16级机械基础教案.docx
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16级机械基础教案
机械基础教案总第课时
周次
第周
课型
新授课
课时
学时
授课教师
唐保华
授课班级
16汽修班
授课题目
§1-1机器的组成
教学目标
知识目标
了解机器与机构、零件与构件的区别和联系。
能力目标
能区分机构与机器、零件与构件。
素质目标
对机器的组成和机构与构件的含义有初步的认识。
教学方法
及手段
新开一门课程，引入新的概念，可能对新名词机构、构件感到陌生，所以应通过举例，深入浅出、通俗易懂地把机构和构件的定义表达清晰，让学生不会感到本课程难学，树立起自信和学习兴趣。
学法指导
由于该课程的性质是专业技术基础课，是为专业课服务的，课程的内容已经很贴近生产实际，但是学生对机械的感性认识很少，下厂实践的机会又不多，给讲好课带来一定的困难，所以讲课中应当注意联系学生生活中所用的机械和实习中所能看到的设备，以期能够取得较好的效果。
教具
教学课件
教学过程
教学内容及教师活动
学生活动
一、机器与机构
1.机器
人们的衣食住行都越来越依赖机器。
衣—从纺纱织布到成衣制作和洗衣、凉、熨衣；食--从播种到收割，从碾来到做饭；住—从盖房子的挖掘机、塔吊、搅拌机到装修；行-—从自行车、汽车到高速火车、飞机等，机器的应用非常普遍。
所以有必要对机器的组成、运动特点进行分析，为创造发明被人们喜爱的新机器提供理论根据。
机器的特征可以归纳以下三点：
1）人为的实物组合。
2）各实体之间有确定的相对运动。
3）能代替或减轻人类劳动的动力源。
具备以上三个特征的都称为机器。
所以电动自行车、汽车、机床、吊车、洗衣机等都是机器。
2.机构
自行车、补鞋机，农村用的水井手动压水泵，手摇升降凉衣架等都是具备机器的前二个特征，没有动力源，所以称为机构。
机构只是完成传递运动、力或改变运动的形式。
机构与机器的区别在于有无能代替人类劳动的动力源。
机器能完成机械功或传递机械能，而机构只能完成传递运动、力或改变运动形式。
机器中可能由一个机构，也可能由多个机构组成。
3.机械
机器和机构统称为机械。
4．构件与零件
构件是运动的实体，如自行车轮是由车圈、幅条、轴套和车胎组成的一个运动基本单元，称为一个构件，而车圈、幅条等都是机器制造的基本单元，称为零件，它是最小的单元。
大部分构件都是由多个零件组成的，有时可以是一个零件作为构件，如偏心轴即为一个构件。
零件是机械制造的基本单元，构件是机械运动的基本单元。
一个构件可由一个零件组成，也可能由多个零件组成。
二、机器的组成
无论是哪一种机器，其机构、功能大不相同，但都是由四大部分组成。
1、动力部分如电动自行车的电机、汽车的内燃机，它是机器的动力来源，没有动力源，机器就失去价值。
2、执行部分直接完成工作任务部分，如电动自行车的车轮，工业机器人的手持部分。
3、传动部分从动力源到执行部分的运动与动力的传递环节，如汽车的变速箱，机床的变速、变向等。
4、控制部分机器按预定的运动要求工作，如机械电气控制，方向盘等。
三、小结
1.机器与机构的联系与区别：
前者有动力源，后者没有动力源。
零件是机械制造基本单元，构件是机械运动的基本单元。
2.机器是由原动机部分、执行部分、传动部分和控制部分等四大组成部分。
举例
分析
理解
理解
理解
记忆
作业
1.何为构件和零件？
此二者之前有何区别？
2.机器是有哪几个部分组成的？
教学反思
由于该课程的性质是专业技术基础课，是为专业课服务的，课程的内容已经很贴近生产实际，但是学生对机械的感性认识很少，下厂实践的机会又不多，给讲好课带来一定的困难，所以讲课中应当注意联系学生生活中所用的机械和实习中所能看到的设备，以期能够取得较好的效果。
机械基础教案总第课时
周次
第周
课型
新授课
课时
学时
授课教师
唐保华
授课班级
16汽修班
授课题目
§1-2金属材料的性能
教学目标
知识目标
了解金属材料的物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能所包括的内容。
能力目标
掌握力学性能对金属材料所起的作用和工艺性能对加工的影响。
素质目标
了解金属材料的物理、化学、力学和工艺性能对零件使用的影响。
教学重点
金属材料的力学性能和应力与强度的关系。
教学难点
强度的分类
教学方法
讲练法、演示法、归纳法
教具
教学课件
教学过程
教学内容及教师活动
学生活动
一、导入新课
常用的机器零件都是由金属材料制成的，特别是一些重要的关键零件，不仅要求寿命长耐用，而且机械尺寸精巧又要易于加工，价格还要低廉，这就要求我们必须研究金属材料的物理、化学、力学和工艺性能，以满足各种不同的机械零件的性能要求。
如坦克的履带和挖掘机的铲齿都要求材料不仅要硬，还要耐磨损；机床的齿轮不仅要求表面硬度很高，而且芯部要具有足够的韧性；飞机的零件不仅要求材料要轻，同时还必须具有足够的强度，以抵抗气流的冲击。
等等。
力学性能是机械零件在力的作用下所表示出的特性；工艺性能是零件进行冷热加工时所表示出的特性，它们都是课程研究的重点。
教师设问：
塑料的应用很广，但为什么不用塑料来代替金属做重要的齿轮呢？
而有些地方却可以用塑料来代替齿轮，如家用电器中的组合音响、影碟机的转盘，随身听的传动都是塑料齿轮。
这是什么道理？
二、新课
1-2金属材料的性能
选择适合于机器使用的材料，主要依据于金属材料的性能。
它分为使用性能和工艺性能。
使用性能是指在使用条件下表现出来的性能，它包括物理、化学、力学性能，力学性能在机械设备中力的相互作用时所表现出来的性能，是课程研究的重点，关系最为密切；而工艺性能是零件从毛坯到成品加工生产过程中所表现出来的性能，对零件的加工影响很大。
一、金属材料的物理性能
物理性能：
指金属所固有的属性。
它包括密度、熔点、导热性、热膨胀和磁性等。
1、密度：
单位体积金属的质量（单位：
㎏/m3）。
根据密度，可分为轻金属（4.5g/㎝3）和重金属。
2、熔点：
金属从固态转变为液态时的温度称为熔点。
单位：
ºC。
根据熔点，可分为低熔点金属（小于1000ºC），中熔点金属（1000～2000ºC）和高熔点金属（大于2000ºC）。
3、导热性：
金属材料传导热量的能力。
一般用热导率（导热系数）λ表示导热性能的优劣。
单位为W（m·K）
4、热膨胀性：
金属材料的体积随温度升高而增大，随温度的降低而减小的性能。
常用线膨胀系数αl表示其膨胀性。
5、导电性：
金属材料传导电流的性能。
6、磁性：
金属材料导磁的性能称为磁性。
二、金属材料的化学性能
金属材料在化学作用下所表示出来的性能，主要表现在以下三个方面：
1）、耐腐蚀性
金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其它化学介质腐蚀作用的能力。
2）、抗氧化性
金属材料抵抗氧化作用的能力。
3）、化学稳定性
金属材料耐腐蚀性和抗氧化性的总称。
三、金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指金属材料在力的作用下所表现出来的性能。
1、强度：
金属材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。
抵抗能力越大，强度越高，强度越高、材料承受的外力越大。
越不容易被破坏。
强度的种类（形式）：
抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和抗弯强度。
最常用的：
抗拉强度
强度极限：
材料在拉伸试验下所承受的最大应力。
2、塑性：
金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不被破坏的能力。
衡量塑性的指标：
1）伸长率δ：
试样拉断后，其标距部分增加的长度与原标距长度的百分比，称为伸长率。
δ=（L1—L0）/L0×100%L1------拉伸后的长度L0------原始长度
2）断面收缩率ψ：
在拉伸试验中，试样拉断后其缩径处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，称为断面收缩率。
以ψ表示。
计算公式如下：
ψ=（S0—S1）/S0×100%
式中：
S0--试样原始横截面积，mm2；
S1--试样拉断后缩径处的最少横截面积，mm2。
δ、ψ值越大材料的塑性越好。
3、硬度：
金属材料抵抗其他更硬物体压入其表面的能力，是金属材料表面抵抗变形或破坏的能力。
常用的有：
布氏硬度（HB）：
用于铸铁、有色金属、低合金钢和结构钢调质件的硬度
洛氏硬度（HRC、HRB、HRA）：
应用最广泛，测定工件的表面硬度。
维氏硬度（HV）：
手续繁琐，应用很少。
4、韧性：
金属材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力。
单位为：
J/cm2
5、疲劳强度：
金属再聊在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。
钢：
107次，有色金属108次
四：
金属材料的工艺性：
1、铸造性
金属材料能否用铸造方法制成优良铸件的性能，又称可铸性。
灰铸造有优良的铸造性能。
2、锻压性
金属材料能否用锻压方法制成锻压件的性能，又称为可锻性。
低碳钢锻压性好
3、焊接性
金属材料在一定焊接条件下，是否易于获得优良焊接接头的能力，又称为可焊性。
低碳钢焊接性好
4、可加工性
金属材料切削加工的难易程度，又称为切削加工性。
硬度过高和过低的材料科加工性差。
二、小结
1、金属材料的性能包括使用性能和工艺性能，而使用性能中的力学性能与零件关系最大。
2、强度是金属材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。
强度越高，抵抗破坏能力越大。
常用强度是抗拉强度和强度极限
。
3、常用硬度表示方法有HB布氏和HRC洛氏硬度，后者用于淬火后材料的硬度表示。
作业
1、金属材料的性能如何分类？
2、名词解释：
强度塑性韧性硬度疲劳强度
教学反思
1、金属材料的物理、化学性能对学生来说比较熟悉，初中已多少学过，而力学性能、工艺性能和强度是新知识，可能比较陌生。
2、强度的种类较多，应多举例以示区别。
3、讲授与演示交叉进行，穿插提问与设问，最后归纳小结。
机械基础教案总第课时
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第周
课型
新授课
课时
学时
授课教师
唐保华
授课班级
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授课题目
§1-3机械零件的强度
教学目标
知识目标
1、了解机械零件失效和强度的内涵，内力和应力的定义。
2、掌握应力的常用单位MPa的换算方法。
能力目标
掌握应力对材料的强度的关系。
素质目标
了解失效、应力与零件强度的关系。
教学重点
了解失效的含义。
掌握强度的各种表示方法及应力的常用单位。
教学难点
应力的分类
教学方法
讲练法、演示法、归纳法
教具
教学课件
教学过程
教学内容及教师活动
学生活动
1-3机械零件的强度
一、基本概念
1、失效
为了保证机器的正常运行，零件应有良好的工作能力。
零件丧失工作能力或达不到要求的性能时，称为失效
2、载荷
机械零件在使用和制造过程中受到的力作用称为载荷或负载
载荷的大小、方向不随时间变化或变化缓慢的称为静载荷；
例如：
锅炉所受的压力就为静载荷。
载荷的大小、方向随时间变化或变化缓慢的称为动载荷。
例如：
发动机的曲轴或者汽车所受的载荷。
3、应力及常用单位
零件在载荷作用下产生内力，单位截面上的内力称为应力
应力的关系：
1
=106
=1N/mm2.
应力的大小、方向不随时间变化或变化缓慢的称为静应力；
应力的大小、方向随时间变化或变化缓慢的称为动应力。
注意：
静应力只能在静载荷作用下产生；变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生。
4、主要失效形式—各种应力状态下的不同形式。
二、机械零件失效形式：
1、整体断裂：
零件在受拉、压、弯、扭、剪等外载作用下，由于某一危险截面应力超过零件的强度极限6B而发生断裂或在变应力作用下危险剖面发生疲劳断裂。
2、过大的残余变形：
若作用在零件上的应力超过屈服极限6s，零件将产生残余变形。
3、零件表面破坏
作业
何为载荷和应力？
教学反思
讲课时，多举一些学生能理解的实例，以帮助学生理解。
使学生感到所讲内容贴近生活，贴近实际，以利于激发学生的学习兴趣，有利于调动学习的积极性。
机械基础教案总第课时
周次
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课型
新授课
课时
学时
授课教师
唐保华
授课班级
16汽修班
授课题目
§1-4摩擦和磨损
教学目标
知识目标
1、了解摩擦和磨损的危害及磨损的种类。
2、了解磨损的过程与类型。
能力目标
通过了解摩擦副的摩擦状态和磨损形成机理，能够分析零件磨损的原因，提出减少磨损的具体措施。
素质目标
提高学生对摩擦磨损的重视程度，做好机器的日常润滑维护与保养工作，保证设备正常运行，延长使用寿命。
教学重点
磨擦分类中的边界磨擦与混合磨擦的形成。
磨损种类中的疲劳磨损的形成机理。
教学难点
边界磨擦和疲劳磨损的形成机理。
教学方法
讲授法、教师与学生互动法、归纳法
教具
教学课件
教学过程
教学内容及教师活动
学生活动
导入新课（5分钟）
1、生活中普遍存在着磨擦，如人走路时鞋底与地面的摩擦，时间久了鞋底要磨损。
为了减少磨损，尽量把地面做得光滑，走路省力又可以减少磨损；但太光滑了却走不了路，如在光滑的冰面上寸步难行。
有时候又需要加大摩擦，如汽车刹车时，能尽快地停下来，这是希望路面粗糙些，摩擦力大些，刹车带与刹车轮能尽快闸紧抱住。
2、只要是两个相互运动的表面，就必定会产生摩擦，只要有摩擦就必定产生磨损，这是正常的现象。
研究摩擦和磨损的类型和机理，目的是减少摩擦损失，提高机械零件的使用寿命。
新课
1-4摩擦和磨损
重视摩擦对机器零件的影响，目前世界上约有30%~50%的能量消耗在各种形式的摩擦中，约有80%的机器是因为零件磨损而失效。
所以减少摩擦磨损，研究摩擦磨损的原因是关系到延长零件使用寿命，节约能源的重要问题。
（一）摩擦
摩擦是指两物体的接触表面阻碍它们相对运动的机械阻力。
摩擦的基本概念、分类、摩擦状态及物理值见教材P9面表1－1。
（二）磨损
1、磨损的过程
机件的磨损过程大致分为三个阶段
1）走合磨损阶段
2）稳定磨损阶段
3）剧烈磨损阶段
2、磨损的类型
根据磨损的机理分可分为以下五种
1）粘着磨损：
摩擦表面不平峰尖在相互作用的各点发生“冷焊”（粘附）后，材料从一个面转移到另一个面形成的磨损。
异类材料比同类材料抗粘性好；脆性材料比塑性材料抗粘性好；表面粗糙度愈小，抗粘能力愈强。
2）磨料磨损：
由外部进入摩擦表面间的游离颗粒或硬的不平峰尖在较软材料表面划刨出许多沟纹而形成的磨损。
材料的硬度超高，耐磨性越好；磨料的平均尺寸越大、硬度越大，磨损越大。
3）疲劳磨损
当作滚动或滚滑运动的高副受到反复的接触应力，如果接触应力超过材料的接触疲劳强度，就会在其表面或表面下形成疲劳裂纹，随着裂纹的扩展和相互连接，就会造成许多颗粒从零件工作表面脱落下来，而形成的磨损。
钢的心部硬度越高，产生疲劳裂纹的危险性越小；提高表面质量，在一定范围内能提高抗疲劳磨损能力；高压润滑，能提高抗疲劳磨损能力。
4）冲蚀磨损：
含有硬质微粒的流体冲击到固体表面所造成的磨损。
其影响因素有：
磨粒与固体表面的摩擦因数、磨粒的冲击角度、冲击速度等。
5）腐蚀磨损
由空气中的酸性物质水分，或润油料中的无机酸的化学作用在摩擦表面所造成的磨损。
影响腐蚀磨损的主要因素是：
零件表面的氧化膜性质和环境温度。
小结（5分钟）
1、摩擦和磨损是零件工作中不可避免的，目的是如何减少磨损，做好设备的维护与保养，延长零件的使用寿命。
2、常见的摩擦状态为混合摩擦。
应努力使零件处于液体摩擦状态。
3、磨损的类型很多，应当根据磨损的种类，采取相应的措施，提高零件的使用寿命。
举例
分析
理解
作业
摩擦和磨损有哪些形式？
教学反思
1、学生对摩擦的危害重视不够，而又不现实地提出不要摩擦的要求，通过学习本节内容，使学生能够正视摩擦和磨损的现实，对机器的润滑重要性有一定的认识。
2、该内容理论性较强，讲课中一定要联系实际，以提高学生的兴趣和效果，如磨料磨损可举眼不柔沙的实例。
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§2-1轴
教学目标
知识目标
1、了解轴的功用、分类、常用材料。
2、理解轴上零件的轴向和周向固定方法，熟悉轴的结构工艺性。
能力目标
1、能够合理选择轴的材料。
2、能够正确分析轴上结构设计的目的
素质目标
1、了解轴的功用和常用轴的材料选用。
2、能结合实际分析轴上个结构的功用，并提出改进措施。
教学重点
1、直轴的分类、轴的功用、轴的常用材料。
2、轴的结构要求及轴向和周向固定方法。
教学难点
轴上零件的固定方法，特别是结构工艺性。
教学方法
讲授法、实物教具演示、互动法、归纳法
教具
教学课件
教学过程
教学内容及教师活动
学生活动
导入新课
机械零件是组成及其的最基本单元，生产中必须按工艺图纸的要求生产出每一个零件，然后再组装成构件和机器，因此必须掌握常用零件的功用、结构特点和加工工艺，才能生产出适合机器使用的零件来。
常用零件可以分为通用零件和专用零件。
专用零件指某些机器上特有的零件，如直升飞机上的螺旋桨；轮船上的螺旋桨；内燃机上的曲轴等。
通用零件是指在各种设备上都共同具有的通用零件，如螺钉、螺帽、轴承、齿轮等等。
本课程只讲通用零件的结构、特点。
通用零件有部分是标准件，即在市场上可以买到的，不必要自己组织生产；而有一部分必须自己生产，但他们具有统一的标准和规格。
教师演示实物，如有可能放生产录像，了解零件的生产过程。
强调学习本章内容要注意贴近实际，联系生活。
新课2.1轴
1、轴的用途
1．轴的主要功能是支承回转零件
2．传递运动和动力
2、轴的分类
光轴
1．对轴的一般要求：
足够的强度、合理的结构、良好的工艺性
直轴
曲轴
阶梯轴
2.轴线形状分类：
挠性轴
固定心轴——火车轮轴
心轴——只受弯矩
转动心轴——自行车前轴
传动轴——只受扭矩
汽车传动轴
转轴——既受弯矩又受扭矩
传动齿轮轴
3.按承载情况不同
小结（10分钟）
1、按载荷方向直轴可以分为传动轴、芯轴和转轴三种，大多数轴为转轴。
2、一般常见轴为45钢材料，较重要的轴为40Cr经过调质处理。
3、轴向零件的固定方法可分为轴向固定和周向固定两种。
轴肩和键是常用的两种方法，具体要以实际而选用。
4、轴的加工工艺性是由于加工需要而确定的，使为下一步工序而设置的。
举例
分析
作业
1轴的主要功能是什么？
2常见的轴主要有哪几种？
教学反思
由于学生事件知识很少，对于轴上零件的固定方法不易理解，尤其是结构工艺性更难懂，因此教学时，应当配以课件或加工实况录像与生产安装的教学录像协助学生理解，或者携带实物演示。
机械基础教案总第课时
周次
第周
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新授课
课时
学时
授课教师
唐保华
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16汽修班
授课题目
§2-2轴承
教学目标
知识目标
1.了解轴承的作用，分类及结构特点
2.掌握滚动轴承的代号含义，能够熟记常用轴承的代号。
能力目标
1．能够掌握滑动轴承和滚动轴承的优点及应用场合。
2．能够看懂滚动轴承代号的含义，并正确选用轴承。
素质目标
1、了解常用零件轴承的分类，滑动轴承和滚动轴承的特性。
2、能够读懂滚动轴承的代号的含义。
教学重点
1．滑动轴承与滚动轴承的特点与应用场合。
2．掌握滚动轴承代号的含义。
教学难点
1．滑动轴承与滚动轴承的使用场合。
2．滚动轴承的代号含义。
教学方法
讲练法，教具演示法，讲课中穿插讨论与提问和归纳法。
教具
教学课件
教学过程
教学内容及教师活动
学生活动
一．作业讲评（5分钟）
根据轴类零件学生作业完成中存在问题进行讲评，注意强调独立完成，切勿抄袭。
重点表扬独立思考完成作业的少部分同学，即使做得不准确或不对，也应给予提倡。
二．导入新课（5分钟）
轴要正常工作，必须有零件将它支承起来，同时还要保证轴能在支承件上正常转动，这个零件就是轴承。
轴与轴承之间的相对转动，从接触面的摩擦状态来分可以分成滚动摩擦和滑动摩擦，因此把轴承分成了滑动轴承和滚动轴承。
众所周知，滚动摩擦的摩擦系数比滑动摩擦的摩擦系数小，那为什么滑动轴承在工业上还有一定的用途呢？
只要能存在的东西，必定有市场，就会有存在的道理。
这也是我们研究学习的地方。
三．新课教学
首先用实物让学生认识滚动轴承和滑动轴承，有感性的认识，结合举出实例。
可以从实物结构讲起。
轴承：
用于确定轴与其他零件的相对运动位置并起支承和导向作用的零（部）件
轴承的作用：
●支承转动的轴和轴上零件
●保持轴的正常工作位置和旋转精度
●导向
轴承的分类：
●滚动轴承——以滚动摩擦为主
●滑动轴承——仅发生滑动摩擦
一、滑动轴承
在结构上可以看出轴与轴承之间是滑动摩擦，为了减少摩擦，采用了以下三种方法：
（1）轴承表面上安装轴瓦，一般选用青铜，延长寿命。
（2）重要的轴承在轴瓦上浇上一层很薄的轴承合金。
（3）在上半轴瓦开上油沟槽，保证接触表面有足够的润滑。
此处可以设问：
为什么下轴瓦上不开油沟槽呢？
如果能保证处于液体润滑状态，即轴承的摩擦将处于最佳的状态，从理论上讲，此时轴承不应有磨损，寿命无限长。
因此滑动轴承可以有它的应用场合，有些时候还非用滑动轴承不可。
（一）滑动轴承的结构特点
1．
滑动轴承的分类
滑动轴承
2．应用特点（与滚动轴承比较）
1）平稳可靠，
2）径向尺寸小承载能力大、抗冲击
3）能实现较高旋转精度
4）能实现液体润滑，能在较恶劣条件下工作
5）适用于低速、重载、高速、支承精度要求较高及径向尺寸受限等场合
3．滑动轴承的结构
滑动轴承座：
装有轴瓦或轴套的壳体
轴瓦（或轴套）：
4．
常用滑动轴承的结构特点：
（二）滑动轴承的润滑
目的：
减少工作表面间的摩擦和磨损，冷却、散热、防锈蚀及减振等作用。
间歇润滑
润滑方式
芯捻式油杯
油环润滑
连续润滑
压力润滑
二、滚动轴承
由于滚动摩擦系数小，因此在大量的场合，滚动轴承应用较广，同时轴承已标准化，也方便更换维护。
（一）滚动轴承的结构
内圈
外圈
滚动体
1.滚动轴承的结构
保持架——分隔相邻滚动体，减少滚动体之间的碰撞和摩擦
2.滚动体形状：
球、圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子、滚针等
（二）滚动轴承的类型
1.调心球轴承
1）类型代号：
1
2）基本特性：
主要承受径向载荷，自动调心，允许角偏差<2º～3º
3）应用：
刚度较小的轴
1．圆锥滚子轴承
1）类型代号：
3
2）基本特性：
同时承受较大的径向和轴向载荷，内外圈可分离，成对使用
3）应用
2．推力轴承
1）类型代号：
5
2）基本特性：
只能承受单向轴向载荷，
3）应用：
轴向载荷大，转速不高
3．深沟球轴承
1）类型代号：
6
2）基本特性：
主要承受径向载荷，摩擦阻力小，极限转速高，价格低
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