机械设计基础轴承教案DOC.docx

1、机械设计基础轴承教案DOC授课题目第12章 轴的组合变形、轴的设计计算教学目标转轴的强度计算教学重点内容教学方法转轴的设计计算讲授法教学难点内容突破方法转轴的强度计算课堂类型理论/实践/理实一体授课地点1A207教学方法讲授法课 时3授课班级13级模具班实施日期12月15日备课时间12月教学过程时间分配内容/项目/情景教学活动形式教学目标3分钟一、导课示标导入：转轴变形老师讲授学生了解转轴变形40分钟二、教师引领学生转轴组合变形强度条件的学习老师讲解转轴组合变形强度校核转轴的强度计算 转轴同时承受扭矩和弯矩，必须按弯曲和扭转组合强度进行计算。 完成轴的结构设计后，作用在轴上外载荷（扭矩和弯矩）

2、的大小、方向、作用点、载荷种类及支点反力等就已确定，可按弯扭合成的理论进行轴危险截面的强度校核。 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 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， =-1b/0

3、b0.6；当扭矩平稳不变时， =-1b/+1b0.3；当扭矩为对称循环时， =1。其中-1b、0b、+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23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

4、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b=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

5、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：授课题目第13章 滚动轴承的构造、材料、类型教学目标滚动轴承构造、材料、类型及性能特点教学重点内容教学方法滚动轴承构造讲授法教学难点内容突破方法滚动轴承性能特点课堂类型理论/实践/理实一

6、体授课地点1A207教学方法讲授法课 时3授课班级13级模具班实施日期12月19日备课时间12月教学过程时间分配内容/项目/情景教学活动形式教学目标3分钟一、导课示标导入：滚动轴承老师讲授学生了解滚动轴承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）PPT展示，老师讲授学生掌握滚动轴承类型20分钟三、教师引领学生对

7、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

8、代号标准号特 性调心 球轴承1GB/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2GB/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 子轴承3GB/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。推力球轴承单向5 (5100)GB/T301只能承受单向轴向载荷，适用于轴向力大而转速

9、较低的埸合。双向5 (5200)GB/T301可承受双向轴向载荷，常用于轴向载荷大、转速不高处。深沟球轴承6GB/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。角接触球轴承7GB/T292能同时承受径向载荷与轴向载荷，接触角有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8GB/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。圆柱滚子轴承外圈无挡边圆柱滚子轴 承NGB/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

10、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它代号内径代号：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)，

11、例：轴承6204的内径是045=20mm 。 常见特殊情况： 当轴承内径小于20mm轴承内径尺寸为(mm)10121517对应内径代号为00010203 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。 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619/1.562/2260/5003519/11207

12、943/25内径尺寸(mm)1.522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

13、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20分钟五、学生完成滚动轴承代号的解读、老师总结代号方法示例：例63086-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N1

14、05/P5N-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7214C/P47-角接触球轴承，2-轻系列，14-内径d=70mm，C-公称接触角=15，P4-公差等级为4级，游隙组为“0”组；例302133-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；20分钟六、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

15、 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PPT展示，老师讲授学生掌握滚动轴承失效形式20分钟七、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

16、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160000250000400000600000600000调心球轴承160000250000400000角接触球轴承160000250000400000600000600000圆柱滚子轴承120000250000400000600000圆锥滚子轴承100000160000230000300000调心滚子轴承80000120000250000推力球轴承4000060000120000150000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

17、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45m/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脂润滑。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0.10.3mm迷宫式密封脂或油润滑。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：