精密机械旋转支承资料
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思考题
31/29
Байду номын сангаас
第一节 概述
●宝石轴承
原材料包括刚玉﹑玛瑙﹑ 微晶玻璃等。
特点：摩擦系数小，硬度高，耐腐蚀、热
膨胀系数小，抗压强度高；脆性材料，加 工困难。
应用：仪器、仪表
轴承承受载荷很小﹐但要求旋转精度高、 灵敏度好、使用寿命长。
31/30
6）圆柱面支承轴承的润滑 润滑作用：
●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。
螺纹传动设计主要内容：
1.滑动丝杆螺母机构设计 ●滑动丝杠传动系统误差分析 ●提高传动精度的措施 ●丝杆螺母机构设计基本程序 ●相关材料、工艺、热处理
2.滚珠丝杠螺母机构 ●滚珠丝杠副特征及参数 单圆弧滚道、双圆弧滚道接触角、滚珠
滚道半径、偏心距、内循环、外循环 ●调整方式及配套机构
31/01
第6章 旋转支承、直线运动导轨及机架
齿轮
向心球轴承
带 轮
向
向心 心 推力 滚 滚子 子 轴承 轴
承
长轴（固定、浮动组合）
31/05
滚动轴承铅垂布置旋转支承
向心轴承、推力轴承、向心推力轴承
支承方案一
向心推力 圆锥滚子轴承
支承方案二
向心球轴承 推力滚子轴承
31/06
1.旋转支承的种类和要求 （1）旋转支承种类 1）两种常见布置方式（运行时的轴向方位）
代表材料2：铝青铜 与钢件接触有较好的摩擦性能，强度和硬
度较高，但抗胶合能力差，用于重载、低速。
黄铜类：
铜锌合金，价格低，低速条件下使用。
31/26
●轴承合金（巴氏合金）
锡(Sn)、铅(Pb)、锑(Sb)、
铜(Cu)等金属合金。
特点：
耐磨性和减摩性良好，
但强度低、成本高。
减摩层－－轴承衬
应用：
中、高速，重载。
温敏性评估：
环境温度变化对支承精度的影响程度。
31/09
2.轴向水平布置
圆柱斜齿轮轴向力
回转轴水平布置有利于运动、动力的稳定轴 传
向
输，因此在实用装备中除特殊需要立式结构外， 旋转支承多采用轴向水平布置形式。径向
圆锥按斜支齿承轮结轴构向中力 ，相关零件接触面的相对运动，
分为滑动摩擦式和滚动摩擦式。
31/08
向心推力轴承具有
最重要方功向能、之置一中双—重—功支能承精度：
●方向精度：系统运行时（轴回转），其回
转轴线相对轴承回转轴线之间的偏差程度。
方向功能
●置中（定心）精度：系统运行中在支承机
构的任一截面上，运动件中心相对轴承中心之间
的偏移程度。
置中功能
实践表明，在高速、重载下的旋转支承局部 温度升高直接影响支承精度和寿命。
受力分析：为计算方便将荷载合成轴向和径向
●轴向荷载：工作荷载沿回转轴的轴向分量
●径向荷载：自重及荷载在横截面过轴心的分量
31/10
（1）圆柱面滑动摩擦支承 精密旋转支承机构设计，充分利用了滑动轴
承结果简单，易于保证精度的特点。
结构特征分析：回转轴与轴瓦配合作相对转动， 轴瓦与轴承座紧配合，轴承座固定于机架。
31/14
●整体式基本型 所有结构中最简单的型式直接在仪器
壳体和支承板上加工轴承孔。
31/25
●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，端 部凸台可以承受轴向载荷。
缺点：
●滚花面精度不易保证，安装后中心不易对正 ●外壳材料较硬或壁太薄时不适用。
31/16
●薄壁支承嵌套结构（1） 支持部件属于薄壁件时，普通嵌套在壁上的
轴瓦与轴承座的结合型式
油孔和油沟
31/23
第一节 概述
轴套和轴瓦材料选用
由于滑动摩擦存在较为严重的相对摩擦， 因此轴套、轴瓦材料要考虑减摩特性。 摩擦理论研究成果，影响摩擦：
●材料性质 ●表面硬度●配合材料相对特性 由于被支撑零件（轴）的材料一般为结构
钢、合金结构钢，合适的轴承材料有： ●铸铁 ●铜合金 ●轴承（巴氏）合金 ●陶瓷合金 ●非金属材料
设计时考虑的主要问题：
●轴颈的端部结构 ●整体式圆柱面支承的结构 ●剖分式圆柱面支承的结构 ●滑动轴承、轴瓦
31/12
3）轴颈端部结构设计
轴颈结构：充分考虑转速高低、承载大小、 空间尺寸限制等影响因素。 常见轴颈结构设计如下图：
思考： 不同结构的 适用条件？
31/13
4）整体式支承结构
考虑支承零件（轴承）、支架（支座）结 构形状、尺寸、性能等因素。
31/18
●非金属支承结构
金属垫板
当支承外壳结构为非金 属材料时，为防止弯边时损 坏外壳表面，在弯边外另加 金属垫板。
注意：不能承受大载荷。
31/19
●螺栓紧固式 轴承较大并用螺钉把轴套固定在仪
器外壳上。 图e－将轴套直接固定 图f－金属夹板把轴套固定
31/20
整体式支承小结： 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；
31/27
锡基合金配件
●陶瓷合金（粉末合金）
组成：
铁基、铜基粉末冶金
减摩材料（国标）。
优点:
良好的自润滑性
应用:
青铜自润滑轴承
低或中速，轻或中载， 润滑不便、要求清洁。
31/28
●非金属材料（常用工程塑料）
特点：
耐磨、耐腐蚀、自润滑 性能。承载能力低，高温变 形，导热性和稳定性差。
应用：
常温、载荷不大场合。
固定困难，可采取如图形式。
实用场合：
专
外壳薄、负荷较小。
用
轴套利用弯边法（铆）
铆 接
固定在外壳上，可承受径向 模
荷载和两个方向的轴向负荷。 具
31/17
●薄壁支承嵌套结构（2） 外壳较厚、受力较大，如图：
利用双面弯边（铆接）把轴套固定 在外壳上。 注意与上述结构的差异： ●都属于薄壁类的厚、薄区分 ●两面铆接后有变形，端面要再加工
31/24
●铸铁
铸铁是制造业应用最为广泛的金属材料之 一，与碳素钢、合金钢零件接触，表面具有良 好的摩擦性。
种类：普通灰铸铁、球墨铸铁 应用限制：塑性差、跑合性差 适用场合：低速、轻载、不重要的场合
31/25
●铜合金（两类）
青铜类：
代表材料1：锡青铜和铅青铜 摩擦特性：减摩性和耐磨性佳，与钢件接触有 很好的摩擦性能，且具有足够强度，但跑合性 相对较差，用于重载、中速。
铰链、皮带、链轮、凸轮、槽轮、齿轮等。
由于旋转运动速度高、损耗低、冲击小， 在机械结构中有广泛应用。
合理设计、选用旋转支承 结构直接影响机
电产品整机性能、制造成本、使用寿命。
31/03
基本形式之一 ：滚动旋转支承
滚动轴承的一般组成
滚动体
保持架
外圈
内圈
31/04
滚动轴承水平布置旋转支承
圆周定位——键 向心轴轴承向、定推位力—轴—承尺、寸向链心、推调力整轴承
●轴向垂直分布 ●轴向水平分布 2）运动方式
●支承与运动件相对转动（匀速、非匀速） ●支承与运动件相对摆动（往返转动） 3）支承方式（介质场的概念） ●滑动 ●滚动 ●弹性 ●气体或液体
31/07
（2）满足功能的基本要求 基本要求主要包括以下五个方面：
承载、磨损、平稳、精度、成本
●支承用转动副在传递运动和动力的过程，必 须在承载能力、接触面磨损、振动冲击等方面 具备良好的综合性能 ●具备和保持应有传动精度 ●较高的性能价格比，保持竞争优势
本章主要内容
1.旋转支承结构设计 （1）滑动摩擦与滚动摩擦支承 （2）水平布置与垂直布置支承 ●结构参数设计●材料选择●精度评价 2.直线运动导轨设计 （1）直线导轨功能、相关理论及应用 （2）滑动、滚动直线导轨设计
31/02
§6.1 旋转支承 机械装备运动组成及其应用
原动机：各类电机、内燃机、液气马达 功能机构：旋转类运动副
1）圆柱面支承的应用场合
●旋转精度要求高； ●承受较重荷载，存在振动和冲击； ●需要尽可能小的尺寸和可拆卸； ●低速、轻载和不重要的轴承。
31/11
2）支承结构分析
支承结构设计包含了轴与瓦、瓦与座、作与 架等相关的诸多结构因素，可用形式繁多。
在不同使用场合，其支承结构的选用不尽相 同，甚至存在较大差异。
空间尺寸紧凑，可根据轴颈、支座具体结构 合理选择不同结构及参数。
应用场合：
小型结构、间歇工作、低速和轻载场合。
31/21
5）剖分式支承结构
特点：结构复杂，同整体式相比刚度下降，
可以调整轴承的径向间隙。
轴承盖 轴瓦 螺栓
31/22
轴承座
轴套和轴瓦
考虑工作中的安装、固定、润滑等要 求，常见轴瓦结构如图。
润滑种类：●润滑油 ●润滑脂
滑动轴承支承系统必须配套良好的润滑系 统，润滑油流动性好，应用最广泛。
润滑脂承载能力高，流动性小，不易流失， 但摩擦功损耗大；用于低速、压强较高、不便 常加油的场合。
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思考题：
P247：1. 2.试分析比较青铜类与巴氏合金轴
瓦的综合性能。 （提示：成分、特性、适用、成本等）
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Байду номын сангаас
第一节 概述
●宝石轴承
原材料包括刚玉﹑玛瑙﹑ 微晶玻璃等。
特点：摩擦系数小，硬度高，耐腐蚀、热
膨胀系数小，抗压强度高；脆性材料，加 工困难。
应用：仪器、仪表
轴承承受载荷很小﹐但要求旋转精度高、 灵敏度好、使用寿命长。
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6）圆柱面支承轴承的润滑 润滑作用：
●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。
螺纹传动设计主要内容：
1.滑动丝杆螺母机构设计 ●滑动丝杠传动系统误差分析 ●提高传动精度的措施 ●丝杆螺母机构设计基本程序 ●相关材料、工艺、热处理
2.滚珠丝杠螺母机构 ●滚珠丝杠副特征及参数 单圆弧滚道、双圆弧滚道接触角、滚珠
滚道半径、偏心距、内循环、外循环 ●调整方式及配套机构
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第6章 旋转支承、直线运动导轨及机架
齿轮
向心球轴承
带 轮
向
向心 心 推力 滚 滚子 子 轴承 轴
承
长轴（固定、浮动组合）
31/05
滚动轴承铅垂布置旋转支承
向心轴承、推力轴承、向心推力轴承
支承方案一
向心推力 圆锥滚子轴承
支承方案二
向心球轴承 推力滚子轴承
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1.旋转支承的种类和要求 （1）旋转支承种类 1）两种常见布置方式（运行时的轴向方位）
代表材料2：铝青铜 与钢件接触有较好的摩擦性能，强度和硬
度较高，但抗胶合能力差，用于重载、低速。
黄铜类：
铜锌合金，价格低，低速条件下使用。
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●轴承合金（巴氏合金）
锡(Sn)、铅(Pb)、锑(Sb)、
铜(Cu)等金属合金。
特点：
耐磨性和减摩性良好，
但强度低、成本高。
减摩层－－轴承衬
应用：
中、高速，重载。
温敏性评估：
环境温度变化对支承精度的影响程度。
31/09
2.轴向水平布置
圆柱斜齿轮轴向力
回转轴水平布置有利于运动、动力的稳定轴 传
向
输，因此在实用装备中除特殊需要立式结构外， 旋转支承多采用轴向水平布置形式。径向
圆锥按斜支齿承轮结轴构向中力 ，相关零件接触面的相对运动，
分为滑动摩擦式和滚动摩擦式。
31/08
向心推力轴承具有
最重要方功向能、之置一中双—重—功支能承精度：
●方向精度：系统运行时（轴回转），其回
转轴线相对轴承回转轴线之间的偏差程度。
方向功能
●置中（定心）精度：系统运行中在支承机
构的任一截面上，运动件中心相对轴承中心之间
的偏移程度。
置中功能
实践表明，在高速、重载下的旋转支承局部 温度升高直接影响支承精度和寿命。
受力分析：为计算方便将荷载合成轴向和径向
●轴向荷载：工作荷载沿回转轴的轴向分量
●径向荷载：自重及荷载在横截面过轴心的分量
31/10
（1）圆柱面滑动摩擦支承 精密旋转支承机构设计，充分利用了滑动轴
承结果简单，易于保证精度的特点。
结构特征分析：回转轴与轴瓦配合作相对转动， 轴瓦与轴承座紧配合，轴承座固定于机架。
31/14
●整体式基本型 所有结构中最简单的型式直接在仪器
壳体和支承板上加工轴承孔。
31/25
●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，端 部凸台可以承受轴向载荷。
缺点：
●滚花面精度不易保证，安装后中心不易对正 ●外壳材料较硬或壁太薄时不适用。
31/16
●薄壁支承嵌套结构（1） 支持部件属于薄壁件时，普通嵌套在壁上的
轴瓦与轴承座的结合型式
油孔和油沟
31/23
第一节 概述
轴套和轴瓦材料选用
由于滑动摩擦存在较为严重的相对摩擦， 因此轴套、轴瓦材料要考虑减摩特性。 摩擦理论研究成果，影响摩擦：
●材料性质 ●表面硬度●配合材料相对特性 由于被支撑零件（轴）的材料一般为结构
钢、合金结构钢，合适的轴承材料有： ●铸铁 ●铜合金 ●轴承（巴氏）合金 ●陶瓷合金 ●非金属材料
设计时考虑的主要问题：
●轴颈的端部结构 ●整体式圆柱面支承的结构 ●剖分式圆柱面支承的结构 ●滑动轴承、轴瓦
31/12
3）轴颈端部结构设计
轴颈结构：充分考虑转速高低、承载大小、 空间尺寸限制等影响因素。 常见轴颈结构设计如下图：
思考： 不同结构的 适用条件？
31/13
4）整体式支承结构
考虑支承零件（轴承）、支架（支座）结 构形状、尺寸、性能等因素。
31/18
●非金属支承结构
金属垫板
当支承外壳结构为非金 属材料时，为防止弯边时损 坏外壳表面，在弯边外另加 金属垫板。
注意：不能承受大载荷。
31/19
●螺栓紧固式 轴承较大并用螺钉把轴套固定在仪
器外壳上。 图e－将轴套直接固定 图f－金属夹板把轴套固定
31/20
整体式支承小结： 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；
31/27
锡基合金配件
●陶瓷合金（粉末合金）
组成：
铁基、铜基粉末冶金
减摩材料（国标）。
优点:
良好的自润滑性
应用:
青铜自润滑轴承
低或中速，轻或中载， 润滑不便、要求清洁。
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●非金属材料（常用工程塑料）
特点：
耐磨、耐腐蚀、自润滑 性能。承载能力低，高温变 形，导热性和稳定性差。
应用：
常温、载荷不大场合。
固定困难，可采取如图形式。
实用场合：
专
外壳薄、负荷较小。
用
轴套利用弯边法（铆）
铆 接
固定在外壳上，可承受径向 模
荷载和两个方向的轴向负荷。 具
31/17
●薄壁支承嵌套结构（2） 外壳较厚、受力较大，如图：
利用双面弯边（铆接）把轴套固定 在外壳上。 注意与上述结构的差异： ●都属于薄壁类的厚、薄区分 ●两面铆接后有变形，端面要再加工
31/24
●铸铁
铸铁是制造业应用最为广泛的金属材料之 一，与碳素钢、合金钢零件接触，表面具有良 好的摩擦性。
种类：普通灰铸铁、球墨铸铁 应用限制：塑性差、跑合性差 适用场合：低速、轻载、不重要的场合
31/25
●铜合金（两类）
青铜类：
代表材料1：锡青铜和铅青铜 摩擦特性：减摩性和耐磨性佳，与钢件接触有 很好的摩擦性能，且具有足够强度，但跑合性 相对较差，用于重载、中速。
铰链、皮带、链轮、凸轮、槽轮、齿轮等。
由于旋转运动速度高、损耗低、冲击小， 在机械结构中有广泛应用。
合理设计、选用旋转支承 结构直接影响机
电产品整机性能、制造成本、使用寿命。
31/03
基本形式之一 ：滚动旋转支承
滚动轴承的一般组成
滚动体
保持架
外圈
内圈
31/04
滚动轴承水平布置旋转支承
圆周定位——键 向心轴轴承向、定推位力—轴—承尺、寸向链心、推调力整轴承
●轴向垂直分布 ●轴向水平分布 2）运动方式
●支承与运动件相对转动（匀速、非匀速） ●支承与运动件相对摆动（往返转动） 3）支承方式（介质场的概念） ●滑动 ●滚动 ●弹性 ●气体或液体
31/07
（2）满足功能的基本要求 基本要求主要包括以下五个方面：
承载、磨损、平稳、精度、成本
●支承用转动副在传递运动和动力的过程，必 须在承载能力、接触面磨损、振动冲击等方面 具备良好的综合性能 ●具备和保持应有传动精度 ●较高的性能价格比，保持竞争优势
本章主要内容
1.旋转支承结构设计 （1）滑动摩擦与滚动摩擦支承 （2）水平布置与垂直布置支承 ●结构参数设计●材料选择●精度评价 2.直线运动导轨设计 （1）直线导轨功能、相关理论及应用 （2）滑动、滚动直线导轨设计
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§6.1 旋转支承 机械装备运动组成及其应用
原动机：各类电机、内燃机、液气马达 功能机构：旋转类运动副
1）圆柱面支承的应用场合
●旋转精度要求高； ●承受较重荷载，存在振动和冲击； ●需要尽可能小的尺寸和可拆卸； ●低速、轻载和不重要的轴承。
31/11
2）支承结构分析
支承结构设计包含了轴与瓦、瓦与座、作与 架等相关的诸多结构因素，可用形式繁多。
在不同使用场合，其支承结构的选用不尽相 同，甚至存在较大差异。
空间尺寸紧凑，可根据轴颈、支座具体结构 合理选择不同结构及参数。
应用场合：
小型结构、间歇工作、低速和轻载场合。
31/21
5）剖分式支承结构
特点：结构复杂，同整体式相比刚度下降，
可以调整轴承的径向间隙。
轴承盖 轴瓦 螺栓
31/22
轴承座
轴套和轴瓦
考虑工作中的安装、固定、润滑等要 求，常见轴瓦结构如图。
润滑种类：●润滑油 ●润滑脂
滑动轴承支承系统必须配套良好的润滑系 统，润滑油流动性好，应用最广泛。
润滑脂承载能力高，流动性小，不易流失， 但摩擦功损耗大；用于低速、压强较高、不便 常加油的场合。
31/31
思考题：
P247：1. 2.试分析比较青铜类与巴氏合金轴
瓦的综合性能。 （提示：成分、特性、适用、成本等）