第15章滚动轴承设计

1、3 3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（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）整、轴承配合、轴承装拆、润滑与密封等） 重点重点型号（尺寸）选择型号（尺寸）选择轴承寿命计算轴承寿命计算 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：2 2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1 1滚动轴承的类型滚动轴承的类型及代号及代号重点重点15-1 15-1 滚动轴承的主要类型、代号及选择滚动轴承的主要类型、代号及选择 15-2 15-2 滚动轴承的载荷、应力、失效及计算准则滚动轴承

2、的载荷、应力、失效及计算准则15-3 15-3 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算15-4 15-4 滚动轴承设计实例滚动轴承设计实例15-5 15-5 滚动轴承部件的组合设计滚动轴承部件的组合设计轴轴减减 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承的功用：轴承的功用：用来用来支承轴及轴上零件支承轴及轴上零件 。 一、轴承的基本要求一、轴承的基本要求 1能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。2具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。3具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。具有一定

3、的支承精度，保证被支承零件的回转精度。二、轴承的分类二、轴承的分类 按受载按受载方向分方向分滚动轴承滚动轴承滑动轴承滑动轴承优点多，应用广优点多，应用广用于高速、高精度、重载、用于高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合。结构上要求剖分等场合。按摩擦按摩擦性质分性质分按润滑按润滑状态分状态分向心推力(径向止推)轴承向心(径向)轴承 推力(止推)轴承液体润滑滑动轴承液体润滑滑动轴承不完全液体润滑滑动轴承不完全液体润滑滑动轴承分分类类轴承分类轴承分类滑动轴承滑动轴承滑动摩擦滑动摩擦滚动轴承滚动轴承滚动摩擦，滚动摩擦，摩擦损失小。摩擦损失小。滑动轴承滑动轴承轴瓦轴瓦轴颈轴颈轴承座轴承座滚动滚动轴承轴

4、承齿齿 轮轮轴轴齿齿 轮轮轴滚动轴承滚动轴承内圈内圈装在轴颈上，随轴转动装在轴颈上，随轴转动外圈外圈内圈内圈滚动体滚动体保持架保持架球球圆柱滚子圆柱滚子滚滚 针针常用的滚动体形状常用的滚动体形状 球面滚子球面滚子圆锥滚子圆锥滚子一一. .滚动轴承的构造滚动轴承的构造外圈外圈装在轴承座孔内，一般不转动装在轴承座孔内，一般不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开，避免摩擦滚动体均匀隔开，避免摩擦由由四种元四种元件组成件组成15-115-1滚动轴承的主要类型、代号及选择滚动轴承的主要类型、代号及选择 内外圈及滚动体：内外圈及滚动体：GCr15,GCr15S

5、iMnGCr15,GCr15SiMn，淬火后硬度为淬火后硬度为60-6560-65HRC,HRC,磨削抛光；磨削抛光；保持架：软钢冲压、铜合金或塑料保持架：软钢冲压、铜合金或塑料缺点缺点：抗冲击能力较差，高速时噪声大，工作寿命不及液：抗冲击能力较差，高速时噪声大，工作寿命不及液 体摩擦的滑动轴承，径向尺寸比滑动轴承大。体摩擦的滑动轴承，径向尺寸比滑动轴承大。二二. . 滚动轴承的特点滚动轴承的特点 摩擦系数小，启动力矩小，效率高；摩擦系数小，启动力矩小，效率高； 轴向尺寸（宽度）较小；轴向尺寸（宽度）较小； 某些滚动轴承能同时承受径向和轴向载荷，因此某些滚动轴承能同时承受径向和轴向载荷，因此

6、可使机器结构简化、紧凑；可使机器结构简化、紧凑； 径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此运径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此运转精度高；转精度高； 润滑简单，耗油量少，维护保养简便；润滑简单，耗油量少，维护保养简便； 标准件，易于互换。标准件，易于互换。优点：优点：三滚动轴承的尺寸及性能参数三滚动轴承的尺寸及性能参数轴承内径轴承内径d轴承内圈孔轴承内圈孔径，它与轴颈直径相同，是径，它与轴颈直径相同，是轴承公称直径；轴承公称直径； DDd d轴承宽度轴承宽度B 轴承两端轴承两端面之间的轴向距离。面之间的轴向距离。 一）滚动轴承的主要尺寸一）滚动轴承的主要尺寸轴承外径轴承外径D 轴承外圈轴

7、承外圈外径，它与轴承座孔直径相外径，它与轴承座孔直径相同；同；B B二）滚动轴承的主要性能参数二）滚动轴承的主要性能参数公称接触角公称接触角 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之间的夹角。法线与轴承的径向平面之间的夹角。反映轴承承受轴向载荷的能力，反映轴承承受轴向载荷的能力， 越大，越大，轴承承受轴向载荷的能力越强。轴承承受轴向载荷的能力越强。轴承的极限转速轴承的极限转速nlim 轴承的工轴承的工 作转速作转速n 轴承内外圈轴线相对偏斜角轴承内外圈轴线相对偏斜角反映轴承自动调心的能力。反映轴承自动调心的能力。调心轴承简图调心轴承简图按轴承所能受的载荷方向或公称接触角的

8、不同可分为以下几种按轴承所能受的载荷方向或公称接触角的不同可分为以下几种 四滚动轴承分类四滚动轴承分类轴承类型轴承类型公称接触角公称接触角向心轴承向心轴承( (主要承受主要承受径向负荷径向负荷F FR R) )推力轴承推力轴承( (主要承受主要承受轴向负荷轴向负荷F FA A) )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= 0= 00 00 00 045450 045450 0 90 900 0= 90= 900 0图图例例深沟球轴承，深沟球轴承，圆柱滚子及圆柱滚子及滚针轴承滚针轴承角接触球轴承，角接触球轴承，圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承推力球轴承，推力球轴承，圆锥

9、滚子轴承圆锥滚子轴承推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承五五 滚动轴承的主要类型和特点滚动轴承的主要类型和特点类型代号：类型代号：（1 100000000）承承载类型载类型主承径向负荷主承径向负荷FR ，也能，也能承受少量的双向轴向负荷承受少量的双向轴向负荷FA，其径向其径向承载能力比调心球轴承大。承载能力比调心球轴承大。FRFAFAFRFAFA1.1.调心球轴承调心球轴承承承载类型载类型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特点特点具有调心性能，具有调心性能， = 2 = 20 030 02.2.调心滚子轴承调心滚子轴承特点特点具有调心性能，具有

10、调心性能，=0.5=0.50 02 20 0 类型代号：类型代号：（2 200000000）应用应用多支点轴、弯曲刚度小的轴多支点轴、弯曲刚度小的轴以及难以精确对中的支承以及难以精确对中的支承应用应用多支点轴、弯曲刚度小的轴多支点轴、弯曲刚度小的轴以及难以精确对中的支承以及难以精确对中的支承承承载类型载类型能承受较大的径向负荷能承受较大的径向负荷FR 和单向的轴向负荷和单向的轴向负荷FA。FRFA结构特点：结构特点：内外圈可分离内外圈可分离, ,公称接触角有公称接触角有 12120 0，26260,0,越大，承轴向载荷越大，承轴向载荷 的能力就越大。的能力就越大。3.3.推力调心滚子轴承推力调

11、心滚子轴承( (450 0 900 0 ) )类型代号：类型代号：（2929000000）承承载类型载类型可可承承很大的很大的轴向负荷轴向负荷FA 和一定和一定径向负荷径向负荷FR特点特点具有调心性能，具有调心性能，=2=20 030 04.4.圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 ( ( 0 450 0 ) )使用要求：使用要求：成对使用，对称安装。成对使用，对称安装。类型代号：类型代号：（3 30 0000000）FAFRFR 应用应用常用于水轮机轴和起重机转盘等。常用于水轮机轴和起重机转盘等。应用应用适用于转速不太高，轴的刚度较适用于转速不太高，轴的刚度较好的场合。好的场合。正装（面对面安装）正装（

12、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：正装简图正装简图反装（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( ( =900 0 ) ) 000000向向推力球推力球轴承，轴承，只能受只能受单向单向FA类型代号：类型代号： （ 00000000）000000双双向向推力球推力球轴承，轴承，能受能受双双向向FAFA000000000000紧圈紧圈结构特点：结构特点：由由紧圈紧圈（内孔较小，装在轴上）（内孔较小，装在轴上）松圈松圈（内孔较大，装在机座上）（内孔较大，装在机座上）和和滚动体

13、滚动体组成，套圈与滚动体可分离。组成，套圈与滚动体可分离。承承载类型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FAFA极限转速极限转速低低应用应用常用于轴向载荷大，常用于轴向载荷大，转速不高处。转速不高处。6.6.深沟深沟球轴承球轴承( ( =0 ) ) 承承载类型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 AFRFAFAFRFA承承载类型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轴向负荷也可同时承受少量双向轴向负荷F FA A（6 600000000）极限转速极限转速高高7.7.角接触球

14、轴承角接触球轴承( ( 0 450 0 ) )（7 700000000）结构特点：结构特点：公称接触角有公称接触角有15150 0，25250 0，40400 0 越大，承轴向载荷的能力就越大。越大，承轴向载荷的能力就越大。使用要求：使用要求：成对使用成对使用 应用应用结构简单，价格便宜，应用最广泛，结构简单，价格便宜，应用最广泛，但承受冲击载荷的能力差，适应于高速场合，在高但承受冲击载荷的能力差，适应于高速场合，在高速时可用来代替推力球轴承。速时可用来代替推力球轴承。应用应用适应于转速较高，同时承受径向和轴适应于转速较高，同时承受径向和轴向载荷的场合。向载荷的场合。正装（面对面安装）正装（面

15、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.圆柱滚圆柱滚子子轴承轴承FR承承载类型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。不能承受轴向负荷。结构特点：结构特点：内外圈可分离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圆柱滚子子轴承轴承（N N00000000）双列双列圆柱滚圆柱滚子子轴承轴承（NNNN00000000）FRN N00000000NNNN00000000FRNANA000000009. 9. 滚针轴承滚针轴承类型代

16、号：类型代号：（NANA00000000）结构特点：结构特点：内外圈可分离，可以没有保持架内外圈可分离，可以没有保持架承承载类型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。不能承受轴向负荷。应用应用对轴的偏斜敏感，只能用于刚性较大对轴的偏斜敏感，只能用于刚性较大的轴上，并要求轴承孔很好地对中。的轴上，并要求轴承孔很好地对中。应用应用常用于转速较低而径向尺寸受限制的常用于转速较低而径向尺寸受限制的场合。场合。一）轴承代号组成：由基本代号、前置代号和后置代号构成。一）轴承代号组成：由基本代号、前置代号和后置代号构成。六六. . 滚动轴承的代号滚动轴承的代号轴承代号轴承代号前置代

17、号前置代号 后置代号后置代号 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形结构形状状、尺尺寸公差寸公差技术要技术要求求 成成套套轴轴承承分分部部件件基本代号基本代号 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二）基本代号二）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深沟深沟球轴承球轴承 : :6 6角接触球轴承角接触球轴

18、承: :7 7圆柱滚圆柱滚子子轴承轴承: :N N窄窄: : 0 0正常正常: : 1 1宽宽: : 2 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 6d 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 : :2929滚针轴承滚针轴承 : :NAN

19、A尺寸系列代号表示方法尺寸系列代号表示方法 直径直径系列系列代号代号尺尺 寸寸 系系 列列 代代 号号向心轴承向心轴承宽度系列代号宽度系列代号推力轴承推力轴承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（特低）9 9（低）（低）1 1（正常）（正常）2 2（正常）（正常）2（轻）（轻）3（中）（中）4（重）（重）0 02 21 12 22 22 20 03 31 13 32 23 30 04 41 14 42 24 47 729 921 122 227 73 39 93 31 13 32 23 37 749 941 142 24向心轴承向心轴承

20、中直径系列中直径系列正常宽度系列正常宽度系列如：尺寸系列尺寸系列代号为：代号为：13双向推力轴承双向推力轴承轻直径系列轻直径系列正常高度系列正常高度系列如：尺寸系列尺寸系列代号为：代号为：222 221313d02031324DDDBBBB表示表示同一公称内径同一公称内径d d的轴承，其的轴承，其外径外径D D和宽度和宽度B B的变化情况的变化情况轴承尺寸系列的轴承尺寸系列的含义含义轻窄系列轻窄系列中窄系列中窄系列中宽系列中宽系列重宽系列重宽系列三）后置代号三）后置代号6 6（0 0）2 2 0606 （/P0/P0）3 3 3232 1515 E E （/P0/P0）公差等级为公差等级为0

21、0级级加强型（内加强型（内部结构）部结构）轴承内径轴承内径d =75 mmd =75 mm尺寸系列尺寸系列32,32,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10-110-1 试说明轴承代号试说明轴承代号62066206、33215E33215E、7312C7312C及及52412/P652412/P6的的 含义。含义。7 7（0 0）3 3 1212 C C（/P0/P0）5 5 1414 10 10 /P6/P6公差等

22、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球轴承球轴承轴承内径轴承内径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角接触球轴承角接触球轴承公差等级公差等级为为0 0级级=15150 0七七. 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载荷波动较大的场合承重及载荷波动较大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

23、载荷的载荷的方向方向深沟深沟球球轴承（轴承（6 6类类）圆柱滚子轴承（圆柱滚子轴承（N N类类）及滚针轴承（）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类类（或（或深沟球轴承深沟球轴

24、承6 6类类）与推力）与推力轴承（轴承（5 5类类）联合使用。）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一）根据轴承所受的载荷选一）根据轴承所受的载荷选轴承受轴向载荷，选推力球轴承轴承受轴向载荷，选推力球轴承一）根据轴承所受的载荷选一）根据轴承所受的载荷选承受双向轴向载荷，承受径向载荷承受双向轴向载荷，承受径向载荷圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承（N类）只能承类）只能承受径向载荷受径向载荷圆锥滚子轴承（圆锥滚子轴承（3类）承受单向的轴类）承受单向的轴向载荷和径向载荷向载荷和径向载荷深沟球轴承（深沟球轴承（6类）承受径向载类）承受径向载荷和少量的双向荷和少量的双向轴向载荷轴向载荷双向推

25、力轴承双向推力轴承（52类）可承类）可承受双向轴向载荷受双向轴向载荷转速较高、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 的转速的转速极限转速极限转速nlim是载荷是载荷P 0.1C（C为基本额定动载荷），冷却正常，为基本额定动载荷），冷却正常，0级公级公差时轴承的最大允许转速。差时轴承的最大允许转速。对高转速的轴承：对高转速的轴承：1.优先选用球轴承（润滑阻力小）优先选用球轴承（润滑阻力小）2.轻系列轴承优于中、重系列（离心力小）轻系列轴

26、承优于中、重系列（离心力小）3.实体保持架优于冲压保持架（易形成油膜减小摩擦）实体保持架优于冲压保持架（易形成油膜减小摩擦）4.提高公差等级、改善润滑条件等提高公差等级、改善润滑条件等三）调心性能的要求三）调心性能的要求 当两轴承座孔同当两轴承座孔同心度难以保证，或轴心度难以保证，或轴受载后挠曲变形较大受载后挠曲变形较大时，应选用调心球轴时，应选用调心球轴承或调心滚子轴承。承或调心滚子轴承。2381624四）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

27、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。 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。如圆锥滚子轴承，如圆锥滚子轴承，圆柱滚子轴承。圆柱滚子轴承。五）考虑经济性五）考虑经济性圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承深沟球轴承深沟球轴承角接触球轴承角接触球轴承调心滚子轴承调心滚子轴承调心球轴承调心球轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承15-2 15-2 滚动轴承的载荷、应力、失效及计算准则滚动轴承的载荷、应力、失效及计算准则一滚

28、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，由时，由于各接触点存在着弹性变形，使内圈沿于各接触点存在着弹性变形，使内圈沿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，沿只有下半圈滚动体受载，沿F FR R作用线上作用线上滚动体受载最大（滚动体受载最大（F FQ Q），而邻近的滚动体），而邻近的滚动体受载逐渐减小（受载逐渐减小（F FQ Q F FQ1Q1 F FQ2Q2) )。F FQ2Q2F FQ QF FQ1Q1F FQ1Q1F FQ2Q21.1.受力分析受力分

29、析 当深沟球轴承只承受轴向力当深沟球轴承只承受轴向力F FA A时，时，如果轴承具有理想的精度，载荷也不偏如果轴承具有理想的精度，载荷也不偏心，可以认为轴向力平均分布在所有的心，可以认为轴向力平均分布在所有的滚动体上，每个滚动体受的轴向力为滚动体上，每个滚动体受的轴向力为F Fa a=F=FA A/z(z/z(z为滚动体个数），因此每个滚为滚动体个数），因此每个滚动体上产生的径向载荷也是相等的。动体上产生的径向载荷也是相等的。向心轴承载荷的分布向心轴承载荷的分布 RzFzFFzFzFFRRRR/6 . 4/08. 4/5/37. 4:maxmax滚子：球向心轴承：向心轴承： 在载荷在载荷R R

30、的作用下，假设的作用下，假设下半圈滚动体受力；下半圈滚动体受力； 根据变形关系，中间滚动体根据变形关系，中间滚动体受力最大，向两边逐渐减小。受力最大，向两边逐渐减小。 受力最大滚动体受载为受力最大滚动体受载为R R2.2.轴承工作时元件上应力的变化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

31、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。Ht0Ht0Ht0通过承载通过承载区时间区时间通过非承通过非承

32、载区时间载区时间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各元件中应力变化情况各元件中应力变化情况(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、

33、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1.1. 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

34、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， 主要进行主要进行寿命计算寿命计算，必要时进行静强度校核；，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（n n10 r/min10 r/min）的轴承）的轴承，要，

35、要 求控制塑性变形，只需进行求控制塑性变形，只需进行静强度计算静强度计算；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，是突出的矛盾，除进行寿命计算外，还需校验极限转速除进行寿命计算外，还需校验极限转速。2.2.计算准则计算准则15-3 15-3 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算对一组同一型号的轴承，由于材料、对一组同一型号的轴承，由于材料、热处理和工艺等很多随机因素的影热处理和工艺等很多随机因素的影响，即使在相同条件下运转，寿命响，即使在相同条件下运转，寿命也不一样，有的甚至相差几十倍。也不一样，有的甚至相差几十倍。因此，对一个

36、具体的轴承，很难预因此，对一个具体的轴承，很难预知其确切的寿命。实验表明：寿命知其确切的寿命。实验表明：寿命与可靠性有关。如右图。与可靠性有关。如右图。定义：定义：轴承中任何零件出现疲劳点轴承中任何零件出现疲劳点蚀之前的总转数或一定转速下的工蚀之前的总转数或一定转速下的工作小时数称为作小时数称为轴承寿命。轴承寿命。2051015501000R(%) 轴承的寿命曲线轴承的寿命曲线L/(110-6 r)可靠度可靠度R R：一组相同轴承能达一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分比到或超过规定寿命的百分比. .基本额定寿命基本额定寿命 ：一批同型号的轴承，在相同条件下运一批同型号的轴承，在相同条件下运

37、行，行，9090的轴承不发生疲劳点蚀前的总转数（以的轴承不发生疲劳点蚀前的总转数（以10106 6转为转为单位）或小时数。单位）或小时数。基本额额定寿命用基本额额定寿命用 L L1010或或L Lh h 来表示。来表示。在到达额定寿命时，有在到达额定寿命时，有9090% %的轴承的轴承没坏，只损坏了没坏，只损坏了1010% %。基本额定动载荷基本额定动载荷: :轴承的基本额定动载荷为使轴承的基本额轴承的基本额定动载荷为使轴承的基本额定寿命等于定寿命等于10106 6转的载荷值，用符号转的载荷值，用符号C C表示。表示。Cr 、Ca可从手册中查出可从手册中查出基本额定基本额定动载荷动载荷基本基本

38、径向径向额定动载荷额定动载荷Cr（对主要承受径向载荷的（对主要承受径向载荷的向心轴承，如深沟球轴承、角接触球轴承或圆锥向心轴承，如深沟球轴承、角接触球轴承或圆锥滚子轴承等）滚子轴承等）基本轴向额定动载荷基本轴向额定动载荷Ca（对主要承受轴向载荷的对主要承受轴向载荷的推力轴承）推力轴承）通过试验得出如图所示通过试验得出如图所示62086208轴承轴承的载荷的载荷寿命曲线。寿命曲线。 载荷载荷-寿命曲线的公式：寿命曲线的公式：r10610PCL寿命指数：寿命指数：-球轴承球轴承-滚子轴承滚子轴承h60106PCnLh用小时表示：用小时表示：3 310/310/3=基本额定动载荷：基本额定动载荷：P

39、 P-当量动载荷当量动载荷 N10606hnLPC L Lh h-预期寿命预期寿命 一、轴承寿命计算基本公式一、轴承寿命计算基本公式曲线上对应于曲线上对应于 L Lh h=10=106 6 的载荷为的载荷为: : 29.5 29.5 kNkN。 当当 t120t120 时，时， C C 引进温度系数引进温度系数 ft 进行修正。进行修正。表表15-8 温度系数温度系数 轴承工作轴承工作 温度温度 温度系数温度系数 ft 12025020015012530010.950.900.700.800.60Ct= ft C修正后的计算公式：修正后的计算公式： ) r (10610PCfLth60106P

40、CfnLthN10606htnLfPC 表表15-9 轴承预期寿命轴承预期寿命Lh的参考值的参考值 使使 用用 场场 合合 不经常使用的仪器和设备不经常使用的仪器和设备 500 Lh /h 短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果 40008000 间断使用，中断时会引起严重后果间断使用，中断时会引起严重后果 800012000 每天每天8h工作的机械工作的机械 1200020000 每天每天24h连续工作的机械连续工作的机械 4000060000 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的基本动载荷是在一定的实验条件下确定的。对于向心滚

41、动轴承的基本动载荷是在一定的实验条件下确定的。对于向心轴承是指轴承承受纯径向载荷；对于推力轴承是指承受中心轴向轴承是指轴承承受纯径向载荷；对于推力轴承是指承受中心轴向载荷。实际情况可能既受径向载荷又有轴向载荷，则必须将实际载荷。实际情况可能既受径向载荷又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与实验条件相同的载荷后，才能与基本额定动载荷进载荷换算成与实验条件相同的载荷后，才能与基本额定动载荷进行比较。换算后的载荷是一种假定载荷，称为当量载荷。行比较。换算后的载荷是一种假定载荷，称为当量载荷。当量动载荷的计算当量动载荷的计算: :含义：含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷当量动载荷是一种考虑径

42、向载荷与轴向载荷双重影响双重影响，经，经换算后的换算后的假想载荷假想载荷。其效果与某一个基本额定动载荷相当。其效果与某一个基本额定动载荷相当。计算公式：计算公式：P=fP（X FR+Y FA ）X-径向动载荷系数；径向动载荷系数； Y-轴向动载荷系数。轴向动载荷系数。(表表15-10)向心轴承：向心轴承： P= fP FR推力轴承：推力轴承：P= fP FA理由：理由：基本额定动载荷是单向载荷（径向或轴向）试验条件下基本额定动载荷是单向载荷（径向或轴向）试验条件下得出的。实际情况可能受到双重载荷作用。很显然，单向载荷得出的。实际情况可能受到双重载荷作用。很显然，单向载荷与双向载荷作用下，轴承的

43、寿命是不一样的。与双向载荷作用下，轴承的寿命是不一样的。fP-冲击载荷系数（表冲击载荷系数（表15-11） 根据轴承型号、根据轴承型号、 、轴向载荷影响系数、轴向载荷影响系数e查表查表15-10。rACiF0径向动负荷系数径向动负荷系数X X和轴向动负荷系数和轴向动负荷系数Y Y的确定的确定其值见表其值见表14-1114-11；e 轴向负荷影响系数，其数值受接触角轴向负荷影响系数，其数值受接触角变化的影响变化的影响F FA A/ /C Coror反映轴向负荷的相对大小，它通过接触角反映轴向负荷的相对大小，它通过接触角的的 变化而影响变化而影响e e值。值。F FA A/F/FR R轴向载荷与径

44、向载荷的比值轴向载荷与径向载荷的比值1. 1. 表表14-1114-11中中各符号的含义各符号的含义X= 1Y = 0当当F FA A/F/FR R e e时，表示轴向负荷对时，表示轴向负荷对轴承寿命的影响可以忽略不计轴承寿命的影响可以忽略不计深沟球轴承和深沟球轴承和=15=15角接角接触球轴承触球轴承的的e e值，值，X X和和Y Y根据根据F FA A / /C Coror的值，查表的值，查表14-1114-11当当F FA A/F/FR R e e时，表示轴向负荷对时，表示轴向负荷对轴承的寿命影响较大，计算当量轴承的寿命影响较大，计算当量动负荷动负荷P P时必须考虑时必须考虑A A的影响

45、的影响=25=25，=40=40角接触球角接触球轴承轴承的的e e值，值，X X和和Y Y值，直接值，直接查表查表14-1114-11圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承的的e e值，值，X X和和Y Y值，根据轴承型号查手册值，根据轴承型号查手册2. 2. X X和和Y Y值值确定方法确定方法表表15-10 向心轴承当量载荷系数向心轴承当量载荷系数X、Y的值的值轴承类型轴承类型 深沟球轴承深沟球轴承0.172 0.19 2.3iFA C0r eFA / FR eFA / FR eXYXY0.345 0.22 1.990.689 0.26 1.711.03 0.28 1.551.38 0.30 0.56

46、1.45 1 0 0.178 0.38 1.470.357 0.40 1.400.714 0.23 1.301.07 0.46 1.23= = 15 1.43 0.47 0.44 1.19 1 0 角角接接触触球球轴轴承承= 25= 25 - 0.68 0.41 0.87 1 0= 4= 40 - 1.14 0.35 0.57 1 0 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承(单列单列) - 1.5tg 0.4 0.4ctg 1 0 调心球轴承调心球轴承(双列双列) - 1.5tg 0.65 0.65ctg 1 0 (单列单列)三、角接触球轴承与圆锥滚子轴承轴向力三、角接触球轴承与圆锥滚子轴承轴向力F FA

47、A的计算的计算FRFS1 1）角接触球轴承与圆锥滚子轴承的结构特点：）角接触球轴承与圆锥滚子轴承的结构特点： 角接触球轴承与圆锥滚子轴承在滚动体角接触球轴承与圆锥滚子轴承在滚动体滚道接触处存在着滚道接触处存在着接触角接触角2 2）角接触球轴承与圆锥滚子轴承的承载特点：）角接触球轴承与圆锥滚子轴承的承载特点： 当轴承当轴承只承径向载荷只承径向载荷F FR R时时，由于滚动体的，由于滚动体的载荷方向与轴承径向平面成一接触角载荷方向与轴承径向平面成一接触角，故会故会派生出内部轴向力派生出内部轴向力F FS S ，计算轴承轴向力计算轴承轴向力F FA A时，时，必须将其必须将其内部轴向力内部轴向力F

48、FS S 考虑进去。考虑进去。3 3）角接触球轴承与圆锥滚子轴承内部轴向力）角接触球轴承与圆锥滚子轴承内部轴向力F FS S的大小和方向的大小和方向角接触球轴承与圆锥滚子轴承内部轴向力角接触球轴承与圆锥滚子轴承内部轴向力F FS S的大小的大小角角 接接 触触 球球 轴轴 承承轴承类型轴承类型= 25 = 25 = 15 = 15 = 40 = 40 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承F FS S0.5FR0.7FR1.1FRFR / 2YF FS S的方向的方向: : F FS S总是沿着内圈和滚动体对外圈脱离的方向。总是沿着内圈和滚动体对外圈脱离的方向。即：指向外圈的窄边即：指向外圈的窄边4 4）角

49、接触球轴承与圆锥滚子轴承轴向力）角接触球轴承与圆锥滚子轴承轴向力F FA A的计算方法的计算方法承受径向负荷承受径向负荷F FR1R1、F FR R2 2时派生的时派生的内部轴向力内部轴向力F FS S1 1、F FS S2 2大小及方向大小及方向所有作用在轴上的所有作用在轴上的轴向外负荷轴向外负荷 Fa两轴承的两轴承的安装形式安装形式同一轴上两轴承的轴同一轴上两轴承的轴向负荷向负荷F FA1A1和和F FA2A2取决于取决于以以圆锥滚子圆锥滚子轴承正装为轴承正装为例例FaF FR1R1F FS S1 1F FR2R2F FS S2 212FaF FR1R1F FR2R2F FS S1 1F

50、FS S2 2轴承轴向力轴承轴向力F FA A的计算的计算12F FS S2 2F FS S1 1Fa12F FS S2 2F FS S1 1Fa12（1）FS1+ Fa FS2F轴有向右移动的趋势，使轴承轴有向右移动的趋势，使轴承2“2“压紧压紧”，轴承，轴承1“1“放松放松”。右右端盖的通过外圈，给分离体一个附加轴向平衡力端盖的通过外圈，给分离体一个附加轴向平衡力FF。FS1+ Fa = FS2+ F分离体轴向受力的平衡条件为分离体轴向受力的平衡条件为: :FS1+ Fa FS2aSSAFFFFF122121SaSAFFFFFF =FS1+ Fa - FS2轴承轴承1 1被被“放松放松”，

51、其轴向力为：，其轴向力为：轴承轴承2 2被被“压紧压紧”,”,其轴向力为：其轴向力为：F FS S2 2F FS S1 1Fa12（2）FS1+ Fa Crc，C0r=22200N,Fa/ C0r=0.0405,仍满足eFFra/结论：选用深沟球轴承6308满足要求。 15-5 滚动轴承部件的组合设计滚动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部件的组轴承部件的组合设计，要解合设计，要解决的问题：决的问题： 滚动轴承是现代机器中滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一广泛应用的部件之一. . 已标已标准化，由专门的轴承工厂成准化，由专门的轴

52、承工厂成批生产批生产. .在机械设计中在机械设计中, ,只需只需根据工作条件选用合适的滚根据工作条件选用合适的滚动轴承类型和尺寸并进行组动轴承类型和尺寸并进行组合结构设计合结构设计. .一、滚动轴承的轴向固定一、滚动轴承的轴向固定 1 1两端固定式两端固定式对于普通工作温度下的短轴（跨距对于普通工作温度下的短轴（跨距L L400mm400mm），），常采用较简常采用较简单的两端固定方式。单的两端固定方式。由两个支承各限制轴沿着一个方向的轴向移动，由两个支承各限制轴沿着一个方向的轴向移动，合起来就限制轴的双向移动。合起来就限制轴的双向移动。2 2一端固定，一端游动式一端固定，一端游动式当轴较长或

53、工作温度较高时，轴的伸缩量大，宜采用一端当轴较长或工作温度较高时，轴的伸缩量大，宜采用一端固定、一端游动的型式。固定、一端游动的型式。 游动端：游动端：6 6类轴承类轴承固定端固定端3 3两端游动式两端游动式用于其中一轴可以自动固定的情况用于其中一轴可以自动固定的情况固定端固定端固定端固定端游动支承游动支承游动支承游动支承4 4内外圈常用的固定方式内外圈常用的固定方式（a a）轴用弹性挡圈嵌入轴的凹槽内，主要用于轴向力不大及转轴用弹性挡圈嵌入轴的凹槽内，主要用于轴向力不大及转速不高的场合；速不高的场合；（b）轴端挡圈锁紧，可在高速下承载中等轴向力；轴端挡圈锁紧，可在高速下承载中等轴向力；（c

54、c）圆螺母及止动垫片锁紧，用于轴承转速高、承受较大的轴圆螺母及止动垫片锁紧，用于轴承转速高、承受较大的轴向力的场合；向力的场合；（d d）开口圆锥紧定套，圆螺母及止动垫片锁紧，用于光轴上、开口圆锥紧定套，圆螺母及止动垫片锁紧，用于光轴上、轴向力不大且转速不高的球面轴承。轴向力不大且转速不高的球面轴承。外圈常用的固定方式外圈常用的固定方式（a a）孔用弹性挡圈嵌入轴承座孔内固定，用于轴向力不大且需要尺寸小的孔用弹性挡圈嵌入轴承座孔内固定，用于轴向力不大且需要尺寸小的场合；场合；（b）利用止动环嵌入轴承外圈的止动槽内固定，用于轴承座孔不便做凸肩利用止动环嵌入轴承外圈的止动槽内固定，用于轴承座孔不便

55、做凸肩且外壳为剖分式结构时；且外壳为剖分式结构时；（c c）轴承盖固定，用于轴承转速高、轴向力大的各类向心、推力和角接触轴承盖固定，用于轴承转速高、轴向力大的各类向心、推力和角接触球（或滚子）轴承；球（或滚子）轴承；（d d）螺纹环固定，用于轴承转速高、轴向力大而不适用于使用轴承盖固定螺纹环固定，用于轴承转速高、轴向力大而不适用于使用轴承盖固定的场合。的场合。目的：为了使轴上零件得到最佳的工作位置1 1轴承间隙的调整轴承间隙的调整 调整调整垫片垫片外圈压盖外圈压盖调节螺钉调节螺钉2 2轴系部件位置的调整轴系部件位置的调整 锥齿轮轴承部件组合位置的调整结构（一）锥齿轮轴承部件组合位置的调整结构（

56、一）调整锥齿轮的调整锥齿轮的轴向位置轴向位置调轴承间隙调轴承间隙正正 装装调轴承间隙调轴承间隙调整锥齿轮的调整锥齿轮的轴向位置轴向位置锥齿轮轴承部件组合位置的调整结构（二）锥齿轮轴承部件组合位置的调整结构（二）反反 装装调轴承间调轴承间隙隙调整蜗轮的轴向位置调整蜗轮的轴向位置方法：方法： 内外圈产生相对位移，使滚动体和内外圈接触点产生 弹性预变形 目的目的：l提高轴承的刚性提高轴承的刚性l提高轴承的回转精度提高轴承的回转精度l减小轴承的振动减小轴承的振动1. 1. 利用金属垫片利用金属垫片 在内圈或外圈之间在内圈或外圈之间金属金属垫片垫片 垫片垫片垫片垫片反装反装“背对背背对背”安装时，安装时

57、，在两外圈间置一薄垫片在两外圈间置一薄垫片 正正 装装“面对面面对面”安装安装时，将垫片置于两内圈时，将垫片置于两内圈之间之间 2.2.采用磨窄内（或外）圈来预紧采用磨窄内（或外）圈来预紧 反反 装装“背对背背对背”安装时，安装时，磨窄内圈磨窄内圈正正 装装 “ “面对面面对面”安装时，安装时， 磨窄外圈磨窄外圈磨内圈磨内圈磨外圈磨外圈3. 3. 其他常用的预紧方法其他常用的预紧方法 四四. . 滚动轴承的配合滚动轴承的配合30 k6k672 H7H7轴承内孔与轴颈的配合轴承内孔与轴颈的配合轴承外圈与机座孔的配合轴承外圈与机座孔的配合滚动轴承的配合主要是指滚动轴承的配合主要是指滚动轴承的公差与

58、配合特点：滚动轴承的公差与配合特点： 由于滚动轴承是标准件，因此轴承由于滚动轴承是标准件，因此轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与内圈与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与座孔的配合采用基轴制。座孔的配合采用基轴制。 轴承内孔的基准孔偏差为负值，而轴承内孔的基准孔偏差为负值，而一般圆柱体的基准孔的偏差为正值。所以一般圆柱体的基准孔的偏差为正值。所以轴承内径与轴颈的配合比一般圆柱体公差轴承内径与轴颈的配合比一般圆柱体公差标准中规定的基孔制同类配合要紧得多标准中规定的基孔制同类配合要紧得多 标注方法与一般圆柱体的方式的标注方法与一般圆柱体的方式的配合标注不同，它只标注轴颈及座孔直配合标注不同，它只标

59、注轴颈及座孔直径公差带代号。径公差带代号。配合配合选择选择与内圈配合的旋转轴，通常用与内圈配合的旋转轴，通常用n6n6、m6m6、k5k5、k6k6、j5j5、js6js6；不转动的外圈相配合的座孔，常选用不转动的外圈相配合的座孔，常选用J6J6、J7J7、H7H7、G7G7等等选择原则：选择原则：转速愈高、负荷愈大或工作温度愈高处应采用紧一些的转速愈高、负荷愈大或工作温度愈高处应采用紧一些的配合；而经常装拆的轴承或游动套圈则采用较松的配合。配合；而经常装拆的轴承或游动套圈则采用较松的配合。常用常用配合配合五五. .滚动滚动轴承装拆轴承装拆轴承安装方法轴承安装方法 热装、冷装和压装热装、冷装和

60、压装将轴颈部分用干冰冷却将轴颈部分用干冰冷却将轴承放入将轴承放入80-9080-90的油中加热的油中加热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，过高不便于轴承拆卸；，过高不便于轴承拆卸；否则，必须在轴上制出沟槽以形成拆卸用的空间否则，必须在轴上制出沟槽以形成拆卸用的空间 轴承拆卸轴承拆卸各类工具各类工具从轴上拆轴承从轴上拆轴承六六 滚动轴承的润滑滚动轴承的润滑（1 1）目的：降低摩擦阻力和减轻磨损，也有吸振、冷却、）目的：降低摩擦阻力和减轻磨损，也有吸振、冷却、防锈和密封作用。防锈和密封作用。（2 2）润滑方式的选择：根据速度因数）润滑方式的选择：根据速度因数dn