《轴及轴承计算》课件

轴及轴承计算课程介绍轴承计算轴设计联轴器和支撑结构深入了解轴承的承载能力、寿命和选择方法掌握轴的强度、刚度和临界转速计算，确保学习联轴器的种类、选择和计算，以及支撑，为机械设计提供可靠保障轴在工作条件下安全可靠结构的分析和优化设计轴的基本概念轴是机器中重要的旋转部件，通常用以传递运动和动力轴的基本功能是支撑旋转零件，并传递扭矩和转速轴的形状通常为圆柱形或圆锥形，也有特殊形状的轴轴的种类和应用旋转轴固定轴组合轴123旋转轴用于支撑旋转部件，例如电机固定轴用于支撑静止部件，例如支架组合轴是旋转轴和固定轴的结合，例转子、齿轮和轴承、机架和底座如曲轴和凸轮轴轴的载荷分析静载荷动载荷轴受到的静载荷是指轴在静止状态下所受到的载荷，例如轴上的重轴受到的动载荷是指轴在运动状态下所受到的载荷，例如轴上的旋量或固定装置的压力转力或冲击力轴的强度计算应力分析1计算轴上的最大应力，包括弯曲应力、扭转应力、轴向应力等强度校核2将计算得到的应力与材料的许用应力进行比较，确保轴的强度足够安全系数3考虑实际工况的复杂性，设计安全系数以确保轴的安全运行轴的临界转速计算确定轴的刚度1计算轴的弯曲刚度和扭转刚度，并根据轴的材料和尺寸选择合适的刚度模型考虑轴的质量分布2根据轴上的负载和轴的质量分布，确定轴的质量参数计算临界转速3根据轴的刚度和质量参数，使用适当的公式计算轴的临界转速验证结果4比较计算结果和实际运行的转速，确保轴的运行速度低于临界转速轴的刚度计算弯曲刚度轴的弯曲刚度决定了轴在承受弯曲载荷时的变形程度，影响轴承寿命和振动特性扭转刚度轴的扭转刚度影响轴在承受扭矩时的扭转角度，对于传递动力至关重要计算方法轴的刚度计算通常采用材料力学中的公式，考虑轴的尺寸、材料特性和边界条件影响因素轴的形状、尺寸、材料特性和支撑方式都会影响轴的刚度轴系的平衡计算静平衡1消除轴系重心偏离旋转轴线的现象动平衡2消除轴系旋转过程中产生的惯性力矩平衡机3用于检测和校正轴系的平衡状态轴系的平衡计算对于轴承寿命和设备运行稳定性至关重要，平衡状态会影响机器的振动和噪音水平，平衡过程包括静平衡和动平衡，平衡机是常用的检测和校正工具，平衡计算需要根据具体的轴系结构和运行条件进行轴承的基本概念轴承是机械中重要的零部件，用于支撑旋转或往复运动的轴，并减少其摩擦轴承的作用是使轴能够在轴承座中自由旋转或移动，并承受一定的载荷轴承的类型很多，根据其结构和工作原理，可以分为滚动轴承和滑动轴承两大类滚动轴承的种类球轴承滚柱轴承结构简单，承载能力高，适用于高速承载能力大，适合承受较大的径向载运转和轻载荷场合荷，适用于低速运转和重载荷场合调心滚子轴承推力轴承能自动调节轴承中心线位置，适用于主要承受轴向载荷，适合于承受高轴轴承中心线偏差较大的场合向载荷和低速运转的场合滚动轴承的载荷分析轴承类型载荷类型载荷分析深沟球轴承径向载荷径向载荷为主，可承受一定轴向载荷圆锥滚子轴承径向载荷和轴向载荷可承受较大的径向载荷和轴向载荷，适合承受复合载荷圆柱滚子轴承径向载荷和轴向载荷可承受较大的径向载荷和轴向载荷，适合承受复合载荷滚动轴承的寿命计算L10C轴承寿命基本额定动载荷在给定的载荷和工作条件下，90%的在10^6转或500小时内轴承能承受轴承能够正常工作的时间的载荷P等效动载荷将各种载荷综合考虑后，轴承所承受的实际载荷滚动轴承的选择轴承尺寸载荷能力选择尺寸合适的轴承以确保其安装轴承的静载荷能力和动载荷能力应在轴上，并且与轴承座配合良好满足应用场景的要求，并留出安全裕量转速润滑轴承的转速应在允许范围内，确保选择合适的润滑方式和润滑剂以确其正常工作并避免过早失效保轴承正常工作，并减少磨损滑动轴承的种类径向滑动轴承推力滑动轴承径向滑动轴承，也被称为“衬套轴承”，用于承受垂直于轴线方向的推力滑动轴承，也称为“推力轴承”，用于承受平行于轴线方向的载载荷它们通常由金属或非金属材料制成，并与轴接触以减少摩擦荷它们通常设计为承受较重的载荷，并使用更硬的材料来减轻磨它们通常用于低速和轻载应用损它们常用于轴承应用，例如涡轮机和风力涡轮机中的旋转部件滑动轴承的载荷分析12径向载荷轴向载荷轴承承受的垂直于轴线方向的载荷轴承承受的平行于轴线方向的载荷3复合载荷轴承同时承受径向和轴向载荷的组合滑动轴承的摩擦和功率损耗摩擦力滑动轴承的摩擦力主要由润滑油的粘度、轴承的载荷和滑动速度决定功率损耗轴承的功率损耗是指由于摩擦产生的热量而损失的功率，可以通过摩擦力、滑动速度和轴承的转速计算得到滑动轴承的润滑设计润滑剂的选择润滑剂的选择取决于工作条件、轴承材料和负荷大小，以及对润滑剂的特殊要求润滑方法滑动轴承的润滑方法包括油浴润滑、油雾润滑、压力润滑等，应根据实际情况选择合适的润滑方法润滑系统设计需要设计合适的润滑系统，确保润滑剂能够有效地输送到轴承表面，并保持良好的润滑状态滑动轴承的选择载荷能力运行速度工作温度根据轴承的载荷能力选择合适的轴承类型，考虑轴承的运行速度，选择能够承受高速运根据轴承的工作温度选择耐高温的轴承材料确保能够承受实际工况下的载荷行的轴承类型，避免过度磨损或失效或润滑剂，避免高温导致的润滑失效或轴承变形联轴器的基本概念联轴器是机械传动系统中用于连接两轴，并传递扭矩的装置它可以允许两轴之间存在一定的相对位移，例如轴向位移、径向位移和角度位移联轴器主要用于以下应用•连接两个轴的转速相同，但存在一定的轴向或径向位移•连接两个轴的转速不同，但需要传递扭矩•连接两个轴的转速相同，但需要缓冲冲击载荷联轴器的种类和应用刚性联轴器弹性联轴器液力联轴器用于连接两轴之间的相对位置固定，适用于能够补偿两轴之间的轻微错位，适用于中速利用液体的流动来传递扭矩，具有缓冲、过低速、低转矩、无冲击载荷的场合、中转矩、有一定冲击载荷的场合载保护、平稳启动等优点，适用于高速、高转矩、有较大冲击载荷的场合联轴器的刚度和强度计算刚度计算1保证轴系平稳运行强度计算2避免联轴器失效疲劳强度3防止长时间使用后损坏支撑结构的基本概念支撑结构是机械设备的重要组成部分，它负责承载轴承、轴、齿轮等部件，并传递运动和载荷支撑结构的类型多种多样，常见的包括轴承座、底座、立柱等，它们的设计需要考虑结构强度、刚度、稳定性等因素支撑结构的静态分析载荷分析结构设计确定支撑结构所承受的载荷，包括轴承的静力、动力的计算和实际运行条件下产生的附加载荷，例如冲击载荷、振动载根据载荷分析和材料特性，设计支撑结构的形状、尺寸和材荷和温度载荷料，确保结构能够承受所承受的载荷并满足使用要求1234材料特性有限元分析考虑支撑结构所使用的材料特性，包括强度、刚度、弹性模使用有限元分析方法对支撑结构进行仿真模拟，评估其在不量等，确保材料能够承受所承受的载荷而不发生失效同载荷条件下的应力、应变和位移，优化结构设计支撑结构的动态分析振动分析1分析结构在动态载荷下的振动行为，如频率、幅值和模式稳定性分析2评估结构在动态载荷下的稳定性，例如防止共振和失稳疲劳分析3预测结构在反复载荷下的疲劳寿命，考虑材料特性和应力集中支撑结构的优化设计结构分析1进行有限元分析或其他分析方法，以确定支撑结构的应力、变形和稳定性材料选择2选择合适的材料，以满足强度、刚度和成本要求形状优化3优化支撑结构的形状，以减少材料消耗，提高强度和刚度工艺优化4优化制造工艺，以提高生产效率，降低成本课程小结轴承种类轴承计算12学习了滚动轴承和滑动轴承的掌握了轴承的载荷分析、寿命种类和特点计算和选择方法联轴器支撑结构34理解了联轴器的基本概念和种掌握了支撑结构的静态分析和类，并学习了联轴器的计算方动态分析方法法课程拓展阅读《机械设计手册》《滚动轴承》机械设计手册是机械工程领域的重该书深入探讨了滚动轴承的类型、要参考书籍，涵盖了轴承、轴、联结构、性能、计算方法和应用案例轴器等方面的详细计算方法和理论，为轴承设计和选型提供了全面指分析导《机械原理》机械原理书籍解释了机器的运动和力学原理，为理解轴承、轴等机械元件的运动特性和受力情况奠定了基础课程作业和讨论课后作业课堂讨论完成课本上的习题，并尝试用软件进行轴承设计和计算积极参与课堂讨论，分享自己的设计思路和经验，并向老师和同学学习课程评估反馈课堂互动课后练习实践应用积极参与课堂讨论，提出问题，分享见解完成所有作业和练习，巩固所学知识将所学知识应用于实际项目，提升工程能力。