机械设计考研笔记(轴承)
机械设计基础--第十一章(轴 承)
（第十一章）
第十二章 轴 承
一、基本内容及学习要求 二、学习指导 三、典型实例分析 四、复习题 五、复习题参考答案
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一、基本内容及学习要求
1．基本内容 ⑴ 滑动轴承的结构类型及特点； ⑵ 轴瓦的材料与结构； ⑶ 滑动轴承的润滑； ⑷ 非液体摩擦滑动轴承的计算； ⑸ 滚动轴承的类型及特点，滚动轴承的代号； ⑹ 滚动轴承的类型选择； ⑺ 滚动轴承的失效形式； ⑻ 滚动轴承的疲劳寿命计算和静强度计算。
二、学习指导
4. 轴瓦。 轴瓦是滑动轴承中的关键零件，其工作表面既是承载表面， 又是摩擦表面。因此，轴瓦的材料选取是否适当以及结构是否 合理，对滑动轴承的性能将产生很大的影响。
⑴ 轴瓦和轴承衬的材料
① 对轴承材料的基本要求是：要有足够的强度；良好的减 摩性和耐磨性；良好的塑性、顺应性和嵌入性；良好的导热性 和抗胶合性。
b) 钠基润滑脂：有较好的耐热性（使用温度可达 140oC ），但耐水性较差；
c) 锂基润滑脂：其耐热性和耐水性都较好，使用温 度在－20oC~150oC 。
二、学习指导
润滑脂常用于低速、重载和为避免润滑油流失或不易 加润滑油的场合。
润滑脂的主要性能指标是针入度和滴点。针入度表示 润滑脂的粘稠程度，它是用150g的标准圆锥体放于25oC的 润滑脂中，经5s后沉入的深度（单位为 0.1mm）表示。针 入度愈小，则润滑脂越粘稠。滴点是指润滑脂在滴点计中 受热后滴下第一点油时的温度，滴点标志润滑脂的耐高温 能力。选用时应使润滑脂的滴点高于工作温度20oC以上。
二、学习指导
③ 固体润滑剂。固体润滑剂有石墨、二硫化钼（MoS2）、 聚四氟乙烯等。它通常与润滑油或润滑脂混合使用，也可以单 独涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜，或者混入金属或塑料粉 末中烧结成形，制成各种耐磨零件。石墨性能稳定，在 350oC 以上才开始氧化 ，并可在水中工作。聚四氟乙烯摩擦因数低， 只有石墨的一半。二硫化钼吸附性强，摩擦因数低，适用温度 范围广（－60oC~300oC ），但遇水后性能会下降。
02.10 《机械设计基础》轴承
（2）计算当量动载荷
故查表得 X=0.44, Y=1.326。则
N 查系数表，X=1，Y=0。故 N因 ，故按 P1 计算轴承寿命。
（3）验算轴承寿命。 （4）静载荷计算由系数表查得，7207C 轴承，X0=0.5，Y0=0.46。故当量静载荷为 NP01=Fr2=1520 N
两者取大值，故 P0=902
A1 / Fr1 =
2100 1600 =0.7> e A2 / Fr 2 = > e 所以 P 1 = f p ( X1 Fr1 Y 1A 1 ) =0.41 3000+0.87 2100=3057N 3000 1000
P2 = f p ( X 2 Fr 2 Y2 A2 ) =0.41 1000+0.87 1600=1802N 所以 Lh =
S1 +300=374> S2 所以轴承 2 被“压紧” ，轴承 1 被“放松” 。A1= St =74N，A2= S1 +300=374N 74 A1/R1= =0.29< e 253 A1 74 = =0.29< e R1 253 A2 374 = =0.5>e 所以 P1 = fp× R1 =1.2 × 253=303.6N R2 747 106 F1C t 106 15800 10 × ( ) = × ( ) =112390h 60n P 60× 1000 1122 3
N
NP02=Fr2=1520
N 两者
取大值，故 P02=Fr2=1520N。又因 P02< P01，所以只按 P02 计算静载荷安全系数。由安全系数表，按正常情况取 S0=2，
则轴承的实际安全系数为
故静载荷计算安全。
结论：选用 7206C 轴承能满足预期寿命要求。 4. 某转轴由一对代号为 30312 的圆锥滚子轴承支承，轴上斜齿轮的轴向分 力 Fx=5000N， 方向如图。 已知两轴承处的径向支反力 Fr1=13600N， Fr2=22100N。 求轴承所受的轴向力 Fa。
机械设计(9.7.1)--滚动轴承的静强度计算
9-7 滚动轴承的静强度计算 一、失效形式
静止、缓慢旋转(n <10r/min)
短期过载 滚动体与内、外圈塑性变形 失效形式基本额定静载荷C 0：
受最大载荷的滚动体和滚道处产生的永久
变形的总和为滚动体直径的1/10000时的载荷。
一、失效形式
载荷变动大，受冲击载荷作用的旋转轴
承按动载荷作用进行寿命计算，验算静强度
1.承受纯径向载荷轴承
2.承受纯轴向载荷轴承R
P =0A
P =0当量静载荷
二、当量静载荷P 0
3.同时承受径向载荷和轴向载荷A
Y R X P 000+=
三、计算公式
000S P C 按静载荷选择轴承公式深 深 深 深 深 A / R≤ 0.8
A / R > 0.8X 0
Y 0X 0Y 01
00.60.5X 0
Y 0深 深 深
深 深 深 C 深0.50.46AC 深
0.38
B 深0.26
深 深 深 深 深 深
设计手册。
机械设计基础--滚动轴承
?
RV2 RH2 Fr
角 接 触 球 轴 承
RV1 RH1 1,角接触轴承的派生轴向力 Fs O -支反力作用点,即法线与轴线的交点. 向心角接触轴承(角接触球轴承,圆锥滚子 轴承)受纯径向载荷作用后,会产生派生轴 FS 向分力 FS . O F 派生轴向力: si ≈ 1.25 Fr tgα 注意 F 的
Fr1 ● 若 FS1 + FA > FS2
Fr2
轴向合力向右,轴有向右移动的趋势,
但外圈被固定, 右轴承被压紧,会产生反力FS2′, 即:Fa1=FS1 (放松端) 使轴向力平衡, 使得 FS 1 + FA = FS 2 + FS 2 ′ FS2 和 FS2′ 都是右轴承所受的力,故: Fa 2 = FS 2 + FS 2 ′ = FS 1 + FA 而左轴承被放松, 故:Fa1 = FS 1
(放松端)
1 FS2′
FS1
2
FA
FS2
● 若 FS2 + FA < FS1, 轴向合力向左,轴有向左移动的趋势, 右轴承被压紧,会产生反力FS 2′, 使轴向力平衡:
FS 1 = FS 2 + FA + FS 2 ′ Fa1 = FS 1
(放松端)
∴
Fa 2 = FS 1 FA(压紧端)
归纳如下: 根据排列方式判明派生轴向力 FS 1,FS2 的方向; 判明轴向合力指向及轴可能移动的方向, 分析哪端轴承被"压紧",哪端轴承被"放松"; "放松"端的轴向载荷等于自身的内部轴向力, "压紧"端的轴向载荷等于除去自身派生轴向力 后其它轴向力的代数和. 对于能够承受少量轴向力而α=0 的向心轴承: (如深沟球轴承) 因为:α=0 , FS1=0 ,FS2= 0 所以:Fa=FA 图中: Fa1=0 Fr1 Fa2=FA FA
机械设计(9.8.1)--滚动轴承的静强度计算
一、轴承的轴向固定
1.全固式—两端单向固定
适用于跨距较小，温度不高的轴系结构
一、轴承的轴向固定
承受径向载荷时，该载荷由两个轴承共同承担
1.全固式—两端单向固定
R
一、轴承的轴向固定
轴向外载荷向右轴向外载荷向左
1.全固式—两端单向固定
F
F
一、轴承的轴向固定
2.固游式—一端双向固定，一端游动
适用于跨距较大，工作温度较高的轴系结构
固定支点
游动支点
一、轴承的轴向固定
2.固游式—一端双向固定，一端游动
F F
轴向外载荷向右轴向外载荷向左
一、轴承的轴向固定
3.轴承内圈定位方法
①轴肩②轴环③轴套
一、轴承的轴向固定
3.轴承内圈定位方法
④轴用弹性挡圈⑤轴端挡板⑥圆螺母和止动垫圈
一、轴承的轴向固定
4.轴承外圈定位方法
③套杯台肩
①轴承端盖②孔用弹性挡圈④螺纹环固定
9-8 滚动轴承的组合设计 （一） 二、轴向位置及游隙调整
二、轴向位置及游隙调整
蜗杆传动的中间平面
锥齿轮传动的锥顶重合
9-8 滚动轴承的组合设计（一） 三、支承部件的刚度与同轴度
三、支承部件的刚度与同轴度
1.刚度
影响轴承的
寿命和旋转
精度
9-8 滚动轴承的组合设计（一） 三、支承部件的刚度与同轴度
三、支承部件的刚度与同轴度
2.同轴度
一次镗孔减少误差套杯结构满足一次镗孔。
杨可桢《机械设计基础》复习笔记和课后习题(含考研真题)详解(轴)
第14章轴14.1 复习笔记一、轴的功用和类型轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转的机械零件和传递转矩。
1．按承受载荷的不同分类（1）转轴既传递转矩又承受弯矩的轴。
（2）传动轴只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小的轴。
（3）心轴只承受弯矩而不传递转矩的轴。
2．按轴线的形状不同分类按轴线的形状可分为直轴、曲轴、挠性钢丝轴。
二、轴的材料轴的材料常采用碳钢和合金钢。
1．碳钢45号钢应用最为广泛，为了改善其力学性能，应进行正火或调制处理。
不重要或受力较小的轴，则可采用Q235、Q275等碳素结构钢。
2．合金钢合金钢具有较高的力学性能与较好的热处理性能，但价格高。
三、轴的结构设计1．制造安装要求（1）为便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯形；（2）对于一般剖分式箱体中的轴，其直径从轴端逐渐向中间增大；（3）为使轴上零件易于安装，轴端及各轴段的端部应有倒角；（4）轴上磨削的轴端，应有砂轮越程槽；（5）车制螺纹的轴端，应有螺纹退刀槽；（6）在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，以便于加工。
2．轴上零件的定位安装在轴上的零件，必须有确定的轴向定位。
阶梯轴上的截面尺寸变化处称为轴肩，可起到轴向定位的作用。
3．轴上零件的固定（1）轴上零件的轴向固定零件轴向固定的方法主要有轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈等。
①当无法采用套筒或套筒太长时，可采用圆螺母加以固定。
②为保证轴上零件紧靠轴肩，轴肩的圆角半径r必须小于相配零件的倒角C1或圆角半径R，轴肩高h必须大于C1或R。
③轴向力较小时，零件在轴上的固定可采用弹性挡圈或紧定螺钉。
（2）轴上零件的周向固定轴上零件的周向固定，大多采用键、花键或过盈配合等连接形式。
采用键连接时，为加工方便，各轴段的键槽宜设计在同一加工直线上，并应尽可能采用同一规格的键槽截面尺寸。
4．轴的各段直径和长度的确定（1）轴径的确定①有配合要求的轴段应尽量采用标准直径；②安装有标准件的轴径，应符合各标准件内径系列的规定；③套筒内径应与相配的轴径相同，并采用过渡配合。
机械设计基础 07轴承
●7.3
滚动轴承的承载能力计算 ● 7.3.1 滚动轴承的失效形式 ● 7.3.2 6个基本概念 ● 7.3.3 三个基本计算 ● 7.3.4 两个设计准则 ● 7.4 滚动轴承的组合设计 ● 7.4.1 轴系的固定 ● 7.4.2 滚动轴承的配合 ● 7.4.3 滚动轴承组合结构的调整 ● 7.4.4 滚动轴承的装拆 ● 7.4.5 滚动轴承的润滑 ● 7.4.6 滚动轴承的密封 ●习 题
F ≤[p] MPa p bd 式中：
(7.1)
F——轴承承受的径向载荷(N)； b——轴承宽度(mm)； d——轴颈直径(mm)； [p]——轴承材料的许用平均压强(MPa)，见表7-1 。
② 验算轴承的pv值 轴承温度对边界膜的影响很大。而轴承内各点的温度 不同，目前尚无适用的温度计算公式。但轴承温度的升高 是由摩擦功耗引起的，设平均压强为，线速度为，摩擦系 数为，则单位时间内单位面积上的摩擦功可视为，因此， 在摩擦系数一定的情况下可以用限制表征摩擦功的特征值 来限制摩擦功耗。
常用的轴承材料有以下几种： 1) 轴承合金(巴氏合金)
轴承合金有锡锑轴承合金和铅锑轴承合金两类。这两 类合金分别以锡、铅作为基体，加入适量的锑、铜制成。 基体较软，使材料获得塑性，硬的锑、铜晶粒起抗磨作用。 因此，这两类材料减摩性、跑合性好，抗胶合能力强，适 用于高速和重载轴承。但合金的机械强度较低，价格较贵， 故只用于作轴承衬材料。
图7.5所示为调心式滑动轴承，它利用轴瓦与轴承座 间的球面配合使轴瓦可在一定角度范围内摆动，以适应轴 受力后产生的弯曲变形，避免图7.6所示轴与轴承两端局 部接触和局部磨损。但球面不易加工，故只用于轴承宽径 比b/d＞1.5～1.75的轴承。
2) 推力滑动轴承的结构 工作时主要承受轴向载荷的滑动轴承称为推 力滑动轴承。 轴颈端面与止推轴瓦组成摩擦副。由于工作 面上相对滑动速度不等，靠近边缘处，相对滑动 速度大，磨损严重，易造成工作面上压强分布不 均。所以常设计成如图7.7(a)所示的空心轴颈或图 7.7(b)所示的单环轴颈。当载荷较大时，可采用多 环轴颈，如图7.5(c)，这种结构的轴承能承受双向 载荷。轴向接触环数目不宜过多，一般为2～5个， 否则载荷分布不均现象更为严重。 上述结构形式的轴向接触轴承不易形成液体 动力润滑，通常处在非液体摩擦状态。故多用于 低速、轻载的场合。
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第12章滑动轴承12.1 复习笔记【知识框架】【通关提要】本章主要介绍了滑动轴承的失效形式及材料、不完全流体润滑滑动轴承的设计计算以及流体动力润滑的形成条件。
学习时需要重点掌握以上内容。
本章主要以选择题、填空题和简答题的形式考查，判断题和计算题较少。
复习本章时以理解记忆为主，计算为辅。
【重点难点归纳】一、概述（见表12-1-1）表12-1-1 滑动轴承的类型及主要内容二、滑动轴承的主要结构形式、失效形式及常用材料（见表12-1-2）表12-1-2 滑动轴承的主要结构形式、失效形式及常用材料三、轴瓦结构（见表12-1-3）表12-1-3 轴瓦结构四、滑动轴承润滑剂的选用1．润滑脂及其选择润滑脂常用在要求较低、难以经常供油，或者低速重载以及作摆动运动之处的轴承中。
选择润滑脂品种的一般原则为：①当压力高和滑动速度低时，选择针入度小的。
②所用润滑脂的滴点，一般应比轴承的工作温度高约20～30℃。
③不同工作环境选用合适的润滑脂，如在潮湿的环境下，应选择防水性强的钙基或铝基润滑脂。
2．润滑油及其选择当液体动压轴承转速高、压力小时，应选粘度较低的油，在高温条件下工作的轴承，润滑油的粘度应比常温轴承的高一些。
3．固体润滑剂固体润滑剂可以在接触面上形成固体膜以减小摩擦阻力，通常只用于一些有特殊要求的场合。
五、不完全流体润滑滑动轴承设计计算（见表12-1-4）表12-1-4 不完全流体润滑滑动轴承设计计算六、流体动力润滑径向滑动轴承设计计算1．流体动力润滑的基本方程流体动力润滑滑动轴承的基本方程（一维雷诺方程）∂p/∂x＝6ηυ（h－h0）/h3式中，p为两板间油膜压力；η为润滑油的动力粘度；v为表面滑动速度；h为油膜厚度；h0为∂p/∂x＝0时的油膜厚度。
从上式中可以得知，形成动压油膜的必要条件如下：（1）两工件之间的间隙必须有楔形间隙。
（2）两工件表面之间必须连续充满润滑油或其他液体。
（3）两工件表面必须有相对滑动速度。