9机械传动-轴轴承联轴器.ppt

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1、第九章 轴、轴承及联轴器,9.1 轴,一、概述,（一）、轴的用途与分类,1、功用：1）支承回转零件；2）传递运动和动力,2、分类：,轴是直接支持传动零件和其它轴上零件以传递运动和动力的重要零件。设备的工作能力和工作质量在很大程度上与轴有关。,按中心线形状不同分类 (1) 直轴： 中心线为一直线的轴称为直轴。 在轴的全长上直径都相等的直轴称为光轴, 如图(a)所示; 各段直径不等的直轴称为阶梯轴, 如图 (b)所示。,(a) 光轴; (b) 阶梯轴; (c) 空心轴,由于阶梯轴上零件便于拆装和固定, 又利于节省材料和减轻重量, 因此在机械中应用最普遍。 在某些机器中也有采用空心轴的, 以减轻轴的

2、重量或利用空心轴孔输送润滑油、 冷却液等。,(2) 曲轴： 中心线为折线的轴称为曲轴, 如图所示。 它主要用在需要将回转运动与往复直线运动相互转换的机械中。,直轴：,阶梯轴,光轴,曲轴：,实物轴,按承载情况不同分类 (1) 转轴： 工作中同时受弯矩和扭矩的轴称为转轴。 转轴在各种机器中最常见, 如减速箱中的齿轮轴。 (2) 传动轴: 只受扭矩不受弯矩或所受弯矩很小的轴称为传动轴。 如汽车传动轴。 (3) 心轴： 只承受弯矩的轴称为心轴。 心轴又分为转动心轴和固定心轴, 前者如机车车轴(见图 (a), 后者如自行车的前轴(见图 (b)。,转轴,传动轴,心轴 (a) 机车车轴; (b) 自行车前轴

3、,1. 碳素钢 碳素钢比合金钢价廉, 对应力集中不敏感, 并可用热处理的方法改善其力学性能。 一般机械中常用35、 45、 50钢等优质碳素钢, 并进行正火或调质处理, 其中以45钢用得最为广泛。 不重要的、受力较小的轴可采用Q235、 Q275等碳素结构钢。,二、轴的材料,2. 合金钢 合金钢具有较高的力学性能和良好的热处理工艺性, 但对应力集中比较敏感, 且价格较贵, 多用于高速、 重载及有特殊要求的轴材料。 对于耐磨性要求较高的轴, 可选用20Cr、 20CrMnTi等低碳合金钢, 进行渗碳淬火处理。 对于在高温、 高速和重载条件下工作的轴, 可选用38CrMoAlA、 40CrNi等合

4、金结构钢。,由于在一般工作温度下, 碳素钢和合金钢的弹性模量相差无几, 因此, 不能用合金钢代替碳素钢来提高轴的刚度。 轴的毛坯通常用锻件和热轧圆钢。 对于某些结构外形复杂的轴可采用铸钢或球墨铸铁, 后者具有吸震性、 耐磨性好、 价格低廉、 对应力集中敏感性差等优点。 下表列出了几种轴的常用材料及其力学性能。,轴的常用材料及其主要力学性能,三、轴及轴系的结构设计,轴及轴系的结构设计主要要求是: (1) 便于加工, 具有良好加工和装配的工艺性, 轴上零件便于拆装和调整； (2) 轴上零件布置合理, 受力合理, 利于提高轴的强度和刚度； (3) 轴上零件的轴向定位、 周向定位准确, 固定可靠； (

5、4) 尽量减少应力集中, 节约材料。,（一）、 零件在轴上的轴向固定 零件在轴上的轴向固定方法很多, 如图所示, 选择时要综合考虑零件在轴上的位置、 轴向力的大小、 具体的安装条件等。,轴上零件的轴向固定方法,轴上零件的轴向固定方法,轴上零件的轴向固定方法,1. 轴肩和轴环 阶梯轴上常采用轴肩或轴环定位, 如图所示。 轴肩或轴环是阶梯轴上截面变化的部分, 由定位面和过渡圆角组成。 轴肩结构简单, 能承受较大的轴向力, 应用较多。,轴肩和轴环,轴肩圆角半径,2. 套筒 在轴的中部, 当两个零件间距离较小时, 常采用套筒作相对固定, 如图所示。使用套筒可简化轴的结构, 避免在轴上制出螺纹、 环形槽

6、等, 能有效地提高轴的疲劳强度, 但增加了一些重量, 故套筒不应太长。 且因套筒与轴的配合较松, 所以也不宜用于高速轴。,套筒的使用,3. 圆螺母 圆螺母可承受较大的轴向力, 但在螺纹处有应力集中, 会降低轴的疲劳强度, 故其多用于固定装在轴端的零件, 一般采用细牙螺纹。 为防止圆螺母松脱, 可采用加止动垫圈或用双圆螺母。,4. 挡圈 挡圈通常与轴肩联合使用定位, 常用的有螺钉锁紧挡圈、 弹性挡圈和轴端挡圈三种(见图)。 螺钉锁紧挡圈用紧定螺钉固定在轴上, 若在轴上零件两侧各用一个锁紧挡圈时, 可任意调整轴上零件的位置, 装拆方便。 但紧定螺钉不能承受大的轴向力, 且钉端会引起轴应力集中。 轴

7、上零件作轴向固定也可使用弹性挡圈, 这种固定方法简单, 但承受轴向力小, 且轴上需设沟槽, 也会因应力集中而削弱轴的强度。,弹性挡圈常用作滚动轴承的轴向固定。 轴端挡圈(又称压板)常用于轴端零件的固定, 如图中的联轴器就是利用轴端挡圈和螺母将零件压紧在轴肩上的。 这种固定方法工作可靠, 应用颇广。,5. 锥形轴头 轴和毂孔利用锥面配合, 对中性好, 轴上零件装拆方便, 且可兼作周向固定, 常用于转速较高的场合。 当用于轴端零件的固定时, 可与轴端挡圈配合使用, 使零件得到双向定位和固定。 在用套筒、 圆螺母、 轴端挡圈作轴向固定时, 为确保轴上零件定位可靠, 轴头的长度应比零件轮毂的宽度短23

8、 mm(见图)。,轴段长度稍短,（二）、 零件在轴上的周向固定 为了传递运动和转矩, 防止轴上零件与轴作相对转动, 必须有可靠的周向固定。 转动零件与轴的周向固定所形成的联结, 称为轴毂联结。 轴毂联结的形式很多, 常用的周向固定方法有键、 花键, 成形、 销, 弹性环、 过盈等联结, 如图所示， 可根据传递转矩的大小进行选取。,轴上零件常用的周向固定方法,轴上零件常用的周向固定方法,普通平键： 圆 头 方 头 半圆头,花键联接是由多个键齿与键槽在轴和轮毂孔的周向均布而成 花键齿侧面为工作面适用于动、静联接,联接销主要用于零件间的联接或锁定，可传递不大的载荷,（三）、 轴的结构工艺性 设计轴的

9、结构时, 应使轴的结构形状便于加工、 装配和维修。 例如, 对于需要磨削的轴段, 应留有砂轮越程槽, 如图所示； 对于需要切削螺纹的轴段, 应留有退刀槽, 如图所示。 砂轮越程槽通常宽24 mm、 深0.51 mm； 螺纹退刀槽与螺纹牙高度有关, 槽的尺寸可参看有关设计手册、 图册。,砂轮越程槽,螺纹退刀槽,为便于零件在轴上的装配, 轴端应加工成45(或30、 60)倒角。 过盈配合部分的零件装入端常加工出半锥为10(或30)的导向锥面(见图)； 对于受变载荷的重要零件, 则应加工出圆角。,引导锥,四、轴的设计计算,（一）、 轴的计算简图 在进行轴的强度和刚度计算时, 为便于分析和计算, 常通

10、过必要的简化, 找出轴的合理简化模型, 即轴的计算简图。,通常将轴简化为一铰链支座的梁, 轴和轴上零件的自重可忽略不计, 轴上分布载荷按图所示方法简化。 作用在轴上的扭矩通常从传动件轮毂中点计算。 轴的支座反力的作用点随轴承类型、 布置方式不同而异, 可按图确定, 图中a、 b、 e的值可查机械设计手册。,轴的计算简图 (a) 一般情况; (b) 过盈情况,轴上支点的简化 (a) 向心轴承; (b) 角接触轴承; (c) 两个向心轴承; (d) 滑动轴承,（二）、 轴的强度计算 按扭转强度计算 对于传动轴, 可只按扭矩计算轴的直径； 对于转轴, 常用此法估算轴的最小直径, 然后进行轴的结构设计

11、。 对于圆截面轴, 扭转强度条件为,式中, 为轴的扭转剪应力, 单位为MPa； T为轴传递的扭矩, 单位为Nmm； P为轴传递的功率, 单位为kW； n为轴的转速, 单位为r/min； d为轴的直径, 单位为mm； 为许用扭转剪应力, 单位为MPa, 其值查表选取； Wn为轴抗扭截面系数, 单位为mm3, 对圆截面轴Wn0.2d3。 由式, 可推出轴的设计公式为,式中, C为由轴的材料和承载情况确定的常数, 见表。,常用材料的 和C值,轴上有键槽时： 放大轴径：一个键槽：35% 二个键槽：710% 取标准值,轴标准直径系列尺寸,例：图示为一电动机通过一级直齿圆柱齿轮减速器带动带传动的简图。已知

12、电动机功率为30KW,转速 n=970r/min,减速器效率为0.92，传动比i=4,单向传动，从动齿轮分度圆直径d2=410mm,轮毂长度 105mm,采用深沟球轴承。试设计从动齿轮轴的结构和尺寸。,解：（1）求输出轴的转速与输出功率。 n2=n1/i=970/4=242.5r/min P2=0.92*P1=0.92*30=27.6KW 考虑键的削弱，将轴径增大5%，即取d=53.3*1.05=55.9mm 查得标准直径d=60mm。,(4)轴的结构设计及绘制结构草图,(5)按弯、扭组合作用验算轴的强度 (6)键槽设计及其公差 (7)确定轴的各处倒角、圆角，公差 (8)绘制轴的工作图,1 概

13、 述 2 滑动轴承的结构与材料 3 滑动轴承的润滑 4 滚动轴承 5 滚动轴承的代号及选用 6 滚动轴承的寿命计算,9.2 轴承,一、 概 述,1 滑动轴承的特点与应用 工作时轴套和轴颈的支承面间形成直接或间接滑动摩擦的轴承称为滑动轴承。 滑动轴承工作面间一般有润滑油膜且为面接触, 所以滑动轴承具有承载能力大、 抗冲击、 噪声低、 工作平稳、 回转精度高、 高速性能好等独特的优点。,滑动轴承主要应用于以下场合: 工作转速极高的轴承； 要求轴的支承位置特别精确、 回转精度要求特别高的轴承； 特重型轴承； 承受巨大冲击和震动载荷的轴承； 必须采用剖分结构的轴承； 要求径向尺寸特别小以及特殊工作条件

14、的轴承。 滑动轴承在内燃机、 汽轮机、 铁路机车、 轧钢机、 金属切削机床以及天文望远镜等设备中应用很广泛。,B. 按润滑状态分类 (1) 流体润滑轴承: 摩擦表面完全被流体膜分隔开, 表面间的摩擦为流体分子间的内摩擦。 (2) 非流体润滑轴承: 摩擦表面间为边界润滑或混合润滑。 C. 按流体膜的形成原理分类 常见的滑动轴承有流体动压润滑轴承、 流体静压润滑轴承和流体动静压润滑轴承。,D. 按润滑材料分类 常见的滑动轴承有液体润滑轴承、 气体润滑轴承、 塑性体润滑轴承、 固体润滑轴承和自润滑轴承。 和滚动轴承相比, 在某些工作条件下, 滑动轴承有着显著的优越性, 不能为滚动轴承所代替。,2 滑

15、动轴承的类型 A. 按承受载荷方向分类 (1) 径向轴承: 只承受径向载荷。 (2) 推力轴承: 只承受轴向载荷。 (3) 组合轴承: 同时承受径向载荷和轴向载荷。,整体式径向轴承,二、 滑动轴承的结构与材料,1 滑动轴承的结构形式 滑动轴承一般由轴承座、 轴瓦、 润滑装置和密封装置等组成。,A. 径向滑动轴承 1) 整体式滑动轴承 下图所示为典型的整体式滑动轴承, 由轴承座和轴瓦组成。 整体式滑动轴承结构简单、 成本低、 但无法调节轴颈和轴承孔间的间隙, 当轴承磨损到一定程度时必须更换。 装拆这种轴承时轴或轴承必须作轴向移动, 很不方便, 故多用于轻载、 低速、 间歇工作的简单机械中, 其结

16、构已标准化。,轴承模型,2) 剖分式滑动轴承 图所示为典型的剖分式滑动轴承, 由轴承座、 轴承盖、 对开轴瓦、螺栓等组成。轴瓦和轴承座均为剖分式结构, 在轴承盖与轴承座的剖分面上制有阶梯形定位口, 便于安装时定心。 轴瓦直接支承轴颈, 因而轴承盖应适度压紧轴瓦, 以使轴瓦不能在轴承孔中转动。 轴承盖顶端制有螺纹孔, 以便安装油杯或油管。,剖分式径向轴承,模型,调心式径向轴承,3) 调心式滑动轴承 调心式滑动轴承的轴瓦位置可以调整以适应轴颈, 从而避免轴瓦发生急剧磨损, 如下图所示。,(a) 实心端面止推轴颈; (b) 空心端面止推轴颈; (c) 环状轴颈; (d) 多环轴颈,B. 推力轴承 图

17、所示为常见的推力轴承, 其工作面有实心端面、 空心端面、 单环工作面和多环工作面。,2 滑动轴承轴瓦的结构形式 滑动轴承中的轴瓦结构有两种形式, 一是整体式结构(见图), 二是剖分式结构(见图)。 对于大型轴瓦, 为节约贵重的减摩材料和便于修理, 常制成双金属轴瓦, 即以钢、 铸铁或青铜做瓦背, 再在瓦背上浇铸一薄层减摩材料(轴承衬)以提高轴瓦的工作性能。 金属轴瓦一般是铸造的, 在某些工业部门中, 由于生产批量较大, 常用附有薄层减摩材料的钢带(厚约1.52.5 mm)制成。 此外, 在瓦背上浇铸轴承衬时, 为了使轴承衬贴附牢固, 应在瓦背上预制燕尾形或螺纹形沟槽, 如图所示。,整体式轴瓦

18、(a) 无油沟轴套; (b) 有油沟轴套,整体式轴瓦 (a) 无油沟轴套; (b) 有油沟轴套,剖分式轴瓦,轴瓦瓦背沟槽形状,轴瓦应开设供油孔及油沟, 以便润滑油进入轴承并流到整个工作面上。 通常油沟的轴向长度约为轴瓦宽度的80%, 如图所示, 以便在轴瓦两端留出封油部分, 防止润滑油的流失。 轴瓦的油沟一般应开设在非压力区或剖分面上。 滑动轴承壳体和轴瓦的结构尺寸, 可参看有关手册、 图册中的经验数据和公式， 并结合设计要求确定。,油沟的形式,3 轴承材料 常用的轴承材料有三类: (1) 金属材料: 如轴承合金、 灰铸铁、 减摩铸铁等； (2) 金属陶瓷: 如含油轴承； (3) 非金属材料:

19、 如酚醛塑料、 尼龙等。 常用轴瓦材料的性能及其应用见表（略）。,三、滑动轴承的润滑,润滑对减少滑动轴承的摩擦和磨损以及保证轴承正常工作具有重要意义。 它除了可以降低功耗外, 还具有冷却、 防尘、 防锈和缓冲吸震等作用, 直接影响轴承的工作能力和使用寿命。 因此, 设计滑动轴承时, 必须注意合理选择润滑剂及润滑装置。,1 润滑剂 常用的润滑剂一般为润滑油、 润滑脂, 在特殊工况下, 还可采用固体润滑剂及水和空气等。 A. 润滑油 润滑油是最常用的润滑剂, 有动、 植物油, 矿物油和合成油, 其中以矿物油应用最广。 粘度是润滑油最主要的性能指标。 粘度是润滑油抵抗变形的能力, 表征液体流动的内摩

20、擦性能, 粘度大的液体内摩擦阻力大, 承载后油不易被挤出, 有利于油膜形成。 通常粘度随温度升高而减低。 除粘度之外, 润滑油的性能指标还有凝点、 闪点等。 选用润滑油时, 通常以粘度为主要指标, 具体选用见表（略）。,2. 润滑脂 润滑脂是由润滑油添加各种稠化剂(如钙、 钠、 铝、 锂等金属皂)和稳定剂而成的膏状润滑剂。 其特点是稠度大不易流失, 密封简单, 不需经常添加, 但摩擦损耗大, 故高速不宜用。 按所用金属皂的不同, 润滑脂主要有: (1) 钙基润滑脂: 有较好的耐水性, 但不耐热(使用温度不超过60)； (2) 钠基润滑脂: 耐热性较好(使用温度可达115145), 但抗水性差；

21、 (3) 铝基润滑脂: 具有良好的抗水性； (4) 锂基润滑脂: 性能良好, 既耐水又耐热, 在-20150范围内广泛应用。,常用润滑脂的主要性能和用途,轴承是支承轴及轴上零件的重要零件, 主要用来减轻轴与支承间的摩擦与磨损, 并保持轴的回转精度和安装位置。 轴承根据工作的摩擦性质, 可分为滑动摩擦轴承(简称滑动轴承)和滚动摩擦轴承(简称滚动轴承)两类。 滚动轴承具有摩擦系数小， 已标准化, 设计、 使用、 润滑、 维护方便等一系列优点, 因此在一般机械中广泛应用。 滚动轴承是标准化产品, 在一般机械设计中主要是根据具体的载荷、 转速、 旋转精度和工作条件等要求, 选择类型和尺寸合适的滚动轴承

22、, 并进行轴承的组合设计。,四、 滚动轴承,（一）、 滚动轴承的结构 滚动轴承的典型结构如图所示, 通常由外圈1、 内圈2、 滚动体3和保持架4组成。 内圈装在轴颈上, 外圈装在轴承座孔内, 多数情况下内圈与轴一起转动, 外圈保持不动。 工作时, 滚动体在内外圈间滚动, 保持架将滚动体均匀地隔开, 以减少滚动体之间的摩擦和磨损。,滚动轴承的构造,实物,滚动体的种类,滚动体有球、 圆锥滚子、 圆柱滚子、 鼓形滚子和滚针等几种形状, 如图所示。 滚动轴承的内、 外圈和滚动体采用强度高、 耐磨性好的含铬合金钢制造, 保持架多用软钢冲压而成, 也有采用铜合金或塑料保持架的。,实物,（二）、 滚动轴承的

23、类型 滚动轴承中, 滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的径向平面之间的夹角称为接触角, 如图所示， 它是滚动轴承的一个重要参数。 1. 按滚动轴承承载方向分类 (1) 向心轴承： 主要承受或只承受径向载荷, 其接触角为045； (2) 推力轴承： 主要承受或只承受轴向载荷, 其接触角为4590。,滚动轴承的接触角,2. 按滚动轴承滚动体形状分类 滚动轴承可分为球轴承和滚子轴承， 而滚子轴承又分为圆锥滚子轴承、 圆柱滚子轴承等。 3. 按滚动轴承工作时能否调心分类 滚动轴承可分为刚性轴承和调心轴承。 常用滚动轴承的主要类型、 尺寸系列代号及性能特点见表。,常用滚动轴承的主要类型、尺寸系列

24、代号及性能特点（略）,五、滚动轴承的代号及选用,1 滚动轴承的代号 由于滚动轴承已标准化, 为了便于生产和使用, 国家有关标准规定了滚动轴承的代号。 代号的构成情况见表。,A. 基本代号 国家标准规定, 滚动轴承的基本代号由三部分构成， 如图 所示。 (1) 内径代号： 用自右至左第1、 2位数字表示， 表示方法见表 。,滚动轴承的基本代号,常用轴承的内径代号,向心轴承和推力轴承的常用尺寸系列代号,(2) 直径系列代号: 即结构相同、 内径相同的轴承在外径和宽度方面的变化系列, 用右起第3位数字表示。 直径系列代号见表 。 各系列之间的尺寸对比如图 所示。 ,直径系列对比,(3) 宽(高)度系

25、列: 即结构、 内径和直径都相等的轴承, 在宽度方面的变化系列, 用右起第4位数字表示。 向心轴承和推力轴承的宽度系列代号见表 。 宽度系列为0系列时, 多数轴承此代号不标出(调心滚子轴承、 圆锥滚子轴承除外)。 (4) 类型代号: 轴承类型代号用数字或字母表示, 见表 。 圆柱滚子轴承、 滚针轴承分别用N、 NA表示, 其余都为数字表示。 用字母表示时, 类型代号与右边的数字代号之间空半个汉字的宽度。,1 3 5 6 7N,调心球轴承,圆锥滚子轴承,推力球轴承,深沟球轴承,角接触球轴承,圆柱滚子轴承,B. 前置、 后置代号 前置、 后置代号是轴承在结构形式、 尺寸、 公差、 技术要求等有改变

26、时, 在其基本代号前后添加的补充代号。 (1) 前置代号: 前置代号用字母表示, 如圆柱滚子轴承代号LN207中的L表示可分离轴承的内圈或外圈。 (2) 后置代号: 后置代号用字母和数字表示轴承的结构、 公差及材料的特殊要求等内容, 与左边的基本代号空半个汉字(代号中有“”、 “/”符号的除外)。 后置代号中部分轴承内部结构的代号见表 。,部分轴承内部结构的代号,例 ：说明滚动轴承代号7208 AC和6308/P63的意义。 解 (1),（二）、 滚动轴承类型的选择 在设计滚动轴承时, 首先遇到的问题是选择适当的轴承类型。 我国常用各类轴承的基本特点已在表中列出, 选择轴承类型时, 除根据经验

27、选型并参照类似机器中的轴承外,应参考以下主要因素。,1. 载荷条件 轴承所承受载荷的大小、 方向和性质是选择轴承类型的主要依据。 (1) 载荷的方向: 当轴承承受纯轴向载荷时, 选用推力轴承； 主要受径向载荷时, 选用向心球轴承； 同时承受径向载荷和轴向载荷时, 可选用角接触球轴承。,(2) 载荷大小：在其他条件相同的情况下, 滚子轴承一般比球轴承的承载能力大。 因此承受较大载荷时, 应选用滚子轴承。 (3) 载荷性质: 当载荷平稳时, 可选用球轴承； 有冲击和振动时, 应选用 滚子轴承。,2. 转速条件 滚动轴承在一定的载荷和润滑条件下允许的最高转速称为极限转速。 球轴承比滚子轴承有更高的极

28、限转速。 高速或要求旋转精度高时, 应优先选用球轴承。 3. 调心性质 轴承内外圈轴线间的角偏差应控制在极限值内(参见表), 否则会增加轴承的附加载荷而使其寿命降低。 当角偏差值较大时, 应选用调心轴承。,4. 安装和调整性能 安装和调整也是选择轴承主要考虑的因素。 例如, 当安装尺寸受到限制, 必须要减小轴承径向尺寸时, 宜选用轻系列和特轻系列的轴承或滚针轴承； 当轴向尺寸受到限制时, 宜选用窄系列的轴承； 当轴承座没有剖分面而必须沿轴向安装和拆卸轴承部件时, 应优先选用内外圈可分离的轴承。,5. 经济性 在满足使用要求的情况下, 尽量选用价格低廉的轴承, 以降低成本。 一般普通结构的轴承比

29、特殊结构的轴承便宜, 球轴承比滚子轴承便宜, 精度低的轴承比精度高的轴承便宜。,六、滚动轴承的寿命计算,（一） 滚动轴承工作分析 1. 运动分析 滚动轴承内外圈间有相对运动, 滚动体既有自转又围绕轴承中心公转。 2. 受力分析 在相同的径向载荷作用下, 向心轴承与角接触轴承的受力是不同的。,（二）失效形式与设计准则 在滚动轴承运转过程中, 如出现异常发热、 噪音和振动时, 则轴承元件可能趋于失效。 常见的滚动轴承失效形式有如下几种。 1. 疲劳点蚀 对于一般长期使用的滚动轴承, 滚动体和内、 外圈在载荷作用下, 表面间有极大的循环接触应力, 从而使轴承的工作表面(滚动体和内、 外圈滚道表面)发

30、生疲劳点蚀(麻点), 严重时会使表层金属成片剥落, 形成凹坑, 以致失去正常工作能力。 对于以疲劳点蚀为主要失效形式的轴承, 应进行轴承的寿命计算。,2. 塑性变形 对于极低速或缓慢摆动条件下工作的滚动轴承, 一般不会出现疲劳点蚀。 但当载荷很大, 滚动体和滚道接触处的局部应力超过材料的屈服极限时, 会使轴承的工作表面发生永久的塑性变形, 从而使轴承不能继续使用。 当硬颗粒从外界进入轴承的滚道与滚动体之间时, 硬颗粒会在滚道表面形成压痕, 亦是一种塑性变形。 3. 磨损与胶合 如果润滑及密封不良, 则会引起轴承摩擦表面的磨损。 速度过高且散热不良时会出现胶合。 此类失效形式除要进行寿命计算外,

31、 还应验算极限速度。,（三） 滚动轴承的寿命计算 1. 轴承寿命、 轴承基本额定寿命及基本额定动载荷 1) 轴承寿命 滚动轴承在任一元件首次出现点蚀破坏前的总转数或一定转速下的工作小时数称为轴承寿命。,2) 轴承基本额定寿命 实验证明, 轴承的疲劳寿命是相当离散的, 即使同一批生产的同一型号的轴承, 在完全相同的工作条件下, 它们的寿命也不一样, 最高寿命与最低寿命可相差2040倍。 对于同型号的一批轴承的寿命, 既不以最低寿命为标准, 也不以最高寿命为标准, 而是将这批轴承放在相同的条件下运转, 以其中10%的轴承发生疲劳点蚀, 90%的轴承不发生疲劳点蚀前的总转数或工作小时数作为该型号轴承

32、的寿命, 称为基本额定寿命, 用L10来表示, 单位为106 r(106转)。,3) 轴承的基本额定动载荷 对于相同型号的轴承, 其基本额定寿命与载荷大小有关。 载荷越大, 寿命越短； 反之, 载荷越小, 寿命越长。 标准中规定, 将基本额定寿命为10 6转(10 6 r)、 可靠度为90%时的轴承载荷, 称为基本额定动载荷, 以C表示, 即图中的C值。 在基本额定动载荷C作用下, 滚动轴承可以工作10 6 r而不发生点蚀失效的轴承寿命可靠度为90%。 轴承的基本额定动载荷C值越大, 该轴承的抗疲劳点蚀的能力越强。 在轴承样本中可查到各类型轴承的基本额定动载荷C值。,2. 轴承的当量动载荷 滚

33、动轴承的基本额定动载荷C, 对于向心轴承指纯径向载荷Cr； 对于推力轴承则指的是轴向载荷Ca。 而轴承工作时往往同时承受径向载荷和轴向载荷, 为了和基本额定动载荷在相同条件下比较, 进行寿命计算需将实际载荷换算为一假定的载荷, 此假定载荷称为当量动载荷, 用符号P表示。 对向心轴承, P为一假定的径向载荷； 对于推力轴承, P则为一假定的轴向载荷。 轴承在当量动载荷作用下, 其寿命与实际载荷作用下的寿命相同。,载 荷 系 数 fp,3. 轴承寿命的计算 滚动轴承的载荷与寿命之间的关系曲线如图所示。 其曲线方程为 PL10=常数 式中, P为当量动载荷, 单位为N； L10为基本额定寿命, 单位

34、为 10 6 r； 为寿命指数, 球轴承=3， 滚子轴承=10/3。,当L10=1(即10 6转)时, 轴承当量动载荷就是轴承的基本额定动载荷C, 即P=C, 则有 PL10=C1=常数 因此,为使用方便, 用给定转速n(r/min)下的工作小时数Lh来表示轴承的基本额定寿命, 则有,当预期寿命Lh已给定, 则需轴承应具有的基本额定 动载荷C, 可根据式 计算得出,当轴承温度高于120时, 基本额定动载荷C值将降低, 需引入温度系数(见表)加以修正, 此时轴承的基本额定寿命公式为,温 度 系 数 ft,由计算的轴承寿命Lh应大于轴承设计的预期寿命。 当计算的轴承寿命达不到预期寿命时, 则应重新

35、选择轴承型号, 重新计算。 一般可以将机器中修或大修的年限作为轴承的预期寿命。 预期寿命通常可取为500020 000 h, 表的推荐值可供设计时参考。,轴承预期寿命推荐值,一、联轴器的类型、结构和特性,机械式联轴器、液力联轴器、电磁式联轴器,机械式联轴器：,1、刚性联轴器,联轴器：主要用作轴与轴之间的联接，以传递运动和转矩。,9.3 联轴器,1）刚性固定式联轴器:要求被联接两轴轴线严格对中,套筒联轴器,凸缘联轴器,对两轴对中性的要求很高,结构简单、成本低、传递转矩大应用最广。,凸缘联轴器,夹壳式联轴器,主要优点：结构简单、价格较低。 缺点：1）无法补偿两轴偏斜和位移，对 两轴的对中性要求较高

36、。 2）联轴器中都是刚性零件，缺乏 缓冲、吸振能力。应用时若两 轴偏斜时将引起附加应力，使 轴、轴承和轴上零件工作条件 恶化。,2）刚性可移式联轴器:可以通过两半联轴器间的相对运动来补偿被联接两轴的相对位移。,十字滑块联轴器,万向联轴器,齿轮联轴器,2、弹性联轴器:弹性联轴器包含有弹性元件，不仅具有吸收振动和缓解冲击的能力，而且能够通过弹性元件的变形来补偿两轴的相对位移。,1）弹性套柱销联轴器,结构简单,制造容易,装拆方便,成本较低。适用于转矩小、转速高、频繁正反转、需要缓和冲击的地方。,2）弹性柱销联轴器,3）轮胎联轴器,4）星形弹性件联轴器,弹性联轴器具有以下特点： 1）具有弹性滞后特性，

37、缓冲、吸振性好； 2）结构简单，价格便宜。 但联轴器强度低、寿命较短。,二、联轴器的选择,1）传递载荷的大小、性质及对缓冲功能的要求。 载荷平稳、传递转矩大、同轴度好，无相对位移的选用刚性联轴器。 载荷变化大，要求缓冲、吸振或同轴度不易保证时应选用弹性联轴器。 2）工作转速的高低与正、反转变化多的要求。 高速运转的轴应选动平衡精度较高的联轴器；动载荷大的机器选用重量轻、转动惯量小的联轴器；正、反转变化多，启动频繁，有较大冲击载荷，安装不易对中的场合考虑采用可移式刚性联轴器。,3）连接两轴相对位移的大小。 安装调整后难以保证两轴精确对中，或工作中有较大位移量的两轴连接，要选用弹性联轴器。,三、联轴器的选择方法和步骤,1）选择联轴器的类型，确定联轴器的型号、尺寸 保证联轴器的计算转矩,2）校核最大转速,3）调整轴孔直径尺寸和形状 4）进行必要的校核,思考题,1轴常用什么材料制造？ 2常见的轴上零件固定方法有哪些 ？ 3怎样确定轴的最小直径？为什么转轴都设计成阶梯轴？ 4常见轴承类型？ 5深沟球轴承、圆锥滚子轴承识别。 6什么是联轴器？有什么作用？ 7. 联轴器有哪些类型？,