机械设计基础 滚动轴承
高等教育出版社第16章 机械设计基础第五版滚动轴承
计算准则： 一般轴承 —疲劳寿命计算（针对点蚀） 静强度计算
低速或摆动轴承 —只进行静强度计算
高速轴承 —进行疲劳寿命计算、校验极限转速。
二、轴承寿命
轴承的寿命：轴承的一个套圈或滚动体材料出现第 一个疲劳扩展迹象前，一个套圈相对 于另一个套圈的总转数，或在某一转 速下的工作小时数。
由于制造精度、材料的差异，即使是同样的材 料、同样的尺寸以及同一批生产出来的轴承，在完 全相同的条件下工作，它们的寿命也不相同，也会 产生和大得差异，甚至相差达到几十倍。 一个具体的轴承很难预知其确切的寿命，但 试验表明，轴承的可靠性与寿命之间有如P278图 16-6的关系曲线。
如图所示，有两种 受力情况：
（1）若FA+FS2>FS1
由于轴向固定，轴不能向右 移动，即轴承1被压紧，由力 的平衡条件得： FA
O1
O2
轴承1（压紧端）承受的轴向载荷为：
Fa1 FA Fs 2
轴承2（放松端）承受的轴向载荷为：
Fa 2 FS 2
（1）若FA+FS2<FS1
即FS1-FA>FS2，则轴承2被压紧，由力的平衡 条件得： 轴承1（放松端）承受的轴向载荷：
N
三、当量动载荷的计算
滚动轴承的基本额定动载荷是在一定的试验 向心轴承是指轴承受纯径向载荷， 条件下确定的。
推力轴承是指承受中心轴向载荷。
如果作用在轴上的实际载荷既有径向载荷， 又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与试验 条件相当的载荷后，才能和基本额定动载荷进行 比较。换算后的载荷是一种假定的载荷，故称为 当量动载荷： 径向载荷 轴向载荷
图a所示的为外圈宽边相对（背对背）安装， 称为反装。图b的为外圈窄边相对（面对面）安装， 称为正装。
《机械设计基础》试题库_滚动轴承
第16章滚动轴承习题与参考答案一、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2B. 3或7C. N或NUD. 6或NA2 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=r1B. r＞r lC. r＜r1D. r≤r l5 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。
A. 内圈与心轴较紧、外圈与齿轮较松B. 内圈与心轴较松、外圈与齿轮较紧C. 内圈、外圈配合均较紧D. 内圈、外圈配合均较松14 滚动轴承的代号由前置代号、基本代号和后置代号组成，其中基本代号表示。
机械设计基础-13.6滚动轴承的组合设计
第六节滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计的内容包括：轴承的定位和紧固、轴承的配置设计、轴承位置的调节、轴承的润滑与密封、轴承的配合以及轴承的装拆等问题。
（一）支承部分的刚性和同心度：若座体刚度低，则滚动体受力增大，因此，应适当增加壁厚、采用加强筋，并使轴承座孔同心，减小轴的偏转。
（二）轴承的配置（轴系固定）：支承部件的主要功能是对轴系回转零件起支承作用，并承受径向和轴向作用力，保证轴系部件在工作中能正常地传递轴向力以防止轴系发生轴向窜动而改变工作位置。
为满足功能要求，必须对滚动轴承支承部件进行轴向固定。
固定的目的：当轴受到外载荷作用时，使轴有正确的位置、防止轴的轴向窜动以及轴受热膨胀后将轴承卡死。
固定方法：两端固定、一端固定一端游动、两端游动。
1、双支点单向固定（两端固定）：两个轴承各限制一个不同方向的轴的轴向移动（只固定内、外圈相对的一个侧面）。
适用于较短的轴系（跨距≤400）温升不高的场合。
为了补偿轴的受热膨胀，装配时应留有一定的轴向间隙。
(a) (b)图所示为两端固定方法，每个支点的外侧各有一个顶住轴承外圈的轴承盖，它通过螺钉与机座联接，每个轴承盖限制轴系一个方向的轴向位移，合起来就限制了轴的双向位移。
轴向力FA的力流路线是通过轴肩、内圈、外圈及轴承盖来实现的。
图(a)为采用深沟轴承的结构，只能承受少量的轴向力；图(b)为采用角接触轴承的结构，可承受较大轴向力。
这种支承形式属功能集中型，每个轴承均承受径向力、轴向力的复合作用，简化了支承结构。
轴系部件工作时，由于功率损失会使温度升高，轴受热后伸长，从而影响轴承的正常工作。
因此支承部件结构设计时必须考虑热膨胀问题。
a、预留轴向间隙对于上图所示的两端固定结构型式，其缺陷是显而易见的。
由于两支点均被轴承盖固定，当轴受热伸长时，势必会使轴承受到附加载荷作用，影响轴承的使用寿命。
因此，两端固定型式仅适合于工作温升不高且轴较短的场合(跨距L400mm)，还应在轴承外圈与轴承盖之间留出轴向间隙C，以补偿轴的受热伸长。
机械设计基础--滚动轴承
?
RV2 RH2 Fr
角 接 触 球 轴 承
RV1 RH1 1,角接触轴承的派生轴向力 Fs O -支反力作用点,即法线与轴线的交点. 向心角接触轴承(角接触球轴承,圆锥滚子 轴承)受纯径向载荷作用后,会产生派生轴 FS 向分力 FS . O F 派生轴向力: si ≈ 1.25 Fr tgα 注意 F 的
Fr1 ● 若 FS1 + FA > FS2
Fr2
轴向合力向右,轴有向右移动的趋势,
但外圈被固定, 右轴承被压紧,会产生反力FS2′, 即:Fa1=FS1 (放松端) 使轴向力平衡, 使得 FS 1 + FA = FS 2 + FS 2 ′ FS2 和 FS2′ 都是右轴承所受的力,故: Fa 2 = FS 2 + FS 2 ′ = FS 1 + FA 而左轴承被放松, 故:Fa1 = FS 1
(放松端)
1 FS2′
FS1
2
FA
FS2
● 若 FS2 + FA < FS1, 轴向合力向左,轴有向左移动的趋势, 右轴承被压紧,会产生反力FS 2′, 使轴向力平衡:
FS 1 = FS 2 + FA + FS 2 ′ Fa1 = FS 1
(放松端)
∴
Fa 2 = FS 1 FA(压紧端)
归纳如下: 根据排列方式判明派生轴向力 FS 1,FS2 的方向; 判明轴向合力指向及轴可能移动的方向, 分析哪端轴承被"压紧",哪端轴承被"放松"; "放松"端的轴向载荷等于自身的内部轴向力, "压紧"端的轴向载荷等于除去自身派生轴向力 后其它轴向力的代数和. 对于能够承受少量轴向力而α=0 的向心轴承: (如深沟球轴承) 因为:α=0 , FS1=0 ,FS2= 0 所以:Fa=FA 图中: Fa1=0 Fr1 Fa2=FA FA
机械设计基础考试重点归纳
FR
N0000
FR
类型代号： 类型代号：
（N0000）
双列圆柱滚子 双列圆柱滚子轴承 圆柱滚
（NN0000） 9. 滚针轴承
结构特点：内外圈可分离， 结构特点：内外圈可分离，可以没有
保持架 只能承受径向负荷F 承载类型——只能承受径向负荷 R， 只能承受径向负荷 不能承受轴向负荷。 不能承受轴向负荷。
α
FR
承载类型——能同时承受径向负 载类型 荷FR与单向轴向负荷FA 类型代号： （70000） 类型代号： 使用要求： 使用要求：成对使用 FA
8.圆柱滚子轴承 8.圆柱滚子 圆柱滚
结构特点： 结构特点：内外圈可分离
只能承受径向负荷F 承载类型——只能承受径向负荷 R， 只能承受径向负荷 不能承受轴向负荷。 不能承受轴向负荷。 外圈无挡边圆柱滚子 外圈无挡边圆柱滚子轴承 圆柱滚
FA
3.推力调心滚子轴承 3.推力调心滚子轴承 轴向负荷F 承载类型——可承很大的轴向负荷 A 载类型 可 很大的轴向负荷 和一定径向负荷 R 和一定径向负荷F 径向负荷 特点——具有调心性能，θ=20~30 具有调心性能， 特点 具有调心性能 类型代号：（29000） 类型代号： 000） FR
α
FR
FA
5.推力球轴承 5.推力球轴承
结构特点： 内孔较小，装在轴上） 结构特点：由紧圈（内孔较小，装在轴上） 内孔较大，装在机座上） 松圈（内孔较大，装在机座上）和滚动体
组成，套圈与滚动体可分离。 组成，套圈与滚动体可分离。
紧圈
滚动体
FA
只能受轴向负荷F 承载类型——只能受轴向负荷FA 载类型 只能受轴向负荷 极限转速低
v2 t1 ϕ1 180º +θ θ • k= v = t = ϕ = 180º −θ 1 2 2 180º +θ θ • k= 180º −θ θ=180º k −1 k+1
机械设计基础滚动轴承
较高 低
2’~4’ 不允许
能承受较大旳径向。因 线性接触，内外圈只允 许有小旳相对偏转。除U 构造外，还有内圈无挡 边(NU)、外圈单挡边 (NF)、内圈单挡边(NJ)等 型式
只能承受径向载荷。承 载能力大，径向尺寸特 小。一般无保持架，因 而滚针间有摩擦，极限 转速低。
几点阐明：因为构造不同，各类轴承旳使用性能也不相同，现阐明如下。
设计：潘存云
主要承受径向载荷，
同步也能承受少许
中
轴向载荷。因为外
2˚ ~3˚ 滚道表面是以轴承
中点为中心旳球面，
故能调心。
表16-2 滚动轴承旳主要类型和特征（续）
轴承名称、 类型及代号
构造简图 承载方向 极限转速 允许角偏差
主要特征和应用
调心滚 子轴承 20230C
设计：潘存云
能承受很大旳径向载荷
前置代号
基本代号共5位
（ 成套轴承分 部件代号
0
）
类
尺寸系列代号
型
宽(高)度 直径系列
代 系列代号 代号
号
后置代号 或加
注：
代表字母；
代表数字
1. 前置代号----成套轴承分部件代号。 是轴承代号旳基础，有三项 2. 基本代号：表达轴承旳基本类型、构造和尺寸。
类型代号 ----左起第一位，为0（双列角接触球轴承） 则省略。
6 2 2 03
轴承内径 d=17 mm 直径系列代号，2(轻)系列 宽度系列代号，2(宽)系列 深沟球轴承 7 (0) 3 12 AC / P6
公差等级6级 公称接触角 α=25˚ 轴承内径 d=12×5=60 mm 直径系列代号，3(中)系列 宽度系列代号，0(窄)系列，代号为0，不标出 角接触球轴承
机械设计基础练习题滚动轴承
机械设计基础练习题滚动轴承It was last revised on January 2, 2021一、选择题1 下列各类轴承中，能很好地承受径向载荷与轴向载荷的联合作用；而则具有良好的调心作用。
（1）圆柱滚子轴承（2）推力球轴承（3）圆锥滚子轴承（4）调心滚子轴承2 在良好的润滑和密封条件下，滚动轴承的主要失效形式是。
（1）塑性变形（2）胶合（3）磨损（4）疲劳点蚀3 下列四种型号的滚动轴承中，只能承受径向载荷的是。
（1）6208 （2）N208 （3）30208 （4）512084 一个滚动轴承的基本额定动载荷是指。
（1）该轴承的使用寿命为106转时，所受的载荷（2）该轴承的使用寿命为106小时时，所能受的载荷（3）该轴承的平均寿命为106转时，所受的载荷（4）该轴承的基本额定寿命为106转时，所能承受的最大载荷5 按基本额定动载荷选定的滚动轴承，在预定使用期限内其破坏的概率最大为。
（1）1% （2）5% （3）10% （4）50%6进行滚动轴承组合设计时，对长跨距，工作温度变化大的轴，为适应轴有较大的伸缩变形，应考虑到。
（1）将一端轴承设计成游动的（2）采用内部间隙可调的（3）轴颈与轴承内圈采用很松的配合7 同一根轴的两端一支承，虽然承受载荷不同，但常采用一对相同型号的滚动轴承，这是因为除以外的下述其余三点理由。
（1）采用同型号的轴承，采购方便（2）安装两轴承的座孔直径相同，加工方便（3）安装轴承的轴颈直径相同，加工方便（4）一次镗孔能保证两轴承中心线的同轴度，有利于轴承正常工作8 各类滚动轴承的润滑方式，通常可根据轴承的来选择。
（1）转速n （2）当量动载荷P （3）轴颈圆周速度V （4）内径与转速的乘积dn 9 代号为7212AC的滚动轴承，对它的承载情况描述最准确的是。
（1）只能承受径向载荷（2）单个轴承能承受双向轴向载荷（3）只能承受轴向载荷（4）能同时承受径向载荷和单向轴向载荷10 判别下列轴承能承受载荷的方向：6310可承受；7310可承受；30310可承受；5310可承受；N310可承受。
机械设计基础了解滚动轴承的基本原理
机械设计基础了解滚动轴承的基本原理滚动轴承是一种常见的机械装置，用于支撑和导向旋转机械零件。
了解滚动轴承的基本原理对于机械设计非常重要。
本文将介绍滚动轴承的结构和工作原理，并探讨了其在机械设计中的应用。
一、滚动轴承的结构滚动轴承主要由内外圈、滚动体和保持架组成。
内外圈分别与轴和壳体连接，滚动体则位于内外圈之间，保持架则固定滚动体的相对位置。
这种结构可以有效地减小摩擦阻力，并改善轴承的传递能力。
二、滚动轴承的工作原理滚动轴承通过滚动体在内外圈之间滚动来传递轴向负荷和径向负荷。
滚动体通常为钢球、圆柱形或圆锥形滚子等。
当外力作用于滚动体时，滚动体将在内外圈之间滚动，从而实现轴向和径向负荷的传递。
三、滚动轴承的应用滚动轴承广泛应用于各种机械设备中，如汽车、机床、电机等。
它们用于支撑和导向旋转部件，减小摩擦损失，并保证机械设备的正常运行。
滚动轴承的选择要根据负荷、转速、工作环境等因素进行合理选择。
四、滚动轴承的优势和局限性滚动轴承具有承载能力强、摩擦小、寿命长等优势。
然而，滚动轴承也存在一些局限性，例如在高速旋转和高温环境下，会产生摩擦、振动和噪音等问题。
因此，在设计中需要根据具体情况选择合适的轴承类型和润滑方式。
五、滚动轴承的维护保养为了保证滚动轴承的正常运行，需要进行定期的维护保养。
包括定期清洗、检查和润滑等。
正确的维护措施可以延长轴承的使用寿命，减少故障和停机时间。
六、总结滚动轴承作为一种常见的机械装置，在机械设计中起着重要的作用。
了解滚动轴承的基本原理可以帮助工程师在设计过程中选择合适的轴承类型，并保证机械设备的正常运行。
在实际应用中，需要根据具体情况进行轴承的选择、维护和保养，以提高机械设备的性能和可靠性。
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滚动体的种类
滚动体的加工
保持架的加工
滚动轴承的特点
1）与滑动轴承相比，由于滚动轴承为滚动摩 擦，具有摩擦系数小、效率高、起动灵活、润滑 简单等优点。
2）滚动轴承已标准化，由轴承厂大批量生产， 成本低、互换性好、使用方便。
3）其缺点是抗冲击能力差，高速时有噪音， 工作寿命有限。
二、滚动轴承的类型
间用“/”号隔开
4.内部结构代号：表示轴承内部结构变化。
5.公差等级代号：表示轴承的精度等级。
新标准 /P0 对应旧标准 G
精度低 精度高
/P6 /P5 /P4
E
D
C
示例 /P2 6206/P5 B D206
6.配置代号：表示一对轴承的配置方式。
代号
/DB
含义 背对背安装方式
/DF 面对面安装方式
第十二章 滚动轴承
轴承的功用：是支承轴及轴上的零件，使其回转 并保持一定的旋转精度，减小相对回转零件之间 的摩擦和磨损。 按工作元件的摩擦性质不同，轴承可分为滚动轴 承和滑动轴承。
12-1滚动轴承的构造、类型和代号
一、滚动轴承的结构
滚动轴承的组成一般由内圈1 、外圈2、滚动体3 和保持架4组成。
滚动轴承的组成
在当量动载荷P作用下的基本额定寿命为
L10
/106
r
(C ) P
L10h
/
h
106 60n
(C P
)
n
(
fT C P
)
2）当量动载荷
当量动载荷P：对于同时作用有径向和轴向载荷的 轴承，进行轴承寿命计算时，把实际载荷折算成 某一假想载荷，该假想的载荷称为当量动载荷。
0
0 45 90
45 90
常用的滚动轴承类型
三、滚动轴承类型的选择
选择滚动轴承类型时可参考以下几点： 1）当载荷加大后有冲击载荷时，宜用滚子轴承；
当载荷较小时，宜用球轴承。 2）当只受径向载荷时，或虽同时受径向和轴向载
荷，但以径向载荷为主时，应用向心轴承。 当只受轴向载荷时，一般应用推力轴承。 当转速很高时，可用角接触球轴承或深沟球轴承。 当径向和轴向载荷都较大时，应采用角接触球轴 承或圆锥滚子轴承。
对于高速轴承，发热以至胶合是其主要失效形式， 因而除进行寿命计算外还应该校核极限转速。
三、滚动轴承寿命的计算
1）基本概念
• 滚动轴承的疲劳寿命：对于在一定载荷下运转的 单个滚动轴承，出现疲劳点蚀前所经历的总转数或 在一定转速下所经历的小时数。
• 基本额定寿命L10：指一批相同的轴承，在相同条 件下运转，其中１0%的轴承发生点蚀破坏，而９ 0%的轴承不发生点蚀破坏前所能转过的总转数(106) 或一定转速下的工作小时数作为轴承的寿命。
四、滚动轴承的代号
滚动轴承代号是用字母加数字来表示轴承的结构、 尺寸、公差等级、技术性能等产品特征的符号。
国家标准GB/T272—1993规定的轴承代号由三部分 组成：
前置代号
基本代号
后置代号
基本代号是轴承代号的核心，前置代号和后置代 号都是轴承基本代号的补充，只有特殊要求时才 使用，一般情况可部分省略。
3）当转速较高时，宜用球轴承；当转速较低时， 可用滚子轴承，也可用球轴承。 4）当要求支承具有较大刚度时，应用滚子轴承。 5）当轴的挠曲变形大或轴承座孔不同、跨度大 而对支承有调心要求时，应选用调心轴承。
6）为便于轴承的装拆，可选用内、外圈分离的 轴承。 7）从经济角度看，球轴承比滚子轴承便宜，精度 低的轴承比精度高的轴承便宜，普通结构轴承比 特殊结构的轴承便宜。
滚动轴承代号的构成
1）类型代号 类型代号用数字和字母表示，其代号见表。
2）尺寸系列代号
由两位数字组成，前一位 数字代表宽度系列（向心 轴承）或高度系列（推力 轴承），后一位数字代表 直径系列。
3）内径代号：表示轴承内圈孔径的大小。
轴承内径 d/(mm)
内径代号
示例
10
00
10~17 12
01
/DT 串联安装方式
示例
旧标 准
236210
336210
436210
7.轴承代号的编制规则
1)轴承代号按表所列的顺序从左至右排列。
2)当轴承类型代号用字母表示时,字母与其后 的数字之间应空一个字符。
3)基本代号与后置代号之间应空一个字符,但当 后置代号中有“-”号或“/”号时,不再留空。
4)在尺寸系列代号中,位于括号中的数字省略不 写。
球轴承 按滚动体的形状可分为： 滚子轴承
单列 按滚动体的列数可分为： 双列
多列
轴承公称接触角 :
滚动体与外圈轨道接 触点的法线和轴承半 径方向的夹角。
径向接触轴承
推力轴承
向心角接触轴承
按轴承所承受载荷方向不同可分为：
向心轴承 0 45 推力轴承 45 90
径向接触轴承 向心角接触轴承 轴向接触轴承 推力角接触轴承
12-2 滚动轴承的失效形式和计算准则
一、滚动轴承的失效形式
1.疲劳点蚀 2.塑性变形 3.磨粒磨损 4.胶合
二、滚动轴承的计算准则
对于转动的滚动轴承,疲劳点蚀是其主要失效形 式,因而主要是进行寿命计算,必要时再作静强度 校核。 对于不转动、低速或摆动的轴承，局部塑性变形 是其主要失效形式，因而主要是进行静强度计算。
15
02
17
03
20~495 用内径除以 5 得的商数表示。 (22、28、32 除外) 当商数只有个位数时，需在十
位数处用 0 占位
深沟球轴承 6201 内径 d=12mm
深沟球轴承 6210 内径 d=50mm
500
用内径毫米数直接表示，并在 深沟球轴承
62/500,内径 d=500mm
以及 22、28、32 尺寸系列代号与内径代号之 62/22,内径 d=22mm
• 基本额定动载荷C：轴承工作温度在100oC以下， 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。
基本额定动载荷C的方向: 对于向心轴承为纯径向载荷； 对于推力轴承为纯轴向载荷； 对于角接触向心轴承为载荷的径向分量。
滚动轴承的载荷与寿命之间的关系:
P L10 常数
C 1 常数 C 1 P L10
5) 公差等级代号中的/PO省略不写。
例如: 7210 C/P5/DF
7 2 10 C /P5 /DF
面对面配置
轴承精度等级为5级
公称接触角 15
空一个字符
轴承内径 d 510 50mm
尺寸类型代号,其中 宽度类型代号为0,窄系列,省略不写, 直径系列代号为2,轻系列
轴承类型为角接触球轴承