《轴及轴承计算》课件

《轴及轴承计算》课程简介本课程将深入探讨轴和轴承的设计和计算方法涵盖从基本原理到实际,应用的全面内容通过理论讲解和案例分析学习如何准确计算轴承负,荷、寿命和选型为机械设计提供重要指导,绪论轴与轴承的重要性轴承的分类作为机械传动系统的关键部轴承主要可分为滚动轴承和件轴和轴承在机械设备中扮滑动轴承两大类各自具有不,,演着不可或缺的角色它们同的工作原理和应用特点承担着载荷传递、运动传递掌握轴承类型及其适用条件等功能对设备的可靠性和使是设计的重点,用寿命至关重要轴系设计的挑战轴系设计需要考虑强度、刚度、临界转速、振动等多方面因素保,证轴和轴承在复杂工况下能可靠、高效地运转轴的应力计算轴弯曲应力1由外力和自重造成的弯曲应力轴扭转应力2由外加扭矩引起的剪切应力轴径向压力3轴承反作用力引起的径向压力轴的应力计算是机械设计中的重要环节需要综合考虑各种应力类型的影响通过合理的应力分析可以确保轴承能够承受,,工作过程中的各种载荷从而保证设备的安全可靠运行,轴的强度校核静强度校核1根据轴承和外力载荷计算轴的最大应力疲劳强度校核2分析轴在工作过程中的周期性应力变化破坏强度校核3评估轴的破坏强度安全系数是否满足要求轴的强度校核包括静强度校核、疲劳强度校核和破坏强度校核三个步骤静强度校核是基于轴承和外力载荷计算轴的最大应力；疲劳强度校核是分析轴在工作过程中的周期性应力变化；破坏强度校核则是评估轴的破坏强度安全系数是否满足要求这三项校核确保轴在设计使用寿命内不会发生断裂或过大变形轴的刚度校核轴系刚度分析1评估轴系的总体刚度确保不会因过大的挠度而降低机,械性能轴的弯曲分析2计算轴在各个截面的最大弯曲应力以确保安全工作,轴的转动分析3分析在各种工况下轴的转动刚度确保满足应用要求,轴的临界转速校核识别临界转速计算临界转速校核临界转速优化设计通过计算分析确定轴的临界转根据轴的结构参数和边界条件将计算得到的临界转速与实际如果临界转速不满足要求需,,速避免在工作转速范围内出采用合适的数学模型计算轴的工作转速进行对比分析确定要调整轴的结构参数优化设,,,现振动问题临界转速是否满足设计要求计方案轴的振动分析识别振动源1通过测量和监测确定振动的根源所在分析振动模式2运用频谱分析工具诊断振动特性计算临界转速3确保轴工作远离临界点避免共振轴的振动分析是确保轴系稳定可靠运行的关键步骤从定位振动源到分析振动模式再到评估临界转速全面的振动诊断有,,助于及时发现问题并采取针对性措施正确处理轴的振动问题可以大幅提升设备寿命和性能轴承的基本概念轴承的定义轴承的分类轴承的工作原理轴承是机械设备中用于支撑旋转零件轴承按工作原理分为滚动轴承和滑动轴承通过滚动或滑动的方式减少了接的关键部件它承担着降低摩擦、支撑轴承两大类每种类型都有多种具体结触面之间的摩擦使得轴系能够平稳高,,,荷载和传递动力的功能构效地运转滚动轴承的使用条件和选择使用条件轴承类型滚动轴承的使用温度、转速、负根据不同的安装环境和受力情况,荷、尺寸等需要满足设计要求选择合适的滚动轴承型号如球轴,选型时应充分考虑实际工况承、滚子轴承等润滑情况安装要求合理的润滑方式和润滑脂是确保轴承的安装精度和密封性能直接轴承使用寿命的关键适当的润影响其使用寿命应严格按说明滑也有助于轴承运转平稳书进行安装和调试滚动轴承的静载荷计算30K5静载荷安全系数滚动轴承在额定载荷下的最大承受能确保轴承在最大静载荷下能安全运行力

1.215受力因子使用寿命年考虑载荷分布状态对轴承的影响轴承设计使用寿命要求滚动轴承在静止状态下承受的最大荷载称为静载荷静载荷计算需要考虑轴承的最大承受能力、安全系数、受力状态等因素，确保轴承在设计使用寿命内能安全可靠运行滚动轴承的动载荷计算动载荷滚动轴承在实际工作中受到的变化载荷，包括离心力、冲击力、振动等计算方法采用理论，Lundberg-Palmgren考虑各种负荷因素，确定轴承的动等效载荷影响因素载荷大小、型号、转速、润滑状态、环境因素等应用场景汽车、航空航天、工程机械等高负荷、高速领域动载荷计算是滚动轴承设计和选型的关键步骤，需要综合考虑各种工作条件对轴承的影响只有准确计算出轴承的动载荷，才能确保轴承在实际工作中的可靠性和使用寿命滚动轴承的疲劳寿命计算滚动轴承疲劳寿命是一个复杂的计算过程,需要考虑诸多因素,如载荷大小、工作环境温度、润滑条件等采用国际标准ISO281的公式,可以准确地预测滚动轴承的基本动额定寿命此外,还应考虑可靠性系数、安全系数等修正因素,以确保轴承达到预期的使用寿命滚动轴承的润滑润滑的重要性润滑油的选择润滑方式润滑系统维护滚动轴承的润滑对于保证根据轴承的工作环境和载滚动轴承常用的润滑方式定期检查和更换润滑油、其长期可靠运转至关重要荷条件选择合适的润滑油有加脂润滑、油浴润滑清理轴承周围环境等都是良好的润滑可以降低摩擦类型和粘度等级非常关键和循环喷油润滑等需根保证润滑良好的关键损耗、防止过早磨损和腐据具体应用选择合适的润蚀滑方式滚动轴承的安装和拆卸适当准备1在进行安装前必须仔细清洁轴承、轴和轴孔并确保所有,,表面无损坏使用专用的安装工具有助于避免损坏加热装配2通过加热轴承内圈可以扩大间隙便于将其装配到位拆卸,时可以利用热胀冷缩的原理将其取下精确尺寸3轴承安装位置的尺寸必须与轴承外径的公差相匹配以确保,轴承能够平稳地安装并运行滑动轴承的基本概念工作原理结构特点12滑动轴承利用轴和轴承之滑动轴承由轴颈、轴瓦和间的液体润滑层实现低摩润滑系统组成，轴瓦承担擦和低磨损着支撑轴的载荷作用应用领域优缺点34滑动轴承广泛应用于转动滑动轴承结构简单、成本机械和往复机械中，例如低、承载能力强、吸收冲柴油机、水轮机等击能力好等优点但需要可靠的润滑系统滑动轴承的承载能力承载能力滑动轴承能承担的最大载荷取决于轴承材料、润滑条件及工作工况等因素计算方法根据轴承尺寸、载荷特性以及轴承材料等参数进行承载能力计算需考虑静载荷与动载荷影响因素轴承材料、润滑状态、表面粗糙度、工作温度等因素会影响滑动轴承的承载能力滑动轴承的热平衡计算80%20%损耗热量冷却热量℃1003000W轴承温升最大可承受功率滑动轴承在高速运转时会产生大量摩擦热量要计算轴承的热平衡需,要考虑轴承损耗产生的热量、冷却装置的散热能力以及轴承可承受的,最大温升只有在热量平衡的基础上才能确保轴承安全稳定运转,滑动轴承的润滑润滑油种类供油方式滑动轴承常使用矿物油、合成油滑动轴承可采用浸油、压油、扩等不同类型的润滑油根据轴承工散等不同的供油方式保证轴承表,,作条件选用合适的润滑油面持续润滑温度控制过滤系统适当的润滑温度可降低摩擦损耗润滑系统需要配备过滤装置去除,,延长轴承使用寿命需要监测和油中的杂质确保润滑效果,调控轴承温度滑动轴承的安装和拆卸清洁准备仔细清洗轴承座和轴颈表面，去除任何污垢或碎屑确保安装环境干净整洁精密安装采用精密工具确保轴承能完全靠在轴承座上，避免倾斜或空隙必要时可加热轴承座扩张润滑保养在轴承和轴颈接触面涂上适量的润滑油脂定期检查并补充润滑剂，延长轴承使用寿命缓慢拆卸拆卸时要缓慢小心，避免对轴承造成损坏可用专用工具撬开轴承，或适度加热轴承座复合轴承系统的设计载荷分配1合理分配不同类型轴承的承载能力刚度协调2保证整个系统的整体刚度精度匹配3确保各轴承的间隙与配合精度润滑供给4设计合理的润滑系统安装调整5保证各轴承正确安装和调整复合轴承系统的设计需要综合考虑载荷分配、刚度协调、精度匹配、润滑供给和安装调整等多方面因素,确保系统整体性能达到最优通过合理的设计,可以充分发挥各轴承的优势,提高设备的可靠性和使用寿命轴承座的设计强度1确保轴承座能承受负载并保持结构完整性刚度2维持适当的定位和定心,防止振动和位移可靠性3确保长期稳定的轴承运行,延长使用寿命制造4选择合适的材料和加工工艺,保证经济高效维护5便于检查、维修和更换,提高维护效率轴承座的设计应兼顾强度、刚度、可靠性、制造和维护等因素,确保轴承系统的高效稳定运行通过优化结构、选用合适材料,并考虑后续维修需求,可以设计出经济耐用的轴承座齿轮轴的设计强度分析1评估轴承承载能力和转子动力学刚度设计2确保轴的变形在允许范围内临界转速分析3检查系统的临界转速润滑与密封4确保轴承可靠运转齿轮轴的设计是一个系统工程需要综合考虑强度、刚度、临界转速、润滑等多方面因素通过科学分析和仔细设计确保齿轮传动系统的可,,靠性和使用寿命曲轴的设计应力分析

1.1对曲轴上的应力情况进行全面分析包括弯曲应力、扭,转应力、以及应力集中等因素强度校核

2.2通过极限强度理论和疲劳强度理论对曲轴的强度进行校核确保曲轴在服役过程中不会失效,刚度设计

3.3合理设计曲轴的几何参数使其具有足够的刚度避免产,,生过大的挠度和振动偏心轴的设计确定偏心量根据设计要求确定偏心轴的偏心量，以满足功能和性能需求分析载荷状况仔细分析偏心轴承受的各种载荷，包括轴向力、径向力和扭矩等选择合适材料根据载荷状况和使用环境，选择强度、刚度和耐磨性能良好的材料设计轴体结构合理设计轴体的结构以承受各种载荷，保证强度、刚度和安全性计算应力和变形运用经典理论计算偏心轴的应力分布和变形情况，确保满足设计要求轴系动平衡的原理与方法测量振动1利用振动测量设备检测轴系振动信号分析振动2对测得的振动数据进行频谱分析确定失衡源3根据频谱分析结果确定失衡源的位置和起因进行校正4通过添加或移除质量均匀地分配轴系质量轴系动平衡是通过测量和分析轴系的振动信号找出失衡源的位置和原因然后通过添加或移除质量的方式来校正轴系质量分布从而达到轴,,,系动平衡的目标这是一个循环的过程需要反复测试和调整直至实现理想的平衡状态,,轴系动平衡的实例分析测量振动使用专业振动测量仪器,准确测量轴系各处的振动幅度和频率分析频谱根据频谱分析,确定振动的主要成因,判断是否存在一阶、二阶、半频等振动成分计算平衡参数根据测得的振动情况,利用动平衡理论计算出需要添加的平衡块质量和角度进行平衡调整在机器上添加计算出的平衡块,通过反复测量和调整,最终达到理想的平衡状态轴承故障的诊断与预防故障诊断定期检查润滑保养通过使用专业故障诊断设备可以精准定期对轴承进行状态监测和维护保养合理的润滑管理是预防轴承故障的重,,识别轴承的故障类型和原因为后续维可以有效预防故障的发生延长轴承使要措施确保轴承始终处于良好的工作,,,修提供依据用寿命状态轴承维修与保养定期检查清洁维护及时润滑适当拆卸定期检查轴承的使用状况定期对轴承进行清洁去除根据轴承的工作条件和使如果发现轴承存在严重的,,包括检测温度、振动、噪积累的污垢和杂质保持良用寿命定期补充润滑脂或损坏或磨损应及时拆卸检,,,音等及时发现异常情况好的润滑状态更换润滑油确保轴承经常查并根据情况进行更换或,,,处于良好的润滑状态维修轴承的选型实例钢球轴承滚子轴承用于低速、轻负荷的传动轴用于中高速、中重负荷的传承具有低成本、易维修等优动轴承具有高承载能力、耐,,点适用于家用电器、机械久性好等优点广泛应用于等领域汽车、机床等行业调心滚子轴承磨粒轴承适用于负荷较大、需要自对用于高速旋转、负荷较高的中的场合如工矿设备、电机场合如航空航天、汽车涡轮,,等能够补偿轴承座的轴向增压器等具有高速耐用性偏差能本课程的主要内容回顾轴的应力计算轴承选型及计算12针对不同的轴承类型和工全面介绍滚动轴承和滑动作条件详细计算轴的应力轴承的选型及荷载分析,和强度轴系动平衡故障诊断和维修34讲解轴系动平衡的原理、学习轴承的常见故障诊断方法以及实际案例分析和预防保养措施思考与交流总结思考问题交流回顾本课程的核心内容深入思考轴及轴承的设计计算方法针对课程内容中的疑问进行讨论与同学和老师交流心得体,,,并结合实际工程应用进行总结会加深对相关知识的理解,。