机械设计基础讲义ppt课件

16-0 概述概述16-1 滚动轴承的根本类型和特点滚动轴承的根本类型和特点16-2 滚动轴承的代号滚动轴承的代号16-3 滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算16-4 滚动轴承的光滑和密封滚动轴承的光滑和密封16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计第第16章章 滚动轴承滚动轴承2134123416-0 概概 述述滚动轴承的根本构造滚动轴承的根本构造 各零件的作用：各零件的作用：外圈：支撑零件或轴系；外圈：支撑零件或轴系；坚持架坚持架:将滚动体分开。将滚动体分开。内圈：支撑轴；内圈：支撑轴；滚动体：滑动滚动体：滑动滚动；滚动；滚动副：硬度和接触疲劳强度滚动副：硬度和接触疲劳强度、耐磨性和冲击韧性、耐磨性和冲击韧性 用含铬合金钢制造，经热处置后硬度达：用含铬合金钢制造，经热处置后硬度达：6165HRC。任务外表需经磨削或抛光。任务外表需经磨削或抛光。坚持架：低碳钢、有色金属或塑料高速轴承。坚持架：低碳钢、有色金属或塑料高速轴承。滚动轴承组成：外圈、内圈、滚动体、坚持架。滚动轴承组成：外圈、内圈、滚动体、坚持架。资料要求：资料要求：16-0 概概 述述优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、光滑简便、优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、光滑简便、和易于互换等。和易于互换等。缺陷：抗冲击才干差、高速时出现噪音。缺陷：抗冲击才干差、高速时出现噪音。滚动轴承滚动轴承 规范化规范化;并由专业厂大批量消费。并由专业厂大批量消费。熟习规范、正确选用熟习规范、正确选用(类型、尺寸类型、尺寸 处置好与周围零件的关系处置好与周围零件的关系(组合设计组合设计设计人员的主要义务是设计人员的主要义务是:16-0 概概 述述轴承轴承类型类型按载荷按载荷方向分方向分按滚动体按滚动体外形分外形分向心轴承向心轴承推力轴承推力轴承圆柱滚子圆柱滚子圆锥滚子圆锥滚子球面滚子球面滚子滚针滚针球轴承球轴承滚子轴承滚子轴承一、滚动轴承的类型一、滚动轴承的类型16-1 滚动轴承的根本类型和特点滚动轴承的根本类型和特点16-1 滚动轴承的根本类型和特点滚动轴承的根本类型和特点接触角：滚动体与外圈触处的法线与垂至于轴承轴心线接触角：滚动体与外圈触处的法线与垂至于轴承轴心线的平面之间的夹角的平面之间的夹角 称为公称接触角。称为公称接触角。接触角接触角 轴向承载才干轴向承载才干=0=0 表表16-1 16-1 各类轴承的公称接触角各类轴承的公称接触角 轴承类型轴承类型公称接触角公称接触角向心轴承主要接受径向载荷向心轴承主要接受径向载荷推力轴承主要接受轴向载荷推力轴承主要接受轴向载荷径向接触径向接触角接触角接触轴向接触轴向接触角接触角接触0 45=90=90 它是滚动轴承的一个重要参数，轴承的受力分析和承载才干等都与接触角有关。45 901.承载才干承载才干接受径向载荷为主；接受径向载荷为主；几点阐明：由于构造不同，各类轴承的运用性能也几点阐明：由于构造不同，各类轴承的运用性能也不一样，现阐明如下。不一样，现阐明如下。滚子轴承滚子轴承(1.53)球轴承球轴承 2.极限转速极限转速当当d 20 mm时，两者承载才干接近，宜采用球轴承。时，两者承载才干接近，宜采用球轴承。0 45 45 100 时，时，C 引进温度系数引进温度系数 ft ft 进展修正。进展修正。310/3=一恒定径向(或轴向)载荷，在该载荷作用下，滚动轴承具有与实践载荷作用下的寿命。表表16-9 温度系数温度系数 轴承任务轴承任务 温度温度 温度系数温度系数 ft 10025020015012530010.950.900.700.800.6016-3 滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算表表16-10 载荷系数载荷系数 载荷性质载荷性质 无冲击或细微冲击无冲击或细微冲击 中等冲击中等冲击 剧烈冲击剧烈冲击fP1.01.21.21.81.83.01/660N10Phtf PnCLf 610h60thPf CLnf P 修正结果：修正结果：任务中冲击振动任务中冲击振动 C C 引进载荷系数引进载荷系数 fP fP 进展修正。进展修正。2)选型设计选型设计1)寿命计算寿命计算16-3 滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算表表16-11 轴承预期寿命轴承预期寿命Lh的参考值的参考值 使使 用用 场场 合合 不经常运用的仪器和设备不经常运用的仪器和设备 500 Lh/h 短时间或延续运用，中断时不致引起严重后果短时间或延续运用，中断时不致引起严重后果 40008000 延续运用，中断时会引起严重后果延续运用，中断时会引起严重后果 800012000 每天每天8h任务的机械任务的机械 1200020000 每天每天24h延续任务的机械延续任务的机械 4000060000 16-3 滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算滚动轴承尺寸的选择4raPXFYF四、当量动载荷的计算四、当量动载荷的计算当量动载荷：是将实践载荷包含径向载荷与轴向载荷当量动载荷：是将实践载荷包含径向载荷与轴向载荷换算成与实验条件相当的假想载荷。其效果与某一个根换算成与实验条件相当的假想载荷。其效果与某一个根本额定动载荷本额定动载荷C C相当。相当。计算公式：计算公式：X-径向动载荷系数；径向动载荷系数；Y-轴向动载荷系数轴向动载荷系数;向心轴承：向心轴承：P=Fr推力轴承：推力轴承：P=Fa查表1612 P260 式式 中：中：Fr-轴承径向载荷轴承径向载荷(N)；Fa-轴承轴向载荷轴承轴向载荷(N).对于向心轴承，当对于向心轴承，当Fa/Fr e时，可由表达时，可由表达16-11查查X、Y值；值；当当Fa/Fr e时，轴向力影响可忽略。时，轴向力影响可忽略。e值列于轴承规范中，其值与轴承类型和值列于轴承规范中，其值与轴承类型和Fa/C0r比值有关。比值有关。说说 明：明：16-3 滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算表表16-12 向心轴承当量载荷系数向心轴承当量载荷系数X、Y的值的值轴承类型轴承类型 深沟球轴承深沟球轴承0.014 0.19 2.30Fa C0r eFa/Fr eFa/Fr eXYXY0.028 0.22 1.990.056 0.26 1.710.084 0.28 1.550.11 0.30 0.56 1.45 1 0 0.015 0.38 1.470.029 0.40 1.400.056 0.23 1.300.087 0.46 1.23=15=15 0.12 0.47 0.44 1.19 1 0 0.12 0.47 0.44 1.19 1 0 角角接接触触球球轴轴承承=25=25 -0.68 0.41 0.87 1 0 -0.68 0.41 0.87 1 0=40=40 -1.14 0.35 0.57 1 0 -1.14 0.35 0.57 1 0 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承(单列单列)-1.5tan 0.4 0.4cot 1 0 调心球轴承调心球轴承(双列双列)-1.5tan 0.65 0.65cot 1 0 (单列单列)五、角接触向心轴承轴向载荷的计算五、角接触向心轴承轴向载荷的计算受力分析：受力分析：Fr由于的存在，即使在径向载荷的作用下，其接触力可分解为径向和轴向两个分量。Fi=Fsi+FriFsiFriFsFs=Fsi为使内部轴向力平衡，以免轴窜动，这种轴承应为使内部轴向力平衡，以免轴窜动，这种轴承应:成对运用，对称成对运用，对称安装。下面分两个轴承面对面或背对背安装两种情况进展详细分析安装。下面分两个轴承面对面或背对背安装两种情况进展详细分析Fi表表16-13 角接触向心球轴承角接触向心球轴承 轴承类型轴承类型 角接触向心球轴承角接触向心球轴承Fs eFr 0.68Fr 1.14Fr 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承=15=15=25=25 =40 =40Fr/(2Y)Y Y 是是 的轴向系数的轴向系数eFr Fa-内部轴向力内部轴向力Fs的近似值可按如下近似公式计算。第i个滚动体16-3 滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算1.假设假设 FA+Fs2 Fs1压紧端：压紧端：Fa1 =FA+Fs2 Fa1 =FA+Fs2 放松端：放松端：Fa2=Fs2 Fa2=Fs2 2.假设假设 FA+Fs2 Fs1 那那么有：么有：压紧端：压紧端：Fa1 =FA+Fs2 Fa1 =FA+Fs2 放松端：放松端：Fa2=Fs2 Fa2=Fs2 2.假设假设 FA+Fs2 P2，故应以轴承故应以轴承1的径向当量动载荷的径向当量动载荷P1为计算根据。因受为计算根据。因受中等冲击载荷，查表中等冲击载荷，查表16-9得得fp=1.5；任务温度正常，查；任务温度正常，查表表16-8得得ft=1.所以所以(4)由手册或本书附表查的轴承的径向根本额定动载荷由手册或本书附表查的轴承的径向根本额定动载荷Cr=35200N。由于。由于Cr1 Cr，故所选轴承满足要求。，故所选轴承满足要求。1 31 3pr1h66t601.5 239460 5000200030290N10110f PnCLf 16-3 滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算一、滚动轴承的光滑一、滚动轴承的光滑光滑剂光滑剂 光滑目的光滑目的-减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。密封目的密封目的-防止灰尘、水分进入轴承，阻止光滑剂流失。防止灰尘、水分进入轴承，阻止光滑剂流失。光滑脂光滑脂光滑油光滑油固体光滑剂固体光滑剂 用于特殊用于特殊场所场所用速度要素用速度要素dn dn 值作为选择光滑剂的条件值作为选择光滑剂的条件:-常用常用-高速、高温高速、高温当当dn(1.52)105 mmr/min时，采用脂光滑，否那时，采用脂光滑，否那么用油光滑。么用油光滑。脂光滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一脂光滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一 次，可运转较长时间。次，可运转较长时间。油光滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环油光滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环 境下运用。境下运用。dn间接反映了轴颈的圆周速度。16-4 滚动轴承的光滑和密封滚动轴承的光滑和密封浸油：油面不超越最低浸油：油面不超越最低 滚动体中心滚动体中心喷油或喷雾：高速轴承喷油或喷雾：高速轴承二、滚动承的密封二、滚动承的密封光滑油的选择：光滑油的选择：光滑油的粘度根据速度要素光滑油的粘度根据速度要素dn和任务温度和任务温度t来确定。来确定。1000000500000200000100000500002000010000-40-20 0 204060100 12080dn/(mmr/min)t/光滑油粘度的选择光滑油粘度的选择5cSt(40时时)102065110250400滚动承的密封方式的选择与光滑的种滚动承的密封方式的选择与光滑的种类、任务环境、温度、密封外表的圆类、任务环境、温度、密封外表的圆周速度有关。周速度有关。分类分类接触式接触式非接触式非接触式组合式密封组合式密封毛毡圈密封毛毡圈密封密封圈密封密封圈密封间隙密封间隙密封迷宫式密封迷宫式密封-毛毡迷宫式密封毛毡迷宫式密封例如：例如：dn=100000 dn=100000，t=90 t=90 可用可用 110 号光滑油号光滑油 11016-4 滚动轴承的光滑和密封滚动轴承的光滑和密封 光滑方式：脂光滑。光滑方式：脂光滑。要求：环境清洁，轴颈圆要求：环境清洁，轴颈圆周速度周速度v不大于不大于45m/s，任务温度不超越任务温度不超越900C。任务原理：矩形、梯形断任务原理：矩形、梯形断面的毛毡圈面的毛毡圈1被安装在梯被安装在梯形槽内，它对轴产生一定形槽内，它对轴产生一定的压力而起到密封作用。的压力而起到密封作用。u 毛毡圈密封：毛毡圈密封：16-4 滚动轴承的光滑和密封滚动轴承的光滑和密封u 密密封封圈圈密密封封光滑方式：脂或油光滑。光滑方式：脂或油光滑。要求：轴颈圆周速度要求：轴颈圆周速度v 7m/s，任务温度范围为，任务温度范围为-400C1000C。材质：皮革、塑料或耐油橡胶。材质：皮革、塑料或耐油橡胶。分类：具有金属骨架，无金属骨架。密封圈是规范件。分类：具有金属骨架，无金属骨架。密封圈是规范件。阐明：图阐明：图a密封唇朝里，目的是防漏油；密封唇朝里，目的是防漏油；图图b密封唇朝外，主要目的是防止灰尘、杂质进入。密封唇朝外，主要目的是防止灰尘、杂质进入。16-4 滚动轴承的光滑和密封滚动轴承的光滑和密封光滑方式：脂光滑。光滑方式：脂光滑。环境要求：枯燥清洁。环境要求：枯燥清洁。任务原理：靠轴与端盖间任务原理：靠轴与端盖间的细小环形间隙密封。的细小环形间隙密封。间隙：间隙愈小愈长，效间隙：间隙愈小愈长，效果越好。果越好。取取0.10.3mmu 间隙密封：间隙密封：16-4 滚动轴承的光滑和密封滚动轴承的光滑和密封光滑方式：脂光滑或油光滑，这种密封效果可靠。光滑方式：脂光滑或油光滑，这种密封效果可靠。任务原理：将旋转件与静止件之间的间隙做成迷宫任务原理：将旋转件与静止件之间的间隙做成迷宫(曲路曲路)方式，方式，并在间隙中充填光滑油或光滑脂以加强密封效果。并在间隙中充填光滑油或光滑脂以加强密封效果。u 迷宫式密封：迷宫式密封：16-4 滚动轴承的光滑和密封滚动轴承的光滑和密封光滑方式：脂光滑或光滑方式：脂光滑或油光滑。油光滑。任务原理：这是组合任务原理：这是组合密封的一种方式，毛密封的一种方式，毛毡密封加迷宫密封，毡密封加迷宫密封，可充分发扬各自的优可充分发扬各自的优点，提高密封效果。点，提高密封效果。u 组合密封：组合密封：16-4 滚动轴承的光滑和密封滚动轴承的光滑和密封16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计 轴承的组合设计轴承的组合设计 1.处置好轴承与其周围零件之间的关系。处置好轴承与其周围零件之间的关系。2.处理轴承的轴向位置固定、轴承与其他零件的配处理轴承的轴向位置固定、轴承与其他零件的配合、间隙调整、装拆和光滑密封等一系列问题。合、间隙调整、装拆和光滑密封等一系列问题。轴承类型的选择轴承类型的选择1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴轮轴2.径向与轴向载荷结协作用时，宜用角接触球轴承或径向与轴向载荷结协作用时，宜用角接触球轴承或 圆锥滚子轴承；如斜齿轮轴圆锥滚子轴承；如斜齿轮轴3.纯轴向载荷作用时，必需采用推力轴承。纯轴向载荷作用时，必需采用推力轴承。一、轴承的固定一、轴承的固定 1、两端固定、两端固定 适用于任务温度变化不大的短轴。适用于任务温度变化不大的短轴。思索到轴因受热而伸长，在轴承盖与外圈端面之间应留出思索到轴因受热而伸长，在轴承盖与外圈端面之间应留出 热补偿间隙热补偿间隙c，c=0.20.3mm(图图16-12b)。16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计 2、一端固定、一端游动式、一端固定、一端游动式 一个支点双向固定以接受轴向力、另一端游动。一个支点双向固定以接受轴向力、另一端游动。双向固定端的轴承可接受双向轴向载荷，游动端的轴承端面双向固定端的轴承可接受双向轴向载荷，游动端的轴承端面 与轴承盖之间留有较大的间隙与轴承盖之间留有较大的间隙，以顺应轴的伸缩量。，以顺应轴的伸缩量。适用于温度变化较大的长轴。适用于温度变化较大的长轴。16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计二、轴承组合的调整二、轴承组合的调整 1、轴承间隙的调整、轴承间隙的调整调整方法：调整方法：靠加减轴承盖与机座间垫片厚度进展调整靠加减轴承盖与机座间垫片厚度进展调整(16-14a)；利用螺钉利用螺钉1经过轴承外圈压盖经过轴承外圈压盖3挪动外圈位置进展调整，调整挪动外圈位置进展调整，调整 之后，用螺母之后，用螺母2锁紧防松。锁紧防松。16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计2.轴承的预紧轴承的预紧对于某些可调游隙的轴承，在安装时给与一定的轴向压紧力，使得内外圈产生相对挪动而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度。这种方法称为轴承的预紧。方法方法加金属垫片加金属垫片磨窄套圈磨窄套圈16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计3、轴承组合位置的调整、轴承组合位置的调整目的：是使轴上零件目的：是使轴上零件(如如齿轮、带轮等齿轮、带轮等)具有准确具有准确的任务位置。的任务位置。例如：锥齿轮传动，要求例如：锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合，方两个节锥顶点相重合，方能保证正确啮合。如图能保证正确啮合。如图16-16为锥齿轮轴承组合为锥齿轮轴承组合位置的调整，套杯与机座位置的调整，套杯与机座间的垫片间的垫片1用来调整锥齿用来调整锥齿轮的轴向位置，而垫片轮的轴向位置，而垫片2用来调整轴承的游隙。用来调整轴承的游隙。三、滚动轴承的配合三、滚动轴承的配合配合类型配合类型内圈孔内圈孔-轴轴普通原那么：当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定普通原那么：当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定套套 圈紧。圈紧。基孔制基孔制外圈外圈-轴承座孔轴承座孔 基轴制基轴制 轴公差：轴公差：k6、m6 设计轴承组合时，应思索有利于轴承的拆装，以便在装配过程中不损坏其他零件。孔公差：孔公差：H7、J7、Js7 游动支点：游动支点：G7内圈与轴采器具有过盈的过渡配合较松的过渡配合 间隙配合 16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计1轴承的安装轴承的安装 冷压法冷压法 热套法热套法2轴承的装配轴承的装配 采用中用工采用中用工具或压力机装具或压力机装配轴承配轴承为方便装配，轴上定为方便装配，轴上定位轴肩的高度应小于位轴肩的高度应小于轴承内圈的高度。轴承内圈的高度。四、轴承的拆装四、轴承的拆装16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计 应留出装配高度应留出装配高度h1(图图16-18a、b)或在壳体上做出能放置装配螺钉的螺孔或在壳体上做出能放置装配螺钉的螺孔(图图c)外圈装配外圈装配16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计