机械设计基础（第3版）课件 第13章 滚动轴承

2第13章滚动轴承本章导读：建国以来，中国轴承工业经历了“从无到有”、“由小到大”、“由弱到强”三个发展阶段。“十九大”以后，制造业的振兴上升为国家战略。同时，《中国制造2025》稳步实施，工业强基工程开展得如火如荼。发展高质量、专业化分工以及高技术含量是轴承行业的重要趋势。本章将介绍滚动轴承的结构、类型和代号，着重分析滚动轴承的寿命计算，并说明滚动轴承装置的常见设计方法。

3第1节滚动轴承的结构、类型和特点第2节滚动轴承的代号和类型选择第3节滚动轴承的寿命计算第4节滚动轴承的组合设计第13章滚动轴承

4第1节滚动轴承的结构、类型及特点

5第1节滚动轴承的结构、类型及特点

6第1节滚动轴承的结构、类型及特点滚动轴承的组成滚动轴承一般由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成。内圈装在轴径上，与轴一起转动。外圈装在机座的轴承孔内，一般不转动。内外圈上设置有滚道，当内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着滚道滚动。保持架使滚动体均匀分布在滚道上，减少滚动体之间的碰撞和磨损。21341234

7滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。一般用特殊轴承钢制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光，以提高其接触疲劳强度。保持架多用低碳钢板通过冲压成形方法制造，也可采用有色金属或塑料等材料。为适应某些特殊要求，有些滚动轴承还要附加其他特殊元件或采用特殊结构，如轴承无内圈或外圈、带有防尘密封结构或在外圈上加止动环等。第1节滚动轴承的结构、类型及特点

8第1节滚动轴承的结构、类型及特点

9第1节滚动轴承的结构、类型及特点

10第1节滚动轴承的结构、类型及特点

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轴承的作用是支承轴。轴在工作时可以是旋转的，也可以是静止的。1．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。3．具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。根据轴承中摩擦的性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。一、轴承应满足如下基本要求：二、轴承的分类根据能承受载荷的方向，可分为向心轴承、推力轴承。(或称为径向轴承、止推轴承）。接触角：反映了反力的方向（图）第1节滚动轴承的结构、类型及特点

12第1节滚动轴承的结构、类型及特点

13滚动轴承的类型及特点1.按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同可分为向心轴承和推力轴承向心轴承径向接触轴承：公称接触角α=0°，主要承受径向载荷，可承受较小的轴向载荷。向心角接触轴承：公称接触角α=0°～45°，同时承受径向载荷和轴向载荷。推力轴承推力角接触轴承：公称接触角α=45°～90°，主要承受轴向载荷，可承受较小的轴向载荷。轴向接触轴承：公称接触角α=90°，只能承受轴向载荷。第1节滚动轴承的结构、类型及特点

14第1节滚动轴承的结构、类型及特点

152.按滚动体的种类可分为球轴承和滚子轴承在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承的承载能力和耐冲击能力都好，但球轴承摩擦小、高速性能好。球轴承滚子轴承第1节滚动轴承的结构、类型及特点

16第2节滚动轴承的代号和类型选择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

防

尘

结

构

代

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列代号内

径

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代

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径

系

列

代

号1滚动轴承的代号前置代号——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。

17第2节滚动轴承的代号和类型选择

18影响轴承承载能力的参数1.游隙

内、外滚道与滚动体之间的间隙称为游隙，即为当一个座圈固定时，另一座圈沿径向或间隙或轴向的最大移动量。游隙可影响轴承的运动精度、寿命、噪声、承载能力等。第2节滚动轴承的代号和类型选择

192.极限转速

滚动轴承在一定在和和润滑条件下，允许的最高转速称为极限转速。转速过高会产生高温，润滑失效产生破坏。3.偏位角

安装误差或轴的变形等都会引起指南称内外圈中心线法称相对倾斜，其倾斜角d称为偏位角。4.接触角

由轴承结构类型所决定的接触角称为公称接触角。第2节滚动轴承的代号和类型选择

202滚动轴承类型的选择载荷条件转速条件装调性能调心性能经济性轴承受载荷的大小、方向和性质是选择轴承类型的主要依据注意其允许的极限转速nlim，高速时滚动体要小。3类和N类的内外圈分离，便于拆装。为方便长轴上轴承的拆装，可选用代内锥孔和紧定套的轴承轴承内、外圈轴线间的偏位角应控制在极限之内，对安装精度差的轴承，宜选用调心轴承。在满足使用条件的情况下优先选用价格低廉的轴承。第2节滚动轴承的代号和类型选择

21第3节滚动轴承的寿命计算

221滚动轴承的失效形式和设计准则第3节滚动轴承的寿命计算

232.设计准则对于一般转速的轴承，即10r/min<n<nlim,如果轴承的制造、保管、安装、使用等条件均良好时，轴承的主要失效形式为疲劳点蚀，因此应以疲劳强度计算为依据进行轴承的寿命计算。对于高速轴承，除疲劳点蚀外其工作表面的过热也是重要的失效形式，因此除需进行寿命计算外还应校验其极限转速对于低速轴承，即n<10r/min，可近似地认为轴承各元件是在静盈利作用下工作的，其失效形式为塑性变形，应进行以下不发生塑性变形为准则的强度计算。第3节滚动轴承的寿命计算

24滚动轴承的承载能力计算滚动轴承的寿命是指轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀之前，轴承的转数或相应的运转小时数。显然，通常谈的滚动轴承寿命是指滚动轴承的疲劳寿命。与一般结构件的疲劳寿命一样，滚动轴承的疲劳寿命的离散性也是相当大的（见右图）。轴承的寿命/（106r）第3节滚动轴承的寿命计算

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基本额定寿命：具有90％可靠度时轴承的寿命，用L10表示。

基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的载荷值，用字母C表示。轴承选型？第3节滚动轴承的寿命计算

26滚动轴承尺寸的选择4

在进行轴承寿命计算时，应把作用在轴承上的实际载荷转换为与确定轴承C值的载荷条件相一致当量动载荷（用P表示)。各类轴承的当量动载荷可按下式计算：式中：Fr与Fa分别为轴承实际承受的径向载荷与轴向载荷X、Y分别为轴承的径向动载荷系数与轴向动载荷系数为了计及实际载荷波动的影响，可对当量动载荷乘上一个载荷系数fp。载荷性质载荷系数fp举例无冲击或轻微冲击1.0～1.2电机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击或中等惯性力1.2～1.8机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选矿机、冶金机械、卷扬机械等强大冲击1.8～3.0碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等第3节滚动轴承的寿命计算

27轴承支反力的位置第3节滚动轴承的寿命计算

28滚动轴承尺寸的选择5

内部轴向力的产生、方向、大小第3节滚动轴承的寿命计算

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1）根据轴承的安装方式，确定内部轴向力的大小及方向；

2）判断全部轴向载荷合力的方向，确定被压紧的轴承(紧端)及被放松的轴承(松端)；

3）“紧端”轴承所受的实际轴向载荷，应为除了自身内部轴向力之外，其它所有轴向力的代数和；

“松端”轴承所受的实际轴向载荷，等于自身内部轴向力。第3节滚动轴承的寿命计算

301支承部分的刚度和同轴度轴承座孔壁应有足够的厚度，并用加强肋增强其刚性。支撑结构中同一根轴上的轴承座孔尽可能同心。角接触轴承安装方式不同时轴承组合的刚性也不同。

为了保证轴与轴上旋转零件正常运行，还应解决轴承组合的结构问题，其中包括，轴承组合的轴向固定，轴承与相关零件的配合，间隙调整、装拆、润滑等一系列问题。第4节滚动轴承的组合设计

312轴承的轴向固定第4节滚动轴承的组合设计

3213.4.3轴系支撑结构设计

除了合理选择轴承的类型和尺寸外，还必须正确、合理地进行轴承的组合设计。即正确解决轴承的轴向位置固定、轴承与其它零件的配合、轴承的调整与装拆等问题。1.两端固定式第4节滚动轴承的组合设计

332.一端固定、一端游动式

一端支承的轴承，内、外圈双向固定，另一端支承的轴承可以轴向游动。双向固定端的轴承可承受双向轴向载荷，游动端的轴承端面与轴承盖之间留有较大的间隙。以适应轴的伸缩量，这种支承结构适用于轴的温度变化大和跨距较大的场合。第4节滚动轴承的组合设计

34轴承的调整第4节滚动轴承的组合设计

35第4节滚动轴承的组合设计

36第4节滚动轴承的组合设计

37第4节滚动轴承的组合设计

38滚动轴承的配合与装拆1．滚动轴承的配合滚动轴承是标准件，轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。在设计时，应根据及其的工作条件、载荷的大小及性质、转速的高低、工作温度及内外圈中哪一个套圈跳动等因素选择轴承的配合。当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定套圈的配合紧一些。高速、重载情况下应采用较紧配合。作游动支撑的轴承外圈与座孔间应采用间隙配合，但又不能过松而发生相对转动轴承与空心轴的配合应选用较紧配合，部分式轴承座座孔与轴承外圈的配合应较松。充分考虑温升对配合的影响。第4节滚动轴承的组合设计

392．滚动轴承的装拆（1）轴承的安装冷压法热套法（2）轴承的拆卸采用中用工具或压力机拆卸轴承

为方便拆卸，轴上定位轴肩的高度应小于轴承内圈的高度。第4节滚动轴承的组合设计

40轴承的预紧轴承的预紧就是在安装轴承时使其受到一定的轴向力，以消除轴承的游隙并使滚动体和内、外圈接触处产生弹性预变形。预紧的目的在于提高轴承的刚度和旋转精度。第4节滚动轴承的组合设计

41第4节滚动轴承的组合设计

42滚动轴承的润滑1．润滑的目的润滑可以降低滚动轴承内部的摩擦，减少磨损和发热量；轴承的摩擦发热使轴承升温，油润滑可以到起冷却作用，从而降低轴承的工作温度，延长使用寿命；良好的润滑状态，可在滚动体与滚道间形成一层使两者隔开的油膜，可以使接触压力减小；轴承零件表面覆盖一层润滑剂，可