《机械设计基础》电子教案12-15

第次课教学整体安排授课时间第周周第节课时安排2授课题目（教学章、节或主题）：第12章滑动轴承12.1滑动轴承的分类和结构特点12.2滑动轴承的摩擦状态和失效形式教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：1、掌握滑动轴承的分类和结构特点；2、理解滑动轴承的摩擦状态和失效形式。教学内容（包括基本内容、重点、难点）：12.1滑动轴承的分类和结构特点12.1.1滑动轴承的分类1、按承受载荷的方向分（1）径向滑动轴承。轴承上的反作用力与轴心线垂直的轴承称为径向滑动轴承（2）止推滑动轴承。轴承上的反作用力与轴心线方向一致的轴承称为止推滑动轴承。2、按轴承工作表面的摩擦状态分（1）流体润滑滑动轴承。（2）不完全液体润滑滑动轴承。12.1.2滑动轴承的结构特点1、径向滑动轴承的结构（图12.1~12.5）常用滑动轴承的结构形式及其尺寸已经标准化，应尽量选用标准形式。可分为整体式滑动轴承、剖分式滑动轴承、自动调心式滑动轴承、间隙可调式滑动轴承。2、止推滑动轴承的结构(图12.6)止推滑动轴承主要由轴承座和止推轴颈组成，按轴颈支承面的结构形式不同，可分为实心式、空心式、环形式三种。12.1.3特殊结构轴承简介1、液体润滑滑动轴承简介轴颈与轴瓦两摩擦表面不直接接触而保持液体润滑状态，实现这种液体润滑状态的轴承称为液体润滑滑动轴承。轴承旋转精度高、寿命长，已广泛应用于精密、高速、重载机械中，如汽轮机、精密磨床等。2、气体轴承简介是用气体作润滑剂的滑动轴承。气体轴承的摩擦阻力很小，因而功耗甚微，不存在油类污染，密封简单，回运精度高，运行噪音低，主要缺点是承载量不大，常用于航空陀螺仪、高速风动磨头、医疗设备和高速离心机等设备中。12.2滑动轴承的摩擦状态和失效形式12.2.1滑动轴承的摩擦状态根据两滑动表面之间有油、无油，油多、油少的不同润滑情况，可能产生以下几种摩擦状态：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦。12.2.2滑动轴承的失效形式滑动轴承的失效是由多种原因引起的，其失效形式也有多种，有时几种形式并存，相互影响。根据滑动轴承的工作情况，其主要失效形式为：①磨粒磨损。②刮伤。③胶合(烧瓦)。④疲劳破坏。⑤腐蚀磨损。讨论、思考题、作业：P20512-312-5参考资料（含参考书、文献等）：陈立德.机械设计基础.第2版.北京:高等教育出版社，2003郭仁生,魏宣燕.机械设计基础.第2版.清华大学出版社，2005实施情况及分析良好教学过程设计：复习_5_分钟，授新课_60__分钟，安排讨论_25_分钟，布置作业__分钟授课类型（请打√）：理论课√讨论课□实验课□练习课□其他□教学方式（请打√）：讲授√讨论√指导□其他□教学资源（请打√）：多媒体√模型□实物□挂图□音像□其他□填表说明：1.每项页面大小可自行添减；2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。第次课教学整体安排授课时间第周周第节课时安排2授课题目（教学章、节或主题）：12.3滑动轴承的材料和轴瓦结构12.4滑动轴承的润滑12.5不完全流体润滑滑动轴承的计算教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：1、掌握滑动轴承的材料和轴瓦结构；2、了解滑动轴承的润滑；3、理解不完全流体润滑滑动轴承的计算。教学内容（包括基本内容、重点、难点）：12.3滑动轴承的材料和轴瓦结构12.3.1滑动轴承的材料1、对轴承材料性能的基本要求轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。根据前面所述的轴承主要失效形式，对轴承材料性能的基本要求有：①具有良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性。②具有足够的强度，包括抗冲击强度、抗压强度和抗疲劳强度。③具有良好的塑性、摩擦顺应性、嵌入性和磨合性。④具有良好的导热性、润滑性及耐腐蚀性，较小的热膨胀性系数。⑤良好的工艺性和经济性等。2、常用的轴承材料常用的轴承材料分为三大类：金属材料（如轴承合金、铜合金、铝基合金和铸铁等）；多孔质金属材料(粉末冶金材料)和非金属材料（如塑料、橡胶、石墨等）。12.3.2轴瓦结构1、轴瓦的形式与构造常用的轴瓦有整体式和剖分式两种结构。整体式轴瓦又称轴套，用于整体式滑动轴承。剖分式轴瓦用于剖分式滑动轴承。2、轴瓦的定位与配合轴瓦和轴承座不允许有相对移动，为了防止轴瓦的移动，可将其两端做出凸缘用于轴向定位，也可用销钉或紧定螺钉将其固定在轴承座上。3、油孔、油槽和油腔的开设为使润滑油均布于轴瓦工作表面，在轴瓦的非承载区上开设有油孔、油槽和油腔。12.4滑动轴承的润滑12.4.1润滑剂及其选用原则凡能起到降低摩擦阻力作用的介质都可作为润滑剂。润滑剂主要有：液体润滑剂（如润滑油、水）、半固体润滑剂（如润滑脂）、固体润滑剂（如石墨、二硫化钼）和气体润滑剂（如空气）等几类。12.4.2润滑方式和装置1、润滑油润滑方式和装置润滑油润滑方式主要有间歇供油润滑和连续供油润滑两种。主要的润滑方式和装置有以下几种：(1)人工加油润滑。(2)滴油润滑。(3)油环润滑。(4)浸油润滑。(5)飞溅润滑。(6)压力循环润滑。2、润滑脂润滑方式和装置润滑脂一般只能间歇供应。常用的润滑装置有旋盖式油杯和压注油杯。3、润滑方式的选择：可根据系数k来选择。12.5不完全流体润滑滑动轴承的计算不完全液体润滑动轴承大多处在混合润滑状态（边界润滑与液体润滑同时存在的状态），其主要失效形式是轴承表面磨损和因边界油膜的破裂导致的表面胶合或烧瓦。计算准则是维持边界油膜不发生破裂，以减少发热和磨损，并根据边界膜的机械强度和破裂温度来决定轴承的工作能力。讨论、思考题、作业：P20512-612-712-9参考资料（含参考书、文献等）：陈立德.机械设计基础.第2版.北京:高等教育出版社，2003郭仁生,魏宣燕.机械设计基础.第2版.清华大学出版社，2005实施情况及分析良好教学过程设计：复习_5_分钟，授新课_60_分钟，安排讨论_25_分钟，布置作业__分钟授课类型（请打√）：理论课√讨论课□实验课□练习课□其他□教学方式（请打√）：讲授√讨论√指导□其他□教学资源（请打√）：多媒体√模型□实物□挂图□音像□其他□填表说明：1.每项页面大小可自行添减；2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。第次课教学整体安排授课时间第周周第节课时安排2授课题目（教学章、节或主题）：第13章滚动轴承13.1滚动轴承的组成、类型和特点13.2滚动轴承的代号及选择教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：1、掌握滚动轴承的组成、滚动轴承的代号；2、理解滚动轴承的类型、特点和选择。教学内容（包括基本内容、重点、难点）：13.1滚动轴承的组成、类型和特点13.1.1滚动轴承的组成如图13.1所示，滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架四部分组成。滚动体是轴承的主要零件，常见的形状如图13.2所示：球形、圆柱、圆锥、鼓形和滚针形等。13.1.2滚动轴承的主要类型、特点及应用1、滚动轴承的类型（1）按轴承承受载荷的作用方向（含接触角）分类：向心轴承、推力轴承。（2）按滚动体形状分类：球轴承、滚子轴承。（3）按调心能力分类：调心轴承、刚性轴承。（4）按游隙能否调整分类：可调游隙轴承（如角接触球轴承、圆锥滚子轴承等），不可调游隙轴承（如深沟球轴承、圆柱滚子轴承等）。2、滚动轴承的特点及应用滚动轴承机械效率较高；运转精度高；轴向尺寸小；润滑方便、简单、易于密封和维护。在中速、中载和一般工作条件下运转的机械设备中得到广泛应用。表13.2中列出了常用的滚动轴承类型与性能特点。13.2滚动轴承的代号及选择13.2.1滚动轴承的代号滚动轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号组成，其排列顺序如表13.3所示。1、基本代号基本代号用于表明滚动轴承的内径、直径系列、宽度系列和类型，一般最多为五位数字或4位数字和字母组成。（1）内径代号用基本代号右起一、二位数字表示。其表示方法见表13.4。（2）直径系列代号基本代号右起第三位数字表示。它反映了具有相同内径的轴承在外径方面的变化。按7、8、9、0、1、2、3、4、5的顺序，外径依次增大，轴承的承载能力也相应增大。（3）宽（高）度系列代号用基本代号右起第四位数字表示。它反映了具有相同内径和外径尺寸的轴承，对向心轴承，配有不同宽度尺寸系列，代号取8、0、1、2、3、4、5、6，宽度依次增大，正常宽度的轴承此代号为“0”。（4）类型代号用基本代号右起第五位数字或字母表示，见表13.2。2、后置代号是用字母和数字等表示轴承的内部结构、公差等级、游隙等，处于基本代号之后。这里介绍一下表13.3中所列的几个常用后置代号。3、前置代号轴承的前置代号用于表示可分离轴承的各部分的分部件，用字母表示。如用L表示可分离轴承的可分离套圈，K表示轴承的滚动体与保持架组件等。讲解：例13-113.2.2滚动轴承的选择1、轴承工作载荷的大小、方向和性质；2、轴承工作转速3、轴承的装卸、调整，支承轴的刚度；4、经济性。讨论、思考题、作业：P29113-113-3参考资料（含参考书、文献等）：陈立德.机械设计基础.第2版.北京:高等教育出版社，2003郭仁生,魏宣燕.机械设计基础.第2版.清华大学出版社，2005实施情况及分析良好教学过程设计：复习_5_分钟，授新课_60__分钟，安排讨论_25_分钟，布置作业__分钟授课类型（请打√）：理论课√讨论课□实验课□练习课□其他□教学方式（请打√）：讲授√讨论√指导□其他□教学资源（请打√）：多媒体√模型□实物□挂图□音像□其他□填表说明：1.每项页面大小可自行添减；2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。第次课教学整体安排授课时间第周周第节课时安排2授课题目（教学章、节或主题）：13.3滚动轴承的选择计算教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：1、理解滚动轴承的失效形式及计算准则、滚动轴承寿命、基本额定动载荷、角接触轴承的轴向载荷概念及公式；2、掌握滚动轴承的寿命计算。教学内容（包括基本内容、重点、难点）：13.3.1滚动轴承的失效形式及计算准则1、滚动体受力滚动轴承在通过轴心线的轴向载荷Fa作用下，可认为各滚动体所承受载荷是相等的。2、滚动轴承主要失效形式（1）疲劳点蚀；（2）塑性变形3、滚动轴承设计准则对于一般运转的滚动轴承，其主要失效形式是疲劳点蚀。为了防止疲劳点蚀，以疲劳强度计算为依据，进行轴承的寿命计算。对于不回转、转速极低（n10r/min）或间歇摆动的轴承，其失效形式塑性变形，为了防止塑性变形，以静强度为依据，进行轴承的强度计算。13.3.2滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷1、轴承寿命滚动轴承的寿命是指轴承中任何一个滚动体或内、外圈滚道上出现疲劳点蚀前轴承转过的总转数，或在一定转速下总的工作时间。2、滚动轴承基本额定动载荷标准规定滚动轴承的基本额定寿命为L10＝106r时，它所能够承受极限载荷称为基本额定动载荷，并用字母C表示。13.3.3滚动轴承的寿命计算PfCfnLPTh60106CLnfPfChTP61060讲解：例13-213.3.4滚动轴承的当量动载荷计算rFPaFParYFXFP讲解：例13-3、13-413.3.5角接触轴承的轴向载荷1、向心角接触轴承的内部轴向力角接触球轴承（图13.9a）和圆锥滚子轴承（图13.9b）的内部轴向力的大小可由表13.13中的公式求得，其方向由外圈宽端面指向窄端面。2、实际轴向载荷的计算计算两端轴承实际承受的轴向载荷步骤如下：1）先计算出两支承处的内部轴向力S1、S2的大小，并绘出其方向。2）将外加轴向载荷FA及与之同向的内部轴向力之和与另一内部轴向力进行比较，以判定轴承的紧端与松端。3）由力的平衡条件确定两端轴承的实际轴向载荷Fa1和Fa2。讲解：例13-5、13-613.3.6滚动轴承的静强度计算arFYFXP000000CPS讨论、思考题、作业：P29213-1413-1513-16参考资料（含参考书、文献等）：陈立德.机械设计基础.第2版.北京:高等教育出版社，2003郭仁生,魏宣燕.机械设计基础.第2版.清华大学出版社，2005实施情