第12章滚动轴承

1、本章教学内容本章教学内容12-1 12-1 滚动轴承的结构与类型滚动轴承的结构与类型12-2 12-2 滚动轴承的代号滚动轴承的代号12-3 12-3 滚动轴承的寿命计算和静强度计算滚动轴承的寿命计算和静强度计算12-4 12-4 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计因滚动轴承是标准件，主要掌握因滚动轴承是标准件，主要掌握正确选择类型和尺寸正确选择类型和尺寸合理使用合理使用：摩擦阻力小，启动力矩小，效率高。是：摩擦阻力小，启动力矩小，效率高。是标准件标准件，选用方便、，选用方便、维护简单。维护简单。轴承的作用：支撑轴及轴上零件，减小转动副的摩擦和磨损。轴承的作用：支撑轴及轴上零件，减小转动副的

2、摩擦和磨损。滚动轴承滚动轴承滑动轴承滑动轴承：精度高，可承受冲击载荷。：精度高，可承受冲击载荷。一、滚动轴承的结构一、滚动轴承的结构保持架保持架4 4：滚动体滚动体3 3：外圈外圈1 1：内圈内圈2 2：装在轴上装在轴上装在轴承座孔中装在轴承座孔中在两套圈之间滚动并传递载荷在两套圈之间滚动并传递载荷将滚动体均匀隔开将滚动体均匀隔开 滚动体滚动体分为分为球球滚子：滚子：圆柱形、圆锥形、圆柱形、圆锥形、 滚针、鼓形等滚针、鼓形等各类滚动体多数情况下，外圈不转动，内圈与轴一起转动。当内外圈之间相对多数情况下，外圈不转动，内圈与轴一起转动。当内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着滚道滚动。旋转时，滚动体沿着

3、滚道滚动。保持架的材料：保持架的材料：低碳钢；铜、铝、工程塑料低碳钢；铜、铝、工程塑料内圈、外圈、滚动体用轴承钢制造内圈、外圈、滚动体用轴承钢制造构造和类型构造和类型2 2二、滚动轴承的类型二、滚动轴承的类型 球轴承：球轴承：滚子轴承：滚子轴承：运转灵活，允许的转速高，便宜，但承载能力低。运转灵活，允许的转速高，便宜，但承载能力低。承载能力高，但运转不如球轴承灵活。承载能力高，但运转不如球轴承灵活。 刚性轴承：刚性轴承：调心轴承调心轴承：允许内外圈允许内外圈偏转角偏转角很小的轴承。很小的轴承。允许内外圈允许内外圈偏转角偏转角较大的轴承。较大的轴承。内、外圈可以分离的轴承，称为内、外圈可以分离的

4、轴承，称为可分离型轴承可分离型轴承 按可承受的载荷方向不同，滚动轴承分为三类：按可承受的载荷方向不同，滚动轴承分为三类：径向接触轴承（径向接触轴承（向心轴承向心轴承）向心角接触轴承（向心角接触轴承（向心推力轴承向心推力轴承）轴向接触轴承（轴向接触轴承（推力轴承推力轴承）主要用来承受径向力主要用来承受径向力承受轴向力承受轴向力 能同时承受径向力和较大的能同时承受径向力和较大的 轴向力轴向力构造和类型构造和类型4 4深沟球轴承深沟球轴承（6 6）圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承（N N、NUNU）推力球轴承推力球轴承（5 5）角接触球轴承角接触球轴承（7 7）圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承（3 3）调心球轴承调

5、心球轴承（1 1）类型代号：接触角，越大轴向：接触角，越大轴向承载能力越大承载能力越大构造和类型构造和类型3 3接触角径向接触轴承向心角接触轴承轴向接触轴承接触角接触角：滚动体的载荷方向线与轴承径向平面之间的 夹角。，承受轴向力的能力。RFAFRFAF与轴颈装配在一起的套圈称为轴圈，与轴承座装配在一起的套圈称为座圈。常用滚动轴承的类型和特性常用滚动轴承的类型和特性（表（表8-3）轴承名称类型代号结构简图与承载方向极限转速主要特性调心球轴承1中主要承受径向载荷，也能承受少量的双向轴向载荷，能自动调心，允许内、外圈轴线相对偏斜23调心滚子轴承2低能承受较大的径向载荷和少量的轴向载荷，能自动调心，允

6、许内、外圈轴线相对偏斜23圆锥滚子轴承3中能同时承受较大的径向和轴向载荷，允许内、外圈轴线相对偏斜不超过2。承载能力大于“7”类轴承，内外圈可分离，装拆方便，成对使用推力球轴承5低只能承受轴向载荷，且作用线必须与轴线相重合，不允许左右两圈轴线相对偏斜。有承受单向推力的单列轴承（上图）和承受双向推力的双列轴承（下图）两类。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处深沟球轴承6高主要承受径向载荷，也可承受不大的双向轴向载荷，承受冲击载荷的能力差，允许内外圈轴线相对偏斜210。当转速很高而轴向载荷不太大时，可代替推力球轴承承受纯轴向载荷。价格低，应用广

7、。角接触球轴承7较高能同时承受径向载荷和单向轴向载荷，允许内外圈轴线相对偏斜210，公称接触角有15、25、40三种，因一个轴承只能承受单向轴向力，故一般成对使用圆柱滚子轴承N较高能承受较大的径向载荷，不能承受轴向载荷。内外圈只允许24 的相对偏斜。除图示外圈无挡边（N）、内圈无挡边（NU）结构外，还有外圈单挡边（NF）、内圈单挡边(NJ)等结构型式，参见相关设计手册NU滚针轴承NA低只能承受径向载荷，承载能力大，径向尺寸小，不允许内外圈轴线相对偏斜。除左图结构外，还有其他结构型式滚动轴承是标准件，由专业轴承厂生产。因此，对于机械设计人滚动轴承是标准件，由专业轴承厂生产。因此，对于机械设计人员

8、，只需根据工作要求合理地员，只需根据工作要求合理地选择滚动轴承的类型、尺寸选择滚动轴承的类型、尺寸；对所；对所选出的轴承进行选出的轴承进行校核计算校核计算；考虑轴承的装拆、调整、润滑和密封；考虑轴承的装拆、调整、润滑和密封等问题，进行滚动轴承的等问题，进行滚动轴承的组合设计组合设计。 在选择滚动轴承类型时主要考虑如下几方面因素：在选择滚动轴承类型时主要考虑如下几方面因素： 1 1）载荷方向）载荷方向 当当F FA A较小时，可选较小时，可选 6 6类。类。只受只受 F FR R 时，选时，选径向径向接触轴承（接触轴承（1 1、2 2、6 6、N N）。）。只受只受 F FA A 时，选时，选轴

9、向轴向接触轴承（接触轴承（5 5）。）。同时受同时受 F FR R和和 F FA A时，选时，选向心角向心角接触轴承（接触轴承（7 7、3 3）。载荷大小载荷大小 载荷大或有冲击振动时，宜选滚子轴承。载荷大或有冲击振动时，宜选滚子轴承。三、滚动轴承类型的选择三、滚动轴承类型的选择2 2）转速高低）转速高低 转速高或要求旋转精度高时，宜选球轴承。转速高或要求旋转精度高时，宜选球轴承。3 3）调心要求）调心要求 轴的刚度低、跨度大、轴承座孔的同轴度低或多支点轴，轴的刚度低、跨度大、轴承座孔的同轴度低或多支点轴，选调心轴承。选调心轴承。 1 1或或2 2类类4 4）安装和拆卸）安装和拆卸要求装拆方便

10、时，选用可分离型轴承。要求装拆方便时，选用可分离型轴承。N N或或3 3类类5 5）经济性）经济性球轴承比滚子轴承便宜，精度低的轴承比精度高的轴承便球轴承比滚子轴承便宜，精度低的轴承比精度高的轴承便宜，普通结构轴承比特殊结构的轴承便宜。宜，普通结构轴承比特殊结构的轴承便宜。（一）、基本代号（一）、基本代号前置代号前置代号基本代号基本代号后置代号后置代号成套轴承成套轴承部件代号部件代号第第1 1位位第第2 2位位第第3 3位位第第4 4位位第第5 5位位内内部部结结构构代代号号公公差差等等级级代代号号游游隙隙代代号号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宽宽/ /高度高度系列代

11、号系列代号直径系列直径系列代号代号用代号表示轴承的类型、尺寸、精度等，并打印在轴承上。用代号表示轴承的类型、尺寸、精度等，并打印在轴承上。1. 1. 内径代号：内径代号：代代 号号000001010202030304049696内径内径 d d1010121215151717代号代号5 5用数字或字母表示用数字或字母表示代号代号2 23. 3. 类型代号：常用轴承有：类型代号：常用轴承有：6 6、7 7、3 3、5 5、N N、1 1、2 2等类型，详见表等类型，详见表12-412-4。1. 1. 公差等级代号公差等级代号： 分为分为 /P0/P0 、/P6 (/P6x) /P6 (/P6x)

12、 、 /P5 /P5 、/P4 /P4 、 /P2 /P2 共五级。共五级。低级低级 高级高级 2. 2. 尺寸系列代号：尺寸系列代号：尺寸系列尺寸系列：指内径相同时，轴承有不同的外径：指内径相同时，轴承有不同的外径 （直径系直径系列列）和不同的宽度（）和不同的宽度（宽度系列宽度系列）或高度。）或高度。0 0级省略级省略 ( (二二) )、后置代号、后置代号（见表（见表12-412-4）2. 2. 内部结构代号内部结构代号：7000C7000C： 1515；7000AC7000AC：2525；7000B7000B： 4040；轴向接触轴承轴向接触轴承为为高度高度系列系列直径系列代号：直径系列代

13、号： 对于同一内径可制成不同外径和宽度对于同一内径可制成不同外径和宽度宽宽/ /高度系列代号：高度系列代号：表示同一类型轴承的不同内部结构。表示同一类型轴承的不同内部结构。只用于圆锥滚子轴承只用于圆锥滚子轴承 对于对于同一内径可制成不同的宽度同一内径可制成不同的宽度举例举例 6 2 1 7 6 2 1 7 公差等级为公差等级为0 0级（省略）级（省略）轴承内径轴承内径d=175mm=85mm尺寸系列代号（尺寸系列代号（0 0）2 2，其中宽度系列为其中宽度系列为0 0（省略），直径系列为（省略），直径系列为2 2类型代号，深沟球轴承类型代号，深沟球轴承公差等级为公差等级为6X6X级级轴承内径轴

14、承内径d d5x205x20100mm100mm尺寸系列，宽度系列为尺寸系列，宽度系列为0 0（不能省略），（不能省略），直径系列为直径系列为2 2类型代号，圆锥滚子轴承类型代号，圆锥滚子轴承公差等级为公差等级为4 4级级轴承内径轴承内径d=145=70mm尺寸系列代号（尺寸系列代号（0 0）3 3其中宽度系列为其中宽度系列为0 0（省略），直径系列为（省略），直径系列为3 3类型代号，角接触球轴承类型代号，角接触球轴承7 3 14 AC/P4公称接触角公称接触角=25=258-3 8-3 滚动轴承的滚动轴承的计算计算12-3 12-3 滚动轴承的寿命计算和静强度计算滚动轴承的寿命计算和静强度

15、计算 内、外圈滚道和滚动体表面上受到内、外圈滚道和滚动体表面上受到脉动循环的接触应力，脉动循环的接触应力，引起引起疲劳点疲劳点 点蚀使轴承产生振动和噪音，旋转不灵活。点蚀使轴承产生振动和噪音，旋转不灵活。 对于对于转速很低（转速很低（n10r/min)nS,则轴左移则轴左移,左端轴承被压紧左端轴承被压紧(称为紧端称为紧端),右端称为松端右端称为松端:Fa=Fa+S, Fa =S如果如果F a+Se时，X=0.41，Y=0.87某单级齿轮减速器输入轴由一对深沟球轴承支承。已知齿轮上各力为：切向力Ft3000N，径向力Fr1200N，轴向力Fx650N，方向如图示。齿轮分度圆直径d40mm。设齿轮

16、中点至两支点距离l50mm，轴与电机直接相连，n960r/min，载荷平稳，常温工作，轴颈直径为30mm。要求轴承寿命不低于9000h，试选择轴承型号。补充例题补充例题1.1. 求两轴承所受径向载荷求两轴承所受径向载荷 （1 1）轴垂直面支点反力）轴垂直面支点反力F FRVRV N502240650501200221ldFlFFxrRVN502240650501200222ldFlFFxrRV FRV1 = 470N FRV2 = 730N （2 2）轴承水平面支点反力）轴承水平面支点反力F FRHRHN23000221tRHRHFFF解题过程解题过程: :（3 3）两轴承所受径向载荷）两轴承

17、所受径向载荷F FR R F FR R即合成后的支反力，即合成后的支反力，N1500730H22RV2R2221RH21RV1RFFFFFF2. 2. 初选轴承型号，计算当量动载荷初选轴承型号，计算当量动载荷（1 1）初选轴承型号）初选轴承型号 由题意试选由题意试选62066206型深沟球轴承。由标准型深沟球轴承。由标准查得性能参数为：查得性能参数为：C = 19.5kN, C0 = 11.5kN, n lin = 9600r/min（脂润滑）。 （2 2）计算当量动载荷）计算当量动载荷 P P = (= (XFXFR R+ +YFYFA A) ) ，由表，由表12-

18、812-8取载荷系数取载荷系数f fP P = 1.1= 1.1。轴承轴承：所受轴向载荷：所受轴向载荷F FA A1 1 = 0= 0，故，故X X = 1, = 1, Y Y = 0= 0。由此。由此P P1 1 = = f fP P F FR1 R1 = 1.1= 1.11572N1572N轴承轴承：所受轴向载荷：所受轴向载荷F FA A2 2 = = F Fx x = 650N= 650N056. 01150065002CFA由表由表12-812-8查得查得e e = 0.26= 0.26，由表由表12-812-8知，知，X X = 0.56, = 0.56, Y Y = 1.71= 1.71。由此。由此P P2 2 = 1.1= 1.1(0.56(0.561668+1.711668+1.71650)N 650)N eFFRA39. 01668650223. 3. 寿命计算寿命计算因因P P2 2 P P1 1，且两轴承类型、尺寸相同，故只按，且两轴承类型、尺寸相同，