滚动轴承的组合设计
第一讲
一、教学目标
（一）能力目标
能判断常用滚动轴承的类型；理解其代号的含义；会选用滚动轴承
（二）知识目标
1.了解滚动轴承的类型、特点，掌握滚动轴承的代号
2.掌握滚动轴承的选择
二、教学内容
滚动轴承的类型、代号及选用
三、教学的重点与难点
重点：滚动轴承的类型、特点及代号。
难点：滚动轴承类型的选择。
四、教学方法与手段
采用多媒体教学（加动画演示），结合教具，提高学生的学习兴趣。
14.1 轴承的功用和类型
轴承的功用：支承轴及轴上的旋转零件，使其回转并保证一定的旋转精度，减少相对摩擦和磨损。
轴承的分类：按摩擦的性质分，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承。
滑动轴承滚动轴承
14.2 滚动轴承的组成、类型及特点
滚动轴承是标准件，由专业工厂生产。设计时只需根据轴承工作条件选用合适的类型和
尺寸的滚动轴承，进行寿命计算，并对轴承的安装、润滑、密封给予合理设计和安排。
滚动轴承的特点
优点：
1）f小起动力矩小，η高；
2）运转精度高（可用预紧方法消除游隙）；
3）轴向尺寸小；
4）某些轴能同时承受Fr和Fa，使机器结构紧凑；
5）润滑方便、简单、易于密封和维护；
6）互换性好（标准零件）
缺点：
1）承受冲击载荷能力差；
2）高速时噪音、振动较大；
3）高速重载寿命较低；
4）径向尺寸较大（相对于滑动轴承）
应用：广泛应用于中速、中载和一般工作条件下运转的机械设备。
14.2.1 滚动轴承的组成
滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架所组成。
滚动体的形状短圆柱形
柱形长圆柱形
螺旋滚子滚柱轴承
圆锥滚子
鼓形滚子
滚针
保持架是使滚动体等距分布，并减少滚动体间的摩擦和磨损。
滚动轴承的材料：内、外圈、滚动体—GCr15、GCr15-SiMn等轴承钢，热处理后硬度HRC60~65；保持架：低碳钢、铜合金或塑料、聚四氟乙烯。
14.2.2 滚动轴承的基本类型及特点
接触角α：滚动体与外圈内滚道接触点的法线方向与轴承径向平面所夹的角。
滚动轴承按能承受的负荷方向或公称接触角 不同，可分为向心轴承和推力轴承。向心轴承又可以分为径向接触轴承（α＝0）和角接触向心轴承（0＜α＜45）推力轴承又可以分为轴向接触轴承（α＝90）和角接触推力轴承（45＜α＜90）
径向接触轴承：只能承受径向载荷，不能承受轴向载荷；
角接触向心轴承：既能承受径向载荷，也能承受一定的轴向载荷；
轴向接触轴承：只能承受轴向载荷，不能承受径向载荷；
角接触推力轴承：既能承受轴向载荷，也能承受一定的径向载荷
14.3 滚动轴承的代号
滚动轴承是标准件，GB272／T-93规定了轴承代号的表示方法。轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号三部分构成。
14.3.1 基本代号
由类型代号、尺寸系列代号和内径代号组成。
类型代号由一位(或两位)数字或英文字母表示，其相应的轴承类型参阅设计手册。
尺寸系列代号由两位数字组成。前一个数字表示向心轴承的宽度或推力轴承的高度；后一个数字表示轴承的外径。直径系列代号为7表示超特轻；8、9表示超轻；0、1表示特轻；2表示轻；3表示中；4表示重；5表示特重；宽度系列代号为0表示窄型；1表示正常；2
表示宽；3、4、5、6表示特宽。
内径代号由数字组成。当轴承的内径在20～480㎜范围内(22、28、32㎜除外)，用内径的毫米数除以5的商数表示；内径为10，12，15，17㎜的轴承内径代号分别为00，01，02，03；内径为22，28，32㎜和尺寸等于或大于500㎜的轴承，其内径代号直接用公称内径毫米数表示，但在与尺寸系列代号之间用“／”分开；内径小于10㎜的轴承内径代号表示方法可查阅GB272／T —93。 14.3.2 前置代号
前置、后置代号是轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等有改变时，在其基本代号左右添加的补充代号。
表示轴承的分部件，用字母表示。
L ——可分离轴承的可分离内圈或外圈如LN207 K ——轴承的滚动体与保持架组件K81107 R ——不带可分离内圈或外圈的轴承，如RNU207 NU ——表示内圈无档边的圆柱滚子轴承
WS 、GS ——分别为推力圆柱滚子轴承的轴圈和座圈，如WS81107、GS81107。 后置代号反映轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等，共8组代号。 内部结构代号——反映同一类轴承的不同内部结构
例：C 、AC 、B ——代表角接触球轴承的接触角?=15α，?25和?40，E 代表增大承载能力进行结构改进的增强型等，如7210B ，7210AC ，NU207E
R 、N 、NR ——轴承外圈带有止动挡边、止动槽、止动槽并带止动环，例：6210N 轴承的公差等级代号
新标准 /P2、/P4、/P5、/P6、/P6X 、/P0
旧标准 B C D EX E G —普通级可省略 例：轴承61710／P6 6一深沟球轴承 1一宽度系列为正常 7一直径系列为超特轻 10一内径为50㎜ P6一公差等级为6级。
14.4 滚动轴承类型选择
在选择轴承类型时，根据轴承的结构及性能特点，选择合理的类型。
14.4.1 载荷条件
轴承承受载荷的大小、方向和性质是选择轴承类型的主要依据。
1、载荷的方向
当轴承承受纯径向载荷时，可选用向心轴承中的径向接触轴承；受纯轴向载荷时，可选用推力轴承；当径向载荷和轴向载荷都比较大时，宜选用角接触轴承。要注意内外圈可分离的短圆柱滚子轴承不能承受轴向力。
2、载荷大小
承受较大载荷时，应选用线接触的滚子轴承。
3、载荷性质
有冲击载荷时宜选用滚子轴承。
14.4.2 转速条件
球轴承比滚子轴承有较高的极限转速，高速或要求旋转精度高时，应优先选用球轴承。高速轻载时，宜选用超轻，特轻或轻系列轴承；低速、重载时，可采用重和特重系列轴承。
14.4.3 调心性能
轴承内外圈轴线间的偏斜角应控制在极限值之内，否则会增加轴承的附加载荷而使其寿命降低。当偏斜角较大时，可选用调心轴承。
14.4.4 安装、调整性能
为便于安装、拆卸和调整轴承间隙，常选用外圈可分离的轴承。
14.4.5 经济性
一般球轴承比滚子轴承便宜，同型号轴承，精度越高，价格越贵。
小结
1、滚动轴承的组成、类型及特点
2、滚动轴承的代号
3、滚动轴承类型的选用
作业与思考：
1、滚动轴承的主要类型有哪些？各有什么特点？
2、试说明下列各轴承的内径有多大？哪个轴承的公差等级最高？哪个允许的极限转速最高？哪个承受径向载荷能力最大？哪个不能承受径向载荷？
6208/P2、30208、5308/P6、N2208
3、何谓滚动轴承的基本额定寿命？何谓当量动载荷？如何计算？
4、滚动轴承失效的主要形式有哪些？计算准则是什么？
第二讲
一、教学目标
（一）能力目标
1.能合理的选择常用滚动轴承
2.具有组合设计的能力
（二）知识目标
1.掌握滚动轴承的基本额定寿命、基本额定动载荷及寿命计算
2.熟悉滚动轴承的组合设计
二、教学内容
1.滚动轴承的失效形式及设计准则
2.滚动轴承的寿命计算
3.滚动轴承的组合设计
三、教学的重点与难点
重点：滚动轴承的寿命计算。
难点：滚动轴承的组合设计。
四、教学方法与手段
采用多媒体教学，结合图片及实物讲授，提高学生的学习兴趣。
14.5 滚动轴承的工作情况分析及计算
14.5.1 滚动轴承的失效形式
1、点蚀
轴承工作时，滚动体和内、外套圈之间产生相对运动，在负荷作用下，滚动体和内、外套圈的接触处产生循环变化的接触疲劳应力。长期工作会产生点蚀破坏，使轴承运转时产生振动、噪声，乃至丧失运转精度。
2、塑性变形
低速轴承和间歇摆动轴承，一般不会产生疲劳点蚀破坏，但在过大的冲击负荷或静负荷下，滚道和滚动体会出现不均匀的永久塑性变形凹坑，增大摩擦，降低运转精度。
3、磨损
在多粉尘或润滑不良条件下，滚动体和套圈的工作面产生磨损。速度过高时还会出现胶合、表面发热甚至滚动体回火。其他还有因安装、拆卸、维护不当引起的元件断裂、锈蚀、化学腐蚀等。
14.5.2 设计准则
1、对回转的滚动轴承，最主要的失效形式是疲劳点蚀破坏。一般情况下，均应进行轴承的寿命计算。
2、对低速轴承或摆动轴承，要求控制其塑性变形，应进行静强度计算。负荷较大或有冲击负荷的回转轴承，亦应进行静强度计算。
3、对高速轴承，主要是由于发热而引起的磨损、烧伤失效，除需要进行寿命计算外，还应验算极限转速。
14.5.3 滚动轴承的寿命计算
1、基本额定寿命和基本额定动负荷
（1）寿命
滚动轴承任一元件的材料首次出现疲劳点蚀前的总转数或在某一给定的恒定转速下的运转小时数。
（2）基本额定寿命
一批型号相同的轴承，在相同的运转条件下，其中90％在疲劳点蚀前能运转的总转数或在给定转速下所能运转的总工作时数。其可靠度为90％，以符号L10或L h10表示。
（3）基本额定动负荷
轴承的基本额定寿命为一百万(106)转时所能承受的最大负荷为轴承的基本额定动负荷，以Cr表示。
在基本额定动载荷作用下，轴承可以转106转而不发生点蚀失效的可靠度为90%。
纯径向载荷——向心轴承
基本额定动载荷C 纯轴向载荷——推力轴承
轴承和圆锥滚子轴承
2、当量动载荷
定义：将实际载荷转换为作用效果相当并与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的假想载荷，该假想载荷称为当量动载荷P 。
理解为：在当量动载荷P 作用下的轴承寿命与实际联合载荷作用下的轴承寿命相同 （1）对只能承受径向载荷R 的轴承（N 、NA 轴承）
P=R
（2）对只能承受轴向载荷A 的轴承（推力球（5）和推力滚子（8））
P=A
（3）同时受径向载荷R 和轴向载荷A 的轴承
P=XR+YA
X ——径向载荷系数，Y ——轴向载荷系数，X 、Y ——见表14.13 3、向心角接触轴承轴向力的计算
该类轴承受R →产生派生轴向力S ，所以要成对使用，对称安装 （1）派生轴向力大小方向：
a)正装（面对面），支点跨距小，适合于传动零件位于两支承之间； b)反装（背靠背），实际支距变大，适合于传动零件处于外伸端 （2）实际轴向载荷A 的确定 1）当
12S S F a >+时
轴有向左移动的趋势，使轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”，压紧的轴承1外圈通过滚动体将对内圈和轴产生一个阻止其左移的平衡力1S '
，使
211
S F S S a +=+'
∴轴承1的实际轴向载荷为
21
11S F S S A a +='+=
轴承2上的轴向力，由力的平衡条件
2212S F S F F A A a a a =-+=-=——本身的派生轴向力
2）当
12S S F a <+时
轴有右移趋势，轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”，“2”上产生一个平衡力2S '
，使
a a F S S S S S S F -='+→='++12212
2
∴轴承2实际所受的轴向力为
a F S S S A -='+=12
22
轴承1实际所受的轴向力，由力的平衡条件
1121S F S F A F A a a a =-+=+=——本身派生轴向力
结论：——实际轴向力A 的计算方法
1）分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷，判定被“压紧”和“放松”的轴承。 2）“压紧”端轴承的轴向力等于除本身派生轴向力外，轴上其他所有轴向力代数和。 3）“放松”端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力 4、滚动轴承的寿命计算
轴承的负荷P 与寿命L 之间的关系曲线如图所示，其方程式为
P ε
L 10
=常数
式中 P ―当量动负荷（N ）
L 10
―基本额定寿命（106
r ）
ε―寿命系数，球轴承ε=3，滚子轴承ε=10/3。
已知轴承基本额定寿命为一百万转（1×106
r ）时的基本额定动载荷为Cr ，
εεr C L P ?=110
由此得寿命公式
)()(
r P
C f L r p 610ε
= 若以工作时数表示寿命，得
ε
ε)()(P
C f n n P C f L r p r p h 1667060106==
式中 n —轴承的工作转速（r/min ）；
f p —负荷系数，考虑机器工作时的振动冲击对负荷的修正， 轴承寿命计算后应满足
L h ≥[L h ]
14.5.4 滚动轴承的静强度计算
基本额定静载荷C 0：取决于正常运转时轴承允许的塑性变形量，即受载最大的滚动体与滚道接触处中心处引起的接触应力达到一定值
例，调心球：4600Mpa ；其他球轴承：4200Mpa ；滚子轴承：4000Mpa
轴承的当量静载荷（假想载荷）：在当量载荷作用下轴承的塑性变形量与实际载荷作用下轴承的塑性变形量相同。
A Y R X P 000+=
R 、A ——轴承所受的实际径向和轴向载荷 X 0、Y 0——静径向和轴向载荷系数 如果P 0 P 0=R 或{}A Y R X R P 000,max += 14.5.5 滚动轴承的极限转速min l n n 过高→产生高温→润滑剂性能（粘度↓）→使油膜破坏→滚动体回火磨损或胶合失效 min l n ——适用于0级公差，润滑冷却却正常，轴承载荷P ≤0.1C ，向心轴承只受径向 载荷，推力轴承只受轴向载荷的轴承。 当P>0.1C ，轴承受联合载荷时，润滑情况变坏，∴应对极限转速进行修正，这时轴承实际许用转速max n 为 lin n f f n 21max = f 1——载荷系数 f 2——载荷分布系数 如果max n →措施：1.改进润滑；2.改善冷却条件；3.提高轴承精度；4.适当增大游隙；5.改变轴承和保持架的材料（采用特殊材料） 14.6 滚动轴承的选择 14.6.1 滚动轴承类型的选择 应根据轴承的工作载荷（大小、方向和性质）、转速高低、支承刚性、安装精度、结合各类轴承的特性和应用经验进行综合分析，确定合适的轴承。 几条基本原则： 1、 n高，载荷小，要求旋转精度高→采用球轴承； n低，载荷大，或有冲击载荷时→采用滚子轴承——但滚子轴承对轴线偏斜较敏感。 2、主要受径向载荷Fr时→用向心轴承；主要受轴向载荷Fa，n不高时用推力轴承；同时受Fr和Fa均较大时——可采用角接触球轴承7类（n较高时）或圆锥滚子轴承3类（n 较低时）；Fr较大，Fa较小时——深沟球~；Fa较大，Fr较小时——深沟球~+推力球轴承组合，或推力角接触轴承。 3、要求n 6、7、N——极限转速较高；推力轴承——极限转速较低，∴只受Fa而n较高时——不用推力轴承而宁可用6\7两类，球轴承极限转速高于滚子轴承，轻系列极限转速高于中或重系列轴承。 4、当轴的刚性较差或轴承孔不同心时宜用调心轴承。 5、为便于装拆和间隙调整，可选用内、外圈不分离的轴承。 6、6、7两点轴承一般应成对使用，对称安装。 7、旋转精度较高时，应选用较高的公差等级和较小的游隙；转速较高时，应选用较高的公差等级和较大的游隙；公差等级越高，轴承价格越贵；滚子轴承价格高于球轴承，深沟球轴承价格最低 8、优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承。 14.6.2 轴承的公差等级 精度高————————————→低 公差等级 2 4 5 6 6X 0 新标准 /P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0 旧标准 B C D EX E G——普通级可省略 14.7 滚动轴承的组合设计 滚动轴承的组合结构设计包括：轴承的固定、调整、预紧、配合、装拆、润滑和密封等问题。 14.7.1 滚动轴承的固定 1、周向固定 目的：保证轴承受力后，其内圈与轴颈、外圈与座孔之间不产生相对圆周运动。 方法：轴承内圈与轴颈配合采用基孔制，轴承外圈与轴承座孔配合采用基轴制，并选择合适的配合。 2、轴向固定 目的：保证轴上零件受到轴向力作用时，轴和轴承不致产生轴向相对移动。 内圈与轴： 1）轴肩 2）轴用弹性档圈—A不大、n不高时 3）轴端档圈+紧固螺钉—n较大、A中等 4）圆螺母+止动垫圈—A较大、n较高 5）开口圆锥紧定套+圆螺母和止动垫圈—适于光轴上球面轴承。 外圈与座孔： 1）孔用弹性档圈—A不大时 2）轴承外圈止动槽内嵌入止动环固定 3）轴承盖—A较大，n较高时 4）轴承座孔凸肩 5）螺纹环 6）轴承套环—适于同一轴上两轴承外径不同时。 14.7.2 轴组件的轴向固定 1、双支点单向固定（两端固定式） 两个支承分别限制轴的单向移动，此种结构适用于工作温度变化不大的短轴。 2、单支点双向固定（一端固定，一端游动式） 一个支承限制轴的双向移动，另一个支承可以沿轴向移动。当轴在工作温度较高的条件下工作或轴细长时，为弥补轴受热膨胀时的伸长，常采用一端轴承双向固定、一端轴承游动的结构形式。 3、两端游动 两个支承都采用外圈无挡边的圆柱滚子轴承，轴承的内、外圈各边都要求固定，以保证轴能在轴承外圈的内表面作轴向游动。这种支承适用于要求两端都游动的场合。 14.7.3 滚动轴承支承的调整 轴承组合位置的调整，包括轴承间隙的调整和轴系的轴向位置的调整。 轴承间隙的调整方法很多，最常见的是用增减轴承盖与箱体间的垫片来调整。 轴系位置的调整是为了保证轴上零件获得正确的位置。轴向位置的调整是通过在轴两端的轴承盖处增减垫片实现的。 14.7.4 轴承组合支承部分的刚度和同轴度 安装轴承的轴承座孔处的壁厚应适当加大或设加强肋，保证支承刚度。 为保证同一轴上各轴孔的同轴度，箱体一般采用整体铸造的方法生产，并采用直径相同的轴承孔一次加工。 14.7.5 滚动轴承的预紧 预紧的目的是：提高轴承的旋转精度，增加轴承的组合刚性，减小轴在运转时的振动和噪声。 轴承预紧方法：在轴承外圈(或内圈)之间加金属垫片或将外圈(或内圈)磨窄来实现，也可以通过调整两轴之间隔套的宽度等方法来获得。 14.7.6 轴承的安装与拆卸 安装轴承时，可用压力机，也可在内圈上加套后用锤子均匀敲击装入轴颈；对精度要求较高的轴承，还可采用热配法，将轴承放在不到100°C的油中加热后，再装入。 轴承的拆卸则要用专门的拆卸工具。 14.7.7 轴承的润滑与密封 （一）轴承的润滑 轴承的润滑的目的： 1）降低摩擦和磨损； 2）散热； 3）缓冲、吸振、降低噪音； 4）防锈和密封。 密封的作用： 1）防止内部润滑剂流失； 2）防止外部灰尘和水分、杂质的侵入。 轴承中常用的润滑剂是润滑油和润滑脂。 1、脂润滑 承载大，不易流失，结构简单，密封和维护方便，但F f大，易于发热。∴适合于不便经常维护，转速不太高的场合。一般润滑剂的填充量<1/3～1/2轴承空间。常用钙基脂（T<65℃），钠基脂、钙钠基脂（T较高），n较高时，锂基脂。 2、油润滑 油润滑冷却效果较好，f较小，但供油系统和密封装置均较复杂，适于高速场合。 润滑方式有；油浴或飞溅润滑、滴油润滑、喷油润滑、油雾润滑等 润滑油粘度的选择： 1）载荷大，n低，工作温度高时用粘度大的润滑油 2）载荷小，dn大，用粘度低的润滑油，搅油损失小，冷却效果好。 （二）轴承的密封 密封的目的：防止灰尘、水分和杂物侵入轴承内，并阻止润滑剂的流失。 1、接触式密封——适于低速，为防止磨损，要求接触处表面粗糙度小于R1.6～0.8 ①毡圈密封——轴承盖上梯形槽内放置矩形剖面细毛毡，适合于V<4～5m/s，轴承脂润滑的密封 ②橡胶油封（标准件、较常用）——耐油橡胶制唇形密封圈靠弹簧压紧在轴上，唇向外—防灰法，唇向里—防油流失，组合放置—同时起防灰和防油流失的作用。 油封有：J型、U型和O型，适合于v<12m/s 2、非接触式密封——与轴不直接接触，适合于高速 ①油沟密封（间隙密封）——轴与盖之间约0.1~0.3mm间隙，盖上车出沟槽，槽内充满润滑脂，结构简单，适于v<5~6m/s ②甩油密封——轴上开沟槽，将欲外流的油沿径向甩开，再经轴承盖上集油腔及油孔流回轴承；挡油环式甩油盘—利用离心力甩去档油环上的油，让其流回油箱内，以防油冲入轴承内。适于轴承脂润滑。 ③曲路密封（迷宫密封）——将旋转和固定的密封零件间的间隙制成曲路形式，缝隙间填入润滑脂，加强密封效果——密封效果较好，适于油和脂沟滑v<30m/s 3、组合式密封——采用两种以上的密封形式组合在一起，密封的效果较好。 另外，某些标准密封轴承——如单面或双面带防尘盖（-RZ）和密封盖的轴承，由于装配时已填入了润滑脂，∴无需维护或再加密封装置——应用日趋广泛。 小结： 1、滚动轴承的失效形式及计算准则 2、滚动轴承的寿命计算 3、滚动轴承的静强度计算 作业与思考： 1、通过查阅手册比较6008，6208，6308，6408轴承的内径d、外径D、宽度B和基本额定动载荷C，并说明尺寸系列代号的意义。 2、为什么角接触轴承和调心轴承通常是成对使用？ 3、在进行滚动轴承组合设计时应考虑哪些问题？ 第三讲 一、教学目标 （一）能力目标 1.会判断滑动轴承的类型；熟悉其主要结构 2.会选择滑动轴承的材料及润滑方式 3.能进行非液体摩擦滑动轴承的计算 （二）知识目标 1.了解滑动轴承的特点、应用及分类 2.熟悉滑动轴承的典型结构 3.了解滑动轴承的材料及润滑 4.掌握非液体摩擦滑动轴承的计算 二、教学内容 1.滑动轴承的特点、类型及应用 2.滑动轴承的材料及轴瓦结构 3.非液体摩擦滑动轴承的计算 三、教学的重点与难点 非液体摩擦滑动轴承的计算。 四、教学方法与手段 采用多媒体教学，联系实际，提高学生的学习积极性。 14.8 滑动轴承概述 14.8.1 滑动轴承类型、特点及应用 1、滑动轴承类型 按承载分：向心轴承（受Fr）；推力轴承（受Fa） 按润滑状态分：流体润滑轴承；非流体润滑轴承；无润滑轴承（不加润滑剂） 2、滑动轴承的特点及应用 优点： （1）承载能力高 （2）工作平稳可靠、噪声低 （3）径向尺寸小 （4）精度高 （5）流体润滑时，摩擦、磨损较小 （6）油膜有一定的吸振能力 缺点： （1）非流体摩擦滑动轴承、摩擦较大，磨损严重 （2）流体摩擦滑动轴承在起动、行车、载荷、转速比较大的情况下难于实现流体摩擦（3）流体摩擦、滑动轴承设计、制造、维护费用较高。 应用： （1）n特高或特低 （2）对回转精度要求特别高的轴 （3）承受特大载荷 （4）冲击、振动较大时 （5）特殊工作条件下的轴承 （6）径向尺寸受限制或轴承要做成剖分式的结构 例：机床、汽轮机、发电机、轧钢机、大型电机、内燃机、铁路机车、仪表、天文望远镜等。 14.8.2 滑动轴承的典型结构 （一）向心滑动轴承 1、整体式滑动轴承 由轴承座、整体轴套、油孔等组成 特点： 1）结构简单、成本低 2）轴套磨损后，间隙无法调整 3）装拆不便（只能从轴端装拆） 适于低速、轻载或间隙工作的机器。 2、剖分式滑动轴承 由轴承座，轴承盖，剖分轴瓦（附轴承衬）、双头螺柱（调整垫片）等，轴瓦表面有油沟，油通过油孔、油沟而流向轴颈表面，轴瓦一般水平部分，也有倾斜部分。 特点：装拆方便、轴瓦磨损后间隙可调整。 3、自动调心轴承 适于宽径比B/d>1.5轴承，可避免轴弯曲变形或轴承孔倾斜时造成轴颈与轴瓦两端边缘接触加剧磨损和发热。 特点：轴瓦外表面做成球面。 4、调隙式滑动轴承 外表面为圆锥面的轴套上开一个缝口，另在圆周上开三个槽（以减小刚性），使之易变形，轴瓦两端各装一个调节螺母，通过松紧调节螺母3.5，使锥形轴套轴向移动，从而调整轴套与轴间的间隙——用于一般机床主轴。 轴承座 整体轴套 螺纹 油杯孔 （二）推力滑动轴承 推力滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成，用于承受轴向载荷。常用的轴颈形式有：实心端面轴颈、空心端面轴颈、单环轴颈和多环轴颈。实心端面轴颈由于工作时轴心与边缘磨损不均匀, 以致轴心部分压强极高, 所以很少采用。空心端面轴颈与环状轴颈的推力轴承工作情况较好。 14.8.3 轴瓦的结构和滑动轴承的材料 轴瓦的形式：整体式、剖分式 结构：单金属；双金属（有轴承衬1～2层）；三金属；钢—青铜—轴承衬 整体式轴瓦――轴套 部分式轴瓦：厚壁轴瓦（铸造形成）、薄壁轴瓦（用双金属板连续轧制，质量好，成本低，但轴瓦刚性差—在汽车发动机、柴油机上应用广泛）。 轴承衬厚度S<0.5mm时，可不做沟槽 实践证明，衬厚度愈薄（S<0.36mm）轴承合金的疲劳强度愈高；∴轴承衬要尽可能做薄一些。 轴承衬和瓦背的结合形式： （1）烧结、喷涂和轧制（2）浇注（3）刷度 油孔、油槽和油室: 油孔——用来供应润滑油 油槽（沟）——用来使润滑油散布到轴颈表面：轴向油槽；周向油槽 油孔、油槽开设原则： （1）润滑油应从油膜压力最小处输入轴承。 （2）油槽（沟）开在非承载区，否则会降低油膜的承载能力。 （3）油槽轴向不能开通，以免油从油槽端部大量流失。 （4）水平安装轴承油槽开半周，不要延伸到非承载区，全周油槽应开在轴承端高处。 油室——使润滑油沿轴向均匀分布，同时起到贮油、稳定供油和改善轴承散热条件的作用 位置：开在非承载区，如轴颈经常正反向转时，也可在两侧开设。 2、滑动轴承的材料 滑动轴承的主要失效形式：磨损和胶合、疲劳破坏等 对轴承材料的要求：良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性；良好的顺应性，嵌入性和磨 第七章轴承的设计及校核 7.1轴承种类的选择 查《机械设计课程设计手册》第二版吴宗泽罗圣国主编高等教育出版社出版P62 滚动轴承由于采用两端固定，采用深沟球轴承。型号为6303和6300。 7.2深沟球轴承结构 深沟球轴承一般由一对套圈，一组保持架，一组钢球组成。其结构简单，使用方便，是生产最普遍，应用最广泛的一类轴承。 该类轴承主要用来承受径向负荷，但也可承受一定量的任一方向的轴向负荷。当在一定范围内，加大轴承的径向游隙，此种轴承具有角接触轴承的性质，还可以承受较大的轴向负荷。 深沟球轴承装在轴上以后，可使轴或外壳的轴向位移限制在轴承的径向游隙范围内。同时，当外壳孔和轴（或外圈对内圈）相对有倾斜时，（不超过8~—16~根据游隙确定）仍然可以正常地工作，然而，既有倾斜存在，就必然要降低轴承的使用寿命。 深沟球轴承与其它类型相同尺寸的轴承相比，摩擦损失最小，极限转速较高。在转速较高不宜采用推力球轴承的情况下，可用此类轴承承受纯轴向负荷。如若提高其制造精度，并采用胶木、青铜、硬铝等材质的实体保持架，其转速还可提高。 型号 内径d 外径D 宽度B 倒角r 额定负荷kN 钢球极限转速rpm 重量 kg mm inch mm inch mm inch mm inch 动态静态数量大小油脂油 635 5 .1969 19 .7840 6 .2362 0.3 .012 2.34 0.885 9 2.381 34000 40000 0.008 6300 10 .3937 35 1.3780 11 .4331 0.6 .024 8.20 3.50 7 6.350 15000 21000 0.053 深沟球轴承设计方法 1 外形尺寸 1.1 轴承的基本尺寸d 、D 、B 按GB/T 273.3的规定 1.2 装配倒角r 1、r 2按GB/T 274的规定 2 主参数的设计方法 2.1 钢球直径Dw Dw=Kw （D-d ） 取值精度0.001 为保证钢球不超出端面，要考虑轴承宽度B 。 Kw 取值见表1 表1 Kw 值 2.1.1 常见钢球直径可查GB/T 308 2.1.2 计算出Dw 后，应从中选取最接近计算值的标准钢球值，优先选非英制。 2.2 钢球中心圆直径P P=0.5（D+d ） 取值精度0.01 2.3 球数z 式中ψ为填球角，计算时按表2取值 直径系列 公称内径 8、9、1 2 3 4 ≤35 0.24～0.31 0.29～0.31 0.28～0.32 0.25～0.31 超过 35～120 0.25～0.32 0.31～0.32 0.32 0.25～0.32 超过120～120 0.24～0.30 0.26～0.31 0.29～0.31 0.25～0.30 表2 ψ值 2.4额定载荷的计算 2.5最后确定Dw、P、z的原则 2.5.1满足额定载荷的要求。 2.5.2应最大限度的通用化和标准化，对基本尺寸相同或相近的 承应尽可能采用相同的球径、球数。 2.5.3保证保持架不超出端面，对D≤200mm的1、2、3系列轴承要考虑安 防尘盖与密封圈的位置。优化设计时轴承兜孔顶点至端面的距离a b应满足如下要求： D≥52～120 ，a b≥2 ；D≤50 ，a b≥1.50 D＞125～200，a b≥2.5。 2.5.4填球角ψ的合理性。大批生产并需自动装球的轴承ψ角宜取 186°左右，为了使z获得整数并控制ψ角，允许钢球中心径适当加大至最大不得大于P+0.03P。 2.6 实取填球角ψψ=2（z-1）sin-1 （Dw/P） 实取填球角ψ下限不得小于180°，上限应满足下列要求： 8、9、1系列ψ≤195°2系列ψ≤194° 3系列ψ≤193°4系列ψ≤192° 深沟球轴承设计计算 Ⅰ.编制说明: 1.沟道曲率半径必须满足Rimax<,Remax<,且Rimax 9. JB/T 10239-2001 滚动轴承零件冲压保持架技术条件 10. CSBTS 滚动轴承零件深沟和角接触球轴承套圈公差 11. CSBTS 深沟和角接触球轴承套圈沟形公差 12. CSBTS 深沟及角接触球轴承套圈沟道圆形偏差 设计轴承型号：6020 一. 轴承的基本(外形)尺寸的确定 依据型号算d,查GB(GB 276-1994,GB 274-2000) 可知D、B、r 轴承公称内径d=(mm) 轴承公称外径D=(mm) 轴承公称宽度T=(mm) 轴承单向最小倒角rsmin=(mm) 二、滚动体直径的设计 钢球直径Dw按下式计算: Dw=Kw (D-d) Kw分档取值见表1,Dw的取值精度为. 计算出Dw后,应从表2中选取接近计算值的标准钢球尺寸. 表1 Kw值 直径系列 100200300400 d(mm) d≤35~~~~ 35＜d≤120~~~~ 20＜d≤240~~~~ 标准钢球直径Dw mm 见GB/T 308-2002 滚动轴承钢球钢球与保持架中心圆直径Dwp 分析滚动轴承的设计计算 本文通过对深沟球轴承安全接触角和轴向承载能力的设计计算，确认其在轨道车辆门系统驱动机构上的应用可行性。 标签：深沟球轴承；轴向承载；接触角；应力集中 1.概述 深沟球轴承主要用以承受径向载荷，同时也能承载一定的轴向载荷。深沟球轴承在承受轴向载荷时，钢球与内、外圈沟道之间会形成一定的接触角。如载荷过大，则接触椭圆将被挡边截去一部分，因而在钢球与挡边附近产生应力集中，导致轴承早期疲劳失效。本文旨在通过对北京地铁9号线侧门系统的驱动机构力学模型进行分析计算丝杆端支撑座内轴承的受力情况，从而确定将原先方案的一对角接触球轴承更改为一对深沟球轴承后，系统能否满足使用要求、避免门系统驱动机构的丝杆轴承在改用深沟球轴承后出现上述提前失效的现象，进行以下校核计算。[1～6] 2.计算极限轴向载荷 2.1丝杆支撑受力分析： 驱动机构的双头丝杆有三个支撑，分别为靠近电机侧的左支撑、中间支撑和右支撑。其中，丝杆在中间支撑和右支撑位置只受周向固定，轴向没有限位，为自由状态，可适应丝杆热胀冷缩时产生的长度变化。 我们假设丝杆承受的最大开/关门力300N全部作用在左支撑上，通过左支撑内的两只深沟球轴承传递给机构安装底板。丝杆轴向、径向受力分析如示意图（a）所示。由图（a）可知，丝杆的升角为45.52762°，丝杆承受轴向力为300N时，其径向分力约为295N。丝杆及其上零件承受的重力作用在左支撑轴承上的垂向分力约为80N。据此，作用在左支撑深沟球上的轴向载荷为Fa=300N，径向载荷Fr=375N。 2.2轴承的轴向承载能力计算 深沟球轴承6202-2Z 的结构尺寸及相关参数如下：（GB/T 276-1994） 轴承外径D=35mm，轴承内径d=15 mm，轴承宽度B=11 mm；内圈挡边直径d2=21.6 mm，外圈挡边直径D2=29.4 mm，内圈沟道直径di=19.3mm，外圈沟道直径D3=31.3mm，外圈沟道曲率系数fe = 0.525；内圈沟道曲率系数fi = 0.515；径向游隙ur = 0.018；球径Dw=5.953mm，钢球数Z=8；Cr=7.65kN，C0r=3.72kN。相关尺寸关系图，如示意图（b）。其中，α是接触椭圆到达挡圈挡边处的安全接触角（压力角） 滚 动 轴 承 在 汽 车 中 的 应 用 及 问 题 车辆31 夏华翅 2130105019 滚动轴承在汽车中的应用 内容提要：汽车轴承泛指汽车各部位使用的各种通用和专用滚动轴承。汽车 轴承的发展主要表现为通用轴承应用范围的扩大、专用轴承的发展以及轴承性能与寿命的提高。专用轴承的发展使汽车轴承在结构与功能上逐步形成了有别于通用轴承的一些特色。 关键词：汽车轴承设计维修保养 一、分类与安装部位 一辆汽车通常有约30种50套轴承安装在不同的转动部位。在实际中，一般按安装或使用部位对汽车轴承进行分类。 与汽车划分为发动机、传动系、转向系及空调系统相对应，按安装部位汽车轴承可首先划分为发动机轴承、传动系轴承、转向系轴承及空调机轴承等类轴承，继而可进一步细分至上述系统的各个部件乃至轴承的具体安装部位汽。由于汽车和轴承设计的多样化，不同汽车的同类部件常采用不同的部件结构和轴承结构。采用轴承安装部位图和相应的轴承型谱表可以更为详细和直观地表示轴承的安装部位，并可通过同时给出轴承型号、外形尺寸及其安装部位揭示部件与轴承内在联 系。 二、发展概况 随着汽车技术的发展，汽车轴承的设计、制造、试验及应用技术都取得了很大的发展。但从应用的角度考虑，可将汽车轴承的发展概括为主要是通用轴承的扩大应用、专用轴承的发展以及轴承性能与寿命的提高。 （一）通用轴承的扩大应用 汽车结构的改进、品种与规格的发展、性能与寿命的提高以及汽车设计、轴承设计的多样化导致了通用轴承应用范围的扩大。 迄今，在汽车中直接应用的通用轴承已覆盖通用轴承几乎所有的基本结构类型、越来越多的系列和越来越多的规格，而对直接应用的通用轴承的改进和发展则导致产生了一些新的通用轴承系列和专用轴承。（二）专用轴承的发展 在通用轴承的基础之上逐步发展起来的一些汽车专用轴承具有传统滚动轴承所不具备的、与汽车应用联系紧密的结构与功能特征。在这些汽车专用轴承中，以轮毂轴承和离合器分离轴承结构与功能的扩展 深沟球轴承设计院系：机电工程学院 专业：数控 班级：数控133 姓名：夏天驰 学号：1302313132 指导老师：杨咸启 前言 是滚动轴承中最为普通的一种类型。基本型的深沟球轴承由一个外圈，一个内圈、一组钢球和一组保持架构成。深沟球轴承类型有单列和双列两种，单列深沟球轴承类型代号为6，双列深沟球轴承代号为4。其结构简单，使用方便，是生产最普遍，应用最广泛的一类轴承[1]。 深沟球轴承 编辑本段工作原理 深沟球轴承主要承受径向载荷，也可同时承受径向载荷和轴向载荷。当其仅承受径向载荷时，接触角为零。当深沟球轴承具有较大的径向游隙时，具有角接触轴承的性能，可承受较大的轴向载荷，深沟球轴承的摩擦系数很小，极限转速也很高[1]。 编辑本段轴承构造 深沟球轴承结构简单，与别的类型相比易于达到较高的制造精度，所以便于成系列大批量生产，制造成本也较低，使用极为普遍。深沟球轴承除基本型外，还有各种变型结构，如：带防尘盖的深沟球轴承，带橡胶密封圈的深沟球轴承，有止动槽的深沟球轴承，有装球缺口的大载荷容量的深沟球轴承，双列深沟球轴承。 编辑本段轴承类型 1、单列深沟球轴承 2、带防尘盖的单列深沟球轴承 3、带防尘盖、密封圈的单列深沟球轴承 4、外圈上有止动槽及止动环的单列深沟球轴承 5、有装球缺口的深沟球轴承 6、双列深沟球轴承 编辑本段轴承特性 深沟球轴承是最具代表性的滚动轴承，用途广泛。适用于高转速甚至极高转速的运行，而且非常耐用，无需经常维护。该类轴承摩擦系数小，极限转速高，结构简单，制造成本低，易达到较高制造精度。尺寸范围与形式变化多样，应用在精密仪表、低噪音电机、汽车、摩托车及一般机械等行业，是机械工业中使用最为广泛的一类轴承。主要承受径向负荷，也可承受一定量的轴向负荷。选取较大的径向游隙时轴向承载能力增加，承受纯径向力时接触角为零。有轴向力作用时，接触角大于零。一般采用冲压浪形保持架，车制实体保 滚动轴承常见的失效形式及原因分析+浪逐风尖 2008-11-05 10:55 滚动轴承在使用过程中,由于很多原因造成其性能指标达不到使用要求时就产生了失效或损坏.常见的失效形式有疲劳剥落、磨损、塑性变形、腐蚀、烧伤、电腐蚀、保持架损坏等。 一，疲劳剥落 疲劳有许多类型，对于滚动轴承来说主要是指接触疲劳。滚动轴承套圈各滚动体表面在接触应力的反复作用下，其滚动表面金属从金属基体呈点状或片状剥落下来的现象称为疲劳剥落。点蚀也是由于材料疲劳引起一种疲劳现象，但形状尺寸很小，点蚀扩展后将形成疲劳剥落。 疲劳剥落的形态特征一般具有一定的深度和面积，使滚动表面呈凹凸不平的鳞状，有尖锐的沟角．通常呈显疲劳扩展特征的海滩装纹路．产生部位主要出现在套圈和滚动体的滚动表面． 轴承疲劳失效的机理很复杂，也出现了多种分析理论，如最大静态剪应力理论、最大动态剪应力理论、切向力理论、表面微小裂纹理论、油膜剥落理论、沟道表面弯曲理论、热应力理论等。这些理论中没有一个理论能够全面解释疲劳的各种现象，只能对其中的部分现象作出解释。目前对疲劳失效机理比较统一的观点有： 1、次表面起源型 次表面起源型认为轴承在滚动接触部位形成油膜的条件下运转时，滚动 表面是以内部（次表面）为起源产生的疲劳剥落。 2、表面起源型 表面起源型认为轴承在滚动接触部位未形成油膜或在边界润滑状态下运转时，滚动表面是以表面为起源产生的疲劳剥落。 3、工程模型 工程模型认为在一般工作条件下，轴承的疲劳是次表面起源型和表面起源型共同作用的结果。 疲劳产生的原因错综复杂，影响因素也很多，有与轴承制造有关的因素，如产品设计、材料选用、制造工艺和制造质量等；也有与轴承使用有关的因素，如轴承选型、安装、配合、润滑、密封、维护等。具体因素如下： A、制造因素 1、产品结构设计的影响 产品的结构设计是根据使用性能目标值来确定的，这些目标值如载荷容量、寿命、精度、可靠性、振动、磨损、摩擦力矩等。在设计时，由于各种原因，会造成产品设计与使用的不适用或脱节，甚至偏离了目标值，这种情况很容易造成产品的早期失效。 2、材料品质的影响 《滚动轴承》教学设计 教案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 教学设计 “项目+任务”教学设计 课程名称：《机械基础》 主讲教师：林小华 教学对象：数控技术应用专业日期： 2014年10月 “项目+任务”教案 项目名称机械零件 任务 内容 滚动轴承课时数 4 任务要求1．了解滚动轴承的功用、分类、特点。2．熟悉滚动轴承代号的含义。 具体任务内容1. 了解滚动轴承的分类及结构。 2. 掌握滚动轴承的代号含义，能够熟记常用轴承的代号。 3. 能够正确的拆装与维护轴承。 教学用具多媒体投影仪常见滚动轴承挂图 教学方法项目教学、案例分析 教学过程教师“做”学生“做” 明确任务 任务导入： 滚动轴承的摩擦系数较大，开始运转时滚动摩擦 阻力较大，而滚动摩擦的摩擦系数比滚动摩擦的摩擦 系数小，起动容易，所以在大量的场合中滚动轴承的 应用比滚动轴承更加广泛。见下图 图1 同学们通过回忆 现实生活中滚动轴承 的应用，并积极回答 问题。 图2 图3 图4 2、安全知识讲解。 分析任务 提出具体任务： 任务１、滚动轴承的结构 任务2、滚动轴承的分类 任务3、滚动轴承的代号 任务4、滚动轴承的安装与维护 任务5、滚动轴承的失效形式 完成学习任务： 1、根据学生能力强弱合理地搭配完成分组 2、教师对具体任务向大家解释说明。 3、实施过程中对学生学习方法、讨论任务进行指 导并加强课堂纪律管理。 1、每组产生一位负责 人。明确本组项目中 具体任务。 2、小组成员互相探 讨，对任务问题统一 思想，做好笔记，完 成各自的任务。 解决 任务 1、滚动轴承的结构 用实物和挂图、动画表示滚动轴承的结构，使学 生对滚动轴承的结构有感性的认识。这里主要掌握基 本结构，即由内外座圈，滚动体和保持架组成。滚动 深沟球轴承设计方法 1外形尺寸 1.1轴承的基本尺寸d、D、B按GB/T 273.3的规定 1.2装配倒角r1、r2按GB/T 274的规定 2主参数的设计方法 2.1 钢球直径Dw Dw=Kw（D-d）取值精度0.001 为保证钢球不超出端面，要考虑轴承宽度B。 Kw取值见表1 表1 Kw值 2.1.1 常见钢球直径可查GB/T 308 2.1.2 计算出Dw后，应从中选取最接近计算值的标准钢球值，优先选非英制。 2.2 钢球中心圆直径P P=0.5（D+d）取值精度0.01 2.3 球数z 式中ψ为填球角，计算时按表2取值 表2 ψ值 2.4额定载荷的计算 2.5最后确定Dw、P、z的原则 2.5.1满足额定载荷的要求。 2.5.2应最大限度的通用化和标准化，对基本尺寸相同或相近的 承应尽可能采用相同的球径、球数。 2.5.3保证保持架不超出端面，对D≤200mm的1、2、3系列轴承要考虑安 防尘盖与密封圈的位置。优化设计时轴承兜孔顶点至端面的距离a b应满足如下要求： D≥52～120 ，a b≥2 ；D≤50 ，a b≥1.50 D＞125～200，a b≥2.5。 2.5.4填球角ψ的合理性。大批生产并需自动装球的轴承ψ角宜取 186°左右，为了使z获得整数并控制ψ角，允许钢球中心径适当加大至最大不得大于P+0.03P。 2.6 实取填球角ψψ=2（z-1）sin-1 （Dw/P） 实取填球角ψ下限不得小于180°，上限应满足下列要求： 8、9、1系列ψ≤195°2系列ψ≤194° 3系列ψ≤193°4系列ψ≤192° 3套圈设计 3.1 内沟曲率半径Ri Ri≈0.515Dw 3.2 外沟曲率半径Re Re≈0.525Dw Ri、Re取值精度0.01，允差见表3 表3 Ri和Re公差（上偏差） 3.3 内滚道直径di di=P-Dw 3.4 外滚道直径De De=P+Dw di和De取值精度0.001，允差见表43 表4 di和De公差（±） 3.5 沟位置a a=a i=a e=B/2 a取值精度0.1，允差见表5 习题与参考答案 一、复习思考题 1 在机械设备中为何广泛采用滚动轴承？ 2 向心角接触轴承为什么要成对使用、反向安装？ 3 进行轴承组合设计时，两支点的受力不同，有时相差还较大，为何又常选用尺寸相同的轴承？ 4 为何调心轴承要成对使用，并安装在两个支点上？ 5 推力球轴承为何不宜用于高速？ 6 以径向接触轴承为例，说明轴承内、外圈为何采用松紧不同的配合。 7 为什么轴承采用脂润滑时，润滑脂不能充满整个轴承空间？采用浸油润滑时，油面不能超过最低滚动体的中心？ 8 轴承为什么要进行极限转速计算？计算条件是什么？ 9 试说明轴承代号6210的主要含义。 10 题10图示的简支梁与悬臂梁用圆锥滚子轴承支承，试分析正装和反装对轴系的刚度有何影响。 题10图 二、选择题(从下列各小题给出的A、B、C、D答案中任选一个) 1 若转轴在载荷作用下弯曲较大或轴承座孔不能保证良好的同轴度，宜选用类型代号为的轴承。 A. 1或2 B. 3或7 C. N或NU D. 6或NA 2 一根轴只用来传递转矩，因轴较长采用三个支点固定在水泥基础上，各支点轴承应选用。 A. 深沟球轴承 B. 调心球轴承 C. 圆柱滚子轴承 D. 调心滚子轴承 3 滚动轴承内圈与轴颈、外圈与座孔的配合。 A. 均为基轴制 B. 前者基轴制，后者基孔制 C. 均为基孔制 D. 前者基孔制，后者基轴制 4 为保证轴承内圈与轴肩端面接触良好，轴承的圆角半径r与轴肩处圆角半径r1应满足的关系。 A. r=r1 B. r＞r l C. r＜r1 D. r≤r l 5 不宜用来同时承受径向载荷和轴向载荷。 A. 圆锥滚子轴承 B. 角接触球轴承 C. 深沟球轴承 D. 圆柱滚子轴承 6 只能承受轴向载荷。 A. 圆锥滚子轴承 B. 推力球轴承 C. 滚针轴承 D. 调心球轴承 7 通常应成对使用。 A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 推力球轴承 D. 圆柱滚子轴承 8 跨距较大并承受较大径向载荷的起重机卷筒轴轴承应选用。 A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 调心滚子轴承 D. 圆柱滚子轴承 9 不是滚动轴承预紧的目的。 A. 增大支承刚度 B. 提高旋转精度 C. 减小振动噪声 D. 降低摩擦阻力 10 滚动轴承的额定寿命是指同一批轴承中的轴承能达到的寿命。 A. 99％ B. 90％ C. 95％ D. 50％ 11 适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴及难于精确对中的支承。 A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 角接触球轴承 D. 调心轴承 12 角接触轴承承受轴向载荷的能力，随接触角 的增大而。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不定 13 某轮系的中间齿轮（惰轮）通过一滚动轴承固定在不转的心轴上，轴承内、外圈的配合应满足。 第十四讲：滚动轴承 【学习目标】 1、掌握滚动轴承的代号及含义 2、了解滚动轴承的作用。 3、掌握滚动轴承的分类。 4、掌握滚动轴承的组成及功能。 【知识解析】 轴承（“Bearing”，日本人称“轴受”）是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。也可以说，当其它机件在轴上彼此产生相对运动时，用来降低动力传递过程中的摩擦系数和保持轴中心位置固定的机件。轴承是当代机械设备中一种举足轻重的零部件。它的主要功能是支撑转动的轴及轴上零件，并保持轴的正常工作位置和旋转精度。按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类。 一、滚动轴承 1、滚动轴承的作用 滚动轴承是标准件，用于支承轴颈的部件，有时也用来支承轴上的回转零件。滚动轴承使用、安装、维修方便、价格较便宜，应用广。采用滚动轴承的机器起动力矩小，有利于在负载下起动。对于同尺寸的轴颈，滚动轴承的宽度比滑动轴承小，可使机器的轴向结构紧凑。大多数滚动轴承能同时受径向和轴向载荷，因此轴承组合结构较简单。但滚动轴承存在承受冲击载荷能力较差；高速重载荷下轴承寿命较低；振动及噪声较大的缺点。 2、滚动轴承的组成及功能 滚动轴承的组成（如图14—1所示）及功能 1）外圈（代号01）——通常与轴承座孔或机械部件的壳体配合，起支撑作用。 2）内圈（代号02）——通常与轴是紧配合，并与轴一起旋转。 3）保持架（代号07及46，如图14—2所示）——将滚动体均匀隔开，避免摩擦，将滚动体均匀的分隔开，引导滚动体在正确的轨道上运动。 4）滚动体（代号04）——借助保持架均匀的排列在内、外圈之间，它的行状、大小和数量直接决定轴承的承载能力。它是滚动轴承的核心元件。 滚动体的大小和数量直接影响轴承的承载能力。在球轴承内、外圈上都有凹槽滚道，它起着降低接触应力和限制滚动体轴向移动的作用。保持架使滚动体等距离分布并减少滚动体间的摩擦和磨损。如果没有保持架，相邻滚动体将直接接触，且相对摩擦速度是表面速度的 第一讲 一、教学目标 （一）能力目标 能判断常用滚动轴承的类型；理解其代号的含义；会选用滚动轴承 （二）知识目标 1.了解滚动轴承的类型、特点，掌握滚动轴承的代号 2.掌握滚动轴承的选择 二、教学内容 滚动轴承的类型、代号及选用 三、教学的重点与难点 重点：滚动轴承的类型、特点及代号。 难点：滚动轴承类型的选择。 四、教学方法与手段 采用多媒体教学（加动画演示），结合教具，提高学生的学习兴趣。 14.1 轴承的功用和类型 轴承的功用：支承轴及轴上的旋转零件，使其回转并保证一定的旋转精度，减少相对摩擦和磨损。 轴承的分类：按摩擦的性质分，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承。 滑动轴承滚动轴承 14.2 滚动轴承的组成、类型及特点 滚动轴承是标准件，由专业工厂生产。设计时只需根据轴承工作条件选用合适的类型和 尺寸的滚动轴承，进行寿命计算，并对轴承的安装、润滑、密封给予合理设计和安排。 滚动轴承的特点 优点： 1）f小起动力矩小，η高； 2）运转精度高（可用预紧方法消除游隙）； 3）轴向尺寸小； 4）某些轴能同时承受Fr和Fa，使机器结构紧凑； 5）润滑方便、简单、易于密封和维护； 6）互换性好（标准零件） 缺点： 1）承受冲击载荷能力差； 2）高速时噪音、振动较大； 3）高速重载寿命较低； 4）径向尺寸较大（相对于滑动轴承） 应用：广泛应用于中速、中载和一般工作条件下运转的机械设备。 14.2.1 滚动轴承的组成 滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架所组成。 滚动体的形状短圆柱形 柱形长圆柱形 螺旋滚子滚柱轴承 圆锥滚子 鼓形滚子 滚针 保持架是使滚动体等距分布，并减少滚动体间的摩擦和磨损。 滚动轴承的材料：内、外圈、滚动体—GCr15、GCr15-SiMn等轴承钢，热处理后硬度HRC60~65；保持架：低碳钢、铜合金或塑料、聚四氟乙烯。 14.2.2 滚动轴承的基本类型及特点 接触角α：滚动体与外圈内滚道接触点的法线方向与轴承径向平面所夹的角。 滚动轴承按能承受的负荷方向或公称接触角 不同，可分为向心轴承和推力轴承。向心轴承又可以分为径向接触轴承（α＝0）和角接触向心轴承（0＜α＜45）推力轴承又可以分为轴向接触轴承（α＝90）和角接触推力轴承（45＜α＜90） 径向接触轴承：只能承受径向载荷，不能承受轴向载荷； 角接触向心轴承：既能承受径向载荷，也能承受一定的轴向载荷； 轴向接触轴承：只能承受轴向载荷，不能承受径向载荷； 角接触推力轴承：既能承受轴向载荷，也能承受一定的径向载荷 14.3 滚动轴承的代号 滚动轴承是标准件，GB272／T-93规定了轴承代号的表示方法。轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号三部分构成。 14.3.1 基本代号 由类型代号、尺寸系列代号和内径代号组成。 类型代号由一位(或两位)数字或英文字母表示，其相应的轴承类型参阅设计手册。 尺寸系列代号由两位数字组成。前一个数字表示向心轴承的宽度或推力轴承的高度；后一个数字表示轴承的外径。直径系列代号为7表示超特轻；8、9表示超轻；0、1表示特轻；2表示轻；3表示中；4表示重；5表示特重；宽度系列代号为0表示窄型；1表示正常；2 第十三章滚动轴承 §１３—１概述： 1．优点：（与滑动轴承相比） 摩擦小，功耗低，起动、正反转容易。 2．滚动轴承的结构： P.307.图13-1 1）内圈：装在轴颈上，一般随轴颈转动。 2）外圈：装在轴承座中，一般固定。 3）滚动体：处于内外圈之间，将内外圈的相对转动变成滚动体在滚道上的滚动。 4）保持架：均匀地隔开滚动体，有二种： 3 4．轴承设计： §１３—２ 滚动轴承的主要类型及其代号： 一．主要类型、性能与特点： 1．类型 1）向心轴承： 主要承受径向载荷的轴承 2）推力轴承： 3 2．接触角α、载荷角β： 1 处的法线nn 与半径方向的夹角。 2）β：轴承实际承受的径向载荷R 的合力与半径方向的夹角。 5．性能与特点： 二．滚动轴承的代号： 滚动轴承类型很多，每种类型又有多种不同的结构，尺寸及公差等级，为统 一表征各类轴承的特点，GB/T 272-1993 规定轴承代号由以下三部分组成： 1．基本代号： 1① 代号 内径② 内径＜10 或 可见 2 代号 7、8、9、0、1、2、3、4、5 系列外径依次增大 P.312.图13-4 3）宽度系列：表示结构、内径、直径系列都相同的轴承在宽度方面的变化 ① O表示正常宽度系列： a. 一般轴承，表示正常宽度的O可不标 b. 对调心及圆锥滚子轴承，代号O应标出 ②直径系列中也含轴承宽度，但该宽度是随直径的相应变化 注：直径系列代号和宽度系列代号统称为尺寸系列代号 4）类型代号：表示轴承的类型（数字或字母）。以下几种应记住 1 ──调心球轴承 3 ──圆锥滚子轴承 6 ──深沟球轴承 7 ──角接触球轴承 N ──圆柱滚子轴承 2．后置代号： 用数字或字母表示轴承的结构,公差及材料的特殊要求,很多(P.304.表13-2) 以下仅介绍几个常用代号 1）内部结构代号：（字母）表示同类轴承的不同内部结构。 如：角接触球轴承代号 C AC B 接触角 15° 25° 40° 2）公差等级代号：表示公差等级，共6级 代号 /P2 /P4 /P5 /P6 /P6x /P0 公差等级 2级 4级 5级 6级 6x级 0级（精度渐低） （0级为普通级，在轴承代号中不标） 3）游隙代号：表示轴承的径向游隙，共6个组别 代号 /C1 /C2 /C0 /C3 /C4 /C5 游隙组别 1组 2组 0组 3组 4组 5组（径向游隙渐大） （0组是常用游隙组别，在轴承代号中不标） 3．前置代号：用字母表示轴承的分部件（套圈、滚动体与保持架组件等）。 4．说明：轴承代号复杂，但对无特殊要求的一般轴承，代号较简单。 例： 6308 ──内径为40mm、尺寸系列为03、正常结构、0级公差、0组 游隙的深沟球轴承。 7211C/P5──内径为55mm、尺寸系列为02、接触角α=15°、5级 深沟球轴承设计 ————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期: 深沟球轴承设计计算 Ⅰ.编制说明: 1.沟道曲率半径必须满足Rimax＜0.５２Dw,Reｍａx＜０．5３Dw,且Rimax＜Remin,取单向加公差。 2．外圈沟道直径De的名义尺寸一律加上轴承基本组径向游隙的平均值,即De ＝ｄｉ+2Dｗ+U,U=(Umin＋Ｕmax）/2(见附表3）,以提高装配率。 Ⅱ.适用范围： １.密封深沟球和带防尘盖深沟球轴承设计纳入本设计方法．适用于10０,2００,300系列轴承外径30～180mｍ的带单面或双面密封的接触式、非接触式密封深沟球轴承和带防尘盖的深沟球轴承. 2．密封设计以外圈带密封槽、内圈光挡边的接触式密封球轴承为基础,非接触式密封球轴承的代号,在接触式密封球轴承代号后加:K,以资区别. 例:1802０４表示接触式密封球轴承,1８0２04K表示非接触式密封球轴承．Ⅲ．引用标准: 1. GB/T 276-19９４滚动轴承深沟球轴承外形尺寸 2. GＢ/Ｔ 2７4-2000?滚动轴承倒角尺寸最大值 3. GB/T 7811—19９９?滚动轴承参数符号 4. GB/T 307.１-199４滚动轴承向心轴承公差 5. GB/Ｔ 308-2００2?滚动轴承钢球 6. GB/T 63９1-１99５?滚动轴承额定动载荷和额定寿命 ７． GB/T 781１－1９99?滚动轴承参数符号 ８. ＪB／T 1０23９-2001?滚动轴承深沟球轴承卷边防尘盖技术条件 ９. JB/T 1023９－20０１?滚动轴承零件冲压保持架技术条件 1０. CSBTS TC9８.56-1９99?滚动轴承零件深沟和角接触球轴承套圈公差 11. ＣＳＢTS ＴC９８.５8-19９9 深沟和角接触球轴承套圈沟形公差 12. CSBTS TC98.64-１99９深沟及角接触球轴承套圈沟道圆形偏差 设计轴承型号:６020 一. 轴承的基本(外形）尺寸的确定 依据型号算d,查ＧＢ(GＢ 2７6-19９4，GB ２74－2０00) 可知D、Ｂ、ｒ 1.轴承公称内径ｄ＝10０.０(ｍm) 2.轴承公称外径D=１５0．0（mｍ） 3.轴承公称宽度T=24．0(mm) 4.轴承单向最小倒角rｓmin＝1.5(ｍm） 二、滚动体直径的设计 1.钢球直径Dw按下式计算: Dw=Kw (D-d） Kｗ分档取值见表１，Dw的取值精度为0.001. 计算出Ｄw后,应从表2中选取接近计算值的标准钢球尺寸． 表1 Kw值 直径系列 1 d(mｍ) ｄ≤３50.24~0．30０.2４～0.３１0.25～0.320.2８～０.32 滚动轴承加工工艺设计 摘要:滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一，具有摩擦阻力小，功率消耗少，起动容易等优点。本文对滚动轴承的加工工艺进行了研究和设计。主要内容包括滚动轴承的类型、性能与特点，滚动轴承的工作情况，滚动轴承尺寸的选择，轴承零件的加工工艺特点，轴承加工的工艺过程及轴承装置的设计。通过了解滚动轴承的主要类型、性能与特点，结合实际需要中的产品要求，选择合适的轴承及所对应的加工工艺流程。 关键词:滚动轴承；性能；工艺设计 Rolling bearing processing technology design Abstract：Rolling bearing is one of the components are widely used in modern machinery, the advantages of small frictional resistance, less power consumption, easy starting, etc.This paper studied the processing technology of the rolling bearing and design.Main contents including the types, performance and characteristics of the rolling bearing and rolling bearing working condition, the choice of rolling bearing size, machining process characteristics of bearing parts, bearing machining process and the design of the bearing assembly.Through understanding the main types of rolling bearing, the performance and characteristics, combined with the actual needs of the product requirements, select the appropriate bearing and the corresponding processing technological process. Key words：Rolling bearing; Performance; Process design 目录 1摘要 (1) 2 滚动轴承的主要类型及其代号 (2) 2.1 滚动轴承的主要类型、性能与特点 (4) 2.2 滚动轴承零件结构的常用术语 (5) 2.3 滚动轴承的代号 (6) 滚动轴承的失效分析● ● 1 概述 滚动轴承是重要的机械基础件之一，轴承的运行 状况直接影响主机运行质量。现在使用者对轴承 的质量、精度、使用寿命等要求越来越高，对轴 承的选型、安装、使用及维护和保养也越来越重 视。通过轴承失效分析，可以直观地发现轴承损 坏的因素，便于查找引起轴承失效的根本原因。 2 失效分析的方法 滚动轴承的失效原因比较复杂，涉及到多方面的 专业知识，需要对轴承的结构特性、加工方法、 各个零件的加工工艺及设备有一定的了解。现在 所涉及的只是常见失效形式，根据轴承的结构特 性，结合轴承的使用工况，通过对轴承的安装、 配合及调整的分析，对运行速度、温升，受力分 析，包括对轴承使用过程中维护、保养的分析 等，归纳总结出轴承早期失效过程和失效原因 （常规分析）。 3 轴承失效分析步骤（一） ●一.收集轴承使用数据—这是进行分析的重要依 据，数据应尽可能全面。包括以下方面： ●概述轴承使用情况。（现场人员的叙述及记录） ●安装和拆卸轴承的方法。 ●轴承所承受的负荷。（负荷的类型、极限） ●轴承工作时的转速。（恒定、变化、极限） ●轴承润滑情况。（方式、润滑剂类型） ●轴承工作时的温度。（恒定、变化） 4 轴承失效分析步骤（二） ●轴承与轴和轴承座的配合情况。（配合种类） ●轴承的旋转方式。（内、外圈旋转，变向） ●轴承的密封情况。（采用的密封方式） ●可能产生的的振动源 ●周围的的灰尘和温度 ●可能通过轴承的电流 ●可能产生的水和其他流体污染源 5 轴承失效分析步骤（三） ●二.拆卸前的观察 ●工作环境及污染情况。（周围的环境条件，是否 有异物进入轴承） ●润滑剂流失的情况。（检查润滑系统） ●轴承损坏的过程。（首次出现异常的时间和现 象，如噪音、温升、振动） 6 国内新型号国内旧型号 轴承类型内径外径宽度 (mm) Cr Cor重量ZZ2RS(mm)(mm)(kN)(kN)(kg) 160017000101１６２０１-ZZ16001-2RS12287 5.1 2.40.024 16002700010216002-ZZ16002-2RS15328 5.6 2.80.025 16003700010316003-ZZ16003-2RS173586 3.30.032 16004700010416004-ZZ16004-2RS204287.9 4.50.05 16005700010516005-ZZ16005-2RS254788.85 5.60.06 16006700010616006-ZZ16006-2RS3055911.27.350.085 16007700010716007-ZZ16007-2RS3562912.28.850.11 16008700010816008-ZZ16008-2RS4068912.69.60.125 16009700010916009-ZZ16009-2RS45751015.612.20.155 16010700011016010-ZZ16010-2RS50801016.113.10.166 16011700011116011-ZZ16011-2RS55901119.416.20.207 16012700011216012-ZZ16012-2RS60951119.917.50.224 16013700011316013-ZZ16013-2RS601001120.518.60.241 16014700011416014-ZZ16014-2RS701101327.9250.386 16015700011516015-ZZ16015-2RS751151328.726.80.411 16016700011616016-ZZ16016-2RS801251433.131.40.539 16017700011716017-ZZ16017-2RS85130143433.30.968 16018700011816018-ZZ16018-2RS901401641.539.30.671 16019700011916019-ZZ16019-2RS951451642.741.90.71 16020700012016020-ZZ16020-2RS1001501643.844.30.74 16021700012116021-ZZ16021-2RS1051601851.850.61 16022700012216022-ZZ16022-2RS1101701957.456.7 1.27 16024700012416024-ZZ16024-2RS1201801958.860.4 1.374 16026700012616026-ZZ16026-2RS1302002279.779.2 1.868 16028700012816028-ZZ16028-2RS1402102282.1852 16030700013016030-ZZ16030-2RS1502252491.998.5 2.638 16032700013216032-ZZ16032-2RS1602402598.7107 2.835 16034700013416034-ZZ16034-2RS17026028118130 4.157 16036700013616036-ZZ16036-2RS18028031144157 5.135 1603870001316038-ZZ16038-2RS19029031149168 5.429 16040700014016040-ZZ16040-2RS20031034167191 6.624 16044700014416044-ZZ16044-2RS220340371812169.285 基于Pro/E的深沟球轴承创新设计三维设计软件课程创新设计 院系：信息工程学院 班级：10 机械2 班 学号：21006071045 姓名：杨春 指导教师：杨咸启 完成时间：2012年10月21日 目录 一、绪论 (3) 1.设计背景 (3) 2.设计内容 (5) 二、设计过程 (6) 1.外圈的设计 (6) 2.内圈的设计 (7) 3.滚珠的设计 (7) 4.半保持架的设计 (8) 5.铆钉的设计 (11) 三、装配过程 (12) 1.半保持架1的装配 (12) 2.滚珠的装配 (12) 3.半保持架2的装配 (12) 4.铆钉的装配 (12) 5.内圈的装配 (13) 6.外圈的装配 (15) 四、生成爆炸图 (15) 五、装配图 (16) 六、总结 (18) 绪论 1.设计背景 Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。 Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。 Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需 第16章滚动轴承 §16-1 滚动轴承的基本类型和特点§16-2 滚动轴承的代号§16-3 滚动轴承的选择计算§16-4 滚动轴承的润滑和密封 §16-5 滚动轴承的组合设计 带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本低廉等优点。 §16-1 滚动轴承的基本类型和特点 各零件的作用：外圈：支撑零件或轴系； 保持架: 将滚动体分开。 内圈：支撑轴； 滚动体：滑动 滚动；硬度和接触疲劳强度↑、耐磨性和冲击韧性↑ 用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：61~65HRC 。工作表面需经磨削或抛光。 冲压制成滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。 装在机座或零件轴孔内； 滚动副的材料要求： 优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、 和易于互换等。 缺点：抗冲击能力差、高速时出现噪音。滚动轴承按其承受载荷的方向（接触角）和滚 动体的形状分类。接触角：滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴 心线的平面之间的夹角称为公称接触角。 接触角↑ → 轴向承载能力↑α= 0? 表16-1 各类轴承的公称接触角 轴承类型公称接触角 向心轴承主要承受径向载荷 推力轴承主要承受轴向载荷 径向接触角接触轴向接触角接触0? <α<45? α α= 90? α 它是滚动轴承的一个重要参数，轴承的 受力分析和承载能力等都与接触角有关。 45? <α<90? α 滚动轴承标准化; 并由专业厂大批量生产。 设计人员的主要任务是: 熟悉标准，正确选用。机械设计课程设计轴承的设计及校核
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第16章滚动轴承分析