1
?3-2,3-4,15-5
课后习题
2
机械设计
滑动轴承
第 3 章 摩擦学设计
第 15章 滑动轴承的结构
3
滑动轴承
§ 3.2.1 摩擦（润滑状态） 图 3-1
1.干摩擦,表面间无润滑剂或保护膜的纯金属间的摩擦；
2.边界摩擦,表面被吸附在表面的边界膜隔开；
3.流体摩擦,表面被流体完全隔开，摩擦性能取决于内部分
子间的 粘性阻力
4.混合摩擦：
.21
m i n
21
m i n
表面轮廓算术平均偏差、
表面间最小油膜厚度；
膜厚比
——
———
aa
aa
RR
h
RR
h
?
??
1??
5~1??
5??
4
滑动轴承
§ 3.2.1 摩擦（润滑状态）
2.边界摩擦,表面被吸附在表面
的边界膜隔开；
1??
按边界膜形成机理，边界膜分为：
吸附膜 —— 润滑剂中分子吸附在金属表面而形
成的边界膜；
? 化学反应膜 —— 润滑剂中以原子形式存在的 S、
Al,P元素与金属反应生成化合物，在金属表面
形成的薄膜。反应膜具有较高的熔点，比吸附膜
稳定。
? 不同摩擦状态的基本特征 表 3-1
5
滑动轴承
§ 3.2.2 磨损
按磨损机理可分为：
1.粘着磨损：“冷焊”后，表面材料的脱离及迁移；
2.磨粒磨损：摩擦面间的游离颗粒，起到微切削作用；
3.疲劳磨损：疲劳点蚀；
4.化学磨损（腐蚀磨损）：机械作用及化学或电化学
作用共同引起的磨损；
改善摩擦副耐磨性的措施：
1.合理选择摩擦副材料：异种金属、脆性材料、提高硬度和表
面光洁度；
2.合理选择润滑剂和添加剂：适当提高粘度、加入油性及极压
性好的添加剂；
3.控制摩擦副的工作条件：控制压强、限制温度；
6
滑动轴承
§ 3.2.3 润滑剂 （流体、脂、固体、气体）
一,润滑油的主要指标
1.粘度,流体抵抗变形的能力，标志着流体内摩擦阻
力的大小。
a）动力粘度
牛顿粘性定律：在流体中任意点处的切应力均与该处
流体的速度梯度成正比。
u=0
Uh
u
x
z
)53(,???
dz
du??即
剪切
应力
动力
粘度
速度
梯度
h
7
滑动轴承
§ 3.2.3 一,润滑油的主要指标
1.粘度 b）运动粘度与动力粘度的换算关系：
?动力粘度 ?：主要用于流体动力计算。 Pa·s
?运动粘度 ?：使用中便于测量。 m2/s
sm /2
?
?? ? 粘 — 温曲线见 图 3-7
2.油性 （润滑性）：润滑油在摩擦表面形成各种吸附膜
和化学反应膜的性能；
其它,燃点、闪点、凝点、化学稳定性 ;
8
滑动轴承
三,润滑剂的添加剂
耐磨损添加剂：抗磨损；
极压添加剂：提高抗胶合性；
油性添加剂：提高边界润滑的油膜强度；
二,润滑脂的主要指标
1.针入度：重 1.5N的锥体，于 25° C恒温下 5s后刺入的
深度；
2.滴点：在规定的加热条件下，润滑脂从标准测量杯的
孔口滴下第一滴时的温度。
9
§ 3.2.4流体动力润滑的基本理论 — 雷诺方程
? 流体静力润滑：向两运动表面输入压力油；
? 流体动力润滑：利用两运动表面的间隙形状、相对速度及
润滑油粘度，形成压力膜 ;
滑动轴承
v
Ux
y
F 油压 p分布曲线
v
10
滑动轴承
§ 3.2.4流体动力润滑的基本理论 — 雷诺方程
yx
p
?
???
?
? ?平衡方程：
代入：粘度公式 yu???? ?? 2
2
)
y
u
y
u
yx
p
?
??
?
?
?
???
?
? ??（－
取微单元体受力分析,x轴方向
11
滑动轴承
v
Vx
y
V
v
V=0
F 油压 p分布曲线
v
02
2
?yv??
02
2
??? yv 0
2
2
?yv??
§ 3.2.4 流体动力润滑的基本理论 — 雷诺方
程
)123()(6 03 ???
?
? hh
h
U
x
p h?一维雷诺方程：
12
滑动轴承
§ 3.2.4流体动力润滑的基本理论 — 雷诺方程
)123()(6 03 ???
?
? hh
h
U
x
p h?一维雷诺方程：
形成流体动力润滑的必要条件：
1.润滑油有一定粘度；
2.两摩擦表面有一定相对滑动速度；
3.两表面形成收敛的油楔；
4.充足的供油。 楔效应
13
滑动轴承
§ 概述
目前滑动轴承应用的主要场合：
1.转速极高的轴承
2.载荷特重的轴承
3.冲击很大的轴承
4.要求特别精密的轴承
5.剖分式轴承
6.有特殊要求的轴承
14
滑动轴承
§ 3.3 滑动轴承的摩擦学设计
3.3.1滑动轴承的失效形式和材料
磨粒磨损
胶合 (咬粘 )
刮伤、
疲劳剥落、腐蚀
?对材料性能的要求
? 良好的减摩性、耐磨
性和抗咬粘性
? 良好的摩擦顺应性、
嵌入性和磨合性
? 足够的强度和抗腐蚀
能力
? 良好的导热性、工艺
性和经济性等
15
滑动轴承
§ 3.3.1滑动轴承的材料
表 3-3、表 3-4
1.轴承合金：仅用于轴承衬
2.青铜：广泛应有
3.铝基合金
4.铸铁：经济、耐磨
5.粉末冶金：含有轴承
6.非金属材料
轴瓦结构 （参见 § 5.3.3）
? 整体式轴瓦和剖分式轴
? 轴瓦由 1~3层制成
16
M P apdBFp ][,1 ??以限制磨损验算平均压强
滑动轴承
§ 3.3.2 混合润滑滑动轴承的条件性计算
一,径向滑动轴承的计算
smM P apvpvpv /][,.2 ??限制温升值验算
smvdnv /][1 00 060.3 ??? ?限制温升及加剧磨损 验算滑动速度
4.选取滑动轴承的配合, H9/d9,H8/f7,H7/f6
17
滑动轴承
)163(][
)(
4
,1.
2
0
2
??
?
? M P ap
zddk
F
p ?验算平均压强
)173(/][)(3 00 0 0:.2
0
?????? smM P apvzddk nFpvpv 值验算
§ 3.3.2 混合润滑滑动轴承的条件性计算
二,推力滑动轴承的计算
a)实心式 b)空心式 c)单环式 d)多环式
18
滑动轴承
§ 3.3.3液体动压轴承的设计计
算
1.流体动压滑动轴承的工作状态
a)静止 b)启动 c)稳定运转
Ff
19
2.径向滑动轴承的主要几何参数
.直径间隙 dD ???
.半径间隙 rR ???
.相对间隙
rd
?? ???
.偏心距 e
.偏心率
??
e?
.最小油膜厚度
)1()1(m i n ????? ?????? reh
径向压力分布曲线
（参见图 3-13）
20
承载量计算
轴承的最小油膜厚度
轴承的热平衡计算
? 3.液体动力润滑滑动轴承的工作能力计算（自学）
滑动轴承
21
滑动轴承
§ 15.3.1 径向滑动轴承的结构
整体式滑动轴承 结构
剖分式滑动轴承 结构
图 15-18 斜剖分
式滑动轴承
22
滑动轴承
§ 15.3.1 径向滑动轴承的结构
图 15-19 调心滑动轴承 图 15-20可调间隙的滑动轴承
23
滑动轴承
§ 15.3.1径向滑动轴承结构
图 15-21 多油楔轴承
24
滑动轴承
§ 15.3.1径向滑动轴承结构
多油楔轴承
可倾瓦式多油楔轴承
25
滑动轴承
§ 15.3.2 推力滑动轴承结构
V
图 15-25 动压推力滑动轴承
26
a单向旋转 b双向旋转 c可倾瓦推力轴承
滑动轴承
轴承表面由多组斜面 —— 平面组成，当轴低
速旋转时依靠平面接触承载，当以工作速
度旋转时依靠斜面形成液体动压润滑。
§ 15.3.2 推力滑动轴承结构
27
滑动轴承
§ 15.3.3 轴瓦结构
图 15-28 轴瓦的固定
整体式轴瓦
28
滑动轴承
§ 15.3.3 轴瓦结构
轴瓦结构：由 1~3层材料制成
图 15-29 轴瓦内表面结构
29
滑动轴承
§ 15.3.3 轴瓦结构
油沟与油槽的位置
油槽的尺寸可查相关的手册。
30
滑动轴承
油沟与油槽的位置
不要开在轴承的承载区内，否则将急剧降
低轴承的承载能力
?3-2,3-4,15-5
课后习题
2
机械设计
滑动轴承
第 3 章 摩擦学设计
第 15章 滑动轴承的结构
3
滑动轴承
§ 3.2.1 摩擦（润滑状态） 图 3-1
1.干摩擦,表面间无润滑剂或保护膜的纯金属间的摩擦；
2.边界摩擦,表面被吸附在表面的边界膜隔开；
3.流体摩擦,表面被流体完全隔开，摩擦性能取决于内部分
子间的 粘性阻力
4.混合摩擦：
.21
m i n
21
m i n
表面轮廓算术平均偏差、
表面间最小油膜厚度；
膜厚比
——
———
aa
aa
RR
h
RR
h
?
??
1??
5~1??
5??
4
滑动轴承
§ 3.2.1 摩擦（润滑状态）
2.边界摩擦,表面被吸附在表面
的边界膜隔开；
1??
按边界膜形成机理，边界膜分为：
吸附膜 —— 润滑剂中分子吸附在金属表面而形
成的边界膜；
? 化学反应膜 —— 润滑剂中以原子形式存在的 S、
Al,P元素与金属反应生成化合物，在金属表面
形成的薄膜。反应膜具有较高的熔点，比吸附膜
稳定。
? 不同摩擦状态的基本特征 表 3-1
5
滑动轴承
§ 3.2.2 磨损
按磨损机理可分为：
1.粘着磨损：“冷焊”后，表面材料的脱离及迁移；
2.磨粒磨损：摩擦面间的游离颗粒，起到微切削作用；
3.疲劳磨损：疲劳点蚀；
4.化学磨损（腐蚀磨损）：机械作用及化学或电化学
作用共同引起的磨损；
改善摩擦副耐磨性的措施：
1.合理选择摩擦副材料：异种金属、脆性材料、提高硬度和表
面光洁度；
2.合理选择润滑剂和添加剂：适当提高粘度、加入油性及极压
性好的添加剂；
3.控制摩擦副的工作条件：控制压强、限制温度；
6
滑动轴承
§ 3.2.3 润滑剂 （流体、脂、固体、气体）
一,润滑油的主要指标
1.粘度,流体抵抗变形的能力，标志着流体内摩擦阻
力的大小。
a）动力粘度
牛顿粘性定律：在流体中任意点处的切应力均与该处
流体的速度梯度成正比。
u=0
Uh
u
x
z
)53(,???
dz
du??即
剪切
应力
动力
粘度
速度
梯度
h
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滑动轴承
§ 3.2.3 一,润滑油的主要指标
1.粘度 b）运动粘度与动力粘度的换算关系：
?动力粘度 ?：主要用于流体动力计算。 Pa·s
?运动粘度 ?：使用中便于测量。 m2/s
sm /2
?
?? ? 粘 — 温曲线见 图 3-7
2.油性 （润滑性）：润滑油在摩擦表面形成各种吸附膜
和化学反应膜的性能；
其它,燃点、闪点、凝点、化学稳定性 ;
8
滑动轴承
三,润滑剂的添加剂
耐磨损添加剂：抗磨损；
极压添加剂：提高抗胶合性；
油性添加剂：提高边界润滑的油膜强度；
二,润滑脂的主要指标
1.针入度：重 1.5N的锥体，于 25° C恒温下 5s后刺入的
深度；
2.滴点：在规定的加热条件下，润滑脂从标准测量杯的
孔口滴下第一滴时的温度。
9
§ 3.2.4流体动力润滑的基本理论 — 雷诺方程
? 流体静力润滑：向两运动表面输入压力油；
? 流体动力润滑：利用两运动表面的间隙形状、相对速度及
润滑油粘度，形成压力膜 ;
滑动轴承
v
Ux
y
F 油压 p分布曲线
v
10
滑动轴承
§ 3.2.4流体动力润滑的基本理论 — 雷诺方程
yx
p
?
???
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? ?平衡方程：
代入：粘度公式 yu???? ?? 2
2
)
y
u
y
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取微单元体受力分析,x轴方向
11
滑动轴承
v
Vx
y
V
v
V=0
F 油压 p分布曲线
v
02
2
?yv??
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2
??? yv 0
2
2
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§ 3.2.4 流体动力润滑的基本理论 — 雷诺方
程
)123()(6 03 ???
?
? hh
h
U
x
p h?一维雷诺方程：
12
滑动轴承
§ 3.2.4流体动力润滑的基本理论 — 雷诺方程
)123()(6 03 ???
?
? hh
h
U
x
p h?一维雷诺方程：
形成流体动力润滑的必要条件：
1.润滑油有一定粘度；
2.两摩擦表面有一定相对滑动速度；
3.两表面形成收敛的油楔；
4.充足的供油。 楔效应
13
滑动轴承
§ 概述
目前滑动轴承应用的主要场合：
1.转速极高的轴承
2.载荷特重的轴承
3.冲击很大的轴承
4.要求特别精密的轴承
5.剖分式轴承
6.有特殊要求的轴承
14
滑动轴承
§ 3.3 滑动轴承的摩擦学设计
3.3.1滑动轴承的失效形式和材料
磨粒磨损
胶合 (咬粘 )
刮伤、
疲劳剥落、腐蚀
?对材料性能的要求
? 良好的减摩性、耐磨
性和抗咬粘性
? 良好的摩擦顺应性、
嵌入性和磨合性
? 足够的强度和抗腐蚀
能力
? 良好的导热性、工艺
性和经济性等
15
滑动轴承
§ 3.3.1滑动轴承的材料
表 3-3、表 3-4
1.轴承合金：仅用于轴承衬
2.青铜：广泛应有
3.铝基合金
4.铸铁：经济、耐磨
5.粉末冶金：含有轴承
6.非金属材料
轴瓦结构 （参见 § 5.3.3）
? 整体式轴瓦和剖分式轴
? 轴瓦由 1~3层制成
16
M P apdBFp ][,1 ??以限制磨损验算平均压强
滑动轴承
§ 3.3.2 混合润滑滑动轴承的条件性计算
一,径向滑动轴承的计算
smM P apvpvpv /][,.2 ??限制温升值验算
smvdnv /][1 00 060.3 ??? ?限制温升及加剧磨损 验算滑动速度
4.选取滑动轴承的配合, H9/d9,H8/f7,H7/f6
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滑动轴承
)163(][
)(
4
,1.
2
0
2
??
?
? M P ap
zddk
F
p ?验算平均压强
)173(/][)(3 00 0 0:.2
0
?????? smM P apvzddk nFpvpv 值验算
§ 3.3.2 混合润滑滑动轴承的条件性计算
二,推力滑动轴承的计算
a)实心式 b)空心式 c)单环式 d)多环式
18
滑动轴承
§ 3.3.3液体动压轴承的设计计
算
1.流体动压滑动轴承的工作状态
a)静止 b)启动 c)稳定运转
Ff
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2.径向滑动轴承的主要几何参数
.直径间隙 dD ???
.半径间隙 rR ???
.相对间隙
rd
?? ???
.偏心距 e
.偏心率
??
e?
.最小油膜厚度
)1()1(m i n ????? ?????? reh
径向压力分布曲线
（参见图 3-13）
20
承载量计算
轴承的最小油膜厚度
轴承的热平衡计算
? 3.液体动力润滑滑动轴承的工作能力计算（自学）
滑动轴承
21
滑动轴承
§ 15.3.1 径向滑动轴承的结构
整体式滑动轴承 结构
剖分式滑动轴承 结构
图 15-18 斜剖分
式滑动轴承
22
滑动轴承
§ 15.3.1 径向滑动轴承的结构
图 15-19 调心滑动轴承 图 15-20可调间隙的滑动轴承
23
滑动轴承
§ 15.3.1径向滑动轴承结构
图 15-21 多油楔轴承
24
滑动轴承
§ 15.3.1径向滑动轴承结构
多油楔轴承
可倾瓦式多油楔轴承
25
滑动轴承
§ 15.3.2 推力滑动轴承结构
V
图 15-25 动压推力滑动轴承
26
a单向旋转 b双向旋转 c可倾瓦推力轴承
滑动轴承
轴承表面由多组斜面 —— 平面组成，当轴低
速旋转时依靠平面接触承载，当以工作速
度旋转时依靠斜面形成液体动压润滑。
§ 15.3.2 推力滑动轴承结构
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滑动轴承
§ 15.3.3 轴瓦结构
图 15-28 轴瓦的固定
整体式轴瓦
28
滑动轴承
§ 15.3.3 轴瓦结构
轴瓦结构：由 1~3层材料制成
图 15-29 轴瓦内表面结构
29
滑动轴承
§ 15.3.3 轴瓦结构
油沟与油槽的位置
油槽的尺寸可查相关的手册。
30
滑动轴承
油沟与油槽的位置
不要开在轴承的承载区内，否则将急剧降
低轴承的承载能力
