滚动轴承设计计算

1、关于滚动轴承设计计算第一张，PPT共八十九页，创作于2022年6月保持架第二张，PPT共八十九页，创作于2022年6月双列球轴承调心轴承第三张，PPT共八十九页，创作于2022年6月调心轴承第四张，PPT共八十九页，创作于2022年6月按滚动体列数分：1、单列2、双列第五张，PPT共八十九页，创作于2022年6月第六章 滚动轴承1. 概述2. 滚动轴承的受力分析、失效和计算准则3. 滚动轴承的寿命计算4. 滚动轴承的组合结构设计第六张，PPT共八十九页，创作于2022年6月一、功能轴轴上零件解决运动和支承问题2、以滚动摩擦代替滑动摩擦，以减少运动副间的摩擦,使之运转灵活，提高效率。1、支承转动

2、或摆动的零件第七张，PPT共八十九页，创作于2022年6月二、组成球短圆柱滚子锥形滚子鼓形滚子滚针不可缺少内圈转外圈不转-支承转轴；外圈转，内圈不转-支承轴上零件.1、滚动体2、内圈3、外圈4、保持架低碳钢；铜、铝、工程塑料轴承铬钢GCr15， 硬度 6065 HRC第八张，PPT共八十九页，创作于2022年6月三、滚动轴承的分类: 按载荷分类:向心轴承、向心推力轴承、推力轴承 滚动体分类圆柱、滚针圆锥鼓形 滚动体列数分类: 单列、双列承载能力：最大转速：小大小大调心轴承球、滚子第九张，PPT共八十九页，创作于2022年6月四、滚动轴承的代号:前置代号基本代号后置代号五位数字表达部件代号结构特

3、点前置代号、后置代号只有在对轴承有特殊要求时才使用。字母组成，表示轴承分部件代号8项内容第十张，PPT共八十九页，创作于2022年6月(一) 滚动轴承的基本代号内径代号直径系列宽度系列类型代号特轻0，1轻2中3重4正常0尺寸系列第十一张，PPT共八十九页，创作于2022年6月（二）后置代号内部结构密封及防尘保持架及其材料特殊轴承材料公差等级游隙代号多轴承配置其 它1、内部结构：7类轴承，接触角有150、250、400三种，分别以C、AC和B表示。例：7000C（36000）、7000AC（46000）、7000B（66000）。第十二张，PPT共八十九页，创作于2022年6月2、公差等级：/P

4、0、 /P6X、 /P6、 /P5、 /P4、 /P2。/P0、普通级（G）不标 出。 /P2（B）、最高级 。/P6X 用于圆锥滚子轴承0、6、5、4、2=G、E、D、C、B例1：71224AC/P4-4级精度，内径为120mm，宽度系列为1的轻系列列角接触球轴承，接触角25 0 。第十三张，PPT共八十九页，创作于2022年6月内径代号直径系列宽度系列类型代号特轻0，1轻2中3重4d =5正常0尺寸系列例2：滚动轴承的基本代号6020662067311C角接触球轴承 = 15C = 25AC = 40B30310不标第十四张，PPT共八十九页，创作于2022年6月例3：下列轴承，哪个直径最

5、大？哪些是球轴承？哪个是可调心的轴承? 30210 6218 N206 51306 1205例4、滚动轴承30208型与 7208比较 承载能力 最大速度例5、下列标记代表的意义： 30310 7306AC B2240 08A1x50 第十五张，PPT共八十九页，创作于2022年6月五、滚动轴承的选择（一）、常用轴承的主要特性球 滚子承载能力：最大转速：小大小大第十六张，PPT共八十九页，创作于2022年6月类型选择1（二）滚动轴承的类型选择1、滚动轴承选择的一般过程如下：选择轴承的类型和直径系列按轴径确定轴承内径对没有严格要求的轴承可不进行承载能力验算END进行承载能力验算合格不合格对有较严

6、格要求的轴承第十七张，PPT共八十九页，创作于2022年6月2、滚动轴承类型选择应考虑的问题1）承受载荷情况2）尺寸的限制方向：向心轴承用于受径向力；推力轴承用于受轴向力；向心推力轴承用于承受径向力和轴向力联合作用。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严格的限制时，可选用滚针轴承。第十八张，PPT共八十九页，创作于2022年6月5）安装要求3）转速的限制4）调心性要求一般情况下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。是否需要内

7、或外圈可分离。6）经济性要求精度越高价格越高，另外球轴承便宜，滚子轴承价格贵，有特殊结构的轴承价格高。第十九张，PPT共八十九页，创作于2022年6月7） 游隙滚动轴承中滚动体与内外圈滚道之间的间隙。 径向游隙：一个座圈不动，另一个座圈沿径向从一极端位置移至另一极限位置的移动量。 轴向游隙：一个座圈不动，另一个座圈沿轴向从一极端移至另一极限位置的移动量。第二十张，PPT共八十九页，创作于2022年6月3 类型选择1、载荷大小、方向、性质2、转速要求3、尺寸限制4、安装要求5、经济性另外球轴承便宜，滚子轴承价格高，有特殊结构的轴承价格高。第二十一张，PPT共八十九页，创作于2022年6月二、滚动

8、轴承的应力分析三、滚动轴承的失效形式和计算准则一、滚动轴承的载荷分析2 滚动轴承的受力分析、失效和计算准则第二十二张，PPT共八十九页，创作于2022年6月1）向心轴承：FR0max在径向力Fr的作用下深沟球 60000圆柱 滚子 N0000半圈滚动体受载 各滚动体受力不均 受的最大力为 FR0maxFr一、滚动轴承的载荷分析第二十三张，PPT共八十九页，创作于2022年6月2）推力轴承：承受纯轴向载荷Fa，各滚动体受力均匀单个滚子受载荷FA0 = Fa /Z推力球轴承50000。FaFA0FA0第二十四张，PPT共八十九页，创作于2022年6月3) 向心推力轴承在承受径向载荷Fr 时产生派生

9、轴向力FS。它会使轴承产生内外圈分离，以致整个轴承只剩下一个滚子受载，此时FS= F r tan。 所以滚动轴承可以加轴向载荷Fa以平衡FS。 FrFRiFSiFRiFRi第二十五张，PPT共八十九页，创作于2022年6月分析FS：1） FS是接触角的函数，当一定时， FS=e Fr 。系数e因轴承结构不同而不同。滚子轴承角接触球轴承7000C7000AC7000BFs =FR/(2Y）FS =e FRFS =0.68FR FS =1.14 FRY和e查表2） FS使内外圈分开，减少承载滚子数目，使滚子受载增加，寿命下降。3）外载荷Fa不同时，对轴承的影响不同。第二十六张，PPT共八十九页，创

10、作于2022年6月1、取内圈上一点A 。 FrnABC 2、外圈上一点B3、取滚子上一点C总的应力特征为：变应力，周期性。二、滚动轴承的应力分析在交变应力下工作。变应力第二十七张，PPT共八十九页，创作于2022年6月三、滚动轴承的失效形式和计算准则点蚀、塑性变形、其它非正常失效计算准则：1、n点蚀失效为主疲劳寿命计算控制点蚀； n粘着磨损或烧伤为主疲劳寿命计算再进行 极限转速校核；2、n、间歇运动、重载塑性变形为主静强度计算3、其它非正常失效轴承组合设计控制非.失效形式：第二十八张，PPT共八十九页，创作于2022年6月3. 滚动轴承的寿命计算:一、几个概念：二、轴承的寿命计算：三、当量动载

11、荷四、向心推力轴承的径向力Fr和轴向力Fa:（h）X=？Y=？e ，FA1 =？ ， FA2 =？ 第二十九张，PPT共八十九页，创作于2022年6月1. 轴承寿命 一个轴承在载荷作用下，当其中任一元件首先出现点蚀时，所转过的总圈数，称为该轴承的疲劳寿命。一批轴承（相同型号、尺寸、材料和相同的制造工艺）在相同的工作条件下，失效概率为10%时，所能运转的总圈数，或在一定转速条件下所能工作的小时数，称为基本额定寿命。可靠度为90%，用L10或Lh表示。2. 基本额定寿命一、几个概念：第三十张，PPT共八十九页，创作于2022年6月寿命曲线可靠度 寿命 99% L10=105r 90% L10=10

12、6r 50% L10=5106r 1% L10=40106r50%90%转数n载荷PL1L2第三十一张，PPT共八十九页，创作于2022年6月3. 基本额定动载荷 C 30%10%PLL=106CPL2L1寿命曲线方程C实验条件 载荷平稳 常温 100c 可靠度90% 对向心、向心推力轴承是 纯径向力； 对推力轴承是 纯轴向力。基本额定寿命为106 (百万转) 时, 轴承所能够承受的最大纯径向或纯轴向载荷。第三十二张，PPT共八十九页，创作于2022年6月二、轴承的寿命计算：（r）球轴承= 3滚子轴承=10/ 3且：载荷平稳;常温 1000C可靠度90%; 对向心、向心推力轴承是纯径向力； 对

13、推力轴承是纯轴向力。C 基本额定动载荷 P 轴承所受动载荷 指数：当量动载荷第三十三张，PPT共八十九页，创作于2022年6月工程上常用小时表示：（h）当在高温（1000C）下工作, 载荷有冲击时，引入fT、 fP ：n 轴承的转速（h）通式第三十四张，PPT共八十九页，创作于2022年6月例66212轴承，承受径向力FR=5500N的平稳载荷，转速n=1250r/min，正常温度，试求寿命Lh 。解： 纯径载 P= FR=5500 NC=47.8 KN 球轴承 = 3查手册 ： 正常温度平稳载荷 fT=1； fP=1第三十五张，PPT共八十九页，创作于2022年6月例7：轴径 d=50 mm

14、, 纯径向载荷FR=6000N,载荷平稳，常温下工作，转速 n=1250 r/min, 预期寿命L h= 5000h.试选择此轴承. 解：纯径载P=FR 2,3,4？ 106C6210 =27kNC6310 =47.5kNC6410 =71kNCC/=43.27（kN）选型号为6310轴承？60000或N0000 ，无特殊要求取60000查设计手册： 正常温度平稳载荷 fT=1； fP=1；球 =3第三十六张，PPT共八十九页，创作于2022年6月三、当量动载荷1. 当量动载荷2. 径向力影响系数X; 轴向力影响系数Y3. 判断系数e值:第三十七张，PPT共八十九页，创作于2022年6月1、当

15、量动载荷（寿命）KN纯径向力FR , 轴向力 FA = 0 (60000,N0000)纯轴向力 FA , 径向力FR = 0 (50000)径向力影响系数轴向力影响系数当轴承受载是:Y=1X=1第三十八张，PPT共八十九页，创作于2022年6月 轴向力 FA 0, 径向力FR0（60000，70000，30000）X =？Y =？径向力影响系数轴向力影响系数第三十九张，PPT共八十九页，创作于2022年6月3. 判断系数e值:Fa FSX=1, Y=0Fa FSe反映轴向载荷对轴承寿命的影响以与e值进行比较。X1, Y0第四十张，PPT共八十九页，创作于2022年6月例8：某轴径d=20mm，

16、采用向心推力圆锥滚子支承，轴承上作用轴向载荷FA=3.55KN，径载FR=4KN ，工作寿命Lh=25000h，n=1250r/min，载荷平稳，试选择此轴承？解：试选30204，查手册（p117）e=0.35 C=28.2kN =3.55/4=0.88e 查手册 X=0.4，Y=1.7。第四十一张，PPT共八十九页，创作于2022年6月载荷平稳fP=1；常温 fT=1； P=X FR +YFA =40.4+3.551.7=7.64kN30204不适用第四十二张，PPT共八十九页，创作于2022年6月再选30304查手册C=33kNC /=31.5KN,可以吗？不可以。此时e、x、Y、P值均发

17、生了变化。选轴承30304查表：Cr =33 kN X=0.4 Y=2 e=0.3 P30304 P=X FR +YFA =0.44000+23550 = 8700 NC/=35.87 Cr30304仍不能用。第四十三张，PPT共八十九页，创作于2022年6月C/L1L=106CPL90%90%解决方法：3、降低寿命4、降低可靠度1、增大直径-会有一系列的影响2、选用宽系列轴承第四十四张，PPT共八十九页，创作于2022年6月（1）角不变的轴承 X1, Y0X=1, Y=0e值是定值30000型-每一个轴承有一个确定的接触角70000AC型70000B型接触角=40；e=1.14接触角=25；

18、e=0.68每一个轴承有一个相应的e值。第四十五张，PPT共八十九页，创作于2022年6月例9：已知，平稳载荷 FA =6700N， FR=2500N， 分别求 6210，6310轴承的 P=？取fp=1C06210=23.2kN， C06310=38kN分析：e =2.68e=0.21e=0.19eY=2.0Y=2.35X=0.56P=0.56FR2FA=14800P=0.56 FR 2.35 FA =17145=0.29=0.18查表第四十六张，PPT共八十九页，创作于2022年6月四、向心推力轴承的径向力FR和轴向力FA:FrFR1FR2 FR1 , FR2 支反力:FA1 = 0 FA

19、2 = Fa FA1 , FA2 =? 1. 对于60000 轴承FrFa 由于结构的原因，在 Fa作用下整个轴系右移只有轴承承受轴向载荷。第四十七张，PPT共八十九页，创作于2022年6月2. 对70000, 30000轴承 轴系受力FS1 , FS2 、 FaFS1 + Fa FS2 轴系有向右移动趋势 受压轴承 FA2 = FS1 + Fa放松轴承FS1FS2SSFS2FS1FaFrFa 假设：判断承载轴承 方向与 FS2 反向方向与 FS1 反向FA1 = FS1FA1 , FA2 =?FR1FR2FA1FA2F s1 F s2S/Fa第四十八张，PPT共八十九页，创作于2022年6月

20、假设： FS1 + Fa FS2SFS2Fa轴系向有左移动趋势 受压轴承 FA1 = FS2 Fa放松轴承 FA2 = FS2判断承载轴承 SFS1FrFaFS1FS2FR1FR2FA1FA2F s1S/FaF s2第四十九张，PPT共八十九页，创作于2022年6月小结1）用轴系的全部轴向力确定移动趋势。 3）受压轴承的轴向力=除自身轴向力 外的全部轴向力的合力。 放松轴承的轴向力=自身内部轴向力。2）判断受压轴承和放松轴承。4）方向与自身内部轴向力相反。第五十张，PPT共八十九页，创作于2022年6月例7：FS1FS2FR1FR2FrFa反装与正装之分假设：FS2 + Fa FS1轴系向有右

21、移动趋势 判断承载轴承 受压轴承FA1 = FS2 Fa放松轴承 FA2 = FS2FA1FA2第五十一张，PPT共八十九页，创作于2022年6月习题: 1图示采用一对 30208 （ 7208 ）滚动轴承,已知径向力FR1=9600N, FR2 =15600N, 轴向力Fa1=3000N, Fa2 =8000N。请求出两轴承的轴向力FA1, FA2 。Fa1R2Fa2FS1FS2FR1FR2第五十二张，PPT共八十九页，创作于2022年6月2）计算FS1=? FS2=? 并画出受力图解： 1） 查表7-8 FS= FR/2Y，查设计手册： Y 1.6(手册), e0.373）判断紧端和松端4

22、）计算FA1和FA25）计算FA/FR 并与e比较查设计手册得X和Y6）计算P1和P27）计算LhFS1 =4000NFS2 =5600N第五十三张，PPT共八十九页，创作于2022年6月习题:2图示采用一对 30208 （ 7208 ）滚动轴承,已知FR1=2400N, FR2 =3200N, 轴向力Fa=500N,请求出两轴承的轴向力FA1 , FA2 。（ FS = FR/2Y，Y=1.6） FS1FR1FR2FrFaFrFaFS2FS1FR1FS2FR2第五十四张，PPT共八十九页，创作于2022年6月3.滚动轴承的静强度计算:静强度条件 :（kN）P0 当量静载荷C0 额定静载荷S0

23、 静强度安全系数1. 当n10r/min , 以C0 S0 P 选轴承。应用条件 :2. 当n10r/min 且 Dmn10000 时 ， 选轴承要同时考虑C和C0 。疲劳寿命计算点蚀、磨粒磨损、塑性变形结构设计密封润滑静强度计算P0=X0FR+Y0FA KN第五十五张，PPT共八十九页，创作于2022年6月4. 滚动轴承的组合结构设计:1. 两端单向固定一、 轴系的固定方式: 2. 一端固定一端游动2. 两端游动轴系相对箱体或机架的固定方式。第五十六张，PPT共八十九页，创作于2022年6月二、 滚动轴承和轴上零件固定方式:套筒紧定螺钉圆螺母与止推垫片细牙双圆螺母轴端挡弹性挡圈1. 轴上零件

24、的轴向固定方法第五十七张，PPT共八十九页，创作于2022年6月 轴上零件的固定方式周向固定方法:第五十八张，PPT共八十九页，创作于2022年6月2. 滚动轴承与箱体的固定方法:第五十九张，PPT共八十九页，创作于2022年6月4. 滚动轴承的组合结构设计:三、轴上零件和滚动轴承的调整:1. 滚动轴承游隙的调节垫片2. 锥顶距的调节套杯3. 蜗杆传动的调节第六十张，PPT共八十九页，创作于2022年6月四、密封与润滑:毡圈密封迷宫式密封轴向立轴综合密封径向密封圈密封油沟密封挡圈密封甩油密封第六十一张，PPT共八十九页，创作于2022年6月4. 滚动轴承的组合结构设计:1. 轴上零件的固定方式

25、:轴向和周向2.滚动轴承与箱体的固定方法:二、轴上零件和滚动轴承的固定方式:一、 轴系的固定方式: 三、轴上零件和滚动轴承的调整:四、密封与润滑:第六十二张，PPT共八十九页，创作于2022年6月练习 1. 判断轴系的刚度.FrFrFrFr(一)(二)LLLL第六十三张，PPT共八十九页，创作于2022年6月轴系结构改错7305C7305C第六十四张，PPT共八十九页，创作于2022年6月轴系结构改错第六十五张，PPT共八十九页，创作于2022年6月滚动体的类型第六十六张，PPT共八十九页，创作于2022年6月L第六十七张，PPT共八十九页，创作于2022年6月第六十八张，PPT共八十九页，创

26、作于2022年6月滚动轴承的类型第六十九张，PPT共八十九页，创作于2022年6月第七十张，PPT共八十九页，创作于2022年6月滚动轴承的组成：第七十一张，PPT共八十九页，创作于2022年6月1、向心轴承 Fr2、推力轴承 Fa3、向心推力轴承 Fr FaFreF rFdN按承载性质分:FrFdNFreF rF rFaeFaFa=00450=900Fre第七十二张，PPT共八十九页，创作于2022年6月滚动轴承参数第七十三张，PPT共八十九页，创作于2022年6月2、内径尺寸代号0099代号5=内径尺寸（除 00、01、02、03、之外）00-10mm、01-12mm、 02-15mm 、03-17mm例：6005d=055=25mm当d10mm及d=22、28、32mm时，直接用“/”分开例：618/6 深沟球轴承，内径d=6mm第七十四张，PPT共八十九页，创作于2022年6月（1）直径系列89012-轻系列3-中系列4-重系列第七十五张，PPT共八十九页，创作于2022年6月（2）宽度系列0-正常宽度。1）通常不标出；2）但对于调心轴承和圆锥滚子轴承，为0时要标。8,0,1,2,3,4,5,6第七十六张，PPT共八十九页，创作于2022年6月滚动轴承直径