轴承设计理论知识

1、深沟球轴承设计方法1、适用范围2、引用标准2、引用标准GB7811-87GB6930-86GB276-89GB274-82GB307.1-84GB1800-79GB308-89GB4604-84GB4662-84GB6391-86GBZQ23-84JB/CQ107-88GB307.3-84JB/CQ13-873、本设计方法适用于特轻1轻2窄、中3窄、重4窄系列深沟球轴承和特轻1轻2窄、中3窄系列带密封圈及带防尘盖深沟球轴承的产品设计。滚动轴承参考符号滚动轴承词汇深沟球轴承外形尺寸滚动轴承装配倒角极限滚动轴承公差公差与配合总论标准公差与基本偏差滚动轴承钢球滚动轴承径向游隙滚动轴承额定静负荷滚动轴

2、承额定动负荷和额定寿命的计算方法滚动轴承铆钉技术条件滚动轴承产品图样格式滚动轴承一般技术要求球轴承及其零件补充技术要求ZQ32-85（试行）深沟球轴承浪形保持架技术条件ZQ16-84滚动轴承零件向心和角接触球轴承套圈公差JB/CQ95-87深沟及角接触球轴承套圈沟形公差ZQ43-85深沟及角接触球轴承套圈沟道及圆形偏差ZQ4-85滚动轴承套圈表面粗糙度技术条件ZQ28-84滚动轴承钢球表面粗糙度技术条件ZBJ11018-89密封深沟球轴承技术条件ZQ31-85深沟球轴承用骨架式橡胶密封圈技术条件GB278-82带防尘盖的相信球轴承外形尺寸符号（尺寸单位mm）3.1轴承、钢球及套圈符号d、轴承内

3、径D、轴承外径B、轴承宽度，内圈宽度C、外圈宽度a、沟位置（沟道中心至套圈基准端面的距离）ai、内圈沟位置ae、外圈沟位置r、轴承装配倒角rsmin、轴承最小单向倒角rsmax、轴承最大单向倒角r8,r3、轴承非装配倒角dm、轴承平均直径Dw、钢球直径Z、一套轴承钢球数（个）Dwp、钢球组的中心圆直径、填球角U、轴承基本组径向游隙Cr、径向基本额定动负荷（N）COr、径向额定静负荷Ri、内圈沟道曲率半径Re、外圈沟道曲率半径di、内圈沟道直径De、外圈沟道直径d2、内圈档边直径D2、外圈档边直径Hw、标志平面有效宽度Hz、标志字高Dk、标志中心圆直径Ww、一个钢球的质量（Kg）Vi、内圈体积（

4、mm3）Wi、内圈质量（Kg）Ve、外圈体积（mm3）We、外圈质量（Kg）3.2保持架符号S、保持架钢板厚度Bc、保持架宽度Dc1、保持架内径Dc、保持架外径Dcp、保持架中心圆直径C、保持架相邻两兜孔中心间的距离C1、保持架兜孔中心与相邻铆钉孔中心间的距离K、保持架兜孔深度Rc、保持架球兜内球面半径tc、半保持架铆钉孔直径rc、半保持架兜孔间的平面与球兜相交的圆角半径自、保持架在轴承内的径向窜动量&c、钢球与兜孔之间的间隙自1、保持架与内、外圈档边之间的间隙Wc、半保持架质量（Kg）3.3铆钉符号Dm、铆钉头直径dm、铆钉杆直径d1、铆钉杆末端的基本直径e、铆钉杆直径的有效长度范围SR、铆

5、钉头的圆头半径rmax、铆钉头与铆钉杆连接处的圆角最大半径L、铆钉杆长度Wm、铆钉单个质量（Kg）4、深沟球轴承（开式）优化设计外形尺寸轴承外形尺寸d，D,B及轴承最小单向倒角rsmin应符合GB276-89的规定。主参数优化设计目标函数优化设计以轴承径向基本额定动负荷Cr为目标函数根据国标GB6391-86的规定：当DwW25.4mm时Cr=1.3*fc*Z23*Dw当DwW25.4mm时当Dw当Dw25.4mm时Cr=3.647*fc*Z2/*Dw1.4(N)系数fc的值按附表2选取约束条件Kwmin（D-d）WDwWKwmax（D-d）式中Kw的取值范围见表1,Dw应尽量选取标准规格尺寸

6、（见附表5）表1Kw值、直径系列d（mm）100200300400dW350.240.30.240.310.250.320.280.3235dWl200.30.320.30.320.30.330.30.32120d2400.290.320.280.320.290.320.250.3对于密封，防尘轴承，验算球径DwW0.6B;0.5(D+d)WDwpW0.515(D+d)180：2sin/Dw四）+1Z皿2sm-/DwDwP）+1填球角max按表2规定，Z取整数表2角限制条件（上限）直径系列100200300400“不大于1951941931924.2.3优化设计主参数Dw、Z、Dwp的选取应在

7、满足约束条件,式的前提下，使Cr尽可能取极大值。优化过程可用以下框图（局部网格法）进行。4.3CAD程序（从略）Ri及Re的允差mmDw超过6101824304050到610182430405060允差+0.03+0.04+0.06+0.09+0.12+0.14+0.18+0.22直径4.560mm标准钢球的套圈沟道曲率半径见附表54.5.2沟道直径di、De（取值精度0.001,允差按表4）内圈沟道直径di=Dwp-Dw外圈沟道直径De=di+2Dw+u式中基本组径向游隙平均值u=（umin+umax）/2按GB4604-84规定（见附表3）表4di与De的允差mmd超过3080120180

8、250315到3080120180250315500Di及De的允差0.0150.020.0250.030.040.030.064.5.3沟位置a（取值精度0.1允差按表5）a=B/2内圈沟位置ai与外圈沟位置ae取相同值即ai=ae=a表5a的允差d超过1018305080120180250315400到1018305080120180250315400500a的允差0.0150.020.0250.030.040.0450.050.060.0650.070.084.5.4套圈档边直径d2、D2（取值精度0.1,允差按表7）内圈档边直径d2=di+Kd*Dw外圈档边直径D2=De-Kd*DwK

9、d值按表6表6Kd值直径系列*100*200、300400Kd0.35dW250.35d0.400.40*100、200系列轴承，当D32mm,采用带爪保持架时，Kd可取小到0.30、0.2。表7非引导档边与引导档边允差d2、D2超过1018305080120180250315400到18305080120180250315400500非引导档边允差d2-0.18-0.21-0.25-0.30-0.35-0.40-0.46-0.52-0.57-0.63D2+0.18+0.21+0.25+0.30+0.35+0.40+0.46+0.52+0.57+0.63引导档边允差d2-0.035-0.045

10、-0.05-0.06-0.07-0.08-0.09-0.1-0.12-0.12D2+0.035+0.045+0.05+0.06+0.07+0.08+0.09+0.1+0.12+0.124.5.5装配倒角r及非装配倒角r3、r8的尺寸及允差根据最小单向倒角rsmin的尺寸按附表6选取4.5.6标志、标志尺寸（取值精度0.1）轴承通常在外圈端面上标志，内圈部标志，为区分基准面，可在内圈非基准端面上标志或一等标识符号，以识区分。标志面有效宽度hwhw=（D-2rsmax）-（D2max+2r8max）/2标志中心圆直径DkDk=（D-2rsmax）+（D2max+2r8max）/2对400系列轴承（

11、14）、（15）式中r8改为r3标志字体高根据hw按表8选取，同一内径和尺寸系列的轴承，标志中心圆直径与字体高应当一致。标志尺寸各厂可根据自己的情况灵活处理，不强求统一表8标志标准字体高、标志中心圆直径Dk标志面有效宽度超过305080120150200到305080120150200超过0.81.20.70.70.7111.21.80.70.71111.511.51.831111.511.51.521.52371.51.5222.571022.533103344浪形保持架设计保持架钢板厚度S（取值精度0.1）S=S（Dw）由（16）式计算出S后，按表10选用最接近计算的标准厚度。表9S（Dw

12、）值直径系列100200300、400Dw(mm)4DwW354DwW455DwW4545DwW55S(Dw)+1.2521.2533,174J口0.50.04Y6.3收0.5+0.15Jdw0.5+0.4飞8.5TOC o 1-5 h z表10浪形保持架用冷轧钢板的标准厚度mm0.50.6*0.70.8*1.00.50.6*0.70.8*1.01.21.522.533.5微型0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.4*为非优先选用钢板厚度。保持架宽度Bc（取值精度0.1）Bc=Kc*Dw表11Kc值直径系列100200、300、400Kc0.480.45注：考虑到保持架碰套及套料问题

13、，个别小型号轴承的Kc值可适当减小。4.6.3保持架内径Dc1及外径Dc（取值精度0.1允差按表12）Dc1=Dcp-BcDc=Dcp+Bc式中：Dcp=Dwp表12Dcp、Dc1、Dc的允差mmDcp、Dc1、Dc超过1018305080120180250到18305080120180250315允差Dc1、Dc士0.055士0.065士0.08士0.095士0.110士0.125士0.145士0.16Dcp士0.025士0.054.6.4保持架兜窝的深度K（取值精度0.01,允差按表13）K=0.5Dw+&c自c按表13选取Dw超过610141824324050到6101418243240

14、5060Rc、K的允差+0.04+0.05+0.06+0.07+0.08+0.10+0.10+0.12+0.14&c值0.040.050.060.070.080.100.100.120.14表13，c值、Rc、K的允差4.6.5保持架球兜内球面半径Rc（取值精度0.01,允差按表13）Rc=Kmax若工艺条件允许，也可制造圆形兜孔Rc=K.按上式试算得的保持架尺寸Bc、Rc、K值必然使保持架在轴承内产生径向窜动，其径向窜动量自可按下式计算（自及表14的&max、&min仅供复核参考）0.85*Bc.2（Rc*Cos*Sin-1-Rc+K）4=0.85*Bc-Dw*Sin*Cos-12RcDw计

15、算占max时，Rc、K取最大值，计算&min时，Rc、K取最小值，而Dw、Bc用公称尺寸。计算得的占min及&max不得超过表14的规定。表14保持架径向窜动量占mmDw超过610141824304050到61014182430405060自min0.20.20.30.30.40.40.60.60.7自max0.60.70.81.01.21.41.61.82.0如超出&max时，可适当减小K、Rc但减小后应满足2KNDw+占c必须保证保持架部与套圈碰套，验算时应考虑Dclmin-d2max2己max2D2min-Dcmax2己max2+自14.6.64.6.64.6.74.6.8保持架与内，外

16、圈档边之间的间隙当DwW10mm时，占1三0.2当Dw10mm时，占1三0.4相邻两球兜（或铆钉孔）中心间距离C（取值精度0.001允差0.025）C=Dcp*Sin（180/Z）兜孔中心与相邻铆钉孔中心间距离C1（取值精度0.001,允差0.025）C1=Dcp*Sin（90/Z）保持架兜孔之间的平面与球兜必须圆角相交，圆角半径rc应尽可能取大，但是为了便于铆合保持架，在保持架铆钉大头的周围必须保证宽度不小于0.3mm的平面，因此圆角rc应满足TOC o 1-5 h zrcWDcp*Sin90-(Dw+S)Cos*Sin-1SDw0,3Z20.5Dw+S2浪形保持架用半圆头铆钉的选取半圆头铆

17、钉尺寸及允差按表15选取表15浪形保持架用半圆头铆钉尺寸及允差mm铆钉杆直径0.811.21.522.533.544.55允差土0.030.04士0.05铆钉头直径1.21.61.92.43.244.85.66.47.28允差最小杆端直径0.760.931.131.11.872.372.873.373.874.054.82有效杆长11.523457铆钉头高度0.60.80.951.21.622.42.83.23.64允差铆钉头对干中心线的同轴度0.050.1半圆铆钉头半径0.60.80.951.21.622.42.83.23.64注：铆钉杆长度允许各生产厂根据铆钉杆材料软硬情况适当加以调整；4

18、.8深沟球轴承零件质量计算4.8.1外圈质量TOC o 1-5 h zWe=Y*Ve*10-6(kg)y材料密度(=7.8g/cm3)下同Ve=0.785(D2-D2)B-l.349Dr2-2.245r2*D2-1.345DeRe2+0.6176Re328尺寸代号见图01,对400系列，r8改为r3；4.8.2内圈质量Wi=Y*Vi*10-6(kg)Vi=0.785(d22-d2)B-2.245d2r82-1.349dir2-1.345diRi2-0.6176Ri3Y材料密度(=7.8g/cm3)尺寸代号见图02,对400系列r8改为r3浪形保持架质量：Wc=10.35【Dcp+0.36388

19、Z(Rc+S/2)】(Dc-Dc1)S*10-6(kg)尺寸代号见图07Y-材料密度(=7.8g/cm3)钢球质量Ww=1/6nDw3*y若材料密度Y材料密度(=7.8g/cm3)Ww=7.8*10-6*1/6nDw3*y=4.08*10-6*Dw3(kg)铆钉质量Wm=Y*10-61/3nH2（3SR-H）+n/4【dl2*（L-e）+dm2*e】若Y材料密度（=7.8g/cm3）贝UWm=24.5*10-61/3H2【3*SR-H】+1/4【dl2（L-e）+dm2*e】（kg）尺寸代号见图094.9深沟球轴承产品图的绘制轴承产品装配图及零件图应按轴承专业标准JB/CQ107-88”滚动轴

20、承产品图样格式”的规定绘制5、密封深沟球轴承优化设计密封深沟球轴承系深沟球轴承（开式）的变型产品，其主要的不同点在于带有密封圈（分为接触式和非接触式两种型式）因而在外圈上要设置密封槽，并相应提高相关尺寸形位的技术要求，其余则完全与深沟球轴承（开式）相同。轴承套圈不标志，在密封圈外侧面模压标志。外圈设计除密封槽尺寸，档边直径D2公差和沟位置ae公差外，其余尺寸与深沟球轴承开式完全相同。5.1.1外圈档边直径D2（取值精度0.1误差按表16）表16D2超过305080120到305080120180D2允差+0.004+0.1+0.12+0.14+0.165.1.2外圈密封槽顶宽b1按表17选取（

21、允差0.03）表17mmD超过305080120到305080120180b11仅值0.70.80.91.01.25.1.3外圈密封槽位置按表18选取后用下式计算（取值精度0.1,允差按表18）b=b1+SH+5m1+5m2SH：密封圈骨架钢板厚度5m1：密封圈胶面到轴承端面距离5m2：密封圈骨架挂胶厚度参数表18mmD超过1020305080120到20305080120180SH0.20.40.50.60.70.85m10.10.20.20.30.30.55m20.10.10.20.20.20.2b允差+0.07+0.084+0.1+0.12+0.14+0.16若b1max太大则需减小保持

22、架板厚S或减小球径Dw或较小密封槽宽b和b1。5.1.4外圈密封槽止口直径D3（取值精度0.1,允差按表19）D3=D2+25m2+&+SH表19mmD超过20305080120到20305080120180自取值111.21.41.6D3允差土土土土土土5.1.5外圈密封槽底直径D4（取值0.1允差同D3）12VDN30D4=D3+b1D30D4=D3+b1-0.15.1.6外圈密封槽压坡角。a=45当止口厚度HN0.5mm时【H=b-b1-(D4-D3/2)】a=30当止口厚度H0.5mm时(使H=0.5mm)5.1.7密封槽顶圆弧半径R1按表20选取表20mmD超过80120到80120

23、180R11取值0.30.40.55.1.8外圈沟位置尺寸ae对两端面的对称度按表21确定表21mmD超过305080120到305080120180ae、ai对两端面的对称度0.020.0250.030.0350.045.2内圈设计除内圈沟位置尺寸ai和内圈档边直径d2公差外，其余各部尺寸与深沟球轴承完全相同，接触式，非接触式密封轴承的内圈相同。5.2.1内圈沟位置尺寸ai对两端面的对成都与同型号外圈ae的对称度相同，见表21。5.2.2内圈档边直径d2（允差按表22）表22mmd超过183050802的允差-0.011-0.013-0.016-0.019-0.02

24、25.3密封圈设计除接触唇部尺寸外，接触式和非接触式各部尺寸相同。5.3.1密封圈外径Dm1（取值精度0.01，允差按表23）Dm1=D4+6m36m3：密封圈外径压缩量，按表23选取表23mmD超过1020305080120到203050801201806m3取值0.060.080.100.120.140.16Dm1的允差0.030.040.050.060.070.085.3.2密封圈装配引导直径Dm2（取值精度0.1允差按表24选取）Dm2=D3-0.3D超过1020305080120到20305080120180Dm2允差+0.1+0.13+0.16+0.19+0.22+0.25mm表245.3.3密封圈骨架定位直径Dm3（取值精度0.1,允差同Dml）Dm3=D2