滚动轴承轴系的组合结构设计
Harbin Institute of Technology
设计说明书
设计课题： 滚动轴承，轴系的组合结构设计
课程名称： 机械学基础
姓 名： 潘瑞
学 号：
班 级： 0936104
院 系： 英才学院自动化
设计要求：
一钢制圆轴，装有两胶带轮A和B，两轮有相同的直径D=360mm，重量为P=1kN，A轮上胶带的张力是水平方向的，B轮胶带的张力是垂直方向的，它们的大小如下图所示。设圆轴的许用应力[σ]=80MPa，轴的转速n=960r/min，带轮宽b=60mm，寿命为50000小时。
1). 按强度条件求轴所需的最小直径
2). 选择轴承型号（按受力条件及寿命要求）
3). 按双支点单向固定的方法，设计轴承与轴的组合装配结构，画出装配图（3号图纸）
4). 从装配图中拆出轴，并画出轴的零件图（3号图纸）
设计步骤：
一、 根据强度条件计算轴所需的最小直径
1、 先计算C、D支点处的受力
从而可得D点所受轴向力
从而可得D点所受轴向力
2、计算弯矩，求得最小直径
水平方向上：
0120x时 10AMFx 12.5Mx 120300x时 2(120)0ACyMFxFx 255003Mx
竖直方向上：
0120x时 10AMPx 1Mx
120210x时 2(120)ACyMPxFx 22941012Mx
210300x时 3(120)()(120)0ACyBBMPxFxFPx
由弯矩图判断可得：C点为危险点，故可得：
解得 22332323.1127037.7[]dmm
所以，最小直径为37.7mm。
二、轴材料的确定
根据已知条件的[σ]=80MPa，为对称循环应力状态下的许用弯曲力，确定材料为合金钢。以上最小直径是按弯曲扭转组合强度计算而得来的，即在[σ]=80MPa的合金钢情况下，37.3dmm，强度足以达到要求。
三、受力条件及寿命要求选择轴承型号
由前面的受力分析可知：所要设计的轴仅受径向作用力，故优先考虑选择深沟球轴承。
分析：若选择深沟球轴承，0aF, 0e, 1X, 0Y，15388.4rFN，21987.8rFN，1.4df，所以：
根据题意
经查GB/T 276-1994，选择6412型深沟球轴承，60dmm，109rCkN。
带入验证：
所以，1010[]50000hhLL，符合要求，故选择6412。以下为深沟球轴承6412的相关参数如下表所示：
基本尺寸/mm|d: 60 其他尺寸/mm|r (min) 2.1
基本尺寸/mm|Ｄ: 150 基本额定载荷/kN|Cr: 109 基本尺寸/mm|B: 35 基本额定载荷/kN|C0r 70.0
安装尺寸/mm|da (min) 72 极限转速/(r/min)|脂: 4500
安装尺寸/mm|Da (max) 138 极限转速/(r/min)|油: 5600
安装尺寸/mm|ra (max) 2.1 重量/kg|W ≈ 2.811
其他尺寸/mm|d2 ≈ 87.9 轴承代号|60000型: 6412
其他尺寸/mm|D2 ≈ 122.2
四、设计轴承与轴的组合装配结构
1、确定轴上零件的位置及轴上零件的固定方式
首先确定将B胶带轮放在箱体内部中央，深沟球轴承对称的分布在B胶带轮两边，轴的左侧外延伸端安装A胶带轮。具体设计为：B胶带轮靠轴环和双螺母实现轴向的定位与固定，靠平键和过盈配合实现周向固定；两端轴承均靠轴颈和轴承套实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定；A胶带轮通过轴肩、轴端挡圈、平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向固定。
2、 确定轴的各段直径
根据前面的计算与选择，获得如下数据：
深沟球轴6412，60dmm，min72admm，max2.1armm
左侧外伸端直径为48mm；与透盖毡圈接触的轴直径取58mm，在轴的外伸端做一个轴肩，轴肩圆角半径1.6mm；左、右两端轴承的轴直径均取为60mm，轴肩轴肩半径2.0mm；与双螺母接触的轴的螺纹公称直径取72mm；中间B胶带轮的轴直径取78mm，轴肩圆角半径2.0mm；轴环直径取90mm；右端轴承与轴环之间的轴直径取72mm，轴肩圆角半径2.0mm。以上设计数据满足轴承拆装的合理性与方便性。
3、 确定轴的各段长度
根据前面的计算与选择，获得如下数据：
深沟球轴6412，35bmm
胶带轮：60bmm
轴的外伸端长度取58mm，与透盖毡圈接触的轴长度取71.5mm，左端轴承处轴长度取36mm，螺纹段取42.5mm，退刀槽2mm，B胶带轮处轴长度取58mm，轴环长度取10mm，右端轴承与轴环之间的轴长度取32.5mm，右端轴承的轴取34mm垫圈槽取4mm，轴头6mm。
4、键以及键槽的尺寸
A胶带轮处，48dmm，键尺寸为14bmm，9hmm，15.5tmm，23.8tmm。 B胶带轮处，78dmm，键尺寸为22bmm，14hmm，19.0tmm，25.4tmm。
4、 双圆螺母的尺寸
根据GB/T812-1998，确定以下参数：72Dmm，105kdmm，12mmm。
5、 装配图如图1所示。
五、绘制轴的零件图
轴的零件图如图2所示。
序号代号名称数量材料备注1ZX-01带轮1HT2002ZX-02轴端挡圈1353GB/T5781-2000螺栓M12×214GB/T1096-2003键14×1915ZX-03毡封油圈1半粗羊毛毡6GB/T5781-2000螺栓M16×2127GB/T93-1987弹性垫圈1265Mn8GB/T276-1994深沟球轴承641229ZX-04机体14510GB/T812-1988圆螺母M72×224511GB/T1096-2003键22×14112GB/T893.1-1986弹性挡圈165Mn13ZX-01圆轴1合金钢405.53601234589101112146713φ48H7/n6φ150H7/h6φ60k6M72×2φ78H7/p6φ150JS7AAA-Aφ200φ250φ150H7/f8 技术要求1.全部零件在装配前，皆应清除污垢、毛刺、尖棱和不平坦处；2.装配好后，带轮须保证相互平行，可正常平稳转动。图1 制图审核潘瑞6.1材料合金钢图号 比例PR-0021 ：1钢制圆轴哈尔滨工业大学0936104 技术要求1.调制处理，硬度为220-250 HBS2.未注圆角半径为R2.0；3.未注倒角为2.0×45°；4.未注尺寸公差按GB/T 1804-m；5.未注几何公差按GB/T 11840-k.404088EEGG35544642681016658435836φ58φ48+0.042+0.026φ60+0.018+0.002M72×2φ90φ72φ60+0.018+0.002φ77.9+0.078+0.0590.00250.008C0.008D0.0025R1.60.012AB2×Ra 1.6M13×12531孔Ra 0.8Ra 0.8Ra 0.8Ra 1.6ACBDE-EG-G42.5 0-0.214 0-0,04369 0-0.222 0-0.0520.015A0.015BRa 1.6Ra 1.6Ra 3.2Ra 3.2Ra 6.3(√)图2
六、设计心得
为了完成这份设计报告，我花了将近两周的时间准备、查手册、设计、绘图，之后又经过了两三次的修改而获得了最终成果，其中光机械设计资料就下载了将近10G。设计初稿时，完全没有参考任何图纸，在完全独立思考的情况下，严格遵循2008版机械设计手册上的要求，完成了设计报告和图纸初样，一些细节上存在不少问题。之后在修改作业时，花了不少时间阅读别人的图纸，从中吸取精华，也在对比中修改了不少错误。
通过这次设计，我觉得自己有很多的收获。一是重新学习了AutoCAD软件，同时也掌握了之前不会一些东西，如设置页面及如何打印等；二是初步掌握的做机械设计的步骤与方法，养成了勤差机械设计手册的习惯，对于一些经验性的东西会阅读别人的图纸而从中获取灵感；三是为课程设计打下了良好的基础。
同时必须感谢蒋秀珍老师和刘永猛老师的帮助与指点，让我更顺利的完成了这份设计。
【精品】轴系零件结构设计实验
轴系零件结构设计实验
1 / 6 轴系结构设计与测绘实验
轴系结构设计应满足以下要求：
1）轴和轴上的零件要有确定的轴向工作位置和可靠的轴向、周向固定；
2）轴应便于加工，轴上的零件易于拆装；
3）轴的受力合理，并尽量减少应力集中；
4）轴承固定方式应符合给定的设计条件，轴承间隙调整方便；
5）锥齿轮轴系的位置应能作轴向调整。
一、实验目的
1．通过轴系结构的观察分析，理解轴、轴承、轴上零件的结构特点，建立对轴系结构的感性认识
2．熟悉和掌握轴的结构设计和轴承组合设计的基本要求和设计方法；
3．了解并掌握轴、轴承和轴上零件的结构与功用、工艺要求、装配关系、轴与轴上零件的定位、固定及调整方法等，巩固轴系结构设计理论知识；
4．分析并了解润滑及密封装置的类型和机构特点；
5．了解并掌握轴承类型、布置和轴承相对机座的固定方式。
二、实验设备
1、 直齿圆柱齿轮轴系、斜齿圆柱齿轮轴系、圆锥齿轮轴系和蜗杆轴系结构模型。 轴系零件结构设计实验
2 / 6 2.轴上零件：齿轮、蜗杆、带轮、联轴器、轴承、轴承座、端盖、套杯、套筒、圆螺母、止退垫圈、轴端挡板、轴用弹性垫圈、孔用弹性垫圈、螺钉、螺母等。
3.工具包括钢板尺、游标卡尺、内外卡钳、三角板等。
三、实验内容
指导教师根据教学要求给每组指定实验内容（圆柱齿轮轴系、小圆锥齿轮轴系或蜗杆分析）；分析并测绘轴系部件，绘制轴系结构草图，测定和标注各部分尺寸，分析轴头、轴颈等各部分结构特点，并提出自己的见解和评价。 轴系零件结构设计实验
2 / 6 对圆柱齿轮轴系、锥齿轮轴系及蜗杆轴系进行以下分析：
分析轴的各部分结构、尺寸与强度、刚度、加工装配的关系；
1、分析轴上零件的用途、定位及固定方式；
2、分析轴承类型、布置和轴系相对机座的固定方式；
3、了解润滑及密封装置的类型和结构特点。
轴系测绘
1、测绘轴各段直径、长度及主要零件尺寸（对于拆卸困难或无法测量的有关尺寸，可以根据实物相对大小和结构关系估算出结构尺寸）。
轴系结构
18 实验四 轴系结构创意组合
一、概述
任何回转机械都具有轴系结构，因而轴系结构设计是机器设计中最丰富、最需具有创新意识的内容之一，轴系性能的优劣直接决定了机器的性能与使用寿命。由于轴承的类型很多，轴上零件的定位与固定方式多样，具体轴系的种类很多。概括起来主要有：(1)两端单向固定结构；(2)一端双向固定、一端游动结构；(3)两端游动结构(一般用于人字齿轮传动中的一根轴系结构设计)。
如何根据轴的回转转速、轴上零件的受力情况，决定轴承的类型；再根据机器的工作环境决定轴系的总体结构；轴上零件的轴向定位与固定、周向的固定来设计机器的轴系，是机器设计的重要环节。为了设计出适合于机器的轴系，有必要熟悉常见的轴系结构，在此基础上才能设计出正确的轴系结构，为机器的正确设计提供核心的技术支持。
二、实验目的
1．熟悉和掌握轴的结构与其设计，弄懂轴及轴上零件的结构形状及功能、工艺要求和装配关系。
2．熟悉并掌握轴及轴上零件的定位与固定方法。
3．熟悉和掌握轴系结构设计的要求与常用轴系结构。
4．了解轴承的类型、布置、安装及调整方法，以及润滑和密封方式。
三、实验设备和工具
1．模块化轴段，用其可组装成不同结构形状的阶梯轴。
2．轴上零件：齿轮、蜗杆、带轮、联轴器、轴承、轴承座、端盖、套杯、套筒、圆螺母、轴端挡圈、止动垫圈、轴用弹性挡圈、孔用弹性挡圈、螺钉、螺母等。
3．工具：扳手、游标卡尺、内外卡钳、300mm钢板尺、铅笔、三角板等。
四、实验内容与要求
1．从轴系结构设计实验方案表中选择设计实验方案号。
2．进行轴的结构设计与滚动轴承组合设计。
每组学生根据实验方案规定的设计条件和要求，确定需要哪些轴上零件，进行轴系结构设计。解决轴承类型选择，轴上零件的固定、装拆、轴承游隙的调整、轴承的润滑、密封、轴的结构工艺性等问题。
3．绘出轴系结构设计装配草图，并应使设计结构满足轴承组合设计的基本要求，即采用何种轴系基本结构。
《机械设计》实验四（轴系结构实验）
综合性实验指导书 实 验 名 称： 轴系结构实验 实 验 简 介：轴系主要包括轴、轴承和轴上零件，它是机器的重要组成部分。轴的主要功用是支持旋转零件和传递扭矩。轴的设计一方面要保证具有足够的工作能力，即满足强度、刚度和振动稳定性等要求。另一方面，要根据制造、装拆使用等要求定出轴的合理外形和全都结构尺寸，即进行轴的结构设计。轴承是轴的支承，分为滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承已标准化，设计时只需根据工作条件选择合适的类型和尺寸，并进行轴承装置的设计。通过本实验学生将进一步定性地对轴系设计结构理论进行深入了解。 适 用 课 程： 机械设计 实 验 目 的：了解并正确处理轴、轴承和轴上零件间的相关关系，如轴与铀承及轴上零件的定位、固定、装拆及调整方式等，以建立对抽系结构的感性认识并加深对轴系结构设计理论的理解。 面 向 专 业： 机械类 实验项目性质： 综合性（课内必做） 计 划 学 时： 2学时 实 验 要 求：A预习《机械设计》等课程的相关知识点内容；B预习《机械设计实验指导书》中实验目的、原理、设备、操作步骤或说明，并写出预习报告；实验前没有预习报告者不能够进行实验；C 进行实验时衣着整齐，遵守实验室管理规定、学生实验守则、仪器设备操作规定等相关规定，服从实验技术人员或实验教师的指导与管理。 知 识 点：A《机械设计》课程传动轴内容；B 《机械设计》课程键、螺纹连接内容；C《机械设计》课程滚动轴承内容；D 《机械设计》课程齿轮传动内容； E 《机械设计》课程蜗轮蜗杆传动内容；F《机械设计》课程润滑、密封内容；G《机械制图》课程相关知识内容。 实 验 分 组： 1人/组 《机械设计》课程实验
实验四 轴系结构实验
一、 概述 轴系主要包括轴、轴承和轴上零件，它是机器的重要组成部分。 轴的主要功用是支持旋转零件和传递扭矩。它与轴承孔配合的轴段称为轴颈，安装传动件轮毂的轴段称为轴头，联接轴颈和轴头的轴段称为轴身。轴颈和轴头表面都是配合表面，须有相应的加工精度和表面粗糙度。 轴的设计一方面要保证具有足够的工作能力，即满足强度、刚度和振动稳定性等要求。另一方面，要根据制造、装拆使用等要求定出轴的合理外形和全都结构尺寸，即进行轴的结构设计。通常轴的结构设计，应使轴的受力合理，有利于提高轴的强度和刚度;有利于节约材料和减轻重量；应使轴上零件定位准确、固定可靠，并便于装拆、调整；应具有良好的加工和装配工艺性等。 轴承是轴的支承，分为滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承已标准化，设计时只需根据工作条件选择合适的类型和尺寸，并进行轴承装置的设计。在分析和设计滚动轴承装置时，主要应考虑：保证支承部分的刚性和同心度；便于调整轴承间隙及轴上零件的位置；便于轴承的安装和拆卸；定位和紧固要可靠；满足润滑、密封可靠和必要的冷却条件；配合选择合理和合适的预紧措施等。 二、实验原理 1． 滚动轴承式支承的结构型式 为保证滚动轴承和轴系能正常传递轴向力而不发生轴向窜动，需合理地设计轴系轴向固定结构。常用的形式有: （1）两端固定式支承 如图4-1所示，用左右两个轴承端盖各限制轴在一个方向的移动，合起来就限制了轴的双向移动，这种型式适用于工作温度不大的短轴。考虑到工作时，轴总是会因受热而伸长，为补偿轴的受热伸长，在安装轴承时，轴承外圈端面和端盖之间应留出0.2~0.3mm的补偿间隙（此间隙很小，图中一般不画出）。 （2）一端固定，一端游动支承 这种形式应用于轴较长或轴温升较高的情况。如图4-2所示，采用这种结构形式一定要注意：游动端轴承的外圈与轴承孔的配合一定要采用松一些的配合，以保证轴能够游动。
滚动轴承
第16章滚动轴承
§13-1 概述
§13-1 概述
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。§13-1 概述
◆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。§13-1 概述
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；§13-1 概述
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。§13-1 概述
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˚
α0˚
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°30000B
2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§13-1 概述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。
轴系设计 说明书
机械设计大作业
计算说明书
轴系设计说明书
专 业 ：
班 级 ：
设计者 ：
（部分内容有错，仅供参考）
设计题目：
方案 电动机工作功率P 电动机满载转速nm 工作机的转速nw/(r/min) 第一级传动比 轴承座中
心高H 最短工作
年限 工作环境
5.1.2 4 KW 960 r/min 100 2 180mm 3年3班 室外、有尘
已知数据：转速1/480/minmnnir P=3.65kw T=72610.24 N·mm 轴上小齿轮：
齿数Z1=17，模数5m，齿宽b=17mm，分度圆直径d=85mm，压力角20
圆周力1510/2taTFNd
径向力×tan550rtFFN
法向力Fn=Ft÷cos20=1607N
轴上大带轮：
压轴力：FQ=1481.68N=1490N
一、选择轴的材料
因传递功率不大，且对质量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45号钢，调质处理。
二、初算轴径𝐝𝐦𝐢𝐧
对于转轴，按扭转强度初算轴径，由机械设计教材得C=106～118，考虑轴端弯矩比转矩小，故取C=106，则
d=C PN3=20.84mm
考虑键槽的影响，取dmin＝d×1.05=21.88mm，取轴径为d=40mm。
三、结构设计
1．确定轴承部件机体的结构形式及主要尺寸
为方便轴承部件的装拆，铸造机体采用剖分式结构，取机体的铸造壁厚δ=8mm，机体上轴承旁连接螺栓直径d2=12mm，装拆螺栓所需要的扳手空间C1=18mm，C2=16mm，故轴承座内壁到座孔外壁面距离L=δ+C1+C2+5～8mm=47～50mm，取L=50mm。
2．确定轴的轴向固定方式 因为一级齿轮减速器输出轴的跨距不大，且工作温度变化不大，故轴的轴向固定采用两端固定方式。
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。对于图a所示的深沟球轴承，可取C＝0.2～0.4 mm，由于间隙较小，图上可不画出。对于图b所示的角接触轴承，热补偿间隙靠轴承内部的游隙保证。 b、设置游动支点
滚动轴承的组合结构设计
为保证轴承正常工作，除正确选择轴承类型和确定型号外，还需要合理的进行轴承的组合设计，主要解决轴系的轴向固定、轴承与相关零件的配合、间隙调整和润滑密封等方面的问题。
1．轴系支点的轴向固定型式
为保证滚动轴承轴系能正常传递轴向力且不发生串动，在轴上各零件定位固定的基础上，必须合理地设计轴系支点的轴向固定结构。
（1）两端单向固定
如图13、图14所示，轴系中的每个轴承分别承受轴系一个方向的轴向力，限制轴系的一个方向的移动，两个支点的轴承合起来就能承受轴系双向的轴向力，从而限制了轴系沿轴向的双向移动，这种固定方式称为两端单向固定。它适用于工作温度变化不大的短轴，为允许轴工作时有少量热膨胀，轴承安装时应留有0．25mm～0．4mm的轴向间隙，结构图上不必画出间隙。
图13两端固定的深沟球轴承轴系 图14两端固定的角接触轴承轴系
（2）一端双向固定、一端游动
如图15a、b、c所示，轴系中一个支点为固定端，由单个轴承或轴承组承受轴系的双向轴向力，限制轴系的双向移动，另一个支点为游动端，能使轴沿轴向自由游动。为避免松脱，游动轴承内圈应与轴作轴向固定（常采用弹性挡圈）。用圆柱滚子轴承作游动支点时，轴承外圈要与机座作轴向固定，靠滚子与套图间的游动来保证轴的自由伸缩。这种固定方式适用于较长的轴或工作温度变化大的轴，此时轴的热膨胀伸缩量大。
a) b) c)
图15一端固定、一端游动轴系
（3）两端游动
要求能左右双向游动的轴，可采用两端游动的轴系结构。图16为人字齿轮传动的高速主动轴，为了自动补偿轮齿两侧螺旋角的制造误差，使轮齿受力均匀，采用允许轴系左右少量轴向游动的结构，故两端都选用圆柱滚子轴承。与其相啮合的低速齿轮轴系则必须两端固定，以便两轴都得到轴向定位。
轴承在轴上的轴向定位常用轴肩或套筒，定位端面应与轴线有较好的垂直度。为保证可靠定位，轴肩圆角半径rl必须小于轴承的圆角半径r。轴肩高度通常不大于内圈高度的3/4，过高不便于轴承拆卸（图17）。
滚动轴承的组合结构设计应考虑的问题
●■ 中 ｚｏ ６ 期 ＴＥ￣ ＯＧＹ ＩＮ￣ 。 ＴＩＯＮ ２０－“ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８９７２．２０１０，２０。０６３ 滚动轴承的组合结构设计应考虑的问题 廉振红’王增胜 １，郑州职业技术学院机械工程系汽车教研室；２，黄河科技学院机械工程教研室
在 机械设计基础 课程教学中，滚 动轴承装置设计这部分内容是生产一线技 术人员直接接触最为广泛的实际问题。而 传统教学中对此却不太重视，因此，把轴 承的固定、装拆、调整、润滑、密封等实 践性很强的技术问题重新整合为轴承的组 合结构设计，使结构设计与工程实际技术 问题紧密结合。 １轴承的轴向固定定位 为保证滚动轴承轴系能正常传递轴向 力且不发生窜动，在轴上零件定位固定的 基础上，必须合理地设计轴系支点的轴向 固定结构。典型的结构形式有三类： １．１两端固定 工作温度变化不大和支承跨距较小 （跨距Ｌ＜４ＯＯｍｍ）的短轴，宜采用两端都 单向固定的形式…，如图ｌ所示。为允许 轴工作时有少量热膨胀，轴承安装时应留 有０．２５ｍｍ～０．４ｍｍ的轴向间隙（间隙很 小，结构图上不必画出），间隙量常用垫片 或调整螺钉调节。利用轴上两端轴承各限 制一个方向的轴向移动，合在一起就可以 限制轴的双向移动，轴的热伸长量可由轴 承自身的游隙进行补偿，或用调整垫片调 节。 图１ １．２一端双向固定、一端游动 当轴较长或工作温度较高时，轴的热 膨胀收缩量较大，宜采用一端双向固定、 一端游动的支点结构，如图２所示。固定 端由单个轴承或轴承组承受双向轴向力， 而游动端则保证轴伸缩时能自由游动。为 避免松脱，游动轴承内圈应与轴作轴向固 定（常采用弹性挡圈）。用圆柱滚子轴承作 游动支点时，轴承外圈要与机座作轴向固 定，靠滚子与套圈间的游动来保证轴的自 由伸缩。 图 １．３两端游动 要求能左右双向游动的轴，可采用两 端游动的轴系结构。如图３所示，为人字 齿轮传动的高速主动轴，为了自动补偿轮 齿两侧螺旋角的误差，使轮齿受力均匀， 采用允许轴系左右少量轴向游动的结构， 故两端都选用圆柱滚子轴承。与其相啮合 的低速齿轮轴系则必须两端固定，以便两 轴都得到轴向定位。 另外，轴承在轴上一般用轴肩或套筒 定位，定位端面与轴线保持良好的垂直 度。为保证可靠定位，轴肩圆角半径ｒ１必 须小于轴承的圆角半径ｒ。轴肩的高度通 常不大于内圈高度的３／４，过高不便于轴 承拆卸Ｉ ２ｌ。如图４。 圈４ 轴承内圈的轴向固定应根据轴向载荷 的大小选用轴端挡圈、圆螺母、轴用弹性 挡圈等结构。外圈则采用机座孔端面、孔 用弹性挡圈、压板、端盖等形式固定。如 图５所示。 一～盎．一盘 ２滚动轴承的配合
滚动轴承的组合设计
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滚动轴承的组合设计
组合设计的内容包括：1）固定 2）调整 3）配合与装拆 4）润滑与密封。组合设计合理与否将影响轴系的受力、运转精度、轴承寿命及机器性能。
1. 滚动轴承的轴向固定
实际上是对整个轴系起固定作用，承受轴向力，防止轴系发生轴向蹿动。
常用两种固定方法：
1）两端固定
这是最常见的固定方式，两个轴承外圈都在单方向用轴承盖进行固定。
适合于工作温升不高的短轴（跨距 L ≤ 400 mm），考虑到轴的受热伸长，应留出热补偿间隙 C （对于深沟球轴承：C=0.2-0.4mm；对于向心角接触轴承：其轴向间隙可在轴承内部调整，其值比深沟球轴承小得多）。
2）一端固定、一端游动
适合于工作温升高的长轴（跨距 L ＞ 400 mm），固定支点的轴承外圈左右均固定，承担双向轴向力，游动支点的轴承只承受径向力，不承受轴向力，当轴受热伸长时，游动支点随轴一起向外移动，避免轴承受到附加载荷作用，防止轴承卡住。
A轴向力，R径向力。
注意：固定支点的内圈亦需进行轴向固定。
2.滚动轴承组合的调整
1）间隙的调整与控制
为保证轴承正常工作，装配轴承时一般要留出适当的游隙或间隙。
垫片调整：通过增、减垫片厚度来调整间隙。
螺钉调整：用于轴向力不是太大的轴承组合。
2）轴系部件位置的调整 2 / 2
使轴上零件处于准确的工作位置（通常用垫片调整）。
3. 滚动轴承的配合及装拆
1）滚动轴承的配合
内圈与轴颈：采用基孔制，孔的配合代号不用标注。
外圈与座孔：采用基轴制，轴的配合代号不用标注。
配合的选取原则：
转动套圈、速度高、受载大、工作温度变化大——选较紧的配合（过盈）；
不动套圈、常拆轴承——选较松的配合（间隙）。
2）滚动轴承的装拆
轴肩高度应低于内圈厚度；
轴肩开槽。
4. 滚动轴承的润滑及密封
润滑的目的：减少摩擦磨损、冷却、吸振、防锈。
密封的目的：防尘、防水、防止润滑剂流失。
滚动轴承的组合结构设计 2
为保证轴承正常工作，除正确选择轴承类型和确定型号外，还需要合理的进行轴承的组合设计，主要解决轴系的轴向固定、轴承与相关零件的配合、间隙调整和润滑密封等方面的问题。
1．轴系支点的轴向固定型式
为保证滚动轴承轴系能正常传递轴向力且不发生串动，在轴上各零件定位固定的基础上，必须合理地设计轴系支点的轴向固定结构。
（1）两端单向固定
如图13、图14所示，轴系中的每个轴承分别承受轴系一个方向的轴向力，限制轴系的一个方向的移动，两个支点的轴承合起来就能承受轴系双向的轴向力，从而限制了轴系沿轴向的双向移动，这种固定方式称为两端单向固定。它适用于工作温度变化不大的短轴，为允许轴工作时有少量热膨胀，轴承安装时应留有0．25mm～0．4mm的轴向间隙，结构图上不必画出间隙。
图13两端固定的深沟球轴承轴系 图14两端固定的角接触轴承轴系
（2）一端双向固定、一端游动
如图15a、b、c所示，轴系中一个支点为固定端，由单个轴承或轴承组承受轴系的双向轴向力，限制轴系的双向移动，另一个支点为游动端，能使轴沿轴向自由游动。为避免松脱，游动轴承内圈应与轴作轴向固定（常采用弹性挡圈）。用圆柱滚子轴承作游动支点时，轴承外圈要与机座作轴向固定，靠滚子与套图间的游动来保证轴的自由伸缩。这种固定方式适用于较长的轴或工作温度变化大的轴，此时轴的热膨胀伸缩量大。
a) b) c)
图15一端固定、一端游动轴系
（3）两端游动
要求能左右双向游动的轴，可采用两端游动的轴系结构。图16为人字齿轮传动的高速主动轴，为了自动补偿轮齿两侧螺旋角的制造误差，使轮齿受力均匀，采用允许轴系左右少量轴向游动的结构，故两端都选用圆柱滚子轴承。与其相啮合的低速齿轮轴系则必须两端固定，以便两轴都得到轴向定位。
轴承在轴上的轴向定位常用轴肩或套筒，定位端面应与轴线有较好的垂直度。为保证可靠定位，轴肩圆角半径rl必须小于轴承的圆角半径r。轴肩高度通常不大于内圈高度的3/4，过高不便于轴承拆卸（图17）。