16 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。
滚动轴承的类型名称、代号、简图、性能和特点
滚动轴承的类型名称、代号、简图、性能和特点滚动轴承是标准件，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。
典型的滚动轴承构造如图1所示。
由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。
内圈、外圈分别与轴颈及轴承座孔装配在一起。
多数情况是内圈随轴回转，外圈不动；但也有外圈回转、内圈不转或内、外围分别按不同转速回转等使用情况。
滚动体使相对运动表面间的滑动摩擦变为滚动磨擦。
根据不同轴承结构的要求，滚动体有球、圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子等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两倍，发热和磨损都较大。
滚动轴承的内、外圈和滚动体用强度高、耐磨性好的铬锰高碳钢制造，如 GCrls、GCr15SiMn等，淬火后硬度达到 61 HRC～65 HRC。
保持架选用较软材料制造，常用低碳钢板铜合金、铝合金、工程塑料等材料。
1.滚动轴承的类型滚动轴承的类型名称、代号、简图、性能和特点等列于表1中。
表1 常用滚动轴承的类型、代号、简图、性能和特点注：⑴表中括号内的数字在基本代号中可省略。
⑵基本额定动载荷比、极限转速比、价格比为同一尺寸系列的轴承与深沟球轴承之比。
极限转速比比值＞90%为高，60%～90%为中，＜60%为低。
滚动轴承中套圈与滚动体接触处的法线和垂直于轴承轴心线的平面间的夹角α称为公称接触角。
滚动轴承按所能承受载荷方向与公称接触角的不同分为两大类（图3）。
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
第十六章 滚动轴承 选择题 16-1 与滑动轴承相比,滚动轴承的优点是 1
第十六章滚动轴承一、选择题16-1 与滑动轴承相比,滚动轴承的优点是: 1)滚动摩擦远小于滑动摩擦; 2)节约铜、锡等贵重金属; 3)精度由轴承本身决定,故对安装与配合精度要求降低; 4)滚动轴承本身内部间隙很小,故能提高机器旋转的精度.其中___的观点是有错误的.(1) 1) (2) 2) (3) 3) (4) 4)16-2 与滑动轴承相比,滚动轴承的优点是: 1)内部间隙小,旋转精度高; 2)在轴颈尺寸相同时,滚动轴承宽度比滑动轴承小,可减小机器的轴向尺寸; 3)滚动摩擦远小于滑动摩擦,因此摩擦功率损失小,发热量少,特别适合在高速情况下使用; 4)由于摩擦功率损失小,则滚动轴承的润滑油耗量少,维护简单,与滑动轴承相比,维护费可节约30%.其中___的观点有错误.(1) 1) (2) 2) (3) 3) (4) 4)16-3 ___可采用滚动轴承.(1)大型低速柴油机曲轴 (2)大型水轮发电机推力轴承 (3)轧钢机轧辊轴承(4)蒸汽涡轮发电机转子16-4 滚动轴承的代号由前置代号,基本代号及后置代号组成,其中基本代号表示___.(1)轴承的类型、结构和尺寸 (2)轴承组件 (3)轴承内部结构的变化和轴承公差等级 (4)轴承游隙和配置16-5 滚动轴承的类型代号由___表示.(1)数字 (2)数字或字母 (3)字母 (4)数字加字母16-6 代号为N1024的轴承内径应该是___.(1)20 (2)24 (3)40 (4)12016-7 以下列代号表示的滚动轴承,___是深沟球轴承.(1)N2208 (2)30308 (3)6208 (4)7208AC16-8 角接触球轴承的类型代号是___.(1)1 (2)2 (3)6 (4)716-9 推力球轴承的类型代号是___.(1)6 (2)6 (3)7 (4)816-10 深沟球轴承,内径100mm,宽度系列O,直径系列2,公差等级为O级,游隙O组,其代号为___.(1)60220 (2)6220/PO (3)60220/PO (4)622016-11 一角接触球轴承,内径为85mm,宽度系列O,直径系列3,接触角16°,公差等级为6级,游隙2组,其代号为___.(1)7317B/P62 (2)7317AC/C2 (3)7317C/P6/C2 (4)7317C/P6216-12 代号为___的轴承能很好的承受径向载荷及轴向载荷的综合作用.(1)1210与N120 (2)7310AC与30210 (3)N1010与NU1010 (4)51110与8121016-13 若转轴在载荷作用下弯矩较大或轴承座孔不能保证良好的同轴度,则宜选用类型代号为___的轴承.(1)1或2 (2)3或7 (3)N或NU (4)6或NA16-14 下列轴承类型代号中,主要承受径向负荷也能同时承受少量双向轴向负荷的轴承有___.(1)1 (2)2 (3)3 (4)6 (5)7 (6) N (7)NU (8)NA16-15 一轴承代号为31322/P4/DF,其中/DF表示___.(1)两轴承背对背安装 (2)两轴承面对面安装 (3)两轴承串联安装16-16 手册中列有各种轴承的极限转速,___.(1)当负荷低于额定动负荷时,可以超过 (2)在设计时必须严格遵守,不得超过(3)不是一成不变的,当采用回火温度高于普通回火温度时,极限转速随之大大提高 (4)不是一成不变的,当采用可靠的润滑冷却措施时,可以在高于极限速度1～2倍的条件下运转16-17 有一根轴只用来传递转矩,它用三个支点支承在水泥基础上,如题16-17图所示.在这种情况下,三个支点的轴承应选用___.(1)深沟球轴承 (2)调心球轴承 (3)圆柱滚子轴承 (4)调心滚子轴承16-18 有一联合收割机的压板装置如图16-18所示,在A、B处通过一对滚动轴承与机架C相联,压板轮d的主轴长2.5mm,载荷较轻,在这种情况下,轴承宜选用___.(1)深沟球轴承 (2)滚针轴承 (3)调心球轴承 (4)调心滚子轴承题16-17图题16-18图16-19 同一根轴的两端支承,虽然承受负载不等,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)采购同型号的一对轴承比较方便 (2)安装轴承的两轴承孔直径相同,加工方便 (3)安装轴承的两轴颈直径相同,加工方便 (4)一次镗孔能保证两轴承孔的中心线的同轴度,有利于轴承正常工作16-20 设计滚动轴承组合结构时,对轴承跨距很长、工作温度变化很大的轴,为了适应轴有较大的伸缩变形,应考虑___.(1)将一端轴承设计成游动的 (2)采用内部间隙可调整的轴承 (3)采用内部间隙不可调整的轴承,而将一端轴承外圈的外侧留有适当大小的轴向间隙 (4)轴颈与轴承内圈采用很松的的配合16-21 滚动轴承内圈与轴颈的配合以及外圈与轴孔的配合___.(1)全部采用基轴制 (2)全部采用基孔制 (3)前者采用基孔制,后者采用基轴制 (4)前者采用基轴制,后者采用基孔制16-22 轴承内圈与轴颈的配合为基孔制___.(1)它的公差制度与机器制造业中一般采用的公差制度完全相同 (2) 它的公差制度与机器制造业中一般采用的公差制度不同,后者孔径为单向正公差,而轴承内径为单向负公差 (3) 它的公差制度与机器制造业中一般采用的公差制度不同,后者孔径为单向负公差,而轴承内径为单向正公差 (4)具有一定间隙的配合以便拆装,但间隙不能过大,以免破坏支承的精度16-23 滚动轴承内圈孔径的公差带分布方向是从公称尺寸开始,___.(1)分布在孔径增大的方向 (2)分布在孔径减小的方向 (3)分布在孔径公称尺寸线两侧 (4)分布方向由轴承与轴的配合决定16-24 滚动轴承转动套圈的配合(一般为内圈与转动轴径的配合)应采用___.(1)过盈量较大的配合,以保证内圈与轴颈紧密结合,载荷越重,过盈量越大 (2)具有一定过盈量的配合,以防止套圈在载荷作用下松动,并防止轴承内圈游隙消失,导致轴承发热磨损 (3)具有较小过盈量的配合,以便于轴承的安装拆卸 (4)具有间隙或过盈量很小的过渡配合,以保证套圈不致因过大的变形而影响工作精度16-25 滚动轴承静止套圈的配合(一般为外圈与轴承座孔之间的配合)应采用___.(1)较紧配合,以保证套圈与座孔牢固的结合 (2)具有一定紧度的配合,以防止轴承工作时套圈跟随转动 (3)具有较小过盈量或较小间隙的过渡配合,使套圈具有沿轴向及周向游动能力,但不影响支承精度与刚度 (4)具有一定间隙的配合以便于装拆,但间隙不能过大,以免破坏支承的精度16-26 如图所示,中间齿轮(惰轮)的滚动轴承,其内外圈的配合应选择___.(1)内圈与心轴采用较紧的配合,外圈与齿轮采用较松的配合 (2)内外圈均采用较紧配合 (3)内外圈均采用较松配合 (4)外圈与齿轮采用较紧配合,内圈与心轴采用较松配合题16-26图16-27 滚动轴承轴向预紧措施主要用在___.(1)紧密机床主轴上,如螺纹磨床等,由于预紧,提高了支承刚度和旋转精度,使加工精度大大提高 (2)高速旋转机械主轴中,如鼓风机等,由于内部游隙消失,轴承运转时的噪声大大降低 (3)大型重载机械中,由于内部游隙消失,各滚动体之间负荷均匀化,使轴承承载能力大大提高 (4)冲击振动严重的机械中,由于内部游隙消失,提高了轴承的工作可靠性16-28 采用滚动轴承轴向预紧措施的主要目的是___.(1)提高轴承的旋转精度 (2)提高轴承的承载能力 (3)降低轴承的运转噪声(4)防止轴在冲击振动下发生窜动16-29 各类轴承的润滑方式,通常可根据轴承的___来选择.(1)转速n (2)当量动负荷P (3)轴颈圆周速度υ (4)内径与转速的乘积16-30 在正常工作条件下,滚动轴承的主要失效形式是___.(1)滚动体破裂 (2)滚道磨损 (3)滚动体与滚道工作表面上产生疲劳点蚀(4)滚动体与外圈间产生胶合16-31 一批在同样载荷和同样工作条件下运转的型号相同的滚动轴承,___.(1)它们的寿命应该相同 (2)它们的寿命不相同 (3)90%轴承的寿命应该相同(4)它们的最低寿命应该相同16-32 为了保证轴承内圈与轴肩端面的良好接触,轴承的圆角半径r 与轴肩处的圆角半径r 1应有___.(1)r=r 1 (2)r>r 1 (3)r<r 116-33 滚动轴承的额定寿命是指___.(1)在额定动载荷作用下,轴承所能达到的寿命 (2)在额定工况和额定动负荷作用下,轴承所能达到的寿命 (3) 在额定工况和额定动负荷作用下,90%轴承所能达到的寿命 (4)同一批轴承进行试验中,90%轴承所能达到的寿命16-34滚动轴承的额定寿命是指___.(1)在额定动载荷作用下,轴承所能达到的寿命 (2)在标准实验负荷作用下,轴承所能达到的寿命 (3) 同一批轴承进行试验中,95%轴承所能达到的寿命 (4)同一批轴承进行寿命试验中,破坏率达到10%时所对应的寿命16-35 一个滚动轴承的额定动负荷是指___.(1)该轴承的使用寿命为106转时,所承受的负荷 (2) 该轴承的使用寿命为106h 时,所承受的负荷 (3) 该型号轴承的使用寿命为106转时,所承受的负荷 (4) 该型号轴承的额定寿命为106转时,所承受的最大负荷16-36 滚动轴承的额定静负荷是指___.(1)使滚动体和滚道不致发生破坏的最大负荷 (2)使滚道表面塑性变形为滚动体直径万分之一时的负荷 (3)轴承在应力最大的滚动体与滚道接触处滚动体与滚道总永久变形量为滚动体直径的万分之一时的负荷 (4)使90%的轴承滚道与滚动体变形量小于滚动体直径万分之一时的负荷16-37 滚动轴承额定寿命与额定动负荷之间的关系为()C L P ε=,其中P 为轴承的___.(1)当量动负荷 (2)外负荷 (3)径向负荷 (4)当量负荷16-38 滚动轴承额定寿命与额定动负荷之间的关系为()C L P ε=,其中ε称为寿命指数,对于滚子轴承和球轴承分别为___.(1)3/10和3 (2)3/10和10/3 (3)10/3和3/10 (4)10/3和316-39 如图所示,齿轮轴由两个角接触球轴承支承,轴承承受径向载荷:F r Ⅰ=1000N,F r Ⅱ=2000N.轴向载荷F A =900N,方向向右.接触角α=25°,内部轴向力F s =0.63Fr.根据计算,两轴承上的轴向负荷分别为___.(1) F a Ⅰ=1400N, F a Ⅱ=700N (2) F a Ⅰ=1400N, F a Ⅱ=200N (3) F a Ⅰ=2300N, F a Ⅱ=700N (4) F a Ⅰ=2300N, F a Ⅱ=1400N16-40 图示一齿轮轴的滚动轴承装置,轴承型号是7307AC,判断系数e=0.68,当Fa/Fr>e 时,λ=0.41,Y=0.87.已知轴承Ⅰ上的径向负荷F r Ⅰ=2100N,轴向负荷F a Ⅱ=1470N,则该轴承的当量动负荷是___.(1)2139.9N (2)2110N (3)1470N (4)2110.5N题16-39图 题16-40图16-41 型号为30218的滚动轴承有关数据如下:额定动负荷C r =120000N,判断系数e=0.42,F a /F r >e 时,X=0.4,Y=1.4.若该轴承承受径向负荷Fr=16000N,轴向负荷Fa=3950N,转速n=1470r/min,负荷系数f p =1,工作温度t<100℃,则该轴承的寿命约是___.(1)11470h (2)11610h (3)13700h (4)8000h16-42 型号为7410AC 的轴承有关数据如下:额定动负荷C r =77500N 判断系数e=0.68,F a /F r >e 时,X=0.41,Y=0.87,若该轴承承受径向负荷F r =4116N,轴向负荷F a =3065N,转速n=3000r/min,负荷系数f p =1,工作温度t<100℃,则该轴承的寿命约是___.(1)31337h (2)32640h (3)50050h (4)16200h二、分析与思考题16-43 为什么现代机械设备上大多采用滚动轴承?16-44 滚动轴承有哪些类型,写出它们的类型代号及名称.并说明各类轴承能承受何种负荷(径向或轴向)?16-45 典型的滚动轴承有哪些基本元件组成?每个元件的作用是什么?16-46 滚动轴承各元件一般采用什么材料及热处理方法?为什么?16-47 为什么角接触球轴承和圆锥滚子轴承常成对使用?在什么情况下采用面对面安装?在什么情况下采用背对背安装?并说明什么叫面对面安装及背对背安装?16-48 说明以下列代号表示的滚动轴承的类型、尺寸系列、轴承内径、内部结构、公差等级、游隙及配置方式.1208/P63、30210/P6X/DF 、51411、61912、7309C/DB.16-49 为什么调心轴承常成对使用?16-50 滚动轴承的主要失效形式有哪些>其设计计算准则是什么?16-51 什么是滚动轴承的额定寿命和基本额定动负荷?什么是滚动轴承的当量动负荷?当量动负荷如何计算?16-52 滚动轴承的寿命计算公式610()C L P ε=中各符号的意义和单位是什么?若转速为n(r/min),问寿命L r (r)与L h (h)之间的关系是什么?16-53 滚动轴承内圈与轴,外圈与机座孔的配合采用基孔制还是基轴制?若内圈与轴的配合标为7356H k ∅,外圈与机座孔的配合标为7906J h ∅有何错误?应如何改正? 16-54 滚动轴承回转套圈与不转套圈所取的配合性质有何不同?常选什么配合?不转套圈偶然稍微转动对轴承寿命会有什么影响?16-55 什么类型的滚动轴承在安装时要调整轴承游隙?常用哪些方法调整轴承游隙?16-56 滚动轴承组合结构中为什么有时要采用预紧结构?预紧方法有哪些?16-57 角接触球轴承和圆锥滚子轴承的内部轴向力F s是怎样产生的?F s的方向如何确定?大小如何计算?16-58 对于成对使用的角接触球轴承和圆锥滚子轴承,在径向负荷及轴向负荷的联合作用下,应如何确定轴承的轴向负荷?16-59 在设计同一轴的两个支承时,为什么通常采用两个型号相同的轴承?如果必须采用两个型号不同的轴承时,应采取什么措施?16-60 在设计滚动轴承组合结构时,应如何考虑补偿轴受热后的伸长?试举例说明?16-61 滚动轴承轴系轴向固定的典型结构形式有三类: 1)两端固定, 2)一端固定,一端游隙, 3)两端游动.试问这三种类型各适用于什么场合?16-62滚动轴承的装、拆方法如何?注意事项有哪些?三、设计计算题16-63 某深沟球轴承在径向负荷F r=7160N作用下,以转速n=1800r/min工作3800h.试求此轴承应具有的径向基本额定动负荷C r值.16-64 一农用水泵,决定选用深沟球轴承,轴颈直径d=35mm,转速n=2900r/min,已知径向负荷F r=1810N,轴向负荷F a=740N,预期寿命L h′=6000h,试选择轴承型号.16-65 拟在蜗杆减速器中用一对滚动轴承来支承蜗杆,如图所示.轴转速n=320r/min,轴颈直径d=40mm,而支店径向反力分别为F rⅠ=4000N,F rⅡ=2000Nm轴向负荷F A=1600N,工作中有中等冲击,温度小于100℃,预期使用寿命L h′=5000h,试确定该对轴承的类型及型号.题16-65图题16-66图16-66 根据工作条件,决定在轴的两端选用α=25°的两个角接触球轴承,采用面对面安装,如图所示,轴颈直径=35mm,工作中有中等冲击,转速n=1800r/min,已知两轴承的径向负荷分别为F r1=3390N,F r2=1040N,轴向负荷F A=870N,作用方向指向轴承1,试确定其工作寿命.16-67 一工作机械的传动装置中,根据工作条件拟在某传动轴上安装一对型号为7307AC的角接触球轴承,如图所示, 已知两轴承的径向负荷分别为:F r1=1000N,F r2=2060N,外加轴向负荷F A=880N,轴转速n=5000r/min,运转中受中等冲击,预期寿命L h′=2000h,试问所选的轴承型号是否适用?16-68 如图所示的蜗杆轴转速n=240r/min,工作平稳,f p=1,采用一端固定(一对角接触球轴承面对面安装),一端游动(一个深沟球轴承)的支承,轴承受力F r1=935N,F r2=1910N, F a1=F A2=5800N.要求轴承内径d≥50mm,预期寿命L h′≥20000h,试选择轴承型号.题16-67图题16-68图16-69 下列各轴承受径向负荷Fr及轴向负荷F a作用,试分别计算其当量动负荷P.(1)6216轴承,F r=6500N,F a=1000N,负荷平稳.(2)51210轴承,F r=0N,F a=5000N,中等冲击.(3)N207轴承,F r=4000N,F a=0N,中等冲击.(4)7209C轴承,F r=4600N,F a=2500N,中等冲击.16-70 一对7210C轴承,分别承受径向负荷F rA=10000N,F rB=5000N,轴上作用的外加轴向负荷F A,方向如图所示.试求当F A=2000N和F A=1000N时,各轴承的内部轴向力F s、轴承的轴向负荷F a和当量动负荷P的大小.设负荷系数f p=1.2.题16-70图16-71 圆锥滚子轴承30208的额定动负荷是C r=34000N.(1)若当量动负荷P=6200N,工作转速n=730r/min,试计算轴承的寿命L h.(2)若当量动负荷P=6200N,而要求L h=10000h,允许最高转速n是多少?16-72 如图所示,轴由一对32306圆锥滚子轴承支承.已知转速n=1380r/min,F r1=5200N,F r2=3800N,轴向外负荷FA的方向如图所示.若负荷系数f p=1.8,工作温度不高,要求寿命L h=6000h,试计算该轴允许的最大外加轴向负荷F Amax等于多少?题16-72图16-73 根据工作条件,一轴的两端各采用一个深沟球轴承支承,轴颈d=30mm,转速n=1600r/min,每个轴承受径向负荷F r=1000N,常温下工作,载荷平稳,要求使用寿命L h=8000h,试选择轴承型号.16-74 一深沟球轴承,受径向负荷F r=4800N,外部轴向负荷F A=1600N,轴转速n=970r/min,载荷轻度冲击,预期寿命5000h,轴颈直径d=50mm,试选择轴承型号.16-75 试计算型号为6310的深沟球轴承的寿命,已知该轴承受径向负荷Fr=500N,轴向负荷F a=2500N,转速n=1000r/min,常温下工作,载荷有中度冲击.16-76 一矿山机械的提升装置中,采用6308的深沟球轴承.已知轴承受径向负荷F r=5000N,轴向负荷F a=2500N,轴的转速n=1250r/min,运转中有轻微冲击,预期寿命L h′=5000h,工作温度t<100℃,问该轴承是否适用?16-77 试验算6407轴承的负荷能力.已知该轴承受径向负荷F r=16000N,轴向负荷F a=2000N,转速n=20r/min,要求寿命L h=1000h.16-78 一圆锥—圆柱齿轮减速器高速轴的支承结构如图所示.已知轴颈直径d=70mm,1轴承的径向负荷F r1=1200Nm2轴承的径向负荷F r2=7000N,轴受轴向负荷F A=F x=4000Nm轴的转速n=1470r/min.载荷平稳,工作温度在100℃以下,要求寿命L h≥8000h,试选择一对接触角α=16°的角接触球轴承的型号.题16-78图16-79 已知一齿轮轴的转速n=2800r/min,采用一对深沟球轴承支承,轴承上的径向负荷为F r=5000N,轴向负荷为F a=2600N,没有冲击,工作平稳.轴颈直径d=65mm,要求轴承寿命为L h=5000h,可靠度90%,润滑脂润滑,试选择轴承型号.16-80 某工程机械传动中轴承配置形式如图所示.已知:轴向力F A=2000N,径向力F r1=4000N,F r2=5000N,转速n=1600r/min,中等冲击,工作温度不超过100℃,要求轴承使用寿命L h=5000h,问采用30311轴承是否适用?题16-80图四、结构设计题16-81 某齿轮减速器的输出轴轴系结构如图所示,试指出其设计错误之处,并画出正确图形.16-82 试分析图示齿轮轴轴系结构上的错误并改正之.轴肩采用脂润滑.提示,问题可从四个方面考虑: (1)转动件与静止件是否接触; (2)轴上零件是否定位和固定. (3)工艺是否合理; (4)润滑与密封问题.题16-81图题16-82图16-83 在滚动轴承组合设计中,需将轴承内圈轴向紧固.试用不同方法完成并画出下列题16-83图a、b、c三图中内圈轴向紧固结构.16-84 指出锥齿轮减速器中锥齿轮轴系结构(如图示)的错误.错误处依次以①②③…标出,要说明错误的理由.图中所示锥齿轮为主动轮,动力由与之连接的联轴器输入,从动锥齿轮和箱体的其余部分没有画出.锥齿轮传动用箱体内的油润滑,滚动轴承用脂润滑.题16-83图题16-84图16-85 对于角接触球轴承及圆锥滚子轴承,安装时都要有轴向间隙,以保证轴承正常运转.试设计调整轴向间隙方法的结构图.16-86 滚动轴承采用毡圈密封时,要求密封处轴的表面粗糙度小、轴颈的圆周速度υ≤5m/s、工作温度低于90℃.试就下图该画出三种毡圈密封方案的结构图.题16-86图题16-87图16-87 一单级斜齿圆柱齿轮减速器(见下图),已知电动机功率P=4KW,转速n1=750r/min;低速轴转速n2=130r/min;大齿轮节圆直径d2=300mm,宽度b2=90mm,轮齿螺旋角β=12°,法面压力角α=20°.试完成低速轴及其轴系零件的全部结构设计(轴的材料为45钢正火,初选尺寸系列为03的角接触球轴承,外伸端联轴器选择TL型弹性套柱销联轴器).。
机械设计基础--滚动轴承 ppt课件
2. 基本代号：表示轴承的基ppt课本件 类型、结构和尺寸。 16
调心球轴承 调心滚子轴承 圆锥滚子轴承
10000
20000
30000
a)单向 b)双向
推力球轴承 50000
推力圆柱
深沟球轴承 角接触球轴承 滚子轴承 圆柱滚子轴承 滚针轴承
60000
70000
80000
N0000 a) NA0000
12
512 低 不允许 受单向轴向负荷，两
13
513
个圈的内孔不一样大，
14
514
内孔较小的与轴配合， 内孔较大的与机座固
定。双向推力球轴承
可以承受双向轴向负
荷，中间圈与轴配合，
22
522
另两个圈为松圈
23
523
低 不允许
高速时，由于离心
力大，寿命较低。常
24
524
用于轴向负荷大、转
ppt课件
速不高的场合 7
40
22、28、32及500以上 /内径
230/500 62/22
500 22
ppt课件
21
表16-3 滚动轴承代号的排列顺序
前置代号
基本代号
后置代号 或加
（ 成套轴承分 部件代号
）
类
尺寸系列代号
型
宽(高)度 直径系列
代
系列代号 代号
号
注：
代表字母；
代表数字
3. 后置代号 ---- 用字母（或加数字）表示。
代表数字
内径代号 ---- 基本代号左起第四、五位。
表16-5 轴承的内径代号
内径代号
00 01
02
03
轴承内径尺寸 mm 10
滚动轴承
应力变化规律： 内圈或滚动体上某一点σH的变化规律。 σH
t 外圈上某一点σH的变化规律。 σH 均为脉动循环。 t
计算准则:
对于一般转速的轴承，即10r/min<n<nlim,如果 轴承的制造、保管、安装、使用等条件均良好时， 轴承的主要失效形式为疲劳点蚀，因此应以疲劳 强度计算为依据进行轴承的寿命计算。
根据轴承工作的摩擦性质，可分为滑动轴承和滚 动轴承。滑动轴承具有工作平稳、无噪音、径向尺寸 小、耐冲击和承载能力大等优点。而滚动轴承是标准 零件，成批量生产成本低，安装方便，广泛应用。
第十六章 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 滚动轴承的组合设计 重点内容
表16-9
6
h
当 t>100℃ 时， → C ↓
引进温度系数 ft 进行修正。
温度系数
150 0.90 200 0.80 250 0.70 300 0.60
轴承工作 温度℃ 温度系数 ft
100 1
125 0.95
工作中冲击振动 → C ↓
引进载荷系数 fP 进行修正。
表16-10 载荷系数 载荷性质 无冲击或轻微冲击 1.01.2
N
N0000
圆柱滚子轴承
高 2~4
NA
NA00 00
滚针轴承
低
0
二、滚动轴承的工作特性和类型选择
1、承载性能
（1）载荷大小
载荷较大使用滚子轴承，载荷中等以下使 用球轴承.相同外形尺寸时，滚子轴承的负荷能力较球轴承大 1.53倍。 当d ≤20 mm时，两者承载能力接近，宜采用球
轴承。
滚动轴承座尺寸国家标准
—
SN607
80 41 92 60 60 25 205 170 M12 15 20 3.3 1307K H307 2307K H2307 —
—
SN508 35 40 80 33 92 60 60 25 205 170 M12 15 20 3.1 1208K H208 2208K H308 22208CK H308 —
SN211 SNK211 55 65 50 100 33 95 70 70 28 255 210 M16 18 23 6211 1211 2211 22211c
SN311 SNK311
120 53 120 80 80 30 275 230 M16 18 23 6311 1311 2311 22311c 21311c③
6215 1215 2215 22215c 6315 1315 2315 22315c 21315c③
6216 1216 2216 22216c — 6316 1316 2316 22316c 21316c③
6217 6317 6218
1217 2217 22217c — 1317 2317 22317c 21317c③ 1218 2218 22218c 23218c③
SN206 SNK206 30 35 25 62 30 77 52 50 22 185 150 M12 15 20 6206 1206 2206 22206c
SN306 SNK306
72 37 82 52 50 22 185 150 M12 15 20 6306 1306 2306 — 21306c③
SN214 SNK214 70 80 65 125 44 115 80 80 30 275 230 M16 18 23 6214 1214 2214 22214c
滚动轴承
第16章滚动轴承滚动轴承是现代机械中应用最广泛的零件，目前，滚动轴承已经形成标准化生产。
一、工程应用一、滚动轴承的构成及特点◆滚动轴承的构成：内圈外圈滚动体滚动体分为：球：圆柱滚子圆锥滚子球面滚子滚针保持架保持架作用：将滚动体均匀分开。
◆滚动轴承的特点：旋转精度高、启动力矩小、是标准件，选用方便；◆轴承材料：内圈、外圈、滚动体：GCr15；保持架：低碳钢；本章主要讲授：滚动轴承的类型和代号（认识轴承）；滚动轴承的选用（包括类型选择、尺寸选择、承载能力验算）；滚动轴承的装置设计。
二、滚动轴承的分类◆按滚动体的不同分类：球轴承、滚子轴承；◆按可承受的外载荷分类：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承；接触角α：向心推力轴承的滚动体与外圈滚道接触点（线）处的法线与半径方向的夹称为接触角。
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推力轴承径向接触角接触轴向接触角接触α= 90˚α45˚ <α<90˚α0˚ <α<45˚α三、常用滚子轴承类型类型代号简图类型名称结构代号性能和特点类型代号简图类型名称结构代号性能和特点1调心球轴承10000能自动调心。
一般不宜承受纯轴向载荷。
3圆锥滚子轴承α=10°-18°30000同时承受径向载和轴向载荷。
圆锥滚子轴承α=27°-30°30000B2调心滚子轴承20000性能特点与调心球轴承相同。
但滚子轴承能承受更大的轴向载荷。
5推力球轴承51000只能承受轴向载荷。
推力调心滚子轴承29000主要承受轴向载荷，且必须在轴向载荷和径向载荷联合作用下才能进行工作。
双向推力球轴承52000类型代号简图类型名称结构代号性能和特点类型代号简图类型名称结构代号性能和特点6深沟球轴承60000承受径向载荷。
也可承受较小的载荷。
高速时，可承受纯轴向载荷N外圈无挡边的圆锥滚子轴承N0000外圈（或内圈）可以分离，故不以承受轴向载荷。
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§16-2 滚动轴承的代号
国家标准GB/T292-93中规定，轴承的代号用字母加数字表示 ，由基本代号、前臵代号和后臵代号三部分构成。
前臵代号 轴 承 的 分 部 件 代 号 五 基本代号 四 三 二 一 尺寸系 列代号 宽 直 度 径 系 系 列 列 代 代 号 号 内 部 结 构 代 号 密 封 与 防 尘 结 构 代 号 保 持 架 及 其 材 料 代 号 后臵代号 特 殊 轴 承 材 料 代 号 公 差 等 级 代 号 游 隙 代 号 多 轴 承 配 臵 代 号 其 它 代 号
③ 7206C/P63——表示内径30mm ，的轻窄系列角
接触球轴承，α=15°， 6 级公差等级， 3 组径向游 隙。
§16-3 滚动轴承的选择计算
滚动轴承的选用，首先是轴承类型的选择。正确地 选择出合适的轴承类型，首先必须熟悉各类轴承的 特点，然后考虑机械设备对轴承的要求，包括工作 载荷、转速、寿命、旋转性能等方面的要求。
滚动 体形 状
§16-1 滚动轴承的基本类型和特点
轴承 类型
3. 按工作时能否调心可分为调心轴承和非调心 轴承。 4.按安装轴承时其内、外圈可否分别安装，分 为可分离轴承和不可分离轴承。 5.按公差等级可分为0、6、5、4、2级滚动轴 承，其中2级精度最高，0级为普通级。另外 还只有用于圆锥滚子轴承的6x公差等级。
基本代 号1
代号 内径 d
00 10
01 12
02 15
03 17
04～96 代号×5
§16-2 滚动轴承的代号
② 尺寸系列代号
基本代号2
为了满足不同承载能力的需 要，把同一内径的轴承，做 成不同的外径和宽度。 GB/T272-93 规定轴承的 尺 寸系列代号由基本代号右起 第3、4位数字表示。
滚动轴承类型的选择应考虑下面几个因素:
1. 载荷条件：轴承受载荷的大小、方向和性 质是选择轴承类型的主要依据。 2. 转速条件：选择轴承类型时应注意其允许 的极限转速nlim。
§16-3 滚动轴承的选择计算
3. 装拆性能：3类和N类的内外圈分离，便于
轴承 类型 的选 择
拆装。为方便长轴上轴承的拆装，可选用 代内锥孔和紧定套的轴承。
Fmax
处于 Fr作用线最下位臵的滚动体承载最大 (Fmax)，而远 离作用线的各滚动体，其承载就逐渐减小。 滚动体所受最大载荷为： 5 F max FR 球轴承： Z 4.6 Fmax FR 滚子轴承： Z
滚动体个数
§16-3 滚动轴承的选择计算
轴承转动时，承受径向载荷 Fr ，外圈固定。当内圈随 轴转动时，滚动体滚动，内、外圈与滚动体的接触点 不断发生变化，其表面接触应力随着位臵的不同作脉 动循环变化。滚动体在上面位臵时不受载荷，滚到下 面位臵受载荷最大，两侧所受载荷逐渐减小。所以轴 承元件受到脉动循环的接触应力。
4. 调心性能：轴承内、外圈轴线间的偏位角
应控制在极限之内，对安装精度差的轴承， 宜选用调心轴承。
5. 经济性：在满足使用条件的情况下优先选
用价格低廉的轴承。
§16-3 滚动轴承的选择计算
一、失效形式
1.滚动轴承的受载情况分析
失效形 式
滚动轴承在通过轴心线的轴向载荷 ( 中心轴向载荷 )Fa 作用下，可认为 各滚动体所承受的载荷是相等的。 当轴承受纯径向载荷 Fr作用时，通 常只有半圈滚动体受载 。
表示同一类型轴承不同的内 部结构，用字母表示，紧跟 在基本代号的后面。内部结 构代号如表16-7所示。
7000C： α＝15°； 7000AC：α＝25°； 7000B： α＝40°；
§16-2 滚动轴承的代号
② 公差等级代号
后置代号
表示轴承的公差等级，用字母和数字表示。公差等级代号 列于表16-8。 0级省略 分为 /P0 、/P6 (/P6x) 、 /P5 、/P4 、 /P2 共五级。 低级 高级
例图 （以球轴 承为例）
承载特点
主要承受径向载 荷，可承受小的 轴向载荷
主要承受径向载荷， 主要承受轴向载荷， 只能承受轴向 可承受一定的轴向 可承受一定的径向 载荷 载荷 载荷
公称接触角：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。
§16-1 滚动轴承的基本类型和特点
2. 按照滚动体形状，可分为球轴承和滚子轴承。滚子又分 为圆柱滚子，圆锥滚子、球面滚子和滚针等。
§16-3 滚动轴承的选择计算
轴承的其他失效形式还有腐蚀、锈蚀和由于
安装、使用、维护不当造成元件的破裂等。
各类失效形式
3.计算准则： 转速较高的轴承，主要失效形式为“疲劳点 蚀”，需以疲劳强度计算为依据进行寿命计 算。 高转速轴承，主要失效形式为粘着磨损，需 校核极限转速，同时进行寿命计算。 转速很低或摆动的轴承，主要失效形式为塑 性变形，需计算静强度。
尺寸系列：指内径相同时，轴承有不同的外径（直径 系列）和不同的宽度（宽度系列）。 直径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)。
宽度系列为正常宽度时，代号为“0”，省略不标。
§16-2 滚动轴承的代号
③类型代号
用基本代号左起的第一位数字或字母表示，常
基本代号3
用轴承有：6、7、3、5、N等类型，详见表16-2第一栏。
第16章 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
概 述
轴承的功 用
轴承应满足如下基本要求： 1．能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。 2．具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。 3．具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。 正确选择 合理使用
③ 游隙代号
表示轴承径向游隙值的大小，用字母和数字表示。
由小至大分为 1 组、 2 组、 0 组、 3 组、 4 组和 5 组，其中 0 组 游隙是常用的基本组游隙，在代号中可省略不写，其它的游 隙组为辅助游隙组，分别用/C1、/C2、/C3、/C4、/C5 表示。
公差等级代号与游隙代号同时表示时，可进行简化，取公差 等级代号加上游隙组号组合表示，如/P63。
§16-1 滚动轴承的基本类型和特点
各类滚动轴承
§16-1 滚动轴承的基本类型和特点
滚动轴承的使用性能：
在同样外形尺寸下，滚子轴承的承载能力约为球轴承的
1.5~3倍。所以，在载荷较大或有冲击载荷时宜采用滚 子轴承。但当轴承内径 d≤20mm时，滚子轴承和球轴 承的承载能力已相差不多，而球轴承的价格一般低于滚 子轴承，故可优先选用球轴承。
§16-3 滚动轴承的选择计算
二、轴承寿命
1 、滚动轴承的寿命 ——单个轴承，其中一个套圈或 滚动体的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，或在一定转速下的 运转小时数。
滚动轴承是标准件，主要掌握
概 述
滚动轴承依靠其主要元件间的滚动接触来支承转动或摆动零 件，其相对运动表面间的摩擦是滚动摩擦。
滚动轴承 结构
组成：滚动轴承的基本结构如图 所示，它由下列零件组成：
⑴带有滚道的内圈1和外圈2；
外圈2 滚动体3 内圈1
⑵滚动体(球或滚子)3；
⑶隔开并导引滚动体的保持架4。
§16-2 滚动轴承的代号
轴承 滚动轴承的代号的组成 代号
§16-2 滚动轴承的代号
例16-1 试说明轴承代号 61208 、7315AC/P5、 7206C/P63的含义。
解： ① 61208——表示内径为 40mm ，轻直径系列，正 常宽度结构的深沟球轴承，0 级公差，0组游隙； ② 7315AC/P5——表示内径为75mm，中窄系列角 接触球轴承，接触角为250，5级公差，0组游隙。
轴承类型 双列角接触球轴承 调心球轴承 调心滚子轴承 代号 0 1 2 轴承类型 角接触球轴承 推力滚子轴承 推力圆锥滚子轴承 代号 7 8 9
推力调心滚子轴承
圆锥滚子轴承 双列深沟球轴承 推力球轴承 深沟球轴承
29
3 4 5 6
圆柱滚子轴承
滚针轴承 外球面球轴承 直线轴承
N
NA U L
§16-2 滚动轴承的代号
动画
§16-3 滚动轴承的选择计算
2. 滚动轴承的失效形式
①疲劳点蚀:是主要的失效形式。点蚀使轴承产生 振动和噪音而失效。 ②永久变形：对于转速很低或间歇摆动的轴承，会 因过大的载荷或冲击载荷，使滚动体或内、外圈 滚道产生塑性变形(永久变形)，形成不均匀的凹 坑。 从而使轴承在运转中产生剧烈振动和噪声 ，以致轴承不能正常工作。 ③磨粒磨损、粘着磨损（胶合）：多尘条件下工作 的轴承，易产生磨粒磨损。润滑不良的高速轴承 ，易产生粘着磨损（胶合） 。
滚动轴 承使用 性能1
1. 承载能力
角接触轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷。 角接触向心轴承(0°<α<45°)以承受径向载荷为主； 角接触推力轴承(45°<α<90°)以承受轴向载荷为主。 轴向接触(α=90°)推力轴承只能承受轴向载荷。
§16-1 滚动轴承的基本类型和特点
径向接触(α=0°) 向心轴承，当以滚子为滚动体时，只
保持架4
关系： 轴承的内圈装在轴颈上，外 圈装在轴承座孔或其它零件的轴承 孔内。 滚动体是滚动轴承的核心元件。滚 动体的形状、大小及数量直接影响 轴承的承载能力。 滚动轴承结构