汽车机械基础05轴承课件.ppt

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1、第五章 轴承,第五章轴 承,汽车机械基础,第五章 轴承,第五章 轴承,本章教学目标:,1）了解关于滑动轴承与滚轴承的相关国家标准。2）掌握滑动轴承与滚轴承的分类、结构特点，以及各种常用轴承材料的基本特性。3）掌握滑动轴承与滚动轴承的代号表示法，及其选用原则。4）掌握简单的轴承组合结构的设计，以及结构错误分析和改正方法。5）了解滑动轴承的轴瓦结构及其功用。,第五章 轴承,轴承是机器、仪表中的重要支承零件，其主要作用是支承转动（或摆动）的运动部件，保证轴和轴上传动件的回转精度，减少磨擦和磨损。根据工作时磨擦性质的不同，轴承分为滑动轴承和滚动轴承两大类。,引言：,第五章 轴承,轴承的功用和类型:,滚

2、动轴承和滑动轴承示例,第五章 轴承,第四章 轴承,目录,第二节 滚动轴承,第三节 滑动与滚动轴承的比较及选用,小结,课后练习,第一节 滑动轴承,第五章 轴承,在滑动磨擦下运转的轴承称为滑动轴承。应用:高速、重载、要求剖分结构等场合中，如汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机等设备的主要轴承都采用滑动轴承（用一实例说明） ；此外，在低速重载、冲击载荷较大的一般机械中，如冲压机械，农业机械和起重设备也广泛采用滑动轴承（用一实例说明） 。,第一节 滑动轴承,第五章 轴承,一. 概述 结构与分类. 二.失效形式及材料 三. 应用,第一节 滑动轴承,第五章 轴承,1.滑动轴承类型,径向轴承（向心轴承）（

3、受Fr）止推轴承（推力轴承）（受Fa）,按承载：,一、滑动轴承的结构及分类,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。,第五章 轴承,2. 滑动轴承的结构,1.径向滑动轴承,(1)整体式滑动轴承,特点：结构简单，成本低廉。,应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。,因磨损而造成的间隙无法调整。,只能从沿轴向装入或拆出。,第五章 轴承,(2)剖分式滑动轴承,特点：结构复杂、可以调整磨损而造成的间隙、安装方便。,应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器中。,部分式轴承(整体轴套),对开式轴承(剖分轴套),第五章 轴承,(3)自动调心式,(4)调隙式径向滑动轴承,第五章 轴承,2.推力滑动

4、轴承,推力滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成。常用的轴颈结构形式有：,空心式,单环式,多环式,第五章 轴承,二. 轴瓦的结构,1.轴瓦的结构,常用的轴瓦结构有整体式和剖分式两类。,整体式,整体式轴承采用整体式轴瓦，整体式轴瓦又称轴套，分为光滑轴套和带纵向油槽轴套两种。,第五章 轴承,剖分式,剖分式轴承采用剖分式轴瓦。为了使轴承与轴瓦结合牢固，可在轴瓦基体内壁制出沟槽，使其与合金轴承衬结合更牢。,第五章 轴承,2、油孔、油槽和油室,1、润滑油应从油膜压力最小处输入轴承,2、油槽（沟）开在非承载区，否则会降低油膜的承载能力,3、油槽轴向不能开通，以免油从油槽端部大量流失,油孔、油槽开设原则 ：,油孔、

5、油槽和油室,4、水平安装轴承油槽开半周，不要延伸到承载区，全周油槽应开在靠近轴承端部处。,第五章 轴承,三、滑动轴承的失效形式及材料,1、主要失效形式：磨损和胶合（烧瓦）、疲劳破坏,2 、对轴承材料的要求,1）良好的减摩性、耐擦性和抗胶合性；2）良好的跑合性、顺应性、嵌藏性和塑性；3）足够的抗压强度和疲劳强度；4）良好的导热性、加工工艺性、热彭胀系数低，耐腐蚀等。,第五章 轴承,3.常用材料,金属材料：,1）铸铁,2）轴承合金（可称巴氏合金）,3）铜合金：主要有锡青铜、铅青铜和铝青铜。,4）铝基合金,5）多孔质金属材料（粉末冶金）：又称油轴承。 主要应用于低速、轻载和不易注油场合。,非金属材料

6、塑料、橡胶,第五章 轴承,四 . 滑动轴承的润滑,(一)润滑剂及其选择,考虑工作载荷、相对滑动速度、工作温度和特殊工作环境 .,1、润滑油,（1）压力大、温度高、载荷冲击变动大 粘度大的润滑油,（2）滑动速度大 粘度较低的润滑油,（3）粗糙或未经跑合的表面 粘度较高的润滑油,2、润滑脂,3、固体润滑剂,第五章 轴承,(二) 润滑方法,1、油润滑,连续供油:,间歇供油:,油壶或油枪,1) 滴油润滑,2) 绳芯润滑,3) 油环润滑,4) 浸油润滑,5) 飞溅润滑,6) 压力循环润滑,2、脂润滑,旋盖式油脂杯、黄油枪,第五章 轴承,油润滑,1）间歇式供油,旋套式注油油杯,压配式压注油杯,第五章 轴承

7、,2）连续式供油,3）飞溅润滑,4）压力循环润滑,第五章 轴承,第二节 滚动轴承,二.滚动轴承的类型及代号,五.滚动轴承的安装与拆卸,四.滚动轴承的组合设计,一.滚动轴承的结构组成,三. 滚动轴承的失效形式,第五章 轴承,滚动轴承是依靠滚动体与轴承座圈之间的滚动接触来工作的轴承，用于支承旋转零件或摆动零件。保持轴的旋转精度，减少转轴与支承之间的摩擦和磨损.,滚动轴承概述：,第五章 轴承,摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、旋转精度高、润滑简便和装拆方便，为标准零部件，根据需要直接选用，应用广泛。,滚动轴承特点：,第五章 轴承,1.滚动轴承的结构,内圈、外圈、滚动体、保持架,一.滚动轴承的构造,第五章

8、 轴承,2.常见6种形状的滚动体,球形滚动体,圆柱形滚动体（长、短）,圆锥形滚动体,鼓形滚动体,滚针形滚动体,第五章 轴承,滚动轴承的材料：,滚动轴承的内圈外圈和滚动体： 应具有较高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。一般用特殊轴承钢制造，常用材料有：GCrl5、GCrl5SiMn、GCr6、GCr9等，经热处理后硬度可达60-65HRC；保持架： 多用低碳钢板通过冲压成形方法制造，也可采用有色金属或塑料等材料。,第五章 轴承,滚动轴承的材料：,滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光，以提高其接触疲劳强度；为适应某些特殊要求，有些滚动轴承还要附加其他特殊元件或采用特殊结构，如轴承无内圈或外

9、圈、带有防尘密封结构或在外圈上加止动环等。,第五章 轴承,(一)滚动轴承的类型：,二、滚动轴承的主要类型及代号：,1、根据滚动体的形状分： 1)球轴承：为点接,触制造方便，价格低，运转摩擦损耗少，但承载、抗冲击能力差； 2)滚子轴承：为线接触，承载、抗冲击能力较强；,第五章 轴承,2、按能承受载荷方向或公称接触角分： 1） 向心轴承径向接触轴承： 公称接触角=0，主要承受径向载荷，可承受较小的轴向载荷。向心角接触轴承： 公称接触角=045，同时承受径向载荷和轴向载荷。,滚动轴承的类型：,第五章 轴承,2） 推力轴承,推力角接触轴承： 公称接触角=4590，主要承受轴向载荷，可承受较小的径向载荷

10、；轴向接触轴承： 公称接触角=90，只能承受轴向载荷。,公称接触角滚动轴承的滚动体与外圈滚道接触点的法线与轴承的径向平面的夹角.,滚动轴承的类型：,第五章 轴承,第五章 轴承,3、其他可分为：,调心轴承和非调心轴承；单列轴承和双列轴承常用滚动轴承的部分类型、代号及特性如下；其他可查机械设计手册。,第五章 轴承,滚动轴承的类型,径向接触轴承,向心角接触轴承,轴向接触轴承,轴向角接触轴承,第五章 轴承,第五章 轴承,调心球轴承1000,调心滚子轴承2000,第五章 轴承,圆锥滚子轴承3000,圆柱滚子轴承N,第五章 轴承,双列深沟球轴承4000,第五章 轴承,单向推力球轴承5000,第五章 轴承,

11、深沟球轴承6000,第五章 轴承,推力圆柱滚子轴承8000,角接触球轴承7000,第五章 轴承,代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等.,前置代号:表示轴承的分部件。,基本代号:表示轴承的类型与尺寸等主要特征。,后置代号:表示轴承的精度与材料的特征。,(二)滚动轴承的代号（GB/T2721993）,第五章 轴承,1.基本代号,(1)内径代号(右起一二位)内径尺寸,(2)尺寸代号(右起三四位) 内径相同、外径宽度不同,第五章 轴承,1.基本代号,(2)尺寸代号(右起三四位)内径相同、外径宽度不同,a.直径系列(右起第三位)结构内径相同、外径宽度变化向心及向心推力轴承：0、1-特轻、2-轻

12、、3-中、4-重系 列；,b.宽度系列(右起第四位)结构内径外径相同、宽度变化 正常宽度0不标（对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0” ）,第五章 轴承,(3)类型代号(右起五位)轴承类型（表-1）,常用：30209-圆锥滚子、63710-深沟球、71915-角接触球,第五章 轴承,2.后置代号（字母或数字） -基本代号的补充：表示结构、尺寸、公差、材料特殊性,(1)内部结构代号-同类轴承，内部结构不同,例：7310C（AC、B）-接触角分别为15、25、 40,(2)公差等级代号共5个级别,(3)径向游隙系列,径向游隙组: (游隙小)1、2、0、3、4、5（游隙大）标 注

13、 方 法： /C1、/C2、 （0组常用，不标注）、 /C3、 /C4 、/C5,第五章 轴承,3.前置代号（字母）-表示轴承的分部件,(1)L-可分离轴承的内外圈,例：LNU207-内圈无档边圆柱滚子轴承的内圈,(2)K-滚动体与保持架组件,滚动轴承代号示例：,6305-3中系列深沟球，正常宽度系列，正常结构，0级公差，0组游隙,7210C/C3/P4-2轻系列角接触球，正常宽度，正常结构，4级公差，3组游隙 接触角15 ,30310/P6-2中系列圆锥滚子轴承，正常宽度，正常结构，6级公差，0组游隙,第五章 轴承,滚动轴承的类型选择,选择轴承类型可从以下几个方面考虑：1、 按载荷的大小、方

14、向和性质（1）载荷大小 载荷较大使用滚子轴承，载荷中等以下使用球轴承。例如：深沟球轴承即可承受径向载荷又可承受一定轴向载荷，极限转速较高。圆柱滚子轴承可承受较大的冲击载荷，极限转速不高，不能承受轴向载荷。,第五章 轴承,滚动轴承的类型选择,（2）载荷方向 主要承受径向载荷使用深沟球轴承、圆柱滚子轴承和滚针轴承，受纯轴向载荷使用推力轴承，同时承受径向和轴向载荷使用角接触轴承或圆锥滚子轴承。当轴向载荷比径向载荷大很多使用推力轴承和深沟球轴承的组合结构。（3）载荷性质 承受冲击载荷使用滚子轴承。因为滚子轴承是线接触，承载能力大，抗冲击和振动。,第五章 轴承,滚动轴承的类型选择,2、转速 转速较高，旋

15、转精度较高，使用球轴承。否则使用滚子轴承。3、调心性能 跨距较大或难以保证两轴承孔的同轴度的轴及多支点轴，使用调心轴承。调心轴承需成对使用，否则将失去调心作用。4、装调性能 圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承的内外圈可分离，便于装拆。5、经济性 在满足使用要求的情况下优先使用球轴承、精度低和结构简易的轴承，其价格低廉。,第五章 轴承,四、滚动轴承的失效形式和计算准则,一)主要失效形式：,1）疲劳点蚀,安装润滑和维护良好,第五章 轴承,2）塑性变形: 在冲击或重载的作用下，可能使滚动体和套圈滚道表面接触处的局部应力超过材料的屈服强度，产生永久性凹坑，出现振动、噪声。,转速很低或作间歇摆动.,一)主要失效

16、形式：,第五章 轴承,3）磨损,润滑不良、密封不严、多尘条件,一)主要失效形式：,第五章 轴承,二)滚动轴承的承载能力计算,1、基本额定寿命和基本额定动载荷,1)基本额定寿命L10,轴承寿命,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106为单位）或一定转速下的工作时数 Lh,轴承的基本额定寿命L10=1时，轴承所能承受的最大载荷。,2)基本额定动载荷 （C）,由试验得到,(主要是防止轴承在预期寿命内发生疲劳点蚀破坏),第五章 轴承,计算准则：,一般轴承疲劳寿命计算（针对点蚀） 、静强度计算,低速或摆动轴承只进行静强度计算,高

17、速轴承进行疲劳寿命计算、校验极限转速。,滚动轴承的制造和组装,第五章 轴承,三)滚动轴承的寿命计算公式,球轴承 =3滚子轴承 = 10/3,P为轴承当量动载荷(N); C为基本额定动载荷(N)。,寿命指数,或,L10为基本额定寿命(106r),e,),(,10,P,C,L,=,第五章 轴承,五、滚动轴承的组合设计,为了保证轴与轴上旋转零件正常运行，除了正确选用轴承类型和型号外，还应解决轴承组合的结构问题.轴承组合设计：是指轴承的轴向定位和固定，轴承与相关零件的配合，间隙调整、装拆、润滑等一系列问题。,第五章 轴承,一)滚动轴承的轴向定位和固定,1、两端固定支承 :,一端单向固定,两端单向固定,

18、正装,第五章 轴承,两端单向固定：轴的两个轴承分别限制一个方向的轴向移动；考虑到轴受热伸长，对于深沟球轴承可在轴承盖与外圈端面之间，留出热补偿间隙 c02-03 mm。间隙量的大小可用一组垫片来调整；这种支承结构简单，安装调整方便，它适用于工作温度变化不大的短轴。,第五章 轴承,润滑等一系列问题。,两端单向固定,第五章 轴承,第五章 轴承,第五章 轴承,第五章 轴承,2、一端双向固定，一端游动,一端支承的轴承，内、外圈双向固定，另一端支承的轴承可以轴向游动；双向固定端的轴承可承受双向轴向载荷，游动端的轴承端面与轴承盖之间留有较大的间隙，以适应轴的伸缩量；这种支承结构适用于轴的温度变化大和跨距较

19、大的场合。,第五章 轴承,一端双向固定，一端游动,第五章 轴承,第五章 轴承,第五章 轴承,3、两端游动,两端游动支承结构的轴承，分别不对轴作精确的轴向定位。两轴承的内、外圈双向固定，以保证轴能作双向游动；两端采用圆柱滚子轴承支承，适用于人字齿轮主动轴；轴承采用内圈或外圈无挡边的圆柱滚子轴承N类作两端游动支承，因这类轴承内部允许相对移动，故不需要留间隙；这类轴承的内、外圈要作双向固定，以免内、外圈同时移动，造成过大的错位。,第五章 轴承,两端游动,第五章 轴承,(二）、滚动轴承的预紧与轴向位置的调整,预紧的目的工作前在轴承中产生并保持一轴向力，消除轴承中游隙，增加轴承装置的刚性；,常用预紧方法

20、：,1）用垫片和长短隔套预紧,第五章 轴承,2）夹紧一对磨窄了的外圈（或内圈）的角接触轴承,3）夹紧一对圆锥滚子轴承,第五章 轴承,4）利用弹簧预紧,第五章 轴承,（三）、滚动轴承的轴向固定,内圈与轴：,5）开口圆锥 紧定套+圆螺 母和 止动垫圈,1）轴肩,2）轴用弹性挡圈,3）轴端档圈 +紧固螺钉,4）圆螺母 +止动垫圈,第五章 轴承,外圈与座孔：,1）孔用弹性挡圈,2）轴承外圈止动槽 内嵌入止动环固定,3）轴承端盖,4）轴承座孔凸肩,5）螺纹环,第五章 轴承,6）轴承套环,斜齿轮轴系安装,锥齿轮轴系安装,第五章 轴承,（四）滚动轴承的配合,轴承内圈与轴,松 紧js6，j6，k6，m6，n6

21、,松 紧G7，H7，JS7，J7,轴承外圈与轴承座孔,基孔制：,基轴制：,第五章 轴承,5）与空心轴配合的轴承应取较紧的密合。,滚动轴承配合的选择原则：,1）转动圈比不动圈配合松一些,2）高速、重载、有冲击、振动时，配合应紧一些，载荷平稳时，配合应松一些,3）旋转精度要求高时，配合应紧一些,4）常拆卸的轴承或游动套圈应取较松的配合,第五章 轴承,（五）滚动轴承的润滑与密封,润滑方式：,1、脂润滑,2、油润滑,(油浴或飞溅润滑、滴油润滑、喷油润滑、油雾润滑),3、固体润滑,滚动轴承的密封,密封的作用:,密封的类型：,1、接触式密封,a.毡圈密封,第五章 轴承,b.橡胶密封,第五章 轴承,2、非接

22、触式密封,a.油沟密封,b.甩油密封,第五章 轴承,c.曲路密封,第五章 轴承,3、组合式密封,第五章 轴承,六、滚动轴承的装拆,要求：,1）压力应直接加于配合较紧的套圈上,2）不允许通过滚动体传递装拆力,3）要均匀施加装拆力,第五章 轴承,：,安装与拆卸：,轴肩高度应低于轴承内圈高度,第五章 轴承,第三节 滑动轴承与滚动轴承的比较及选用,二、滑动轴承与滚动轴承的选用 工作载荷、转速、支承刚性、安装精度,一、滑动轴承与滚动轴承的比较 （见表5-16） a. 滚动轴承具有摩擦阻力小、易起动、效率高、 润滑简便和互换性好的优点，应用广泛。 b. 滑动轴承用于高速重载、要求剖分结构等。,第五章 轴承

23、,1、滑动轴承的选用应考虑：1）承受径向载荷的选择径向轴承，承受轴向载荷的选择推力轴承，同时承受径向、轴向载荷的选择径向和推力轴承的组合形式。2）低速、轻载、手动机械，选用整体式滑动轴承。3）中、高速，载荷大，选用对开式滑动轴承。,2、滚动轴承类型的选择: 1） n高，载荷小，旋转精度高 球轴承,n低，载荷大，或冲击载荷 滚子轴承,第五章 轴承,角接触球轴承7类（n较高时）,同时受Fr和Fa均较大时,圆锥滚子轴承3类（n较低时）,Fr较大，Fa较小时,Fa较大，Fr较小时,深沟球轴承,深沟球轴承+推力球轴承 推力角接触轴承,2）主要受Fr 向心轴承,主要受Fa，n不高时推力轴承,第五章 轴承,

24、3）要求nnlim极限转速,6、7、Nnlim较高,5nlim较低,4）轴的刚性较差，轴承孔不同心调心轴承,5）便于装拆和间隙调整内、外圈不分离的轴承,6）3、7两类轴承应成对使用，对称安装,7）旋转精度较高时较高的公差等级 和较小的游隙,8）优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承,滚动轴承的选择,第五章 轴承,复习与小结,本章要求掌握：一、滑动轴承的结构与分类、润滑方式。二、滚动轴承的结构、类型、代号、润滑方式。三、滚动轴承的组合设计。四、滑动轴承与滚动轴承的选用。重点与难点：滚动轴承的类型及选用,第五章 轴承,一、指出如下结构的不合理之处，并提出改进意见。,课后练习,第五章 轴承,二、说明以下

25、几个代号的含义： 7210B、N210E、51210、30315、7305B/P4三、选择题1、 适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴及难于精 确对中的支承。 A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 角接触球轴承 D. 调心轴承2、角接触轴承承受轴向载荷的能力，随接触角的增大 而 。A. 增大 B. 减小C. 不变 D. 不定,课后练习,第五章 轴承,3、 某轮系的中间齿轮（惰轮）通过一滚动轴承固定在不转的心轴上，轴承内、外圈的配合应满足 。 A. 内圈与心轴较紧、外圈与齿轮较松 B. 内圈与心轴较松、外圈与齿轮较紧 C. 内圈、外圈配合均较紧 D. 内圈、外圈配合均较松4. 滚动轴承内圈与轴颈

26、、外圈与座孔的配合 。 A. 均为基轴制 B. 前者基轴制，后者基孔制 C. 均为基孔制 D. 前者基孔制，后者基轴制,课后练习,第五章 轴承,问答题,1. 在机械设备中为何广泛采用滚动轴承？2. 向心角接触轴承为什么要成对使用、反向安装？3. 进行轴承组合设计时，两支点的受力不同，有时相差还较大，为何又常选用尺寸相同的轴承？4. 为何调心轴承要成对使用，并安装在两个支点上？5. 推力球轴承为何不宜用于高速？,第五章 轴承,2. 某转轴由一对代号为30312的圆锥滚子轴承支承，轴上斜齿轮的轴向分力Fx=5000N，方向如图。已知两轴承处的径向支反力Fr1=13600N，Fr2=22100N。求轴承所受的轴向力Fa。解题要点：（1）求内部轴向力FS1： N方向向右，即 N方向向左，即,课后练习,第五章 轴承,（2）求轴承的轴向力Fa： 1）“压紧、放松”判别法 Fs1+Fx=4000N+5000N=9000NFs2=6500N故轴有向右移动的趋势，此时轴承被压紧，I轴承被放松。因此轴承的轴向力为 Fa1=Fs1=4000N Fa2=Fs1+Fx=9000N,课后练习,第五章 轴承,谢谢大家,再见,