机械设计基础】第八章 滚动轴承

1、 滚动轴承是现代机器中广泛应用的零件之一，它是依靠主要元件间的滚动滚动轴承是现代机器中广泛应用的零件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的（例如：转动的齿轮与轴）。接触来支承转动零件的（例如：转动的齿轮与轴）。概概 述述滚动轴承的特点：旋转精度高、启动力矩小、是标准件，选用方便。滚动轴承的特点：旋转精度高、启动力矩小、是标准件，选用方便。本节主要讲授：本节主要讲授： 滚动轴承的类型和代号（认识轴承）；滚动轴承的类型和代号（认识轴承）； 滚动轴承的选用（包括类型选择、尺寸选择、承载能力验算）；滚动轴承的选用（包括类型选择、尺寸选择、承载能力验算）； 滚动轴承的装置设计。滚动轴承的装置

2、设计。滚动轴承的构成：内圈、外圈、滚动体、保持架等滚动轴承的构成：内圈、外圈、滚动体、保持架等虚拟演示虚拟演示(各类滚动体各类滚动体)第六节第六节 滚动轴承滚动轴承 的结构、类型和代号的结构、类型和代号一、滚动轴承的构造 内圈、外圈、滚动体、保持架 滚动轴承滚动体的形状 132 滚动轴承的类型与选择 一、滚动轴承的主要类型与特点 接触角 = 00 4 54 5 9 0 = 9 0( a )( b )( c )( d )向心轴承 径向力 向心角接触轴承 推力角接触轴承 推力轴承 径向力（主要）径向力（主要）轴向力轴向力 径向力径向力轴向力轴向力 （主要）（主要）轴向力 滚子轴承滚子轴承承载能力高

3、，极限转速低承载能力高，极限转速低 按滚动体形状：按滚动体形状： 球球 轴承轴承 承载能力低，极限转速高承载能力低，极限转速高常用滚动轴承的类型常用滚动轴承的类型表表83 按轴承的结构形式不同分类：滚动轴承的主要类型和代号在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准的滚动轴承，在国家标准中分为13类，其中，最为常用的轴承大约有下列类:深沟球轴承圆柱滚子轴承推力球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承调心球轴承更多的滚动轴承虚拟现实中的滚动轴承1、径向接触轴承2、向心角接触轴承3、轴向接触轴承三、滚动轴承的代号方法滚动轴承的主要类型和代号前置代号 基本代号 后置代号 轴承的分部件代号内部结构代号密封与

4、防尘结构代号保持架及其材料代号特殊轴承材料代号公差等级代号游隙代号多轴承配置代号其它代号五四三二一类型代号尺寸系列代号内径代号宽度系列代号直径系列代号滚动轴承代号构成：代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272规定。 前置代号表示轴承的分部件。基本代号表示轴承的类型与尺寸等主要特征。后置代号表示轴承的精度与材料的特征。 内径代号：内径代号内径代号：内径代号5= =内径，如：内径，如：08表示轴承内径表示轴承内径d=508=40mm。 类型代号：常用轴承代号为类型代号：常用轴承代号为3、5、6、7、N五类，详细代号查阅类型代号表。五类，详细代号查阅类型代号表。 公差等级代号

5、：公差分公差等级代号：公差分2、4、5 、6(6x)、 0级，共五个级别级，共五个级别 。以以/P2 、/P4、 /P5、 /P6(/P6x)为代号，为代号，0级不标注级不标注 。 游隙代号：游隙分游隙代号：游隙分1 、2、 0 、3 、4 、5共六个组别。共六个组别。 以以/C1 、/C2、 /C3 、/C4 、/C5为代号，为代号，0组不标注。组不标注。 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号高级高级 低级低级 游隙值：小游隙值：小 大大 内径内径 d10121517代代 号号00010203特殊情况：特殊情况： 尺寸系列代号：表达相同内径但外径和宽度不同的轴承。尺寸系列代号：表

6、达相同内径但外径和宽度不同的轴承。但对圆锥滚子轴承但对圆锥滚子轴承(3类类)和调心滚子轴承和调心滚子轴承(2类类)不能省略不能省略“0”。外径系列代号：特轻外径系列代号：特轻(0、1)、轻、轻(2)、中、中(3)、重、重(4)。宽度系列代号：一般正常宽度为宽度系列代号：一般正常宽度为“0”，通常不标注。，通常不标注。 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号三、轴承代号示例三、轴承代号示例6308：6深沟球轴承，深沟球轴承，3中系列，中系列，08 内径内径d=40mm， 公差等级为公差等级为0级，游隙级，游隙组为组为0组；组； N105/P5： N圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承，1特轻系列

7、，特轻系列，05内径内径d=20mm，公差等级为，公差等级为5级，游隙组为级，游隙组为0组；组；7214AC/P4： 7角接触球轴承，角接触球轴承，2轻系列，轻系列，14内径内径d=70mm，公差等级为，公差等级为4级，级，游隙组为游隙组为0组，公称接触角组，公称接触角=15；30213：3圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承，2轻系列，轻系列，13内径内径d=65mm，0正常宽度正常宽度(0不可不可省略省略)，公差等级为，公差等级为0级，游隙组为级，游隙组为0组；组；6103： 6深沟球轴承，深沟球轴承，1特轻系列，特轻系列，03内径内径d=17mm，公差等级为，公差等级为0级，级，游隙组为游隙组为0

8、组；组；注：滚动轴承代号比较复杂，上述代号仅为最常用的、最有规律的部分。注：滚动轴承代号比较复杂，上述代号仅为最常用的、最有规律的部分。具体应用时，若遇到看不懂的代号时，应查阅具体应用时，若遇到看不懂的代号时，应查阅GB/T272-93。 滚动轴承主要类型代号表6深沟球轴承L直线轴承5推力球轴承U外球面球轴承4双列深沟球轴承NA滚针轴承3圆锥滚子轴承N圆柱滚子轴承29推力调心滚子轴承9推力圆锥滚子轴承2调心滚子轴承8推力滚子轴承1调心球轴承7角接触球轴承0双列角接触球轴承代号轴承类型代号轴承类型第七节第七节 滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择选择轴承的类型和直径系列选择轴承的类型和直径系列按

9、轴径确定轴承内径按轴径确定轴承内径滚动轴承是标准零件，同学们应能在机械设计过程中，根据使用的要求滚动轴承是标准零件，同学们应能在机械设计过程中，根据使用的要求较合理地选择滚动轴承的类型与规格。较合理地选择滚动轴承的类型与规格。一、滚动轴承选择的一般过程如下：一、滚动轴承选择的一般过程如下：对没有严格要求的轴承对没有严格要求的轴承可不进行承载能力验算可不进行承载能力验算END进行承系能力验算进行承系能力验算合格合格不合格不合格对有较严格要求的轴承对有较严格要求的轴承 二、滚动轴承类型选择应考虑的问题1承受载荷情况2安装空间尺寸的限制3转速的限制4调心性要求方向：向心轴承用于受径向力；推力轴承用于

10、受轴向力；向心推力轴承用于承受径向力和周向力联合作用。大小：滚子轴承或尺寸系列较大的轴承能承受较大载荷；球轴承或尺寸系列较小的轴承则反之。当对轴承的径向尺寸有较的严格限制时，可选用滚针轴承。球轴承和轻系列的轴承能适应较高的转速，滚子轴承和重系列的轴承则反之；推力轴承的极限转速很低。调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求。 5经济性要求第七节第七节 滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择三、滚动轴承类型的选择 工作载荷、转速、支承刚性、安装精度 1） n高，载荷小，旋转精度高 球轴承 n低，载荷大，或冲击载荷 滚子轴承 2）主要受Fr 向心轴承主要受Fa，n不高时推力轴承角接触球轴承7类（

11、n较高时）同时受Fr和Fa均较大时圆锥滚子轴承3类（n较低时）Fr较大，Fa较小时Fa较大，Fr较小时3）要求n 只有一个滚动体受载时派生的轴向力 轴向力 单个滚动体受载产生的派生轴向力多个滚动体受载的条件 tgFrtgQiFsiFsnini=11tgFrFa=FrFstg结论： 1）角接触轴承及圆锥滚子轴承必须在Fr和Fa的联合作用下工作，或成对使用对称安装。2）为使更多的滚动体受载应使 tgFrFa3）Fr不变时，Fa由最小值（一个滚动体受载）逐渐增大（即载荷角增大），则受载滚动体数当时 ，下半圈滚动体受载4）实际工作时，至少达到下半圈滚动体受载，安装3和7类轴承不能有较大的轴向窜动量。

12、tgtg25. 1二、轴承工作时轴承元件上载荷与应力的变化 滚动体不稳定脉动循环变应力 固定套圈稳定的脉动循环变应力 进 入 非 承 载 区进 入 承 载 区Q,HQ,HTT进入非承载区进入承载区Q,HQ,HTT三、滚动轴承的失效形式和计算准则 主要失效形式： 1）疲劳点蚀 安装润滑和维护良好2）塑性变形 转速很低或作间歇摆动 3）磨损润滑不良、密封不严、多尘条件 计算准则：一般轴承疲劳寿命计算（针对点蚀）静强度计算低速或摆动轴承只进行静强度计算高速轴承进行疲劳寿命计算、校验极限转速。滚动轴承的制造和组装第十节 滚动轴承的动载荷和寿命计算 一、基本额定寿命和基本额定动载荷1、基本额定寿命L10

13、 轴承寿命 基本额定寿命L10 同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数L10（以106为单位）或一定转速下的工作时数 Lh轴承的基本额定寿命L10=1时，轴承所能承受的载荷2、基本额定动载荷C 由试验得到二、滚动轴承的当量动载荷P（实际载荷） 1对只能承受径向载荷Fr的轴承（N、NA轴承）P = Fr3同时受径向载荷Fr和轴向载荷Fa的轴承2对只能承受轴向载荷Fa的轴承（5和8）P = FaP = X Fr +Y Fa X径向载荷系数Y轴向载荷系数表13-5 引入载荷系数 fp 表13-6 P = fp Fr P = fP Fa P = fP ( X

14、Fr + Y Fa )三、滚动轴承的寿命计算公式 CP1P2O1L1L2L10(10 r)6P(N )P L10=常 数载荷与寿命的关系 =3 球轴承= 10/3 滚子轴承寿命指数代入一组数据求解P=C L10=1（106r）或constLP=10)(10PCL =)(60106PCnLh=110=CLP当工作t120时，因金属组织硬度和润滑条件等的变化，轴承的基本额定动载荷C有所下降引入温度系数 f t 表13-7当P、n已知，预期寿命为Lh ，则要求选取的轴承的额定动载荷为选轴承型号和尺寸 )(10PCfLt=)(60106PCfnLth=1060htLnfPC=四、角接触球轴承和圆锥滚子

15、轴承的轴向载荷Fa的计算 1）派生轴向力大小方向 a)正装（面对面） S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2适合于传动零件位于两支承之间 b)反装（背靠背）适合于传动零件处于外伸端2）实际轴向载荷Fa的确定 S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2（1）当 轴有向左移动的趋势,

16、轴承1被“压紧”，轴承2被“放松” 轴承1上的派生轴向力由Fs1增大到Fa+Fs2, 阻止轴左移 轴承2上的轴向力，力平衡本身的派生轴向力 轴承1的实际轴向载荷为12FsFsFa21FsFFaa=22FsFa =S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2（2）当 轴有右移的趋势，轴承2被“压紧”，轴承1被“放松” 轴承2上的派生轴向力由Fs2增大到 Fa-Fs1 , 阻止轴右移 轴承2实际所受的轴向力为轴承1实际所受的轴向力，由力的平衡条件本身派生轴向力 12FsFsFaaFFsFa=1211FsFa =结论：实际轴向力Fa的计算方法1）分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷，判定被“压紧”和“放松”的轴承。2）“压紧”端轴承的轴向力等于除本身派生轴向力外，轴上其他所有轴向力代数和。3）“放松”端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力五、不稳定载荷和转速下的