1、机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承第十章第十章 滑动轴承滑动轴承 10-1 10-1 摩擦状态摩擦状态10-210-2 滑动轴承的滑动轴承的滑动轴承的滑动轴承的应用及类型结构应用及类型结构应用及类型结构应用及类型结构10-3 10-3 滑动轴承材料及轴瓦结构滑动轴承材料及轴瓦结构10-5 10-5 润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置10-4 10-4 非液体摩擦滑动轴承的计算非液体摩擦滑动轴承的计算机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承教学目标教学目标:了解摩擦状态的类型了解摩擦状态的类型,掌握剖分式向心滑动轴掌握剖分式向心滑动轴 承和推力轴承的典型结构特点承和推力轴承的典型结构特点;掌

　　2、握轴瓦常用掌握轴瓦常用 材料材料;了解润滑剂的类型及性能指标；了解润滑剂的类型及性能指标；掌握非掌握非 液体摩擦滑动轴承的失效形式及设计计算。液体摩擦滑动轴承的失效形式及设计计算。教学重点教学重点:掌握剖分式向心滑动轴承和推力轴承的典型掌握剖分式向心滑动轴承和推力轴承的典型 结构特点结构特点;轴瓦常用材料；轴瓦常用材料；滑动轴承的失效形式及设计计算滑动轴承的失效形式及设计计算教学难点：教学难点：滑动轴承的失效形式及设计计算滑动轴承的失效形式及设计计算机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承轴承的功用轴承的功用支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度减少转轴与支承

　　3、之间的摩擦和磨损减少转轴与支承之间的摩擦和磨损轴承的轴承的分类分类滚动轴承滚动轴承滑动轴承滑动轴承优点多，应用广范优点多，应用广范用于高速、高精度、重载、用于高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合结构上要求剖分等场合机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承1.1.干摩擦干摩擦2.2.边界摩擦边界摩擦3.3.液体摩擦液体摩擦4.4.非液体摩擦非液体摩擦 两摩擦面间无任何润滑剂两摩擦面间无任何润滑剂固体表面直接接触固体表面直接接触摩擦、磨损大摩擦、磨损大强烈温升强烈温升不允许不允许0.300.300.35 0.35 两摩擦面由吸附着的很簿的边界膜隔开的摩擦两摩擦面由吸附着的很簿的边界膜隔开的摩擦

　　4、 0.10.10.30.3 两摩擦面完全由液体隔开的摩擦两摩擦面完全由液体隔开的摩擦理想理想 0.0010.0010.010.01 干、边界、液体摩擦并存干、边界、液体摩擦并存实际实际摩擦状态摩擦状态 10-1 10-1 摩擦状态摩擦状态vvv机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承10-210-2 滑动轴承的滑动轴承的滑动轴承的滑动轴承的应用及类型结构应用及类型结构应用及类型结构应用及类型结构 向心滑动轴承向心滑动轴承 推力滑动轴承推力滑动轴承一、滑动轴承的应用一、滑动轴承的应用 滑动轴承由于是面接触，在接触面之间有油膜减振，所以具有滑动轴承由于是面接触，在接触面之间有油膜减振，所以具有承载

　　5、能力大、抗振性能好、工作平稳、噪声小等特点。承载能力大、抗振性能好、工作平稳、噪声小等特点。1.1.在高速、高精度、重载和结构上要求剖分场合在高速、高精度、重载和结构上要求剖分场合（如气轮机、（如气轮机、内燃机、高速高精度磨床、压缩机、轧钢机、化工机械等）内燃机、高速高精度磨床、压缩机、轧钢机、化工机械等）滑动轴滑动轴承仍占有重要地位，是滚动轴承所不能完全代替的。承仍占有重要地位，是滚动轴承所不能完全代替的。2.2.由于它结构简单、制造容易、成本低，故被广泛应用与由于它结构简单、制造容易、成本低，故被广泛应用与各种各种简单机械中简单机械中。机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承 滑动轴承按其

　　6、能够承受的载荷不同分为径向（向心）滑滑动轴承按其能够承受的载荷不同分为径向（向心）滑动轴承、止推（推力）滑动轴承。动轴承、止推（推力）滑动轴承。二、径向滑动轴承的结构二、径向滑动轴承的结构 常见的径向滑动轴承结构常见的径向滑动轴承结构有有整体式、剖分式和调心式整体式、剖分式和调心式。整体式滑动轴承具有结构整体式滑动轴承具有结构简单、成本低、刚度大等优点，简单、成本低、刚度大等优点，但在装拆时需要轴承或轴作较但在装拆时需要轴承或轴作较大的轴向移动，故装拆不便。大的轴向移动，故装拆不便。而且当轴颈与轴磨损后，无法而且当轴颈与轴磨损后，无法调整其间的间隙。所以这种结调整其间的间隙。所以这种结构构常用

　　7、于轻载、不需经常装拆常用于轻载、不需经常装拆且不重要的场合。且不重要的场合。1.1.整体式整体式机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承轴承座整体轴套螺纹孔油杯孔轴承座轴承座轴承轴承轴承座轴承座轴套或轴瓦轴套或轴瓦联接螺栓联接螺栓基基本本组组成成机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承2.2.剖分式剖分式机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承 剖分式向心滑动轴承剖分式向心滑动轴承榫口榫口螺纹孔螺纹孔轴承盖轴承盖联接螺栓联接螺栓机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承特点特点：结构复杂、可以调整磨损而造成的间隙、安装方便。结构复杂、可以调整磨损而造成的间隙、安装方便。机械设计基础机械设计基础滑

　　8、动轴承滑动轴承 若载荷方向有较大偏斜时，则轴承的中分面也斜着若载荷方向有较大偏斜时，则轴承的中分面也斜着布置（通常倾斜布置（通常倾斜4545），使中分面垂直于或接近垂直于），使中分面垂直于或接近垂直于载荷。载荷。机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承3.3.自动调心式向心滑动轴承自动调心式向心滑动轴承应应用用：球球面面加加工工不不易易，所所以以这这种种结结构构一一般般只只用用在在轴轴承承的的宽宽度度和和直直径径之之比比大大，即即宽宽径径比比较较大大（B/D1.5B/D1.5）的的场场合合。用于支承挠度较大或多支点的长轴。用于支承挠度较大或多支点的长轴。结构：结构：轴瓦瓦背制成凸球面轴瓦瓦背制

　　9、成凸球面 其支承面制成凹球面其支承面制成凹球面特点：特点：轴瓦能摆动，适应轴的变形轴瓦能摆动，适应轴的变形 轴瓦和轴承座之间以球面形成配合，使得轴瓦和轴相对轴瓦和轴承座之间以球面形成配合，使得轴瓦和轴相对于轴承座可在一定范围内摆动，从而避免安装误差或轴的弯于轴承座可在一定范围内摆动，从而避免安装误差或轴的弯曲变形较大时，造成轴颈与轴瓦端部的局部接触所引起的剧曲变形较大时，造成轴颈与轴瓦端部的局部接触所引起的剧烈偏磨和发热。烈偏磨和发热。机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承三、推力滑动轴承的结构三、推力滑动轴承的结构推力滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成。常用的轴颈结构形式有：推力滑动轴承由轴承

　　10、座和止推轴颈组成。常用的轴颈结构形式有：空心式空心式：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心式的改善。：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心式的改善。单环式单环式：利用轴颈的环形端面止推，结构简单，润滑方便，广泛用：利用轴颈的环形端面止推，结构简单，润滑方便，广泛用 于低速、轻载的场合。于低速、轻载的场合。多环式多环式：不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双向轴向载荷。：不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双向轴向载荷。由于各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低由于各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低50%50%。空心式空心式单环式单环式多环式多环式机械

　　11、设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承汽车用滑动轴承故障原因的平均比率汽车用滑动轴承故障原因的平均比率轴承表面的磨粒磨损、刮伤、咬粘轴承表面的磨粒磨损、刮伤、咬粘(胶合胶合)、疲劳剥落和腐蚀。、疲劳剥落和腐蚀。一、滑动轴承的材料一、滑动轴承的材料滑动轴承还可能出现气蚀、流体侵蚀和微动磨损等失效形式。滑动轴承还可能出现气蚀、流体侵蚀和微动磨损等失效形式。故障原因故障原因不干净不干净润滑油不足润滑油不足安装误差安装误差对中不良对中不良超载超载比率比率38.338.311.111.115.915.98.18.16.06.0故障原因故障原因腐蚀腐蚀制造精度造精度低气蚀气蚀其它其它比率比率5.65.6

　　12、5.55.52.82.86.76.710-3 10-3 滑动轴承材料及轴瓦结构滑动轴承材料及轴瓦结构机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承 轴承材料是指在轴承结构中直接参与摩擦部分的材料，如轴承材料是指在轴承结构中直接参与摩擦部分的材料，如 轴瓦和轴承衬的材料。轴瓦和轴承衬的材料。轴承材料性能轴承材料性能应满足以下要求应满足以下要求：1)1)良好的减磨性和耐磨性良好的减磨性和耐磨性;2)2)良好的导热性和抗胶粘性良好的导热性和抗胶粘性;3)3)良好的摩擦顺应性和嵌藏性；良好的摩擦顺应性和嵌藏性；4)4)足够的机械强度和抗腐蚀性；足够的机械强度和抗腐蚀性；5)5)良好的加工工艺性和经济性。良好

　　13、的加工工艺性和经济性。能同时满足上述要求的材料是难找的，但应根据具体情能同时满足上述要求的材料是难找的，但应根据具体情况满足使用要求。较常见的是用况满足使用要求。较常见的是用两层不同金属做成的轴瓦两层不同金属做成的轴瓦，两种金属在性能上取长补短。在工艺上可以用浇铸或压合的两种金属在性能上取长补短。在工艺上可以用浇铸或压合的方法，将薄层材料粘附在轴瓦基体上。粘附上去的薄层材料方法，将薄层材料粘附在轴瓦基体上。粘附上去的薄层材料通常称为通常称为轴承衬。轴承衬。轴承衬轴承衬机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承常见的轴瓦和轴承衬材料：常见的轴瓦和轴承衬材料：（一）轴承合金（白合金、巴氏合金）（一）

　　14、轴承合金（白合金、巴氏合金）含含SnSn、PbPb、SbSb、CuCu的合金的合金 f f 小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐蚀小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、常用于高速、重载的轴承重载的轴承优点优点缺点缺点机械强度较差、价格贵机械强度较差、价格贵只能作为只能作为轴承衬轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上ZSnSb11CuZSnSb11Cu（锡锑轴承合金锡锑轴承合金），），ZPbSb16Sn16Cu2(ZPbSb16Sn16Cu2(铅锑轴承合金铅锑轴承合金)机械设计基础

　　15、机械设计基础滑动轴承滑动轴承（二）（二）青铜青铜优点优点缺点缺点青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性都优于轴承合金。工作温度高达都优于轴承合金。工作温度高达250 250 可塑性差、不易跑合、与之相配的轴颈必须淬硬可塑性差、不易跑合、与之相配的轴颈必须淬硬 青铜可以单独制成青铜可以单独制成轴瓦轴瓦，也可以作为，也可以作为轴承衬轴承衬浇注在钢浇注在钢或铸铁轴瓦上或铸铁轴瓦上铝青铜铝青铜(ZCuAl10Fe3)铅青铜铅青铜(ZCuPb3)锡青铜锡青铜(ZCuSn5Pb5Zn5)中速重载中速重载中速中载中速中载低速重载低速重载机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑

　　16、动轴承（三）具有特殊性能的轴承材料（三）具有特殊性能的轴承材料含油轴承含油轴承 用粉末冶金用粉末冶金(铜粉或铁粉与石墨压制成轴瓦铜粉或铁粉与石墨压制成轴瓦)法法制作的轴承，具有多孔组织，可存储润滑油。可用于加制作的轴承，具有多孔组织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合油不方便的场合用于不重要、低速轻载轴承用于不重要、低速轻载轴承铸铁铸铁 具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可用水润滑。常用于潜水泵、沙石清洗机、钻机等有泥沙用水润滑。常用于潜水泵、沙石清洗机、钻机等有泥沙的场合的场合橡胶轴承橡胶轴承 具有摩擦系数低、可塑性、跑合性良好、耐磨、具有摩擦系

　　17、数低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蚀、可用水、油及化学溶液等润滑的优点耐腐蚀、可用水、油及化学溶液等润滑的优点塑料轴承塑料轴承 导热性差、膨胀系数大、容易变形。为改善此缺陷，导热性差、膨胀系数大、容易变形。为改善此缺陷，可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用缺缺 点点机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承二、轴瓦的结构二、轴瓦的结构按构造按构造分类分类整体式整体式对开式对开式按加工按加工分类分类铸造铸造轧制轧制按尺寸按尺寸分类分类厚壁厚壁薄壁薄壁按材料按材料分类分类单材料单材料多材料多材料需从轴端安装和拆卸，可修复性差。需从轴端安装和拆卸，可修复性差。可以直接从轴

　　18、的中部安装和拆卸，可修复。可以直接从轴的中部安装和拆卸，可修复。节省材料，但刚度不足，故对轴承座孔的加工精度要求高节省材料，但刚度不足，故对轴承座孔的加工精度要求高 具有足够的强度和刚度，可降低对轴承座孔的加工精度要求具有足够的强度和刚度，可降低对轴承座孔的加工精度要求强度足够的材料可以直接作成轴瓦，如黄铜，灰铸铁。强度足够的材料可以直接作成轴瓦，如黄铜，灰铸铁。轴瓦衬强度不足，故采用多材料制作轴瓦。轴瓦衬强度不足，故采用多材料制作轴瓦。铸造工艺性好，单件、大批生产均可，适用于厚壁轴瓦。铸造工艺性好，单件、大批生产均可，适用于厚壁轴瓦。只适用于薄壁轴瓦，具有很高的生产率。只适用于薄壁轴瓦，具有

　　19、很高的生产率。机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承单材料、整体式单材料、整体式厚壁铸造轴瓦厚壁铸造轴瓦多材料、整体式、薄壁轧制轴瓦多材料、整体式、薄壁轧制轴瓦多材料、对开式厚壁铸造轴瓦多材料、对开式厚壁铸造轴瓦多材料、对开式薄壁轧制轴瓦多材料、对开式薄壁轧制轴瓦机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承轴瓦的定位轴瓦的定位 目的：防止轴瓦相对于轴承座产生轴向和周向的相对移动。目的：防止轴瓦相对于轴承座产生轴向和周向的相对移动。方法：方法：对于轴向定位对于轴向定位：对于周向定位：对于周向定位：凸缘轴瓦一端或两端做凸缘轴瓦一端或两端做凸缘定位唇定位唇（凸耳）定位唇（凸耳）紧定螺钉紧定螺钉紧定螺钉

　　20、紧定螺钉（也可做轴向定位）（也可做轴向定位）轴轴 瓦瓦圆柱销圆柱销轴承座轴承座销钉销钉（也可做轴向定位）（也可做轴向定位）机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承轴瓦的油孔及油槽轴瓦的油孔及油槽 目的：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。目的：把润滑油导入轴颈和轴承所构成的运动副表面。原则：尽量开在非承载区，尽量不要降低或少降低承载区油膜的承载原则：尽量开在非承载区，尽量不要降低或少降低承载区油膜的承载能力；轴向油槽不能开通至轴承端部，应留有适当的油封面。能力；轴向油槽不能开通至轴承端部，应留有适当的油封面。形式：按油槽走向分形式：按油槽走向分沿轴向、绕周向、斜向、螺旋线、向、斜向、螺旋线等。按油槽数量分按油槽数量分单油槽、多油槽等。单油槽、多油槽等。机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承 10-4 10-4 非液体摩擦滑动轴承的计算非液体摩擦滑动轴承的计算 非液体摩擦滑动轴承的主要失效形式为非液体摩擦滑动轴承的主要失效形式为磨损和胶合磨损和胶合。因。因此其设计准则就是要防止轴承在预期的工作寿命期内发生过此其设计准则就是要防止轴承在预期的工作寿命期内发生过度度磨损和胶合破坏磨损和胶合破坏。但因磨损和胶合过程相当复杂，影响因。但因磨损和胶合过程相当复杂，影响因素又很多，目前只能作条件性验算。设计的已知条件为：轴素又很多，目前只能作条件性验算。设计的已知条件为：轴

　　24、正比，它表征了轴承的发与功耗成正比，它表征了轴承的发热因素，热因素，pv越大，温升越高，越容易越大，温升越高，越容易引起油膜的破裂引起油膜的破裂导致导致胶合胶合2.2.选取轴承的宽径比选取轴承的宽径比 宽径比不宜过大，一般情况下宽径比不宜过大，一般情况下B/d=0.5=0.51.51.5，在选定，在选定B/dB/d后，即可计算出轴承的长度后，即可计算出轴承的长度3.3.校核轴承的工作能力校核轴承的工作能力MPaMPaMPaMPam/sm/s机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承二、推力滑动轴承的设计计算二、推力滑动轴承的设计计算 Fd1d2Fd1d21.1.轴承压强验算轴承压强验算:2.2.

　　25、验算验算v值值:式中：式中：z为轴环数；轴环的平均速度为轴环数；轴环的平均速度 ，平均直径平均直径 。机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承10-510-5 润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置一、润滑剂一、润滑剂润滑的目的润滑的目的降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等防锈等润滑剂的分类润滑剂的分类液体液体润滑剂润滑剂半固体半固体润滑剂润滑剂固体固体润滑剂润滑剂润滑油润滑油润滑脂润滑脂在润滑性能上润滑油比润滑脂好，应用最广；在润滑性能上润滑油比润滑脂好，应用最广；润滑脂具有不易流失等优点，也常用。润滑脂具有不易流失等优点，也常用。机械设计基础机械设计基础

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　　26、滑动轴承滑动轴承1.1.润滑油润滑油润滑油的最重要的性能指标，也是选择润滑油的润滑油的最重要的性能指标，也是选择润滑油的主要依据主要依据粘粘 度度润滑油的特性润滑油的特性 1 1）温度）温度 T 但但P 10MPa10MPa时可忽略时可忽略 2 2）压力）压力P 选用原则选用原则 1)1)载荷大、温度高的轴承，宜选用粘度大的油；载荷大、温度高的轴承，宜选用粘度大的油；2)2)载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承2.2.润滑脂润滑脂 润滑油与各种稠化剂（钙、钠、铝、锂等润滑油与各种稠化剂（钙、钠、铝、锂等金属皂）

　　27、混合稠化而成金属皂）混合稠化而成密封简单、不需要经常添加、不易流失；对密封简单、不需要经常添加、不易流失；对速度和温度不敏感，适用范围广速度和温度不敏感，适用范围广优点优点摩擦损耗较大、机械效率低，不适宜高速场合摩擦损耗较大、机械效率低，不适宜高速场合缺点缺点 目前使用最多的是钙基脂，有耐水性，常用于目前使用最多的是钙基脂，有耐水性，常用于60 60 以以下的各种机械设备的轴承下的各种机械设备的轴承3.3.固体润滑剂固体润滑剂用于润滑油不能胜任工作的场合：高温、低速重载用于润滑油不能胜任工作的场合：高温、低速重载石石 墨墨聚氟乙烯树脂聚氟乙烯树脂二二硫硫化钼（化钼（MoS2MoS2）机械设计基

　　28、础机械设计基础滑动轴承滑动轴承二、润滑装置二、润滑装置1.1.油杯油杯 机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承2.2.油环油环 机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承3.3.浸油、喷油浸油、喷油 机械设计基础机械设计基础滑动轴承滑动轴承小结小结一一.滑动轴承的应用：滑动轴承的应用：高速、高精度、重载和结构上要求剖分场合高速、高精度、重载和结构上要求剖分场合二二.滑动轴承的类型：滑动轴承的类型：1.1.径向滑动轴承的结构径向滑动轴承的结构:整体式、剖分式、调心式整体式、剖分式、调心式 2.2.推力滑动轴承推力滑动轴承:单环、多环；固定式、可倾式单环、多环；固定式、可倾式三三.滑动轴承材料滑动轴承材料 1.1.轴承合金（白合金、巴氏合金含轴承合金（白合金、巴氏合金含SnSn、PbPb、SbSb、CuCu的合）的合）常常用于高速、重载的轴承用于高速、重载的轴承 2.2.青铜青铜:锡青铜、铅青铜锡青铜、铅青铜 、铝青铜，中、低速中载和重载、铝青铜，中、低速中载和重载 3.3.铸铁及其它铸铁及其它,粉末冶金粉末冶金(含油轴承含油轴承)四四.轴瓦轴瓦:作成单金属、双金属或三金属轴瓦作成单金属、双金属或三金属轴瓦 ；整体、剖分；整体、剖分五五.滑动轴承的计算滑动轴承的计算 六六.润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置