机械设计章滑动轴承
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机械设计基础--第十一章(轴 承)
Fundamentals of Machine Design
（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。
（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。
已看 机械设计第5章 滑动轴承分解
CV Qz
4. 流体动压润滑向心轴承的设计 1）向心滑动轴承的性能参数 2）简化计算公式
相对系数： r 最小间隙：hmin = - e = e / (R - r) 体积流量：Q = d
功耗： Pu = uFR 平均温度：tm =½*(t1 + t2 ) = t1 + t/2 3）性能计算过程
由轴承座和减摩材料制成的轴瓦组成，轴承座上部开有螺纹孔，以 便安装润滑油杯。其特点是结构简单；但当滑动表面磨损后，轴颈 与轴套之间的间隙无法调整；装拆很不方便，甚至无法安装。另外 这种轴承只能从轴颈端部装拆，对于质量大的轴和具有中间轴颈的 轴装拆很不方便。所以这种轴承只能用于低速、轻载或间歇性工作 的机器中。如农业机械，手工机械等。
剖分式滑动轴承：
由轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦
和双头螺柱组成。
轴承的剖分面应与载荷方向近
于垂直，多数轴承的剖分面是
水平的，也有倾斜的。轴承盖 和轴承座剖分面常作成阶体形、
剖分式径向滑动轴承
以便对中和防止横向错动。在剖分面间放少量薄垫片。当轴瓦 磨损后用减少垫片的方法，或将剖面刮掉一层金属的办法，来 调整轴颈与轴套之间的间隙。Leabharlann 整体式轴瓦剖分式轴瓦
剖分式轴瓦的油沟形式
当轴瓦内表面浇注轴承衬时，为 了保证轴承衬与轴瓦结合牢固， 在轴瓦内表面应制出沟槽。
轴承衬的固定沟槽
5.2 滑动轴承的设计
5.2.1 混合摩擦状态滑动轴承的设计准则 1. 轴承承载面平均压强的设计计算
p = F/A [p] MPa
径向轴承： p F
DB
见p171例5-1
5.2.2 流体润滑状态滑动轴承的设计 1. 滑动轴承形成流体动力润滑的条件 流体润滑方式：
4. 流体动压润滑向心轴承的设计 1）向心滑动轴承的性能参数 2）简化计算公式
相对系数： r 最小间隙：hmin = - e = e / (R - r) 体积流量：Q = d
功耗： Pu = uFR 平均温度：tm =½*(t1 + t2 ) = t1 + t/2 3）性能计算过程
由轴承座和减摩材料制成的轴瓦组成，轴承座上部开有螺纹孔，以 便安装润滑油杯。其特点是结构简单；但当滑动表面磨损后，轴颈 与轴套之间的间隙无法调整；装拆很不方便，甚至无法安装。另外 这种轴承只能从轴颈端部装拆，对于质量大的轴和具有中间轴颈的 轴装拆很不方便。所以这种轴承只能用于低速、轻载或间歇性工作 的机器中。如农业机械，手工机械等。
剖分式滑动轴承：
由轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦
和双头螺柱组成。
轴承的剖分面应与载荷方向近
于垂直，多数轴承的剖分面是
水平的，也有倾斜的。轴承盖 和轴承座剖分面常作成阶体形、
剖分式径向滑动轴承
以便对中和防止横向错动。在剖分面间放少量薄垫片。当轴瓦 磨损后用减少垫片的方法，或将剖面刮掉一层金属的办法，来 调整轴颈与轴套之间的间隙。Leabharlann 整体式轴瓦剖分式轴瓦
剖分式轴瓦的油沟形式
当轴瓦内表面浇注轴承衬时，为 了保证轴承衬与轴瓦结合牢固， 在轴瓦内表面应制出沟槽。
轴承衬的固定沟槽
5.2 滑动轴承的设计
5.2.1 混合摩擦状态滑动轴承的设计准则 1. 轴承承载面平均压强的设计计算
p = F/A [p] MPa
径向轴承： p F
DB
见p171例5-1
5.2.2 流体润滑状态滑动轴承的设计 1. 滑动轴承形成流体动力润滑的条件 流体润滑方式：
机械设计最新课件第9-10章
➢ 优点：寿命长、适于高速；油膜能缓冲吸振，耐冲击、承载 能力大；回转精度高、运转平稳无噪音；结构简单、装拆方便、 成本低廉。
➢ 缺点：非液体摩擦轴承摩擦损失大，磨损严重；液体动压润 滑轴承当起动、停车、转速和载荷经常变化时，难于保持液体 润滑，且设计，制造、润滑和维护要求较高。
➢ 应用：高速、高精度、重载、特大冲击与振动、径向空间 尺寸受到限制或必须剖分安装(如曲轴的轴承)、以及需在水或 腐蚀性介质中工作等条件下的轴承。
摩擦表面上可能存在一层氧化膜和自然污染，因而在工程中， 只要是名义上无润滑剂又没有明显润滑现象的摩擦，都认为是 干摩擦。
特点：摩擦系数及摩擦阻力最大，发热多，磨损最严重， 零件使用寿命最短，应力求避免。
二、边界摩擦 当两摩擦表面间存在润滑油时，由于润滑油极性分子能
牢固地吸附在金属表面上而形成极薄的边界油膜，这种状态 称为边界摩擦。 特点：不能完全避免金属的直接接触，这时仍有微小的摩擦力 产生，其 摩擦系数通常约在0.1～0.3，同时摩擦面间的磨损也 是不可避免的。
三、液体摩擦
当两摩擦表面间有充足的润滑油，而且能满足一定的条件， 则摩擦面间可形成厚度达几十微米的压力油膜，它足以将两个 表面完全分开，形成液体摩擦。这时的液体分子已大都不受金 属表面吸附作用的支配而自由移动，摩擦是在液体内部的分子
特点：摩擦系数极小，通常约在0.001～0.01 ，而且不会有磨损 产生。
粘度——衡量润滑油内部摩擦力大小的最重要的性能指标。
（1）动力粘度
du
dy
——流体单位面积上的剪切阻力，
即切应力；
du——流体沿垂直于运动方向(即沿图中y轴方向或流体膜厚度 dy 方向)的速度梯度；“－”号表示u 随y 的增大而减小；
➢ 缺点：非液体摩擦轴承摩擦损失大，磨损严重；液体动压润 滑轴承当起动、停车、转速和载荷经常变化时，难于保持液体 润滑，且设计，制造、润滑和维护要求较高。
➢ 应用：高速、高精度、重载、特大冲击与振动、径向空间 尺寸受到限制或必须剖分安装(如曲轴的轴承)、以及需在水或 腐蚀性介质中工作等条件下的轴承。
摩擦表面上可能存在一层氧化膜和自然污染，因而在工程中， 只要是名义上无润滑剂又没有明显润滑现象的摩擦，都认为是 干摩擦。
特点：摩擦系数及摩擦阻力最大，发热多，磨损最严重， 零件使用寿命最短，应力求避免。
二、边界摩擦 当两摩擦表面间存在润滑油时，由于润滑油极性分子能
牢固地吸附在金属表面上而形成极薄的边界油膜，这种状态 称为边界摩擦。 特点：不能完全避免金属的直接接触，这时仍有微小的摩擦力 产生，其 摩擦系数通常约在0.1～0.3，同时摩擦面间的磨损也 是不可避免的。
三、液体摩擦
当两摩擦表面间有充足的润滑油，而且能满足一定的条件， 则摩擦面间可形成厚度达几十微米的压力油膜，它足以将两个 表面完全分开，形成液体摩擦。这时的液体分子已大都不受金 属表面吸附作用的支配而自由移动，摩擦是在液体内部的分子
特点：摩擦系数极小，通常约在0.001～0.01 ，而且不会有磨损 产生。
粘度——衡量润滑油内部摩擦力大小的最重要的性能指标。
（1）动力粘度
du
dy
——流体单位面积上的剪切阻力，
即切应力；
du——流体沿垂直于运动方向(即沿图中y轴方向或流体膜厚度 dy 方向)的速度梯度；“－”号表示u 随y 的增大而减小；
机械设计8—滑动轴承
3. 许用油膜厚度[h] ] 在其他条件不变的情况下， 在其他条件不变的情况下，外载荷 F↑，动压润滑轴承的 ↑ hmin↓ ，轴承、轴颈表面的微观凸峰可能直接接触，而不能实现 轴承、轴颈表面的微观凸峰可能直接接触， 液体润滑。 液体润滑。 显然，要想实现液体润滑，应满足如下条件： 显然，要想实现液体润滑，应满足如下条件： hmin ≥ [h]= S ( Rz1 + Rz2 ) ] 式中： 式中： S — 安全因数 ， S ≥2，一般可取 S=2 一般可取 RZ1，RZ2 —轴颈和轴承孔表面粗糙度，µm 轴颈和轴承孔表面粗糙度， 轴颈和轴承孔表面粗糙度
特点
应用
2．极大型的、极微型的、极简单的场合；如自动化办公设备等。 极大型的、极微型的、极简单的场合；如自动化办公设备等。 极大型的 3．结构上要求剖分的场合；如曲轴用轴承。 结构上要求剖分的场合； 结构上要求剖分的场合 如曲轴用轴承。 4．受冲击与振动的场合；如轧钢机。 受冲击与振动的场合；如轧钢机。 受冲击与振动的场合
ψ = δ /r → δ = ψ . r =0.001x60 = 0.06mm x χ = 1-[h]/δ = 1 -9.6x10-3/0.06 = 0.84 - ] x
查表12-7，B/d = 108/120=0.9 得到 ， / 查表 /
χ
Cp
0.80 3.067
0.85 4.459
插值计算：Cp = 4.181
§8-2 径向滑动轴承的主要类型
一、整体式 结构简单，成本低， 间隙无法 结构简单，成本低，但间隙无法 补偿，且只能从轴端装入， 补偿，且只能从轴端装入，适用 低速、轻载或间歇工作的场合。 低速、轻载或间歇工作的场合。 无法用于曲轴。 无法用于曲轴。 二、对开式（剖分式） 对开式（剖分式）
《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
机械设计第十二章滑动轴承
常用运动粘度来标定。
不完全液体润滑轴承润滑油牌号参看P285表12-4
液体动压轴承润滑油牌号参看P53表4-1
润滑油选择原则
1）外载大 — 难形成油膜 — 选粘度高的油 2）速度高 — 摩擦大 — 选粘度低的油 3）温度高 — 油变稀 — 选粘度高的油 4）比压大 — 油易挤出 — 选粘度高的油
三. 固体润滑剂 石墨、MoS2 、聚四氟乙烯树脂等。 f 小，用于特殊场合，如高温介质中、或低速重载条件下。
为了向摩擦表面间 加注润滑剂,在轴承 上方开设注油孔
二.轴瓦的结构要素 • 壁厚 • 定位唇：防止轴瓦在轴承中移动
• 油室（腔）：存油 • 油孔和油槽：将油引入轴承
油槽 油孔 油室 壁厚 定位唇
油槽的位置： 不要开在轴承的承载区内，否则将急剧降低轴承的承载能力。
油槽的 尺寸可 查相关 的手册
§12-5 滑动轴承润滑剂的选用
摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀、承载低、热变形大
常用轴瓦及轴承材料的性能见P280表12-2
§12-4 轴瓦结构
一.轴瓦的形式和构造： 双金属轴瓦，三金属轴瓦，厚瓦，薄瓦。
双（三）金属轴瓦：节省贵重金属
单金属轴瓦：结构简单，成本低
双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见下表
瓦背 轴承衬 材料 材料
钢 轴承合 或 金或 铸 铅青铜 铁 轴承
钙基
钠基 锂基 铝基
抗水性好、耐热性差、价廉
润滑脂选择参
抗水性差、耐热性好、防腐性较好 看P284表12-3
抗水性和耐热性好
抗水性好、有防锈作用、耐热性差
选 择
1.压力高、速度低时，选针入度小一些的；反之…。 2.轴承的工作温度应低于滴点温度的 2030 ℃ 。
河南理工大学机械设计基础第12章 滑动轴承
38
第7节 其他形式滑动轴承简介
39
休 息 一 会 儿
2011年6月
……
40
[v]—材料的许用滑动速度 ４．选择配合 一般可选H9/d9或H8/f7、H7/f6
31
第6节 液体动压润滑径向滑动轴承的设计计算
液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算1
一、流体动力润滑基本方程的建立 对流体平衡方程（Navier－Stokes方程）作如下假设，以便得到简 化形式的流体动力平衡方程。这些假设条件是 ：
2
第1节 概述
工作时轴承和轴颈的支撑面间形成直接或间接活动摩擦的 轴承，称为滑动轴承。
滚动轴承绝大多数都已标准化，故得到广泛的应用。但是在 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．在特殊条件下工作的轴承，如军舰推进器的轴承。
◆ ◆
◆ ◆
流体为牛顿流体，即 (
u ) y
。
流体的流动是层流，即层与层之间没有物质和能量的交换；
忽略压力对流体粘度的影响，实际上粘度随压力的增高而增加；
略去惯性力及重力的影响，故所研究的单元体为静平衡状态或匀速直 线 运动，且只有表面力作用于单元体上；
◆ ◆
流体不可压缩，故流体中没有“洞”可以“吸收”流质；
四.润滑装置及润滑方法 常用的润滑方法有：
油润滑
1）间歇式供油
旋套式注油油杯
压配式压注油杯
26
第4节 滑动轴承的润滑剂和润滑方法
2）连续式供油
3）飞溅润滑
第7节 其他形式滑动轴承简介
39
休 息 一 会 儿
2011年6月
……
40
[v]—材料的许用滑动速度 ４．选择配合 一般可选H9/d9或H8/f7、H7/f6
31
第6节 液体动压润滑径向滑动轴承的设计计算
液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算1
一、流体动力润滑基本方程的建立 对流体平衡方程（Navier－Stokes方程）作如下假设，以便得到简 化形式的流体动力平衡方程。这些假设条件是 ：
2
第1节 概述
工作时轴承和轴颈的支撑面间形成直接或间接活动摩擦的 轴承，称为滑动轴承。
滚动轴承绝大多数都已标准化，故得到广泛的应用。但是在 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．在特殊条件下工作的轴承，如军舰推进器的轴承。
◆ ◆
◆ ◆
流体为牛顿流体，即 (
u ) y
。
流体的流动是层流，即层与层之间没有物质和能量的交换；
忽略压力对流体粘度的影响，实际上粘度随压力的增高而增加；
略去惯性力及重力的影响，故所研究的单元体为静平衡状态或匀速直 线 运动，且只有表面力作用于单元体上；
◆ ◆
流体不可压缩，故流体中没有“洞”可以“吸收”流质；
四.润滑装置及润滑方法 常用的润滑方法有：
油润滑
1）间歇式供油
旋套式注油油杯
压配式压注油杯
26
第4节 滑动轴承的润滑剂和润滑方法
2）连续式供油
3）飞溅润滑
《机械设计基础》第15章 滑动轴承
τ
P＋dp τ＋dτ
雷诺耳实验（1883年）——层流与湍流的现象
雷诺方程：
h0 - h dp = 6ηv dx h3
其中：p——油膜压力 η——润滑油粘度 V——速度 h——间隙厚度（油膜厚度） h0——油膜压力为极限值时的间隙厚度
分析雷诺方程：
（1）当相对运动的两表面 形成收敛油楔时。即能保 证移动件带着油从大口走 u 向小口。 o
形成动压润滑的条件： （1）相对运动的两表面形成收敛油楔时。 （2）两表面必须有一定的相对速度。
（3）润滑油必须有一定的粘度，并供油充分。
（4）油膜的最小厚度应大于两表面不平度之和。
例：试判断下列图形能否建立动压润滑油膜？
v v v v
向心滑动轴承形成动压油膜的过程：
F F FF F
o
o1 o1 o o1 1 o1
润滑脂 （黄油） 固体润滑剂
钙基、钠基、铅基、锂基等。
石墨、二流化钼、聚氟乙烯树脂等 （用于高温下的轴承）。
空气、氢气等（只用于高速、高 温以及原子能工业等特殊场合）
气体润滑剂
●润滑剂的主要指标：
（1） 粘度——是润滑油最重要的物理性能指标，是选择润滑 油的主要依据，它标志着流体流动时内摩擦阻 力的大小。粘度越大，内摩擦阻力越大，即流 动性越差。 （2）凝点——是润滑油冷却到不能流动时的温度。凝点越低越好。 （3） 闪点——是润滑油在靠近试验火焰发生闪燃时的温度。 闪点是鉴定润滑油耐火性能的指标。在工作温度 较高和易燃环境中，应选用闪点高于工作温度 20°~30°C的润滑油。 （4） 油性——是指润滑油湿润或吸附在表面的能力。吸附能力 越强，油性越好。 （5） 滴点——是指润滑脂受热后开始滴落时的温度。润滑脂使 用工作温度应低于滴点20°~30°C，低于40°~ 60°更好。 （6）针入度（稠度）——是表征指润脂稀稠度的指标。针入度越 小，表示润滑脂越稠；反之，流动性越大。
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└不降低油膜承载力 ②油沟开在轴瓦内表面→以油 口为中心纵向、斜向或横向
35o 35o
3.轴瓦定位配合 4.必要时开油室 5.轴瓦
③油沟形式→
－贮油和稳定供油
④油沟与轴瓦端面保持一定距离，防止漏油
⑤宽径比：轴瓦宽度与轴颈直径之比B/d
液体摩擦滑动轴承：B/d=0.5-1； 非液体摩擦的滑动轴承：B/d=0.8-1.5
3.液体摩擦－ 两摩擦面完全由液体隔开的摩擦→理想 →ｆ≈0.001～0.01
4.混合摩擦－ 干、边界、液体摩擦并存→实际 →非液体摩擦
§15-2 滑动轴承的结构 p.238
(一)向心滑动轴承→主要承受径向载荷FR 1.整体式→ 轴承座、轴瓦(轴套) 2.剖分式→ 轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦(两边)、
dB 2
CP
承载量系数
二. 最小油膜厚度 hmin e (1 ) r (1 )
轴其承他承条载件能不力变也，愈hm大in越。小，则偏心率越大，Cp也越大， 但受粗糙度、轴刚度、几何形状误差等影响，油膜厚度 不能无限减小，需要加以限制。
hmin r (1 ) [h]
[h] S(Rz1 Rz2 )
2.铅锑轴承和金
较脆，中速、中载轴承
轴承衬
二. 青铜
强度高、承载能力大，耐磨性和导热性都优于轴承合 金，可在较高温度下工作，但可塑性差，不宜跑合， 与之相配的轴颈必须淬硬。 三. 具有特殊性能的轴承材料：
粉未治金（含油轴承、陶质金属）
铁（铜）粉＋石墨→压型→烧结； 多孔性组织，空隙内可储存润滑油 灰铸铁、耐磨铸铁 →轻载、低速
2.特点: →润滑效果好，具冷却、清洗作用。 供油、 密封麻烦。
3.润滑方法:→┌间歇润滑:油孔、油杯 └连续润滑:油杯、油环、飞溅、压力
4.牛顿粘性定律 －润滑油作层流流动时, 各油层间 的剪应力与速度梯度成正比。
→沿 y 坐标各油层速度呈线性分布→剪切流。
η－动力粘度 Pa·S(N·s/m2)(国际) ν－运动粘度(m2/s)
二. 形成动压润滑的必要条件:
两工 作平面 间必须
1.有楔形间隙 2.连续充满粘性流体 3.有相对运动(由大截面→小截面)
三. 向心滑动轴承形成动压润滑的过程：
e
n=0,形成 轴瓦对轴颈摩擦力 开始形成动压
弯曲的楔 →轴颈向右滚动而 润滑，轴颈受 形成动压润滑
形空间 偏移
力向左移动 ，并稳定运转
四.液体动压润滑的基本方程
塑料、橡胶
§15-4 润滑剂和润滑装置 p.242
一.润滑目的： 摩擦功耗↓磨损↓, 冷却、吸振、防锈 润┌液体润滑剂：润滑油 滑│半固体润滑剂：润滑脂 剂└固体润滑剂→石墨、ＭoS2、聚四氟乙稀
二. 润滑油： 1.主要性能指标: 粘度→液体流动的内摩擦性能→内部剪应力
温度↑→粘度↓（粘温图）。
压力↑→粘度↑，变化极微，可忽略。
dp 6v h h0
dx
h3
(15-10)
h = h0 →dp/dx = 0 →油压最大
§15-7 向心动压轴承的几何关系和承载量的计算
一. 向心动压轴承的几何系数
直径间隙 D d
半径间隙
相对间隙
dr
2
偏心率 e
最小油膜 厚度
hmin e (1 ) r (1 )
F
三. 向成心动滑压动润轴滑承形成动压润滑的过程
四(两.液板体间动液压体润)层滑流的→基本方程
流量相等→
油膜无承载能力
2. 两板相互倾斜:
当两 板 间
楔形间隙 相对运动(由大→小) 连续流体
两端速度若按虚线三角形→带 入油量＞带出油量→间隙内油 压↑→油膜具承载力→流体由中 向两端流动→压力流。
→压力油膜→起始于入口处， 进口流速→凹形 终止于最小油膜厚度处。 → 出口流速→凸形
1.基本方程建立的假设:
1)Z向无限长 ,润滑油在Z向没有流动 2)压力p不随y值的大小而变化 , 即同一油膜截面上压力为常数 2.公式的建立: 3)润滑油的粘度η不随压
力而变化,并且忽略油 层的重力和惯性 4)润滑油处于层流状态。
2.公式的建立: －AB板间形成动压润滑
→取一微单元体(dx,dy,dz)→它承受油压p、内摩擦切
Rz1、Rz2：轴颈、轴瓦孔表面微观不平度的十点平均高度 S：安全系数，常取≥2。
§15-8 液体动压多油楔轴承与静压轴承简介
在多油楔滑动轴承中，轴瓦的内孔制成特殊形状，目的是在 工作中产生多个油楔，形成多个动压油膜，借以提高轴承的 工作稳定性加旋转精度。
椭圆轴承，它的项隙和侧隙之比常制成1：2，减小了顶隙而扩 大了侧隙。顶隙减小，在顶部也可形成动压油膜；侧隙扩大， 增加端泄油量，降低轴承温升。工作时，椭圆轴承中形成上 下两个动压油膜，有助于提高稳定性。但其摩擦损耗将会有 所增加，而且供油量增大，承载量降低。
静压轴承与空气轴承简介
静压轴承是依靠给油装置，将高压油压入轴承的间隙中，强制形成 油膜，保证轴承在液体摩擦状态下工作。油膜的形成与相对滑动速度 无关，承载能力主要取决于油泵的给油压力，因此静压轴承对高速、 低速、轻载、重载下都能胜任工作。
在启动、停止和正常运转时期内，轴与轴承之间均无直接接触，理 论上轴瓦没有磨损，轴承寿命长，可以长时期保持精度。而且正由于 任何时期内轴承间隙中均有一层压力油膜，故对轴和轴瓦的制造精度 可适当降低，对轴瓦的材料要求也较低。
FA2 FR2
按载荷的方向
向心轴承－ 主要承受径向载荷FＲ （与轴心线垂直）
推力轴承－ 主要承受轴向载荷FA (与轴心线一致)
§15-1 摩擦状态
1.干摩擦－ 两摩擦面间无任何润滑剂→固体表面直 接接触→摩擦、磨损大→强烈温升→不允许
2.边界摩擦－ 两摩擦面由吸附着的很簿的边界膜隔 开的摩擦→ｆ≈0. 1～0.3
du dy (15-1)
ρ－液体密度
(kg/m3)
三. 润滑脂:
润滑油+稠化剂(金属皂 ←氢氧化物+硬脂酸)
特点:
→不易流失，易密封、不需经常添加 对速度和载荷的变化有较大的适应范围， 受温度影响不大； 但摩擦磨损大，效率低，不宜于高速，易 变质
四. 固体润滑剂:
石墨、二硫化钼、聚氟乙烯树脂
润滑油不能膜厚度
h (1 cos) r (1 cos)
油膜压力 最大处的
h0 (1 cos0 )
油膜厚度
dp 6v h h0
dx
h3
(15-10)
dp
d
6
w
2
(cos cos0 ) (1 cos)3
p
6 w 2
(cos cos0 ) d 1 (1 cos)3
F
应力τ →根据平衡条件,沿x方向:
p dydz ( d ) dxdz ( p dp) dydz dxdz 0
z
dp dx
d
dy
沿x方向单位压力变化率
→由 牛 顿粘d性u 定律
dy
123=)))油润液沿层滑体y方的油动向速流压τ 切度量润应分 滑力布 的变基化本率方。程x p
p+dp
§15-5非液体摩擦滑动轴承的计算
┌液体润滑滑动轴承 └非液体润滑滑动轴承
(一)失效形式及设计准则:
1.主要失效形式:
→磨损→间隙↑→运动精度↓ →耗功→温度↑→粘度↓润滑恶化→烧瓦、胶合
2.设计准则: →维持边界油膜不遭破裂
在润滑剂中加少量石墨或MOS2→边界油膜较坚韧
p p
pV pV
(二)设计计算： →维持边界油膜不遭破裂
τ +d τ
dp dx
d 2u dy 2
(15-8)
y
油膜压力变化率与速度梯度的导数有关。
dp dx
d 2u dy 2
(15-8)
1)油层的速度分布: (式15-7对y积分)
u
1
2
dp dx
y2
C1 y C2
→由边界条件: 当y=0 ,u=v 当y=h ,u=0
u 1 dp ( y2 hy) y h v (15-9)
第十五章 滑 动 轴 承 p.253
前言 摩擦状态 滑动轴承的结构 滑动轴承的材料 非液体摩擦滑动轴承的计算 润滑剂和润滑装置 动压润滑基本原理
前
言
一. 轴承功用 : 支承轴及轴上零件,并保证旋转精 度；减少轴与支承间的摩擦与磨损。
二. 轴承的分类：
按摩擦性质
滑动轴承 滚动轴承
FA1 FR1
Fr Fa
– 应用节流器能随外载荷的变化而自动调节各油腔内的压 力，节流器选择得恰当，可使主轴的位移e达到最小值。
– 节流器是静压轴承中的关键部分。 – 常用的节流器有小孔节流器(图15-21)和毛细管节流器等。
空气轴承
❖空气是一种取之不尽的流体， 而且粘性小，它的粘度为L－ AN7全损耗系统用油的1/4000， 所以利用空气作为润滑剂，可 以解决每分钟数十万转的超高 速轴承的温升问题。
一.向心轴承：
1.轴承压强(p)验算→ 油不被过大压力挤出→不产生
p FR p
Bd
Mpa (15-3)
过大磨损
2.验算pｖ值→ 限制温升→防止油膜破裂→防止胶合
pV FR dn pV Mpa·m/S (15-4)
Bd 1000 60
Fd－R－轴径颈向二直载.径推荷m力Nm轴承
； ；
B－轴承寛度mm； n－轴颈转速r/min ；
§15-3 轴瓦及轴承衬材料
材料具有的性能 1）摩擦系数小；2）导热性好，热膨胀系 数小；3）耐磨、耐蚀、抗胶合能力强；4）足够的机械强 度和可塑性→两层不同金属（浇铸或压合）做成轴瓦
一.轴承合金 (白合金、巴氏合金)
1.锡锑轴承和金 摩擦系数小，抗胶合性能好，对油的吸 附性强，耐蚀性好，易跑合，常用于高速、重载→价格 贵、机械强度差→轴承衬
35o 35o
3.轴瓦定位配合 4.必要时开油室 5.轴瓦
③油沟形式→
－贮油和稳定供油
④油沟与轴瓦端面保持一定距离，防止漏油
⑤宽径比：轴瓦宽度与轴颈直径之比B/d
液体摩擦滑动轴承：B/d=0.5-1； 非液体摩擦的滑动轴承：B/d=0.8-1.5
3.液体摩擦－ 两摩擦面完全由液体隔开的摩擦→理想 →ｆ≈0.001～0.01
4.混合摩擦－ 干、边界、液体摩擦并存→实际 →非液体摩擦
§15-2 滑动轴承的结构 p.238
(一)向心滑动轴承→主要承受径向载荷FR 1.整体式→ 轴承座、轴瓦(轴套) 2.剖分式→ 轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦(两边)、
dB 2
CP
承载量系数
二. 最小油膜厚度 hmin e (1 ) r (1 )
轴其承他承条载件能不力变也，愈hm大in越。小，则偏心率越大，Cp也越大， 但受粗糙度、轴刚度、几何形状误差等影响，油膜厚度 不能无限减小，需要加以限制。
hmin r (1 ) [h]
[h] S(Rz1 Rz2 )
2.铅锑轴承和金
较脆，中速、中载轴承
轴承衬
二. 青铜
强度高、承载能力大，耐磨性和导热性都优于轴承合 金，可在较高温度下工作，但可塑性差，不宜跑合， 与之相配的轴颈必须淬硬。 三. 具有特殊性能的轴承材料：
粉未治金（含油轴承、陶质金属）
铁（铜）粉＋石墨→压型→烧结； 多孔性组织，空隙内可储存润滑油 灰铸铁、耐磨铸铁 →轻载、低速
2.特点: →润滑效果好，具冷却、清洗作用。 供油、 密封麻烦。
3.润滑方法:→┌间歇润滑:油孔、油杯 └连续润滑:油杯、油环、飞溅、压力
4.牛顿粘性定律 －润滑油作层流流动时, 各油层间 的剪应力与速度梯度成正比。
→沿 y 坐标各油层速度呈线性分布→剪切流。
η－动力粘度 Pa·S(N·s/m2)(国际) ν－运动粘度(m2/s)
二. 形成动压润滑的必要条件:
两工 作平面 间必须
1.有楔形间隙 2.连续充满粘性流体 3.有相对运动(由大截面→小截面)
三. 向心滑动轴承形成动压润滑的过程：
e
n=0,形成 轴瓦对轴颈摩擦力 开始形成动压
弯曲的楔 →轴颈向右滚动而 润滑，轴颈受 形成动压润滑
形空间 偏移
力向左移动 ，并稳定运转
四.液体动压润滑的基本方程
塑料、橡胶
§15-4 润滑剂和润滑装置 p.242
一.润滑目的： 摩擦功耗↓磨损↓, 冷却、吸振、防锈 润┌液体润滑剂：润滑油 滑│半固体润滑剂：润滑脂 剂└固体润滑剂→石墨、ＭoS2、聚四氟乙稀
二. 润滑油： 1.主要性能指标: 粘度→液体流动的内摩擦性能→内部剪应力
温度↑→粘度↓（粘温图）。
压力↑→粘度↑，变化极微，可忽略。
dp 6v h h0
dx
h3
(15-10)
h = h0 →dp/dx = 0 →油压最大
§15-7 向心动压轴承的几何关系和承载量的计算
一. 向心动压轴承的几何系数
直径间隙 D d
半径间隙
相对间隙
dr
2
偏心率 e
最小油膜 厚度
hmin e (1 ) r (1 )
F
三. 向成心动滑压动润轴滑承形成动压润滑的过程
四(两.液板体间动液压体润)层滑流的→基本方程
流量相等→
油膜无承载能力
2. 两板相互倾斜:
当两 板 间
楔形间隙 相对运动(由大→小) 连续流体
两端速度若按虚线三角形→带 入油量＞带出油量→间隙内油 压↑→油膜具承载力→流体由中 向两端流动→压力流。
→压力油膜→起始于入口处， 进口流速→凹形 终止于最小油膜厚度处。 → 出口流速→凸形
1.基本方程建立的假设:
1)Z向无限长 ,润滑油在Z向没有流动 2)压力p不随y值的大小而变化 , 即同一油膜截面上压力为常数 2.公式的建立: 3)润滑油的粘度η不随压
力而变化,并且忽略油 层的重力和惯性 4)润滑油处于层流状态。
2.公式的建立: －AB板间形成动压润滑
→取一微单元体(dx,dy,dz)→它承受油压p、内摩擦切
Rz1、Rz2：轴颈、轴瓦孔表面微观不平度的十点平均高度 S：安全系数，常取≥2。
§15-8 液体动压多油楔轴承与静压轴承简介
在多油楔滑动轴承中，轴瓦的内孔制成特殊形状，目的是在 工作中产生多个油楔，形成多个动压油膜，借以提高轴承的 工作稳定性加旋转精度。
椭圆轴承，它的项隙和侧隙之比常制成1：2，减小了顶隙而扩 大了侧隙。顶隙减小，在顶部也可形成动压油膜；侧隙扩大， 增加端泄油量，降低轴承温升。工作时，椭圆轴承中形成上 下两个动压油膜，有助于提高稳定性。但其摩擦损耗将会有 所增加，而且供油量增大，承载量降低。
静压轴承与空气轴承简介
静压轴承是依靠给油装置，将高压油压入轴承的间隙中，强制形成 油膜，保证轴承在液体摩擦状态下工作。油膜的形成与相对滑动速度 无关，承载能力主要取决于油泵的给油压力，因此静压轴承对高速、 低速、轻载、重载下都能胜任工作。
在启动、停止和正常运转时期内，轴与轴承之间均无直接接触，理 论上轴瓦没有磨损，轴承寿命长，可以长时期保持精度。而且正由于 任何时期内轴承间隙中均有一层压力油膜，故对轴和轴瓦的制造精度 可适当降低，对轴瓦的材料要求也较低。
FA2 FR2
按载荷的方向
向心轴承－ 主要承受径向载荷FＲ （与轴心线垂直）
推力轴承－ 主要承受轴向载荷FA (与轴心线一致)
§15-1 摩擦状态
1.干摩擦－ 两摩擦面间无任何润滑剂→固体表面直 接接触→摩擦、磨损大→强烈温升→不允许
2.边界摩擦－ 两摩擦面由吸附着的很簿的边界膜隔 开的摩擦→ｆ≈0. 1～0.3
du dy (15-1)
ρ－液体密度
(kg/m3)
三. 润滑脂:
润滑油+稠化剂(金属皂 ←氢氧化物+硬脂酸)
特点:
→不易流失，易密封、不需经常添加 对速度和载荷的变化有较大的适应范围， 受温度影响不大； 但摩擦磨损大，效率低，不宜于高速，易 变质
四. 固体润滑剂:
石墨、二硫化钼、聚氟乙烯树脂
润滑油不能膜厚度
h (1 cos) r (1 cos)
油膜压力 最大处的
h0 (1 cos0 )
油膜厚度
dp 6v h h0
dx
h3
(15-10)
dp
d
6
w
2
(cos cos0 ) (1 cos)3
p
6 w 2
(cos cos0 ) d 1 (1 cos)3
F
应力τ →根据平衡条件,沿x方向:
p dydz ( d ) dxdz ( p dp) dydz dxdz 0
z
dp dx
d
dy
沿x方向单位压力变化率
→由 牛 顿粘d性u 定律
dy
123=)))油润液沿层滑体y方的油动向速流压τ 切度量润应分 滑力布 的变基化本率方。程x p
p+dp
§15-5非液体摩擦滑动轴承的计算
┌液体润滑滑动轴承 └非液体润滑滑动轴承
(一)失效形式及设计准则:
1.主要失效形式:
→磨损→间隙↑→运动精度↓ →耗功→温度↑→粘度↓润滑恶化→烧瓦、胶合
2.设计准则: →维持边界油膜不遭破裂
在润滑剂中加少量石墨或MOS2→边界油膜较坚韧
p p
pV pV
(二)设计计算： →维持边界油膜不遭破裂
τ +d τ
dp dx
d 2u dy 2
(15-8)
y
油膜压力变化率与速度梯度的导数有关。
dp dx
d 2u dy 2
(15-8)
1)油层的速度分布: (式15-7对y积分)
u
1
2
dp dx
y2
C1 y C2
→由边界条件: 当y=0 ,u=v 当y=h ,u=0
u 1 dp ( y2 hy) y h v (15-9)
第十五章 滑 动 轴 承 p.253
前言 摩擦状态 滑动轴承的结构 滑动轴承的材料 非液体摩擦滑动轴承的计算 润滑剂和润滑装置 动压润滑基本原理
前
言
一. 轴承功用 : 支承轴及轴上零件,并保证旋转精 度；减少轴与支承间的摩擦与磨损。
二. 轴承的分类：
按摩擦性质
滑动轴承 滚动轴承
FA1 FR1
Fr Fa
– 应用节流器能随外载荷的变化而自动调节各油腔内的压 力，节流器选择得恰当，可使主轴的位移e达到最小值。
– 节流器是静压轴承中的关键部分。 – 常用的节流器有小孔节流器(图15-21)和毛细管节流器等。
空气轴承
❖空气是一种取之不尽的流体， 而且粘性小，它的粘度为L－ AN7全损耗系统用油的1/4000， 所以利用空气作为润滑剂，可 以解决每分钟数十万转的超高 速轴承的温升问题。
一.向心轴承：
1.轴承压强(p)验算→ 油不被过大压力挤出→不产生
p FR p
Bd
Mpa (15-3)
过大磨损
2.验算pｖ值→ 限制温升→防止油膜破裂→防止胶合
pV FR dn pV Mpa·m/S (15-4)
Bd 1000 60
Fd－R－轴径颈向二直载.径推荷m力Nm轴承
； ；
B－轴承寛度mm； n－轴颈转速r/min ；
§15-3 轴瓦及轴承衬材料
材料具有的性能 1）摩擦系数小；2）导热性好，热膨胀系 数小；3）耐磨、耐蚀、抗胶合能力强；4）足够的机械强 度和可塑性→两层不同金属（浇铸或压合）做成轴瓦
一.轴承合金 (白合金、巴氏合金)
1.锡锑轴承和金 摩擦系数小，抗胶合性能好，对油的吸 附性强，耐蚀性好，易跑合，常用于高速、重载→价格 贵、机械强度差→轴承衬