要的一环。
轴向力是指作用在轴承上的沿轴向方向的力，它对轴承的正常工作和寿命具有重要影响。
轴承在工作过程中，常常受到来自外部或内部的轴向力的作用。
外力主要包括：1.传动装置的轴向力：在一些传动装置中，由于齿轮、联轴器、皮带轮等传动元件的轴向对各来的作用，会使得轴承受到轴向力的作用。
2.轴向定位力：当轴承所选择的结构形式为非推力轴承，即由轴承的其他结构形式来决定轴承承受的轴向力，比如圆锥滚子轴承、调整心形滚子轴承等。
3.实际工况的影响力：比如离心力、旋转不平衡力等，由于转子的形状和运动特性，往往会使得轴承受到轴向力的作用。
内力主要包括：1.轴的伸长引起的力：当轴受到拉伸力或拉压力时，会产生轴向力作用于滚动轴承上。
2.温度变化引起的力：由于温度变化引起的轴线伸长或缩短导致的轴向力。
3.轴的变形引起的力：由于轴的变形导致的轴向力，如轴端的盖板，轴承座两侧安装的螺钉张紧方式的变形。
1.当轴承承受的轴向力为外力时，根据传动装置的轴向力大小和方向来计算。
一般可以通过传动装置的设计手册或相关文献来获取。
2.当轴承承受的轴向力为内力时，可以通过相关的计算公式来计算。
比如，当轴受到拉伸力时，轴向力可以通过公式F=σ×A计算，其中F为轴向力，σ为轴的应力，A为轴截面积。
3.当轴承承受的轴向力为温度变化引起的力时，可以通过计算轴线伸长或缩短的量来计算轴向力。
在滚动轴承的设计中，合理计算轴向力是十分重要的，轴向力过大或者过小都会对轴承的使用寿命和运行效果产生负面影响。
因此，在设计滚动轴承时，需要结合实际应用情况，充分考虑轴向力的计算，以确保轴承正常工作并具有较长的使用寿命。
10机械设计习题以及答案
一、填空题（每题2分，共20分）1.零件的计算载荷与名义载荷的关系是2.计算螺栓抗拉强度时用3.受剪铰制孔螺栓在横向剪力作用下，螺栓杆和孔壁间可能发生4.常用的无键联接形式有5.销联接主要用于6.链传动中合理的链条长为7.链传动的链节距为P，链轮齿数为Z，则链轮分度圆半径为8.闭式齿轮传动中，常见的两种疲劳损坏形式是9.蜗杆传动的主要失效形式是10.非液体摩擦滑动轴承的一般校核计算时应考虑的指标有和二、简答题（共30分）1.试给出以下有关变应力的定义表达式并予以说明：（1）平均应力σm （2）应力幅σa （3）循环特性r（5分）2.机械摩擦副中有几种摩擦状态？试绘示意图说明。
（5分）3.简述带传动中的弹性滑动现象，并说明该现象是如何影响传动的？（5分）4.直轴分哪几种？各承受什么载荷？试各举一例说明。
（5分）5.选用轴瓦材料时为什么要验算P，Pv和v值是否满足要求？（4分）6.简述滚动轴承额定动载荷与当量动载荷的含义，要求写出当量动载荷计算公式并予以说明。
（6分）三、设计计算题（每题10分，共50分）1.一薄板用两个M10普通螺栓联接在厚机架上，尺寸如图示。
已知薄板上受力P=600N，板间摩擦系数f=0.2，防滑系数Ks=1.2，螺栓许用应力[σ]=108MPa，螺栓螺纹小径d1=8.376mm，试校核螺栓联接是否安全可靠。
1）给出带的应力分布图，注明各种应力名称及最大合成应力的位置。
2）图示为蜗杆、齿轮传动装置，已知主动斜齿轮的转向n1和蜗杆5的旋向如图示。
今欲使轴Ⅱ上传动件轴向力相抵消，试确定：3）斜齿轮1、2轮齿的旋向；4）蜗轮6的转向及其旋向；5）用图表示轴Ⅱ上传动件的受力情况（用各分力表示）。
2.分析图示结构，指出位置处结构为什么是错的？3.如图示，某轴由一对圆锥滚子轴承支承，已知Fr=6000N，Fa=1030N，n=1000r/min，fp=1，ft=1，额定动载荷C=34000N，提示：S=R/2y，e=0.38，y=1.6，A/R>e时，x=0.4，y=1.6，A/R≤e 时，x=1，y=0。
机械设计章节练习题(含答案)——滚动轴承
第17章滚动轴承【思考题】17-1 在机械设计中，选择滚动轴承类型的原则是什么？一般优先选用什么类型的轴承？17-2 滚动轴承的代号由几部分组成？基本代号又分几项内容？基本代号中各部分代号是如何规定的？17-3 滚动轴承的应力特性和主要失效形式是什么？17-4 什么是滚动轴承的基本额定寿命？什么是滚动轴承的基本额定动载荷？17-5 当量动载荷的意义和用途是什么？如何计算？17-6 滚动轴承寿命计算一般式是什么？考虑温度系数、载荷系数、可靠性系数后的计算公式是什么？17-7 何时要进行滚动轴承的静载荷计算？17-8滚动轴承装置结构设计时应考虑哪些问题？17-9自行车前后轮采用的是何种轴承？有什么结构特点？A级能力训练题1.滚动轴承套圈及滚动体常用钢的牌号为。
（1）20Cr （2）20CrV （3）GCr15 （4）18CrMnTi2.滚动轴承代号由三组成，其中前段代号表示。
后段为补充代号，用来表示。
（1）轴承的厂牌名称（2）对轴承制造提出的特殊要求（3）轴承游隙组别与精度等级（4）轴承精度等级与结构特点3.能很好地承受径向载荷与轴向载荷的联合作用的轴承类型是。
（1）圆锥滚子轴承（3）单列向心短圆柱滚子轴承（2）球面滚子轴承（4）向心推力球轴承滚动轴承4.一批在同样载荷和同样工作条件下运转的型号相同的滚动轴承，它们的寿命。
（1）相同（2）不相同（3）90℅轴承的相同（4）最低时应该相同5.一个滚动轴承的额定动载荷，是指该型号轴承，轴承所能承受的载荷。
（1）使用寿命为106转时（2）额定寿命为106转时（3）平均寿命为106转时（4）该轴承可靠度为95%时6.滚动轴承的额定静载是指滚动体直径万分之一时的载荷。
（1）使滚道表面塑性变形等于（2）使90%的轴承滚道与滚动体变形量小于（3）使滚道与受力最大滚动体塑性变形量之和等于7.下列滚动轴承中，具有良好调心作用的是。
（1）球面滚子轴承（2）圆锥滚子轴承（3）深沟球轴承8.球轴承和滚子轴承的支承刚性相比较，。
电子课件-《机械基础(第六版)》-A02-3658 10第十章 轴
§10—2 轴的结构
（7）紧定螺钉与挡圈
结构简单，同时起周向固定作用，但 承载能力较低，且不适用于高速场合
§10—2 轴的结构
（8）圆锥面
能消除轴与轮毂间的径向间隙，拆 装方便，可兼做周向固定。常与轴端 挡圈联合使用，实现零件的双向固定
§10—2 轴的结构
2．轴上零件的周向固定
（1）平键连接
加工容易、拆装方便，但轴 向不能固定，不能承受轴向力
§10—2 轴的结构
四、轴的常用材料
1．轴的材料一般多选用中碳钢，如35钢、45钢和50 钢等，其中45钢应用最广。热处理（调质、正火、 淬火）后可以提高力学性能，具有良好的切削性能
2．轴的材料有时也选用合金钢，如20Cr、40Cr等， 承受载荷较大、强度较高、质量较轻及耐磨性较好
第十章 轴
制作：王希波
结构简单，不能承受较大 载荷，只适用于辅助连接
§10—2 轴的结构
（5）过盈配合连接
同时有轴向和周向固定作用，对中精 度高，选择不同的配合有不同的连接强 度。不适用于重载和经常拆装的场合
§10—2 轴的结构
三、轴上常见的工艺结构
设计轴应注意： （1）轴的结构和形状应 便于加工、装配和维修 （2）阶梯轴的直径应该 是中间大、两端小，以便 于轴上零件的拆装
汽车传动轴
§10—1 轴的用途和分类
3．转轴
既承受弯矩又承受 扭矩，既起支承作用 又起传递动力的作用
二级齿轮减速器中间轴 1—圆锥滚子轴承 2—小齿轮 3—定位套 4—大齿轮
第十章 轴
§10—2 轴的结构
一、轴的结构及设计要求
1．轴的结构
1—密封圈 2—透盖 3—滚动轴承
4—轴 5—齿轮 6—箱体 7—闷盖
广东省高等教育自学考试《机械设计》课程考试大纲(课程代码01095)解析
广东省高等教育自学考试《机械设计》（课程代码：01095）课程考试大纲目录一、课程性质与设置目的二、考试内容与考核目标第一章绪论第一节机械的组成及本课程研究的对象第二节本课程的性质、地位和任务第三节本课程的特点和学习方法第二章机械设计概论第一节机械设计的基本要求和一般程序第二节机械零件的载荷和应力第三节机械零件的主要失效形式和设计计算准则第四节机械零件材料的选第五节机械零件的结构工艺性第六节机械设计中的标准化第七节摩擦、磨损和润滑基本知识第三章螺纹连接第一节螺纹第二节螺纹连接的基本类型和标准连接件第三节螺纹连接的预紧与防松第四节螺栓组连接的设计第五节单个螺栓连接的强度计算第六节提高螺栓连接强度的措施第四章其他常用连接第一节键连接第二节花键连接第四节成形连接第五节焊接和胶接第五章带传动第一节带传动概述第二节传动带的应用基础第三节带传动的工作能力分析第四节普通V带传动的设计计算步骤第五节其他带传动简介第六章齿轮传动第一节齿轮传动概述第二节齿轮传动的主要失效形式和设计准则第三节齿轮常用材料及其热处理方法第四节齿轮传动的计算载荷第五节标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算第六节标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算第七节齿轮传动强度计算中的许用应力第八节圆柱齿轮传动的设计第九节直持锥齿轮传动的强度计算第十节齿轮的结构设计第十一节齿轮传动的润滑第十二节谐波齿轮传动简介第七章蜗杆传动第一节蜗杆传动的概述第二节普通圆柱蜗杆传动主要参数和几何尺寸计算第三节蜗杆传动的主要失效形式、设计准则和材料选择第四节普通圆柱蜗杆传动的强度计算和刚度计算第五节蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算第六节蜗杆和蜗轮的结构设计第八章其他常用传动第一节链传动第二节螺旋传动第三节摩擦轮传动第九章轴第一节轴的概述第二节轴的材料第三节轴径的初步估算第四节轴的结构设计第五节轴的强度计算第六节轴的刚度计算第十章滚动轴承第一节滚动轴承的构造和特点第二节滚动轴承的类型和选择第三节滚动轴承代号第四节滚动轴承的失效形式和计算准则第五节滚动轴承的寿命计算第六节滚动轴承的静强度计算第七节滚动轴承的极限转速第八节滚动轴承部件结构设计第十一章滑动轴承第一节滑动轴承的分类及特点第二节滑动轴承的结构型式第三节轴瓦的材料和结构第四节非液体摩擦滑动轴承的计算第五节液体动压润滑形成原理及基本方程第六节液体动压径向滑动轴承的计算第七节其他形式滑动轴承简介第八节滑动轴承用润滑剂与润滑装置一、关于大纲的说明与考核实施要求【附录】题型举例一、课程性质与设置目的（一）课程性质与特点《机械设计》是机械设计制造及自动化专业的专业基础课程，内容包括总论部分、连接部分、传动部分及轴系部分等，是学习本专业其他课程的基础。
机械设计教程 第3版 第十章 滑动轴承设计
第3版
第十章 滑动轴承设计
第一节 滑动轴承的主要类型和特点 第二节 滑动轴承的常用材料和结构 第三节 混合润滑滑动轴承的工作能力设计 第四节 流体动压润滑滑动轴承的工作能力设计
第十章 滑动轴承设计
滑动轴承通过润滑剂作为中间介质将旋转的轴与固定的机架(座)分隔开,以达 到减少摩擦的目的,这是一种工作在滑动摩擦状态下的轴承。滑动轴承主要用于 滚动轴承难以满足工作要求的场合,如高转速、长寿命、低摩擦阻力、承受大的 冲击载荷、低噪声和无污染等条件。另外,为降低成本,一些极简单的回转支撑也 常采用滑动轴承。 滑动轴承设计的主要内容是:轴承材料的选择,轴承的结构设计,润滑剂与润滑方 式的选择,轴承工作能力设计计算等。
第二节 滑动轴承的常用材料和结构
三、推力滑动轴承结构
推力滑动轴承的承载面与轴线垂直,用以承受轴向载荷。 图10-6所示为常用的推力滑动轴承承载面的情况。图10-6a所示为实心端面推力滑动轴 承,这种轴承结构简单,但是承载面沿直径方向速度变化大,产生不均匀的磨损以后,导致压 强分布不均匀;图10-6b所示为空心端面推力滑动轴承,靠近中心处不承载,避免了实心式 结构的缺点;图10-6c所示为单环式推力滑动轴承,可承受单向轴向载荷,承载面可利用径向 滑动轴承(图10-2)的端面;图10-6d所示为多环式推力滑动轴承,承载面积增大,承载能力提 高,可承受双向轴向载荷,但是各环之间载荷分布不均匀,承载能力受各环加工误差的影响 较大。
图10-2所示为剖分式径向滑动轴承结构,轴承座沿轴线剖开,使轴系的装配与拆卸都很 方便。在剖开的轴承座与轴承盖之间设有止口结构,保证装配时轴承座与轴承盖的准确 定位。双头螺柱和螺母用于轴承座与轴承盖的连接。为便于轴承的润滑,轴承盖顶部设 有注油孔。
轴承选型计算
轴承选型计算内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）第十章滚动轴承一.主要内容滚动轴承是各类机械中普遍使用的重要支撑标准件，并由专业厂大批量生产。
本章是本课程的重点章节之一，由于滚动轴承的类型，尺寸以及精度等级等已有国家标准，因此，在机械设计中需要解决的问题主要有：（1）根据工作条件合理选择滚动轴承的类型；（2）滚动轴承的承载能力计算；（3）滚动轴承部件的组合设计。
1．滚动轴承类型的选择选择滚动轴承的类型时，首先应熟悉轴承的结构，特点，并与十一章滑动轴承的特点比较，借以区别良种轴承的适用场合。
此外，还应熟悉表征滚动轴承工作性能的三要素，即游隙，接触角，偏位角，以及它们的含义和对轴承工作性能的影响。
还应掌握滚动轴承的分类，特点及代号表示法，以及滚动轴承的选择原则。
按轴承内部结构和所承受的载荷方向不同，滚动轴承可分为三大类：（1）向心轴承——主要承受径向载荷；（2）向心推力轴承——可同时承受较大的径向及轴向载荷；（3）推力轴承——只能承受轴向载荷；推力向心轴承——可在承受轴向载荷的同时，还可承受较小的径向载荷。
国家标准规定我国生产的滚动轴承分为十个标准类型，其中常用的标准类型有：单列向心轴承（0000系列），双列向心球面球轴承（1000系列），单列向心短圆柱滚子轴承（2000系列），单列向心推力球轴承（6000系列），单列圆锥滚子（7000系列）和单向推力球轴承（8000系列）。
滚动轴承的代号表示法，是为了便于选择和使用而规定的。
学习时特别是上述几种轴承的代号中段从右数四位数字和精度等级的表示方法要熟悉。
应能根据给出的轴承代号，正确判断出轴承的精度等级，类型，直径系列和内径尺寸，并能指出该轴承的结构，特点及应用场合。
通常在机械设计中，滚动轴承类型的选择，要根据轴承所承受的载荷大小，方向，性质，工作转速的高低，轴颈的偏转情况等要求，并结合不同轴承的类型特点进行。
第10章 滚动轴承
一组同一型号轴承在同一条件下运转，可靠度R＝90%时， 能达到或超过的寿命。（即10%的轴承发生疲劳点蚀，90%的 轴承未发生疲劳点蚀前能达到或超过的寿命。） 记为：Ｌ（106 r）或Ｌh（h）。 基本额定动载荷： 额定寿命为106转时轴承所能承受的载荷。 常用字母C（Cr、Ca）表示。
注意：对向心轴承， Cr－径向基本额定动载荷； 对推力轴承， Ca－轴向基本额定动载荷。
上半圈滚动体不承载，下半圈滚动体承受不同的载荷。
载荷
轴向力
由各滚动体平均分担
径向载荷 一般承载区≤180 影响 受载滚动体的数目
游隙 弹性变形量
受最大径向载荷的滚动体承载为：
Fmax
5 Fr z
（z－滚动体数目）
失效形式 1.疲劳破坏（点蚀） 2.永久变形 滚动体与滚道接触表面受变应力所致。 是滚动轴承的主要失效形式。
转速很低或间歇运动时，承受很大静载荷或冲击 载荷，造成滚道凹坑，引起剧烈振动、噪声。
润滑、密封不良和维护、保养不当可引起不正常失效： 磨损；胶合；内外圈或保持架破损。 二. 轴承的寿命：
套圈－轴承内圈或外圈以及内外圈的总称。
可靠度R－一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分率。
二. 轴承寿命：
轴承的一个套圈或滚动体 的材料出现第一个疲劳扩展迹 象前，一个套圈相对另一个套 圈的总转数或工作小时数称为 轴承的寿命。 ★ 基本额定寿命：
7
8
9
0
窄
1
正常
2
宽 轻
3
4
5
特宽
6
－－ 特窄 －－ 超特 轻 超轻
特轻
中
重
－－－－－
注：2、3类轴承宽度系列代号为0时，不省略。