机械设计基础第11章轴承
机械设计基础中的轴承选择与设计
机械设计基础中的轴承选择与设计轴承在机械设计中扮演着至关重要的角色，它们能够有效地支撑和减少机械装置中的摩擦。
在机械设计的过程中，选择和设计合适的轴承是确保机械设备顺利运行的关键。
本文将探讨轴承的基本原理、轴承的选择方法以及轴承的设计要点。
一、轴承的基本原理轴承是一种用于减少运动摩擦的装置，它通常由内圈、外圈和滚动体组成。
内圈固定在轴上，外圈固定在轴承座上，而滚动体则在内圈和外圈之间运动。
轴承通过滚动体的滚动来承受和传递载荷，从而减少了机械装置中的摩擦。
二、轴承的选择方法轴承的选择涉及到多个因素，包括载荷、转速、工作环境以及安装和维护的要求。
下面是一些常用的轴承选择方法：1. 轴承载荷计算：根据机械装置的使用情况，计算所需承受的径向载荷和轴向载荷。
载荷的大小将影响轴承的尺寸和类型选择。
2. 轴承的寿命计算：根据设计寿命要求，选择具有足够寿命的轴承。
寿命的计算需要考虑载荷、转速和轴承的材料等因素。
3. 轴承的转速限制：根据机械装置的运行速度，在转速范围内选择合适的轴承。
转速过高会导致轴承过热和损坏。
4. 轴承的工作环境：考虑机械装置的工作环境，包括温度、湿度、腐蚀性气体等因素，选择耐腐蚀和适应环境变化的轴承。
5. 轴承的安装和维护要求：根据机械装置的安装和维护要求，选择易于安装和维护的轴承。
注意轴承的安装方法和润滑方式等因素。
三、轴承的设计要点在进行轴承设计时，需要考虑以下几个重要的要点：1. 轴承的几何尺寸：确定轴承的内径、外径和宽度等几何尺寸。
合理的几何尺寸能够确保轴承在承受载荷时保持稳定。
2. 轴承的材料选择：选择适合工作条件的轴承材料，包括轴承内圈、外圈和滚动体的材料。
常见的轴承材料有钢、陶瓷和塑料等。
3. 轴承的润滑方式：确定轴承的润滑方式，包括油润滑和脂润滑。
润滑方式的选择应考虑机械装置的运行速度和工作环境等因素。
4. 轴承的密封方式：选择适当的轴承密封方式，以防止外界杂质进入轴承并确保润滑油或脂膜的有效性。
机械设计基础--第十一章(轴 承)
（第十一章）
第十二章 轴 承
一、基本内容及学习要求 二、学习指导 三、典型实例分析 四、复习题 五、复习题参考答案
回目录
一、基本内容及学习要求
1．基本内容 ⑴ 滑动轴承的结构类型及特点； ⑵ 轴瓦的材料与结构； ⑶ 滑动轴承的润滑； ⑷ 非液体摩擦滑动轴承的计算； ⑸ 滚动轴承的类型及特点，滚动轴承的代号； ⑹ 滚动轴承的类型选择； ⑺ 滚动轴承的失效形式； ⑻ 滚动轴承的疲劳寿命计算和静强度计算。
二、学习指导
4. 轴瓦。 轴瓦是滑动轴承中的关键零件，其工作表面既是承载表面， 又是摩擦表面。因此，轴瓦的材料选取是否适当以及结构是否 合理，对滑动轴承的性能将产生很大的影响。
⑴ 轴瓦和轴承衬的材料
① 对轴承材料的基本要求是：要有足够的强度；良好的减 摩性和耐磨性；良好的塑性、顺应性和嵌入性；良好的导热性 和抗胶合性。
b) 钠基润滑脂：有较好的耐热性（使用温度可达 140oC ），但耐水性较差；
c) 锂基润滑脂：其耐热性和耐水性都较好，使用温 度在－20oC~150oC 。
二、学习指导
润滑脂常用于低速、重载和为避免润滑油流失或不易 加润滑油的场合。
润滑脂的主要性能指标是针入度和滴点。针入度表示 润滑脂的粘稠程度，它是用150g的标准圆锥体放于25oC的 润滑脂中，经5s后沉入的深度（单位为 0.1mm）表示。针 入度愈小，则润滑脂越粘稠。滴点是指润滑脂在滴点计中 受热后滴下第一点油时的温度，滴点标志润滑脂的耐高温 能力。选用时应使润滑脂的滴点高于工作温度20oC以上。
二、学习指导
③ 固体润滑剂。固体润滑剂有石墨、二硫化钼（MoS2）、 聚四氟乙烯等。它通常与润滑油或润滑脂混合使用，也可以单 独涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜，或者混入金属或塑料粉 末中烧结成形，制成各种耐磨零件。石墨性能稳定，在 350oC 以上才开始氧化 ，并可在水中工作。聚四氟乙烯摩擦因数低， 只有石墨的一半。二硫化钼吸附性强，摩擦因数低，适用温度 范围广（－60oC~300oC ），但遇水后性能会下降。
机械设计基础机械设计中的轴承选择与设计
机械设计基础机械设计中的轴承选择与设计机械设计基础机械设计中的轴承选择与设计在机械设计中，轴承的选择与设计是至关重要的一环。
轴承的优良性能直接影响着机械设备的运行效率、稳定性和寿命。
本文将介绍机械设计中轴承的选择原则和设计方法，以及润滑、密封和安装等相关注意事项。
一、轴承的选择原则1. 载荷计算：根据机械装置的工作条件、工作环境和工作要求，确定轴承所需承受的载荷类型和大小。
轴承的额定动载荷和静载荷是评价其承载能力的关键指标。
2. 转速要求：根据机械设备的转速要求和运行状态，选择适合的轴承类型。
普通轴承适用于低速转动，而高速轴承则需要具备优异的回转精度和高速稳定性。
3. 轴承的寿命：确定机械设备的使用寿命要求，并通过计算和选择合适的轴承型号和尺寸来满足寿命要求。
常用的寿命计算方法有L10寿命计算方法和相当静载荷（P0）法等。
4. 安装尺寸：根据机械设备的结构尺寸和安装空间，选择合适的轴承外形尺寸和结构形式。
常见的轴承结构形式包括深沟球轴承、圆柱滚子轴承和角接触球轴承等。
5. 环境适应性：考虑机械设备的工作环境，选择适应特定工况需求的轴承材料和润滑方式。
常见的轴承材料有高碳铬钢、不锈钢、聚四氟乙烯和陶瓷等。
二、轴承的设计方法1. 载荷分析：通过对机械装置的工作原理和受力情况的分析，确定主要受力部位和受力方向，进而计算出轴承所需的载荷大小和方向。
2. 选型计算：根据已确定的载荷和工作条件，借助轴承手册或专业软件进行选型计算。
选型时需要考虑轴承额定动载荷、静载荷、转速限制和寿命等参数。
3. 轴承布局：根据机械设备的结构特点和轴承的尺寸，确定轴承的布局方式。
合理的轴承布局可以提高机械设备的传动效率和稳定性。
4. 轴承内部设计：根据轴承所承受的载荷和运行条件，设计轴承内部结构，包括滚动体数量、尺寸、角接触、接触角度和保持架等参数。
三、润滑、密封和安装1. 润滑方式：根据工作条件和轴承的要求，选择合适的润滑方式。
机械设计基础第11章滚动轴承轴向力的计算
见课件机械设计重点难点寿命计算
四、角接触向心轴承轴向载荷的计算 工作过程中要产生内部的轴向力，为了保证
径向载荷即为由外界作用到轴上的径向力 Fr 在各轴承上
这类轴承正常工作，通常是成对使用的。安 产生的径向载荷； 装方式：分为反装和正装，如图16—8 产生的，而是 轴向载荷Fa并不完全由外界轴向作用力 FA和图169应该根据整个轴上的轴向载荷（包括径向载荷 Fr 产生的 ，P261所示。
6
四、角接触向心轴承轴向载荷的计算
如果F/2+FA < F/1 （见图），此时轴有左移的趋势， 轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”。 为了保持轴的平衡，在轴承2的外圈上必有一个平衡力Fb2
作用，作与上述相同的分析。
Fb2
FA
1 2 O2 F’2 F’1 O1 a2 a1 Fr2 Fr1
同样的分析，得作用在轴承1及轴承2上的轴向力分别 为 Fa1 = F/1 （16-8） 5 Fa2= F/1 -FA （16-8） 见课件机械设计重点难点寿命计算
三、滚动轴承的当量动载荷：
在进行轴承寿命计算时，轴承在许多应用场合， 常常同时承受径向载荷Fr和轴向载荷Fa； 当量动载荷P的一般计算公式： 这时，必须把实际载荷换算为与确定基本荷的载荷条件相一致的当量动载荷，用 式中：X，Y分别为径向，轴向载荷系数： 字母P表示。 其值见表16—12，P260. 对于只能承受纯径向载荷R的轴承：P=Fr. 对于以承受径向载荷为主的轴承，称为径向 当量动载荷，用Pr表示； A的轴承：P=Fa 对于只能承受纯轴向载荷 对于以承受轴向载荷为主的轴承，称为轴向 当量动载荷，用Pa表示.
因此根据力的平衡关系作用在轴承1的外圈上的力应是fb1且有作用在轴承1上的总的轴向力fa1167作用在轴承2上的轴向a2为即轴承2只受其自身的内部轴向r1fa四角接触向心轴承轴向载荷的计算四角接触向心轴承轴向载荷的计算同样的分析得作用在轴承1及轴承2上的轴向力分别见图此时轴有左移的趋势轴承2被压紧轴承1被放松
《机械设计基础》分章复习题及标准答案
《机械设计基础》分章复习题及答案第1章绪论1．（机械）是机器与机构的总称。
2. ( D )是专用零件。
A）螺栓B）齿轮 C）滚动轴承 D）曲轴3．构件是机器的（运动）单元体，零件是机器的（制造）单元体。
4．机构由（构件）组合而成，它们之间具有确定的 (相对运动）。
5. 机构与机器相比，不具备下面（ C ）特征。
A. 人为的各个实物组合B. 各实物之间有确定的相对运动C. 做有用功或转换机械能D. 价格较高6. 在机械中属于制造单元的是 ( C ) 。
A）. 机构 B）. 构件 C）. 零件 D）. 部件7．把各部分之间具有确定相对运动构件的组合称为（ C ）。
A. 机器B. 机械C. 机构D. 机床8. 构件是加工制造的单元，零件是运动的单元。
（×）9. 同一构件中的零件相互之间没有相对运动。
（√）10. 机构与机器的区别是：机构的主要功用在于传递运动或转换运动形式，而机器的主要功用在于为了生产目的而利用或转换机械能。
（√）11. 两个构件之间的连接称为运动副。
（×）12. 指出并说明机械的各组成部分。
答：机械的各组成部分包括：原动机：提供动力；传动装置：传递运动和动力；工作机：执行部分；控制系统：根据机械系统的不同工况对原动机、传动装置和工作机实施控制的装置。
13.机构的主要特征是什么？答：机构由构件组成，且各构件之间具有确定的相对运动。
第2章平面机构的运动简图及自由度1．运动副是使两构件直接接触而又能产生相对运动的连接，机构中各构件间运动和动力的传递都是由运动副来实现的。
2．按接触形式不同，运动副可分为高副和低副。
两构件之间以面接触所组成的运动副称为低副，两构件之间通过点或线接触所组成的运动副称为高副。
3. 对组成运动副两构件之间的相对运动所加的限制称为约束。
4. 当两构件构成运动副后，仍需保证能产生一定的相对运动，故在平面机构中，每个运动副引入的约束至多为 2 个，至少为 1 个。
机械设计基础了解滚动轴承的基本原理
机械设计基础了解滚动轴承的基本原理滚动轴承是一种常见的机械装置，用于支撑和导向旋转机械零件。
了解滚动轴承的基本原理对于机械设计非常重要。
本文将介绍滚动轴承的结构和工作原理，并探讨了其在机械设计中的应用。
一、滚动轴承的结构滚动轴承主要由内外圈、滚动体和保持架组成。
内外圈分别与轴和壳体连接，滚动体则位于内外圈之间，保持架则固定滚动体的相对位置。
这种结构可以有效地减小摩擦阻力，并改善轴承的传递能力。
二、滚动轴承的工作原理滚动轴承通过滚动体在内外圈之间滚动来传递轴向负荷和径向负荷。
滚动体通常为钢球、圆柱形或圆锥形滚子等。
当外力作用于滚动体时，滚动体将在内外圈之间滚动，从而实现轴向和径向负荷的传递。
三、滚动轴承的应用滚动轴承广泛应用于各种机械设备中，如汽车、机床、电机等。
它们用于支撑和导向旋转部件，减小摩擦损失，并保证机械设备的正常运行。
滚动轴承的选择要根据负荷、转速、工作环境等因素进行合理选择。
四、滚动轴承的优势和局限性滚动轴承具有承载能力强、摩擦小、寿命长等优势。
然而，滚动轴承也存在一些局限性，例如在高速旋转和高温环境下，会产生摩擦、振动和噪音等问题。
因此，在设计中需要根据具体情况选择合适的轴承类型和润滑方式。
五、滚动轴承的维护保养为了保证滚动轴承的正常运行，需要进行定期的维护保养。
包括定期清洗、检查和润滑等。
正确的维护措施可以延长轴承的使用寿命，减少故障和停机时间。
六、总结滚动轴承作为一种常见的机械装置，在机械设计中起着重要的作用。
了解滚动轴承的基本原理可以帮助工程师在设计过程中选择合适的轴承类型，并保证机械设备的正常运行。
在实际应用中，需要根据具体情况进行轴承的选择、维护和保养，以提高机械设备的性能和可靠性。
机械设计基础轴承的选用与寿命计算
机械设计基础轴承的选用与寿命计算机械设计基础轴承的选用与寿命计算轴承是机械设计中的重要组件之一，具有支撑和传递载荷、减少摩擦、保持机器运转稳定的功能。
正确选用轴承和进行寿命计算对于机械系统的可靠性和寿命有着重要影响。
本文将介绍机械设计中轴承选用的一些基本原则以及轴承寿命的计算方法。
一、轴承选用的基本原则在进行轴承选用前，首先需要了解设备所需的轴承类型和性能参数。
一般而言，轴承的选用需要满足以下几个基本原则：1. 载荷要求：根据机械设备的工作环境和应力情况，选择承受载荷能力适当的轴承。
轴承的额定载荷是指在标准条件下，在一定寿命（通常为L10寿命）内，轴承能承受的最大静态或动态载荷。
2. 轴承类型和结构：根据工作环境和要求，选择合适的轴承类型和结构。
常见的轴承类型包括：深沟球轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承等。
3. 轴承润滑：轴承的润滑方式有润滑脂润滑和油润滑两种方式，根据设备的工况和需求选择合适的润滑方式。
4. 紧定方式：根据工作环境和要求，选择适当的轴承紧定方式，如轴承座、矫正套、轴承套等。
5. 寿命要求：根据设备的使用寿命要求，选择能够满足寿命要求的轴承。
常用的寿命计算方法有基本额定寿命法和修正寿命法。
二、轴承寿命的计算方法轴承的寿命是指在一定工作条件下，轴承能够正常运转的时间。
常用的轴承寿命计算方法有基本额定寿命法和修正寿命法。
1. 基本额定寿命法：基本额定寿命是指在标准条件下，轴承在满足一定运转状态要求下的额定寿命。
在进行基本额定寿命法的计算时，需要考虑径向载荷、轴向载荷、转速、温度等因素。
2. 修正寿命法：修正寿命法是在实际工况下，根据轴承受的应力情况和工作条件进行修正的寿命计算方法。
通过考虑载荷、速度、温度、润滑方式、清洁度等因素，对轴承的寿命进行修正。
三、轴承寿命的影响因素除了选用合适的轴承类型和计算寿命外，轴承寿命还受以下因素的影响：1. 轴承质量：轴承的质量对寿命有重要影响。
选择质量可靠的轴承制造商和供应商，确保轴承的质量合格。
《机械设计基础》目录
《机械设计基础》目录第一章绪论11 机械设计的基本概念12 机械设计的发展历程13 机械设计的重要性及应用领域第二章机械设计的基本原则和方法21 机械设计的基本原则211 功能满足原则212 可靠性原则213 经济性原则214 安全性原则22 机械设计的方法221 传统设计方法222 现代设计方法223 创新设计方法第三章机械零件的强度31 材料的力学性能311 拉伸试验与应力应变曲线312 硬度313 冲击韧性314 疲劳强度32 机械零件的疲劳强度计算321 疲劳曲线和疲劳极限322 影响机械零件疲劳强度的因素323 稳定变应力下机械零件的疲劳强度计算324 不稳定变应力下机械零件的疲劳强度计算第四章摩擦、磨损及润滑41 摩擦的种类及特性411 干摩擦412 边界摩擦413 流体摩擦414 混合摩擦42 磨损的类型及机理421 粘着磨损422 磨粒磨损423 疲劳磨损424 腐蚀磨损43 润滑的作用及润滑剂的选择431 润滑的作用432 润滑剂的种类433 润滑剂的选择第五章螺纹连接51 螺纹的类型和特点511 螺纹的分类512 普通螺纹的主要参数52 螺纹连接的类型和标准连接件521 螺纹连接的类型522 标准连接件53 螺纹连接的预紧和防松531 预紧的目的和方法532 防松的原理和方法54 螺纹连接的强度计算541 松螺栓连接的强度计算542 紧螺栓连接的强度计算第六章键、花键和销连接61 键连接611 平键连接612 半圆键连接613 楔键连接614 切向键连接62 花键连接621 花键连接的类型和特点622 花键连接的强度计算63 销连接631 销的类型和用途632 销连接的强度计算第七章带传动71 带传动的类型和工作原理711 平带传动712 V 带传动713 同步带传动72 V 带和带轮721 V 带的结构和标准722 带轮的结构和材料73 带传动的工作情况分析731 带传动中的力分析732 带的应力分析733 带传动的弹性滑动和打滑74 带传动的设计计算741 设计准则和原始数据742 设计计算的内容和步骤第八章链传动81 链传动的类型和特点811 滚子链传动812 齿形链传动82 链条和链轮821 链条的结构和标准822 链轮的结构和材料83 链传动的运动特性和受力分析831 链传动的运动不均匀性832 链传动的受力分析84 链传动的设计计算841 设计准则和原始数据842 设计计算的内容和步骤第九章齿轮传动91 齿轮传动的类型和特点911 圆柱齿轮传动912 锥齿轮传动913 蜗杆蜗轮传动92 齿轮的失效形式和设计准则921 轮齿的失效形式922 设计准则93 齿轮的材料和热处理931 齿轮常用材料932 齿轮的热处理94 直齿圆柱齿轮传动的受力分析和强度计算941 受力分析942 强度计算95 斜齿圆柱齿轮传动的受力分析和强度计算951 受力分析952 强度计算96 锥齿轮传动的受力分析和强度计算961 受力分析962 强度计算97 蜗杆蜗轮传动的受力分析和强度计算971 受力分析972 强度计算第十章蜗杆传动101 蜗杆传动的类型和特点102 蜗杆和蜗轮的结构103 蜗杆传动的失效形式和设计准则104 蜗杆传动的材料和热处理105 蜗杆传动的受力分析和强度计算106 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算第十一章轴111 轴的分类和材料1111 轴的分类1112 轴的材料112 轴的结构设计1121 轴上零件的定位和固定1122 轴的结构工艺性113 轴的强度计算1131 按扭转强度计算1132 按弯扭合成强度计算1133 轴的疲劳强度校核第十二章滑动轴承121 滑动轴承的类型和结构1211 整体式滑动轴承1212 剖分式滑动轴承1213 调心式滑动轴承122 滑动轴承的材料1221 金属材料1222 非金属材料123 滑动轴承的润滑1231 润滑剂的选择1232 润滑方式124 非液体摩擦滑动轴承的设计计算第十三章滚动轴承131 滚动轴承的类型和特点1311 滚动轴承的分类1312 滚动轴承的特点132 滚动轴承的代号1321 基本代号1322 前置代号和后置代号133 滚动轴承的选择1331 类型选择1332 尺寸选择134 滚动轴承的组合设计1341 轴承的固定1342 轴承的配合1343 轴承的装拆1344 滚动轴承的润滑和密封第十四章联轴器和离合器141 联轴器1411 联轴器的类型和特点1412 联轴器的选择142 离合器1421 离合器的类型和特点1422 离合器的选择第十五章弹簧151 弹簧的类型和特点152 弹簧的材料和制造153 圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算第十六章机械系统设计161 机械系统设计的任务和过程162 机械系统总体方案设计163 机械系统的执行系统设计164 机械系统的传动系统设计165 机械系统的支承系统设计第十七章机械设计中的创新思维171 创新思维的概念和特点172 创新思维在机械设计中的应用173 培养创新思维的方法和途径第十八章机械设计实例分析181 简单机械装置的设计实例182 复杂机械系统的设计实例183 设计实例中的经验教训和改进方向。
机械设计基础-轴及轴承设计
轴及轴承设计
按照轴的轴线形状,可将轴分为直轴、曲轴和挠性轴。 直轴各轴段轴线为同一直线。 曲轴各轴段轴线不在同一直 线上,主要用于有往复式运动的机械中,如内燃机中的曲轴 (见图10-5)。挠性轴轴线可任意弯曲,可改变运动的传递方向, 常用于远距离控制机构、 仪表传动及手持电动工具中(见图 10-6)。另外还有空心轴、光轴和阶梯轴(见图10-7)。
轴及轴承设计
图10-11 减小轴圆角处应力集中的结构
轴及轴承设计
(2)制造工艺方面。提高轴的表面质量,降低表面粗糙度, 对轴表面采用碾压、喷丸和 表面热处理等强化方法,均可显 著提高轴的疲劳强度。
(3)轴上零件的合理布局。在轴结构设计时,可采取改变 受力情况和零件在轴上的位 置等措施,达到减轻轴载荷,减小 轴尺寸,提高轴强度的目的。
轴及轴承设计
图10-8 轴的结构
轴及轴承设计
在图10-8中,轴各部分的含义: 轴颈:轴与轴承配合处的轴段。 轴头:安装轮毂键槽处的轴段。 轴身:轴头与轴颈间的轴段。 轴肩或轴环:阶梯轴上截面尺寸变化的部位,其中一个尺 寸直径最大称为轴环。
轴及轴承设计
1.轴上零件的定位和固定 轴上零件的定位是为了保证传动件在轴上有准确的安装 位置;固定则是为了保证轴上 零件在运转中保持原位不变。 (1)轴上零件的轴向定位和固定。为了防止零件的轴向 移动,通常采用下列结构形式 实现轴向固定:轴肩、轴环、套 筒、圆螺母和止退垫圈、弹性挡圈、轴端挡圈等。 (2)轴上零件的周向固定。周向固定的目的是为了限制 轴上零件相对于轴的转动,以 满足机器传递扭矩和运动的要 求。常用的周向固定方法有键、花键、销、过盈配合、成型 连 接等,其中以键和花键连接应用最广。
齿轮润滑采用油浴润滑,轴承采用脂润滑。
机械设计基础 第2版 朱龙英主编课后习题答案
—－可编辑修改，可打印——别找了你想要的都有！精品教育资料——全册教案，，试卷，教学课件，教学设计等一站式服务——全力满足教学需求，真实规划教学环节最新全面教学资源，打造完美教学模式《机械设计基础》习题解答目录第0章绪论-------------------------------------------------------------------1 第一章平面机构运动简图及其自由度----------------------------------2 第二章平面连杆机构---------------------------------------------------------4 第三章凸轮机构-------------------------------------------------------------6 第四章齿轮机构------------------------------------------------------- -----8 第五章轮系及其设计------------------------------------------------------19 第六章间歇运动机构------------------------------------------------------26 第七章机械的调速与平衡------------------------------------------------29 第八章带传动---------------------------------------------------------------34 第九章链传动---------------------------------------------------------------38 第十章联接------------------------------------------------------------------42 第十一章轴------------------------------------------------------------------46 第十二章滚动轴承--------------------------------------------------50第十三章滑动轴承------------------------------------------------ 56第十四章联轴器和离合器-------------------------- 59第十五章弹簧------------------------------------62第十六章机械传动系统的设计----------------------65第0章绪论12-3机器的特征是什么？机器和机构有何区别？[解] 1）都是许多人为实物的组合；2）实物之间具有确定的相对运动；3）能完成有用的机械功能或转换机械能。
机械设计基础 第3版 教学课件 ppt 作者 王大康 11-14 第十一章 轴
轴颈
1. 轴颈—与轴承配合的轴段。 2. 轴头—与传动零件配合的轴段。 3. 轴身—连接轴颈与轴头的轴段。
二、轴的各部分名称
轴颈 轴头
轴头
轴身
轴颈
1. 轴颈—与轴承配合的轴段。 2. 轴头—与传动零件配合的轴段。 3. 轴身—连接轴颈与轴头的轴段。
三、轴结构设计的主要要求
（1）轴和轴上零件要有准确的工作位置且定位可靠； （2）轴上零件应便于装拆和调整；
挠性轴
曲轴
一般使用转速为800~3600r/min ，小尺寸挠性轴可达 20000r/min。
2. 按承受载荷分 （1）心轴：工作时只受弯矩的轴。
a） 转动心轴：轴的弯曲应力为对称循环应力。 b）固定心轴：轴的弯曲应力为静应力。
a)
b)
心轴 a) 转动心轴 b) 固定心轴
（2）传动轴：工作时只受转矩的轴。
（6）为减少加工刀具的种类，轴上的倒角、圆角的尺 寸应尽量一致。
（7）对制造精度要求高的轴，轴的两端应加工中心孔， 作为加工和检验的基准。 4. 提高轴的强度 多数轴受变应力作用， 故易发生疲劳破坏。设计 时应从结构上减小应力集 中。 （1）轴肩处应有较大 的过渡圆角，必要时可采 用内凹圆角或隔离环。
轴的设计方法：
1. 轴径的初步计算，以确定轴的最小直径；
2. 确定各轴段的直径和长度，进行轴的结构设计；
3. 轴的强度验算，根据验算结果调整轴的结构和尺寸；
4. 完成轴的设计。 轴的结构设计通常是经过初步计算，确定轴的最小 直径后进行的。影响轴结构的因素很多，轴的结构需在 设计中依具体情况确定，所以轴没有标准的结构形式。
第十一章
轴
第一节
概述
轴是组成机器的重要零件，轴的设计、制造质量直接影 响机器的工作质量和性能。 轴的作用： 1. 支承回转零件，使其具有确定的工作位置。
机械设计基础第11章齿轮传动(六-2)
2T1 dm1
F F tg ' t
Ft的方向在主动轮上与运动方向 相反，在从动论上与运动方向相
同；
径向力：Fr1 F'cos 1 Ft tg cos 1
径向力指向各自的轴心；
轴向力：Fa Ft tg sin
F’
Fr
δ Fr δ
轴向力Fa的方向对两个齿轮都是背着锥顶。
当δ 1+δ 2 = 90˚ 时，有： sinδ 1=cosδ 2
YFaYSa
[ F ]
mm
MPa
§11－10 齿轮的构造
一、概述 由强度计算只能确定齿轮的主要参数：
如齿数z、模数m、齿宽B、螺旋角、分度圆直径d 等。
其它尺寸由结构设计确定
齿轮结构设计的内容： 主要是确定轮缘，轮辐，轮毂等结构形式及尺寸大小。
Ft tan n cos
Fr
Fn
c α F n
F β a
潘存云教授研制
t
长方体对角面即轮齿法面
Fr
潘存云教授研制
β
Fn αn
F’
潘存云教授研制
T1 F’ ω1
Ft Fr = F’ tanαn
β
d1
Fa
F’ 长方体底面
2
F’=Ft /cosβ
方向判断：
Ft、Fr 方向判断均同直齿圆柱齿轮 Ft：主动轮上与转向相反，从动轮上与转向相同。 Fr：均由作用点指向各自轮心。
dm2 d dm是平均分度圆直径
2
R =0.25 ~ 0.3
当量齿轮分度圆直径：
Re
rv1
dm1
2 cos 1
rv 2
dm2
《机械设计基础》试题库及答案
机械设计基础试题库一、判断(每题一分)1、一部机器可以只含有一个机构，也可以由数个机构组成。
……（√）2、机器的传动部分是完成机器预定的动作，通常处于整个传动的终端。
（×）4、机构是具有确定相对运动的构件组合。
………………………………（√）5、构件可以由一个零件组成，也可以由几个零件组成。
………………（√）6、整体式连杆是最小的制造单元，所以它是零件而不是构件。
……（×）7、连杆是一个构件，也是一个零件。
………………………（√）8、减速器中的轴、齿轮、箱体都是通用零件。
………………………………（×）二、选择(每题一分)1、组成机器的运动单元体是什么？（ B ）A．机构B．构件C．部件D．零件2、机器与机构的本质区别是什么？（ A ）A．是否能完成有用的机械功或转换机械能B．是否由许多构件组合而成C．各构件间能否产生相对运动D．两者没有区别3、下列哪一点是构件概念的正确表述？（ D ）A．构件是机器零件组合而成的。
B．构件是机器的装配单元C．构件是机器的制造单元D．构件是机器的运动单元4、下列实物中，哪一种属于专用零件？（ B ）A．钉B．起重吊钩C．螺母D．键5、以下不属于机器的工作部分的是（ D ）A．数控机床的刀架B．工业机器人的手臂C．汽车的轮子D．空气压缩机三、填空(每空一分)1、根据功能，一台完整的机器是由（动力系统）、（执行系统）、（传动系统）、（操作控制系统）四部分组成的。
车床上的主轴属于（执行）部分。
2、机械中不可拆卸的基本单元称为（零件），它是（制造）的单元体。
3、机械中制造的单元称为（零件），运动的单元称为（构件），装配的单元称为（机构）。
4、从（运动）观点看，机器和机构并无区别，工程上统称为（机械）。
5.机器或机构各部分之间应具有_相对__运动。
机器工作时，都能完成有用的__机械功___或实现转换__能量___。
2 平面机构一、填空题(每空一分)2.两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为高副，它产生 1 个约束，而保留 2 个自由度。
机械设计基础_第11章机械装置的润滑与密封
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11.2润滑剂及其选择
在选择润滑脂时还应注意，所选润滑脂的滴点必须高于工 作温度l 5～20℃(一般为20～30℃)；载荷愈大和冲击振动严 重时，所选润滑脂的针入度应越小，以提高油膜承载能力； 速度越高，所选润滑脂的锥入度应越大，以减少内摩擦，提 高效率；当润滑脂用于集中润滑时，锥入度一般应在300以上。
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11.2润滑剂及其选择
3. 润滑油的选择 合理选择润滑油要遵循以下原则。 1）工作载荷 在一定的工作载荷下，首先要保证润滑剂有
足够的承载能力。如重载时应选粘度高的润滑油，便于形成 油膜；而对非液体润滑，应选油性好或极压性好的润滑油。 2）工作速度 即两摩擦表面间相对滑动速度愈高，所选润 滑油的粘度应愈低，以减少内摩擦阻力和防止严重发热，低 速运动副则应采用粘度较高的润滑油。
运动粘度是润滑油的动力粘度与同温度下该液体的密度的 比值。其表达式为
式中为液体的运动粘度，单位是m2/s； 为液体的动力粘度， 单位是Pa·s；为同温度下液体的密度，单位是kg/m3。
运动粘度的法定计量单位m2/s太大,工程上常用mm2/s。
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11.2润滑剂及其选择
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11.2润滑剂及其选择
11.2.2 润滑脂
1. 润滑脂的性能指标 1）锥入度 也叫针入度，表示润滑脂软硬、稠密和流动性。
锥入度越小表示润滑脂越硬，流动性越差，内部阻力越大。 2）滴点 是指润滑脂受热后开始滴落时的温度，表征了润
滑脂的耐热能力。润滑脂的工作温度一般应低于滴点15~25℃。 3）耐水性 指润滑脂遇水时保持原有性能的能力。耐水性
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11.2润滑剂及其选择
北京邮电大学《机械设计基础》课后题解模块十一
机械设计基础模块十一一、填空1、根据轴的承载情况，工作时既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴；主要承受转矩的轴称为传动轴；只承受弯矩的轴称为心轴。
2、根据轴的承载情况，自行车的前后轴属于固定心轴。
3、一个阶梯轴由轴头，轴颈，轴身三部分组成。
4、机械零件的磨损过程分三个阶段：跑合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。
5、两摩擦面之间的典型摩擦状态有干摩擦状态、边界摩擦状态、混合摩擦状态和流体摩擦状态。
6、滚动轴承内、外圈轴线的夹角称为偏转角，各类轴承对允许的偏转角都有一定的限制，允许的偏转角越大，则轴承的调心性能越好。
7、滚动轴承支点轴向固定的结构型式有：双支点单向固定（全固式）；单支点双向固定（固游式）；两端游动（全游式）。
8、选择联轴器的类型可根据传递载荷、工作转速、两轴的对中性。
9、可移式联轴器中，根据补偿位移方法的不同分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。
10、根据联轴器的分类，万向联轴器属于刚性可移式联轴器，套筒联轴器属于固定式联轴器。
二、选择1、下列各轴中，属于转轴的是（A ）。
A．减速器中的齿轮轴；B. 自行车的前、后轴；C．铁路机车的轮轴；D. 滑轮轴。
2、一般二级齿轮减速器的中间轴是（D ）。
A．传动轴；B．固定心轴；C．转动心轴；D．转轴。
3、减速器中，齿轮轴的承载能力主要受到（B ）的限制。
A．短期过载下的静强度；B．疲劳强度；C．脆性破坏；D．刚度。
4、轴环的用途是（D ）。
A．作为加工时的轴向定位；B．使轴上零件获得轴向定位；C．提高轴的强度；D．提高轴的刚度。
5、当采用轴肩定位轴上零件时，零件轴孔的倒角应（A ）轴肩的过渡圆角半径。
A．大于；B．小于；C．大于或等于；D．小于或等于。
6、定位滚动轴承的轴肩高度应（B ）滚动轴承内圈厚度，以便于拆卸轴承。
A．大于；B．小于；C．大于或等于；D．等于。
7、为了保证轴上零件的定位可靠，应使其轮毂长度（A ）安装轮毂的轴头长度。
A．大于；B．小于；C．等于；D．大于或等于。
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11.3 非液体摩擦滑动轴承的设计计算
1.径向滑动轴承的设计计算 （1）验算平均压强p
2.推力滑动轴承的设计计算
11.4.1 轴承的润滑和密封
1.润滑剂 1.润滑剂 （1）润滑油 润滑油是使用最广的润滑剂，我国润滑油产品牌号 是按运动粘度（单位为mm2 .s，记为cSt，读作厘斯）的 中间值划分的 例如L-AN46全损耗系统用油（机械油），即表示在 40℃时运动粘度的中间值为46cSt（40℃时的运动粘度记 为ν40 ） （2）润滑脂 润滑脂是由润滑油添加各种稠化剂和稳定剂稠化而成 的膏状润滑剂
第11章
轴承
A 轴承的应用与概述
TND360型数控车床主轴
问题： 轴承有哪些类 型和布置形式?标 准代号是什么?如 何进行选择? 分析问题： 轴承是支承轴 和轴上零件的部件 按支承处相对 运动表面的摩擦性 质不同，轴承可分 为滑动轴承和滚动 轴承
轴承特点
滚动轴承具有摩擦阻力小、启动灵敏、装拆和维 护方便、价格较便宜等优点，应用非常广泛 滑动轴承具有承载能力强、工作平稳、噪声低、 抗冲击、回转精度高、高速性能好等优点，但也有启 动摩擦阻力大、维护较复杂等缺点 如轴的转速很高、旋转精度要求特别高、承受很 大的冲击和振动载荷、必须采用剖分结构及特殊工作 条件下的场合 目前，滑动轴承在金属切削机床、汽轮 机、大 型电机、铁路机车及车辆、雷达、卫星通讯地面站等 方面得到了广泛的应用。
②剖分式径向滑动轴承
在轴承座和轴承盖的剖分面上制有阶梯形的定 位止口，便于安装时对心。还可在剖分面间放置调 整垫片，以便安装或磨损时调整轴承间隙 这种轴承装拆方便，又能调整间隙，克服了整 体式轴承的缺点，得到了广泛的应用。
（2）推力滑动轴承
推力滑动轴承用于承受轴向载荷 实心端面止推轴颈由于工作时轴心与边缘磨损不 均匀，以致轴心部分压强极高，所以很少采用 空心端面止推轴颈和环状轴颈工作情况较好。载荷 较大时，可采用多环轴颈
11.1.3 滚动轴承的寿命计算
1.轴承寿命和基本额定寿命
1.轴承寿命 在一定载荷作用下，滚动轴承运转到任一滚动体或套圈滚道 上出现疲劳点蚀前，两套圈相对运转的总转数（圈数）或工作的 小时数，称为轴承寿命 2.基本额定寿命 一批相同的轴承，在同样的受力、转速等常规条件下运转，其 中有10%的轴承发生疲劳点蚀破坏（90%的轴承未出现点蚀破坏） 时，一个轴承所转过的总转（圈）数或工作的小时数称为轴承的 基本额定寿命。用符号L（106r）或Lh（h）表示 3.基本额定动载荷 基本额定寿命L=1（106r）时，轴承所能承受的载荷称为基本 额定动载荷，用C表示
4.滚动轴承的选择
（1）类型选择 ①载荷条件 主要承受径向载荷时，选用深沟球轴承；同时承受径 向载荷和轴向载荷时，选用角接触球轴承；只承受轴向载 荷时，选用推力轴承；承受的轴向载荷比径向载荷大很多 时，选用推力轴承和深沟球轴承的组合结构。 ②转速条件 转速较高且旋转精度要求较高时，应选用球轴承；转 速较低且有冲击载荷时，应选用滚子轴承。 ③调心性能跨距较大，难以保证轴的刚度或安装精度时， 应选用具有调心性能的调心轴承。
B 相关理论 11.1 滚动轴承的工作情况分析和寿命计算
11.1.1 滚动轴承的受载情况分析
轴承内、外 圈和滚动体承 受的载荷呈周 期性变化，各 元件受交变接 触应力作用。
滚动轴承载荷分布
11.1.2 滚动轴承的失效形式和计算准则 1.失效形式
（1）疲劳点蚀: 滚动体和套圈滚道在脉动循环的接触应力作用 下，当应力值或应力循环次数超过一定数值后，接 触表面会出现接触疲劳点蚀 （2）塑性变形: 在过大的静载荷或冲击载荷的作用下，套圈滚 道或滚动体可能会发生塑性变形 （3）磨损: 在润滑不良、密封不可靠及多尘的情况下，滚 动体或套圈滚道易产生磨粒磨损，高速时会出现热 胶合磨损，轴承过热还将导致滚动体回火
3.润滑方法和装置 3.润滑方法和装置
滑动轴承的润滑方法可按下式求得的k值选用 当k≤2时，若采用润滑脂润滑，可用图（a）所示的旋 盖式油杯或用图（b）所示的压配式压注油杯或图（c）所 示的旋套式油杯定期加润滑油润滑
当k>2～16时，用图 （d）所示的油芯式油杯 或图（e）所示的针阀式 注油杯进行连续的滴油润 滑
7. 轴瓦和轴承衬 （1）轴瓦的结构
常用的轴瓦有整体式和剖分式两种结构 整体式轴承采用整体式轴瓦，整体式轴瓦又称 为轴套 剖分式轴承采用剖分式轴瓦
轴瓦和轴承衬的结合形式
轴瓦是在高强度材料的轴瓦基体上浇注一层或两层 轴承合金作为轴承衬，称为双金属轴瓦或三金属轴瓦 为了使轴承衬与轴瓦基体结合牢固，可在轴瓦基体 内表面或侧面制出沟槽
（2）轴承的预紧
为提高轴承的刚度和旋转精度，在安装轴承时使其受到 一 定的轴向力，消除轴承的游隙并使滚动体和内、外圈接 触处产生微小弹性变形，这种方法 称为轴承的预紧
(3)轴系位置的调整
对于某些要求轴上 零件具有准确工作位置 的场合，必须对轴系的 位置进行调整
4.轴承的装拆 轴承的装配 轴承拆卸
2.计算准则
（1）对于一般转速（nlim >n>10r/min）的轴承，疲 劳点蚀为其主要的失效形式，应进行寿命计算 （2）对于低速（n≤10r/min）重载或大冲击条件 下工作的轴承，其主要失效形式为塑性变形，应进行 静强度计算 （3）对于高转速的轴承，除疲劳点蚀外，胶合、 磨损也是重要的失效形式，因此除应进行寿命计算外， 还要校验其极限转速
1Байду номын сангаас.1.4. 滚动轴承的静强度计算
1.基本额定静载荷C0 轴承两套圈间相对转速为零，使受最大载荷滚动体与滚道 接触中心处引起的接触应力达到一定值时的静载荷，称为滚 动轴承的基本额定静载荷C0 2.当量静载荷P0 当量静载荷P0是指承受最大载荷滚动体与滚道接触中心处， 引起与实际载荷条件下相当的接触应力时的假想静载荷 其计算公式为 P0=X0Fr+Y0Fa 3.静强度计算 轴承的静强度计算式为 C0≥S0P0
（3）两端游动式
3.轴承组合的调整
（1）轴承间隙的调整 滚动轴承内、外套圈与滚动体之间存在一定的间隙， 内、外套圈可以有相对位移，最大位移量称为轴承游隙 ①调整垫片 ： 靠增减轴承盖与箱座之 间的垫片厚度进行调整 ②可调压盖 ： 靠端盖上的螺钉调整轴 承外圈可调压盖的位置来 调整轴承游隙，调整后用 螺母锁紧防松
4.滚动轴承的选择
④装调性能 为便于安装、拆卸和调整轴承游隙，可选用内、 外圈可分离的圆锥（或圆柱）滚子轴承。 ⑤经济性 一般球轴承比滚子轴承的价格低；特殊结构的轴承 比普通结构的轴承价格高。 （2）精度选择 相同型号的轴承，精度越高，价格就越高。一般 机械传动中的轴承应选用普通级（0级）精度。 （3）型号（尺寸）选择 根据轴颈直径初步选择轴承的型号，然后进行轴 承的寿命计算或静强度计算。
11.1.5 滚动轴承的组合设计
1.滚动轴承的轴向固定 轴 肩 单 向 固 定 圆螺母和止动垫圈固定 弹性挡圈固定
轴 端 挡 圈 固 定
弹性挡圈与内孔凸肩固定
止 动 卡 环 固 定 螺纹环固定
轴 承 端 盖 固 定
2.轴系的轴向固定
轴和轴上的回转零件构成的系统称为轴系 滚动轴承组成的支承结构必须满足轴系的轴向固 定可靠，同时又应满足能够补偿轴的热伸长量的需求 （1）两端单向固定式 （2）一端双向固定、一端游动式
滚动轴承的接触角
（2）滚子轴承可分为球轴承和滚子轴承两大类 球轴承的滚动体是球形，承载能力和承受冲击 能力小 滚子轴承的滚动体形状有圆柱滚子、圆锥滚子、 鼓形滚子和滚针等
常用滚动轴承的类型及实物
调心球轴承1000 1000
调心滚子轴承2000 2000
圆锥滚子轴承3000 3000
推力滚子轴承5000 5000
1.滚动轴承的结构
常见的滚动轴承一般由两个套圈（即内圈、外 圈）、滚动体和保持架等基本元件组成
2. 滚动轴承的类型和特性
（1）滚动轴承按其所能承 受载荷的方向或公称接触 角的不同分为向心轴承和 推力轴承 向心轴承主要承受径 向载荷 推力轴承主要承受轴 向载荷 公称接触角是指滚动 体与套圈接触处的公法线 与轴承径向平面之间的夹 角，用α表示
5.滑动轴承的类型
工作时轴承和轴颈的支承面间形成直接或 间接接触摩擦的轴承，称为滑动轴承 滑动轴承 按承受载荷的方向 分为径向滑动轴承和推力滑动 轴承 按轴系和轴承装拆的需要， 分为整体式和剖分式 按轴颈和轴瓦间的摩擦状态 分为液体摩擦滑动轴承和非液 体摩擦滑动轴承
6. 滑动轴承的结构
（1）径向滑动轴承 ① 整 体 式 滑 动 轴 承 这种轴承结构简单、成本低，但装拆时轴或轴承 需做轴向移动，且轴承磨损后间隙无法调整。整体式 径向滑动轴承多用于间歇工作、低速轻载的机械中。
4.角接触向心轴承的轴向载荷的计算
（1）.角接触向心轴承的内部轴向力 角接触轴承存在着接触角α，所以 载荷作用中心不在轴承的宽度中点， 而与轴心线交于O点 当受到径向载荷FR 作用时，作用在 承载区内第i个滚动体上的法向力Fi 可 分解为径向分力Fri 和轴向分力FSi 。 各滚动体上所受轴向分力的总和即为 轴承的内部轴向力FS
11.2 滑动轴承的摩擦状态
1.干摩擦：两摩擦表面之间无任何润滑剂的存在，摩擦表面 直接接触 2.边界摩擦：两摩擦表面之间存在少量润滑油，形成一层极 薄的润滑油膜（边界膜），其厚度一般比较小 3.流体摩擦：两摩擦表面被润滑油完全隔开，摩擦系数很小， 为0.001～0.01。 4.混合摩擦：混合摩擦是边界摩擦和局部流体摩擦共存的摩 擦状态
③其他材料 粉末冶金具有多孔组织，使用前将轴承浸入润滑油 中，使润滑油充分渗入多孔组织。运转时，轴瓦温度 升高，油的热膨胀使油自动进入滑动表面润滑轴承。 轴承一次进油后可使用较长时间，常用于不便加油的 场合。 灰铸铁和球墨铸铁价格低廉，常用于低速、轻载的 场合。 非金属轴承材料主要有塑料、硬木、橡胶和石墨等， 其中塑料应用最多。 塑料的摩擦系数小、耐腐蚀、抗冲击，但导热性差、 易变形，常用于低速、轻载和不宜使用油润滑的场合。