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1、机械设计基础教案桂林航天工业高等专科学校教案首页一、章节：第12章 轴承二、教学内容：12.1概述12.2滑动轴承的结构与材料12.2.1滑动轴承的结构 12.2.2滑动轴承的材料12.3润滑剂和润滑装置12.4非液体摩擦滑动轴承的计算12.5动压润滑的基本原理12.6滚动轴承构造及特点12.6.1概述 12.6.2滚动轴承的选用12.7滚动轴承的代号和类型选择12.8滚动轴承的寿命计算12.9 滚动轴承的润滑和密封12.10滚动轴承的组合设计13.4.1轴承的周向固定和配合 13.4.2轴承的轴向固定13.4.3轴承组合位置的调整 13.4.4滚动轴承的预紧13.4.5支承部位的刚度和同轴度
2、13.4.6滚动轴承的安装与拆卸三、课时分配：8学时四、教学目的：1. 了解滑动轴承的结构、特点和应用。2. 掌握常用滚动轴承的类型与特点，了解其受载及失效情况3. 掌握寿命计算方法和滚动轴承组合结构设计的方法与原则五、教学手段与方式：多媒体教学，课堂讲授六、教学重点和难点：1. 滚动轴承的类型、特点、代号，滚动轴承的疲劳点蚀。2. 寿命计算、当量动、静载荷，滚动轴承的组合结构设计。七、使用教具：模型八、课后作业：12-2、12-4、12-10、12-12 轴承是机器中的重要零件之一。功用支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度； 减少轴与支承之间的摩擦与磨损。轴承种类滚动轴承、滚动轴承12-1滑
3、动轴承概述一、滑动轴承特点及应用滑动轴承的特点与应用：与滚动轴承相比1、 结构简单，可制作成剖分式，装拆方便 如内燃机曲柄上的滑动轴承2、 工作平稳、可靠，噪声低3、 承载能力大，耐冲击4、 支承旋转精度高5、 使用寿命长6、 起动摩擦阻力较滚动轴承大适用场合：1、 高转速 如高速磨床2、 高速重载、低速重载、冲击载荷 如轧钢机、天文望远镜、码头升船台、水泥搅拌机、破碎机等 3、 径向尺寸较小4、 特殊工作条件滑动轴承的设计内容：l）决定轴承的结构型式；2）选择轴瓦和轴承衬的材料；3）决定轴承结构参数；4）选择润滑剂和润滑方法；5）计算轴承工作能力。二、摩擦状态摩擦是指在外力作用下，一物体相对
4、另一物体运动或有运动趋势时，在其接触表面间所产生切向阻力（摩擦力）的现象。根据两表面之间有油、无油，油多、油少的不同情况，可能产生以下几种摩擦状态：干摩擦当两摩擦表面间无任何润滑剂时，其接触表面直接接触发生的摩擦，称为干摩擦。在此状态下，不仅会造成严重的磨损，使得大量的摩擦功损耗，还会发生强烈的温升。所以，对滑动轴承是不允许出现干摩擦的。边界摩擦两摩擦表面间有润滑油存在，由于润滑油与金属表面具有吸附作用（这是因为在润滑油中，有一种称之为脂肪酸的元素，是一种极性化合物，它的极性分子的吸附能力很强，能够牢固的吸附在金属的表面上）使金属表面上吸附有一层很薄的油膜边界油膜由于边界油膜很薄，一般1mm，
5、不足以把粗糙的金属表面完全隔开，但在一定程度上可以减轻磨损。液体摩擦有充足的润滑油，摩擦表面被一层流体（液体）完全隔开时的状态。此时金属表面不直接接触，消除了磨损、减小了摩擦损耗，其摩擦性质仅取决于流体内分子的粘性阻力，是一种比较理想的工作状态混合摩擦状态 在一般机器中，摩擦的表面多处于干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的混合状态，称为混合摩擦状态。又称非液体摩擦状态12-2 滑动轴承的结构与材料一、滑动轴承的结构型式（一）滑动轴承的类型按照承受载荷的方向分：径向轴承，又称向心滑动轴承，主要承受径向载荷；推力轴承，承受轴向载荷。按摩擦状态分：液体润滑滑动轴承：液体动压润滑滑动轴承、液体静压润滑滑动轴承
6、非液体润滑滑动轴承（二）向心滑动轴承的结构型式常用的向心滑动轴承有整体式和剖分式两大类。1、整体式轴承如图所示是一种常见的整体式径向滑动轴承。轴承座 用螺栓与机座联接，顶部设有装油杯的螺纹孔。轴承孔内压入用减摩材料制成的轴套，轴套上开有油孔，在内表面上开油沟以输送润滑油。整体式轴承构造简单，常用于低速、载荷不大的间歇工作的机器上。缺点：l）当滑动表面磨损而间隙过大时，无法调整轴承间隙；2）轴颈只能从端部装入，对于粗重的轴或具有中轴颈的轴安装不便。2、剖分式如图所示的剖分式轴承，其结构组成为轴承座轴承盖 顶部有油孔剖分轴瓦 瓦上有油孔、油沟轴承盖与轴承座用螺柱联接。 油沟型式轴瓦宽度与轴颈直径之
7、比B/d称为宽径比，它是向心滑动轴承的重要参数之一。 对于液体摩擦滑动轴承，常取B/d=0.51 对于非液体摩擦滑动轴承，常取B/d=0.81.5（三）推力轴承 常见的推力轴承止推面的形状如图所示。二、轴承材料轴瓦是滑动轴承中的重要零件。轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。（一）对轴承材料的要求根据滑动轴承的工作情况，其主要失效形式为：磨损疲劳损坏轴承衬脱落高温时，发生胶合或“抱轴”鉴于以上原因，轴瓦材料应考虑具有以下几方面性能：1） 摩擦系数小2） 导热性好，热膨胀性系数小3） 耐磨性、耐腐蚀性、抗胶合能力强4） 具有良好的塑性、嵌藏性5） 具有足够的机械强度等由于一种材料很难同时满足上述各项
8、要求，因此为了满足轴承的工作要求，改善轴瓦表面的摩擦性质，在结构上，常在轴瓦内表面上浇铸或压合一层或两层减摩材料通常称为轴承衬。如图所示。（二）常用轴承材料1、轴承合金 又称白合金、巴氏合金1） 锡锑轴承合金特点：摩擦系数小，抗胶合性能好，对油的吸附性强，耐腐蚀性好，易跑合。 价格较贵，机械强度较差。只能做轴承衬。常用于高速、重载的轴承。2） 铅锑轴承合金特点：各方面性能与锡锑轴承合金相同，但材料较脆，不宜承受较大的冲击载荷。 一般用于的中速、中载的轴承。2、青铜1） 锡青铜2） 无锡青铜：铝青铜铅青铜特点：强度高，承载能力大，耐磨性、导热性优于轴承合金，可在较高的温度（250C）下工作。但可
9、塑性性差，不宜跑合。可以单独做成轴瓦，也可将青铜浇注在钢或铸铁轴瓦的内壁上，做轴承衬。 在一般情况下可分别用于中速重载、中速中载和低速重载的轴承。3） 粉末冶金材料特点：用粉末冶金材料（经制粉、成型、烧结等工艺）制成的轴承，具有多孔性组织，孔隙内可以贮存润滑油，常称含油轴承。常用于加油不方便的场合。4） 铸铁主要用于不重要的或低速轻载的轴承5） 非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。 常用于如潜水泵、沙石清洗机、钻机等有泥沙的场合。塑料轴承具有摩擦系数低，可塑性、跑合性良好，耐磨、耐蚀。有自润滑性能，可用水、油及化学溶液润滑。但导热性较差，膨胀系数较大，容易变形。常用金属轴瓦
10、材料的许用值和性能见表15112-3润滑剂和润滑装置一、润滑剂滑动轴承润滑的目的：主要是减小摩擦功耗，降低磨损率，同时还可起冷却、防尘、防锈以及吸振等作用。滑动轴承能否正常工作，和选择润滑剂正确与否有很大关系。润滑剂的种类：液体润滑剂润滑油半固体润滑剂润滑脂固体润滑剂如石墨、二硫化钼等1、润滑油目前使用的润滑油主要是矿物油。润滑油最重要的物理性能是粘度，也是选择润滑油的主要依据。粘度表征液体流动的内摩擦性能。 如图所示为被润滑油分开的两平行平板，当力F拖动上平板且润滑油作层流流动时，油层间的切应力与其速度梯度 成正比关系即 （牛顿液体流动定律）式中A移动板的面积比例常数，即液体的（动力）粘度。
11、负号意即速度u随距离y的增加而减小。动力粘度的单位如图所示为长、宽、高各为l m的液体，当上、下平面发生1 ms相对速度需要的切向力为1 N时，该液体的粘度为 1 Pas（即 1 Ns / m2）。工业上常用动力粘度与与同温度下该液体密度的比值表示粘度，称之为运动粘度 即矿物油密度= 850 kgm3900 kgm3。 Pas和 rn2 S都是我国法定计量单位。粘度单位换算 过去常以cm2 s作为运动粘度单位，称为St（斯）；百分之一St称为 cSt（厘斯），单位为mm2s。m2s、St和cSt的换算关系是 1 m2s 104 St 106 cSt 动力粘度的物理单位是 P（泊）1 P l d
12、ynscm2 ，百分之一P称为 cP（厘泊） ，即 1 P 100 cP。Pas和P、cP的换算关系是 1 Pas 10 P1000 cP 常用润滑油的主要性质，见表152温度和压力对润滑油粘度的影响 润滑油的粘度并不是不变的：粘度随着温度的升高而降低。对运行中的轴承来说，应引起注意。几种工业用润滑油在不同温度下的动力粘度可查图1511或手册。如果温度对粘度的影响越小，油的品质越高。粘度随着压力的增大而升高。实验表明：当压力小于 5 N / mm2 （50 at 工业大气压）时，压力对粘度的影响很小，可忽略不计。 5 N / mm2100 N / mm2 压力对粘度具有一定影响 大于100 N
13、 / mm2 压力对粘度影响很大润滑油的选择：在选用润滑油时，要考虑速度、载荷和工作情况。载荷大、温度高的轴承，宜选用粘度大的润滑油。载荷小、速度高的轴承，宜选用粘度小的润滑油。2、润滑脂润滑脂是用矿物油与各种稠化剂（钙、钠、铝等金属皂）混合稠化制成。脂的稠度大，不易流失；对载荷和速度的变化有较大的适应范围；摩擦功耗大，机械效率低，不宜在高速下使用；物理和化学性质不如润滑油稳定，容易变质。 对一般参数的机器，特别是低速或带有冲击的机器，都可以使用润滑脂。润滑脂的种类： 钙基润滑脂具有耐水性，在100附近开始稠度急剧降低，因此只能在60以下使用。是工业上应用最广的润滑脂钠基润滑脂不耐水，一般用在115145 以下范围；锂基润滑脂有一定的耐水性和较好的稳定性，适用于20150的范围。 可代替钙基或钠基润滑脂。 3、固体润滑剂 固体润
