第九章 滚动轴承
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第九章-滚动轴承(2)
24
9.3.1滚动轴承的工作情况分析
角接触轴承的载荷情况：轴向载荷对载荷分布的 影响较大，可能半圈、多半圈或整圈受载。
为保证半圈滚动
体
Fa
受力，则：
Fr
球轴承
Fa/Fr1.22tg
滚子轴承
Fa/Fr1.26tg
Fa/Fr =Pitg
轴向载荷的利弊？
25
9.3.1工作情况分析
（二）轴承元件上的载荷及应力的变化
由径向受力平衡 条件求出支点反力
Fr
Fr1
FA
Fr2
40
9.5 滚动轴承的静载荷计算
摆动、转速极低及短期受冲击的轴承会产生塑 性变形。针对失效形式应进行静载荷计算。
基本额定静载荷C0：使受载最大的滚动体与滚 道接触中心处引起的接触应力达到一定值的载
荷。
当量静载荷P0： P0 =X0Fr+Y0Fa
（五）经济性
滚动体采用球比滚子便宜，精度适宜
21
9.3滚动轴承的载荷分析、失效形式与 设计准则
9.3.1工作情况分析 9.3.2失效分析与设计准则
9.4滚动轴承的寿命计算
9.4.1滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷 9.4.2滚动轴承的当量动载荷 9.4.3角接触轴承的载荷的计算 9.4.4滚动轴承的寿命计算
9.4.4滚动轴承的寿命计算
1. 基本额定寿命计算 由实验作出轴承的疲劳曲线，图中的曲线方程为：
L10 P C
L10
(C ) P
106 r
(9 9)
载荷—寿命曲线（6208）
32
9.4.4滚动轴承的寿命计算
1. 基本额定寿命计算
L10
(C ) P
L10h
滚动轴承的选择课件
滚动轴承的特点
滚动轴承具有摩擦阻力小、传动 效率高、使用寿命长、占用空间 小、维护简便等优点。
滚动轴承的分类与组成
滚动轴承的分类
根据结构特点和应用领域，滚动轴承可分为深沟球轴承、推 力球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承和 滚针轴承等。
滚动轴承的组成
滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。内圈和外圈 是滚动轴承的主体，起支撑作用；滚动体是实现滚动摩擦的 元件；保持架则用来保持滚动体的位置并减少摩擦。
考虑轴承的寿命和可靠性要求，选择合适的性能等级。
考虑轴承的摩擦和温升要求，选择合适的性能等级。
轴承材质的选择
根据工作条件和要求选择轴承材 质，如钢、不锈钢、青铜等。
根据载荷类型和大小选择轴承材 质，如高强度、耐磨性等。
根据转速要求选择轴承材质，如 抗疲劳性、耐腐蚀性等。
03 滚动轴承的寿命 计算
滚动轴承的选择课件
目 录
• 滚动轴承概述 • 滚动轴承的规格选择 • 滚动轴承的寿命计算 • 滚动轴承的润滑方式与润滑剂选择 • 滚动轴承的安装与拆卸 • 滚动轴承的维护与保养 • 滚动轴承的常见故障与排除方法
01 滚动轴承概述
滚动轴承的定义与特点
滚动轴承定义
滚动轴承是一种将轴与轴座之间 的滑动摩擦转变为滚动摩擦的精 密机械元件，能够减少摩擦损失 并提高机械效率。
基本寿命公式
滚动轴承的基本寿命公式是根据其结构设计、材料选择、润滑条件等因素综合考 虑得出的，通常表示为轴承转速n与轴承内径d的函数。
基本寿命公式是滚动轴承寿命计算的基础，但由于轴承的实际工况复杂多变，有 时需要考虑其他因素对寿命的影响。
寿命计算参数
01
滚动轴承的寿命计算参数主要包 括：轴承类型、内径、外径、滚 动体直径、接触角、滚动体数量 、载荷等。
滚动轴承具有摩擦阻力小、传动 效率高、使用寿命长、占用空间 小、维护简便等优点。
滚动轴承的分类与组成
滚动轴承的分类
根据结构特点和应用领域，滚动轴承可分为深沟球轴承、推 力球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承和 滚针轴承等。
滚动轴承的组成
滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。内圈和外圈 是滚动轴承的主体，起支撑作用；滚动体是实现滚动摩擦的 元件；保持架则用来保持滚动体的位置并减少摩擦。
考虑轴承的寿命和可靠性要求，选择合适的性能等级。
考虑轴承的摩擦和温升要求，选择合适的性能等级。
轴承材质的选择
根据工作条件和要求选择轴承材 质，如钢、不锈钢、青铜等。
根据载荷类型和大小选择轴承材 质，如高强度、耐磨性等。
根据转速要求选择轴承材质，如 抗疲劳性、耐腐蚀性等。
03 滚动轴承的寿命 计算
滚动轴承的选择课件
目 录
• 滚动轴承概述 • 滚动轴承的规格选择 • 滚动轴承的寿命计算 • 滚动轴承的润滑方式与润滑剂选择 • 滚动轴承的安装与拆卸 • 滚动轴承的维护与保养 • 滚动轴承的常见故障与排除方法
01 滚动轴承概述
滚动轴承的定义与特点
滚动轴承定义
滚动轴承是一种将轴与轴座之间 的滑动摩擦转变为滚动摩擦的精 密机械元件，能够减少摩擦损失 并提高机械效率。
基本寿命公式
滚动轴承的基本寿命公式是根据其结构设计、材料选择、润滑条件等因素综合考 虑得出的，通常表示为轴承转速n与轴承内径d的函数。
基本寿命公式是滚动轴承寿命计算的基础，但由于轴承的实际工况复杂多变，有 时需要考虑其他因素对寿命的影响。
寿命计算参数
01
滚动轴承的寿命计算参数主要包 括：轴承类型、内径、外径、滚 动体直径、接触角、滚动体数量 、载荷等。
第9章滚动轴承
第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择
角接触球轴承
类型代号:70000C/AC/B
尺寸系列代号: 19、（1）0、（0）2、 （0）3、（0）4、
特点:可承受径向载荷 和单向轴向载荷。
第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择 推力圆柱滚子轴承
类型代号:80000 尺寸系列代号: 11、12 特点:只能承受单向轴向 载荷。要求轴刚度大。
转化原则 寿命相同
计算寿命时条件不 同，不方便比较
第四节 滚动轴承寿命计算
当量动载荷 1.仅能承受径向载荷的轴承 圆柱滚子轴承（N0000型） 和滚针轴承（NA0000型） 2.仅能承受轴向载荷的推力轴承 推力球轴承（51000、52000型） 推力圆柱滚子轴承（80000型） 径向载荷
PR
轴向载荷
第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择 双列深沟球轴承
类型代号:40000 尺寸系列代号: 2（2） （2）3 特点:可同时承受径向载 荷和双向轴向载荷，比 深沟球轴承承载能力大。
第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择 推力球轴承
类型代号:50000 尺寸系列代号:11、12、 13、14 特点:只能承受单方向的 轴向载荷，极限转速较低。
(3)调心性能
轴承座孔不平行 调心轴承
非调心轴承
非调心轴承
轴承座孔不同轴 调心轴承 轴挠曲变形 非调心轴承 调心轴承
第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择
(4)轴承的安装和拆卸 无内圈
第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择
2. 尺寸选择
类型——类型代号，根据载荷的大小、性质选取
内径——内径代号，根据轴径选取
第九章 滚动轴承
第一节 概述 第二节 常用滚动轴承的类型、代号及选择 第三节 滚动轴承内部载荷分布及失效分析
《滚动轴承讲解》课件
安装滚动轴承的步骤
• 清洁轴承和匹配面 • 涂上适当的润滑剂和密封胶 • 轴承套装入合适的位置 • 调整轴承的预紧力和安装顺序
滚动轴承的维护和保养
适当的维护和保养可以延长轴承的使用寿命，减少故障和更换成本。需要定期检查和清洗轴承，加注 适当的润滑剂和控制温度和湿度等环境因素。
1
维护方法
定期检查和清洗
圆锥滚子轴承是一种可承受很高轴向和径向载荷的滚动轴承，具有受力均匀、旋转平稳、密封性好 等特点。适用于大型载重设备，如汽车、船舶、铁路车辆等。
1
特点
受力均匀、旋转平稳、密封性好
2
应用场景
汽车、船舶、铁路车辆等
3
安装要求
安装时需要注意端面与轴线的垂直度，以及轴承的预载、润滑等问题。
圆柱滚子轴承的特点和应用
滚动轴承的结构及工作原理
滚动轴承的结构和工作原理相对简单而可靠。内外圆盘之间放置滚珠或滚子，并加入保持器，当承受轴 向或径向载荷时，滚珠或滚子起到支撑作用，保持器则保证滚珠或滚子正常运转。
滚动轴承的结构
滚动轴承的结构包括内外圆盘、滚珠或滚子和保 持器。
滚动轴承的工作原理
滚动轴承通过滚珠或滚子的运转，将旋转运动变 为滚动运动，降低了动摩擦和静摩擦。
• 光亮处理和氧化处理 • 镀铬、镀锌、镀镍等
滚动轴承的市场竞争分析
滚动轴承市场竞争激烈，主要竞争者有国内外大型轴承企业和各种中小企业。企业需要提高产品质量和 稳定性，降低成本和价格，采用更加优化的技术和管理手段来提高竞争力。
主要竞争者
瑞典 SKF、日本 NSK、德国FAG等大型国际品 牌，以及国内的南方轴承、海格尔等企业
冶金机械、矿山机械、纺织机 械等大型重载设备的轴承。
第9章 滚动轴承的选用与支座设计
NA (4)
NA00 00
滚针轴承 返回
低
0
第9章
滚动轴承的选用与支座设计 §6－1
构造、代号、类型及特点
6、滚动轴承类型的选择原则
根据载荷大小、性质、轴承的转速、调心性能、安装和 拆卸、价格等确定轴承类型 其中，载荷(包括大小和方向)、转速的大小一般是最主 要的 高速，平稳低载：60000（深沟球轴承） 载荷较大+冲击：滚子轴承 径/轴向载荷较大： 较低转速：30000（圆锥滚子） 较高转速：70000角接触球轴承 轴向载荷>>径向载荷： 推力+向心组合
第9章
滚动轴承的选用与支座设计 §6－1
构造、代号、类型及特点
（二）滚动轴承的基本类型及特点
1 2 3 4 5 6
向心轴承(α=0º ) 调心轴承(α=0º ) 向心推力轴承 (0º ＜α<90º ) 推力轴承(α=90º ) 工作特征 选择原则
第9章
滚动轴承的选用与支座设计 §6－1
构造、代号、类型及特点
第9章
滚动轴承的选用与支座设计 §6－1
构造、代号、类型及特点
2、 按受载方向分
按受载方向和公称接触角分：
滚动体与套圈接触处 的法线与轴承的径向 平面之间的夹角
向心轴承: =0º 向心推力轴承： 0º <90º < 向心角接触轴承: 0º ≤45º < 推力角接触轴承: 45º < 90º < 推力轴承: =90º 注意： 在径向载荷作用下产生内部轴向力R，其方向是使内外圈 分离，所以要成对使用 内部轴向力R的大小与有关
1 内径尺寸代号 2 尺寸系列代号 3 类型代号
第9章
滚动轴承的选用与支座设计 §6－1
滚动轴承的基本组成
滚动轴承的基本组成
滚动轴承是一种常用的机械元件，其基本组成包括以下几个部分：
1. 内外圈：内圈和外圈是滚动轴承的主要组成部分，它们通常由钢质制成，并具有高强度和硬度。
内圈可以直接固定在轴上，而外圈则可以与外部机构连接。
2. 滚动体：滚动体是滚动轴承的核心组成部分，它们通过滚动在内外圈之间传递力量。
常见的滚动体包括钢球、滚子或滚珠。
滚动体的形状和大小根据具体的应用需求而定。
3. 保持架：保持架是用来保持滚动体在内外圈之间正确位置的组件。
它通常由塑料或金属制成，在承载力和灵活性之间取得平衡。
保持架的设计可以影响滚动轴承的运行速度和噪音水平。
4. 导向环：导向环用于限制滚动体在轴向方向的移动。
它通常位于内、外圈之间，并通过导向槽或导向肩来实现。
导向环可以增加轴承的刚度和稳定性。
5. 密封件：密封件用于防止外界杂质进入轴承内部，并防止润滑剂泄漏。
常见的密封件包括橡胶环、金属罩和密封盘等。
6. 润滑剂：润滑剂用于减少滚动体与内外圈之间的摩擦和磨损，以提高轴承的运行效率和寿命。
常见的润滑剂包括液体脂、固体脂和油等。
以上是滚动轴承的基本组成部分，不同类型的滚动轴承在构造上可能有所不同。
在具体的应用中，还可能需要其他附加部件来满足特定的需求。
滚动轴承原理
滚动轴承原理
滚动轴承是一种常见的机械零部件，它通过滚动元件在内外圈之间滚动来减少
摩擦和支撑载荷。
它的原理和结构设计对于机械设备的性能和使用寿命有着重要的影响。
本文将介绍滚动轴承的原理，包括其工作原理、结构组成和应用特点。
滚动轴承的工作原理基于滚动摩擦，它通过滚动元件（如滚珠、滚柱、滚子等）在内外圈之间滚动来减少摩擦阻力，从而支撑并传递载荷。
相比于滑动轴承，滚动轴承能够承受更大的载荷和更高的转速，因此在众多机械设备中得到广泛应用。
滚动轴承通常由内圈、外圈、滚动元件和保持架等部件组成。
内外圈是轴承的
主要承载部分，其材质和热处理工艺对于轴承的使用寿命和性能有着重要的影响。
滚动元件则是承载载荷并减少摩擦的关键部分，其数量、尺寸和材质的选择直接影响轴承的承载能力和转速。
保持架则起到固定滚动元件的作用，保证其在工作中不会发生错位或者脱落。
滚动轴承具有结构简单、承载能力大、转速高、寿命长等特点，因此在各种机
械设备中得到广泛应用。
例如，汽车、航空航天、重型机械等领域都需要使用滚动轴承来支撑和传递载荷。
在工业生产中，滚动轴承的使用不仅提高了设备的性能，还降低了能耗和维护成本，因此受到了广泛的青睐。
总之，滚动轴承是一种重要的机械零部件，其原理和结构设计对于机械设备的
性能和使用寿命有着重要的影响。
了解滚动轴承的工作原理和结构组成，对于正确选择和使用滚动轴承，提高设备的性能和延长使用寿命具有重要意义。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解滚动轴承的原理，为实际应用提供参考。
滚动轴承滚动轴承的结构及类型PPT课件
P=R
（6）
推力轴承只能承受轴向载荷，因此其当 量动载荷为
P=A
（7）
58
59
60
61
五、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴 向载荷计算
角接触球轴承和圆锥滚子的结构特 点是在滚动体和滚道接触处存在着接触
角。当它承受径向载荷R时，作用在承
载区内第i个滚动体上的法向力Qi可分解 为径向分力Ri和轴向分力Si。各滚动体 上所受轴向分力的和即为轴承的内部轴 向力S（见图6a中的S1和S2）。轴承的内 部轴向力可以按表12计算。
67
A2 S2 A2 FA S1
（8）
用同样的方法分析，可得轴承I的 轴向力是下列两值中的较大者
A1 S1 A1 S2 FA
（9）
当轴向外力FA与图示方向相反时， 应取负值，其他计算步骤相同。
68
69
六、滚动轴承的额定静载荷
为限制滚动轴承在过载和冲击载荷 下产生的永久变形，应按静载荷作校核 计算。按静载荷进行校核的公式如下：
当轴承转速很低或间歇摆动时，一 般不会产生疲劳损坏。而很大的静载荷 或冲击载荷会使轴承滚道和滚动体接触 处产生塑性变形，使滚道表面形成变形 凹坑。从而使轴承在运转中产生剧烈振 动和噪声，无法正常工作。
此外，使用维护和保养不当或密封 润滑不良也能引起轴承早期磨损、胶合、 内外圈和保持架破损等失效形式。
或
L
106
C
（106转）(1)
F
式中， 为寿命指数，对球轴承=3，滚
子轴承 =1/3。
47
实际计算时，用小时表示轴承寿命 比较方便，上式可改写为：
Lh
106
C
60n F
（h） (2)
式中，n为轴承的转速，r/min。
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硬度 60~65 HRC
保持架：低碳钢； 保持架：低碳钢；铜、铝、塑料
6
9.2.1 滚动轴承的主要类型及特点
（一）滚动轴承的主要类型，性能和特点 向心轴承：主要承受径向载荷R 向心轴承 深沟球轴承（6） （ ） 圆柱滚子轴承（N） （ ） 调心球轴承（1） （ ） 推力轴承：只能承受轴向载荷A 推力轴承 推力球轴承（5） （ ） 向心推力轴承：R + A 向心推力轴承 角接触球轴承（7） （ ） 圆锥滚子轴承（3） （ ）
14
9.2.3滚动轴承的类型选择 滚动轴承的类型选择
（一）轴承的载荷
15
9.2.3滚动轴承的类型选择 滚动轴承的类型选择
（一）轴承的载荷
16
9.2.3滚动轴承的类型选择 滚动轴承的类型选择
（二）轴承的转速
极限转速nlim ：载荷P≤0.1C，冷却正常，0级公差时轴 承的最大允许转速。 对高转速的轴承： 1.优先选用球轴承（润滑的阻力） 2.轻系列轴承优于中、重系列（离心力） 3.实体保持架优于冲压保持架（易形成油膜减小摩擦） 4.提高公差等级、改善润滑条件等
1 R1
Fs1 FA
Fr
Fs2
2 R2
39
3、向心推力轴承的当量动载荷 、
P = f p ( XFr + YFa )
由径向受力平衡 条件求出支点反力
Fr Fr1 FA Fr2
40
9.5 滚动轴承的静载荷计算
摆动、转速极低及短期受冲击的轴承会产生塑 性变形。针对失效形式应进行静载荷计算。 基本额定静载荷C0：使受载最大的滚动体与滚 道接触中心处引起的接触应力达到一定值的载 荷。 当量静载荷P0： P0 =X0Fr+Y0Fa （9-19） 静载荷计算： C ≥ S P (9 22)
机械设计
第9章 滚动轴承
1
第9章 滚动轴承 章
9.1滚动轴承的组成、材料 滚动轴承的组成、 滚动轴承的组成 9.2滚动轴承的类型及选用 滚动轴承的类型及选用 9.2.1滚动轴承的类型 9.2.1滚动轴承的类型、特点 滚动轴承的类型、 9.2.2滚动轴承的代号 滚动轴承的代号 9.2.3滚动轴承的类型选择 滚动轴承的类型选择
FS 2 + FA > FS1 FS 2 + FA < FS 1
1 R1
Fs1 FA
Fr
Fs2
2 R2
轴承 1 被压紧，轴承2 被放松则 轴承2 被压紧，轴承1
Fa1= FA + Fs2 Fa2= Fs2 被放松则 Fa1= Fs1 Fa2= Fs1 - FA
结论： 1. “放松”轴承的轴向力等于其内部轴向力；
17
9.2.3滚动轴承的类型选择 滚动轴承的类型选择
（二）轴承的转速
推力轴承的主要承载能力表现在轴向，离心力 过大时无法通过径向反力平衡，将引起较大的 反力，发热大，极限转速较低
18
9.2.3滚动轴承的类型选择 滚动轴承的类型选择
（三）轴承的调心性能
2~3°
8~16
2~4
19
9.2.3滚动轴承的类型选择 滚动轴承的类型选择
圆锥滚子轴承（3） （ ）
9
9.2.1 滚动轴承的主要类型及特点
圆柱滚子轴承（N） （ ）
10
9.2.1 滚动轴承的主要类型及特点
圆柱滚子轴承（N） （ ）
11
9.2.2滚动轴承的代号（GB/T272—93） 滚动轴承的代号
前置代号 分部件： 内圈L 外圈 保持架 K 滚动体 五 类型 二 一 内径20~480 C15° AC25° 直径系列2轻3中4重 B 40° 宽度系列多数正常系列可不标 公差/P2、4、5、6、6x、0 游隙/C1、2、0、3、4、5 基本代号 四 三 后置代号 特殊材料 特殊结构
（四）轴承的安装与拆卸
20
9.2.3滚动轴承的类型选择 滚动轴承的类型选择
（五）经济性
滚动体采用球比滚子便宜，精度适宜
21
9.3滚动轴承的载荷分析、 9.3滚动轴承的载荷分析、失效形式与 滚动轴承的载荷分析 设计准则
9.3.1工作情况分析 9.3.2失效分析与设计准则
9.4滚动轴承的寿命计算 9.4滚动轴承的寿命计算
N
6
(9 10)
(9 11)
′ 60nLh C = Pε 6 10
′ 表 9 10 预期寿命 L h 推荐值
工作温度高于120°时：Ct=ftC温度系数 ft查表99
33
9.4.4滚动轴承的寿命计算 9.4.4滚动轴承的寿命计算
2. 修正额定寿命计算
L na = a 1 a 2 a 3 ( C / P ) ε
2. “压紧”轴承的轴向力等于外部轴向力的代数和。
38
2、角接触轴承的轴向载荷Fa 、角接触轴承的轴向载荷
总结：轴承轴向力 的确定 的确定： 总结：轴承轴向力Fa的确定： 1、确定轴承的内部轴向力 的大小及方向， 内部轴向力Fs的大小及方向 内部轴向力 的大小及方向， 2、确定轴系所受外部轴向力FA的大小及方向， 3、根据力的平衡条件确定哪个轴承被压紧，哪个轴 承放松 4、“放松”轴承的轴向力等于其内部轴向力； 、 “压紧”轴承的轴向力等于外部轴向力的代数和。
35
9.4.3角接触轴承的 9.4.3角接触轴承的载荷的计算 角接触轴承 1、角接触轴承的内部轴向力Fs 、角接触轴承的内部轴向力
由于接触角存在，受径向载荷作用时，滚动体的反力可分为径向 分力和轴向分力，各轴向分力之和即为轴承内部轴向力。（图9-11）
∑S
∑F
s
Pi
ri
i
=S
cos(iγ ) = Fr
23
9.3滚动轴承的失效形式与设计准则
9.3.1工作情况分析 9.3.1工作情况分析
1.运动关系：内外圈相对回转；滚动体 既自转又 公转。 2.轴承中载荷的分布： 推力轴承 F0 =Fa /z 向心轴承，在载荷Fr 的作用 R 下，假设下半圈滚动体受力； 根据变形关系，中间滚动体受 力最大，向两边逐渐减小。
0 0 0
或
C0 / P0 ≥ S 0
S0 ≤1？
（一）基本额定寿命
1.基本额定寿命 ：一批相同的轴承中 基本额定寿命 90％的轴承不发生疲劳点蚀前的总转 数（以106为单位）或小时数。 基本额额定寿命用 L10或L10h 来表示。
29
9.4.1滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷 9.4.1滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷
（二）滚动轴承的基本额定动载荷
保证半圈受力 FS≈1.25 Fr tgα 由于存在内部 轴向力，角 接触轴承通常成对使用。
36
9.4.3角接触轴承的 9.4.3角接触轴承的载荷的计算 角接触轴承 1、内部轴向力Fs(大小、方向) 、内部轴向力 大小、方向 大小
角接触轴承的内部轴 表9-12 向力，其方向 方向视正、 30000 方向 70000C 70000AC 70000B Fs =Fr/2Y Fs =e Fr Fs =0.68 Fr Fs =1.14 Fr 反装情况而定 正装（面对面） 反装（背对背）
( 9 12 )
Lna ___ 任意使用条件下的寿命 ， n表示失效概率； a1 ____ 可靠性修正系数，表 9 11； a 2 ____ 材料特性修正系数，由 厂家给出； a 3 ____ 使用条件修正系数，由 分析及实验确定，通常 取1。
34
9.4.3角接触轴承的 9.4.3角接触轴承的载荷的计算 角接触轴承 1、内部轴向力 、 2、角接触轴承的轴向载荷 、角接触轴承的轴向载荷 3、角接触轴承的 、角接触轴承的当量动载荷 轴承的 例题
冲击载荷系数 表9-8
Y = 0.4ctgα
（9-6）
P = fp（X Fr+Y Fa）
径向动载荷系数
轴向载荷系数，表9-7，e （9-7） P = fpR
仅能承受径向载荷的轴承N类 仅能承受轴向载荷的轴承 5类
P = fpA（9-8）
31
9.4.4滚动轴承的寿命计算 9.4.4滚动轴承的寿命计算
内部轴向力的大小（p304 表9-12） S1 R1 Fa Fr S2 R2
保证半圈受力 Y、e查表9-7
70000C的e值 可试取0.4 S1 Fr Fa R2
37
S2
R1 径向力Fr的计算由受力平衡条件求出
2、角接触轴承的轴向载荷Fa 、角接触轴承的轴向载荷
根据Fs1、 Fs2及外加 轴向载荷FA“判断”：
图 9-8 固定套圈应力变化
26
9.3.2滚动轴承失效形式与设计准则 9.3.2滚动轴承失效形式与设计准则
（一）滚动轴承的失效形式 失效形式
1. 2. 3. 4. 5. 点蚀 塑性变形 磨损 元件回火 元件破裂
对策
寿命计算 静载荷计算，正确使用 静载荷计算， 润滑，密封 润滑，散热，限制最高转速 正确安装使用
2
9.1.1滚动轴承的组成 滚动轴承的组成
内圈 外圈 保持架 滚动体 材料
3
滚动体的形状
球
圆柱滚子
圆锥滚子
球面滚子
滚针
4
保持架的作用：避免滚动体直接接触， 保持架的作用：避免滚动体直接接触， 减少发热和磨损。 减少发热和磨损。
保持架材料：低碳钢； 保持架材料：低碳钢；铜、铝、塑料
5
轴承材料
轴承内、外圈、滚动体材料：强度高、 轴承内、外圈、滚动体材料：强度高、耐磨性好 轴承钢：铬猛合金钢， 轴承铬钢GCr15， 轴承钢：铬猛合金钢，例如轴承铬钢
7
9.2.1 滚动轴承的主要类型及特点 P288表9-2 表
4
1ห้องสมุดไป่ตู้
2
3
5
6
7
29
N
保持架：低碳钢； 保持架：低碳钢；铜、铝、塑料
6
9.2.1 滚动轴承的主要类型及特点
（一）滚动轴承的主要类型，性能和特点 向心轴承：主要承受径向载荷R 向心轴承 深沟球轴承（6） （ ） 圆柱滚子轴承（N） （ ） 调心球轴承（1） （ ） 推力轴承：只能承受轴向载荷A 推力轴承 推力球轴承（5） （ ） 向心推力轴承：R + A 向心推力轴承 角接触球轴承（7） （ ） 圆锥滚子轴承（3） （ ）
14
9.2.3滚动轴承的类型选择 滚动轴承的类型选择
（一）轴承的载荷
15
9.2.3滚动轴承的类型选择 滚动轴承的类型选择
（一）轴承的载荷
16
9.2.3滚动轴承的类型选择 滚动轴承的类型选择
（二）轴承的转速
极限转速nlim ：载荷P≤0.1C，冷却正常，0级公差时轴 承的最大允许转速。 对高转速的轴承： 1.优先选用球轴承（润滑的阻力） 2.轻系列轴承优于中、重系列（离心力） 3.实体保持架优于冲压保持架（易形成油膜减小摩擦） 4.提高公差等级、改善润滑条件等
1 R1
Fs1 FA
Fr
Fs2
2 R2
39
3、向心推力轴承的当量动载荷 、
P = f p ( XFr + YFa )
由径向受力平衡 条件求出支点反力
Fr Fr1 FA Fr2
40
9.5 滚动轴承的静载荷计算
摆动、转速极低及短期受冲击的轴承会产生塑 性变形。针对失效形式应进行静载荷计算。 基本额定静载荷C0：使受载最大的滚动体与滚 道接触中心处引起的接触应力达到一定值的载 荷。 当量静载荷P0： P0 =X0Fr+Y0Fa （9-19） 静载荷计算： C ≥ S P (9 22)
机械设计
第9章 滚动轴承
1
第9章 滚动轴承 章
9.1滚动轴承的组成、材料 滚动轴承的组成、 滚动轴承的组成 9.2滚动轴承的类型及选用 滚动轴承的类型及选用 9.2.1滚动轴承的类型 9.2.1滚动轴承的类型、特点 滚动轴承的类型、 9.2.2滚动轴承的代号 滚动轴承的代号 9.2.3滚动轴承的类型选择 滚动轴承的类型选择
FS 2 + FA > FS1 FS 2 + FA < FS 1
1 R1
Fs1 FA
Fr
Fs2
2 R2
轴承 1 被压紧，轴承2 被放松则 轴承2 被压紧，轴承1
Fa1= FA + Fs2 Fa2= Fs2 被放松则 Fa1= Fs1 Fa2= Fs1 - FA
结论： 1. “放松”轴承的轴向力等于其内部轴向力；
17
9.2.3滚动轴承的类型选择 滚动轴承的类型选择
（二）轴承的转速
推力轴承的主要承载能力表现在轴向，离心力 过大时无法通过径向反力平衡，将引起较大的 反力，发热大，极限转速较低
18
9.2.3滚动轴承的类型选择 滚动轴承的类型选择
（三）轴承的调心性能
2~3°
8~16
2~4
19
9.2.3滚动轴承的类型选择 滚动轴承的类型选择
圆锥滚子轴承（3） （ ）
9
9.2.1 滚动轴承的主要类型及特点
圆柱滚子轴承（N） （ ）
10
9.2.1 滚动轴承的主要类型及特点
圆柱滚子轴承（N） （ ）
11
9.2.2滚动轴承的代号（GB/T272—93） 滚动轴承的代号
前置代号 分部件： 内圈L 外圈 保持架 K 滚动体 五 类型 二 一 内径20~480 C15° AC25° 直径系列2轻3中4重 B 40° 宽度系列多数正常系列可不标 公差/P2、4、5、6、6x、0 游隙/C1、2、0、3、4、5 基本代号 四 三 后置代号 特殊材料 特殊结构
（四）轴承的安装与拆卸
20
9.2.3滚动轴承的类型选择 滚动轴承的类型选择
（五）经济性
滚动体采用球比滚子便宜，精度适宜
21
9.3滚动轴承的载荷分析、 9.3滚动轴承的载荷分析、失效形式与 滚动轴承的载荷分析 设计准则
9.3.1工作情况分析 9.3.2失效分析与设计准则
9.4滚动轴承的寿命计算 9.4滚动轴承的寿命计算
N
6
(9 10)
(9 11)
′ 60nLh C = Pε 6 10
′ 表 9 10 预期寿命 L h 推荐值
工作温度高于120°时：Ct=ftC温度系数 ft查表99
33
9.4.4滚动轴承的寿命计算 9.4.4滚动轴承的寿命计算
2. 修正额定寿命计算
L na = a 1 a 2 a 3 ( C / P ) ε
2. “压紧”轴承的轴向力等于外部轴向力的代数和。
38
2、角接触轴承的轴向载荷Fa 、角接触轴承的轴向载荷
总结：轴承轴向力 的确定 的确定： 总结：轴承轴向力Fa的确定： 1、确定轴承的内部轴向力 的大小及方向， 内部轴向力Fs的大小及方向 内部轴向力 的大小及方向， 2、确定轴系所受外部轴向力FA的大小及方向， 3、根据力的平衡条件确定哪个轴承被压紧，哪个轴 承放松 4、“放松”轴承的轴向力等于其内部轴向力； 、 “压紧”轴承的轴向力等于外部轴向力的代数和。
35
9.4.3角接触轴承的 9.4.3角接触轴承的载荷的计算 角接触轴承 1、角接触轴承的内部轴向力Fs 、角接触轴承的内部轴向力
由于接触角存在，受径向载荷作用时，滚动体的反力可分为径向 分力和轴向分力，各轴向分力之和即为轴承内部轴向力。（图9-11）
∑S
∑F
s
Pi
ri
i
=S
cos(iγ ) = Fr
23
9.3滚动轴承的失效形式与设计准则
9.3.1工作情况分析 9.3.1工作情况分析
1.运动关系：内外圈相对回转；滚动体 既自转又 公转。 2.轴承中载荷的分布： 推力轴承 F0 =Fa /z 向心轴承，在载荷Fr 的作用 R 下，假设下半圈滚动体受力； 根据变形关系，中间滚动体受 力最大，向两边逐渐减小。
0 0 0
或
C0 / P0 ≥ S 0
S0 ≤1？
（一）基本额定寿命
1.基本额定寿命 ：一批相同的轴承中 基本额定寿命 90％的轴承不发生疲劳点蚀前的总转 数（以106为单位）或小时数。 基本额额定寿命用 L10或L10h 来表示。
29
9.4.1滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷 9.4.1滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷
（二）滚动轴承的基本额定动载荷
保证半圈受力 FS≈1.25 Fr tgα 由于存在内部 轴向力，角 接触轴承通常成对使用。
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9.4.3角接触轴承的 9.4.3角接触轴承的载荷的计算 角接触轴承 1、内部轴向力Fs(大小、方向) 、内部轴向力 大小、方向 大小
角接触轴承的内部轴 表9-12 向力，其方向 方向视正、 30000 方向 70000C 70000AC 70000B Fs =Fr/2Y Fs =e Fr Fs =0.68 Fr Fs =1.14 Fr 反装情况而定 正装（面对面） 反装（背对背）
( 9 12 )
Lna ___ 任意使用条件下的寿命 ， n表示失效概率； a1 ____ 可靠性修正系数，表 9 11； a 2 ____ 材料特性修正系数，由 厂家给出； a 3 ____ 使用条件修正系数，由 分析及实验确定，通常 取1。
34
9.4.3角接触轴承的 9.4.3角接触轴承的载荷的计算 角接触轴承 1、内部轴向力 、 2、角接触轴承的轴向载荷 、角接触轴承的轴向载荷 3、角接触轴承的 、角接触轴承的当量动载荷 轴承的 例题
冲击载荷系数 表9-8
Y = 0.4ctgα
（9-6）
P = fp（X Fr+Y Fa）
径向动载荷系数
轴向载荷系数，表9-7，e （9-7） P = fpR
仅能承受径向载荷的轴承N类 仅能承受轴向载荷的轴承 5类
P = fpA（9-8）
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9.4.4滚动轴承的寿命计算 9.4.4滚动轴承的寿命计算
内部轴向力的大小（p304 表9-12） S1 R1 Fa Fr S2 R2
保证半圈受力 Y、e查表9-7
70000C的e值 可试取0.4 S1 Fr Fa R2
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S2
R1 径向力Fr的计算由受力平衡条件求出
2、角接触轴承的轴向载荷Fa 、角接触轴承的轴向载荷
根据Fs1、 Fs2及外加 轴向载荷FA“判断”：
图 9-8 固定套圈应力变化
26
9.3.2滚动轴承失效形式与设计准则 9.3.2滚动轴承失效形式与设计准则
（一）滚动轴承的失效形式 失效形式
1. 2. 3. 4. 5. 点蚀 塑性变形 磨损 元件回火 元件破裂
对策
寿命计算 静载荷计算，正确使用 静载荷计算， 润滑，密封 润滑，散热，限制最高转速 正确安装使用
2
9.1.1滚动轴承的组成 滚动轴承的组成
内圈 外圈 保持架 滚动体 材料
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滚动体的形状
球
圆柱滚子
圆锥滚子
球面滚子
滚针
4
保持架的作用：避免滚动体直接接触， 保持架的作用：避免滚动体直接接触， 减少发热和磨损。 减少发热和磨损。
保持架材料：低碳钢； 保持架材料：低碳钢；铜、铝、塑料
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轴承材料
轴承内、外圈、滚动体材料：强度高、 轴承内、外圈、滚动体材料：强度高、耐磨性好 轴承钢：铬猛合金钢， 轴承铬钢GCr15， 轴承钢：铬猛合金钢，例如轴承铬钢
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9.2.1 滚动轴承的主要类型及特点 P288表9-2 表
4
1ห้องสมุดไป่ตู้
2
3
5
6
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