滑動(dòng)軸承CAD圖紙+說明書+SolidWorks三維模型,滑動(dòng),軸承,cad,圖紙,說明書,仿單,solidworks,三維,模型 液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)與分析 摘要 動(dòng)壓式滑動(dòng)軸承是軸承中的一個(gè)重要類別，對(duì)其進(jìn)行分析研究在實(shí)際中具有重要意義。液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)是其中的重要一類，本文以徑向滑動(dòng)軸承為研究對(duì)象，以雷諾方程的建立及求解過程為理論基礎(chǔ)，對(duì)滑動(dòng)軸承在處于液體動(dòng)壓的工況情況進(jìn)行理論分析。 本課題的目的就是旨在結(jié)合滑動(dòng)軸承的工作特點(diǎn)和性能，合理的優(yōu)化軸承的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)軸承的各性能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過圖紙對(duì)軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析優(yōu)化，利用相關(guān)公式對(duì)性能進(jìn)行計(jì)算與分析，對(duì)整個(gè)軸承進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵字：滑動(dòng)軸承；雷諾方程 目錄 第一章 1緒論 4 1.1本課題的選定 5 1.2滑動(dòng)軸承制造和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 5 1.3本課題研究的主要內(nèi)容及基本工作思路 6 (一)主要內(nèi)容 6 （二）本課題基本工作思路 6 第二章 2液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承的總體設(shè)計(jì)方案 6 2.1滑動(dòng)軸承 6 （一）滑動(dòng)軸承的主要類型和結(jié)構(gòu) 6 2.2液體動(dòng)壓潤滑的基本原理和基本關(guān)系 8 （一）液體動(dòng)壓油膜的形成理論 .8 （二）液體動(dòng)壓潤滑的基本方程 8 （三）油楔承載機(jī)理 11 2.3液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承基本原理 11 （一）徑向滑動(dòng)軸承液體動(dòng)壓潤滑的建立過程 11 (二)徑向滑動(dòng)軸承的幾何關(guān)系和承載能力 12 （三）徑向滑動(dòng)軸承的參數(shù)選擇 16 （四）徑向滑動(dòng)軸承的供油結(jié)構(gòu) 18 第三章 3液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承的實(shí)例計(jì)算 20 3.1主要技術(shù)指標(biāo) 20 3.2選擇軸承材料和結(jié)構(gòu) 20 3.3潤滑劑和潤滑方法的選擇 21 3.4性能計(jì)算 21 （一）承載能力計(jì)算 21 （二）層流校核 22 （三）功耗計(jì)算 22 （四）熱平衡計(jì)算 23 （五）安全度計(jì)算 23 第四章 4三維建模 4.1三維建模依據(jù) 23 4.2三維建模的基本圖形 24 4.3三維建模的步驟 24 總結(jié) 25 參考文獻(xiàn) 25 致謝 27 附件 外文翻譯文獻(xiàn) 第一章 1緒論 滑動(dòng)軸承在機(jī)械制造、大型電站、鋼鐵聯(lián)合企業(yè)以及化工聯(lián)合企業(yè)等機(jī)械設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用，如何提高其壽命和工作可靠性越來越成為人類普遍關(guān)注的問題。這里存在著兩方面的工作：一是不斷研究新的軸承材料及結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)軸承的工作特點(diǎn)及其負(fù)荷指標(biāo)不斷提高的要求；二是深入地研究發(fā)生在軸承內(nèi)部的各種工作狀態(tài)，從而在設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)的措施，保證軸承在最理想的條件下運(yùn)作。這就涉及研究研究諸如流體動(dòng)壓潤滑軸承中的潤滑油膜的壓力分布、最小油膜厚度、潤滑膜的剛度等若干方面的問題。軸承是軸系中的重要部件，其功用一是支承軸及軸上零件并保證軸的旋轉(zhuǎn)精度，二是減小轉(zhuǎn)動(dòng)軸與其固定支承之間的摩擦與磨損。因此，軸承既要有小的摩擦阻力，又要有一定的強(qiáng)度。 軸承分為兩大類：滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承有很多優(yōu)點(diǎn)，例如：已實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化，使用維護(hù)簡(jiǎn)單，互換性好等，故各工業(yè)部門應(yīng)用廣泛?；瑒?dòng)軸承在一般情況下摩擦損耗較大，使用維護(hù)較復(fù)雜，因而應(yīng)用較少。因此，在滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承都能滿足使用要求時(shí)，宜先選用滾動(dòng)軸承。盡管如此，但是在高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場(chǎng)合下，滑動(dòng)軸承就顯示出它的優(yōu)異性能。因而在汽輪機(jī)、離心式壓縮機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、大型電機(jī)中多采用滑動(dòng)軸承。此外，在低速而帶有沖擊的機(jī)器中，如水泥攪拌機(jī)、滾筒清砂機(jī)、破碎機(jī)等也常采用滑動(dòng)軸承。兩者相比，普通滑動(dòng)軸承又具有比滾動(dòng)軸承使用壽命長、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，對(duì)沖擊和振動(dòng)敏感性小等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)使滑動(dòng)軸承成功地應(yīng)用于機(jī)床主軸軸承，大型汽輪機(jī)軸承，內(nèi)燃機(jī)曲軸軸承。軋鋼機(jī)軸承以及簡(jiǎn)單機(jī)械的軸承。 ?隨著工業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程，大量機(jī)械設(shè)備的速度和功率日益提高，工況日趨復(fù)雜，而軸承作為機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵部件對(duì)其各方面的性能要求也越來越高。?滑動(dòng)軸承油膜中的滑油流動(dòng)過程完全符合流體動(dòng)力學(xué)的普遍規(guī)律，在 1886 年 Reynolds 運(yùn)用流體動(dòng)力學(xué)的定律，分析潤滑劑在間隙中的流動(dòng)，從而求得了表示軸承中壓力分布的基本微分方程即雷諾方程，它成為今天滑動(dòng)軸承理論計(jì)算的基礎(chǔ)。但用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)方法對(duì)雷諾方程進(jìn)行求解，只有在一些特定情況下刁‘能獲得精確的解析解。由于這種困難很長一段時(shí)間滑動(dòng)軸承還是按照 pv常數(shù)p:軸承的平均壓強(qiáng)，v:軸承兩配合部分的相對(duì)滑動(dòng)速度，常數(shù):軸承副材料所確定經(jīng)驗(yàn)數(shù)這種老方法雙曲線法確定尺寸參數(shù)。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的、幾何形狀相似或結(jié)構(gòu)相同的滑動(dòng)軸承用這種計(jì)算方法并結(jié)合軸承生產(chǎn)中積累的經(jīng)驗(yàn)來確定軸承尺寸一直還是成功的。但隨著新型或特殊結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)軸承出現(xiàn)以及設(shè)計(jì)中對(duì)軸承可靠性要求的不斷提高，這些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)就不再適合了。最近二十幾年以來隨著計(jì)算機(jī)的技術(shù)發(fā)展其計(jì)算速度及計(jì)算能力迅速增長，許多傳統(tǒng)數(shù)學(xué)方法難以求解的問題用計(jì)算機(jī)求解往往能夠得到很好的結(jié)果，求解雷諾方程也就成為可能 。 1.1本課題的選定 隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，機(jī)械零件的規(guī)模越來越大，越來越完整，人們的需求越大，對(duì)物質(zhì)的需求和要求也越來越高。軸承作為一個(gè)機(jī)械零件，起著至關(guān)重要的作用。 ?用于支撐旋轉(zhuǎn)零件（轉(zhuǎn)軸、心軸）的裝置通稱為軸承。條件不同，軸承的分類也不同： ?按其承載方向的不同，軸承可分為：徑向軸承和推力軸承； ?按軸承工作時(shí)的摩擦性質(zhì)不同，軸承可分為：滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承。 滑動(dòng)軸承，根據(jù)其相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩表面間油膜形成原理的不同，還可分為流體動(dòng)力潤滑軸承(簡(jiǎn)稱動(dòng)壓軸承)和流體靜力潤滑軸承(簡(jiǎn)稱靜壓軸承)。 和滾動(dòng)軸承相比，滑動(dòng)軸承具有承載能力高、抗壓性好，工作平穩(wěn)可靠，噪聲小，壽命長等優(yōu)點(diǎn)，它廣泛用于內(nèi)燃機(jī)、軋鋼機(jī)、大型電機(jī)及儀表、雷達(dá)、天文望遠(yuǎn)鏡等方面。? 在動(dòng)壓軸承中，隨著工作條件和潤滑性能的變化，其滑動(dòng)表面間的摩擦狀態(tài)亦有所不同。通常將其分為如下三種狀態(tài)：不完全摩擦，邊界摩擦和干摩擦。完全液體摩擦是滑動(dòng)軸承工作的最理想狀況。對(duì)那些重要且高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)器，應(yīng)確保軸承在完全液體摩擦狀態(tài)下工作，這類軸承常稱為液體摩擦滑動(dòng)軸承。因此我這次的設(shè)計(jì)選擇液體摩擦。 軸承上的反作用力與軸心線垂直的軸承稱為徑向軸承；軸承上的反作用力與軸心線方向一致的軸承稱為推力軸承。推力滑動(dòng)軸承只能承受軸向載荷，與徑向軸承聯(lián)合才可同時(shí)承受軸向和徑向載荷。 綜上所述，我選擇的設(shè)計(jì)是：液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)。 1.2滑動(dòng)軸承制造和生產(chǎn)的技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 滑動(dòng)軸承作為回轉(zhuǎn)軸支承元件在機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。與滾動(dòng)軸承相比，滑動(dòng)軸承工作平穩(wěn)、可靠、噪音較低。如果能夠保證充分的液體潤滑，使得滑動(dòng)表面被潤滑油分開而不發(fā)生直接接觸，則還可以大大減少摩擦損失和表面磨損，甚至消除磨損。另外，潤滑油膜同時(shí)還具有一定的吸振能力川，這對(duì)提高軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和運(yùn)轉(zhuǎn)精度都是十分有益的。 滑動(dòng)軸承的種類繁多，按軸承受力方向可分為徑向滑動(dòng)軸承、止推滑動(dòng)軸承、徑向止推滑動(dòng)軸承按軸承所用的潤滑劑來分可分為液體潤滑滑動(dòng)軸承、氣體潤滑滑動(dòng)軸承、脂潤滑滑動(dòng)軸承和固體潤滑滑動(dòng)軸承，其中液體潤滑滑動(dòng)軸承又可分為油潤滑滑動(dòng)軸承、水潤滑滑動(dòng)軸承及磁流體潤滑滑動(dòng)軸承按軸承軸瓦材料來分又可分為金屬滑動(dòng)軸承、非金屬滑動(dòng)軸承和多孔質(zhì)滑動(dòng)軸承等等。流體潤滑滑動(dòng)軸承又可分為流體動(dòng)壓潤滑滑動(dòng)軸承、流體靜壓潤滑滑動(dòng)軸承和流體動(dòng)靜壓混合滑動(dòng)軸承 121。流體動(dòng)壓潤滑滑動(dòng)軸承有著長久的歷史，它的應(yīng)用研究己超過 10 年，其應(yīng)用范圍也是上述各種滑動(dòng)軸承中最廣泛的。 ?流體動(dòng)壓潤滑，就是依靠被潤滑的一對(duì)固體摩擦面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使介于固體摩擦面間的流體潤滑膜內(nèi)產(chǎn)生壓力，以承受外載荷而免除固體相互接觸，從而起到減少摩擦阻力和保護(hù)固體摩擦表面的作用。自從 B.Tower 在其著名實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了動(dòng)壓現(xiàn)象，繼由0.Renyolds 分析了動(dòng)壓潤滑的機(jī)理并導(dǎo)出了描述潤滑膜壓力分布的微分方程，即著名的雷諾方程，遂奠定了流體動(dòng)力潤滑理論的原始基礎(chǔ)。此外，流體動(dòng)力潤滑理論中還有其它的一些方程，如：流動(dòng)的連續(xù)性方程、潤滑劑的狀態(tài)方程粘度和密度方程、表面的彈性方程、以及能量方程等。當(dāng)然應(yīng)用最廣的還是雷諾方程及其在各種具體條件下的變形形式，以及它們的求解。由于這些理論的建立使得滑動(dòng)軸承的研究取得了很多成果，促進(jìn)了其在實(shí)際中的應(yīng)用。 1.3本課題研究的主要內(nèi)容及基本工作思路 （一）主要內(nèi)容 根據(jù)所給技術(shù)指標(biāo)對(duì)某型汽輪機(jī)液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算以及性能分析。 （二）本課題的基本工作思路 1.在液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承的基本原理和雷諾方程的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)滑動(dòng)軸承。 2.計(jì)算內(nèi)容包括：幾何參數(shù)，安全度等方面 3.關(guān)鍵理論和技術(shù)：流體動(dòng)力的基本方程 摩擦定律 雷諾方程 第二章 2液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承的總體設(shè)計(jì)方案 2.1滑動(dòng)軸承 《機(jī)械設(shè)計(jì)》是一門培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。在機(jī)械類各專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃中，它是主要課程。機(jī)械設(shè)計(jì)課程在教學(xué)內(nèi)容方面著重基本知識(shí)、基本理論和基本方法的掌握，在培養(yǎng)實(shí)踐能力方面著重設(shè)計(jì)構(gòu)思和設(shè)計(jì)技能的基本訓(xùn)練，使學(xué)生對(duì)實(shí)際工程具有分析、解決問題的能力，在設(shè)計(jì)中具有創(chuàng)新思維?；瑒?dòng)軸承章節(jié)在整個(gè)課程的學(xué)習(xí)中又占到了很重要的部分?；瑒?dòng)軸承的承載能力大，回轉(zhuǎn)精度高，表面能形成潤滑膜將運(yùn)動(dòng)副分開，減少了磨損，滑動(dòng)摩擦力也可大大降低，并且潤滑膜具有抗沖擊作用，因此，在工程上獲得廣泛的應(yīng)用。 2.1.1滑動(dòng)軸承的主要類型和結(jié)構(gòu) ?按受載荷方向不同，滑動(dòng)軸承可分為徑向滑動(dòng)軸承和止推滑動(dòng)軸承。 1徑向滑動(dòng)軸承 徑向滑動(dòng)軸承用于承受徑向載荷。圖2—1所示為整體式徑向滑動(dòng)軸承，圖 2 -2所示為剖分式徑向滑動(dòng)軸承。剖分式徑向滑動(dòng)軸承裝拆方便，軸瓦磨損后可方便更換及調(diào)整間隙，因而應(yīng)用廣泛。 圖2-1整體式滑動(dòng)軸承 圖2-2剖分式滑動(dòng)軸承 2.止推滑動(dòng)軸承 止推滑動(dòng)軸承用來承受軸向載荷。按軸頸支承面的形式不同，分為實(shí)心式、空心式、環(huán)形式三種。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，實(shí)心止推軸頸由于端面上不同半徑處的線速度不相等，因而使端面中心部的磨損很小，而邊緣的磨損卻很大，結(jié)果造成軸頸端面中心處應(yīng)力集中。實(shí)際結(jié)構(gòu)中多數(shù)采用空心軸頸，可使其端面上壓力的分布明顯改善，并有利于儲(chǔ)存潤滑油。 2.2液體動(dòng)壓潤滑的基本原理和基本關(guān)系 （一）液體動(dòng)壓油膜形成的原理 圖2-3動(dòng)壓油膜形成原理圖 液體動(dòng)壓油膜形成原理是利用摩擦副表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將液體帶進(jìn)摩擦表面之間，形成壓力油膜，將摩擦表面隔開，如圖 2-3 所示。兩個(gè)互相傾斜的平板，在它們之間充滿具有一定粘度的液體。當(dāng) AB 以速度 V 向左移動(dòng)，而 CD 保持靜止時(shí)，液體在此楔形間隙中作層流流動(dòng)。當(dāng)各流層的速度分布規(guī)律為直線時(shí)，由于進(jìn)口間隙大于出口間隙，則進(jìn)口流量必大于出口流量但液體是不可壓縮的，因此，在楔形間隙內(nèi)形成油壓，迫使大口的進(jìn)油速度減小，小口的出油速度增大，從而使流經(jīng)各截面的液體流量相等。同時(shí)，楔形油膜產(chǎn)生的內(nèi)壓將與外載荷相平衡。 （二）液體動(dòng)壓潤滑的基本方程 雷諾方程是液體動(dòng)壓潤滑基本方程，是研究流體動(dòng)力潤滑的基礎(chǔ)。它是根據(jù)粘性流體動(dòng)力學(xué)基本方程出發(fā)，作了一些假設(shè)條件后簡(jiǎn)化而得的。 圖2-4液體單元壓力分析 如圖 2-4 所示，兩平板被潤滑油隔開，設(shè)板 A 以速度 v、沿 x 方向滑動(dòng)，另一平板 B 靜止不動(dòng)，設(shè)平板正方向尺寸為無窮大流體沿 z 方向無流動(dòng)，從油層中取出長、寬、高分別為 dx、dy、dz 的單元體進(jìn)行力平衡分析。 單元體沿x方向受四個(gè)力，兩側(cè)向壓力：p，p+?p?x+dx 上下面剪切應(yīng)力為：τ，（τ+?τ?ydy） 由x方向的力平衡條件，得pdydz+τdydz-（p+?p?xdx）dydz-τ+?τ?ydxdy=0 化簡(jiǎn)得：?p?x=-?τ?y (2-1) 根據(jù)牛頓粘性流體定律，τ=-n?u?y代人（2-1）得 ?p?x=n?2u?y2 積分后得 u=12n?p?xy2+C1y+C2 (2-2) 當(dāng) y=0時(shí)，u=v(油層隨移動(dòng)件移動(dòng))；y=h(h 為單元體處油膜厚度)時(shí)，u=0(油層隨靜止件不動(dòng))。根據(jù)上述條件則可以得到積分常數(shù) C1 ， C2 。 積分常數(shù)：C1=-h2n?p?xh-vh ; C2=v代人式（2-2）得 u=vh-yh-yh-y2n×?p?x （2-3） 由式（2-3）可見，油層的速度u由兩部分組成，式中前一項(xiàng)表示速度沿y成線性分布，直接由剪切流引起;第二項(xiàng)表示速度沿y成拋物線分布，是由油壓沿x方向變化而引起的。 不計(jì)側(cè)漏，潤滑沿x方向通過任一截面單位寬度的流量為 設(shè)在P=Pmax處油膜厚度為h0（即?p?x=0時(shí)，h=h0），在該截面處的流量為 qx=v2h0 由于連續(xù)流動(dòng)時(shí)流量不變，故得 化簡(jiǎn)得 ?p?x=6nvh-h0h3 （2-4） 式（2-4）為一維雷諾流體動(dòng)力潤滑方程。 對(duì)式（2-4）中x取偏導(dǎo)數(shù)可得 ??xh3n??p?x=6nv?h?x 若再考慮潤滑油沿z方向的流動(dòng)，則 ??xh3n??p?x+??zh3n??p?z=6nv?h?x （2-6） 式（2-6）為二維雷諾流體動(dòng)力潤滑方程式——流體動(dòng)力潤滑軸承的基本公式。 （三）油楔承載機(jī)理 由式 ?p?x=6nvh-h0h3 可看出油壓變化與潤滑油的粘度、表面摩擦速度和油膜厚度的變化有關(guān)，利用該式可求出油膜中各點(diǎn)的壓力p，全部油膜壓力之和即為油膜的承載能力。 油膜必須呈收斂楔形，才能使油楔內(nèi)各處油壓都大于入口和出口處的壓力，產(chǎn)生正壓力以支承外載。 所以形成液體動(dòng)力潤滑（即形成動(dòng)壓油膜）的必要條件是： 1. 相對(duì)運(yùn)動(dòng)兩表面必須形成一個(gè)收斂楔形； 2. 被油膜分開的兩表面必須有一定的相對(duì)滑動(dòng)速度vs，其運(yùn)動(dòng)方向必須使?jié)櫥蛷拇罂诹鬟M(jìn)，小口流出； 3. 潤滑油必須有一定粘度，且供油充分。 2.3液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承基本原理 （一）徑向滑動(dòng)軸承液體動(dòng)壓潤滑的建立過程 徑向滑動(dòng)軸承的軸頸與軸孔間必須留有間隙，當(dāng)軸頸靜止時(shí)，軸 頸處于軸承孔的最低位置，并與軸瓦接觸。此時(shí)，兩表面間自然形成收斂的楔形空間。當(dāng)軸頸開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，速度極低，帶入軸承間隙中的油量較少，這時(shí)軸瓦對(duì)軸頸摩擦力的方 向與軸頸表面圓周速度方向相反，迫使軸頸在摩擦力作用下沿孔壁向右爬升(圖 b)。隨著 轉(zhuǎn)速的增大，軸頸表面的圓周速度增大，帶入楔形空間的油量也逐漸加多。這時(shí)，右側(cè)楔 形油膜產(chǎn)生了一定的動(dòng)壓力，將軸頸向左浮起。當(dāng)軸頸達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸頸便穩(wěn)定在一 定的偏心位置上(圖 c)。這時(shí)，軸承處于流體動(dòng)力潤滑狀態(tài)，油膜產(chǎn)生的動(dòng)壓力與外載荷 F 相平衡。此時(shí)，由于軸承內(nèi)的摩擦阻力僅為液體的內(nèi)阻力，故摩擦系數(shù)達(dá)到最小值。 圖2-5液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承油膜形成過程 液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承油膜形成過程經(jīng)歷起動(dòng)、不穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)三個(gè)階段。 起始時(shí)n=0，軸頸與軸承孔在最下方位置接觸 1、 起動(dòng)時(shí)，由于速度低，軸頸與孔壁金屬直接接觸，在摩擦力作用下，軸頸沿孔內(nèi)壁向右上方爬開. 2、 不穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段，隨轉(zhuǎn)速上升，進(jìn)入油楔腔內(nèi)油逐漸增多，形成壓力油膜，把軸頸浮起推向左下方。（由圖b→圖c） 3、 穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段（圖d）：油壓與外載F平衡時(shí)，軸頸部穩(wěn)定在某一位置上運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速越高，軸頸中心穩(wěn)定位置愈靠近軸孔中心。（但當(dāng)兩心重合時(shí)，油楔消失，失去承載能力） （二）徑向滑動(dòng)軸承的幾何關(guān)系和承載能力 徑向滑動(dòng)軸承的幾何關(guān)系，如圖2-6所示。 基本參數(shù)：o-軸頸中心，o1-軸承中心，起始位置F與oo1重合，軸頸直徑d，軸承孔直徑D 根據(jù)以上基本參數(shù)可以直接計(jì)算出： 直徑間隙：?=D-d 半徑間隙：δ=R-r=?2=（D-d）2 相對(duì)間隙： 偏心距： e=oo1 偏心率： ε=eδ 以oo1為極軸，對(duì)應(yīng)油膜厚度h，h0為pmax處油膜厚度，φ0為pmax處的壓力角，φ1、φ2為壓力油膜起始角和終止角，其大小與軸承包角有關(guān)。 在?AOO1中，根據(jù)余玄定理可得 略去高階微量e2sinφ2，再引入半徑間隙δ=R-r，并兩端開方得 δ+r=h+r-ecosδ 整理得任意位置時(shí)油膜厚度為 壓力最大處pmax的油膜厚度 當(dāng)φ=π時(shí)，油膜最小厚度為hmin 把上式在φ1到φ2的區(qū)間內(nèi)積分，就得出在軸承單位寬度上的油膜承載力，即 為了求出油膜的承載能力，理論上只需將py乘以軸承寬度B即可。但在實(shí)際軸承中，由于油可能從軸承的兩個(gè)端面流出，故必須考慮端泄的影響。這時(shí)，壓力沿軸承寬度的變化成拋物線分布，而且其油膜壓力也比無限寬軸承的壓力低(圖2－7)，所以乘以系數(shù)C1對(duì)py進(jìn)行修正，C’的值取決與寬度比B/d和偏心率ε的大小。這樣，在角和距軸承中線為z處的油膜壓力的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 py‘=pyC‘1-2zB2 圖2-7 不同寬徑比時(shí)沿軸承周向和軸向的壓力分布 因此，對(duì)有限寬軸承，油膜的總承載能力為 F=-B2+B2py'dz 通過上式可得 承載量系數(shù)Cp 于是可得 式中Cp為一個(gè)無量綱的量，稱為承載量系數(shù)，η為潤滑油在軸承平均工作溫度下的動(dòng)力粘度，Pa·s；B為軸承寬度，m；F為外載荷，N；V為軸頸圓周速度，m/s。? ??Cp的積分非常困難，因而采用數(shù)值積分的方法進(jìn)行計(jì)算，并作成相應(yīng)的線圖或表格供設(shè)計(jì)應(yīng)用。在給定邊界條件時(shí)，Cp是軸頸在軸承中位置的函數(shù)，其值取決于軸承的包角α(入油口和出油口所包軸頸的夾角)，相對(duì)偏心率和寬徑比B/d。當(dāng)軸承的包角α(α=120°，180°或360°）給定時(shí)，經(jīng)過一系列的換算，Cp可表示為： Cp∝ε，Bd 若軸承是在非承載區(qū)內(nèi)進(jìn)行無壓力供油,且設(shè)液體動(dòng)壓力是在軸頸與軸承襯的180度的弧內(nèi)產(chǎn)生時(shí)，則不同ε和B/d?的承載量系數(shù)Cp值見表2-1。 表2-1 有限寬度軸承的承載量系數(shù) Cp Cp是軸頸在軸承中位置的函數(shù) Cp取決于軸承包角α ，編心率ε和寬徑比L/d （三）徑向滑動(dòng)軸承的參數(shù)選擇 影響滑動(dòng)軸承油膜壓力的因素很多，根據(jù)液體動(dòng)壓潤滑理論，影響壓力分布的參數(shù)主要有軸承寬徑比、相對(duì)間隙、油槽開設(shè)形式、徑向載荷、潤滑油主軸轉(zhuǎn)速等。 1.寬徑比Bd 一般軸承的寬徑比B/d在0.3~1.5范圍內(nèi)。寬徑比小，有利于提高運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，增大端泄漏量以降低溫升。但軸承寬度減小，軸承承載力也隨之降低。? 高速重載軸承溫升高，由于溫升高，寬徑比宜取小值，使△t減??；?低速重載軸承，需要對(duì)軸有較大支承剛性，寬徑比宜取大值；高速輕載軸承，轉(zhuǎn)速小高，溫升大，如對(duì)軸承剛性無過高要求，可取小值；需要對(duì)軸有較大支承剛性的機(jī)床軸承，宜取較大值。?? 一般機(jī)器常用的B/d?值為：汽輪機(jī)B/d=0.3~1；電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、離心泵，齒輪變速器B/d=6.0~1.5；機(jī)床、拖拉機(jī)B/d=0.8~1.2；軋鋼機(jī)B/d=0.6~0.9。 2．相對(duì)間隙ψ? 相對(duì)間隙主要根據(jù)載荷和速度選取。? 速度愈高，ψ值應(yīng)愈大，楔形空間增加，帶入油量增加，易于形成動(dòng)力潤滑；?載荷愈大，ψ值應(yīng)愈小，使減小，提高承載力。? minh此外，直徑大、寬徑比小，調(diào)心性能好，加工精度高時(shí)，ψ值取小值，反之取大值。??一般軸承，按轉(zhuǎn)速取ψ值的經(jīng)驗(yàn)公式為： ψ≈n604910319? 式中n為軸頸轉(zhuǎn)速r/min。 一般機(jī)器中常用的ψ值為：汽輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)、齒輪減速器ψ＝0.001~0.002；軋鋼機(jī)、鐵路車輛ψ＝0.0002~0.0015；機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)ψ＝0.0002~0.00125；鼓風(fēng)機(jī)、離心泵ψ＝0.001~0.003。 3.軸承的轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速是影響滑動(dòng)軸承油膜壓力分布的參數(shù)之一。 4．粘度η 這是軸承設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參數(shù)。它對(duì)軸承的承載能力、功耗和軸承溫升都有不可忽視的影響。由于粘度和平均溫度密切相關(guān)，軸承工作時(shí)，油膜各處溫度是不同的，通常認(rèn)為軸承溫度等于油膜的平均溫度。平均溫度的計(jì)算是否準(zhǔn)確，將直接影響到潤滑油粘度的大小。平均溫度過低，則油的粘度較大，算出的承載能力偏高；反之，則承載能力偏低。設(shè)計(jì)時(shí)，可先假定軸承平均溫度，（一般取tm=50~75℃）初選粘度，進(jìn)行初步設(shè)計(jì)計(jì)算。最后再通過熱平衡計(jì)算來驗(yàn)算軸承入口油溫ti是否在35~40℃之間，否則應(yīng)重新選擇粘度再作計(jì)算。? 對(duì)于一般軸承，也可按軸頸轉(zhuǎn)速n(r/min)先初估油的動(dòng)力粘度n'，即 n'=n60-1310-76 由式（4－7）計(jì)算相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)粘度v', 選定平均油溫tm,參照表4－1選定全損耗系統(tǒng)用油的牌號(hào)。然后查圖4－9，重新確定tm時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度νtm及動(dòng)力粘度ηtm。最后再驗(yàn)算入口油溫。 （四）徑向滑動(dòng)軸承的供油結(jié)構(gòu) 在液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承中，充足的供油量是產(chǎn)生動(dòng)壓油膜的必要條件。向軸瓦內(nèi)供油最常用的結(jié)構(gòu)要素是油孔和油槽。油槽主要有兩種形式，軸向油槽和周向油槽。油孔和軸向油槽可以設(shè)計(jì)一個(gè)或兩個(gè)。軸向油槽為與直線平行的直線形油槽，其深度比軸承半徑間隙大很多，它能夠使?jié)櫥洼^均勻地分布在整個(gè)軸瓦寬度上，適用于載荷方向不變或變化不大，軸瓦比較寬的場(chǎng)合；周向油槽為環(huán)形槽，它能夠使?jié)櫥脱杆俜植嫉捷S瓦的整個(gè)圓周，適用于載荷方向變化超過180度，甚至載荷旋轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。當(dāng)軸瓦較窄，可以不開設(shè)油槽，只設(shè)置供油孔。 油槽的開設(shè)形式主要有以下幾種： 1. 單軸向油槽 單軸向油槽的位置最好在最大油膜厚度處，但是，因?yàn)槠珵榻禽d荷、轉(zhuǎn)和 轉(zhuǎn)向變化，所以只有在穩(wěn)定工況下最大油膜厚度的位置方向穩(wěn)定。為此常把單軸向油槽設(shè)在載荷方向的反方向，該位置與最大油膜位置比較接近，沒有很不利的影響。這樣的單軸向油槽供油的軸承，軸頸只能按指定方向選擇，如圖2-8所示。 圖2-8 單軸向油槽 2. 雙軸向油槽 雙軸向油槽或油孔一般設(shè)在垂直于載荷方向的直徑上，這種軸承只能允許軸頸正反轉(zhuǎn)。通常軸向油槽應(yīng)較軸承寬度稍短，以便在軸瓦兩端流出封油面，防止?jié)櫥蛷亩瞬看罅苛魇?，如圖2-9所示。 圖2-9 雙軸向油槽 3. 周向油槽 周向油槽一般設(shè)在沿寬度方向軸瓦中央的圓周上，有全周油槽和半周槽。 周向油槽適用于載荷方向變化范圍超過180度的場(chǎng)合，它常設(shè)在軸承寬度中部，把軸承分為兩個(gè)獨(dú)立的部分；當(dāng)寬度相同時(shí)，設(shè)在周向油槽軸承的承載能力低于設(shè)在軸向油槽的軸承，如圖2-10所示。 圖2-10 周向油槽對(duì)軸承載荷能力的影響 第三章 3液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承的實(shí)例計(jì)算 已知軸承載荷徑向載荷為80000N，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1000r/min,軸瓦處軸徑180mm，進(jìn)油溫度45度，潤滑油為HU-22，直接潤滑。 3.1主要技術(shù)指標(biāo) 徑向載荷：F=80000N 軸徑=180mm 轉(zhuǎn)速：n=1000r/min 3.2選擇軸承材料和結(jié)構(gòu) 1. 選擇軸承寬徑比?根據(jù)汽輪機(jī)軸承常用的寬徑比范圍，取寬徑比為1。 2?計(jì)算軸承寬度 B=(B/d)×d=1×0.18m=0.18m 3.計(jì)算軸頸圓周速度 v=πdn60x100=πx180x10060x100=9.42m/s 4. 計(jì)算軸承壓力P和Pv值 p=FdB=8000000.18x0.18=2.47MPa Pv=2.47x9.42MPa.m/s=23.27Pa.m/s 3.3潤滑劑和潤滑方法的選擇 1. 選定潤滑油牌號(hào)?參照表選定機(jī)械油HU22 2.初步估算潤滑油動(dòng)力粘度 n'=n60-131076=0.027Pa.s 3.選定平均油溫，現(xiàn)選平均油溫tm=50℃ 4. 選定潤滑油牌號(hào)?參照表選定HU22 v50℃=20mm2/s n50℃=ρv=900x18x10-6Pa.s=0.0225Pa.s 5.采用直接潤滑方式 3.4.性能計(jì)算 （一）承載能力計(jì)算 1.相對(duì)間隙 ψ=n604910319≈0.001255 取ψ=0.00125 2.計(jì)算軸轉(zhuǎn)速 ω=2πn60=2xπx100060=104.67rad/s 3.承載系數(shù)Cp=Fφ22nvb=1.65 4偏心率選擇 查表機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得ε=0.66 （二）層流校核 1.半徑間隙 δ=ψr=0.00125x0.182=112.5x10-6m 2.計(jì)算臨界雷諾數(shù) Ret=41.31φ=1168 3.軸承雷諾數(shù) Re=ρvδn=296.7 由296.7<1168.故滿足層流條件 4.選取流量系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)qv=0.076 5.軸承潤滑油體積流量 Qv=φd3ωqv=0.00125x0.183x104.67x0.76=58.0x10-6m3/s （三）功耗計(jì)算 1選取摩擦系數(shù)特性：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得μ=2.3 2計(jì)算摩擦系數(shù) μ=μψ=2.3x0.00125=0.0028 3計(jì)算摩擦功耗 Pμ=μFv=0.0028x800000x9.42=2166W （四）熱平衡計(jì)算 1.熱溫升計(jì)算 計(jì)算得?t=14.742℃ 2. 進(jìn)油溫度 由已知得t1=45℃ 3.出油溫度 t2=tm+?t2=57.38℃ 由上所知，均符合要求。 （五）安全度計(jì)算 1.最小油膜厚度 hmin=d2ψ1-ε=36μm 2.軸頸表面粗糙度：Rz1=1.6μm 3.軸瓦表面粗糙度：Rz2=3.2μm 4.安全度計(jì)算： 得S=7.5 S是考慮到表面幾何形狀不標(biāo)準(zhǔn)和零件變形而保留的安全度，一般取S≥2 所以：S=7.5≥2，保證動(dòng)力潤滑。 第四章 4.三維建模 4.1三維建模依據(jù) 根據(jù)軸承軸瓦基本要求，計(jì)算得出相關(guān)尺寸。確定軸瓦軸徑大小，軸瓦厚度，軸承座基本尺寸。依據(jù)尺寸利用Proe進(jìn)行三維繪圖。 4.2三維建模的基本圖形 從零件圖看出本圖包括軸瓦圖，軸承座圖，以及螺栓這些基本零件。裝配好這些基本零件，保持文件，確定裝配圖為三維建模的基本圖形。 4.3三維建模的步驟 1.保存為滑動(dòng)軸承的三維實(shí)體模型圖 利用三維畫圖軟件，將裝配圖轉(zhuǎn)換成CAD格式 2.保留相關(guān)圖形 關(guān)閉相關(guān)圖層或者刪除多余的線。相關(guān)圖層或者刪除多余的線。 3.修改圖形 將各部分按繪制獨(dú)自地封閉圖形為原則進(jìn)行繪制?？椎牟糠种焕L制以中心線為旋轉(zhuǎn)軸線的一半封閉圖形，刪除直徑等不需要的線段。 4拉伸創(chuàng)建 選定基本視圖，單擊“建模”工具條上的“拉伸“按鈕”，或者輸入；完成基本命令后拉伸創(chuàng)建。 5.合并和切除實(shí)體。單擊“建?！惫ぞ邨l上的“差集”按鈕，先選擇大圓柱體，按回車鍵后，選擇小圓柱體，回車生成孔造型， 6. 合并實(shí)體。?單擊“建模”工具條上的“并集”按鈕，將相關(guān)圖形合并為一個(gè)整體。 7. 合并實(shí)體。?單擊“建模”工具條上的“并集”按鈕，將鏡像實(shí)體合并成一個(gè)整體。 8. 邊圓角。 總結(jié) 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過程中也了解了許多課外知識(shí)，開拓了視野，認(rèn)識(shí)了將來電子的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。? 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我作為一名學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是對(duì)學(xué)校所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會(huì)的實(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好開端，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)知識(shí)理論的檢驗(yàn)與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析和解決問題的能力；是我在校期間向?qū)W校所交的最后一份綜和性作業(yè)，從老師的角度來說，指導(dǎo)做畢業(yè)設(shè)計(jì)是老師對(duì)學(xué)生所做的最后一次執(zhí)手訓(xùn)練。其次，畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)是老師檢驗(yàn)其教學(xué)效果，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量的絕好機(jī)會(huì)。? 畢業(yè)的時(shí)間一天一天的臨近，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。在不斷的努力下我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的大概總結(jié)，但是真的面對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯(cuò)誤的。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)太理論化了，面對(duì)單獨(dú)的課題的是感覺很茫然。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。?????總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。 參考文獻(xiàn) [1]. 濮良貴，紀(jì)名剛，機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）。高等教育出版社，2006年5月； [2]. 楊可楨，程光藴，李仲生，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第五版）。高等教育出版社，2006年5月； [3]. 孫恒，陳作模，葛文杰，機(jī)械原理（第七版）。高等教育出版社，2006年5月； [4]. 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本論文在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)于律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無法、平易近人的人格魅力對(duì)本人影響深遠(yuǎn)。本次論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！在寫論文的過程中，遇到了很多的問題，在老師的耐心指導(dǎo)下，問題都得以解決。所以在此，再次對(duì)老師道一聲：老師，謝謝您！ 27