机械学基础电子教案-第10章

d
(2)支承受轴向载荷Fa时
Mf Fa fd 2 sin
d
(3) 总的摩擦力
M f总 M f径1 M f径2 M f轴
10
四.轴尖支承 1.组成
特点：灵敏，摩擦力矩极小，不耐磨； 运动精度不高，易倾斜；
2.轴尖结构
11
3.轴承结构
（2）水平状态工作时： 4. 摩擦力矩的计算 （1）垂直状态工作时：
承承受的径向力分别为 Fr1=6000N，Fr2=2000N，锥齿轮的轴向 负荷 Fa=500N，轴的转速n=960r/min，轴的直径d=40mm，工作 中有中等冲击，要求轴承基本额定寿命不低于10000h，试选择轴 承型号。
Fs2
Fs1
压紧端
放松端
32
滚动轴承附加习题1：
8-11：图示为圆锥齿轮轴，由圆锥滚子轴承组合支承，经简化后， 作用在齿轮的轴向力Fa=1000 N，径向力Fr =1000 N，方向如 图所示，a=80 mm，b=120 mm，轴颈d =40 mm，转速 n=1450r/min，常温下工作，有轻微冲击，预期寿命 L‘h=20000h，试选轴承型号。 1 FS1 压紧端 Fr1 FS2 2 Fr2
同时承受轴向载荷比径向载荷大得多：－－选用向心轴承和推力轴承 的组合； 高速－－选用球轴承；
低速－－选用推力球轴承或滚子轴承； 支承刚度较高－－选用向心角接触球轴承； 支点跨度大、轴变形大或多支点轴－－选用调心轴承；
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三.滚动轴承代号的组成 前置代号 基本代号 后置代号
五
四 三二 一
尺寸系 列代号 宽 度 系 直径 内径 列 系列 系列 代 代号 代号 号
（滚动轴承习题10-12）: 如图所示，试计算30205型号的圆锥 滚子轴承Ι与Π所受的当量动负荷。已知：30205型号轴承的 e＝0.37， Fs＝ Fr /(2Y) ， Y＝1.6，工作平稳， fd＝1。
Fs1
Fs2
Fr1
压紧端
Fr2 放松端
39
（滚动轴承习题10-13）: 某设备中一转轴，两端用30207型轴 承。轴工作转速 n=1450r/min，在常温下工作ft＝1。轴所受 的轴向载荷Fa＝3000 N，轴所受的径向载荷Fr1＝3000 N， Fr2＝6000 N，设计寿命L10h=1500h，负荷系数 fd＝1.5。试校 核该轴承是否满足寿命要求？
C0r S0P0
C0r : 额定静载荷 S0 : 安全系数 P0 : 当量静载荷
Po x0 Fr y0 Fa
滚动轴承设计的基本步骤: （1）初选滚动轴承型号； （2）计算当量动载荷P ；
（3）校核寿命L10；
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（滚动轴承例题10-3）:
如图所示锥齿轮轴由一对相同的单列圆锥滚子轴承支承，两个支
M f Fr fr
Mf
3 RfFa 16
1 1 E1 E2 R 0.8813 Fa 1 1 r1 r2
12
（轴尖支承例题10-2）：由轴尖支承所支承的活动系统的重
量Fa=0.2N ，轴颈的材料为钴钨合金，轴尖球半径
r1=0.12mm ；轴承材料为红宝石，其内球面半径r2=0.48mm 。 求轴尖在垂直状态和水平状态工作的摩擦力矩。
1)疲劳点蚀 2)额定寿命
3)额定动载荷Cr
一组同一型号的轴承在相同条件下运转，其中90 ％的轴承不出现疲劳点蚀所转过的总转数，或在 一定转速下所经历的时间； 同一批轴承，其额定寿命为一百万转时所承受的载荷
4)当量动载荷P
滚动轴承的额定动载荷，是在向心轴承仅承受径向 载荷，推力轴承仅承受轴向载荷的条件下根据实验 确定的，如果轴承上实际承受的载荷与上述条件不 同，则必须将实际载荷换算为当量动载荷；
Fs1
Fs2
压紧端
放松端
40
（滚动轴承习题10-14）: 根据工作条件，某机械传动装置中轴的 两端各采用一个深沟球轴承，轴径d=55mm，转速n=2500 r/min，每个轴承承受径向载荷Fr =2 000 N，常温下工作，载 荷平稳，预期寿命Lh=8 000 h，试选择轴承型号。
41
滚动轴承习题(10-10):--请改错
70000AC （=25°） 0.63 Fr
70000B （=40°） 1.14 Fr
30000
Fr/(2Y)
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FS２ （FS1+FA）> FS２
Fs1
Fr1
FA
Fr2
Fs2
放松端
压紧端 （正装） F S２＝ FS1 + FA - FS2 压紧端轴向力 Fa2 =F S２+FS2= FS1+FA 放松端轴向力 Fa1 =FS1
放松端
33
五.滚动轴承的组合设计 1. 单个轴承的轴向固定 (1)轴承内圈的轴向固定
(2)轴承外圈的轴向固定
34
2. 轴承组合的轴向固定 (1).双支点单向固定
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(2).单支点双向固定
(3).轴承组合的调整
垫片
调整螺钉
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（滚动轴承习题10-9）:某通风机用的斜齿轮减速器中，有一轴颈 d=60 mm，转速 n=1280r/min，已知两支承上的径向载荷Fr1＝ 6000 N， Fr2＝5000 N，轴向载荷Fa＝1700 N，并指向轴承1， 如图所示。负荷有轻微振动，要求轴承预期寿命L‘10h=6000h， 试选轴承的类型和型号。
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（FS1+FA）> FS２
压紧端
放松端 （反装）
1).根据轴上的外加轴向力和两轴承上的附加轴向力判断轴的移 动趋势,然后结合轴承的安装方式来分析哪一端轴承被压紧,哪一 端轴承被放松 2).放松端总轴向力 = 附加轴向力 压紧端总轴向力 = 放松端附加轴向力+外加轴向力
30
（3）按额定静载荷选择轴承
5
（3）只承受轴向载荷Fa—轴颈顶部半球体承受
3 M f RfFa 16
1 1 R 0.8813 Fa E E r 2 1
（4）支承同时承受径向和轴向力时
M f M f径1 M f径2 M f轴
3.设计 按Mf需求导出直径d 强度校验定
6
4.材料: 铜合金、轴承合金、塑料、宝石（轴承）
（圆柱支承例题10-1）：计算如图所示圆柱支承的摩擦力矩。轴 径材料为工具钢，轴承材料为刚玉，径向力Fr=0.03N，轴向力 Fa=0.02N，各尺寸为L=30mm， L1=10mm， D=3mm ，d=1mm。
Fa
A Fr1
B Fr2
7
二.圆锥支承 1. 圆锥支承的组成
特点：间隙小；运动精度和方向精度高；耐磨性好； 加工复杂；成本高；Mf比圆柱支承大
42
（轴习题8-6):请改错(找出6处错误)
43
10.3 弹性摩擦支承
弹性支承的特点：
（1）摩擦力矩极小；结构简单，不需润滑和维护；
（2）没有间隙，无回差；寿命长； （3）可在各种条件下工作（高温、高压等）；转角不大； 一. 十字簧支承 等长度、等宽度和等厚度，并 交叉成十字的一对片簧组成， 小角度范围内工作(15º 以内)
8 特窄
0 窄
1 正常
2 宽
3，4，5，6 特宽
直径系列代号：
7 8，10 0，1 2 3 4 5
超特轻
超轻 特轻
轻
中
重
特重
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(2)滚动轴承公称内径代号
轴承公称内径 20 d480 (22,28,32除外)
10 d17
内径代号 示例 232 08 d/5（若商为个位数， 左边加“0”） （d=40mm） 10—00 12—01 15—02 17—03
轴承分部 类 件代号 型 代 号
内 部 结 构 代 号
密 封 和 防 尘 结 构 代 号
保 持 架 及 其 材 料 代 号
特 殊 轴 承 材 料 代 号
公 差 等 级 代 号
游 隙 代 号
多 轴 承 配 置 代 号
其 他 代 号
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(1)滚动轴承尺寸系列代号
宽度系列代号（向心轴承）（“0”在代号中省略）
直接表示，用“／”分 开
62 00 （d=10mm）
618/5 （d=5mm） 618/2.5 0.6 d10（非整数） 直接表示，用“／”分 开 （d=2.5mm） 230/500 d500 (包括22,28,32) 直接表示，用“／”分 开 （d=500mm） 1 d10（整数）
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四.滚动轴承的额定寿命计算
精密机械学基础多媒体系列CAI课件
精密机械学基础课程电子教案
授课教师：马惠萍 联系方式：86413120
Email：mhp@hit.edu.cn
哈工大电气工程及自动化学院 自动化测试与控制系
1
来自百度文库
第10章 支承
1.支承组成 运动件(轴颈)
承导件(轴承)
2.对支承质量的基本要求：

（1）运动精度高，无倾斜和偏移；
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（滑动支承习题10-5）：如图所示，有一仪表活动系统总重量为 G=0.75N，用圆柱形支承，结构尺寸为d=0.8mm,d1=1.6mm，轴 颈材料为工具钢，轴承材料为红宝石。试求： （1）当轴水平工作时，圆柱支承的摩擦力矩；
（2）当轴垂直工作时，止推面是轴肩时，圆柱支承的摩擦力矩； （3）当轴垂直工作时，止推面是轴颈顶部半球体时，圆柱支承的 摩擦力矩。此时取轴端球半径r=0.6mm，端部止推轴承为红宝石。
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（滑动支承习题10-8）：JMY微力矩仪，采用轴尖支承垂直工 作，轴系重量为0.06N，轴尖材料为工具钢，球面半径 r=0.05mm，止推轴承为红宝石，球面半径r=0.3mm，求该支 承摩擦力矩？
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10.2 滚动轴承
一.滚动轴承的构造:
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特点：摩擦力矩小，承载能力高；使用寿命长，运动精度高； 对温度不敏感；有互换性，维修方便；
Fr1= Fr2 =G/2
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（滑动支承习题10-6）：某圆柱支承轴系，总重量为0.08N，支 板材料为青铜，轴颈材料为结构钢。允许该轴系最大摩擦力 -4 f=0.1210 N.m，试确定轴颈尺寸（轴系水平状态工作）。 矩M
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（滑动支承习题10-7）：如图所示为顶尖支承，已知径向力Fr， 轴向力Fa，顶尖锥角α，轴承孔直径dK ，试该轴的摩擦力矩？
外形尺寸大，安装结构复杂、成本较高；
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二.滚动轴承的类型 公称接触角 滚动体与套圈接触处的法线与轴承径向平面 之间的夹角；
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滚动轴承类型的选择：
载荷大小：载荷大－－选用线接触的滚子轴承； 载荷小－－选用点接触的球轴承； 受载荷的方向：承受纯径向载荷－－选用径向接触轴承； 承受纯轴向载荷－－选用轴向接触轴承； 同时承受径向载荷和不大的轴向载荷：－－选用向心角接触轴承， 或深沟球轴承； 同时承受径向载荷和较大的轴向载荷：－－选用圆锥滚子轴承；
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（滚动轴承习题10-11）: 一轴上装有一对6312型深沟球 轴承支承，轴承所受的负荷Fr1＝5500 N， Fa1＝3000 N， Fr2＝6500 N， Fa2＝0 N，其转速 n=1250r/min， 运转时有轻微振动，要求轴承预期寿命L‘10h5000h， 试分析该轴承是否可用？
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额定寿命的计算公式:
10 Cr L10 ( ) 60n P
6
（1）滚动轴承当量动载荷P的计算
P=fd（XFr+YFa）
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（2）滚动轴承的轴向载荷的计算
Fs Fs的方向:
Fs
外圈
外圈的宽边指向窄边
圆锥滚子 轴承
角接触轴承的内部轴向力FS的大小：
角接触球轴承 轴承类型 FS
70000C （=15°） e Fr
(1) 轴颈结构－整体式
(1) 轴颈结构－装配式
3
(2) 轴承的结构－整体式
轴瓦
（2）整体式轴承的结构－宝石轴承
止推宝石垫
轴向间隙可调
4
2.圆柱支承摩擦力矩的计算 （1）只承受径向载荷Fr
M f Fr 1 f d (单个支承) 2
Fr1
Fr （2）只承受轴向载荷Fa—轴肩承受
Fa
1 d13 d 3 M f Fa f 2 3 d1 d 2
（2）摩擦力矩小； （3）有一定的承载能力和较高的耐磨性； （4）低成本；对温度变化不敏感；
10.1 滑动摩擦支承
滑动摩擦支承的分类（按结构）:
（1）圆柱支承 （2）圆锥支承 （3）顶尖支承 （4）轴尖支承
2
一.圆柱支承 1.圆柱支承的组成 特点：接触面积大，承 载大，耐磨损，抗振强， 易加工，但摩擦力矩大
2. 圆锥支承摩擦力矩的计算
Fa fd 0 Mf 2 sin
止推调整螺钉
8
三.顶尖支承
1. 顶尖支承的结构
特点：结构简单，对心精度 高，摩擦力矩小，不耐磨； 适于转速很低、载荷小的场 合；
9
2. 顶尖支承摩擦力矩的计算 (1) 承受径向载荷2Fr时（单个支承）
Mf
Fr fd 2 cos