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1、第十一章 支 承,精密机械设计,教授研制,第十一章 支 承,第一节 概述 第二节 滑动摩擦支承 第三节 滚动摩擦支承 第四节 弹性摩擦支承 第五节 流体摩擦支承,第一节 概述,二.组 成：运动件、承导件,运动件: 转动或摆动,承导件：用以约束运动件,一.支承的功用：用来支承轴及轴上零件 。,四、分类 （按运动件和承导件之间的摩擦性质） 滑动摩擦支承 滚动摩擦支承 弹性摩擦支承 流体摩擦支承,1能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。,2具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。,3具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。,三、轴承的基本要求,第二节 滑动摩擦支承,一、圆柱面支承的应用,轴瓦,轴
2、,轴颈,轴承座,1.工作转速特高的轴承，汽轮发电机；,3.特重型的轴承，如水轮发电机；,4.承受巨大冲击和振动载荷的轴承，如破碎机；,5.根据装配要求必须做成剖分式的轴承，如曲轴轴承；,6.在特殊条件下（如水中、或腐蚀介质）工作的轴承，如舰艇螺旋桨推进器的轴承；,7.轴承处径向尺寸受到限制时，可采用滑动轴承。 如多辊轧钢机。,2.要求对轴的支承位置特别精确的轴承，如精密磨床；,二、圆柱面支承的结构和材料,1.轴颈的结构,轴、颈一体的结构,轴、颈单独的结构,大圆角或抛物线,d1mm,d1mm,通常，d1mm,如图a,如果d1mm,如图b,要有 大的过渡圆角,通常，d1mm,如图c、d,d1mm,
3、2.整体式圆柱面支承的结构（1）,最简单的型式： 直接在仪器壳体和支承板上加工轴承孔。,整体式圆柱面支承的结构（2）,嵌套式轴承 轴套外表面滚花（防止轴套转动）并直接压入仪器壳体。 凸台可以承受轴向载荷。 缺点：中心不易对正，外壳材料较硬或壁太薄时不适用。,整体式圆柱面支承的结构（3）,外壳较薄、负荷不大、轴套利用弯边法固定在外壳上。 可承受两个方向的轴向负荷。,整体式圆柱面支承的结构（4）,外壳较厚、受力较大、利用双面弯边把轴套固定在外壳上。 弯边后端面需要进行加工。,整体式圆柱面支承的结构（5）,非金属材料外壳结构，为防止弯边时损坏外壳表面，在弯边外另加金属垫板。 不能承受大载荷。,整体式
4、圆柱面支承的结构（6）,轴承较大并用螺钉把轴套固定在仪器外壳上。 e将轴套直接固定在金属外壳上。 f利用金属夹板把轴套固定在非金属外壳上。,以上整体式圆柱面支承的结构16,特点 制造简单，但磨损后无法调整间隙，影响轴的旋转精度和正常工作。 应用 间歇工作、低速和轻载场合。,整体式圆柱面支承的结构,组成：轴承座、轴套或轴瓦等。,油杯孔,轴套,1) 结构简单，成本低廉。,应用： 低速、轻载或间歇性工作的机器中。,2) 因磨损而造成的间隙无法调整。,3) 只能从沿轴向装入或拆。,整体式圆柱面支承的结构（7）,轴承座,特点：,将轴承座或轴瓦分离制造，两部分用联接螺栓。,剖分式向心滑动轴承,螺纹孔,轴承
5、座,轴承盖,联接螺栓,剖分轴瓦,3. 剖分式向心滑动轴承,特点：结构复杂，可以调整因磨损而造成的间隙，安装方便。,应用场合： 低速、轻载或间歇性工作的机器。,滑动轴承材料,金属材料,非金属材料,轴承合金,铜合金,铝基轴承合金,铸铁,多孔质金属材料,工程塑料,碳石墨,橡胶,木材,4.常用轴承材料,教授研制,教授研制,1) 轴承合金（白合金、巴氏合金）,是锡、铅、锑、铜等金属的合金， 锡或铅为基体。,优点： f 小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、重载的轴承。,缺点：价格贵、机械强度较差；,只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。,工作温度
6、：t120 由于巴式合金熔点低,2）铜合金,优点：青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性 都优于轴承合金。工作温度高达250 。,缺点：可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。,青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或铸铁轴瓦上。,铝青铜,铅青铜,锡青铜,中速重载,中速中载,低速重载,3）铝基合金,铝锡合金： 有相当好的耐腐蚀合和较高的疲劳强度，摩擦性能也较好。在部分领域取代了较贵的轴承合金与青铜。,4) 铸铁：用于不重要、低速轻载轴承。,含油轴承： 粉末铁+铜+石墨,用冶金法制作的轴承，具有多孔组织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。,运转时轴瓦温度升高，由于油的膨胀系数比金
7、属大， 油自动进入摩擦表面起到润滑作用。含油轴承加一次油，可使用较长时间。,5) 多孔质金属材料,橡胶轴承：具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可用水润滑。常用于潜水泵、沙石清洗机、钻机等有泥沙的场合。,工程塑料：具有摩擦系数低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蚀、可用水、油及化学溶液等润滑的优点。,缺点：导热性差、膨胀系数大、容易变形。为改善此 缺陷，可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用。,6) 非金属材料,碳-石墨：是电机电刷常用材料，具有自润滑性，用于不良环境中。,木材：具有多孔结构，可在灰尘极多的环境中使用。,5. 滑动轴承轴瓦结构,一、轴瓦的形式和结构,按构造 分 类,整体式,对开式,按
8、加工 分 类,按尺寸 分 类,按材料 分 类,需从轴端安装和拆卸，可修复性差。,可以直接从轴的中部安装和拆卸，可修复。,轴瓦的类型,整体轴套,对开式轴瓦,5. 滑动轴承轴瓦结构,一、轴瓦的形式和结构,按构造 分 类,按加工 分 类,按尺寸 分 类,按材料 分 类,轴瓦的类型,厚壁,薄壁,整体式,对开式,节省材料，但刚度不足，故对轴承座孔的加工精度要求高 。,具有足够的强度和刚度，可降低对轴承座孔的加工精度要求。,5. 滑动轴承轴瓦结构,一、轴瓦的形式和结构,按构造 分 类,按加工 分 类,按尺寸 分 类,按材料 分 类,轴瓦的类型,单材料,多材料,单一材料,强度足够的材料可以直接作成轴瓦，如黄
9、铜，灰铸铁。,轴瓦衬强度不足，故采用多材料制作轴瓦。,厚壁,薄壁,整体式,对开式,教授研制,5. 滑动轴承轴瓦结构,一、轴瓦的形式和结构,按构造 分 类,按加工 分 类,按尺寸 分 类,按材料 分 类,轴瓦的类型,铸造轴瓦,卷制轴套,铸造,轧制,铸造工艺性好，单件、大批生产均可，适用于厚壁轴瓦。,只适用于薄壁轴瓦，具有很高的生产率。,单材料,多材料,厚壁,薄壁,整体式,对开式,教授研制,-将轴瓦一端或两端做凸缘。,凸缘定位,二、轴瓦的定位方法,轴向定位,凸耳(定位唇)定位,凸耳,凸缘,目的：防止轴瓦与轴承座之间产生轴向和周向的相 对移动。,教授研制,教授研制,教授研制,教授研制,紧定螺钉,周向
10、定位,销钉,三、轴瓦的油孔和油槽,作用：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。,进油孔,油槽,教授研制,教授研制,教授研制,教授研制,开孔原则：,形式：按油槽走向分沿轴向、绕周向、斜向、螺 旋线等。,2)轴向油槽不能开通至轴承端部，应留有适当的油封面。,1)尽量开在非承载区，尽量不要降低或少降低承载区油膜的承载能力；,教授研制,教授研制,宽径比B/d-轴瓦宽度与轴径直径之比。重要参数,液体润滑摩擦的滑动轴承: B/d=0.51,非液体润滑摩擦的滑动轴承: B/d=0.81.5,轴承中分面常布置成与载荷垂直或接近垂直。载荷倾斜时结构如图,大型液体滑动轴承常设计成两边供油的形式，既有利于形成动
11、压油膜，又起冷却作用。,滑动轴承、轴瓦,三 圆柱面支承的润滑,1.润滑剂的作用 减小摩擦和磨损，提高抗腐蚀能力， 缓冲振动和冲击，散热，密封。,2.润滑剂的种类 润滑油（使用最多）润滑、冷却。 3.润滑脂 承载能力高，流动性小，不易流失，但摩擦功耗大。 应用于滑动速度低、压强较高、不便常加油的场合。,1.摩擦力矩的计算,支承承受径向载荷时摩擦力矩,四 圆柱面支承的设计和计算,当量摩擦系数: 未研磨fv=1.57f 已研磨fv=1.27f 宝石轴承fv=f, 支承承受轴向载荷（轴转动时，轴肩处产生摩擦）摩擦力矩,d1接触面外径,d2接触面内径,同时承受轴向和径向载荷总摩擦力矩等于两种载荷所产生的
12、摩擦力矩之和,球面止推面的摩擦力矩,Fa,r,E1，E2-轴颈,止推面材料的弹性模量,f:滑动摩擦系数,见表11-1,2.圆柱面支承尺寸的确定 强度计算方法 根据摩擦力矩计算方法,u=l/d=0.51.5,轴承直径d 轴承宽度B,3.圆柱面支承的技术条件 加工精度等级、配合种类、表面粗糙度、表面几何形状等。 根据支承的旋转精度要求、受力情况和转速高低等因素，参考有关手册和类似产品选定。,1.顶针支承,特点：支承轴线相对于轴颈有倾斜时，运动件仍能正常工作；摩擦力矩小；接触面小,润滑油易被挤出,磨损较快。 轴颈材料: T10,T12 支承材料:锡青铜,黄铜,人造宝石 应用：低速、轻载。,五、其它型
13、式滑动摩擦支承,600,900,顶针圆锥角一般600,沉头孔的圆锥角一般900,轴向调整螺钉,径向调整螺钉,2.轴尖支承,特点： 置中精度、方向精度均不高；磨损快；摩擦力矩小。,轴尖(端部为球面),垫座,内圆锥孔,内球面孔,3.球支承,特点 运动件可绕本身轴线转动；可在通过其轴线的平面内摆动一定的角度。,第三节 滚动摩擦支承,一、滚动轴承,（一）滚动轴承的主要类型和选择,（二）滚动轴承的代号,（三）滚动轴承的工作情况,（四）滚动轴承的寿命,（五）轴承装置的设计,二、其它类型的滚动摩擦支承,教授研制,滚动轴承,各零件的作用：,外圈：支撑零件或轴系；,保持架: 将滚动体分开。,内圈：支撑轴；,滚动
14、体：滑动滚动；,硬度和接触疲劳强度 、耐磨性和冲击韧性 用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：6066HRC。工作表面需经磨削或抛光。,保持架：低碳钢，冲压制成高速轴承：黄铜,青铜,塑料。,滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。,装在机座或零件轴孔内；,滚动副的材料要求：,第三节 滚动摩擦支承,教授研制,优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、 和易于互换等。,缺点：抗冲击能力差、高速时出现噪音。,滚动轴承按其承受载荷的方向（接触角）和滚动体的形状分类。,接触角：滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的平面之间的夹角称为公称接触角。,接触角 , 轴向承载能力 ,= 0,它是滚动轴
15、承的一个重要参数，轴承的受力分析和承载能力等都与接触角有关。,教授研制,教授研制,教授研制,轴承类型,按载荷方向分,按滚动体形状分,向心轴承,推力轴承,1.滚动轴承的主要类型,向心推力轴承,（一）滚动轴承的主要类型和选择,教授研制,教授研制,圆柱滚子,圆锥滚子,球面滚子,滚针,球轴承,滚子轴承,轴承类型,按载荷方向分,按滚动体形状分,向心轴承,推力轴承,1.滚动轴承的主要类型,向心推力轴承,教授研制,教授研制,调心滚 子轴承 20000C,低,0.5 2 比10000小,能承受很大的径向载荷和少量轴向载荷。承载能力大，具有调性能。,圆锥滚 子轴承 30000,中,2,能同时承受较大的径向、轴向
16、联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，对称使用。,推力球轴承 50000,低,不允许,只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。,a)单向,推力球轴承 50000,低,不允许,只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。,深沟球轴承 60000,高,816,能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，成对使用。,角接触 球轴承 70000C(=15 ) 70000AC(=25 ) 70000B(=40 ),较高,210
