摩擦学原理(第8章润滑设计)课件.ppt

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1、第八章典型零件润滑设计lubricationdesignfortypicalmachineelement8.1常见摩擦副的几何和运动关系以及边界条件geometricandkinematicsrelationsandboundaryconditionsforcommonfrictionpairs在第七章建立了求解润滑问题的Reynolds方程和其它有关方程。要进行润滑设计则要求解相关的方程。而要求解Reynolds方程及能量方程等相关方程，则首先要知道两相对运动表面的几何和速度关系，建立润滑膜厚度h和速度U、V的表达式，并选取合适的

2、边界条件8.1.1润滑膜厚度表达式expressionoffilmthickness1．圆轴承circularbearing任意两圆弧表面间的膜厚表达式。图8.1为某一工作状态下的圆轴承，轴承半径为R，轴颈半径为r，半径间隙为C=R-r，e为偏心距，h为任一点处的膜厚。图8.1圆轴承几何关系示意图在图8.1的中（8.1）将式（8.1）两端分别减去并整理可得：（8.2）采用级数展开，则有：角起始线为轴承中心O和轴颈轴心O’的连线，顺转动方向度量，见图8.1。因此，当=0和=180时，润滑膜为最厚和最薄，分别为：（8.3）在流体

3、润滑情况下有,ψ的定义见第七章，因此略去式（8.3）的高阶小量，有：（8.4）式中，（8.5）图中O1、O2分别为瓦1、2的瓦弧中心，O为轴承几何中心，O’为轴颈轴心，e为轴承偏心距，为轴承偏位角，e1、e2分别为瓦1、瓦2的偏心距，e’为予置偏心距。根据式（8.4）及椭圆轴承的几何关系可得瓦1和瓦2膜厚为：（8.6）(a)(b)图8.2椭圆轴承几何关系示意图其中（8.7）各瓦最小润滑膜厚度（8.8）2．椭圆轴承ellipsebearing这里阐述椭圆轴承的椭圆是工程意义上的椭圆，而不是数学里定义的椭圆，它是由圆心不重合的两段圆弧

4、组成，见图8.2。轴承的最小润滑膜厚度取两瓦最小润滑膜厚度中较小的。半径间隙最小值，通常也称顶隙，为，见图8.3。图8.3椭圆轴承示意图定义椭圆度为，顶隙比，侧隙比,三者的关系为（8.9）椭圆度是椭圆轴承的一个重要参数。它是非椭圆轴承的一个特征量，它表示该轴承予负荷的大小，为此，在多油叶轴承中常称此值为预负荷系数。对于油叶形轴承一般采用2~3。当轴颈中心与轴承几何中心重合时，椭圆轴承的半径间隙最大值，通常也称侧隙，为(a)(b)图8.4多油叶、多油楔轴承几何关系示意图采用与椭圆轴承相同的方法，根据式（8.4）及三油叶轴承（瓦弧包角

5、为120度)的几何关系为:（8.10）（8.12）三油叶轴承的轴承最小润滑膜厚度应取三瓦中的最小者3．多油叶和多油楔轴承(multiwedgebearing)以以三油叶、三油楔轴承为例，见图8.4。三油楔轴承内表面由圆柱和油楔两部分组成，对于圆柱部分，仍采用式（8.4）。对于油楔部分（若油楔弧半径与轴径半径之差均为)（8.14）轴承最小润滑膜厚位于轴承的圆柱部分，因此有：（8.15）三油叶轴承的预负荷系数，为：（8.13）4．齿轮与凸轮gearandcam对于齿轮与凸轮润滑的问题，通常可以用半径分别与接触点的曲率半径相等的两个圆柱体

6、的接触来近似表示，见图8.5a。并进一步通过数学变换转化为一个当量圆柱与一个平面的接触，见图8.5b。因此齿轮、凸轮润滑时的油膜厚度为：（8.16）式中，R称为当量曲率半径(equivalentradiusofcurvature)。若R1和R1分别是两轮的半径，对外啮合与内啮合两种情况，当量曲率半径R为：（8.17）h0hxR2R1h0hxR(a)(b)图8.5齿轮、凸轮润滑时的油膜厚度5．可倾瓦轴承(tiltingbearing)图8.6可倾瓦轴承的几何关系示意图由图8.6所示的几何关系可导出可倾瓦轴承第i块轴瓦上的润滑膜厚度表达

7、式：（8.18）定义可倾瓦轴承的预负荷系数：（8.19）可倾瓦轴承各瓦的最小润滑膜厚：（8.20）可倾瓦轴承最小润滑膜厚应取各瓦中最小润滑膜厚的较小值。对可倾瓦轴承其最小润滑膜所在位置一般是在最大承载瓦上。6．可倾瓦推力轴承(tiltingthrustbearing)图8.7可倾瓦推力轴承结构示意图可倾瓦推力轴承润滑膜厚度为：（8.21）设最小膜厚位于，则（8.22）将式（8.22）代入式（8.21），可得（8.23）以圆柱轴承为例，见图8.8，设轴颈以ω速度转动，同时转轴轴心以的速度和的速度沿轴承中心O和转轴轴心连线的方向及其垂直

8、的方向运动。则轴颈的上某一点M相对于轴瓦上对应点的相对速度的切向分量U和径向分量V，为8.1.2运动速度表达式movingvelocityexpression1．固定瓦轴承fixedpadbearing（8.24）（8.25）图8.8