第7章 滚 动 轴 承
《机械基础》第七章 支撑零部件解析
既支撑转动零件，又传递 机床主轴，减速器 动力：承受转矩和弯矩 中的轴
传动轴 传递动力，承受转矩
桥式起重机的传动 轴，汽车中连接变 速箱与后桥间的传 动轴
。
光轴
{ 2.根据外形不同 阶梯轴（应用最广泛）
二、转轴的结构
1、转轴正常工作结构上的要求：
（1）、轴上零件要有可靠的周向固定和轴向 固定。
4. 轴的加工方法、装配方法以及其它特殊要求
在选择轴的结构和形状时，
❖ 应使轴的形状接近于等强度条件； ❖ 避免各轴段剖面突然改变，以降低局构应便于加工与装配，形状力求简单，阶梯轴的级数
尽可能少，各段直径不能相差太大。
（1）轴上需磨削的轴段，应设置砂轮越程槽； （2）车制螺纹的轴段，应有螺尾退刀槽； （3）各圆角，倒角，砂轮越程槽及退刀槽等尺寸，尽可能
（7）零件装配时应尽量不接触其它零件的 配合表面；
（8）轴肩高度应考虑零件拆卸方便 。
5、提高轴承载能力的措 施
（1）结构设计方面（减少应力集中）
a、相邻轴段直径不宜相差太大； b、过渡圆角半径不能太小，或用凹切圆角或
中间环； c、尽量避免在轴上开横孔、凹槽等，合理选
择键槽(盘铣)； d、过盈配合轴段可采用一些特殊结构
（2）、轴应便于加工并尽量避免或减少应力 集中。
（3）、轴上零件便于安装和拆卸。
2、轴上零件的固定
（１）轴向固定 作用：保证零件在轴上有确定的轴向位置。 目的：防止零件作轴向移动，并能承受轴向 力 常用方法：轴肩、轴环、轴套、圆螺母、轴 端挡圈等。
①轴肩
轴肩：轴上截面突变的部位。 非定位轴肩：便于装拆、起过渡作用， h=(1~2)mm。 定位轴肩：起轴向定位作用。
⑥弹性挡圈固定
键与花键(第7章)
C
dm d
D
挤压强度条件：
P
2000 T z hl dm
[ ]P
动联接（耐磨性条件）： P 2000 T [P] z hl dm
T——传递扭矩（N.m） Z——花键齿数 l ——键齿工作长度（mm）dm——花键的平均直径 ψ——载荷分布不均系数 h——键齿侧面工作高度（mm）
4、切向键 两个斜度为1：100的楔键联接，上、下两面为工作面（打 入）布置在圆周的切向 工作原理：靠工作面与轴及轮毂相挤压来传递扭矩
工作面
毂
轴
1:100
二、键联接的选择和强度校核
1、选择 类型尺寸： （b×h）×L
由轴径d 由轮毂宽
从标准中选b×h 选键长L（系列值）
由结构确定，而 不是由强度确定。
弹 性 环 的 材 料 为 高 碳 钢 或 高 碳 合 金 钢 （ 65 ， 70 ， 55Cr2 、 60Cr2）并经热处理。锥角一般为12.5~17°，另外要求内、外 环锥面配合良好。
l
L
特点：可传递较大扭矩和轴向力，无应力集中，对中性好， 但加工要求较高，应用受限制。
D d
§7—4 销联接
定位销——主要用于零件间位置定位，左图，常用作组合加 工和装配时的主要辅助零件。
2000T kld
[ ]P
允许传递的扭矩：
T
1 2
kld[
]P
T——扭矩（Nmm）k——工作高度 k=h/2
d——轴径（mm）
l——工作长度 A型键：l=L-b B型键：l=L C型键：l=L-b/2
L——公称长度
b）剪切强度条件
N 1000T / d 2 2000T [ ]
第7章 数控机床机械装置故障诊断与维修
2)用顺序选刀方式选刀时，必须注意刀具放置在 刀库上的顺序要正确。其他选刀方式也要注意所 换刀具号是否与所需刀具一致，防止换错刀具导 致事故发生。
3)用手动方式往刀库上装刀时，要确保装刀到位、 装牢靠。检查刀座上的锁紧是否可靠。
4)经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床 主轴回换刀点位置是否到位，并及时调整，否则 不能完成换刀动作。 5)要注意保持刀具刀柄和刀套的清洁。 6)开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各 部分工作是否正常，特别是各行程开关和电磁阀 能否正常动作。检查机械手液压系统的压力是否 正常，刀具在机械手上锁紧是否可靠，发现不正 常及时处理。
在操作过程中会出现不正常现象
二、机械部件故障常见类型
1．按照故障发生的原因分 1）磨损性故障：正常磨损而引发的故障； 2）错用性故障：使用不当而引发的故障； 3）先天性故障：由于设计或制造不当而造成机械系统 中存在某种薄弱环节而引发的故障。 2．按照故障的性质分 1）间歇性故障：只是短期内丧失某些功能，稍加修理 调试就能恢复，不需要更换零件； 2）永久性故障：某些零件已损坏，需要更换或修理才 能恢复。
1）突发性故障：不能靠早期测试检测出来的故障； 2）渐发性故障：故障发展有一个过程，可以对其进行 预测和监视。
机械部件故障常见类型
6．按照故障发生的频次 1）偶发性故障：发生频率很低的故障；
2）多发性故障：经常发生的故障。
7．按照故障发生、发展的规律分 1）随机性故障：故障发生的时间是随机的； 2）有规则故障：故障发生比较有规则。
15)经常检查压缩空气气压，并调整到标准要求值。足够 的气压能使主轴锥孔中的切屑和灰尘清理彻底。
七、主轴常见故障诊断与维修
（1）主轴发热 （2）主轴在强力切削时停转
《机械设计》第8章 轴承
四 向心角接触轴承轴向力的计算
1 派生轴向力
R S0
P0 N0
1 派生轴向力
向心角接触轴承的派生轴向力
圆锥滚子轴 承
角接触球轴承
C型
AC型
B型
（α=15°) （α=25°) （α=40°)
S=R/(2Y)
S=eR S=0.68R S=1.14R
2 轴向力A的计算
R1
R2
2 轴向力A的计算
假设Fa+S1>S2,
滑动轴承的特点、应用及分类
在以下场合，则主要使用滑动轴承： １．工作转速很高，如汽轮发电机。 ２．要求对轴的支承位置特别精确，如精密磨床。 ３．承受巨大的冲击与振动载荷，如轧钢机。 ４．特重型的载荷，如水轮发电机。 ５．根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴轴承。
６．径向尺寸受限制时，如多辊轧钢机。
S1
R1 1被放松
A1=S1
S2
ΔS
ΔS
R2
2被压紧
A2=S2+ΔS =S1+Fa
2 轴向力A的计算
假设Fa+S1<S2,
ΔS
S1
R1 1被压紧 A1=S1+ΔS =S2-Fa
S2 R2 2被放松
A2=S2
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。
1.基本概念
⑴轴承寿命
⑵基本额定寿命L10 ——同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%
的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数L10（以106r 为单位）或一定转速下的工作时数 Lh ⑶基本额定动载荷C
L10=1时，轴承所能承受的载荷 由试验得到
第七章 滚动轴承的互换性
上一页 下一页
返回
7.3滚动轴承与轴和外壳孔的配合及选择
• 为了装卸方便，可选用剖分式外壳，如果剖分式外壳与外圈采用的配 合较紧，会使外圈产生椭圆变形，因此宜采用较松配合。当轴承安装 在薄壁外壳、轻合金外壳或薄壁的空心轴上时，为了保证轴承工作有 足够的支承刚度和强度，所采用的配合应比装在厚壁外壳、铸铁外壳 或实心轴上时紧一些。 • 5.安装和拆却轴承的条件 • 考虑到轴承安装和拆卸的方便，宜采用较松的配合，这点对在重型机 械上使用的大型或特大型轴承尤为重要。如果既要求装拆方便，又需 紧配合时，可采用分离型轴承，或采用内圈带锥孔、带紧定套和退卸 套的轴承。
上一页 下一页
返回
7.3滚动轴承与轴和外壳孔的配合及选择
• (2)旋转精度和旋转速度的影响。机器要求有较高的旋转精度时，相 应地要选用较高精度等级的轴承，因此，与轴承配合的轴和壳体孔， 也要选择较高精度的标准公差等级。对于承受负荷较大且要求较高旋 转精度的轴承，为了消除弹性变形以及振动的影响，应避免采用间隙 配合。而对一些精密机床的轻负荷轴承，为了避免孔和轴的形状误差 对轴承精度的影响，常采用有间隙的配合。 • 4.轴和外壳孔的结构与材料
图7-5例题图
返回
上一页 下一页
返回
7.2 滚动轴承内外径及相配合轴径、外 壳孔的公差带
• 7.2.2 与滚动轴承配合的轴、孔公差带
• GB/T 275-1993规定，滚动轴承与轴颈、外壳孔配合的常用公差带如 图7-3所示。其适用范围如下。 • (1)主机对旋转精度、运转平稳性、工作温度等无特殊要求的安装情 况。 • (2)轴承外形尺寸符合国标规定，且公称内径d≤500 mm，公称外径 D≤500 mm。 • (3)轴承公差符合GB 307.1“滚动轴承公差”中的0、6(6X)。 • (4)轴承游隙符合GB 4604“滚动轴承径向游隙”中的0组。 • (5)轴为实心或厚壁钢制轴。 • (6)外壳为铸钢或铸铁制件。
键与花键(第7章)
一、型面联接
轴和毂孔有柱形和圆锥形等。 特点：没有应力集中源，对中性好，承载能力强，装拆方便，
但加工不方便，需用专用设备，应用较少。另外成形面 还有方形、六边形及切边圆形等，但对中性较差。
二、胀紧联接
如图为弹性环联接——利用锥面贴合并挤紧在轴毂之间用摩 擦力传递扭矩，有过载保护作用。
联接销——主要用于零件间的联接或锁定，中图，可传递不 大的载荷
安全销——主要用于安全保护装置中的过载剪断元件 ，右图
1、销联接
圆柱销靠过盈配合固定在 销孔中，经多次装拆会降低定 位精度和可靠性。
圆锥销具有1:50的锥度， 安装方便，定位精度高。
开尾圆锥销在联接时的防松 效果好，适用于有冲击、振动的 场合的联接。
装配方法： 1）压入法—利用压力机将被包容件压入包容件中，由于压
入过程中表面微观不平度的峰尖被擦伤或压平，因而降 低了联接的紧固性 2）温差法——加热包容件，冷却被包容件。可避免擦伤联 接表面，联接牢固。
允许传递的扭矩：
T
1 2
kld[ ]P
T——扭矩（Nmm）k——工作高度 k=h/2
d——轴径（mm）
l——工作长度 A型键：l=L-b B型键：l=L C型键：l=L-b/2
L——公称长度
b）剪切强度条件
N 1000T / d 2 2000T [ ]
bl
bl
bld
2、半圆键联接强度校核
利用两个被联接件本身的过盈配合来实现，一为包容 件，另一为被包容件
无辅助件——用于轴与轮毂联接，轮圈与轮芯的联接及滚动轴 承与轴及座孔的联接
摩擦
力 力矩
轴向固定 周向固定
F/2
滚动轴承
五四 三
组合代号
尺寸系列代号
类宽
型
（ 或
直 径
代
高 ）
系 列
号
度 系
代 号
列
代
号
圆锥滚子轴承（3）
二一
内 径 尺 寸 代 号 20~480mm
例 试说明下列轴承代号的含义：
6 12 06 3 3 15/p6
公差等级代号，0级（普通级） 内径尺寸代号，d=30mm
尺寸系列代号，直径系列2（轻系列） 宽度系列1（正常系列）
外圈 outer ring
轴承装配
与滑动轴承相比滚动轴承的优缺点：
优点： ●摩擦阻力小、起动灵敏、效率高； ●轴向结构紧凑、润滑简单； ●运转精度较高； ●不需要用有色金属； ●标准化程度高，成批生产，成本较低。
缺点： ●抗冲击能力差； ●安装不方便（不是剖分件，常需加热后安装）； ●径向处尺寸大； ●高速运转时振动及噪音较大； ●寿命比液体摩擦滑动轴承低。 ●因滚动轴承不能剖分，位于长轴中间的滚动轴承安装较困难。
9、推力球轴承 （类型代号：5）
单列推力球轴承
特点 套圈与滚动体是分离的。 （单列推力球轴承）有 两个套圈，内径稍小的 “紧圈”装载轴上， 内径稍大的“松圈” 则与轴保持一定的间隙， 并被安放在机座中。 可承受单向的轴向力。 用于转速不高，轴向力 较大的场合。
双列推力球轴承 （类型代号：5）
特点 双列推力球轴承有三个套圈， 其中两个为“松圈”，一个为 “紧圈”，可承受双向轴向力。
是以轴承中点为心的球面，可调心。
适用于多支点和变形较大的传动轴，
以及不能精确对中的支承处。
7、调心滚子轴承 （类型代号：2 ）
特点 能承受较大的径向力和 少量的轴向力。承载能 力大，具有调心性能。
第7章--流体润滑理论
)
压力无量纲方程
p* h02 p , h* h
6UB
h0
K h1 h0
无量纲压力方程为:
P*
1 K
1
h
*
(K
K 1 2)h *2
1 K
2
最大无量纲压力p *
K
4(K 1)(K 2)
压力分布
0.04 0.03
K=1
0.02 0.01 0.00
1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
p 3U dh ( y2 L2 )(当 L 0.25时, 计算结果比较准确.)
h3 dx
4B
四、流体静压润滑
• 流体静压润滑的油膜是由外界通入压力流体而 强制形成的.
• 优点: • 1．静压承轴利用外界供给压力油，形成承
载油膜密封于完全液体摩擦状态，f很小，起 动力矩小，效率高。 • 2．静压轴承不磨损，寿命长，长期保持精 度。 • 3．能在低速和重载下工作。
弹性变形形成流体动力油膜
流体润滑
楔形油膜
弹性流体润滑（EHL）
挤压油膜
润滑状态过程
STRIBECK根据滑动轴承与滚动轴承的实际测量，研 究了随着工况条件的改变，润滑状态的过度过程。 为了消除温度对粘度的影响，采用25℃ 作为计算摩 擦因数的依据，将润滑状态分为三个区域。
流体润滑: 油膜h>Rq，摩擦特性完全取决于液体的体 相性能，μ与流体的粘度有关。气体润滑、磁浮。
Qc p
1
5
4.11
06
189.5 8 8 01
03
1.8
8
0.7
4C
五、流体动压润滑
5.1推力轴承的设计
结构:瓦块固定, 转子旋转, 并承担载荷。瓦块开有油 槽, 斜表面, 转子运动将油 带入收敛楔形产生动压润 滑。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第7章 滚 动 轴 承
习 题 参 考 答 案
1．选择题
1）中等转速正常润滑的滚动轴承的主要失效形式是__（1）__。
(1) 疲劳点蚀 (2) 塑性变形
(3) 胶合
2）按基本额定动载荷选定的滚动轴承，在预定的使用期限内其失效概率最大为__(3)__。
(1) 1% (2) 5%
(3) 10% (4) 50%
3）外圈固定内圈随轴转动的滚动轴承，其内圈上任一点的接触应力为__(3)__。
(1) 对称循环交变应力 (2) 静应力
(3) 不稳定的脉动循环交变应力 (4) 稳定的脉动循环交变应力
4）角接触球轴承承受轴向载荷的能力，随公称接触角α的增大而__（1）__。
(1) 增大 (2) 减少
(3) 不变
5）滚动轴承的接触式密封是__（1）__。
(1) 毡圈密封 (2) 油沟式密封
(3) 迷宫式密封 (4) 甩油密封
6）滚动轴承中，为防止轴承发生疲劳点蚀，应进行__（1）__。
(1) 疲劳寿命计算 (2) 静强度计算
(3) 极限转速验算
7）下列四种轴承中，__（2）__必须成对使用。
(1) 深沟球轴承 (2) 圆锥滚子轴承
(3) 推力球轴承 (4) 圆柱滚子轴承
2．简答题
略
3．设计计算题
1）根据工作条件，某机器传动装置中，轴的两端各采用一个深沟球轴承，轴径为mm 35=d ，轴的转速r/min 2000=n ，每个轴承径向载荷N 2000r =F ，一般温度下工作，
载荷平稳，预期寿命h 8000h ='L ，试选用轴承。
解
根据题意查表1p =f ； 1t =f
r r p F F f P == 3=ε
则轴承基本额定动载荷的计算值为
kN 73.1910800020006020001060106031616h t r 16h t =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛'=⎪⎭⎫ ⎝⎛'='εεL n f F L n f P C
查手册6207轴承的基本额定动载荷19.73kN kN 5.25r >=C ，满足要求。
因此选用6207轴承。
2）一工程机械的传动装置中，根据工作条件决定采用一对角接触球轴承，面对面布置（如下图所示）。
初选轴承型号为7210AC （α=25˚），已知轴承所受载荷F r1=3000N ，F r2=1000N ，轴向外载荷F A =800N ，轴的转速n =1460r/min 轴承在常温下工作，运转中受中
等冲击（p f =1.4），轴承预期寿命h 10000h ='L 。
（C r =40.8kN C 0r =30.5kN ） 试问： （1）说明轴承代号的意义
（2）计算轴承的内部轴向力S 1，S 2 及轴向力F a1 ，F a2
（3）计算当量动载荷P 1，P 2
（4）计算轴承寿命，说明所选轴承型号是否恰当？
解
（1）略
（2）查表轴承的内部轴向力r 68.0F S =； 68.0=e ； 1t =f
N 204068.0r11==F S N 68068.0r22==F S
N 2040N 14801A 2=<=+S F S 且两轴承为面对面安装
所以2轴承被“压紧”，1轴承被“放松”，
N
2040N
1240N 800N 20401a1A 1a2===-=-=S F F S F （3）e F F r a ===68.03000204011
查表 0,111==Y X N 4200
r1p 1==F f P 68.024.11000124022=>==e F F r a
查表 87.0,41.022==Y X N 32.2084)(2a 2r22p 2=+=F Y F X f P
（4）因为21P P >
所以 h L h P C f n L h t h 1000010465)(601031
610='>≈= 所选轴承型号恰当。
4．结构改错题
略。