机械设计课程设计 轴承的设计及校核
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
回目录
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。
机械设计课程设计轴的设计过程
七 轴的设计计算（一）高速轴的设计计算 1.确定轴的最小直径先按教材式（15-2）初步估算轴的最小直径。
选轴的材料为40Cr 调质处理。
根据教材表15-3，取1060=A ，于是得mm n P A d 74.1496058.210633110min =⨯==，由于开了一个键槽，所以mm d 77.15)07.01(74.14min =+⨯轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。
为了使轴的直径和联轴器的孔径相适应，故需同时选联轴器的型号。
联轴器的计算转矩1T K T A ca =，查教材表14-1取3.1=A K ，又N T 4110567.2⨯=代入数据得mm N T ca .1034.34⨯=查《机械设计课程设计》表9-21（GB/T4323-1984），选用TL4型弹性柱销联轴器。
联轴器的孔径d=22mm,所以mm d 22min = 2.轴的机构设计（1）根据轴向定位的要求确定轴上各段直径和长度1）为了满足联轴器的轴向定位要求，在12段的右边加了一个轴套，所以mm d d 22min 12==2）初步选取轴承，因同时受到径向力和轴向力，故选用圆锥滚子轴承，根据轴的结构和最小轴的直径大小 查《机械设计课程设计》表9-16（GB/T297-1994）选用30205型轴承mm mm mm T D d 25.165225⨯⨯=⨯⨯所以，mm d 2523=，根据轴承的右端采用轴肩定位，从表中可知mm d 3034=，45断的直径为齿轮的齿顶圆直径，所以mm d 66.4145=，mm d d mm d d 25,3023673456====。
半联轴器与轴配合的毂孔长度mm L 381=，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，所以长度应取短些，先取mm L 361=。
轴承的端盖的总宽为25mm,取端盖的外端面与半联轴器的距离为25mm ，所以12段上的轴套长mm L 5025252=+=，所以mm L 882365012=++=在确定轴承的位置时应距离箱体内壁S=8mm ，取齿轮距离箱体内壁a=12mm 。
高等教育出版社第16章 机械设计基础第五版滚动轴承
计算准则： 一般轴承 —疲劳寿命计算（针对点蚀） 静强度计算
低速或摆动轴承 —只进行静强度计算
高速轴承 —进行疲劳寿命计算、校验极限转速。
二、轴承寿命
轴承的寿命：轴承的一个套圈或滚动体材料出现第 一个疲劳扩展迹象前，一个套圈相对 于另一个套圈的总转数，或在某一转 速下的工作小时数。
由于制造精度、材料的差异，即使是同样的材 料、同样的尺寸以及同一批生产出来的轴承，在完 全相同的条件下工作，它们的寿命也不相同，也会 产生和大得差异，甚至相差达到几十倍。 一个具体的轴承很难预知其确切的寿命，但 试验表明，轴承的可靠性与寿命之间有如P278图 16-6的关系曲线。
如图所示，有两种 受力情况：
（1）若FA+FS2>FS1
由于轴向固定，轴不能向右 移动，即轴承1被压紧，由力 的平衡条件得： FA
O1
O2
轴承1（压紧端）承受的轴向载荷为：
Fa1 FA Fs 2
轴承2（放松端）承受的轴向载荷为：
Fa 2 FS 2
（1）若FA+FS2<FS1
即FS1-FA>FS2，则轴承2被压紧，由力的平衡 条件得： 轴承1（放松端）承受的轴向载荷：
N
三、当量动载荷的计算
滚动轴承的基本额定动载荷是在一定的试验 向心轴承是指轴承受纯径向载荷， 条件下确定的。
推力轴承是指承受中心轴向载荷。
如果作用在轴上的实际载荷既有径向载荷， 又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与试验 条件相当的载荷后，才能和基本额定动载荷进行 比较。换算后的载荷是一种假定的载荷，故称为 当量动载荷： 径向载荷 轴向载荷
图a所示的为外圈宽边相对（背对背）安装， 称为反装。图b的为外圈窄边相对（面对面）安装， 称为正装。
《机械设计》第8章 轴承
四 向心角接触轴承轴向力的计算
1 派生轴向力
R S0
P0 N0
1 派生轴向力
向心角接触轴承的派生轴向力
圆锥滚子轴 承
角接触球轴承
C型
AC型
B型
（α=15°) （α=25°) （α=40°)
S=R/(2Y)
S=eR S=0.68R S=1.14R
2 轴向力A的计算
R1
R2
2 轴向力A的计算
假设Fa+S1>S2,
滑动轴承的特点、应用及分类
在以下场合，则主要使用滑动轴承： １．工作转速很高，如汽轮发电机。 ２．要求对轴的支承位置特别精确，如精密磨床。 ３．承受巨大的冲击与振动载荷，如轧钢机。 ４．特重型的载荷，如水轮发电机。 ５．根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴轴承。
６．径向尺寸受限制时，如多辊轧钢机。
S1
R1 1被放松
A1=S1
S2
ΔS
ΔS
R2
2被压紧
A2=S2+ΔS =S1+Fa
2 轴向力A的计算
假设Fa+S1<S2,
ΔS
S1
R1 1被压紧 A1=S1+ΔS =S2-Fa
S2 R2 2被放松
A2=S2
结论：——实际轴向力A的计算方法
1）分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷，判定被 “压紧”和“放松”的轴承。
1.基本概念
⑴轴承寿命
⑵基本额定寿命L10 ——同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%
的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数L10（以106r 为单位）或一定转速下的工作时数 Lh ⑶基本额定动载荷C
L10=1时，轴承所能承受的载荷 由试验得到
毕业设计 机械设计轴系部件大作业(完整版)
●与齿轮配合的轴段4
取d4=48mm,
l4=b-2=62-2=60mm
●轴环-轴段5
齿轮右端轴肩高 h=(0.07~0.1)d=3.36~4.8mm,取
d5=55mm，轴环长度为
l=1.4h=1.4(d5-d4)/2=1.4x(5548)/2=4.9mm,可取轴段5的长度 l5=10mm
●机体与轴段2，3，6的长度
轴承部件设计习题课
轴承部件设计过程主要包括： 1. 初估轴径： 2. 轴的结构设计： 3. 校核计算： （1）轴的强度；（2）键的强度；（3）轴承的寿命
4. 完成部件图设计：
5. 完成零件图设计(不做)。
轴承部件设计例题：
试设计斜齿圆柱齿轮减速器的输出轴轴承部件。
已知输出轴功率P=2.34 kW,转速n=76.5r/min，输出轴上的齿轮 模数 mn 2.5 mm，齿数Z=81，螺旋角β=12.63o ,齿宽b=62mm, 载荷平稳，单向转动，工作环境清洁，两班工作制，使用5年， 大批量生产。
齿轮所受径向力
齿轮所受轴向力
Fa Ft tan 2815.3tan12.63 630.8N
（2） 计算支承反力 在水平面
d Fr L3 Fa 1050.1 60.5 630.8 207.52 / 2 2 R1H 1066N L2 L3 60.5 60.5 R2H Fr R1H 1050.6 1066 15.4N
齿轮端面与机体间留有足够的间 距（ ≥箱体壁厚），取H=15mm. 轴承采用脂润滑，取轴承上靠近 机体内壁的端面与机体内壁间的
距离Δ=10mm，
轴承座应有足够的宽度L=δ（壁 厚）+C1（扳手空间）+C2（连 接边距）+（5~10） =8+18+16+8=50 mm。 调整垫片的厚度取为2mm。
滚动轴承的选择与校核(1)
球
圆柱滚子
滚针
滚子 圆锥滚子
鼓形滚子
2021/4/6 除滚动体外，其它元件可有可无
2
3. 滚动轴承的主要类型 径向接触轴承
向心轴承
00
主要承受 Fr
球轴承亦能承受较小 Fa
向心角接触轴承
按公称接触角
分类
推力轴承
00 450 同时承受 Fr 和 Fa
推力角接触轴承
450 900 主要承受 Fa
用 L10 表示。
（失效概率为10％）
1 L10 10 6 r
2021/4/6
对单个轴承而言，能达到此寿命的可靠度为 90% 14
2、轴承的寿命计算式
（1） 载荷-寿命曲线
d 轴承型号
深沟球轴承
D
B
Cr (KN )
机械设计
C0r (பைடு நூலகம்N )
6205
25 52 15 10.8
6.95
6206
30 62 16 15.0 10.0
FA S1 正装简图 S2
正装时跨距短，轴刚度大；
FA
反装时跨距长，轴刚度小。
S1
反装简图
S2
问题：两个角接触轴承朝一个方向布置合适吗？
2021/4/6
21
3）角接触轴承的轴向载荷Fa
机械设计
当外载既有径向载荷又有轴向载荷时，角 接触轴承的轴向载荷 Fa ＝？
— 要同时考虑轴向外载 FA 和派生轴向力 S 。
而左轴承被放松， 故： Fa1 S1 （放松端）
2021/4/6
23
么么么么方面
➢Sds绝对是假的
机械设计
机械设计
1
2
S1′
机械设计方案课程设计方案,一减速器设计方案
课程设计说明书课程名称：一级V带直齿轮减速器设计题目：带式输送机传动装置的设计院系：材料科学与工程学院学生姓名：学号：专业班级：锻压08-1指导教师：吴雪峰《机械设计》课程设计设计题目：带式输送机传动装置的设计内装：1. 设计计算说明书一份2. 减速器装配图一张<A1）3. 轴零件图一张<A3）4. 齿轮零件图一张<A3）锻压系08-1班级设计者：指导老师：吴雪峰完成日期：成绩：_________________________________课程设计任务书带式输送机传动装置的设计摘要：齿轮传动是应用极为广泛和特别重要的一种机械传动形式，它可以用来在空间的任意轴之间传递运动和动力，目前齿轮传动装置正逐步向小型化，高速化，低噪声，高可靠性和硬齿面技术方向发展，齿轮传动具有传动平稳可靠，传动效率高<一般可以达到94%以上，精度较高的圆柱齿轮副可以达到99%），传递功率范围广<可以从仪表中齿轮微小功率的传动到大型动力机械几万千瓦功率的传动）速度范围广<齿轮的圆周速度可以从0.1m/s到200m/s或更高，转速可以从1r/min到20000r/min或更高），结构紧凑，维护方便等优点。
因此，它在各种机械设备和仪器仪表中被广泛使用。
本文设计的就是一种典型的一级圆柱直齿轮减速器的传动装置。
其中小齿轮材料为40Cr<调质），硬度约为240HBS，大齿轮材料为45钢<调质），硬度约为215HBS，齿轮精度等级为8级。
轴、轴承、键均选用钢质材料。
关键词：减速器、齿轮、轴、轴承、键、联轴器目录机械设计课程设计计算说明书1.一、课程设计任务书 (1)二、摘要和关键词 (2)2.一、传动方案拟定 (3)各部件选择、设计计算、校核二、电动机选择 (3)三、计算总传动比及分配各级的传动比 (4)四、运动参数及动力参数计算 (6)五、传动零件的设计计算 (7)六、轴的设计计算 (10)七、滚动轴承的选择及校核计算 (12)八、键联接的选择及校核计算 (13)九、箱体设计 (14)《机械设计》课程设计设计题目：带式输送机传动装置的设计内装：1. 设计计算说明书一份2. 减速器装配图一张<A）3. 轴零件图一张<A）4. 齿轮零件图一张<A）系班级设计者：指导老师：完成日期：成绩：_________________________________=180）×6.05/<0.96HN1=506MPAHN2=480MPA[ [。
机械设计课程设计
目录第一章设计任务书 (2)第二章传动装置的总体设计 (2)2.1传动方案的确定 (2)2.2电动机的选择 (2)2.3计算传动装置传动比和分配各级传动比 (3)2.4计算传动装置的运动和动力参数 (3)第三章传动装置结构设计 (4)3.1带传动设计 (4)3.2齿轮传动设计 (5)3.3轴的设计校核 (11)3.4滚动轴承的选择及校核 (20)3.5键的选择及校核 (21)3.6联轴器的选择 (22)3.7减速器的密封与润滑 (22)第四章减速器附件及箱体设计 (23)第五章设计小结 (25)第六章参考文献 (26)第一章设计任务书一、设计题目设计一用于带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器，拉力F=2500N，速度v=1.4m/s，直径D=400mm。
运输机连续两班制工作，单向运转，载荷平稳，空载启动。
减速器小批量生产，使用寿命5年，运输带速度允许误差为±5%。
联轴器、轴承、带传动、齿轮传动等效率取常用值。
二、设计内容为达到课程设计的目的，在课程设计中，针对上述题目，要完成的设计内容有：1、传动方案的分析和确定2、电动机的选择3、传动装置运动和动力参数的计算4、传动零件的设计（带传动，齿轮传动）5、轴的设计（初算轴径、轴的结构设计和强度校核）6、轴承设计（滚动轴承的选择及寿命验算）7、键连接的选择计算及强度校核8、联轴器的选择9、润滑及润滑方式的选择10、箱体及附件的设计11、绘制减速器装配图和主要零件工作图第二章传动装置的总体设计一、传动方案的确定传动方案如简图所示，由于V带有缓冲吸振作用，外置带传动采用V带传动，减速器为单级斜齿圆柱齿轮减速器。
二、电动机的选择1、传动装置的效率查表可得：联轴器的效率η1=0.99；滚动轴承的效率η2=0.99；圆柱齿轮的效率η3=0.98；V带的效率ηv=0.96；滚筒的效率：ηw=0.97，则有：η总=η1η23η3ηvηw=0.99×0.993×0.98×0.96×0.97=0.8772、电动机容量滚筒所需功率为P w=F V=2500×1.4=3.5kW电动机输出功率:P d=P wη总=3.50.877=3.99kW滚筒轴转速：n w=60×1000 Vπ D=60×1000×1.4π×400=66.85r╱min查课程设计手册，推荐的传动比范围，V带传动比范围为：2～4，一级圆柱齿轮传动比范围为：3～5；综合考虑价格、传动比等因素，选定电机型号为：Y132M1-6的三相异步电动机，额定功率Pen =4kW，满载转速为nm=960r/min，同步转速为nt=1000r/min。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第七章轴承的设计及校核
7.1轴承种类的选择
查《机械设计课程设计手册》第二版吴宗泽罗圣国主编高等教育出版社出版P62 滚动轴承由于采用两端固定，采用深沟球轴承。
型号为6303和6300。
7.2深沟球轴承结构
深沟球轴承一般由一对套圈，一组保持架，一组钢球组成。
其结构简单，使用方便，是生产最普遍，应用最广泛的一类轴承。
该类轴承主要用来承受径向负荷，但也可承受一定量的任一方向的轴向负荷。
当在一定范围内，加大轴承的径向游隙，此种轴承具有角接触轴承的性质，还可以承受较大的轴向负荷。
深沟球轴承装在轴上以后，可使轴或外壳的轴向位移限制在轴承的径向游隙范围内。
同时，当外壳孔和轴（或外圈对内圈）相对有倾斜时，（不超过8~—16~根据游隙确定）仍然可以正常地工作，然而，既有倾斜存在，就必然要降低轴承的使用寿命。
深沟球轴承与其它类型相同尺寸的轴承相比，摩擦损失最小，极限转速较高。
在转速较高不宜采用推力球轴承的情况下，可用此类轴承承受纯轴向负荷。
如若提高其制造精度，并采用胶木、青铜、硬铝等材质的实体保持架，其转速还可提高。
深沟球轴承结构简单，使用方便，是生产批量最大、应用范围最广的一类轴承，主要用以承受径向负荷。
当轴承的径向游隙加大时，具有角接触球轴承的性能，不承受加大的轴向负荷。
此类轴承摩擦系数小，震动、噪声低,极限转速高。
不耐冲击，不适宜承受较重负荷。
深沟球轴承一般采用钢板冲压浪形保持架，也可采用工程塑料、铜制实体保持架。
密封轴承内部根据不同的使用环境可添加相应的轴承专用润滑脂。
可大批量的生产外径小于260mm的普通级深沟球轴承。
应用于各类汽车的变速箱、发动机、水泵等部位，并适合其它各种机械上采用。
根据用户的要求，可制造高级精度（P6、P5、P4级），各种游隙组别，特殊振动，噪声要求（Z1、Z2或V1、V2）的深沟球轴承。
A.深沟球轴承60000型；
B.外围有止动槽的深沟球轴承60000-N型；
C.一面带防尘盖的深沟球轴承60000-Z型，两面带防尘盖的60000-2Z型；
D.一面带防尘圈（接触式）的深沟球轴承60000-RS型，两面接触密封60000-2RS型；
E.一面带密封圈（非接触式）的深沟球轴承60000-RZ型，两面非接触式的深沟球轴承60000-2RS型；
F.双列深沟球轴承40000型；
G.有装球缺口的深沟球轴承200、300型或200V、300V型。
7.3轴承计算
高速轴轴承
Ft1=1095N
Fa2=Fr1tanαsinδ1=370N
Fr2=Fa1=Ftanαsinδ1=148N
FV1=Ft1=365N
FV2=Ft1=1460N
M=5010N.M
FH2*90=Fv2*120-M
FH1*90=Fv1*30+M
FH1=-66N;FH2=431N
Fr1=317N
Fr2=1522N
Fd1=92.7N
Fd2=380.54N
轴承Ⅰ压紧，Ⅱ放松。
Fa1=Fae+Fd2=148N+380N=528N
Fa2=Fd2=380N
1.43>0.3;x1=0.4y1=2
0.25<0.3;x2=1 y2=0
1.取fp=1.5,则
P1=fp(X1Fr1+y1Fa1)=1808N
P2=fp(X2Fr+y2Fa2)=2283N
Ln1=6.28*105h
Ln=3.13*105h
满足十年（300天*十年=72000小时）寿命。
所选轴承合格。
低速轴轴承
基本步骤同上。
结论：满足十年（300天*10年=72000小时）寿命。