非液体摩擦滑动轴承的设计计算.
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(9.4.2)--非液体摩擦滑动轴承的计算思考题
10-4 第十章 非液体摩擦滑动轴承设计
1、非液体摩擦滑动轴承设计准则是什么？
轴承的平均压强小于材料的许用压强p<[p]；压力和速度的乘积小于许用值pv<[pv]；滑动速度小于轴瓦材料的许用滑动速度v<[v]；
2、非液体摩擦滑动轴承计算中，限定p<[p]、pv<[pv]、v<[v] 各考虑什么问题？答：p<[p]—防止轴瓦过度磨损；
pv<[pv]—限制发热量，避免胶合；
v<[v]—防止轴瓦边缘局部磨损。
3、在设计液体动压滑动轴承时，是否要进行非液体摩擦滑动轴承的计算，为什么？
要进行非液体摩擦滑动轴承的计算。
因为滑动轴承并不是在所有情况下都能够建立流体动力润滑，实际上，多数滑动轴承处于非液体摩擦状态，即在滑动表面上同时存在着干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的混合状态。
4、液体动压和静压滑动轴承在起动和停车时，摩擦状态有何差异？
液体动压滑动轴承在起动和停车时，轴颈和轴承主要是金属相接触，液体静压
滑动轴承由于是液压系统供给压力油，在起动和停车时仍然是液体摩擦状态。
5、是否所有的轴承都应设计成液体摩擦轴承？为什么？
不用，在不重要的工作场合，不能保证液体摩擦并且满足非液体摩擦滑动轴承的设计要求时可以选择非液体摩擦轴承。
滑动轴承
第八章滑动轴承8.1 重点、难点分析本章的重点内容是滑动轴承轴瓦的材料及选用原则；非液体摩擦滑动轴承的设计准则及设计计算；液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算。
难点是液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算及参数选择。
8.1.1 轴瓦材料及其应用对轴瓦材料性能的要求：具有良好的减摩性、耐磨性和咬粘性；具有良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性；具有足够的强度和抗腐蚀的能力和良好的导热性、工艺性、经济性等。
常用轴瓦材料：金属材料、多孔质金属材料和非金属材料。
其中常用的金属材料为轴承合金、铜合金、铸铁等。
8.1.2 非液体摩擦滑动轴承的设计计算对于工作要求不高、转速较低、载荷不大、难于维护等条件下的工作的滑动轴承，往往设计成非液体摩擦滑动轴承。
这些轴承常采用润滑脂、油绳或滴油润滑，由于轴承得不到足够的润滑剂，故无法形成完全的承载油膜，工作状态为边界润滑或混合摩擦润滑。
非液体摩擦轴承的承载能力和使用寿命取决于轴承材料的减摩耐磨性、机械强度以及边界膜的强度。
这种轴承的主要失效形式是磨料磨损和胶合；在变载荷作用下，轴承还可能发生疲劳破坏。
因此，非液体摩擦滑动轴承可靠工作的最低要求是确保边界润滑油膜不遭到破坏。
为了保证这个条件，设计计算准则必须要求：p≤[p]，pv≤[pv]，v≤[v]限制轴承的压强p，是为了保证润滑油不被过大的压力挤出，使轴瓦产生过度磨损；限制轴承的pv值，是为了限制轴承的温升，从而保证油膜不破裂，因为pv值是与摩擦功率损耗成正比的；在p及pv值经验算都符合要求的情况下，由于轴发生弯曲或不同心等引起轴承边缘局部压强相当高，当滑动速度高时，局部区域的pv值可能超出许用值，所以在p较小的情况下还应该限制轴颈的圆周速度v。
8.1.3液体动力润滑径向滑动轴承设计计算液体动力润滑的基本方程和形成液体动力润滑（即形成动压油膜）的条件已在第一章给出，这里不再累述。
1．径向滑动轴承形成动压油膜的过程径向滑动轴承形成动压油膜的过程可分为三个阶段：（1）起动前阶段，见图8-1a；（2）起动阶段，见图8-1b；（3）液体动力润滑阶段，见图8-1c；图8-1 径向滑动轴承形成液体动力润滑的过程对于这一形成过程应掌握如下要点：（1）从轴颈开始转动到轴颈中心达到静态平衡点的过程分析；（2）在给定载荷、轴颈转动方向及偏心距e的大小时，如何确定轴颈的平衡位置；（3）确定轴颈平衡位置后，油膜压力分布的大致情况以及最小油膜厚度h min的位置；（4）影响轴颈静态平衡点位置的主要因素有外载荷F，润滑油粘度η和轴颈转速n。
完整的轴承选型计算方法
轴瓦得材料
减摩性:材料副具有较低得摩擦系数。 耐磨性:材料得抗磨性能,通常以磨损率表示。 抗咬粘性(胶合):材料得耐热性与抗粘附性。 摩擦顺应性:材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表面初始配合 不良得能力。
嵌入性:材料容纳硬质颗粒嵌入,从而减轻轴承滑动表面发生刮伤 或磨粒磨损得性能。
磨合性:轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后,形成相互吻合得表面形 状与粗糙度得能力(或性质)。
§7-4 非液体摩擦滑动轴承得设计
一、失效形式
1、磨损
导致轴承配合间隙加大,影响轴得旋转精度,甚至使 轴承不能正常工作。
2、胶合
高速重载且润滑不良时,摩擦加剧,发热多,使轴承上 较软得金属粘焊在轴颈表面而出现胶合。
二、设计准则
B
Fr
1、限制轴承得压强 p :
d
目得 — 防止轴瓦过度磨损。
平均压强: p Fr [ p] MPa dB
(5)、根据调心性能 轴刚性差、轴承座孔同轴度差或多点支承
—— 选调心轴承( “1” 类 或 “2” 类 );
§11-5 滚动轴承得寿命计算
一、滚动轴承得载荷分析
Qi
各滚动体上得受力情况如何？
当轴承仅受到纯轴向力 Fa 作用时:
Fa
载荷由各滚动体平均分担,即:
Qi ＝ Qj
Qj
当轴承仅受到纯径向力 Fr 作用时: 接触点产生弹性变形,内圈下沉δ,
此外还应有足够得强度与抗腐蚀能力、良好得导热性、工艺性与经 济性。
常用轴瓦材料有: 金属材料 —轴承合金(巴氏合金、白合金)就是由锡、铅、锑、铜等组成得合金 —铜合金 分为青铜与黄铜两类。 —铸铁 有普通灰铸铁、球墨铸铁等。
粉末冶金材料 —由铜、铁、石墨等粉末经压制、烧结而成得多孔隙轴瓦材料。
基于ANSYS的非液体摩擦球面滑动轴承的优化设计
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｕｓｎ ｈ ｐ ｍｉａ ｏ ｅ ｉｎ ｆ ｎ ｔ ｎ ｏ ｓｒ ｃ ： ｉｇ ｔ ｅ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｄ ｓｇ ｕ ｃ ｏ ｆＡＮＳ ｏ ｗａ ｅ ｈ ｅ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｄ ｉ ｓ ｍａ ｅ ｆ ｒｎ ｎ—ｌ ｕ ｄ ｉ ｉ ｉ ＹＳ ｓｆ ｒ ，ｔ ｐ ｉ ａ ｏ ｅ ｇ ｉ ｔ ｍｉ ｉ ｓ ｎ ｄ ｏ ｏ ｉ ｉ ｑ
ｆｃ ｏ ｐｅ ｃｌ ｌ ｉｇｂａ ｎｓ ｗ ｉ ｏｑ ｅ ｅｗ ａｎｓ ａ ｏｊ ｔ ｅｆｎｔｎｏ ａ ｔｎｏｔ ｉ ｔｎｄ ｉ ｉｉ ｒ ｔ ｎｓｈｒ ａ ｓｄ ｅｒ ｇ ， ｈ ｈｃｎｕ ｒｈ ｅｋｅｓｔ ｔ ｂｅ ｉ ｕｃｏ ｆｒｄｉ ｐ ｍｚｉ ｅ ｇ ｉ ｉ ｎ ｉ ｃ ｔ ｈ ｃｖ ｉ ｔｉ ｏ ｉ ａ ｏ ｓ ｎ
Ｍｏｇｌ ｈｉ ｏｔ ｆｃ ， ｈ ｉ０６ ０ ， ｈｎ ；．ｎｅ ｎｏ ａＷｕ ａ Ｍａ ｔｎＲ ｉｏｄＳｇ ｅｔＷｕ ａ ０ ６０ ， ｈ ａ ｎｏａ ｉ Ｗｕ ａ Ｐ ｓ Ｏ ｉ Ｗｕａ，１０ ０ Ｃ ｉ ３ Ｉｎｒ ｅ ａ Ｍｏｇｌ ｈｉ ｉ ａ ａｌａ ｅｍ ｎ， ｈ １００ Ｃ ｉ ） ｉ ｎｉ ｒ ｉ ｎ
，
（ＩＣ ｌ ｇ ｆ ｃ ａｉ ｌ ｎ ｉ ｅｉｇ Ｉ ｅ ｎｏ ａＵ ｉｅ ｉ ｆ ｃ ｎｅａ ｄＴｃ ｎｌ ｙＢ ｏ ｕ０４ １ ， ｈｎ ；． ｎｒ ． ｏ ｅｅｏ Ｍｅｈｎｃ ｇ ｅｒ ，ｎ ｒ ｌ ａ Ｅ ｎ ｎ ｎ Ｍｏｇｌ ｎｖｒｔ ｏ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ，ａｔ １００ Ｃ ｉａ２ Ｉ ｅ ｉ ｓｙ Ｓ ｅ ｏ ｏ ｎ
《机械设计基础》第15章 滑动轴承
τ
P＋dp τ＋dτ
雷诺耳实验（1883年）——层流与湍流的现象
雷诺方程：
h0 - h dp = 6ηv dx h3
其中：p——油膜压力 η——润滑油粘度 V——速度 h——间隙厚度（油膜厚度） h0——油膜压力为极限值时的间隙厚度
分析雷诺方程：
（1）当相对运动的两表面 形成收敛油楔时。即能保 证移动件带着油从大口走 u 向小口。 o
形成动压润滑的条件： （1）相对运动的两表面形成收敛油楔时。 （2）两表面必须有一定的相对速度。
（3）润滑油必须有一定的粘度，并供油充分。
（4）油膜的最小厚度应大于两表面不平度之和。
例：试判断下列图形能否建立动压润滑油膜？
v v v v
向心滑动轴承形成动压油膜的过程：
F F FF F
o
o1 o1 o o1 1 o1
润滑脂 （黄油） 固体润滑剂
钙基、钠基、铅基、锂基等。
石墨、二流化钼、聚氟乙烯树脂等 （用于高温下的轴承）。
空气、氢气等（只用于高速、高 温以及原子能工业等特殊场合）
气体润滑剂
●润滑剂的主要指标：
（1） 粘度——是润滑油最重要的物理性能指标，是选择润滑 油的主要依据，它标志着流体流动时内摩擦阻 力的大小。粘度越大，内摩擦阻力越大，即流 动性越差。 （2）凝点——是润滑油冷却到不能流动时的温度。凝点越低越好。 （3） 闪点——是润滑油在靠近试验火焰发生闪燃时的温度。 闪点是鉴定润滑油耐火性能的指标。在工作温度 较高和易燃环境中，应选用闪点高于工作温度 20°~30°C的润滑油。 （4） 油性——是指润滑油湿润或吸附在表面的能力。吸附能力 越强，油性越好。 （5） 滴点——是指润滑脂受热后开始滴落时的温度。润滑脂使 用工作温度应低于滴点20°~30°C，低于40°~ 60°更好。 （6）针入度（稠度）——是表征指润脂稀稠度的指标。针入度越 小，表示润滑脂越稠；反之，流动性越大。
滑动轴承设计
滑动轴承的设计准则，是根据其工作方式及特点确定的。
对于非流体摩擦状态的滑动轴承，或称混和摩擦状态滑动轴承，保证其轴瓦材料的使用性能是主要任务；对于流体润滑轴承，设计重点则主要集中在如何在给定的工况下，构造具有合理几何特征的轴颈和轴瓦，使之能在工作过程中依赖流体内部的静动压力承载。
1．非流体润滑状态滑动轴承的设计准则对于非流体润滑、混和润滑和固体润滑状态工作的滑动轴承，常用限制性计算条件来保证其使用功能。
此设计条件也可作为流体润滑轴承的初步设计计算条件。
（1）轴承承载面平均压强的设计计算由于过大的表面压强将对材料表面强度构成威胁，并会加速轴承的磨损，因此在设计中应满足:其中：P——轴承承载面上压强，MPa；F——轴承载荷，N；A——轴承承载面积，mm2；[P]——轴承材料的许用压强，MPa。
对于径向轴承，一般只能承担径向载荷:其中：F——轴承径向载荷，N；D——轴承直径，mm；B——轴承宽度，mm。
DB是承载面在F方向上的投影面积。
推力轴承一般仅能承担轴向载荷，对于环形瓦推力轴承:其中：F——轴承轴向载荷，N；D2、D1——轴承承载环面外径、内径，mm。
(2) 轴承摩擦热效应的限制性计算滑动轴承工作时，其摩擦效应引起温度升高，摩擦热量的产生与单位面积上的摩擦功耗成正比，而轴承承载面压强p与速度v的乘积通常用来表征滑动轴承的摩擦功耗，称为pv值。
滑动轴承设计中，用限制pv值的办法，控制其工作温升，其设计准则为：其中：P——轴承承载面上压强，MPa；对于径向和推力轴承；V——轴承承载面平均速度，m/s；[Pv}——轴承许用Pv值。
其中：D——轴承平均直径，0.001m；n——轴颈与轴瓦的相对转速，。
这样，上式也可写为:(3) 轴承最大滑动速度的条件性计算非液体摩擦状态工作的滑动轴承，其工作表面相互接触，当相对滑动速度很高时，其工作表面磨损加速，此项计算对于轻载高速轴承尤为重要。
设计准则为:其中：v——轴承承载面最大线速度，m/s；[v]——轴承许用线速度。
机械设计基础 复习题2要点
机械设计基础复习题（二）第八章蜗杆传动复习题⒈判断题(1) 所有蜗杆传动都具有自锁性。
（×）(2) 蜗杆传动的接触应力计算，其目的是为防止齿面产生点蚀和胶合失效。
（√）(3) 蜗杆传动中，为了使蜗轮滚刀标准化、系列化，新标准中，将蜗杆的分度圆直径定为标准值。
（√）⒉选择题1. 两轴线 C 时，可采用蜗杆传动。
a．相交成某一角度 b．平行 c．交错 d．相交成直角2 计算蜗杆传动比时，公式 C 是错误的。
a．i＝ω1/ ω2 b．i＝z2/ z1 c．i＝d2/ d13. 轴交角为90˚的阿基米德蜗杆传动，其蜗杆的导程角γ＝8˚8΄30˝（右旋），蜗轮的螺旋角应为 B 。
a．81˚51΄30˝ b．8˚8΄30˝ c．20˚ d．15˚4. 对于重要的蜗杆传动，应采用 B 作蜗轮齿圈材料。
a．HT200 b．ZCuSn10Pb1 c．40Cr调质 d．18CrMnTi渗碳淬火5. 当蜗杆头数增加时，传动效率 B 。
a．减小 b．增加 c．不变⒊问答题(1) 蜗杆传动有哪些特点？适用于哪些场合？为什么？大功率传动为什么很少用蜗杆传动？(2) 何谓蜗杆传动的中间平面？何谓蜗杆分度圆直径？(3) 一对阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮的正确啮合条件是什么？(4) 蜗杆传动的传动比等于什么？为什么蜗杆传动可得到大的传动比？为什么蜗杆传动的效率低？(5) 蜗杆传动中，为什么要规定d1与m 对应的标准值？第九章轮系复习题1 选择题(1) _C___轮系中的两个中心轮都是运动的。
a．行星 b．周转 c．差动(2) __A__轮系中必须有一个中心轮是固定不动的。
a．行星 b．周转 c．差动(3) 要在两轴之间实现多级变速传动，选用A轮系较合适。
a．定轴 b．行星 c．差动(4) 自由度为1的轮系是B。
a．周转 b．行星 c．差动(5) 差动轮系的自由度为 C 。
a．1 b．1或2 c．2(6) 在平面定轴轮系中，传动比的符号可由B决定。
2010级第十章滑动轴承解读
教学基本要求
滑动轴承
1．了解摩擦状态、滑动轴承的类型、特点和应用 2．了解滑动轴承的结构、材料及润滑 3．掌握滑动轴承的失效形式及设计准则 4．掌握油膜承载机理及液体滑动轴承的设计计算方法 重点与难点 1．滑动轴承的失效形式及设计准则 2．压力油膜承载机理
10．1
滑动轴承的分类
概述
根据所承受载荷的方向、滑动轴承可分为径向轴承、推力轴承两大类。 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。 根据颈和轴瓦间的摩擦状态，滑动轴承可分为液体摩擦滑动轴承和 非液体摩擦滑动轴承 根据工作时相对运动表面间油膜形成原理的不同，液体摩擦滑 动轴承又分为液体动压润滑轴承和液体静压润滑轴承，简称动 压轴承和静压轴承。
在跑合阶段结束后应清洗零件，更换润滑油。
磨损分类
按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同 把磨损分为： 1.磨粒磨损
由于摩擦表面上的硬质突出物或从外部进入摩擦表面的硬 质颗粒，对摩擦表面起到切削或刮擦作用，从而引起表层材 料脱落的现象，称为磨粒磨损。
减轻磨粒磨损：满足润滑条件，合理地选择摩擦副的材 料、降低表面粗糙度值以及加装防护密封装置等。
一.润滑剂
1.润滑油
主要有矿物油、合成油、动植物油等，其中应用最广 泛的为矿物油。 粘度的大小表示了液体流动时其内摩擦阻力的大小，粘度 愈大，内摩擦阻力就愈大，液体的流动性就愈差。
粘度可用动力粘度、运动粘度、条件粘度（恩氏粘度）等 表示。我国的石油产品常用运动粘度来标定。
1 ）粘度：
牛顿的粘性液体的摩擦定律
n——轴颈转速(r/min)
[pv]——pv的许用值(N/mm2.m/s)
3）验算轴承的vm 值
m
d m n
滑动轴承设计参数与计算方法
第三章滑动轴承设计参数与计算方法!"#滑动轴承的类型、特性与选用滑动轴承的种类繁多，分类方法亦繁多，按润滑原理不同，将其分为：无润滑轴承、粉末冶金含油轴承、动压轴承和静压轴承。
以粉末冶金含油轴承代表处于混合润滑状态下的轴承；无润滑轴承亦代表固体润滑轴承。
!"#"#滑动轴承的性能比较（表$%!%#）表$%!%#滑动轴承的性能比较轴承型式无润滑轴承粉末冶金含油轴承动压轴承静压轴承轴承性能承载能力!!高温适应性好，可以在材料的温度极限以下运转差，受润滑剂氧化的限制一般，可以在润滑剂温度极限以下运转低温适应性优一般好，摩擦阻力大真空适应性优好，需要专用润滑剂一般，需专用润滑剂差潮湿适应性好，轴须耐腐蚀好尘埃适应性好，需注意密封必须密封好，需密封和过滤装置好抗振性一般好旋转精度差好优摩擦阻力大较大小最小噪声一般小最小润滑装置最简单简单复杂程度差异较大复杂w w w.bz f x w.c om!"#"$滑动轴承的承载能力与极限转速几种主要滑动轴承的极限承载能力和极限转速曲线见图!"#"$和图!"#"%。
可供选择滑动轴承类型时参考。
对动压轴承，按中等粘度润滑油进行计算；对无润滑轴承和混合润滑轴承，按磨损寿命为$&’(计算；对静压轴承，理论上在材料强度允许图%&!&#径向轴承的极限载荷与转速""""无润滑轴承—·—液体动压轴承—··—粉末冶金含油轴承—滚动轴承图%&!&$推力轴承的极限载荷与转速""""无润滑轴承—·—液体动压轴承—··—粉末冶金含油轴承—滚动轴承w w w.bz f x w.c om的载荷和转速范围内均可应用。
为了便于比较，还将疲劳寿命为!"#$的滚动轴承的极限承载能力和极限转速曲线画出。
机械设计(10.4.1)--非液体摩擦滑动轴承的计算
10-4 非液体摩擦滑动轴承的计算
一、向心滑动轴承的计算
非液体摩擦滑动轴承——混合摩擦状态主要失效形式：磨料磨损和黏着磨损
计算准则:条件性的耐磨性准则 (本课第1章)
[]p Bd F p m ≤=:校核(1)限制轴承的平均压强p m
[P ]—— 轴瓦材料的许用压力 N/mm 2
表10-5，10-
]
[:p F d ϕ≥
设计设计时先选取
宽径比
,/d B =ϕ(2)限制轴承的p m v
[]
pv dn
Bd F v p m ≤⨯⋅=1000
60:π校核[pv ]—— 轴瓦材料的许用 值 表10-5，10-6，10-7
(3)限制轴承滑动速度v
[]
v dn
v ≤⨯=1000
60:π校核[v ]—— 轴瓦材料的许用滑动速度值 表10-5，10-6，10-
7
二、推力滑动轴承的计算F a
轴
推力环
F a
推力面止推面圆环面
轴
[]
p zk d d F p a
m ≤-=
)(4
12
02π
[]
pv
n
d p v p m m m m ≤⨯⋅=1000
60π[]v n d v m ≤⨯=1000
60π轴承的限制条件：
类似于向心圆轴承
推力环数目
k:油沟系数, 0.8~0.9油沟减小承载面积
许用值[p ],[pv ],[v ],表10-5~7,
z >1时,各环承载不均,降低20~40%
10-4 非液体摩擦滑动轴承的计算
二、推力滑动轴承的计算
)
(2
1
0d d d m +=。
大学机械设计基础考试练习题及答案211
大学机械设计基础考试练习题及答案21.[单选题]带传动超过最大工作能力时,将发生打滑失效,打滑总是( )开始。
A)先在大带轮上B)先在小带轮上C)在两带轮上同时答案:B解析:2.[单选题]杆长不等的钗链四杆机构，若以最短杆为机架，则是什么机构？ （）A)双曲柄机构B)双摇杆机构C)双曲柄机构或双摇杆机构"答案:C解析:3.[单选题]机械在盈功阶段运转速度( )。
A)增大B)不变C)减小答案:A解析:4.[单选题]平键的截面尺寸（bxh）应按照（ ）从键的标准中查取。
A)轴段长度B)扭矩C)轴径答案:C解析:5.[单选题]( )是只能承受径向力的轴承。
A)深沟球轴承B)圆柱滚子轴承C)角接触球轴承答案:B解析:6.[单选题]一对啮合的斜齿圆柱齿轮，螺旋线方向（左右旋向）的关系是（ ）。
A)相同答案:B解析:7.[单选题]圆柱压缩螺旋弹簧的最大切应力r。
发生在簧丝的( )。
A)内侧B)中心C)外侧答案:A解析:8.[单选题]一减速齿轮传动，主动轮1用45钢调质，从动轮2用45钢正火，则它们的许用齿面接触应力的关系是（ ）。
A)[σH1]<[σH2]B)[σH1]=[σH2]C)[σH1]>[σH2]答案:C解析:9.[单选题]温度升高时,润滑油的粘度随之( )。
A)升高B)降低C)保持不变答案:B解析:10.[单选题]刀具的主偏角是( )。
A)在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角B)主切削刃与工件回转轴线间的夹角,在基面中测量C)主切削刃与刀杆答案:A解析:11.[单选题]对大批量生产、尺寸较大(D>500mm)、形状复杂的齿轮应选择( )毛坯。
A)铸造B)锻造C)焊接答案:A解析:12.[单选题]对于紧螺栓连按拉伸接强度计算时，应将拉伸载荷增加到原来的1.3倍，这是考虑（ ）B)扭切应力作用C)载荷的变化与冲击答案:B解析:13.[单选题]重载、高速、精密程度要求高的机械设备应采用何种润滑方式？ （ ）A)油环润滑B)飞溅润滑C)压力润滑答案:C解析:14.[单选题]限制链轮最小齿数的目的是( )。
华南理工大学李旻机械设计第12章机械零件润滑设计
2．胶合
若轴承因表面的温升过高而导致油膜破裂时，或在润 滑油供应不足的条件下，轴颈和轴承的相对运动表面材料 发生粘附和迁移，从而造成轴承损坏、咬粘，有时甚至可 能导致相对运动中止。
12.2.2 径向滑动轴承的几何关系和承载量系数
1．几何关系与膜厚计算
图12.4 径向滑动轴承几何参数与压力分布
轴承中心和轴颈中心的连线 OO1 与载荷 F（作用在
轴心）形成的夹角 a 称为偏位角。轴承孔和轴颈直径分 别用 D 和 d 表示，则轴承直径间隙为： = D – d 。半径
间隙为轴承孔半径 R 与轴颈半径 r 之差： = R – r =/2。
pV Fan [pV] 600b0z0
式中，[ pv ] —— pv 的许用值，见附表6.5。
（12.5）
上述是不完全液体润滑径向轴承的通常验算方法，对 重要的不完全液体润滑径向轴承的验算可参考有关文献。
3．非液体摩擦滑动轴承的设计
（1）径向滑动轴承设计 如果已知轴承的工况（载荷 F、转速 n），需要进行
R
若略去上式中的小量（ e ）2 sin2，并取根式的正号， R
则得任意位置的油膜厚度为
h 1 c o r s 1 c o s
（12.11）
设 0 为相应于最大压力处的极角，则压力最大处的
油膜厚度 h0为
h 01co0s （12.12）
2．Reynolds 方程求解
将式（10.30）改写成极坐标表达式，即dx = rd， V = r 及 h、h0 之值代入式（10.30）后得极坐标形式
润滑油主要理化指标
优点：结构简单!!制造、装拆方便!!具有良好的 耐冲击性和吸振性能!!运转平稳!!旋转精度高!! 寿命长!!可做成剖分式？？
缺点：维护复杂!!对润滑条件要求高!!边界润滑 轴承的摩擦损耗较大？？
应用：一 高速、高精度、重载、结构上要求剖 分的场合？？【航空发电机附件、仪表、雷达】
•润滑剂的分类：气体、液体、半固体、固 体
一.润滑油
润滑油分三类： 一是有机油!!通常是动植物油【硬脂酸】!! 二是矿物油!!主要是石油产品!! 三是化学合成油？？
润滑油的主要理化性能指标
一 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：表示流体抵抗变形的能力!!它表征油层 间内摩擦阻力的大小？？
三、固体润滑剂
无机化合物、有机化合物、金属以及金属 化合物等？？如石磨、二硫化钼、聚氟 乙烯树脂？？ 用途：不宜使用润滑油和润滑脂的场 合？？如：高温、高压、极低温、真空、 强辐射、不允许污染、及无法给油的场 合？？
四、气体润滑剂
空气、氢气、氩气 用于高速轴承的润滑、原子能工业、怕
污染的食品工业
摩擦的分类
一、内摩擦：发生在物质内部!!阻碍分子 间相对运动的摩擦!!
二、外摩擦：当相互接触的两个物体发 生相对滑动或有相对滑动的趋势时!!在接 触表面上产生的阻碍相对滑动的摩擦？？
根据摩擦表面间存在润滑剂的情况
外摩擦分为：干摩擦、边界摩擦、 液体摩擦和混合摩擦？？
干摩擦
干摩擦是指表面间无任何 润滑剂或保护膜的纯金属 接触时的摩擦？？此时!!摩
p F r..d .n F r..n [p ]
L .d .6 0 10L 0 .60 0 1000
三 验算速度v .d.n []
第10章滑动轴承分析计算题
第10章滑动轴承分析计算题1某一非液体摩擦径向滑动轴承，轴颈转速B/d=1.0，轴瓦表面粗糙度R z1=6.3 m m，轴颈粗糙度R z2=3.2 m m，轴转速n=500 r/min，径向载荷F r=50kN。
若要轴承达到液体摩擦，润滑油动力粘度为多少Pa s?【解】解题思路为：确定[h min]和h min；分别在最大和最小半径间隙情况下，δ→χ→C p→η，取η较大值。
1) 确定定允许的最小油膜厚度根据公式（10-23），取h min=[ h min]=S(R z1+ R z2)=2×(6.3+3.2)=19m m=0.019mm2）确定最大和最小相对间隙根据和偏心率，001475.02/200019.011max min ×−=ψ−=χr h =0.8711 4）确定轴承的承载量系数（索莫菲尔德数）根据轴承的宽径比，查表10-6得，C p 或S o =（4.408+7.772）/2=6.093 (线性插值)5）确定润滑油的粘度根据公式（10-21）vBF C p ηψ=22其中，轴承速度100060500200100060×××π=×π=dn v =5.236 m/s 得 2.0236.5093.62001475.050000222××××=ψ=ηvB C F p =0.00852MPa s 如果安全系数S 取3，重新计算如下1) 确定定允许的最小油膜厚度根据公式（10-23），取 h min =[ h min ]=S (R z1+ R z2)=3×(6.3+3.2)=19m m=0.0285 mm2）确定最大和最小相对间隙 根据 和思考：要求最小油膜厚度增大，则润滑油的粘度应增大。
或者说明润滑油的粘度增大，滑动轴承的承载能力提高了。
如果安全系数S取3，按照最小相对间隙计算如下1) 确定定允许的最小油膜厚度根据公式（10-23），取h min=[ h min]=S(R z1+ R z2)=3×(6.3+3.2)=19m m=0.0285 mm2）确定最大和最小相对间隙根据和。
轴承介绍及其种类介绍
轴承介绍及其种类介绍轴承是用来支承轴或轴上回转零件的部件。
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。
滚动轴承一般由专门的轴承厂家制造，广泛应用于各种机器中。
但对要求不高或有特殊要求的场合，如高速、重载、冲击较大及需要剖分结构等，使用更多的则是滑动轴承。
所以我们应了解两类轴承的特点，掌握以下几方面的内容：1. 合理选择滑动轴承的材料，确定其参数及结构；2. 合理选择滚动轴承的类型并定出轴承的型号；3. 确定轴承的安装、调整、润滑和密封等。
滑动轴承概述工作时轴承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（图12-1a）。
滑动轴承工作表面的摩擦状态有非液体摩擦和液体摩擦之分。
图12-1b、图12-1c 是轴承摩擦表面的局部放大图，如图12-1b所示，摩擦表面不能被润滑油完全隔开的轴承称为非液体摩擦滑动轴承。
这种轴承的摩擦表面容易磨损，但结构简单，制造精度要求较低，用于一般转速，载荷不大或精度要求不高的场合。
摩擦表面完全被润滑油隔开的轴承称为液体摩擦滑动轴承，如图12-1c所示。
这种轴承与轴表面不直接接触，因此避免了磨损。
液体摩擦滑动轴承制造成本高，多用于高速、精度要求较高或低速、重载的场合。
a 滑动轴承原理图b非液体摩擦状态 c 液体摩擦状态图12-1滑动轴承的摩擦状态根据轴承所能承受的载荷方向不同，滑动轴承可分为向心滑动轴承和推力滑动轴承。
向心滑动轴承用于承受径向载荷；推力滑动轴承用于承受轴向载荷。
一、 滑动轴承的结构1．整体式滑动轴承 是在机体上、箱体上或整体的轴承座上直接镗出轴承孔，并在孔内镶入轴套，如图12-2所示，安装时用螺栓联接在机架上。
这种轴承结构形式较多，大都已标准化。
它的优点是结构简单、成本低；缺点是轴颈只能从端部装入，安装和维修不便，而且轴承磨损后不能调整间隙，只能更换轴套，所以只能用在轻载、低速及间歇性工作的机器上。
图12-2整体式向心滑动轴承2．剖分式滑动轴承（对开式滑动轴承） 如图12-3所示，它由轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦等组成。
轴承习题及解答
1
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6
轴承（滚动）
轴承（滚动）
27. 滚动轴承有那些失效形式？ （1）一般工作条件下为滚道及滚动体表面疲劳点蚀； （2）高速场合下可能发生磨损与胶合； （3）转速很低或低速摆动、载荷大时可能发生塑性变形； （4）其他失效有：保持架破损等。 28. 什么是滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷？ 滚动轴承的基本额定寿命：可靠度为90％时，一组同一型号的轴承在同一条 件下运转所能达到或超过的寿命。 滚动轴承的基本额定动载荷：可靠度为90％，寿命达到106转时轴承所能承受 的载荷。（以上两个参数均在试验条件下获得）
八、轴承（滑动）
含油轴承是采用 制成的。
A. 塑料 B. 铅青铜C. 硬橡胶 D. 粉末合金
动压径向滑动轴承在获得液体摩擦时，轴心位置O1与轴承中心位置O及轴承中 的油压分布，如图 A 所示。
八、轴承（滑动）
3. 在非液体摩擦滑动轴承中，限制p（压强）值的主要目的是 。 A. 防止轴承衬材料过度磨损 B. 防止轴承衬材料发生塑性变形 C. 防止轴承衬材料过度发热 D. 防止出现过大的摩擦阻力矩 4. 在非液体摩擦滑动轴承设计中，限制pv（表示摩擦功率的相对大小）值的主要目的是 。 A. 防止轴承衬材料过度磨损 B. 防止轴承衬材料发生塑性变形 C. 防止轴承衬材料过度发热 D. 防止出现过大的摩擦阻力矩
滚动轴承的主要失效形式有点蚀、塑性变形、保持架破损等 。
保持架的作用是隔离滚动体，并使其均匀排列 。
滚动轴承的代号为60220的类型、内径分别为深沟球轴承，d＝100mm 。
轴承（滚动）
轴承（滚动）
18. 一批同型号轴承在同一条件下运转，其可靠度为90％时，能达到或超过的寿 命称为基本额定寿命 。 19. 滚动轴承的基本额定寿命为106转时所能承受的载荷称为基本额定动载荷 。 20. 滚动轴承工作时，滚动体和滚道表面接触应力特性近似为脉动循环 。 21. 滚动轴承固定常用的两种方式为两端固定，一端固定、一端游动 。 22. 滚动轴承预紧的目的是提高轴的旋转精度和刚度 。 23. 滚动轴承是标准件，其内圈与轴颈配合为基孔制；基轴制 ；外圈与轴承座孔的配合 为 减轻磨损、吸振、冷却 。
机械设计基础_西安交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
机械设计基础_西安交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.关于等效动力学模型，下列说法错误的是（）。
参考答案:等效力或等效力矩、等效质量或等效转动惯量均取决于机械系统中各个构件的真实速度2.普通平键连接和切向键连接采用双键时，一般两键在周向间隔角度分别为（）。
参考答案:180°，120°3.阶梯轴一般由具有不同长度和直径的轴段组成，其中与滚动轴承配合的部分称为（）。
参考答案:轴颈4.动平衡转子（）是静平衡的，而静平衡转子（）是动平衡的。
参考答案:一定；不一定5.轴承的调心性能是指轴承能适应内外圈的能力，具有较大调心性能的球轴承是调心球轴承。
参考答案:轴线倾斜##%_YZPRLFH_%##轴线偏斜6.限制带在小轮上的包角α1≥120°的目的是增大以提高传动能力。
参考答案:摩擦力##%_YZPRLFH_%##Ff##%_YZPRLFH_%##摩擦##%_YZPRLFH_%##有效拉力7.双拨销四槽外槽轮机构，其运动系数为（）。
参考答案:0.58.用于止动、转位分度、送进等，（）常用于低速轻载或对运动精度要求不很严格的间歇运动场合。
参考答案:棘轮机构9.V带截面形状做成梯形是为了利用 V带和轮槽间摩擦的楔形效应。
普通V带的指的是带截面基准宽度处的圆周长。
参考答案:基准带长10.带传动中，带中的最小应力发生在松边与大带轮相切处；带传动中，带中的最大应力发生在相切处。
参考答案:紧边与小带轮##%_YZPRLFH_%##小带轮与紧边11.承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F0的最大值和被联接件的刚度Cm不变时，螺栓的刚度Cb愈小，则（）。
参考答案:螺栓中总拉力的变化幅度愈小12.十字滑块联轴器允许被联接的两轴有较大的（）偏移。
参考答案:径向13.带传动中，传动带受的三种应力是拉应力，离心拉应力和弯曲应力，则最大应力等于σ1+ σb1+σc，它发生在带的紧边开始绕上小带轮处，若带的许用应力小于它，将导致带的失效。
【精选】非液体摩擦滑动轴承
2、胶合
当轴承在高速、重载且润滑不良时工作，摩擦加 剧，发热过多，可能会发生胶合失效。严重时， 甚至轴承与轴颈焊死。
二、设计计算
1.径向滑动轴承
2.止推滑动轴承
1.径向滑动轴承
一般已知： 轴颈直径d(mm)、 转速 n(r/min)、 轴承承受的径向载 荷FR（N）
设计步骤：
（1）确定轴承及相应的轴瓦的结构型 式，并选定轴瓦材料。
pv FR d B
dn
60 1000
[pv ]
（3）验算轴承的工作能力 3)校核v值 对于比压小的轴承，即使p和pv值验算合格，如果滑动速 度过高，也会发生加速磨损而使轴承报废。
v
dn
60 1000
[v ]
[p]、[pv]和[v]值见表13-1
4）选择轴承的配合 参考表13-2 根据不同的使用要求，为了保证一定的旋转精度，要选择 合理的轴承配合。
刘燕姚小燕1磨损磨损非液体磨擦滑动轴承的工作表面在工作时有局部的金属接触会产生不同程度的摩擦和磨损使配合间隙增大当间隙超过某一允许值时机器正常运行受到破坏噪声增大旋转精度变低
讲课单位：H1-602
团队成员：刘燕 姚小燕 喻波
一、主要失效形式
1、磨损
非液体磨擦滑动轴承的工作表面，在工作时有局 部的金属接触，会产生不同程度的摩擦和磨损， 使配合间隙增大，当间隙超过某一允许值时，机 器正常运行受到破坏，噪声增大，旋转精度变低。
2.止推滑动轴承
止推滑动轴 承的计算步 骤与径向滑 动轴承的相 同
1）磨损——校核压强p
p
4
FA
(d 22 d 12 )K
[p ]
d1 (0.4 ~ 0.6)d 2
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d、B 为轴颈直径和工作长度，单位mm；
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13
三、不完全液体润滑轴承的计算 4. p ≤[p] （5）--参数许用压强[P]
P202表4-19
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14
三、不完全液体润滑轴承的计算 5. pv≤[pv] （1）--公式
情景4
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退出பைடு நூலகம்
5
一、滑动轴承的失效形式
5.胶合
当瞬时温升过高，载荷过大，油膜破裂
时或供油不足时，轴承表面材料发生粘附和
迁移，造成轴承损伤；
情景4
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6
二、滑动轴承的设计计算
（1）轴承的型式和结构选择； （2）轴瓦的结构和材料选择； （3）轴承的结构参数设计； （4）润滑剂及其供应量的确定； （5）轴承工作能力及热平衡计算。
P202表4-19
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16
三、不完全液体润滑轴承的计算
3. v≤[v] （1）-- 公式
v
dn
60000
[v ]
[v]为许用速度值，单位m/s
情景4
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17
三、不完全液体润滑轴承的计算
情景4
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10
三、不完全液体润滑轴承的计算 4. p ≤[p] （1）--公式
F p [ p] Bd
式中：F为轴承径向载荷，单位N； d、B 为轴颈直径和工作长度，单位mm；
[P]为许用压强，单位MPa。
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4.3.3 滑动轴承的设计计算
情景4
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1
一、滑动轴承的失效形式
1.磨粒磨损
进入轴承间隙硬颗粒有的随轴转动， 对轴承表面起研磨作用；
情景4
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2
一、滑动轴承的失效形式
2.刮伤
进入轴承间隙的硬
颗粒或轴径表面粗糙的 微观轮廓尖峰，在轴承 表面划出线状伤痕。
情景4
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3
一、滑动轴承的失效形式
3.疲劳点蚀
在载荷得反复作用 下，轴承表面出现与滑
动方向垂直的疲劳裂纹，
扩展后造成轴承材料剥 落。
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4
一、滑动轴承的失效形式
4.腐蚀
润滑剂在使用中不断氧化，所生成的酸 性物质对轴承材料有腐蚀，材料腐蚀易形成 点状剥落；
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20
11
三、不完全液体润滑轴承的计算 4. p ≤[p] （3）--参数F
F p [ p] Bd
F为轴承径向载荷，单位N；
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12
三、不完全液体润滑轴承的计算 4. p ≤[p] （4）--参数d、B
F p [ p] Bd
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7
三、不完全液体润滑轴承的计算 1. 润滑状态
边界膜
运动副表面有一层厚度<1 μm的薄油膜，不足 以将两金属表面完全分开，其表面部分微观高峰部 分仍将相互搓削。
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8
三、不完全液体润滑轴承的计算 2. 失效形式
边界油膜破裂
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9
三、不完全液体润滑轴承的计算 3.主要计算工作
验算平均压力 p ≤[p]，避免过度磨损； 验算摩擦发热pv≤[pv] ，限温升避免胶合； 验算滑动速度v≤[v] ，避免过度磨损；
F πdn pv Bd 60 1 000
≤ [ pv ]
式中：n为轴颈转速，单位r/min；
[PV]为轴瓦材料的PV许用值，
单位MPa m/s。
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15
三、不完全液体润滑轴承的计算 5. pv≤[pv] （2）--参数 [PV]
3. v≤[v] （2）-- 参数 [v] P202表4-19
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18
三、不完全液体润滑轴承的计算 4.不完全液体摩擦径向滑动轴承的配合
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19
结束
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