滚动轴承设计

1、 滚动轴承依靠主要元件间的滚动接触来滚动轴承依靠主要元件间的滚动接触来 支承转动零件，具有摩擦阻力小、起动容易、支承转动零件，具有摩擦阻力小、起动容易、 效率高等优点，因而在各种机械中得到广泛效率高等优点，因而在各种机械中得到广泛 的应用。滚动轴承已标准化，在一般机械设的应用。滚动轴承已标准化，在一般机械设 计中，只需根据具体工作条件正确地选择轴计中，只需根据具体工作条件正确地选择轴 承的类型和尺寸，并进行轴承组合设计。承的类型和尺寸，并进行轴承组合设计。 轴轴 减减 速速 器器 轴承轴承 轴承的作用轴承的作用: 支承轴和轴上零件支承轴和轴上零件 轴颈轴颈 轴颈轴颈 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚

2、动轴承 轴承盖轴承盖 轴承盖轴承盖 型号（尺寸）选择型号（尺寸）选择重点重点 类型选择类型选择 本章的主要内容：本章的主要内容： 1 1滚动轴滚动轴 承选择承选择 难点：角接触轴承轴向载荷难点：角接触轴承轴向载荷FA的确定的确定 轴承寿命计算轴承寿命计算重点重点 2 2滚动轴承部件组合设计滚动轴承部件组合设计 包括轴承内外圈固定、间隙调整、轴承配合、包括轴承内外圈固定、间隙调整、轴承配合、 轴承装拆、润滑与密封等轴承装拆、润滑与密封等 重点重点 一、滚动轴承的基本结构一、滚动轴承的基本结构 滚动轴承滚动轴承(rolling bearing)的的 基本结构由外圈、内圈、滚动体基本结构由外圈、内圈

3、、滚动体 (rolling element)和保持架和保持架(cage) 组成组成。 外圈外圈装在轴承座孔内，装在轴承座孔内， 一般不转动。一般不转动。 内圈内圈装在轴颈上，随轴装在轴颈上，随轴 转动。转动。 滚动体滚动体滚动轴承的核心元件。滚动轴承的核心元件。 保持架保持架将将滚动体均匀隔滚动体均匀隔 开，避免摩擦。开，避免摩擦。 20-1 20-1 概述概述 球球 圆柱滚子圆柱滚子 滚滚 针针 球面滚子球面滚子 圆锥滚子圆锥滚子 常用的滚动体形状常用的滚动体形状 轴承内径轴承内径d轴承内圈孔径，它与轴颈直径相同，是轴轴承内圈孔径，它与轴颈直径相同，是轴 承公称直径；承公称直径； 轴承宽度轴

4、承宽度B 轴承两端面间的轴向距离。轴承两端面间的轴向距离。 轴承外径轴承外径D 轴承外圈外径，它与轴承座孔直径相同；轴承外圈外径，它与轴承座孔直径相同； 滚滚 动动 轴轴 承承 的的 主主 要要 尺尺 寸寸 DD d d B B 接触角是滚动轴承的一个主要参数，滚动轴承接触角是滚动轴承的一个主要参数，滚动轴承 的分类以及受力分析都与接触角有关。的分类以及受力分析都与接触角有关。 二、滚动轴承的主要类型二、滚动轴承的主要类型 轴承的公称接触角轴承的公称接触角: 滚动体与套圈接触处的滚动体与套圈接触处的 法线与轴承的径向平面法线与轴承的径向平面 之间的夹角，反映轴承之间的夹角，反映轴承 承受轴向载

5、荷的能力。承受轴向载荷的能力。 公称接触角公称接触角(nominal contact angle)越大，轴承承越大，轴承承 受轴向载荷的能力也越大。受轴向载荷的能力也越大。 各类球轴承的接触角各类球轴承的接触角 轴承类型轴承类型 向心轴承：主要承受向心轴承：主要承受 径向负荷径向负荷 推力轴承：主要承受推力轴承：主要承受 轴向负荷轴向负荷 径向接触径向接触 向心角接触向心角接触 推力角接触推力角接触 轴向接触轴向接触 公称接触公称接触 角角 = 0 = 0 0 0 0 00 045450 0 45450 0 90 900 0 = 90= 900 0 图图 例例 按轴承所能承受的载荷方向或公称接

6、触角的不同分为按轴承所能承受的载荷方向或公称接触角的不同分为： 径向接触轴承，径向接触轴承， = 0= 00 0。 1向心轴承：向心轴承： 主要承受径向载荷主要承受径向载荷 向心角接触轴承向心角接触轴承 0045450 0。 2推力轴承：推力轴承： 主要承受轴向载荷主要承受轴向载荷 轴向接触轴承轴向接触轴承 =900。 推力角接触轴承推力角接触轴承 450900。 向心轴承向心轴承 推力轴承推力轴承 滚动轴承的主要类型和特点滚动轴承的主要类型和特点 1.1.调心球轴承调心球轴承主承径向负荷主承径向负荷FR ， 也能承受少量的双向轴向负荷也能承受少量的双向轴向负荷FA ， 具有调心性能，具有调心

7、性能，=0.5020 。 FR FA FA FR FA FA 2.2.调心滚子轴承调心滚子轴承主承径向负荷主承径向负荷FR 也能承受少量的双向轴向负荷也能承受少量的双向轴向负荷FA，具，具 有调心性能，有调心性能，=0.5=0.50 0220 0 类型代号：类型代号： （ 00000000） 类型代号：类型代号： （ 00000000） FR FA FA FR FA 结构特点：内外圈可分离结构特点：内外圈可分离； 3.3.推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承可承很大可承很大 的轴向负荷的轴向负荷FA和一定和一定径向负荷径向负荷FR， 具有调心性能，允许轴线偏具有调心性能，允许轴线偏2 20 030

8、 0。 使用要求：成对使用使用要求：成对使用。 类型代号：类型代号： （ 00000000） 4.4.圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承能承受较大的能承受较大的 径向负荷径向负荷FR和单向的轴向负荷和单向的轴向负荷FA。 类型代号：类型代号： （000000） 正装（面对面安装）正装（面对面安装） 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承安装形式一：安装形式一： 安装形式简图：安装形式简图： 反装（背对背安装）反装（背对背安装）圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承安装形式二：安装形式二： 反装简图反装简图 松圈松圈 松圈松圈 5.5.推力球轴承推力球轴承 000000单向推力球单向推力球 轴承，只能受单向轴承，只能受单向FA 类型

9、代号：类型代号： （ 00000000） 000000双向推力球双向推力球 轴承，能受双向轴承，能受双向FA FA 000000 000000 紧圈紧圈 结构特点：结构特点：由紧圈（内孔较小，装在轴上）由紧圈（内孔较小，装在轴上） 松圈（内孔较大，装在机座上）和滚动体组成，松圈（内孔较大，装在机座上）和滚动体组成， 套圈与滚动体可分离。套圈与滚动体可分离。 承载类型承载类型只能受轴向负荷只能受轴向负荷F FA 松圈松圈 紧圈紧圈滚动体滚动体 FA FA 6 6. .深沟球轴承深沟球轴承 承载类型承载类型能同时承受径向负荷能同时承受径向负荷F FR R 与单向轴向负荷 与单向轴向负荷F FA A

10、 FR FA FA FR FA 承载类型承载类型主要承受径向负荷主要承受径向负荷F FR R， 也可同时承受少量双向也可同时承受少量双向 轴向负荷轴向负荷F FA A 类型代号：类型代号： （6 600000000） 7.7.角接触球轴承角接触球轴承 类型代号：类型代号： （7 700000000） 使用要求：成对使用使用要求：成对使用 正装（面对面安装）正装（面对面安装）角接触轴承安装形式一：角接触轴承安装形式一： 正装简图正装简图 反装（背对背安装）反装（背对背安装） 角接触轴承安装形式二：角接触轴承安装形式二： 反装简图反装简图 8.8.圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承 FR 承载类型承载类型只

11、能承受径向负荷只能承受径向负荷FR， 不能承受轴向负荷。不能承受轴向负荷。 结构特点：内外圈可分离结构特点：内外圈可分离 类型代号：类型代号： 外圈无挡边外圈无挡边圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承（N N00000000） 双列圆柱滚子轴承双列圆柱滚子轴承（NNNN00000000）FR N N00000000 NNNN00000000 FR NANA00000000 9. 9. 滚针轴承滚针轴承 类型代号：类型代号：（NANA00000000） 结构特点：结构特点：内外圈可分离，可以没有内外圈可分离，可以没有 保持架。保持架。 承载类型承载类型只能承受径向负荷只能承受径向负荷FR， 不能承受轴向负荷

12、。不能承受轴向负荷。 轴承代号组成：由基本代号、前置代号、后置代号构成。轴承代号组成：由基本代号、前置代号、后置代号构成。 三、滚动轴承的代号三、滚动轴承的代号 轴承代号轴承代号 前置代号前置代号 后置代号后置代号 （数字（数字 或字母）或字母） （数字）（数字） （数（数 字）字） （数字）（数字） 类型类型 代号代号 尺寸系列代号尺寸系列代号 内径内径 代号代号 向心轴承向心轴承推力轴承推力轴承 直径系直径系 列代号列代号 宽度系宽度系 列代号列代号 高度系高度系 列代号列代号 结构结构 形状形状 尺寸尺寸 公差公差 技术技术 要求要求 成成 套套 轴轴 承承 分分 部部 件件 基本代号基

13、本代号 1、基本代号、基本代号 调心球轴承调心球轴承 1 1 （1 1） 类型代号类型代号 调心滚子轴承调心滚子轴承 2 2 推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承 2 2 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 3 3 推力球轴承推力球轴承 5 5 深沟球轴承深沟球轴承 6 6 角接触球轴承角接触球轴承 7 7 圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承 N N 滚针轴承滚针轴承 NA NA （2 2）尺寸系列代号）尺寸系列代号 直径直径 系列系列 代号代号 向心轴承向心轴承推力轴承推力轴承 宽度系列代号宽度系列代号高度系列代号高度系列代号 0 0 （窄）（窄） 1 1 （正常）（正常） 2 2 （宽）（宽） 7 7 （特低（特

14、低） 9 9 （低）（低） 1 1 （正常）（正常） 2 2 （正常）（正常） 尺尺 寸寸 系系 列列 代代 号号 2 （轻）（轻） 0202121222227 729 921 122 22 3 （中）（中） 0303131323237373939313132323 4 （重）（重） 0404141424247 749 941 142 24 d 02 0313 24 D D D BB B B 同一公称内径同一公称内径d d，不同尺寸系列轴承的外径，不同尺寸系列轴承的外径D D 和宽度和宽度B B变化情况变化情况 （3） 轴承轴承公公 称内径称内径 代号代号 d 20 mmd 500 mmd 5

15、00 mm以上轴以上轴 承承 代号：（代号：（/ /内径毫米）直接表示内径毫米）直接表示 （数字或字母）（数字或字母） （数字）（数字） （数字）（数字） （数字）（数字） 类型代号类型代号 尺寸系列代号尺寸系列代号 内径代号内径代号向心轴承向心轴承推力轴承推力轴承 直径系直径系 列代号列代号 宽度系列代号宽度系列代号高度系列代号高度系列代号 1 1、 基本代号基本代号 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承:3:3 推力球轴承推力球轴承 :5:5 深沟球轴承深沟球轴承 :6:6 角接触球轴承角接触球轴承:7:7 圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承:N:N 窄窄: : 0 0 正常正常: : 1 1 宽宽: : 2

16、2 特低：特低：7 7 低：低：9 9 正常：正常：1 1 （单向）（单向） 正常：正常：2 2 （双向）（双向） 轻：轻：2 中：中：3 重：重：4 特宽：特宽：3 3 特宽：特宽：4 4 特宽：特宽：5 5 特宽：特宽：6 6 d 20 mmd 500 mmd 500 mm以上轴承以上轴承 代号：代号：/ /内径毫米内径毫米 表示表示 特轻：特轻：0 0 特轻：特轻：1 1 调心球轴承调心球轴承 :1:1 调心滚子轴承调心滚子轴承:2:2 推力调心滚子推力调心滚子 轴承轴承 :29:29 滚针轴承滚针轴承 :NA:NA 2 2、后置代号、后置代号 后后 置置 代代 号号 12345678

17、内部结构内部结构 密封与密封与 防尘套防尘套 圈变型圈变型 保持架保持架 及材料及材料 轴承轴承 材料材料 公差等级公差等级 游游 隙隙 配配 置置 其其 他他 C： 角接触球轴角接触球轴 承，承，=15150 0 AC：角接触球轴：角接触球轴 承，承，=25250 0 B： 角接触球轴角接触球轴 承，承，=40400 0 B： 圆锥滚子轴圆锥滚子轴 承，接触角承，接触角 加大加大 E： 加强型加强型 /P0：0级（省级（省 略不标）略不标） /P6： 6级级 /P6X：6X级级 /P5： 5级级 /P4： 4级级 /P2： 2级级 6 6（0 0）2 2 0606 （/P0/P0） 3 3

18、3232 1515 E E （/P0/P0） 公差等级为公差等级为0 0级级 加强型加强型 轴承内径轴承内径d = 75mmd = 75mm 尺寸系列尺寸系列3 3，2 2 为特宽轻系列为特宽轻系列 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 解答：解答： 轴承内径轴承内径 d=30mm d=30mm 尺寸系列（尺寸系列（0 0） 2,2,为窄轻系列为窄轻系列 深沟球轴承深沟球轴承 公差等级公差等级 为为0 0级级 例例1 1：试说明轴承代号：试说明轴承代号62066206、33215E33215E、7312C7312C及及52412/P652412/P6的含义。的含义。 7 7（0 0）3 3 1212 C

19、C（/P0/P0） 5 5 1414 10 10 /P6/P6 公差等级公差等级 为为6 6级级 轴承内径轴承内径 d = 50 mmd = 50 mm 尺寸系列尺寸系列14,14, 为正常高度、为正常高度、 重系列重系列 单向推力单向推力 求轴承求轴承 解答：解答： 轴承内径轴承内径 d=60mm d=60mm 尺寸系列（尺寸系列（0 0） 3,3,为窄中系列为窄中系列 深沟球轴承深沟球轴承 公差等级公差等级 为为0 0级级 =15150 0 例例1 1：试说明轴承代号：试说明轴承代号62066206、33215E33215E、7312C7312C及及52412/P652412/P6的含义。

20、的含义。 四四. 滚动轴承类型的选择滚动轴承类型的选择 承轻、中及较小波动载荷的场合承轻、中及较小波动载荷的场合选球轴承选球轴承 承重及较大波动的载荷的场合承重及较大波动的载荷的场合选滚子轴承选滚子轴承 一）根据一）根据 轴承所受轴承所受 的载荷选的载荷选 载荷的大载荷的大 小、性质小、性质 载荷的载荷的 方向方向 深沟轴承（深沟轴承（6 6类）类） 圆柱滚子轴承（圆柱滚子轴承（N N类）及滚针轴承（类）及滚针轴承（NANA类）类） 纯径向负纯径向负 荷可选用荷可选用 纯轴向负荷纯轴向负荷可选用推力轴承（可选用推力轴承（5 5类）类） 同时受同时受 径向负荷径向负荷 和轴向负和轴向负 荷时荷时

21、 径向负荷为主径向负荷为主可用深沟球轴承（可用深沟球轴承（6 6类）类） 径向负荷，轴径向负荷，轴 向负荷都很大向负荷都很大 角接触球轴承（角接触球轴承（7 7类）类） 圆锥滚子轴承（圆锥滚子轴承（3 3类）类） 可用推力调心滚子轴承可用推力调心滚子轴承 （2929类）类） 也可用圆柱滚子也可用圆柱滚子N N类（或类（或 深沟球轴承深沟球轴承6 6类）与推力类）与推力 轴承（轴承（5 5类）联合使用。类）联合使用。 轴向负荷很大轴向负荷很大 径向负荷较小径向负荷较小 转速较高、负荷较小或要求旋转精度较高时转速较高、负荷较小或要求旋转精度较高时宜选用球轴承宜选用球轴承 转速较低、负荷较大或有冲击

22、载荷时转速较低、负荷较大或有冲击载荷时宜选用滚子轴承宜选用滚子轴承 二）轴承二）轴承 的转速的转速 当两轴承座孔同心度难以保证，或轴受载后挠曲变形较大时，应选用当两轴承座孔同心度难以保证，或轴受载后挠曲变形较大时，应选用 调心球轴承或调心滚子轴承。调心球轴承或调心滚子轴承。 三）调心性能的要求三）调心性能的要求 四）安装和拆卸方便四）安装和拆卸方便 一般，球轴承价格最低，滚子轴承比球轴承价格高。轴承精度愈高，则一般，球轴承价格最低，滚子轴承比球轴承价格高。轴承精度愈高，则 价格愈高，选择轴承时，在满足工作要求的前提下，应使成本最低。价格愈高，选择轴承时，在满足工作要求的前提下，应使成本最低。

23、当轴承座不是剖分式而必须沿轴向安装和拆卸轴承时，应优先选用内当轴承座不是剖分式而必须沿轴向安装和拆卸轴承时，应优先选用内 外圈可分离的轴承外圈可分离的轴承 五）考虑经济性五）考虑经济性 调心轴承简图调心轴承简图 轴孔不平行轴孔不平行 调心轴承支承情况调心轴承支承情况 轴孔不平行轴孔不平行 普通轴承支承情况普通轴承支承情况 轴孔不同轴轴孔不同轴 调心轴承支承情况调心轴承支承情况 轴孔不同轴轴孔不同轴 普通轴承支承情况普通轴承支承情况 受载挠曲变形受载挠曲变形 调心轴承支承情况调心轴承支承情况 受载挠曲变形受载挠曲变形 普通轴承支承情况普通轴承支承情况 202 滚动轴承的载荷、应力、失效形式和设计

24、准则滚动轴承的载荷、应力、失效形式和设计准则 一滚动轴承的受力及应力分析（以深沟球轴承为例）一滚动轴承的受力及应力分析（以深沟球轴承为例） FR 当深沟球轴承承受径向力当深沟球轴承承受径向力F FR R时，时， 由于各接触点存在着弹性变形，使由于各接触点存在着弹性变形，使 内圈沿内圈沿F FR R方向下移一距离方向下移一距离。 只有下半圈滚动体受载，上半圈只有下半圈滚动体受载，上半圈 动体不受载。沿动体不受载。沿F FR R作用线上滚动体受作用线上滚动体受 载最大（载最大（F FQ Q），而邻近的滚动体受载），而邻近的滚动体受载 逐渐减小（逐渐减小（F FQ QFFQ1 Q1F FQ2 Q2)

25、 ) F FQ2 Q2 F FQ Q F FQ1 Q1 F FQ1 Q1 F FQ2 Q2 一）一）受力分析受力分析 二）轴承工作时元件上应力的变化二）轴承工作时元件上应力的变化 滚动体滚动体当滚动体进入承载区后，当滚动体进入承载区后， 所受负荷就由零逐渐增大到最大，然所受负荷就由零逐渐增大到最大，然 后，再逐渐减小到直至零。因此，对后，再逐渐减小到直至零。因此，对 滚动体某一点而言，它的应力是周期滚动体某一点而言，它的应力是周期 性不稳定变化的。性不稳定变化的。 转动的内圈转动的内圈其上各点的受载情况其上各点的受载情况 类似于滚动体。因此，旋转圈上任一类似于滚动体。因此，旋转圈上任一 点的应

26、力是周期性不稳定变化的。点的应力是周期性不稳定变化的。 固定的外圈固定的外圈各点所受应力随位置各点所受应力随位置 不同而大小不同，对位于承载区内的不同而大小不同，对位于承载区内的 任一点，当每个滚动体滚过一次便受任一点，当每个滚动体滚过一次便受 载一次，而所受负荷和应力的最大值载一次，而所受负荷和应力的最大值 是不变的，承受稳定的脉动循环应力。是不变的，承受稳定的脉动循环应力。 滚动轴承工作时，一般是内圈转动，滚动轴承工作时，一般是内圈转动， 外圈固定。外圈固定。 H t 0 H t 0 H t 0 通过承载通过承载 区时间区时间 通过非承通过非承 载区时间载区时间 通过承载通过承载 区时间区

27、时间 通过非承通过非承 载区时间载区时间 滚动体应力的变化滚动体应力的变化 内圈应力的变化内圈应力的变化 外圈应力的变化外圈应力的变化 1 1疲劳点蚀疲劳点蚀 滚动轴承工作时，由于它的内圈、外圈和滚动体上任意点的接触应力都滚动轴承工作时，由于它的内圈、外圈和滚动体上任意点的接触应力都 是变化的，工作一定时间后，其接触表面就可能发生疲劳点蚀。点蚀发是变化的，工作一定时间后，其接触表面就可能发生疲劳点蚀。点蚀发 生后，噪声和振动加剧，发热严重，致使轴承失效。一般在安装、润滑生后，噪声和振动加剧，发热严重，致使轴承失效。一般在安装、润滑 和密封正常的情况下，疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式。和密封正

28、常的情况下，疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式。 二二. . 滚动轴承的失效形式及计算准则滚动轴承的失效形式及计算准则 一）一） 失效形式失效形式 2 2塑性变形塑性变形 转速很低或间歇往复摆动的轴承，一般不会发生疲劳点蚀，但在很大的静转速很低或间歇往复摆动的轴承，一般不会发生疲劳点蚀，但在很大的静 载荷或冲击载荷作用下，会使套圈滚道和滚动体接触处的局部应力超过材载荷或冲击载荷作用下，会使套圈滚道和滚动体接触处的局部应力超过材 料的屈服极限，以致表面出现塑性变形（凹坑），运转精度降低，并会出料的屈服极限，以致表面出现塑性变形（凹坑），运转精度降低，并会出 现振动和噪声而不能正常工作现振动和噪声而

29、不能正常工作 3 3磨损磨损 在润滑不良和密封不严的情况下，轴承工作时易发生磨损。转速愈高，在润滑不良和密封不严的情况下，轴承工作时易发生磨损。转速愈高， 磨损愈严重。轴承磨损后会降低旋转精度，甚至失效。磨损愈严重。轴承磨损后会降低旋转精度，甚至失效。 对一般工作条件下的回转滚动轴承对一般工作条件下的回转滚动轴承经常发生点蚀，经常发生点蚀， 主要进行寿命计算，必要时进行静强度校核；主要进行寿命计算，必要时进行静强度校核； 对于不转动、摆动或转速低（对于不转动、摆动或转速低（n10 r/minn10 r/min）的轴承，要）的轴承，要 求控制塑性变形，只需进行静强度计算；求控制塑性变形，只需进行

30、静强度计算； 对于高速轴承对于高速轴承由于发热而造成的粘着磨损、烧伤常常由于发热而造成的粘着磨损、烧伤常常 是突出的矛盾，除进行寿命计算外，还需校验极限转速。是突出的矛盾，除进行寿命计算外，还需校验极限转速。 二）计算准则二）计算准则 基本额定寿命基本额定寿命(basic rating life)：一批相同的轴承，一批相同的轴承， 在相同的条件下运转，其中在相同的条件下运转，其中90的轴承不发生疲劳点蚀的轴承不发生疲劳点蚀 前所转过的总转数，用前所转过的总转数，用L10表示，或用一定转速下运转的表示，或用一定转速下运转的 总小时效总小时效L h表示。表示。 203滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿

31、命计算 目的：防止轴承在预期工作时间内产生疲劳点蚀破坏。目的：防止轴承在预期工作时间内产生疲劳点蚀破坏。 寿命：指轴承中任一滚动体或内、外圈滚道上出现疲寿命：指轴承中任一滚动体或内、外圈滚道上出现疲 劳点蚀前所经历的总转数或在一定转速下所工作的工作小劳点蚀前所经历的总转数或在一定转速下所工作的工作小 时数。时数。 一、滚动轴承寿命计算的基本公式一、滚动轴承寿命计算的基本公式 P 当量动载荷，当量动载荷，N； L10 基本额定寿命，基本额定寿命，(r)； 寿命指数，球轴承寿命指数，球轴承3， 滚子袖承滚子袖承103。 标准规定，在基本额定寿命标准规定，在基本额定寿命L (106 r)，轴承能承受

32、的载轴承能承受的载 荷值称为基本额定动载荷，用荷值称为基本额定动载荷，用C表示。则表示。则 公式可写成公式可写成P L10 C 106，故得：故得： P L10=常数常数 n 轴承的工作转速，轴承的工作转速，rmin； L 10 基本额定寿命，基本额定寿命，r； C 基本额定动载荷，基本额定动载荷，N。 当当t1200时，时，C值可查有关手册；值可查有关手册； 当当t 120时，需引入温度系数时，需引入温度系数ft来修正来修正C值，则值，则CtCft ， ft可查表可查表208。 L 10= 106 )( P C 或 二、滚动轴承的当量动载荷二、滚动轴承的当量动载荷 滚动轴承可能同时承受径向和

33、轴向复合载荷，为了计算轴承滚动轴承可能同时承受径向和轴向复合载荷，为了计算轴承 寿命时能和基本额定动载荷在相同条件下比较，需要将此复合载寿命时能和基本额定动载荷在相同条件下比较，需要将此复合载 荷下的实际工作载荷转化为径向当量动载荷（荷下的实际工作载荷转化为径向当量动载荷（当量动载荷），其当量动载荷），其 计算式为计算式为 P = XFR + YFA FR 名义径向载荷；名义径向载荷； FA 名义轴向载荷；名义轴向载荷； X、Y 径向动载荷系数和轴向动载荷系数，查表径向动载荷系数和轴向动载荷系数，查表20-20- 1010。 计算载荷：计算载荷： P = fP (XFR + YFA) 三、角接

34、触球轴承及圆锥滚子轴承轴向载荷三、角接触球轴承及圆锥滚子轴承轴向载荷FA的计算的计算 当圆锥滚子轴承只承受径向载荷当圆锥滚子轴承只承受径向载荷FR，有一接触角，有一接触角， 将产生一个内部轴向力将产生一个内部轴向力FS。 FS的方向总是沿着内圈和滚动体对外圈脱离的方向的方向总是沿着内圈和滚动体对外圈脱离的方向。 轴承轴承 类型类型 角接触球轴承角接触球轴承圆锥滚圆锥滚 子轴承子轴承 = 150= 250= 400 Fs0.5FR0.7FR1.1FRFR /2Y 角接触球轴承及圆锥滚子轴承轴向载荷角接触球轴承及圆锥滚子轴承轴向载荷FA的计算的计算 轴承轴承I和和为面对面安装，作用于轴上各轴向力如

35、图为面对面安装，作用于轴上各轴向力如图 。 分析：分析： (1) FS1FAFS2 ： 则轴有向右移动的趋势，使轴承则轴有向右移动的趋势，使轴承“压紧压紧”，轴承，轴承I“放松放松”。 由力的平衡关系，轴承的由力的平衡关系，轴承的外圈上必有一个向左的附加轴外圈上必有一个向左的附加轴 向平衡力向平衡力FS。 或或 FSFS1FAFS2 FS1FAFS2FS， 由此得两轴承的轴向力分别为：由此得两轴承的轴向力分别为： FA I II Fs1 Fs2 Fs2 Fs FS1FAFS2 由此得两轴承的轴向力分别为：由此得两轴承的轴向力分别为： (2) FS1FAFS2 ： 则轴有向左移动的趋势，使轴承则

36、轴有向左移动的趋势，使轴承I“压紧压紧”，轴承，轴承“放放 松松”。 同理，轴承同理，轴承I的外圈上必有一个向右的附加轴向平衡力的外圈上必有一个向右的附加轴向平衡力FS。 FS1FAFSFS2 或或 FSFS2FAFS1 Fs1 +FA Fs2 I II Fs2Fs1 Fs1 Fs 计算轴向力的方法可归纳如下计算轴向力的方法可归纳如下： 1）判明轴上全部轴向力（包括外载荷和内）判明轴上全部轴向力（包括外载荷和内 部轴向力）合力的指向，确定部轴向力）合力的指向，确定“压紧压紧”端端 和和“放松放松”端轴承；端轴承； 3 3）“放松放松”端轴承的轴向力等于它本身的内端轴承的轴向力等于它本身的内 部

37、轴向力。部轴向力。 2）“压紧压紧”端轴承的轴向力等于除本身的内端轴承的轴向力等于除本身的内 部轴向力外其他所有轴向力的代数和；部轴向力外其他所有轴向力的代数和； 204 滚动轴承装置设计滚动轴承装置设计 为了保证轴承的正常工作，除了正确选择轴承的类为了保证轴承的正常工作，除了正确选择轴承的类 型和尺寸外，还要合理地进行轴承部件的组合设计。型和尺寸外，还要合理地进行轴承部件的组合设计。 润滑和密封润滑和密封 轴承的固定轴承的固定 调整调整 预紧预紧 配合配合 装拆装拆 轴承装置的设计，轴承装置的设计， 要解决的问题：要解决的问题： 1、两端固定式、两端固定式 一、滚动轴承的轴向固定一、滚动轴承

38、的轴向固定 目的：防正轴向窜动，保证滚动体不至于因轴受热膨胀而卡住。目的：防正轴向窜动，保证滚动体不至于因轴受热膨胀而卡住。 常用于普通工作温度下的短轴（跨距常用于普通工作温度下的短轴（跨距L L400mm400mm）。由两个支承）。由两个支承 各限制轴沿着一个方向的轴向移动，即限制轴的双向移动。各限制轴沿着一个方向的轴向移动，即限制轴的双向移动。为使轴为使轴 的伸长不致引起附加应力，在轴承盖与外圈端面之间留出热补偿间的伸长不致引起附加应力，在轴承盖与外圈端面之间留出热补偿间 隙隙C C0.20.20.4mm0.4mm 。 2 2、一端固定，一端游动式、一端固定，一端游动式之一之一 用于轴较长

39、或工作温度较高时，轴的伸缩量大，用于轴较长或工作温度较高时，轴的伸缩量大，为了补偿为了补偿 较大的热膨胀，采用较大的热膨胀，采用一端固定，一端游动式。一端固定，一端游动式。 固定端固定端 轴承外圈与端盖间留适当的间隙轴承外圈与端盖间留适当的间隙 游动端游动端 2 2、一端固定，一端游动式、一端固定，一端游动式 之二之二 固定端一对角接触球轴承固定端一对角接触球轴承游动端圆柱滚子轴承游动端圆柱滚子轴承 轴承外圈与端盖间不需轴承外圈与端盖间不需 留有间隙，但轴承外圈应留有间隙，但轴承外圈应 作双向固定作双向固定，以保证内圈以保证内圈 和滚子相对于外圈作较大和滚子相对于外圈作较大 的轴向移动。的轴向

40、移动。 二、滚动轴承装置的调整二、滚动轴承装置的调整 1 1、轴承间隙的调整、轴承间隙的调整 （1 1）调整）调整垫片垫片 （2 2）调节）调节 螺钉螺钉 2 2、轴系部件位置的调整、轴系部件位置的调整 目的目的：使轴上零件得到准确助工作位置使轴上零件得到准确助工作位置。 轴承端盖和箱轴承端盖和箱 体之间的垫片体之间的垫片 用来调整轴承用来调整轴承 间隙；间隙； 套杯和机体之套杯和机体之 间的垫片则用间的垫片则用 来调整小圆锥来调整小圆锥 齿轮的轴向位齿轮的轴向位 置。置。 2 2、轴系部件位置的调整、轴系部件位置的调整 调轴系位置调轴系位置 调轴承间隙调轴承间隙 三、动轴承的预紧三、动轴承的

41、预紧 1 1、利用金属垫片在内圈或外圈之间置以不同厚度的垫片、利用金属垫片在内圈或外圈之间置以不同厚度的垫片 “背对背背对背”安装时，在安装时，在 两外圈间置一薄垫片两外圈间置一薄垫片 “面对面面对面”安装时，将安装时，将 垫片置于两内圈之间垫片置于两内圈之间 消除游隙、在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，以提高轴消除游隙、在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，以提高轴 的旋转精度和刚度。的旋转精度和刚度。 2 2、采用磨窄内（或内）圈来预紧、采用磨窄内（或内）圈来预紧 “背对背背对背”安装时，安装时， 磨窄内圈磨窄内圈 “面对面面对面”安装时，安装时， 磨窄外圈磨窄外圈 磨磨 内内 圈圈 磨磨

42、 外外 圈圈 外圈与座孔：采用基轴制。外圈与座孔：采用基轴制。J7、J6、H7、G7。 四、滚动轴承装置的配合及装拆四、滚动轴承装置的配合及装拆 1、滚动轴承的配合、滚动轴承的配合 轴承的配合，应根据轴承的类型、尺寸、载荷、转轴承的配合，应根据轴承的类型、尺寸、载荷、转 速以及内外圈是否转动来确定。速以及内外圈是否转动来确定。 内圈与轴颈：采用基孔制。内圈与轴颈：采用基孔制。n6、m6、k6、js6。 2、滚动轴承的装拆、滚动轴承的装拆 轴肩高度通常不大于内圈高度的轴肩高度通常不大于内圈高度的3/43/4，过高不便于轴，过高不便于轴 承拆卸；否则，须在轴上制出沟槽以形成拆卸用的空间。承拆卸；否

43、则，须在轴上制出沟槽以形成拆卸用的空间。 轴承拆卸轴承拆卸 轴肩处开槽结构轴肩处开槽结构 2、滚动轴承的装拆、滚动轴承的装拆 五、滚动轴承装置的润滑和密封五、滚动轴承装置的润滑和密封 1、滚动轴承的润滑、滚动轴承的润滑 目的：减少摩擦阻力和减轻磨损，也有吸振、冷却、目的：减少摩擦阻力和减轻磨损，也有吸振、冷却、 防锈和减少噪声。防锈和减少噪声。 常用润滑剂：润滑脂和润滑油两种。常用润滑剂：润滑脂和润滑油两种。 按速度因数按速度因数Dmn来决定来决定。 Dmn2105310 5mmrmin：润滑脂润滑。润滑脂润滑。 Dmn610 5mmrmin ：喷油或油雾润滑。喷油或油雾润滑。 D m：轴承的

44、平均直径，轴承的平均直径，mm； n ：轴承转速，轴承转速，rmin 2、滚动轴承的密封、滚动轴承的密封 目的：阻止润滑剂从轴承中流失和防止外界灰尘、水分目的：阻止润滑剂从轴承中流失和防止外界灰尘、水分 等侵入轴承等侵入轴承。 （1）接触式密封）接触式密封 用于转速不高且轴表面硬度用于转速不高且轴表面硬度40 HRc，表面粗糙表面粗糙 度度Ra08m。 1）毡图密封。如）毡图密封。如(a)图所示。图所示。结构简单，但摩擦较严重，结构简单，但摩擦较严重， 用于用于V45ms的油脂润滑结构。的油脂润滑结构。 2）皮碗密封。如图（）皮碗密封。如图（b）所示。密封安装方便，使用可所示。密封安装方便，使

45、用可 靠，用于靠，用于V7ms的场合。的场合。 接触式密封接触式密封 (a)毡图密封毡图密封(b)皮碗密封皮碗密封 唇的方向朝向密封部唇的方向朝向密封部 位，位，主要主要目的目的防漏油。防漏油。 唇朝外，主要唇朝外，主要 目的是防灰尘。目的是防灰尘。 箱 体 内 箱 体 内 2）皮碗密封。）皮碗密封。 箱 体 内 当采用两个皮当采用两个皮 碗密封相背放置时，碗密封相背放置时， 则上述两个目的均则上述两个目的均 可达到。可达到。 2）皮碗密封。）皮碗密封。 箱 体 内 组合式密封组合式密封 (2) 非接触式密封非接触式密封 （多用于速度较高的情况）（多用于速度较高的情况） 1) 油沟式密封。如图

46、油沟式密封。如图(a)所示，结构简单，多用于所示，结构简单，多用于V56m/s的场合。的场合。 2）密宫式密封。如图）密宫式密封。如图(b)所示，用于环境比较脏场合。所示，用于环境比较脏场合。 3）油环式与油沟式组合密封。如图）油环式与油沟式组合密封。如图(c)所示，用于高速场合。所示，用于高速场合。 非接触式密封非接触式密封 1.段轴过长，顶住了轴端挡圈，带轮轴向固定不可靠。段轴过长，顶住了轴端挡圈，带轮轴向固定不可靠。 例题一：轴系结构设计中常见错误事例分析例题一：轴系结构设计中常见错误事例分析 123 2.套筒不应顶在固定的轴承盖上，影响轴系的正常工作。套筒不应顶在固定的轴承盖上，影响轴

47、系的正常工作。 3.轴承盖与外伸轴段之间应有间隙，且轴承盖通孔与轴之间应有密封件。轴承盖与外伸轴段之间应有间隙，且轴承盖通孔与轴之间应有密封件。 4 4.轴承盖螺钉孔与螺钉杆之间应留有间隙。轴承盖螺钉孔与螺钉杆之间应留有间隙。 56789 10 1112 13 图示减速器输入轴，图示减速器输入轴，dmin=25mm，Z1=19，m=2mm，滚动轴承油润滑。，滚动轴承油润滑。 5.箱体加工面与非加工面应分开。箱体加工面与非加工面应分开。6.轴承盖与箱体之间应加调整垫片。轴承盖与箱体之间应加调整垫片。7.不通螺纹孔画法错误。不通螺纹孔画法错误。 8.角接球轴承安装错误，面对面安装时，应使两端轴承外圈窄边相对。角接球轴承安装错误，面对面安装时，应使两端轴承外圈窄边相对。9.小齿轮齿根圆直径与轴径相近，不应该将齿轮与轴分开制造。小齿轮齿根圆直径与轴径相近，不应该将齿轮与轴分开制造。 10.轴肩过高，不便于轴承拆卸。轴肩过高，不便于轴承拆卸。 11.轴承油润滑，箱体接合面凸缘上应设置导油沟，轴承盖应开槽。轴承油润滑，箱体接合面凸缘上应设置导油沟，轴承盖应开槽。 12.剖分式箱体，其轴承座旁应设置箱体与箱盖联接螺栓。剖分式箱体，其轴承座旁应设置箱体与箱盖联接螺栓。 13.轴承采用两端固定的轴向固定形式时，轴承内圈外侧无