轴孔配合，不知该选择轴套还是轴承

Alex_rcpilot

下图是一个尚未成型的装配体设计，形状要彻底改进的，所以请忽略细节。现在主要关注一下受力分析。
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顶部的悬臂可以看作是基座。有一根连杆通过钢轴铰接在下面。连杆的自由端有另一根钢轴，两根轴的轴心距是250mm。连杆以铅垂线为中心左右摆动，摆幅每侧最大30度。运动速度不高，差不多相当于人脚踩在自由端那个横轴上来回运动。当然还有别的机构去约束连杆，但与本问题无关。
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( Q7 T* h' E9 k: T* S0 j因为下端这根轴是一端约束，另一端悬空的。在这根轴悬空的那一段上，距离连杆约60mm处是受力点。受到的力向前，偏下，最大不超过35kg，因此形成了最大约21N·m的力矩载荷。

这个载荷作用在下边那根轴上就是弯矩。那么这根轴与连杆上的孔之见也会受到弯矩的作用。连杆本身没有受到附加的力矩约束，因此这个弯矩也几乎全部沿着连杆传递到了上方的轴上。也就是说连杆两端的轴孔配合都会承受21N·m的弯矩载荷。

( S& y3 L) E8 e8 [1 d) U连杆下端的配合除了承受弯矩之外还要承受最大35kg的径向载荷。

连杆上端的配合除了承受弯矩之外要承受最大55kg的径向载荷。连杆与轴本身的强度校核在结构定型之后会做。现在希望为这个结构选择一个合适的配合方案。
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使用频度上，多的一天连续使用10个小时，少的一个星期才用2个小时。希望用平均每天连续4小时来计算。设计寿命在10年到15年之间，这期间免维护。
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我考虑过自润滑铜轴套、双列角接触球轴承、两个相距一定间距的滚针轴承，还有直接拿轴和孔涂上润滑剂间隙配合。要说用好轴承吧不是很贵，但会不会过度设计造成浪费？要是用轴套我不是专职做机械设计的，又没实际使用经验，不知道这种用法能管多久。求各位高手给点建议，谢谢了。
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tangcarlos3d

用轴承就行，如果可能轴尽量大一些，用脂润滑既可以。

Alex_rcpilot

tangcarlos3d 发表于 2013-6-27 18:49 static/image/common/back.gif
用轴承就行，如果可能轴尽量大一些，用脂润滑既可以。

' f( s/ b4 V1 _; E/ D% h径向空间多占一点没太大问题，尽量不弄太大。但是我轴向空间不富裕。您说的轴承，请问是哪种？普通的深沟球轴承型号小的不行。

letian_7

如果依据楼主说的要十年多时间免维护的话，我觉得轴承的寿命和维护是个问题。。。如果精度要求不高的话，用自润滑轴套是不是会好一点

tangcarlos3d

Alex_rcpilot 发表于 2013-6-27 20:19 static/image/common/back.gif
径向空间多占一点没太大问题，尽量不弄太大。但是我轴向空间不富裕。您说的轴承，请问是哪种？普通的深沟 ...

速度不高可以用圆锥滚子轴承，线接触，应力小。速度高用深沟或双列深沟。

Alex_rcpilot

letian_7 发表于 2013-6-27 20:43 static/image/common/back.gif
4 ~4 o$ {" M! l4 {& _2 O* U0 X2 x: t如果依据楼主说的要十年多时间免维护的话，我觉得轴承的寿命和维护是个问题。。。如果精度要求不高的话，用 ...

轴套如果在使用寿命期间出现比较明显的框量是无法接受的。连杆自由端沿钢轴的轴向朝内外摆动幅度不得超过5mm。如果轴套受弯矩影响磨损比较严重的话，会不会造成局部间隙过大而出现明显晃动呢？

Alex_rcpilot

tangcarlos3d 发表于 2013-6-27 21:03 static/image/common/back.gif
7 X, J2 ~9 j/ ^' p$ X7 f. U速度不高可以用圆锥滚子轴承，线接触，应力小。速度高用深沟或双列深沟。

- U0 N, `7 b0 \, c. J8 M4 z2 x速度很低，正常工作时是摆动而不是转动。幅度只有60度，都不够轴承转一周的。多数情况下是静力载荷。摆动60度的满行程都要1秒钟时间，折算成转速就是10RPM，这是最快的速度了。

zll3310737

还是用轴承吧。可靠些。关于寿命，如果是新产品开发，还是估算下吧，精确谁都无法保证。毕竟寿命虽然可以预测，但也很随机。牵扯的东西很多，没有细致研究过。只要轴承不太小，一般轴承都可以满足楼主需求，毕竟受力不大，速度不高，个人推荐圆锥滚子轴承，角接触球轴承。最差是深沟球轴承。

Alex_rcpilot

zll3310737 发表于 2013-6-27 22:16 static/image/common/back.gif
还是用轴承吧。可靠些。关于寿命，如果是新产品开发，还是估算下吧，精确谁都无法保证。毕竟寿命虽然可以预 ...

是新产品研发，附加值还是比较高的，结构也不复杂。成本上来讲深沟球轴承最便宜，但我也调查过负载能力，确实很差，一开始就否定了。我先重点看看圆锥滚子轴承和角接触球轴承吧。后者可能便宜点，寿命能满足要求的话也不错。我得先把轴的最小直径算出来。

gaoyns

径向载荷不大，轴向载荷更小，可用深沟轴承，加上轴承盖和密封圈，用脂润滑。价格比用铜套还便宜，由于滚动磨擦系数小，还可节约能源。

TKG-09

就用普通带密封的深沟球轴承。

cnxiaomao

推荐轴承，楼主你就想起到连接固定作用嘛，轴承接触面加润滑油，这样可以减小载荷摩擦。
% f2 V* Q: A6 K8 a9 B8 b' ~希望对楼主有用。
还有轴承型号会选吧？
1 n3 r" K! I% m- }# X不会也没关系，直接查就对了，具体楼主你需要什么型号，我都忘记了，已经一年多没搞机械设计了。

Alex_rcpilot

对不住各位，这两天忙着做电子设计，没太多时间回来收帖。

Alex_rcpilot

gaoyns 发表于 2013-6-28 10:32 static/image/common/back.gif
径向载荷不大，轴向载荷更小，可用深沟轴承，加上轴承盖和密封圈，用脂润滑。价格比用铜套还便宜，由于滚动 ...

对，如果是只有径向和轴向载荷就简单多了，那样可以直接用深沟球轴承。因为我这里有明显的弯矩载荷，所以才吃不准。前面说了连杆自由端上面安装的轴会受到30Kg左右的力，自由端距离支撑点还有几个厘米，这样就出现了弯矩。请看下图：

' L& g3 V& ?: A) [* y4 N' R9 J假设蓝色的部件作为基座是固定的，红色的轴通过轴承安装在基座上。轴主要受到两种载荷：径向力与弯矩。普通轴承都可以轻易承受径向力。不考虑其它需求的话，直接去选型就可以了。但是据说很多轴承无法承受弯矩载荷，好像深沟球轴承就不能承受太明显的弯矩。弯矩作用到轴承内部表现为力偶。上图的深沟球轴承截面里，最上方和最下方的钢珠都会受到相同的力偶作用，力偶矩经由轴承内圈传递到轴上，抵消轴受到的弯矩载荷。

有些轴承的内滚道设计只考虑到了径向载荷，在径向载荷下，滚动体的正上方和正下方与内外圈接触，有的是点接触，有的是线接触。但无论是滚动体还是滚道，受到的正压力都是在设计限度内的。如果受到明显的弯矩影响，点接触型的轴承，滚动体与滚道的接触点会严重偏向滚道一侧。线接触型的滚动体情况严重的可能接触位置由一条线变成了线的一个端点，比如滚针轴承就是这种。这样的话轴承寿命会大大缩短。

我能想到的一种简单的办法就是并排使用两个轴承。理论上这样可以借助两个轴承之间的轴向距离把弯矩转化成径向载荷。但是我没有实际经验，不知道实际应用起来怎么样。

( G) F: f1 {3 T# @+ ^; g目前我打算用角接触球轴承来试着进行设计。对于我上面的话大家如果有什么看法请不吝赐教。大学读的机械专业，出来做电子工程师了。一干就是7年，机械没怎么碰，惭愧。

Alex_rcpilot

cnxiaomao 发表于 2013-6-28 16:16 static/image/common/back.gif
# G. F# d& M. h; a* a* {推荐轴承，楼主你就想起到连接固定作用嘛，轴承接触面加润滑油，这样可以减小载荷摩擦。
% K  q6 k1 p- B) G; S- c6 j希望对楼主有用。 ...

现在在做什么？

Alex_rcpilot

我去选角接触球轴承了，这帖子还有朋友需要补充的话可以继续讨论，标题可以设置为[已解决]。

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学习了！