轴承的强度校核计算公式

Fundamentals of Machine Design
（第十一章）
第十二章 轴 承
一、基本内容及学习要求 二、学习指导 三、典型实例分析 四、复习题 五、复习题参考答案
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一、基本内容及学习要求
1．基本内容 ⑴ 滑动轴承的结构类型及特点； ⑵ 轴瓦的材料与结构； ⑶ 滑动轴承的润滑； ⑷ 非液体摩擦滑动轴承的计算； ⑸ 滚动轴承的类型及特点，滚动轴承的代号； ⑹ 滚动轴承的类型选择； ⑺ 滚动轴承的失效形式； ⑻ 滚动轴承的疲劳寿命计算和静强度计算。
二、学习指导
4. 轴瓦。 轴瓦是滑动轴承中的关键零件，其工作表面既是承载表面， 又是摩擦表面。因此，轴瓦的材料选取是否适当以及结构是否 合理，对滑动轴承的性能将产生很大的影响。
⑴ 轴瓦和轴承衬的材料
① 对轴承材料的基本要求是：要有足够的强度；良好的减 摩性和耐磨性；良好的塑性、顺应性和嵌入性；良好的导热性 和抗胶合性。
b) 钠基润滑脂：有较好的耐热性（使用温度可达 140oC ），但耐水性较差；
c) 锂基润滑脂：其耐热性和耐水性都较好，使用温 度在－20oC~150oC 。
二、学习指导
润滑脂常用于低速、重载和为避免润滑油流失或不易 加润滑油的场合。
润滑脂的主要性能指标是针入度和滴点。针入度表示 润滑脂的粘稠程度，它是用150g的标准圆锥体放于25oC的 润滑脂中，经5s后沉入的深度（单位为 0.1mm）表示。针 入度愈小，则润滑脂越粘稠。滴点是指润滑脂在滴点计中 受热后滴下第一点油时的温度，滴点标志润滑脂的耐高温 能力。选用时应使润滑脂的滴点高于工作温度20oC以上。
二、学习指导
③ 固体润滑剂。固体润滑剂有石墨、二硫化钼（MoS2）、 聚四氟乙烯等。它通常与润滑油或润滑脂混合使用，也可以单 独涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜，或者混入金属或塑料粉 末中烧结成形，制成各种耐磨零件。石墨性能稳定，在 350oC 以上才开始氧化 ，并可在水中工作。聚四氟乙烯摩擦因数低， 只有石墨的一半。二硫化钼吸附性强，摩擦因数低，适用温度 范围广（－60oC~300oC ），但遇水后性能会下降。

第4章强度校核4.1 销轴强度校核图4-1所需校核的销轴1.外力偶矩Me的计算已知轴的传递功率P及转速n,测外力偶矩的计算式为：24.3/10/9550=59550100098nNmPM⋅⨯=⨯=式中M---外力偶矩，单位为牛顿米（N·m）；P---轴的传递功率，单位为千瓦（kW）；n---转速，单位为转/分（r/min）。

输入力偶矩为主动力偶矩，其转向与轴的转向相同，输出力偶矩为阻力偶矩，其转向与轴的转向相反。

2.扭矩的计算在求出作用于轴上的力偶矩后，即可以对其进行整体分析，因为整体平衡必然部分平衡。

外载荷是一个力偶，又因为力偶只能和力偶平衡，所以必然有一个力偶与平衡，此力偶用表示，又平衡方程求出N·m式中----扭矩，其单位为牛顿米（N·m），它和大小相等，转向相反。

3.销轴剪切强度轴承座所受压力其中由可得N（1）销轴截面的剪切强力式中---单个销轴的工作剪力，N；铰孔直径，mm;------销轴的剪切工作面数；---销轴材料的许用剪应力，MPa，由数据查得，。

（2）销轴的挤压强度销轴与孔壁间的挤压应力式中 ---销轴与孔壁间的最小接触长度，mm，。

可取。

---销轴材料许用挤压用力，Mpa，查表得。

4.2 螺栓组强度校核计算各螺栓受力分析假设：（1）同一螺栓组的各螺栓直径、长度、材料和预紧力F Y均相同。

（2）被联接件为刚体，即在受载前后接合面保持为平面。

（3）螺栓的应力不超过屈服极限。

1.受横向载荷的螺栓组联接螺栓组受外载荷的作用方向与螺栓的轴线垂直，为横向载荷。

又载荷通过螺栓组的行心，所以外载荷R对螺栓的作用只有横向力，无力矩作用。

普通螺栓联接中，靠摩擦力传递载荷，其工作原理是：在装配时拧紧螺栓，由螺栓的预紧力在接合面间产生压紧力，靠摩擦力传递载荷。

计算时，可以假设每个螺栓所受横向载荷是相同的，由此可得每个螺栓的工作载荷Fs为式中---螺栓组所受横向载荷；---螺栓数目。

小结： １轴的强度校核计算 2 轴的刚度校核 作业：P228.7

e
" C2
＝615.7(Nm) ， [
M
e 3
1
]b
＝59MPa，
[ ]b

M W
e


615 . 7 10 0 . 1 70
3
3
＝ 18.0MPa <
0 .1d
1
＝
59MPa （2）剖面 D 处虽然仅受转矩，但其直径较小，则该剖面也 为危险剖面。
M
D

M W
( T )
M
2
T
' RA
F RB
'
＝(Fa2d2/2+71 Fr2）/142=2011(N)
3）画弯矩图（如图 b、c、d） 剖面 C 处的弯矩 水 平 面 上 的 弯 矩 ： MC ＝ 71
FRA×10-3=71×2923.5×10-3=207.6(Nm) 垂
' RA
直
面
上
的
弯
矩
：
M
' C1
＝
71 F ×10-3=71×139×10-3=9.87(Nm）
H7/k6； 滚动轴承 内圈与轴的配合
图 12－31
采用基孔制，轴得尺寸公差为 k6。 3、确定各段轴径直径和长度 如图所示。 轴径：从联轴器开始向左取 ф 55→ф 62→ф 65→ф 70→ф 80→ф 70→ф 65 轴长：取决于轴上零件得宽度及他们得相对位臵。选用 7213C 轴承，其宽度为 23mm；齿轮端面至箱体壁间得距离取 a＝15mm；考虑到箱体得铸造误差，装配时留有余地，取滚动 轴承与箱体内边距 s=5mm；轴承处箱体凸缘宽度，应按箱盖与

70000B(=40°) Fd=1.14Fr
2
Fa1 C0
1005.05 20000
0.0503
Fa 2 C0
605.05 20000
0.0303
由表2进行插值计算，得e1=0.422，e2=0.401。再计算
5、应用
例 设某支撑根据工作条件决定选用深沟球轴承。轴承径向载
荷Fr=5500N，轴向载荷Fa=2700N，轴承转速n=1250r/min,装轴
承处的轴颈直径可在50~60mm范围内选择，运转时有轻微冲击，
预期计算寿命Lh’=5000h。试选择其轴承型号。
解
1. 求比值
Fa Fr
2700 5500
产生派生轴向力的原因：承载区内每个滚动体的反力 都是沿滚动体与套圈接触点的法线方向传递的。
轴承安装不同时，产生的派生轴向力也不同。
工作情况2
派生力的方向总是由轴承宽度中点指向轴承载荷 中心。
S的方向：沿轴线由轴承外圈的宽边→窄边。
轴承所受总载荷的作用线与轴承轴心线的交点 ， 即 为轴承载荷中心（支反力的作用点）。
4、滚动轴承寿命的计算公式
4.1 轴承的载荷-寿命曲线
如右图所示曲线是在
大量试验研究基础上得出
的代号为6208轴承的载荷寿命曲线。其它型号的轴
承也有与上述曲线的函数
规律完全一样的载荷-寿命
曲线。
该曲线公式表示为：
轴承的载荷-寿命曲线
L10
(C P
)(106 转)
式中，L10的单位为106r。 P为当量动载荷（N）。
角接触球轴承及圆锥滚子轴承的派生轴向力的大小取 决于该轴承所受的径向载荷和轴承结构，按下表计算。
§13-4 滚动轴承的寿命计算