《机械原理与机械设计 （下册） 第4版》 课件 第21章-滚动轴承

第二十一章滚动轴承第一节概述概述摩擦阻力小，起动灵活，效率高；由专业厂家批量生产，类型、尺寸齐全，标准化程度高，选用、更换方便。一、功用二、特点支承转轴和心轴。优点：缺点：抗冲击能力较差；径向尺寸较大；高速重载时，寿命较低、噪声较大。适用范围：回转精度要求较高，回转速度不太高的场合。1三、典型结构概述滚道作用：限制滚动体轴向移动，降低其与套圈间接触应力。套圈相对运动形式：外圈不动，内圈转动（常见）；内圈不动，外圈转动；内圈、外圈同时转动。外圈：与轴承座孔或机座孔配合（基轴制），其内表面设有滚道；内圈：与轴颈配合（基孔制），其外表面设有滚道；滚动体：内外圈相对转动时，滚动体沿滚道滚动（滚动摩擦）；保持架：均匀分隔滚动体，避免其相互接触，减小摩擦。2滚动体形式：球圆柱滚子圆锥滚子球面滚子滚针套圈及滚动体：强度高、耐磨性好的专用钢材（如高碳铬轴承钢等），淬火后硬度不低于

61~65HRC，滚动体及滚道表面需磨削抛光。保持架：减磨性较好材料（如铜合金、铝合金、低碳钢、工程塑料等）。概述四、材料3第二节滚动轴承的类型和选择类型和选择一、主要类型、结构和特点分类标准1.承受载荷方向：向心轴承、推力轴承；2.滚动体的形状：球轴承、滚子轴承；3.滚动体的列数：单列轴承、双列轴承；4.套圈能否分离：可分离轴承、不可分离轴承。公称接触角：

滚动体与套圈接触处的法线与轴承径向平面间的夹角，其值越大则轴承的轴向承载能力越强。4向心轴承推力轴承径向接触向心角接触推力角接触轴向接触类型和选择常用滚动轴承的类型和特点表21-2

5调心球轴承1类调心滚子轴承2类圆锥滚子轴承3类单向推力球轴承5类双向推力球轴承5类类型和选择6深沟球轴承6类角接触球轴承7类圆柱滚子轴承N

类滚针轴承NA

类类型和选择二、类型选择依据：工作载荷的大小、方向与性质；转速高低及回转精度要求；调心功能要求；安装空间大小、装拆方便程度及经济性等。71.载荷的大小、方向与性质载荷大或存在振动、冲击，选用滚子轴承；否则选用球轴承；纯径向载荷，选用向心轴承（如60000、N0000、NU0000型）；纯轴向载荷，选用推力轴承（如50000型）；径向、轴向载荷兼有，考虑二者比值。若轴向载荷较小，选用深沟球轴承（60000型）、公称接触角较小的角接触球轴承（70000C型）或圆锥滚子轴承（30000型）；若轴向载荷较大，选用公称接触角较大的角接触球轴承（70000AC

型）或圆锥滚子轴承（30000B型）；若轴向载荷远大于径向载荷，选用向心轴承与推力轴承的组合，分别承载。类型和选择82.调心性能要求为适应轴的挠曲，选用允许内圈、外圈轴线相对偏斜较大的调心轴承。如：支点跨距大、轴刚度较差；两轴承座孔的同轴度较低；多支点轴。注意：不宜与其它类型的轴承组合承载。轴承座孔同轴度低刚度较差内、外圈轴线偏斜类型和选择93.转速高低轴的转速较高时，需考虑轴承的极限转速。设计时，应使轴承的工作转速低于其极限转速。一般地，球轴承的极限转速高于滚子轴承；推力轴承的极限转速低于其它类型的轴承。高速下，可采用公称接触角大的角接触球轴承代替推力球轴承；高速且轴向载荷较小时，采用深沟球轴承代替推力球轴承。类型、内径相同的轴承，外径越大，极限转速越低。类型和选择4.装拆方便要求如要求安装、拆卸方便，选用套圈可分离轴承，如圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承等。105.安装尺寸要求轴承内径由配合轴颈的尺寸确定，而外径、宽度（高度）随轴承类型、

直径系列、宽度（高度）系列而变化。若径向尺寸受限，可选用类型、内径相同，而外径较小的型号。6.经济性公差等级越高，价格越高。公差等级相同时，球轴承较滚子轴承价廉。设计时，满足基本要求即可。类型和选择11第三节滚动轴承的代号代号前置代号基本代号后置代号轴承分部件轴承类型尺寸系列轴承内径内部结构密封/防尘套圈变形轴承材料公差等级游隙配置其它1.基本代号ΟXXXX数字内径代号直径系列代号宽度（高度）系列代号类型代号（数字或字母），个别可省略尺寸系列代号12代号04~96，d=20~480mm（代号乘以5）；

d=22、28、32mm，“/内径值”；代号00~03，d=10、12、15、17mm。(1)内径代号(2)直径系列代号区分内径相同而外径不同的轴承。向心轴承，代号7、8、9、0、1、2、3、4，外径依次递增；推力轴承，代号0、1、2、3、4、5，外径依次递增。(3)宽度（高度）系列代号区分内、外径相同而宽度（高度）不同的轴承。向心轴承，代号8、0、1、2、3、4、5、6，宽度依次递增；推力轴承，代号7、9、1、2，高度依次递增。表21-4（注意省略）代号132.后置代号代号补充代号，字母或字母-数字组合，表示轴承内部结构、密封和防尘圈形状、材料、公差等级等。

内部结构

字母，附基本代号后。如：角接触球轴承，C、AC、B分别表示公称接触角为15

、25

和40

；E表示加强型轴承；D表示剖分式轴承。

公差等级字母-数字组合，共6级，表21-6。如：/P6，6级。

游隙径向游隙，6个组别，1、2、0、3、4、5，依次递增。0组省略，其余用/C1、/C2、/C3、/C4、/C5表示。

配置成对安装轴承配置方式，/DB：背对背；/DF：面对面；/DT：串联。14字母，表示轴承的分部件。如，K代表滚子轴承的滚子和保持架组件；L代表可分离轴承的可分离套圈等。

3.前置代号7

2

10

AC

内径d=10×5=50mm尺寸系列(0)2（宽度系列(0)省略，直径系列2）角接触球轴承公称接触角25

公差等级为0级，省略代号6

0/22/P4内径d=22mm尺寸系列(1)0（宽度系列(1)省略，直径系列0）深沟球轴承公差等级为4级15载荷、失效和计算准则第四节滚动轴承的载荷、失效和计算准则一、载荷分布1.只受径向载荷作用若滚动体与套圈非过盈，则最多半圈滚动体承载，且承载区内各滚动体受力大小、方向均不相同。FR作用线方向滚动体受力最大，且（球轴承）（滚子轴承）16载荷、失效和计算准则2.只受轴向载荷作用中心轴向载荷，由各滚动体平均分担，且3.径向载荷和轴向载荷联合作用当很小时，可忽略的作用当较大时，必须计入的作用，且17二、失效形式及计算准则载荷、失效和计算准则疲劳点蚀（脉动循环应力）塑性变形（过大的静载荷或冲击载荷）磨损（密封、润滑；磨粒磨损、粘着磨损、胶合）失效形式正常工作条件：接触疲劳寿命计算载荷变化大或有冲击时：接触疲劳寿命计算+静强度校核转速很低或缓慢摆动：静强度计算高速：接触疲劳寿命计算+极限转速校验计算准则18第五节滚动轴承的寿命计算寿命计算一、基本额定寿命与基本额定动载荷

轴承的寿命

基本额定寿命在脉动循环变化的接触应力作用下，轴承中任何一个元件出现疲劳点蚀以前运转的总转数，或一定转速下工作的小时数。一批相同的轴承在相同的条件下运转，其中90％的轴承在疲劳点蚀前能达到的总转数

L10（单位:106r），或在一定转速下工作的小时数L10h

（单位：小时）。

基本额定动载荷基本额定寿命为106r时，轴承所能承受的最大载荷

C。径向基本额定动载荷Cr；轴向基本额定动载荷Ca。19寿命计算二、当量动载荷轴向、径向载荷联合作用时，与实际载荷作用等效（轴承寿命相同）的假想载荷P

。表21-7FA/C0→e

（内插法）

FA/FR≤e

?→X、YFR、FA－径向、轴向载荷X、Y

－径向、轴向动载荷系数

fp－冲击载荷系数（表21-8）三、基本额定寿命计算Q1

:P

≠C

，轴承寿命L10或L10h？Q2

:P、预期寿命已知，型号/C

？20寿命计算寿命指数ε

=3（球）或10/3（滚子）A1A2ε预期寿命，表21-10设计时，选用轴承的

C

≥CjC

与温度有关，引入温度系数

ft（表21-9）630521寿命计算四、向心角接触轴承的轴向载荷计算1.内部轴向力FS轴承类型角接触球轴承圆锥滚子轴承7000C7000AC7000B30000FSeFR0.68FR1.14FRFR/(2Y)定义：因轴承内部结构特点，伴随径向载荷产生的轴向力。方向：与轴承安装方式有关，内圈所受内部轴向力总是指向内圈与滚动体相对外圈脱离的方向。注意：为避免轴在FS作用下产生轴向移动，3、7类轴承应成对使用，反向安装，使两轴承的FS方向相反。大小：22寿命计算2.支反力作用点3、7类轴承的支点位置应处于各滚动体法向反力Fi的作用线与轴线的交点。O点与轴承远端面的距离a可根据轴承型号由手册查出。3.轴向载荷FA计算O23寿命计算压紧端轴承：除其自身内部轴向力外，其余所有轴向力的代数和；放松端轴承：自身内部轴向力。方法1（压紧放松法）：方法2（公式归纳法）：对任一端轴承而言，其轴向载荷均应为下列二者中的较大值：①该轴承自身内部轴向力；②除其自身内部轴向力外，其余所有轴向力的代数和。24寿命计算径向载荷运动趋势轴向载荷内部轴向力外加轴向力+向心角接触轴承轴向载荷计算流程：400N650N300N800N←500N轴向左窜动（趋势）；DB安装（反安装），轴承II被压紧。水平、垂直面支反力正交合成；内部轴向力方向；外加轴向力代数合成；轴的运动趋势；轴承安装方式；压紧端。25五、同一支点成对安装同型号向心角接触轴承的计算特点适宜工况：较长轴，或较高工作温度，或较大轴向载荷；支反力作用点：两轴承中点（近似）；载荷系数：按双列轴承选取X、Y；球轴承滚子轴承寿命计算六、不同可靠度的轴承寿命计算可靠度（%）909596979899a110.620.530.440.330.21LRh＝a1

L10h

26静强度计算第六节滚动轴承的静强度计算1.额定静载荷承载区内，受力最大的滚动体与滚道接触处的接触应力达到：球轴承：4200MPa（调心球轴承：4600MPa）滚子轴承：4000MPa该应力所对应的载荷C0

（设计手册）。向心轴承－径向载荷C0r；推力轴承－中心轴向载荷C0a。目的：防止滚动体、套圈滚道产生过大的塑性变形。2.当量静载荷（表21-12）3.静强度条件C0/P0≥S0

（表21-13）若，取27极限转速第七节滚动轴承的极限转速f1

载荷因数

（图21-13）f2

载荷分布因数（图21-14）轴承许用的最高转速，与轴承类型、尺