机械设计基础第13章轴承
《机械设计基础》教案
《机械设计基础》教案由于两相对运动表面的加工不平度,轴的刚性及轴承与轴颈的几何形状误差的限制，hmin不能无限缩小,因而提出了许用油膜厚度 [h]的问题。
为了工作可靠,必须满足式(12-25)。
④学习轴承的热平衡计算这部分内容要注意以下几个问题：a) 首先要搞清为什么要进行热平衡计算；其次,再搞清楚为什么热平衡计算最后归结为控制其泊的入口温度,即应满足35°≤ti≤40℃。
b)在式(12-28)中,轴承的耗油量系数也是一个无量纲量。
由于计算单位时间内的耗油量很复杂,精确计算耗油量应包含三个部分,即承载区的油泄流量,非承载区的油泄流量以及油沟处的油泄流量。
故在轴承设计中往往采用大量分析计算作出了不同B/d时的Q?VBd曲线,学习时应注意B/d、χ耗油量系数与B/d某的关系,并对曲线的变化形态作出物理解释。
c)在式(12-28)中,有关轴承中的摩擦系数计算公式的推导,请参阅濮良贵主编《机械设计》第五版中304页。
⑤学习参数选择这一部分内容时,主要应理解宽径比B/d、相对间隙ψ和粘度对轴承工作性能的影响,并掌握其选择原则。
6)§12-8简介了无润滑轴承、多油模轴承及液体静压滑动轴承等。
教学时应注意如下几点:①无润滑轴承大多采用各种工程塑料制造,应了解这些材料的性能及特点。
主要设计参数的选择原则和承载能力的简化估算方法。
②多油模轴承的类型、结构特点及工作原理。
③液体静压轴承的承载原理及特点(包括定量供油和定压供油)。
要了解多油腔静压轴承的工作原理。
对于节流器,重点在于搞清节流器的作用。
教材中虽然仅介绍了毛细管节流器的结构简图,但其它型式的节流器,如小孔节流器、滑阀节流器、薄膜反馈节流器等，不难从有关阐述静压技术的书籍中查到。
三、本章教学工作的组织及学时分配本章的教学内容安排4个学时。
以多媒体手段介绍结构图，以板书推导和实物共同完成该章的教学任务。
第十三章滚动轴承一、本章主要内容、特点及学习要求1.本章主要内容为滚动轴承的选择和轴承装臵的设计。
国家开放大学机械设计基础形成性考核习题及答案
在A点右截面， kN
在C点左截面， kN
在C点右截面， kN
在B点左截面， kN
在B点右截面， 画出剪力图，如下图：
同理我们根据几何关系求处几处弯矩值：
Байду номын сангаас在A点，
在D点， 画出弯矩图，如下图：
最大
（b）
第7章 构件的强度和刚度
1．在作低碳钢的拉伸试验时，整个拉伸过程大致可分为四个阶段,依次为_弹性阶段_，__屈服阶段_，__强化阶段__，_缩径断裂阶段_。
a）b）c）d）
C 轴承无法拆卸，应将轴肩高度低于轴承内圈
第14章 轴 承
1．写出下列轴承代号表示的内容，说明该轴承适用的场合。
7208，32314，6310／P5，7210B，N2222
2．如图所示,轴的两端用两个角接触球轴承7207C正装。常温下工作。工作中有中等冲击。转速n＝1800r/min,两轴承的径向载荷分别是FrI＝3400N，FrII＝1050N，轴的轴向载荷Fa＝870N，方向指向轴承2，试确定哪个轴承危险,并计算出危险轴承的寿命。
（1）降低传动效率；
（2）从动轮的圆周速度低于主动轮，造成传动比误差；
（3）带的磨损；
（4）发热使带温度升高。
打滑造成带的磨损加剧，无法传递动力，致使传动失效。
2．试分析增速带传动工作时，其最大应力在哪里
带紧边刚绕出小带轮处
3．V带传动n1=1450r/min，fv=，包角?＝150°，预紧力F0=360N。试问：
解：
7．两级平行轴斜齿圆柱齿轮传动如图所示，高速级mn＝3mm，?1＝15°Z2＝51；低速级mn＝5mm，Z3＝17试问：
（1）低速级斜齿轮旋向如何选择才能使中间轴上两齿轮轴向力的方向相反
新版《机械设计基础》课后习题参考答案
机械设计基础习题参考答案机械设计基础课程组编武汉科技大学机械自动化学院第2章 平面机构的自由度和速度分析2-1画运动简图。
134522-2 图2-38所示为一简易冲床的初拟设计方案。
设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。
43512 运动产生干涉解答：原机构自由度F=3⨯3- 2 ⨯4-1 = 0，不合理 ， 改为以下几种结构均可：2-3 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。
b)a)A EMDFELKJIFBCCDBA解答：a) n=7; P l =9; P h =2，F=3⨯7-2 ⨯9-2 =1 L 处存在局部自由度，D 处存在虚约束b) n=5; P l =6; P h =2，F=3⨯5-2 ⨯6-2 =1 E 、B 处存在局部自由度，F 、C 处存在虚约束 2-4 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。
BDCA(a)CDBA(b) 解答：a) n=4; P l =5; P h =1，F=3⨯4-2 ⨯5-1=1 A 处存在复合铰链b) n=6; P l =7; P h =3，F=3⨯6-2 ⨯7-3=1 B 、C 、D 处存在复合铰链2-5 先计算如图所示平面机构的自由度。
并指出图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。
ABCDE解答： a) n=7; P l =10; P h =0，F=3⨯7-2 ⨯10 = 1C 处存在复合铰链。
b) n=7; P l =10; P h =0，F=3⨯7-2 ⨯10 = 1BDECAc) n=3; P l =3; P h =2，F=3⨯3 -2 ⨯3-2 = 1 D 处存在局部自由度。
d) n=4; P l =5; P h =1，F=3⨯4 -2 ⨯5-1 = 1A BCDEFGG'HA BDCEFGHIJe) n=6; P l=8; P h=1，F=3⨯6 -2 ⨯8-1 = 1 B处存在局部自由度，G、G'处存在虚约束。
机械设计基础-13.6滚动轴承的组合设计
第六节滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计的内容包括：轴承的定位和紧固、轴承的配置设计、轴承位置的调节、轴承的润滑与密封、轴承的配合以及轴承的装拆等问题。
（一）支承部分的刚性和同心度：若座体刚度低，则滚动体受力增大，因此，应适当增加壁厚、采用加强筋，并使轴承座孔同心，减小轴的偏转。
（二）轴承的配置（轴系固定）：支承部件的主要功能是对轴系回转零件起支承作用，并承受径向和轴向作用力，保证轴系部件在工作中能正常地传递轴向力以防止轴系发生轴向窜动而改变工作位置。
为满足功能要求，必须对滚动轴承支承部件进行轴向固定。
固定的目的：当轴受到外载荷作用时，使轴有正确的位置、防止轴的轴向窜动以及轴受热膨胀后将轴承卡死。
固定方法：两端固定、一端固定一端游动、两端游动。
1、双支点单向固定（两端固定）：两个轴承各限制一个不同方向的轴的轴向移动（只固定内、外圈相对的一个侧面）。
适用于较短的轴系（跨距≤400）温升不高的场合。
为了补偿轴的受热膨胀，装配时应留有一定的轴向间隙。
(a) (b)图所示为两端固定方法，每个支点的外侧各有一个顶住轴承外圈的轴承盖，它通过螺钉与机座联接，每个轴承盖限制轴系一个方向的轴向位移，合起来就限制了轴的双向位移。
轴向力FA的力流路线是通过轴肩、内圈、外圈及轴承盖来实现的。
图(a)为采用深沟轴承的结构，只能承受少量的轴向力；图(b)为采用角接触轴承的结构，可承受较大轴向力。
这种支承形式属功能集中型，每个轴承均承受径向力、轴向力的复合作用，简化了支承结构。
轴系部件工作时，由于功率损失会使温度升高，轴受热后伸长，从而影响轴承的正常工作。
因此支承部件结构设计时必须考虑热膨胀问题。
a、预留轴向间隙对于上图所示的两端固定结构型式，其缺陷是显而易见的。
由于两支点均被轴承盖固定，当轴受热伸长时，势必会使轴承受到附加载荷作用，影响轴承的使用寿命。
因此，两端固定型式仅适合于工作温升不高且轴较短的场合(跨距L400mm)，还应在轴承外圈与轴承盖之间留出轴向间隙C，以补偿轴的受热伸长。
机械设计基础 第十三章 轴承
油性：指润滑油吸附在接触表面的能力 非全液体润滑时，润滑油的油性对防止金属磨 损起着主要作用。
润滑脂选择原则：
(1) 轻载高速时选针入度大的润滑脂，反之 选针入度小的润滑脂。
(2) 所用润滑脂的滴点应比轴承的工作温度高 约20~30℃。
3、固体润滑剂 轴承在高温，低速、重载情况下工作，
不宜采用润滑油或脂时可采用固体润滑剂。 常用：石墨、聚四氟乙烯、二硫化钼、二硫化钨等。
使用方法： (1) 调配到油或脂中使用； (2) 涂敷或烧结到摩擦表面； (3) 渗入轴瓦材料或成型镶嵌在轴承中使用。
选择粘度时，应考虑如下基本原则：
(1) 压力大、温度高、载荷冲击变动大 →粘度大的润滑油。
例：机床、发电机、轧钢机、大型电机、 内燃机、铁路机车、仪表等。
§13—2 滑动轴承的结构
一、向心滑动轴承
1、整体式向心滑动轴承
2、剖分式向心滑动轴承
适于低速、轻载或间隙工作的机器。 3、自动调心式向心滑动轴承
剖分式径向滑动轴承装拆方便，轴瓦磨损后 可调整剖分面处的垫片来调整轴承间隙。
4、调隙式向心滑动轴承
→硬晶粒起耐磨作用，软基体则增加材料的塑性。
特点：嵌入性、顺应性最好，抗胶合性好，但机械强度较低。
∴ 作为轴承衬浇注在软钢或青铜轴瓦的表面。——价格较贵
(5) 多孔质金属材料（粉末冶金）——含油轴承 原理：利用铁或铜和石墨粉末、树脂混合 经压型、烧结、整形、浸油而制成。
特点：组织疏松多孔，孔隙中能大量吸收润滑油， ∴ 称含油轴承，具有自润滑的性能。
间歇供油: 油壶或油枪
连续供油: (1) 滴油润滑 可调节油量!
陈立德版机械设计基础第13、14章课后题答案
第13章机械传动设计13.1简述机械传动装置的功用。
答： (1) 把原动机输出的速度降低或增速。
（2) 实现变速传动。
（3）把原动机输出转矩变为工作机所需的转矩或力。
（4）把原动机输出的等速旋转运动，转变为工作机的转速或其它类型的运动。
（5）实现由一个或多个原动机驱动若干个相同或不同速度的工作机。
13.2选择传动类型时应考虑哪些主要因素？答：根据各种运动方案，选择常用传动机构时，应考虑以下几个主要因素：（1）实现运动形式的变换。
（2）实现运动转速（或速度）的变化。
（3）实现运动的合成与分解。
（4）获得较大的机械效益。
13.3常用机械传动装置有哪些主要性能？答：（1）功率和转矩；（2）圆周速度和转速；（3）传动比；（4）功率损耗和传动效率；（5）外廓尺寸和重量。
13.4机械传动的总体布置方案包括哪些内容？答：总体布置方案包括合理地确定传动类型；多级传动中各种类型传动顺序的合理安排及各级传动比的分配。
13.5简述机械传动装置设计的主要内容和一般步骤。
答：（1）确定传动装置的总传动比。
（2）选择机械传动类型和拟定总体布置方案。
（3）分配总传动比。
（4）计算机械传动装置的性能参数。
性能参数的计算，主要包括动力计算和效率计算等。
（5）确定传动装置的主要几何尺寸。
（6）绘制传动系统图。
（7）绘制装置的装配图。
第14章轴和轴毂连接14.1轴按功用与所受载荷的不同分为哪三种？常见的轴大多属于哪一种？答：轴按功用与所受载荷不同可分为心轴、传动轴和转轴三类。
常见的轴大多数属于转轴。
14.2轴的结构设计应从哪几个方面考虑？答：轴的结构设计应从以下几方面考虑：（1）轴的毛坯种类；（2）轴上作用力的大小及其分布情况；(3)轴上零件的位置、配合性质以及连接固定的方法；（4）轴承的类型、尺寸和位置；（5）轴的加工方法、装配方法以及其它特殊要求。
14.3制造轴的常用材料有几种？若轴的刚度不够，是否可采用高强度合金钢提高轴的刚度？为什么？答：制造轴的常用材料有碳素钢和合金钢。
机械设计基础习题解答第13章
13.1 为保证滑动轴承工作时润滑良好，油孔和油沟应设什么区域？
答：对开式轴瓦有承载区和非承载区，一般载荷向下，上瓦为非承载区，下瓦为承载区，润滑油应由非承载区进入，故上瓦顶部开有进油孔。
在轴瓦内表面，以进油口为对称位置，沿轴向、周向或斜向开有油沟，油经油沟分布到各个轴颈，以保证润滑油能流到轴瓦的整个工作表面。
油沟离轴瓦两端面应有段距离，不能开通，以减少端部泄油。
13.2 说明下列代号的含义：6209、3411、72315、81205。
答：6209：深沟球轴承，内径为45 mm，外径尺寸是02系列。
3411：圆锥滚子轴承，内径为55 mm，外径尺寸是04系列.
72315AC：角接触轴承，接触角25度，内径75 mm，外径尺寸是23系列。
81205：推力圆柱滚子轴承内径25mm，外径尺寸是12系列。
13.3 观察本书附图二、附图三的减速器，它们用到了那种轴承？轴承如何润滑与密封？
答：用到了圆锥滚子轴承。
润滑：。
采用了润滑油润滑。
润滑方式有油浴润滑（大齿轮）或飞溅润滑（其他齿轮，通过油沟收集油，经过轴承盖导入轴承）。
密封：毛毡圈式密封。
252。
浙江大学《机械设计基础》第十三章概念自测题
基本概念自测题一、 填空题1、按摩擦性质轴承分为 _________和 _________两大类。
2、按滑动表面润滑情况，有 _________、 _________ 和 _________三种摩擦状态，其3 摩擦系 数一般分别为_________、 _________和 _________。
、按承受载荷的方向承受径向载荷的滑动轴承称为滑动轴承，承受轴_________4 向载荷的滑动轴承称为_________滑动轴承。
、抗振性 、噪声、与滚动轴承相比，滑动轴承具有承载能力___________________________、寿命 _________，在液体润滑条件下可 _________速运转。
5 、在一般机器中，摩擦面多处于干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的 混合状态，称 为 _________摩擦或 _________ 摩擦。
6、向心滑动轴承的结构形式有 _________式、 _________ 式和 _________式三种，剖分式滑动轴承便于轴 _________和调整磨损后 __________________ ，应用广泛。
7、滑动轴承油沟的作用是使润滑油_________；一般油沟不应开在轴承油膜_________ 区内，油沟应有足够的轴向长度，但绝不能开通轴瓦。
和 ，此外还有_________等。
8、轴瓦的主要失效形式是_________________、_________________9、为保证轴承正常工作，要求轴承材料有足够的_________和_________性，_________ 性 和 _________性 好，耐 _________和抗 _________ 能力 强，导 _________ 性好，容易 _________，且易于加工。
10、轴承材料有 _________、_________和 _________。
金属材料包括 _________、_________和 _________等。
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13.1 滚动轴承的构造、类型和代号 1、滚动轴承的结构
滚动轴承的典型结构如图所示，一般由内圈a、 外圈d、滚动体b和保持架c四个部分组成。其中， 内圈和外圈统称为套圈。
(a) 内圈 (b) 滚动体 (c) 保持架 (d) 外圈
• 内圈 内圈是一个环形的零件， 安装在轴颈上， 且与轴紧密配合在一起。 在内圈的外表面上开有一个或几个凹槽。
2）接触角
滚动体和套圈接触点的公法线n-n与轴承径向平 面之间所夹的锐角， 称为公称接触角， 简称 接触角， 用α表示。 接触角是滚动轴承的一个 主要参数， 轴承的受力分析和承载能力等都与 接触角有关。 对于角接触轴承来说， 公称接 触角越大， 轴承所能承受轴向载荷的能力就越 大。接触角由轴承的结构类型所决定。
4）按照内、 外圈可否分别安装分类 在安装轴承时，按照其内、外圈可否分别安装，可分为可 分离轴承和不可分离轴承。
5）按照滚动体的列数分类 按照滚动体的列数， 轴承可分为单列轴承、 双列轴承和多 列轴承。
常用的各类滚动轴承的性能及特点见表13-1。
13.1.3 滚动轴承的代号
• 滚动轴承的类型有很多， 而各类轴承又有不同的 结构、 尺寸、 公差等级和技术要求。 为了便于组 织生产和设计时的选用， 国家标准规定用代号表 示滚动轴承。 滚动轴承的代号是表示其结构、 尺 寸、 公差等级和技术性能等特征的产品符号。
2）按照滚动体的形状分类 按照滚动体的形状， 轴承可分为球轴承与滚子轴承两类。
3）按照工作时是否可以调心分类 根据滚动轴承在工作的时候是否可以调心，可分为调心轴 承和非调心刚性轴承。轴承在装配和工作的过程中，如果 其内、外圈之间存在着偏位角，轴承容易磨损，甚至导致 失效。此时，应使轴承能够适应这种轴线转角的变化，自 动进行调心，以保持其正常的工作性能。
3）极限转速
滚动轴承在一定载荷和润滑条件下，所允许的 最高转速称为极限转速，用nlim表示。
4）偏位角
在工作中，由于加工、安装误差 或轴和支承受力变形等原因， 轴将产生弯曲变形，引起轴承 内、外圈的轴线不在同一直线 上，发生相对倾斜。其倾斜角
称为偏位角，用θ表示，如图所
示。
2.滚动轴承的类型
1）按照所能承受载荷的方向或接触角分类 按所能承受载荷的方向或接触角的不同， 可分为向心轴承 与推力轴承两大类。
除了滚针轴承外，基本代号由轴承类型代 号、尺寸系列代号及内径代号三部分组成。一 般最多为5位，其排列顺序和代号内容见表。
1）类型代号
• 右起第5位数字表示轴承的类型代号， 用一位数字或一至两个大写字母表示， 数字和字母的含义见表。
2）尺寸系列代号
• 基本代号中右起第3、4位数字是尺寸系列代 号，用2位数字表示。它由轴承的宽度系列代 号或高度系列代号与直径系列代号组合而成，
• 保持架 保持架与滚动体一起运动， 它的作用是将滚动体隔离开， 使其沿 滚道均匀地分布， 并减少滚动体之间的相互碰撞和摩擦。
13.1.2 滚动轴承的特性和类型
1.滚动轴承的基承的内、外圈 滚道与滚动体之间的间隙称为游隙。因此，内、 外圈可以有相对位移，其最大的位移量称为轴 承的游隙。其中，沿轴向的相对位移量称为轴 向游隙，用Δa表示；沿径向的相对位移量称为 径向游隙，用Δr表示，如图所示。
3.后置代号
表中，第1组是内部结构代号，表示轴承内部结构的变 化。对于角接触球轴承来说，表示的是接触角的变化 情况，其代号及含义如表所列。
【例】 说明滚动轴承72211AC/P5、6203 代号的含义。
解 ： 72211AC/P5 为 角 接 触 球 轴 承 ， 尺 寸系列为22（宽度系列为2，直径系列为 2），内径为55 mm，接触角α=25°， 公 差 等 级 为 5 级 。 6203 为 深 沟 球 轴 承 ， 尺寸系列为（0）2（宽度系列为0（省 略），直径系列为2），内径为17 mm， 公差等级为0级。
3）内径代号
• 内径代号用2位数字表示。 基本代号中 右起第1、 2位数字是内径代号， 它表示 轴承的内圈孔径。 轴承的内圈孔径称为 轴承公称内径， 是一个重要的参数。 轴 承公称内径为10～480 mm时， 内径代 号如表所示。
2. 前置代号 前置代号R直接放在轴承基本代号之前，其余前
置代号用小圆点与基本代号隔开。
L —可分离轴承的内圈或外圈。如代号LN207 GS —推力圆柱滚子轴承座圈。 例：GS.81112 K —滚动体与保持架的组合件。例:：推力圆柱 滚子与保持架的组合件K.81108。 R —不带可分离内圈或外圈的轴承。例： RNA207-不带内圈的NA207轴承。 WS —推力圆柱滚子轴承轴圈。 例：WS.81112。
并按左右顺序排列，如表所示。
• 表中， 尺寸系列代号反映了具有相同内径的同 一类轴承在外径和宽度方面的变化， 如图所示。
• 宽（高）度系列代号表示内、 外径相同的轴 承宽度尺寸的不同变化。 当宽度系列代号为0 时， 对多数轴承在代号中可以不标出， 但对 调心滚子轴承和圆锥滚子轴承， 宽度系列代号
应标出。
• 外圈 外圈也是一个环形的零件， 安装在机座或零件的轴承座孔中。 在 外圈的内表面上同样开有一个或几个凹槽， 与内圈外表面上的凹 槽形成了运动滚道， 作为滚动体的运动滚道。
• 滚动体 滚动体排列在内、 外圈之间的滚道中。 当内、 外圈相对转动时， 滚动体沿着滚道滚动，实现滚动摩擦并传递载荷。 滚动体是滚动 轴承中的关键零件。 常见的滚动体的形状有球与滚子两类， 按滚 子的形状又可分为圆柱滚子、 圆锥滚子、 球面滚子和滚针。
13.1.4 滚动轴承类型的选择
• 按照GB/T 272-1993的规定， 滚动轴承的代号由 前置代号、 基本代号和后置代号三部分构成。 轴 承代号一般印刻在其外圈的端面上， 排列顺序如 下：
前置代号 基本代号 后置代号
1.基本代号
基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺 寸，是轴承代号的基础。在一般情况下，常用 轴承的代号可以只用基本代号表示。