机械设计第十章滚动轴承
滑动轴承
机械设计
第十章 滑动轴承 第九章
31
四、承载能力和索氏数S0
β— 轴承包角，轴瓦连续包围轴颈所对应的角度。(P221)
φ— 从 OO 起至任意 膜厚处的油膜角。
α1+α2— 承载油膜角
φ1— 油膜起始角 φ2— 油膜终止角 p=pmax处：h=h0，φ=φ0
机械设计
第十章 滑动轴承 第九章
32
（P222 式10-19）
流出 流入
Δt— 油温升 Δt = t2－t1
1 1 t m (t 1 t 2 ) t 1 t 75C 平均温度： 2 2
33
积分一次得任意φ处的油膜压力pφ：
p dp
1
6
2
1
(cos cos0 ) d 3 (1 cos )
在φ1至φ2区间内，沿外载荷方向单位宽度的油膜力为：
F1 p cos[180 ( )]rd
1 2
对有限宽轴承，若不计端泄，油膜承载力F为：
p 0 x
，油压为增函数；
可见，对收敛形油楔，油楔内各处油压大
于入口、出口处油压→正压力→承载。
e e
e e
e e
h>h0 p>0 x
p x =0
h<h0 p x <0
p 静止件 x =0 p=0
e e
机械设计 ※若二板平行：
p x
第十章 滑动轴承 第九章
26
任何截面处h=h0， =0 ，不能产生高于出口、入口处的 油压→不能承载。 v
8
2、推力轴承（方法同径向轴承）（自学） 结构：空心、实心、单环、多环
实心式：
机械设计章节练习题(含答案)——滚动轴承
第17章滚动轴承【思考题】17-1 在机械设计中，选择滚动轴承类型的原则是什么？一般优先选用什么类型的轴承？17-2 滚动轴承的代号由几部分组成？基本代号又分几项内容？基本代号中各部分代号是如何规定的？17-3 滚动轴承的应力特性和主要失效形式是什么？17-4 什么是滚动轴承的基本额定寿命？什么是滚动轴承的基本额定动载荷？17-5 当量动载荷的意义和用途是什么？如何计算？17-6 滚动轴承寿命计算一般式是什么？考虑温度系数、载荷系数、可靠性系数后的计算公式是什么？17-7 何时要进行滚动轴承的静载荷计算？17-8滚动轴承装置结构设计时应考虑哪些问题？17-9自行车前后轮采用的是何种轴承？有什么结构特点？A级能力训练题1.滚动轴承套圈及滚动体常用钢的牌号为。
（1）20Cr （2）20CrV （3）GCr15 （4）18CrMnTi2.滚动轴承代号由三组成，其中前段代号表示。
后段为补充代号，用来表示。
（1）轴承的厂牌名称（2）对轴承制造提出的特殊要求（3）轴承游隙组别与精度等级（4）轴承精度等级与结构特点3.能很好地承受径向载荷与轴向载荷的联合作用的轴承类型是。
（1）圆锥滚子轴承（3）单列向心短圆柱滚子轴承（2）球面滚子轴承（4）向心推力球轴承滚动轴承4.一批在同样载荷和同样工作条件下运转的型号相同的滚动轴承，它们的寿命。
（1）相同（2）不相同（3）90℅轴承的相同（4）最低时应该相同5.一个滚动轴承的额定动载荷，是指该型号轴承，轴承所能承受的载荷。
（1）使用寿命为106转时（2）额定寿命为106转时（3）平均寿命为106转时（4）该轴承可靠度为95%时6.滚动轴承的额定静载是指滚动体直径万分之一时的载荷。
（1）使滚道表面塑性变形等于（2）使90%的轴承滚道与滚动体变形量小于（3）使滚道与受力最大滚动体塑性变形量之和等于7.下列滚动轴承中，具有良好调心作用的是。
（1）球面滚子轴承（2）圆锥滚子轴承（3）深沟球轴承8.球轴承和滚子轴承的支承刚性相比较，。
广东省高等教育自学考试《机械设计》课程考试大纲(课程代码01095)解析
广东省高等教育自学考试《机械设计》（课程代码：01095）课程考试大纲目录一、课程性质与设置目的二、考试内容与考核目标第一章绪论第一节机械的组成及本课程研究的对象第二节本课程的性质、地位和任务第三节本课程的特点和学习方法第二章机械设计概论第一节机械设计的基本要求和一般程序第二节机械零件的载荷和应力第三节机械零件的主要失效形式和设计计算准则第四节机械零件材料的选第五节机械零件的结构工艺性第六节机械设计中的标准化第七节摩擦、磨损和润滑基本知识第三章螺纹连接第一节螺纹第二节螺纹连接的基本类型和标准连接件第三节螺纹连接的预紧与防松第四节螺栓组连接的设计第五节单个螺栓连接的强度计算第六节提高螺栓连接强度的措施第四章其他常用连接第一节键连接第二节花键连接第四节成形连接第五节焊接和胶接第五章带传动第一节带传动概述第二节传动带的应用基础第三节带传动的工作能力分析第四节普通V带传动的设计计算步骤第五节其他带传动简介第六章齿轮传动第一节齿轮传动概述第二节齿轮传动的主要失效形式和设计准则第三节齿轮常用材料及其热处理方法第四节齿轮传动的计算载荷第五节标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算第六节标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算第七节齿轮传动强度计算中的许用应力第八节圆柱齿轮传动的设计第九节直持锥齿轮传动的强度计算第十节齿轮的结构设计第十一节齿轮传动的润滑第十二节谐波齿轮传动简介第七章蜗杆传动第一节蜗杆传动的概述第二节普通圆柱蜗杆传动主要参数和几何尺寸计算第三节蜗杆传动的主要失效形式、设计准则和材料选择第四节普通圆柱蜗杆传动的强度计算和刚度计算第五节蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算第六节蜗杆和蜗轮的结构设计第八章其他常用传动第一节链传动第二节螺旋传动第三节摩擦轮传动第九章轴第一节轴的概述第二节轴的材料第三节轴径的初步估算第四节轴的结构设计第五节轴的强度计算第六节轴的刚度计算第十章滚动轴承第一节滚动轴承的构造和特点第二节滚动轴承的类型和选择第三节滚动轴承代号第四节滚动轴承的失效形式和计算准则第五节滚动轴承的寿命计算第六节滚动轴承的静强度计算第七节滚动轴承的极限转速第八节滚动轴承部件结构设计第十一章滑动轴承第一节滑动轴承的分类及特点第二节滑动轴承的结构型式第三节轴瓦的材料和结构第四节非液体摩擦滑动轴承的计算第五节液体动压润滑形成原理及基本方程第六节液体动压径向滑动轴承的计算第七节其他形式滑动轴承简介第八节滑动轴承用润滑剂与润滑装置一、关于大纲的说明与考核实施要求【附录】题型举例一、课程性质与设置目的（一）课程性质与特点《机械设计》是机械设计制造及自动化专业的专业基础课程，内容包括总论部分、连接部分、传动部分及轴系部分等，是学习本专业其他课程的基础。
机械设计教程 第3版 第十章 滑动轴承设计
第3版
第十章 滑动轴承设计
第一节 滑动轴承的主要类型和特点 第二节 滑动轴承的常用材料和结构 第三节 混合润滑滑动轴承的工作能力设计 第四节 流体动压润滑滑动轴承的工作能力设计
第十章 滑动轴承设计
滑动轴承通过润滑剂作为中间介质将旋转的轴与固定的机架(座)分隔开,以达 到减少摩擦的目的,这是一种工作在滑动摩擦状态下的轴承。滑动轴承主要用于 滚动轴承难以满足工作要求的场合,如高转速、长寿命、低摩擦阻力、承受大的 冲击载荷、低噪声和无污染等条件。另外,为降低成本,一些极简单的回转支撑也 常采用滑动轴承。 滑动轴承设计的主要内容是:轴承材料的选择,轴承的结构设计,润滑剂与润滑方 式的选择,轴承工作能力设计计算等。
第二节 滑动轴承的常用材料和结构
三、推力滑动轴承结构
推力滑动轴承的承载面与轴线垂直,用以承受轴向载荷。 图10-6所示为常用的推力滑动轴承承载面的情况。图10-6a所示为实心端面推力滑动轴 承,这种轴承结构简单,但是承载面沿直径方向速度变化大,产生不均匀的磨损以后,导致压 强分布不均匀;图10-6b所示为空心端面推力滑动轴承,靠近中心处不承载,避免了实心式 结构的缺点;图10-6c所示为单环式推力滑动轴承,可承受单向轴向载荷,承载面可利用径向 滑动轴承(图10-2)的端面;图10-6d所示为多环式推力滑动轴承,承载面积增大,承载能力提 高,可承受双向轴向载荷,但是各环之间载荷分布不均匀,承载能力受各环加工误差的影响 较大。
图10-2所示为剖分式径向滑动轴承结构,轴承座沿轴线剖开,使轴系的装配与拆卸都很 方便。在剖开的轴承座与轴承盖之间设有止口结构,保证装配时轴承座与轴承盖的准确 定位。双头螺柱和螺母用于轴承座与轴承盖的连接。为便于轴承的润滑,轴承盖顶部设 有注油孔。
2010级第十章滑动轴承解读
教学基本要求
滑动轴承
1．了解摩擦状态、滑动轴承的类型、特点和应用 2．了解滑动轴承的结构、材料及润滑 3．掌握滑动轴承的失效形式及设计准则 4．掌握油膜承载机理及液体滑动轴承的设计计算方法 重点与难点 1．滑动轴承的失效形式及设计准则 2．压力油膜承载机理
10．1
滑动轴承的分类
概述
根据所承受载荷的方向、滑动轴承可分为径向轴承、推力轴承两大类。 根据轴系和拆装的需要，滑动轴承可分为整体式和剖分式两类。 根据颈和轴瓦间的摩擦状态，滑动轴承可分为液体摩擦滑动轴承和 非液体摩擦滑动轴承 根据工作时相对运动表面间油膜形成原理的不同，液体摩擦滑 动轴承又分为液体动压润滑轴承和液体静压润滑轴承，简称动 压轴承和静压轴承。
在跑合阶段结束后应清洗零件，更换润滑油。
磨损分类
按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同 把磨损分为： 1.磨粒磨损
由于摩擦表面上的硬质突出物或从外部进入摩擦表面的硬 质颗粒，对摩擦表面起到切削或刮擦作用，从而引起表层材 料脱落的现象，称为磨粒磨损。
减轻磨粒磨损：满足润滑条件，合理地选择摩擦副的材 料、降低表面粗糙度值以及加装防护密封装置等。
一.润滑剂
1.润滑油
主要有矿物油、合成油、动植物油等，其中应用最广 泛的为矿物油。 粘度的大小表示了液体流动时其内摩擦阻力的大小，粘度 愈大，内摩擦阻力就愈大，液体的流动性就愈差。
粘度可用动力粘度、运动粘度、条件粘度（恩氏粘度）等 表示。我国的石油产品常用运动粘度来标定。
1 ）粘度：
牛顿的粘性液体的摩擦定律
n——轴颈转速(r/min)
[pv]——pv的许用值(N/mm2.m/s)
3）验算轴承的vm 值
m
d m n
机械设计基础第十章联接一于201216th
cos
增加 ， f '增加， '增加
ρ′ > ρ
自锁条件： ψ < ρ′
自锁增强 27
4. 梯形螺纹
性能：介于三角形与矩形之间。 实用：梯形， 很少用矩形。
矩形
梯形螺纹
三角形
摩擦力 最小 自锁性能 最差
摩擦力： 中间 自锁 ：中间
摩擦力 最大
自锁性能 最好
28
螺旋副的效率
FaS 2T
S d2 tan ,
T 0.2F0d
2 预紧力的控制方法： T 0.2F0d
螺栓的预紧应力一般可达材料屈服极限的50％～70％
测力矩扳手
定力矩扳手
49
2螺纹联接的防松 1）为什么要防松？
防松原的因方：法自：锁 只在 静载荷 条件下 有效。 变载荷、振动，会自动松脱。
2）防松的根本问题： 防止螺旋副相对转动。
50
tan Ff / FN f
摩 擦 角：
tg 1 f
FR
FN
摩擦角
v
1
Ff
F
2
Fa
18
1、关于摩擦的知识
(2) 槽面接触：
θ
FN
Fa
s in
Ff fFN
Ff
f
s in
Fa
f F a
FN 2
当量摩擦系数： f ' f / sin
当量摩擦角： tg 1 f
结论：V形槽有 增大摩擦力 的作用
4.917 5.188
5.917 6.188
6.647 6.917 7.188
8.376 8.647 8.917 9.188
10.106 10.376 16 10.647
第10章 滚动轴承
一组同一型号轴承在同一条件下运转，可靠度R＝90%时， 能达到或超过的寿命。（即10%的轴承发生疲劳点蚀，90%的 轴承未发生疲劳点蚀前能达到或超过的寿命。） 记为：Ｌ（106 r）或Ｌh（h）。 基本额定动载荷： 额定寿命为106转时轴承所能承受的载荷。 常用字母C（Cr、Ca）表示。
注意：对向心轴承， Cr－径向基本额定动载荷； 对推力轴承， Ca－轴向基本额定动载荷。
上半圈滚动体不承载，下半圈滚动体承受不同的载荷。
载荷
轴向力
由各滚动体平均分担
径向载荷 一般承载区≤180 影响 受载滚动体的数目
游隙 弹性变形量
受最大径向载荷的滚动体承载为：
Fmax
5 Fr z
（z－滚动体数目）
失效形式 1.疲劳破坏（点蚀） 2.永久变形 滚动体与滚道接触表面受变应力所致。 是滚动轴承的主要失效形式。
转速很低或间歇运动时，承受很大静载荷或冲击 载荷，造成滚道凹坑，引起剧烈振动、噪声。
润滑、密封不良和维护、保养不当可引起不正常失效： 磨损；胶合；内外圈或保持架破损。 二. 轴承的寿命：
套圈－轴承内圈或外圈以及内外圈的总称。
可靠度R－一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分率。
二. 轴承寿命：
轴承的一个套圈或滚动体 的材料出现第一个疲劳扩展迹 象前，一个套圈相对另一个套 圈的总转数或工作小时数称为 轴承的寿命。 ★ 基本额定寿命：
7
8
9
0
窄
1
正常
2
宽 轻
3
4
5
特宽
6
－－ 特窄 －－ 超特 轻 超轻
特轻
中
重
－－－－－
注：2、3类轴承宽度系列代号为0时，不省略。
哈工大机械设计教材第十章滚动轴承资料
高 8' ~16' 可代替推力球轴承承
受纯轴向载荷
机电工程学院 张锋
轴承名称 类型代号
结构简图
角接触 球轴承
7
《机械设计》第十章
承载方向
极限 允许偏 主要特性和应用 转速 转角
能同时承受径向、轴向 联合载荷，公称接触角 越大，轴向承载能力也
越大。公称接触角 有
较高 2' ~10' 15o、25o、40o三种，内
部结构代号分别为 C、 AC 和 B。通常成对使 用，可以分别装于两个 支点或同装于一个支 点上
机电工程学院 张锋
《机械设计》第十章
轴承名称 类型代号
结构简图
圆锥滚子 轴承 3
承载方向
极限 允许偏 主要特性和应用
转速 转角
能同时承受较大的径
低碳钢
Cr4Mo4V(M50)—高温
铜
Si3N4—特殊环境
夹布胶木
机电工程学院 张锋
材料
《机械设计》第十章
特点（与滑动轴承相比） 1) 摩擦系数小，f=0.001~0.004 2) 启动灵活 3) 润滑容易 4) 标准化、互换 5) 但抗冲击差，重载能力差，很难做成剖分式
2
机电工程学院 张锋
《机械设计》第十章
2 2
1
（
圈材代
位占位
形料号
）
）
状变
位
变化
）
化代
代号
号
精 游 配其 度 隙 置它 等组代 级代号 代号 号
机电工程学院 张锋
《机械设计》第十章
基本代号
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2、载荷性质 同时Fa、Fr：角接触球轴承或圆锥滚子轴承；
Fr大、Fa小：深沟球轴承；
Fa大、 Fr 小：精推选力PPT角接触轴承；
12
3、轴刚度差、挠曲变形大、座孔不平行、不同轴、 多支点轴：调心轴承。
精选PPT
13
4、轴承装拆、调整方便：内、外圈可分离型(如3、QJ类)。 5、经济性：球轴承比滚子轴承便宜。精度↑——价↑↑； 举例：
1）直齿圆柱齿轮轴：
2）斜齿轮、锥齿轮、蜗轮轴：
3）悬臂圆锥齿轮轴：
4）蜗杆轴：
分别承受Fa、Fr
5）滑轮轴：
精选PPT
4类：双列深沟球轴承 （∵轴较长）14
§4、滚动轴承的力分析、失效和计算准则
一、向心轴承中作用力的分布
1、载荷分布
δ0——Fr作用线下滚动体变形量。
Fr
由于： δi <δ0 ∴ F2<F1<F0
（附加轴向力）
70000C
15Leabharlann 70000AC25
70000B
40
30000
Fs eFr
Fs 0.68Fr Fs 1.14Fr Fs Fr 2Y
e —— 判断系数 P374 表18.7 Y —— 轴向动载系数 P374 表18.7
∵ Fs存在 ∴ 30000型、70000型轴承成对
使用，使FsⅠ与FsⅡ方向精选相PPT反，使轴受力合理。
2）角接触球轴承：70000C（ α=15°）、 70000AC（ α=25°）、 70000B（ α=40°）。
3）E：加强型, N207E
举例：
7306AC/P4—— 角接触球轴承，α=25°， d=30mm，精度为4级
精选PPT
8
深沟球轴承
表示轴承内径 12 5=60mm
6 2 12
尺寸系列代号为2
缺点：1）承受冲击载荷能力差； 2）振动、噪音较大； 3）径向尺寸较大； 4）有的场合无法使用；
精选PPT
5
§2、滚动轴承的代号（GB/T272—93）
代号：表示类型、结构、尺寸、公差等级、技术性能
等特征的产品代号。
• 有特殊要求时使用
•表示轴承结构、形状、 材料、公差等级等
前置代号
基本代号
后置代号
2φ φ
F2 F2cos2φ
δ0
F1 F1cosφ
由于内部游隙，最多只有
半圈滚动体受载，且受载大小
不同。
F2cosF22φ
F1cosφ F1
点接触轴承：F0maxF0 z5Fr
精选PPT 线接触轴承：F0maxF0 145z.6Fr
2、应力变化规律 内圈或滚动体上某一点σH的变化规律。
σH
外圈上某一点σH的变化规律。 σH
但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0”。
后置代号
◆ 公差等级代号：公差分2、4、5 、6(6x)、 0级，共五个级别。
高级
低级
以/P2 、/P4、 /P5、 /P6(/P精6选xPP)T为代号，0级不标注 。 7
◆ 内部结构代号：具体见手册，主要掌握：
1）圆锥滚子轴承：30000(α=10°~18°) →30000B(α=27°~30°大锥角)
第十章 滚动轴承
§1、概述 §2、滚动轴承的代号 §3、滚动轴承的类型和选择 §4、滚动轴承的力分析、失效和计算准则 §5、滚动轴承的动载荷和寿命计算 §6、静载荷计算（自学） §7、极限转速（自学） §8、成对安装角接触轴承的计算特点 §9、滚动轴承组合设计
§1、概述 标准件、专门轴承厂生产，只需选型和组合设计。
α↑——承受轴向载荷能力↑
按载荷方向、α的不用分为： 向心轴承——α= 0°~ 45°，主要径向载荷。
径向接触轴承：α=0°，如6、N类；
向
向心角接触轴承： 045，如3、7类；
心
推 推力轴承——α= 45°~90°，主要轴向载荷；
力
轴
轴向接触轴承： 90
承
推力角接触轴承：4590
精选PPT
11
二、类型的选择 1、球轴承为点接触、滚子轴承为线接触。 承载能力：球轴承＜滚子轴承 耐冲击： 球轴承＜滚子轴承 nlim： 球轴承＞滚子轴承
t 精选PPT
t
均为脉动循环。
16
二、角接触轴承中的附加轴向力Fs 70000型、30000型
由于“公称接触角α”存在：Fr作用
Fs
Fr
Fs
Fr2
Fs0 Fr1
α
Fr0
F 精选PPT 0
Fr Fr0
Fr2 Fr1
17
滚动体法向反力Fi
径向分力Fri FriFr
轴向分力Fsi Fsi Fs
各种角接触轴承附加轴向力：
类型代号 数字或字母表示
不同类型的轴承
第一位
尺寸系列代号
表示结构、内径相同的 轴承在外径和宽度（高 度）方面的变化系列
第二、三位
精选PPT
内径代号
表示轴承公称直径
的大小20~480mm
代号5=内径mm
第五、六位
6
◆内径代号特殊情况：
内径 d 10
12
15
17
代号
00
01
02
03
第三位 直径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)。 第二位宽度系列代号：一般正常宽度为“0”，通常不标注。
精选PPT
2
一、构造 内圈
外圈
有时无
滚动体
保持架
精选PPT
核心元件：滑动→滚动
球轴承：球—点接触
滚子轴承：圆柱、圆锥、 球面滚子、滚 针—线接触
使滚动体等距离分布， ↓滚动体间的摩擦、磨3损。
二、材料 内外圈、滚动体：强度高、耐磨的铬锰高碳钢。 保持架：软材料，低碳钢板冲压后铆接或焊接。
三、特点：与滑动轴承比较 优点：1）起动力矩小，可在负载下起动； 2）径向游隙较小，运动精度高； 3）轴向宽度较小； 4）可同时承受径向、轴向载荷,轴承组合较简单; 5）便于密封、易于维护； 6）不需有色精金选P属PT，标准件，成本低。 4
圆柱滚子轴承
表示轴承内径 8 5=40mm
N 22 08
尺寸系列代号为22
表示轴承内径 15 5=75mm
3 33 15 E
圆锥滚子轴承
加强型
尺寸系精列选P代PT号为33
9
§3、滚动轴承的类型和选择
一、滚动轴承的主要类型
主要掌握： 1、60000型:深沟球轴承 2、70000型:角接触球轴承
3、30000型:圆锥滚子轴承
70000C：α=15° 70000AC：α=25° 70000B：α=40°
4、N0000型:圆柱滚子轴承:内外圈间可自由移动
5、50000型:推力球轴承 单向：单向Fa 双向：双向Fa
6、调心功能 10000型：调心球 外圈滚道为 精2选0P0PT00型：调心滚子 内球面10
公称接触角α：套圈与滚动体接触处的法线和垂直于轴 承轴心线间夹角。