机械设计基础轴承教案Word格式文档下载.docx
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进行强度计算时通常把轴当作置于铰链支座上的梁,作用于轴上零件的力作为集中力,其作用点取为零件轮毂宽度的中点。
支点反力的作用点一般可近似地取在轴承宽度的中点上。
具体的计算步骤如下:
(1)画出轴的空间力系图。
将轴上作用力分解为水平面分力和垂直面分力,并求出水平面和垂直面上的支点反力。
(2)分别作出水平面上的弯矩(MH)和垂直面上的弯矩图(Mv)。
(3)计算合成弯矩。
(4)作出转矩图T。
(5)计算当量弯矩,绘出当量弯矩图
式中α是根据扭矩性质的不同而引入的修正系数。
当扭矩为脉动循环时,α=[σ-1b]/[σ0b]≈0.6;
当扭矩平稳不变时,α=[σ-1b]/[σ+1b]≈0.3;
当扭矩为对称循环时,α=1。
其中[σ-1b]、[σ0b]、[σ+1b]分别为对称循环、脉动循环及静应力状态下的许用弯曲应力,其值可查表。
(6)校核危险截面的强度。
根据当量弯矩图找出危险截面,进行轴的强度校核,公式如上。
轴的设计:
设计轴的一般步骤为:
1)选材
2)按扭转强度估算轴的最小直径
3)设计轴的结构,绘出轴的结构草图(确定轴上零件的位置和固定方法;
确定各轴段直径、长度。
)
4)按弯扭合成进行轴的强度校核。
一般选2—3个危险截面进行校核。
若危险截面强度不够或强度裕度太大,则必须重新修改轴的结构。
PPT展示,老师讲授
学生掌握转轴组合变形强度校核理论
75分钟
三、老师讲解的转轴组合变形强度校核
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
(2)选择轴的材料和热处理方法。
轴采用45钢正火处理。
查表σb=600MPa。
(3)估算轴的最小直径
把各参数代入轴径计算公式中:
(4)轴的结构设计及绘制结构草图
(5)计算求垂直面、水平面的支反力
(6)绘制垂直面的弯矩图
(7)绘制合成弯矩图
(8)求轴传递的转矩
(9)求危险截面的当量弯矩
(10)按弯、扭组合作用验算轴的强度(11)键槽设计及其公差(12)确定轴的各处倒角、圆角,公差(13)绘制轴的工作图
学生掌握转轴组合变形强度校核实际计算
5分钟
四、课堂小结
梁纯弯曲时的强度条件及计算
附件(案例,任务书等):
参考资料《机械设计基础》朱艳芳主编西南师范大学出版社
教后小记
授课教师签名:
第13章滚动轴承的构造、材料、类型
滚动轴承构造、材料、类型及性能特点
滚动轴承构造
滚动轴承性能特点
12月19日
滚动轴承
学生了解滚动轴承
15分钟
二、教师引领学生对滚动轴承类型的学习
老师讲解滚动轴承类型
滚动轴承
轴承的功用是支承轴及轴上零件,保持轴的旋转精度,减少转轴与支承之间的摩擦和磨损。
根据支承处相对运动表面的摩擦性质,轴承分为滑动摩擦轴承和滚动摩擦轴承,分别简称为滑动轴承和滚动轴承,如图所示。
径向滑动轴承
推力滑动轴承
滚动轴承(向心轴承)
滚动轴承(推力轴承)
学生掌握滚动轴承类型
20分钟
三、教师引领学生对滚动轴承结构的学习
老师讲解滚动轴承构造、材料、类型
(1)滚动轴承的结构
滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。
内圈装在轴颈上,外圈装在机座或零件的轴承孔内。
多数情况下,外圈不转动,内圈与轴一起转动。
当内外圈之间相对旋转时,滚动体沿着滚道滚动。
保持架使滚动体均匀分布在滚道上,并减少滚动体之间的碰撞和磨损。
常常见的滚动体有6种形状,如图所示:
2.滚动轴承的类型
为满足机械的各种要求,滚动轴承有多种类型。
滚动体的形状可以是球轴承或滚子轴承;
滚动体的列数可以是单列或双列等。
表列出了一般滚动轴承(GB/T272-93)的类型及特性。
常用滚动轴承的类型、代号及特性
轴承类型
轴承类型简图
类型代号
标准号
特性
调心
球轴承
1
GB/T281
主要承受径向载荷,也可同时承受少量的双向轴向载荷。
外圈滚道为球面,具有自动调心性能,适用于弯曲刚度小的轴。
调心滚
子轴承
2
GB/T288
用于承受径向载荷,其承载能力比调心球轴承大,也能承受少量的双向轴向载荷。
具有调心性能,适用于弯曲刚度小的轴。
圆锥滚
3
GB/T297
能承受较大的径向载荷和轴向载荷。
内外圈可分离,故轴承游隙可在安装时调整,通常成对使用,对称安装。
双列深
沟球轴承
4
-
主要承受径向载荷,也能承受一定的双向轴向载荷。
它比深沟球轴承具有更大的承载能力。
推力
单向
5(5100)
GB/T301
只能承受单向轴向载荷,适用于轴向力大而转速较低的埸合。
双向
5(5200)
可承受双向轴向载荷,常用于轴向载荷大、转速不高处。
深沟
6
GB/T276
主要承受径向载荷,也可同时承受少量双向轴向载荷。
摩擦阻力小,极限转速高,结构简单,价格便宜,应用最广泛。
角接触
7
GB/T292
能同时承受径向载荷与轴向载荷,接触角α有15°
、25°
、40°
三种。
适用于转速较高、同时承受径向和轴向载荷的场合。
推力圆柱
滚子轴承
8
GB/T4663
只能承受单向轴向载荷,承载能力比推力球轴承大得多,不允许轴线偏移。
适用于轴向载荷大而不需调心的场合。
圆柱滚
外圈无
挡边圆
柱滚子
轴
承
N
GB/T283
只能承受径向载荷,不能承受轴向载荷。
承受载荷能力比同尺寸的球轴承大,尤其是承受冲击载荷能力大。
学生掌握滚动轴承结构
22分钟
四、教师引领学生对滚动轴承代号的学习
滚动轴承的代号表示方法
代号用途:
代表象征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等,代号由国家标准GB/T272-93规定。
代号的构成:
前置代号——表示轴承的分部件
基本代号——表示轴承的类型与尺寸等主要特征
后置代号——表示轴承的精度与材料的特征
轴承代号的组成如下表所示:
前置代号
基本代号
后置代号
轴承的分
部件代号
五
四
三
二
一
内
部
结
构
代
号
密
封
与
防
尘
保
持
架
及
其
材
料
特
殊
轴
承
公
差
等
级
游
隙
多
配
置
它
内径代号:
一般情况下轴承内径用轴承内径代号(基本代号的后两位数)×
5=内径(mm),例:
轴承6204的内径是04×
5=20mm。
常见特殊情况:
㈠当轴承内径小于20mm
轴承内径尺寸为(mm)
10
12
15
17
对应内径代号为
00
01
02
03
㈡当轴承内径小于10mm,直接用基本代号的最后一位表示轴承内径尺寸;
例:
轴承608Z,用基本代号‘608’的最后一位8作内径尺寸,轴承608Z的内径为8mm。
以此类推627的内径为7mm,634的内径为4mm。
㈢轴承的内径不是5的倍数或者大于等于500mm,内径代号用斜杠‘/’隔开。
另一种情况:
有部分滚针轴承旧代号内径代号直接用‘/’隔开。
这几种情况‘/’后边的几位数值为轴承内径尺寸。
见下表示例:
轴承型号
619/1.5
62/22
60/500
3519/1120
7943/25
内径尺寸(mm)
1.5
22
以上是几种轴承内径常见的表示方法,国际上有些公司的代号都不尽相同;
要以
实际情况为准。
具体要参考各种资料和各厂家样本。
尺寸系列代号:
用于表达相同内径但外径和宽度不同的轴承,见图。
外径系列代号:
特轻(0,1),轻
(2),中(3),重(4)
宽度系列代号:
一般正常宽度为“0”,通常不标注。
但对圆锥滚子轴承(7类)和调心滚子轴承(3类)等类型不能省略“0”
6010为轻薄系列,应用于轻载荷、高转速;
6210是轻型系列,轻型负荷转速最合理,是应用面最广的类型;
6310是中重型系列;
6410是重系列,用于重载低速。
中型和中重型应用最广,如各类机械传动部件、中小型电动机、流水线传送带、摩托车等等各种机械设备几乎都有用到这两种类型。
类型代号:
应记住常用的轴承代号:
3,5,6,7,N五类,对应老代号为7,8,0,6,2类。
公差等级代号见表。
游隙代号:
游隙代号分六级以/C1/C2/C3/C4/CM为代号,CM为电机用轴承游隙组,其他游隙组数值越大游隙就越大;
C0为基础组游隙不标注。
选择轴承游隙要充分考虑轴承安装孔和轴承与轴的配合公差及温度,详请参考GB/T4604标准。
学生掌握滚动轴承代号
五、学生完成滚动轴承代号的解读、老师总结
代号方法示例:
例①6308 6--深沟球轴承,3--中系列,08--内径d=40mm,公差等级“O”级、游隙组为“0”组都不标注;
例②N105/P5 N--圆柱滚子轴承,1--特轻系列,05--内径d=20mm,公差等级为5级,游隙组为“0”组不标注;
例③7214C/P4 7--角接触球轴承,2--轻系列,14--内径d=70mm,C--公称接触角α=15°
,P4--公差等级为4级,游隙组为“0”组;
例④30213 3--圆锥滚子轴承,0--正常宽度(0不可省略),2--轻系列,13--内径d=65mm,公差等级为0级,游隙组为“0”组;
六、教师引领学生对滚动轴承失效形式的学习
老师讲解滚动轴承支承结构
1.滚动轴承的支承结构类型
(1)两端固定式
(2)一端固定、一端游动式
2.滚动轴承的轴向固定
从上面各图可以看到,内圈和外圈的轴向定位。
3.轴承轴向位置的调整
4.滚动轴承的配合与装拆
(1)滚动轴承的配合
由于滚动轴承是标准件,因此内圈与轴采用基孔制。
n6、m6、k6、js6。
外圈与箱体座孔采用基轴制。
J7、J6、H7、G7。
(2)滚动轴承的安装与拆卸
装轴承
装润滑脂
学生掌握滚动轴承失效形式
七、教师引领学生对滚动轴承的润滑及密封的学习
老师讲解滚动轴承的润滑
、密封
(1)滚动轴承的润滑
滚动轴承常用的润滑剂有润滑脂、润滑油及固体润滑剂。
润滑方式和润滑剂的选择,可根据轴颈的速度因数dn的值来确定。
最常用的滚动轴承润滑剂为润滑脂。
脂润滑适用于dn值较小的场合,其特点是润滑脂不易流失、便于密封、油膜强度较高,故能承受较大的载荷。
各种润滑方式下轴承的允许dn值(mm.r/min)
脂润滑
油润滑
油浴润滑
滴油润滑
循环油润滑
喷雾润滑
深沟球轴承
160000
250000
400000
600000
>600000
调心球轴承
160000
角接触球轴承
圆柱滚子轴承
120000
圆锥滚子轴承
100000
230000
300000
调心滚子轴承
80000
120000
250000
推力球轴承
40000
60000
150000
注:
d——轴承内径(mm);
n——轴承转速(r/mm)
(2)滚动轴承的密封对轴承进行密封是为了阻止灰尘、水、和其它杂物进入轴承,并阻止润滑剂流失。
滚动轴承的密封一般分为接触式密封、非接触式密封和组合式密封。
各种密封装置的结构、特点及应用见表。
常用滚动轴承的密封形式
密封类型
图例
适用场合
说明
接触式密封
毛毡圈密封
脂润滑。
要求环境清洁,轴颈圆周速度不大于4~5m/s,工作温度不大于900C
矩形断面的毛毡圈被安装在梯形槽内,它对轴产生一定的压力而起到密封作用
皮碗密封
脂或油润滑。
圆周速度<7m/s,工作温度不大于1000C
皮碗是标准件。
密封唇朝里,目的是防漏油;
密封唇朝外,防灰尘、杂质进入
非接触式密封
油沟式密封
干燥清洁环境
靠轴与盖间的细小环形间隙密封,间隙愈小愈长,效果愈好,间隙0.1~0.3mm
迷宫式密封
密封效果可靠
将旋转件与静止件之间间隙做成迷宫形式,在间隙中充填润滑油或润滑脂以加强密封效果
组合密封
脂或油润滑
这是组合密封的一种形式,毛毡加迷宫,可充分发挥各自优点,提高密封效果。
组合方式很多,不一一列举
学生掌握滚动轴承的润滑、密封