华中科技大学—机械设计—第07章滑动轴承设计
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华中科技大学机械设计基础篇课件
第一章 概论－机械零件的强度
循环特征： r
min max
——表示应力变化的情况
对称循环 — r = -1； 脉动循环 — r = 0；
非对称循环 — r≠ 0 且 | r | ≠ 1; 静应力 — r = +1
用σr 表示循环特征为 r 的变应力。如 σ-1、σ0 等
平均应力： m
max
min
强度问题
刚度问题 耐磨性问题 稳定性问题
机械设计
第一章 概论－一般问题
零件的工作能力 —
不失效条件下零件的安全工作限度
这个限度通常是以零件承受载荷的大小来表示，
所以又常称为“承载能力”
吊钩最大起重量——50 kN 工作能力或承载能力——50 kN
50 kN
机械设计
第一章 概论－一般问题
二、承载能力判定条件（设计准则）
机械设计
其他通用零件
联 轴 器
第一章 概论
弹 簧
机 架
机械设计
专用零件
第一章 概论
活塞
曲轴
同一零件可能发生各种不同形式的失效
nF
轴可能出现的失效形式： 断裂 塑性变形 过大弹性变形 共振
强度条件： 工作应力≤许用应力 σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ]
刚度条件： 实际变形量≤许用变形量 y ≤[y]、 θ ≤[θ] 、φ ≤ [φ]
稳定性条件： 工作转速 n ≤许用转速 [n]
机械设计
三、机械零件的设计步骤
机械设计
第一章 概论－内容、性质及要求
四、学习方法
1、掌握零件设计时的共性
工作原理、结构、
受力分析、
类型、应用场合
失效形式
设计准则、 设计计算
机械设计课件 滑动轴承学习课件
偏心距：e OO
偏心率：
e e Rr
表示偏心程度0 1
最小油膜厚度：
hmin e r r (1 )（χ↑→hmin↓）
保证流体动力润滑：
hmin Rz1 Rz2 [hmin ]
S hmin 2 ~ 3 Rz1 Rz2
Rz1、Rz2— 轴颈、轴瓦表面微观不平度的十点高度，m
2. 剖分式轴承 剖分式轴承由轴承座、轴承盖、剖分轴瓦、轴承盖
螺柱等组成。
轴瓦是轴承直接和轴颈相接触的零件，常在轴瓦内表面 上贴附一层轴承衬。在轴瓦内壁不承担载荷的表面上开设油 沟，润滑油通过油孔和油沟流进轴承间隙。
R(球)
3.调心式滑动轴承
特点：轴瓦外表面做成球面形状，与轴承盖及轴承座的 球状内表面相配合，轴瓦可以自动调位以适应轴颈在轴弯 曲时所产生的偏斜。
X 0:
pdydz ( p p dx )dydz dxdz ( dy )dxdz 0
x
y
p
x y
由于：
u y
p x
2u y 2
二次积分
u
1
2
p x
y
2
C1y
C2
代入边界条件：y=0，u=v；y=h，u=0
流速方程：u v (h y ) 1 p (y h)y
h
2 x
pmax
盖
杯体 接头 油芯
20°
§5 非液体摩擦滑动轴承的计算
一、混合摩擦滑动轴承失效形式 胶合、磨损等 设计准则：至少保持在边界润滑状态， 即维持边界油膜不破裂。
计算方法：简化计算（条件性计算）
磨损
点蚀及金属剥落
二、向心轴承
1、限制轴承平均压强
p F p
华中科技大学机械设计本科复习提纲
Fa2 Fa1 1 蜗杆1右旋
2 蜗轮2右旋
第五章 连接
机械设计
● 各种螺纹的应用 三角螺纹效率低、自锁性好，用于连接； 其余螺纹效率高，用于传动。
● 螺纹副的受力分析及效率 将螺母抽象成沿斜面滑移的滑块； 自锁条件： ψ ≤ρv
● 螺栓连接的类型及所受工作载荷 普通螺栓和铰制孔用螺栓；横向和轴向工作载荷
机械设计
第六章 轴和轴毂连接设计
● 轴的分类 按轴心线：直轴、曲轴 按 受 载：心轴(弯距)、传动轴(转矩)、转轴(弯、转)
● 轴的结构设计（阶梯轴） 目的：合理确定各轴段的直径和长度
影响结构的要素：轴上零件的定位和固定方法；装配方 法；轴的加工方法；载荷的大小及位置；强度要求等
定位和固定方法：轴肩、套筒、圆螺母、弹性挡圈、轴 端挡圈、锥面等；注意各种固定件的特点和应用场合
便套 筒 太 高 ， 轴 承 装 拆
轴 承 的 安 装 路 径 太 长
缺 工 艺 凸 台
缺 调 整 垫 片
端 盖 不 能 与 轴 接 触
缺 密 封
缺 轴 向 定 位
同缺 一键 母， 线且
应 与 齿 轮 键
打 通
6、7
1
15 2
14 轴承正装
3 轴承反装 13 12 11 10、9 8 6、7 5 4
向心滑动轴承动压油膜形成过程
机械设计
(1) 停车
n=0
金属直接 接触
n
(2) 启动
n»0
摩擦力使 轴颈右移
油膜压力
偏心距 e
(3) 随着n
油膜压力将轴 颈托起 其合力将轴颈 左推
(4) n 为工作转速
油膜压力将轴 颈完全托起 其合力与外载 平衡
机械设计-滑动轴承PPT课件精选全文
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4．调心式径向滑动轴承（自位轴承）
特点：轴瓦能自动调整位置，以适应轴的偏斜。
注：调心式轴承必须成对使用。
当轴倾斜时，可保证轴颈与轴承配合表面接触良好，从而避免产生偏载。
主要用于轴的刚度较小，轴承宽度较大的场合。
滑动轴承的结构
观看动画
第7页/共54页
二、止推滑动轴承的结构
止推滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成。常用的轴颈结构形式有：
◆设计准则 ：维持边界膜不破裂。
◆条件性计算内容：限制压强 p 、pv 值、滑动速度v不超过许用值
失效形式：
磨损胶合
第18页/共54页
§12-6 滑动轴承的条件性计算
一、径向滑动轴承的计算
已知条件：径向载荷F (N)、 轴颈转速n (r/mm)轴颈直径d (mm)
１．限制轴承的平均压强 p
2．工作平稳，噪音低；
3．结构简单，径向尺寸小。
第3页/共54页
§12-2 滑动轴承的主要结构形式
一、径向滑动轴承的结构
１．整体式径向滑动轴承
特点：结构简单，成本低廉。
应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中
磨损后间隙无法调整；只能沿轴向装拆。
常用的滑动轴承已经标准化，可根据使用要求从有关手册中合理选用。
－考虑油槽使承载面积减小的系数，其值＝0.85～0.95。
Z－止推环数。
滑动轴承的条件性计算
第21页/共54页
注意：设计时液体动压润滑轴承，常按上述条件性计算进行初步计算。（动压润滑轴承在起动和停车阶段，往往也处于混合润滑状态）
2．限制 值
vm－止推环平均直径dm=(d2+d1)/2 处的圆周速度。
1）油槽沿轴向不能开通，以防止润滑油从端部大量流失。
4．调心式径向滑动轴承（自位轴承）
特点：轴瓦能自动调整位置，以适应轴的偏斜。
注：调心式轴承必须成对使用。
当轴倾斜时，可保证轴颈与轴承配合表面接触良好，从而避免产生偏载。
主要用于轴的刚度较小，轴承宽度较大的场合。
滑动轴承的结构
观看动画
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二、止推滑动轴承的结构
止推滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成。常用的轴颈结构形式有：
◆设计准则 ：维持边界膜不破裂。
◆条件性计算内容：限制压强 p 、pv 值、滑动速度v不超过许用值
失效形式：
磨损胶合
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§12-6 滑动轴承的条件性计算
一、径向滑动轴承的计算
已知条件：径向载荷F (N)、 轴颈转速n (r/mm)轴颈直径d (mm)
１．限制轴承的平均压强 p
2．工作平稳，噪音低；
3．结构简单，径向尺寸小。
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§12-2 滑动轴承的主要结构形式
一、径向滑动轴承的结构
１．整体式径向滑动轴承
特点：结构简单，成本低廉。
应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中
磨损后间隙无法调整；只能沿轴向装拆。
常用的滑动轴承已经标准化，可根据使用要求从有关手册中合理选用。
－考虑油槽使承载面积减小的系数，其值＝0.85～0.95。
Z－止推环数。
滑动轴承的条件性计算
第21页/共54页
注意：设计时液体动压润滑轴承，常按上述条件性计算进行初步计算。（动压润滑轴承在起动和停车阶段，往往也处于混合润滑状态）
2．限制 值
vm－止推环平均直径dm=(d2+d1)/2 处的圆周速度。
1）油槽沿轴向不能开通，以防止润滑油从端部大量流失。
【华中科技大学806机械设计基础】强化课程—机械设计
是（ ）。 a．防止轴承温升过高而胶合 c．防止过量永久变形 b．防止过度磨粒磨损
d．保持最小油膜厚度
2.下列场合应采用滑动轴承，其中（ ）是错误的。 a．轴向尺寸小 b．剖分式结构 d．旋转精度高 e．噪音小 3.下列轴承合金材料特点中，（ ）是错误的。 a．适应性好 b．强度高 c．抗粘着性好 d．价格贵 答案 1、b、a 2、d 3、b c．承受冲击载荷
3.4.1 齿轮传动知识串讲
【知识点1】齿轮的失效形式
【知识点2】齿轮传动的设计约束
【知识点3】齿轮材料
【知识点4】直齿圆柱齿轮的强度条件
【知识点5】斜齿圆柱齿轮的强度条件
3.4.2 齿轮传动重难点总结
【重难点1】齿轮传动的失效形式以及各个失效形式的特点及 改造的方法
【重难点2】直齿轮相关数据的计算
3.5.1 蜗轮蜗杆传动知识串讲
【知识点1】蜗杆传动的特点
【知识点2】普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸
【知识点3】蜗杆分度圆直径d1和直径系数q
【知识点4】蜗杆的受力分析
【知识点5】蜗杆传动的失效形式和设计准则
【知识点6】蜗轮蜗杆材料及热处理
3.5.2 蜗轮蜗杆传动重难点总结
【重难点1】蜗杆分度圆直径d1和直径系数q
1
理出了学科相应的重点、 难点、常考知识点，并通
第四，通过对真题的回顾、练习、比较、解析，以及
过配套练习，帮助考生全 面构建、理解、掌握和运 用专业课的知识体系和逻 辑结构。
4
将真题中考察的知识点回归至教材的分析中，我们可
以得出真题的题型结构、题量比例、考查知识点出处 、频次、考查知识点难度分级等对考生至关重要的复 习备考指导信息。
华中科技大学 （806机械设计基础）
d．保持最小油膜厚度
2.下列场合应采用滑动轴承，其中（ ）是错误的。 a．轴向尺寸小 b．剖分式结构 d．旋转精度高 e．噪音小 3.下列轴承合金材料特点中，（ ）是错误的。 a．适应性好 b．强度高 c．抗粘着性好 d．价格贵 答案 1、b、a 2、d 3、b c．承受冲击载荷
3.4.1 齿轮传动知识串讲
【知识点1】齿轮的失效形式
【知识点2】齿轮传动的设计约束
【知识点3】齿轮材料
【知识点4】直齿圆柱齿轮的强度条件
【知识点5】斜齿圆柱齿轮的强度条件
3.4.2 齿轮传动重难点总结
【重难点1】齿轮传动的失效形式以及各个失效形式的特点及 改造的方法
【重难点2】直齿轮相关数据的计算
3.5.1 蜗轮蜗杆传动知识串讲
【知识点1】蜗杆传动的特点
【知识点2】普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸
【知识点3】蜗杆分度圆直径d1和直径系数q
【知识点4】蜗杆的受力分析
【知识点5】蜗杆传动的失效形式和设计准则
【知识点6】蜗轮蜗杆材料及热处理
3.5.2 蜗轮蜗杆传动重难点总结
【重难点1】蜗杆分度圆直径d1和直径系数q
1
理出了学科相应的重点、 难点、常考知识点，并通
第四，通过对真题的回顾、练习、比较、解析，以及
过配套练习，帮助考生全 面构建、理解、掌握和运 用专业课的知识体系和逻 辑结构。
4
将真题中考察的知识点回归至教材的分析中，我们可
以得出真题的题型结构、题量比例、考查知识点出处 、频次、考查知识点难度分级等对考生至关重要的复 习备考指导信息。
华中科技大学 （806机械设计基础）
机械设计滑动轴承
3）铝基合金 —— 耐腐蚀性好，疲劳强度较高摩擦性较好 4）灰铸铁及耐磨铸铁 —— 具有减磨性、耐磨性，性脆、磨合性差， 轻载、低速 5）多孔质金属材料 —— 不同金属粉末压制、烧结而成 —— 吸油 （自润滑性）——含油轴承 韧性小，平稳、无冲击 中低速 6）非金属材料 塑料、碳— 石墨、橡胶、木材等
p 6ηV = 3 (h h0 ) x h
A< 0
不能承载
4、形成流体动力润滑的必要条件 1）两运动表面间具有楔形间隙； 2）两表面应有相对速度，速度的方向是将油 由大口带向小口； 3）润滑油应有一定的粘度，且要充分
二、径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程 F F F n n
n=0
n≈0 Ff与 n反相
4、润滑油的粘－温特性
粘 -温 曲 线
5、零件润滑方法 旋 套 式
油 环 润 滑
油 芯 油 杯 旋 盖 式 油 脂 杯
针 阀 油 杯
§2 滑动轴承类型、轴瓦结构及材料
一、 滑动轴承类型
承载形式: 径向轴承(承受径向载荷)
止推轴承(承受轴向载荷)
滑 动 轴 承
润滑状态：不完全液体润滑轴承（不许干摩擦）
2、失效形式与设计准则 失效形式： 承载油膜破裂。 设计准则： 保证液体润滑，hmin≥[h] 同时，因Δt↑→η↓→油膜破裂：限制Δt 3、承载能力计算 推导思路 1）将直角坐标系的雷诺方程转换极坐标系 2）求任意位置的油膜压力 3）pφ 在 F 方向上的分量 pφy 4）求单位宽度上的油膜承载能力 5）考虑轴承端泄，进行修正 承载能力
y
η——动力粘度 y 长、宽、高各1米的液体，上下板相对滑动速度 1 m/s ，需要的切向力为 1 N 时，即 η=1 Ns/m2 （1Pa s — 帕 秒） 动力粘度国际制单位（SI）：
机械设计课件-滑动轴承
橡胶 多孔铁 (Fe 95%, Cu 2%,石墨和其 多孔质 它 3%） 金属材 料 多孔青铜
0．34 55（低速，间歇） 21（0.013m/s 4.8(0.51~0.76m/s) 2.1(0.76~1m/s) 27（低速，间歇） 14（0.013m/s 3.4(0.51~0.76m/s) 1.8(0.76~1m/s)
电侵蚀
气蚀
二、轴承材料 对 材 料 性 能 要 求 常 用 轴 承 材 料 良好的减摩性、耐磨性和咬粘性。 良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性。 足够的强度和抗腐蚀的能力。 良好的导热性、工艺性、经济性等。 金属材料 多孔质金属材料 非金属材料 特 点 应 用
轴承合金、铜合金、铸铁、铝基合金。 多孔铁、多孔质青铜。 酚醛树脂、尼龙、聚四氟乙烯。
150 5 15 280 15 30 12 280 280
00
300 300
3
5
1
3 5
4 5
4 5
用于中速、中等载 荷的轴承，不易受显著 5 冲击。可作为锡锑轴承 合金的代替品。 用于中速、重载及 受变载荷的轴承 。 1 用于中速、中载的 轴承。 用于高速、重载轴 2 承，能承受变载荷冲击。 2 最宜用于润滑充分 的低速重载轴承。
酚醛树脂
非金属 材料
尼龙
14
3
90
碳-石墨
4
13
400
由棉织物、石棉等填料经酚醛树脂粘结而成。 抗咬合性好，强度、抗振性也极好，能耐酸碱， 导热性差，重载时需用水或油充分润滑，易膨胀， 轴承间隙宜取大些。 摩擦系数低，耐磨性好，无噪声。金属瓦上 覆以尼龙薄层，能受中等载荷。加入石墨、二硫 化钼等填料可提高其力学性能、刚性和耐磨性。 加入耐热成分的尼龙可提高工作温度。 有自润滑性及高的导磁性和导电性，耐蚀能 力强，常用于水泵和风动设备中的轴套。 橡胶能隔振、降低噪声、减小动载、补偿误 差。导热性差，需加强冷却，温度高易老化。常 用于有水、泥浆等的工业设备中。 具有成本低、含油量多、耐磨性好、强度高 等特点，应用很广。
华中科技大学_机械设计基础_PPT讲义7
Ft =2T1/d1
弯曲强度条件： 2 KT1 Y Y F Fa Sa FP bm d 1
引入齿宽系数 ψ d = b/d1，并代入 d1 = mz1，则：
F
设计式：
2 KT1 3 2 YFaYSa FP m z1 d
m3 2 KT1 YFaYSa 2 z1 d FP mm
齿数 z1的选取
中心距 a、传动比 i 一定时(d不变）： 原则：在保证齿根弯 曲强度的前提下，选 YFaYSa ↓ →ζF ↓ 取尽可能多的齿数。 z1 ↑ ζF ↑ m ↓ →ζF ↑ 闭式传动：z1 =20~40 εα ↑ → 平稳 开式传动：z1 =17~20 z1 ↑ m ↓ → h ↓ →切削量少
SFmin — 弯曲强度最小安全系数 一般取 SFmin =1.3~1.5，重要传动SFmin =1.6~3.0
注意：
● 双侧受载时,ζF为对称循环,应将ζFlim减小30%
● 开式齿轮传动，考虑磨损，应将ζFlim减小20%
● 三种硬度单位之比较：
HV(维氏) ≈ HBS(布氏)；HRC(洛氏)×10 ≈ HBS
n1
Fr1
n1
二、齿面接触疲劳强度计算 斜齿轮的强度 相当于 当量直齿圆柱齿轮： 模数 = 斜齿轮法面模数 mn 压力角 = 斜齿轮法面压力角αn 当量直齿圆柱齿轮的强度
齿数 = 当量齿数 zv = z/cos3β
分度圆直径 dv = d/cos2β 法向力 = 斜齿轮的法向力 Fn
把斜齿圆柱齿轮的强度计算问题 转化成直齿圆柱齿轮的强度计算问题
§7-1 齿轮传动失效形式和设计准则
一、失效形式 1、轮齿折断 ★ 疲劳折断 ★ 过载折断 全齿折断—常发生于齿宽较小的直齿轮
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第7章 滑动轴承(Sliding bearings)
轴承的功用： 1）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度； 2）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损
滚动轴承 滑动轴承
优点多，一般机械中应用广
用于重载、高速、高精度及结构上要 求剖分等场合
滑动轴承一般用在：
汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、水泥 搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械中
◆ 非金属材料
塑料、橡胶、尼龙等 摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀，但承载低、热变形大 广泛应用于离心水泵、水轮机等设备中
表7-2列出了常用轴承材料性能及用途（部分）
材 料
牌号
铸
灰铸铁
铁 (HT150~250)
锡青铜 ZCuSn10P1
Hale Waihona Puke 锡青铜ZCuSn6Zn6Pb3 铜
合
金
铝青铜
ZCuAl10Fe3
铅青铜 ZCuPb30
ZChSnSb11-6 （锡基）
轴
承 ZChPbSb16-16-
合 金
2 （铅基）
ZChPbSb15-5 （铅基）
《机械设计》
[p] / MPa
[v] /(m/s)
0.1~4 15
2~0.5 10
8
3
30
8
25(平稳) 12
15(冲击)
8
25(平稳) 80
20(冲击) 60
15
12
5
8
[pv] /(MPa·m/s)
◆ 单环式
轴环端面承载，结构简单，润滑方便，低速轻载
◆ 多环式
承载能力强，可承受双向轴向载荷 ，但各环受载不均
§7-3 轴瓦的材料和结构
轴瓦直接与轴颈接触，主要失效为：磨损和胶合 一、材料基本要求
良好的耐磨性和减摩性及抗胶合性,并有足够的强度
二、常用材料 ◆ 铸铁
轻载、低速的场合
锑、铜金属硬粒
◆ 轴承合金（巴氏合金）
主要内容
一、滑动轴承的类型及其结构型式 二、轴瓦的材料和结构 三、轴承的润滑 四、非液体摩擦滑动轴承的设计 五、液体摩擦滑动轴承的设计
§7-1 概述
一、滑动轴承的分类：
◆ 受载方向
径向轴承 承受径向载荷 推力轴承 承受轴向载荷
◆ 摩擦状态
非液体摩擦滑动轴承 静压轴承
液体摩擦滑动轴承 动压轴承
静压轴承：外界高压油输入轴承间隙，轴径与轴瓦由油膜分开 特点：系统复杂、工作可靠 应用：低速、频繁启动，载荷或转速变化大场合
15(20) 10(12)
12(60) 30(90)
(60) 20(100)
15 10(50)
5
硬度(HBS)
应用举例
金属模
砂 模
160~180
用于不受冲击的低速、轻载轴 承
用于重载、中速、高温及冲击
90
80 条件下工作的轴承
用于中载、中速工作的轴承， 65 60 如起重机轴承及机床的一般主
轴轴承
铝铁青铜，用于受冲击载荷处， 110 100 轴承温度可至300℃。轴颈需
摩擦系数小、抗胶合性能力强、 吸附性强，易跑合，但机械强度 较低、价昂
锡基体或铅基体
用作轴承衬，浇铸在钢或铸铁的轴瓦基体上！
◆ 铜合金
疲劳强度高、耐磨性与减摩性好，可在较高温下工作，但 可塑性差，不易跑合；用于中低速、重载场合
◆ 粉末冶金
铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成的多孔性材料 用于载荷平稳、低速和加油不便场合，如排气扇等家电设备
f = 0.008~0.01
◆ 干摩擦状态 摩擦表面间没有任何物质的摩擦，阻力最大
边界摩擦常与半液体摩擦、半干摩擦并存， 通称非液体摩擦 f = 0.01~0.1
完全液体摩擦
— 滑动轴承工作的最理想状态 — 但是要达到这种状态（流体动 压）必须满足一定的条件 — 重要轴承要按完全液体摩擦状态来设计
动压轴承：轴径与轴瓦相对动，形成动压油膜，使轴径与轴瓦由油膜分开 特点：结构简单、要求制造精度高 应用：高速、高旋转精度，高载荷或转速变化小的场合
二、摩擦状态的分类：
◆ 完全液体摩擦状态
润滑油膜将摩擦表面完全隔开，只存在 液体分子间的摩擦
f = 0.001~0.008
◆ 边界摩擦状态 润滑油膜部分地将摩擦表面隔开，有局 部地方是金属间的直接接触
油孔和油沟应开在非承载区内，否则会大大降低轴承承载能力
§7-4 滑动轴承的润滑
一、润滑目的：
减小摩擦和磨损，降温，防锈、减振等作用
二、润滑剂：
液体（水、油）、半固体（润滑脂）、固体（石墨）和气体 绝大多数场合采用润滑油或润滑脂
◆ 润滑油 有机油、矿物油、化学合成油
其中矿物油应用最广
评判润滑油好坏的主要性能指标有： 粘度、油性、氧化稳定性、闪点和燃点、凝固点
淬火
铅青铜，浇铸在钢轴瓦上做轴
25
承衬，可受很大的冲击载荷，
也适用于精密机床主轴轴承
用做轴承衬，用于重载、高速，
27
温度低于110℃的重要轴承,如 汽轮机、内燃机、高转速的机
床主轴轴承等。
用于不剧变的重载、高速轴承，
30
如车床、发电机、压缩机、轧
钢机等。
20
§8-2
用于中速、中载且冲击不大的 轴承。如汽轮机、中等功率的
— 剧烈磨损和发热
轴瓦可随轴的弯曲或倾斜而自动调心，可 保证轴颈与轴瓦的均匀接触
适合l/d> 1.5的轴承
◆ 间隙可调式
通过锥形表面的移动来调整轴颈与轴 瓦的间隙
二、推力滑动轴承
轴端面或轴环端面是承载面
◆ 实心式
支撑面压强分布不均，磨损不均匀，使用较少
◆ 空心式
支撑面上压强分布较均匀，润滑条件有所改善
轴电压动机瓦机的的、轴材拖承拉料机、发动机、空
三、 轴瓦的结构
与轴颈直接接触，应具有一定的强度和刚度，应定位可靠， 便于输入润滑剂，容易散热，调整方便 常用轴瓦两种结构：整体式（也称轴套）和部分式 为节省贵重金属，常在轴瓦内表面上浇铸或轧制一层轴承合金 —
轴承衬，约0.5~5mm厚
轴承衬
轴瓦和轴承座间不允许相对位移，可 将轴瓦两端做成凸缘，或用销钉固定 在轴承座上 为使轴承获得良好的润滑，还需开设油孔和油沟
非液体摩擦
— 低速、不太重要的轴承
§7-2 滑动轴承的结构形式
一、向心滑动轴承
◆ 整体式
结构简单、刚度大 轴只能从端部装入，磨损后轴与轴 瓦间的间隙无法调整
◆ 剖分式
由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和螺栓构成 结构较繁、间隙可调，装拆方便，广泛采用
◆ 自动调心式
轴承宽径比较大时，若轴发生弯曲变形， 易造成轴颈与轴瓦端部的局部接触
其中粘度是润滑油的最主要性能指标
① 粘度的概念 — 粘度即流体抵抗变形的能力 粘度表征流体内摩擦阻力的大小，粘度越大，摩擦阻力越大
右图所示两平行板间充满一定粘度的润滑油
假设润滑油为层流 且润滑油只沿一个方向流动
u=v
轴承的功用： 1）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度； 2）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损
滚动轴承 滑动轴承
优点多，一般机械中应用广
用于重载、高速、高精度及结构上要 求剖分等场合
滑动轴承一般用在：
汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、水泥 搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械中
◆ 非金属材料
塑料、橡胶、尼龙等 摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀，但承载低、热变形大 广泛应用于离心水泵、水轮机等设备中
表7-2列出了常用轴承材料性能及用途（部分）
材 料
牌号
铸
灰铸铁
铁 (HT150~250)
锡青铜 ZCuSn10P1
Hale Waihona Puke 锡青铜ZCuSn6Zn6Pb3 铜
合
金
铝青铜
ZCuAl10Fe3
铅青铜 ZCuPb30
ZChSnSb11-6 （锡基）
轴
承 ZChPbSb16-16-
合 金
2 （铅基）
ZChPbSb15-5 （铅基）
《机械设计》
[p] / MPa
[v] /(m/s)
0.1~4 15
2~0.5 10
8
3
30
8
25(平稳) 12
15(冲击)
8
25(平稳) 80
20(冲击) 60
15
12
5
8
[pv] /(MPa·m/s)
◆ 单环式
轴环端面承载，结构简单，润滑方便，低速轻载
◆ 多环式
承载能力强，可承受双向轴向载荷 ，但各环受载不均
§7-3 轴瓦的材料和结构
轴瓦直接与轴颈接触，主要失效为：磨损和胶合 一、材料基本要求
良好的耐磨性和减摩性及抗胶合性,并有足够的强度
二、常用材料 ◆ 铸铁
轻载、低速的场合
锑、铜金属硬粒
◆ 轴承合金（巴氏合金）
主要内容
一、滑动轴承的类型及其结构型式 二、轴瓦的材料和结构 三、轴承的润滑 四、非液体摩擦滑动轴承的设计 五、液体摩擦滑动轴承的设计
§7-1 概述
一、滑动轴承的分类：
◆ 受载方向
径向轴承 承受径向载荷 推力轴承 承受轴向载荷
◆ 摩擦状态
非液体摩擦滑动轴承 静压轴承
液体摩擦滑动轴承 动压轴承
静压轴承：外界高压油输入轴承间隙，轴径与轴瓦由油膜分开 特点：系统复杂、工作可靠 应用：低速、频繁启动，载荷或转速变化大场合
15(20) 10(12)
12(60) 30(90)
(60) 20(100)
15 10(50)
5
硬度(HBS)
应用举例
金属模
砂 模
160~180
用于不受冲击的低速、轻载轴 承
用于重载、中速、高温及冲击
90
80 条件下工作的轴承
用于中载、中速工作的轴承， 65 60 如起重机轴承及机床的一般主
轴轴承
铝铁青铜，用于受冲击载荷处， 110 100 轴承温度可至300℃。轴颈需
摩擦系数小、抗胶合性能力强、 吸附性强，易跑合，但机械强度 较低、价昂
锡基体或铅基体
用作轴承衬，浇铸在钢或铸铁的轴瓦基体上！
◆ 铜合金
疲劳强度高、耐磨性与减摩性好，可在较高温下工作，但 可塑性差，不易跑合；用于中低速、重载场合
◆ 粉末冶金
铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成的多孔性材料 用于载荷平稳、低速和加油不便场合，如排气扇等家电设备
f = 0.008~0.01
◆ 干摩擦状态 摩擦表面间没有任何物质的摩擦，阻力最大
边界摩擦常与半液体摩擦、半干摩擦并存， 通称非液体摩擦 f = 0.01~0.1
完全液体摩擦
— 滑动轴承工作的最理想状态 — 但是要达到这种状态（流体动 压）必须满足一定的条件 — 重要轴承要按完全液体摩擦状态来设计
动压轴承：轴径与轴瓦相对动，形成动压油膜，使轴径与轴瓦由油膜分开 特点：结构简单、要求制造精度高 应用：高速、高旋转精度，高载荷或转速变化小的场合
二、摩擦状态的分类：
◆ 完全液体摩擦状态
润滑油膜将摩擦表面完全隔开，只存在 液体分子间的摩擦
f = 0.001~0.008
◆ 边界摩擦状态 润滑油膜部分地将摩擦表面隔开，有局 部地方是金属间的直接接触
油孔和油沟应开在非承载区内，否则会大大降低轴承承载能力
§7-4 滑动轴承的润滑
一、润滑目的：
减小摩擦和磨损，降温，防锈、减振等作用
二、润滑剂：
液体（水、油）、半固体（润滑脂）、固体（石墨）和气体 绝大多数场合采用润滑油或润滑脂
◆ 润滑油 有机油、矿物油、化学合成油
其中矿物油应用最广
评判润滑油好坏的主要性能指标有： 粘度、油性、氧化稳定性、闪点和燃点、凝固点
淬火
铅青铜，浇铸在钢轴瓦上做轴
25
承衬，可受很大的冲击载荷，
也适用于精密机床主轴轴承
用做轴承衬，用于重载、高速，
27
温度低于110℃的重要轴承,如 汽轮机、内燃机、高转速的机
床主轴轴承等。
用于不剧变的重载、高速轴承，
30
如车床、发电机、压缩机、轧
钢机等。
20
§8-2
用于中速、中载且冲击不大的 轴承。如汽轮机、中等功率的
— 剧烈磨损和发热
轴瓦可随轴的弯曲或倾斜而自动调心，可 保证轴颈与轴瓦的均匀接触
适合l/d> 1.5的轴承
◆ 间隙可调式
通过锥形表面的移动来调整轴颈与轴 瓦的间隙
二、推力滑动轴承
轴端面或轴环端面是承载面
◆ 实心式
支撑面压强分布不均，磨损不均匀，使用较少
◆ 空心式
支撑面上压强分布较均匀，润滑条件有所改善
轴电压动机瓦机的的、轴材拖承拉料机、发动机、空
三、 轴瓦的结构
与轴颈直接接触，应具有一定的强度和刚度，应定位可靠， 便于输入润滑剂，容易散热，调整方便 常用轴瓦两种结构：整体式（也称轴套）和部分式 为节省贵重金属，常在轴瓦内表面上浇铸或轧制一层轴承合金 —
轴承衬，约0.5~5mm厚
轴承衬
轴瓦和轴承座间不允许相对位移，可 将轴瓦两端做成凸缘，或用销钉固定 在轴承座上 为使轴承获得良好的润滑，还需开设油孔和油沟
非液体摩擦
— 低速、不太重要的轴承
§7-2 滑动轴承的结构形式
一、向心滑动轴承
◆ 整体式
结构简单、刚度大 轴只能从端部装入，磨损后轴与轴 瓦间的间隙无法调整
◆ 剖分式
由轴承盖、轴承座、剖分轴瓦和螺栓构成 结构较繁、间隙可调，装拆方便，广泛采用
◆ 自动调心式
轴承宽径比较大时，若轴发生弯曲变形， 易造成轴颈与轴瓦端部的局部接触
其中粘度是润滑油的最主要性能指标
① 粘度的概念 — 粘度即流体抵抗变形的能力 粘度表征流体内摩擦阻力的大小，粘度越大，摩擦阻力越大
右图所示两平行板间充满一定粘度的润滑油
假设润滑油为层流 且润滑油只沿一个方向流动
u=v