1、第第1515章章 滚动轴承设计滚动轴承设计1第十五章第十五章 滚动轴承设计滚动轴承设计 15.5 15.5 静强度计算静强度计算 15.4 15.4 寿命计算寿命计算 15.3 15.3 受力分析、失效形式受力分析、失效形式15.2 15.2 类型及选择类型及选择15.1 15.1 概述概述 15.6 15.6 组合结构设计组合结构设计教师：王志伟教师：王志伟2上次课简要回顾（蜗杆传动）上次课简要回顾（蜗杆传动）u1、蜗杆传动啮合齿面间、蜗杆传动啮合齿面间相对滑动速度大，传动效率低相对滑动速度大，传动效率低 （1）要求蜗杆蜗轮的材料组合具有良好的减摩和耐磨性能）要求蜗杆蜗轮的材料组合具有良好的
2、减摩和耐磨性能及抗胶合性能。及抗胶合性能。（2）蜗杆传动需要有较好的润滑及散热能力，设计时需要）蜗杆传动需要有较好的润滑及散热能力，设计时需要进行热平衡计算。进行热平衡计算。u 2、蜗杆传动的设计计算、蜗杆传动的设计计算（1 1）蜗轮齿面接触疲劳强度计算）蜗轮齿面接触疲劳强度计算 22222121 23.253.25HEEHKTKTZZd dm d z221223.25EHZm dKTz校核公式：校核公式：设计公式：设计公式：3（2 2）蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算）蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算校核公式：校核公式：2121.7FFFKTY Yd d m22121.7FFKTm dY Yz设计公式：设计
3、公式：（3 3）蜗杆的刚度计算）蜗杆的刚度计算刚度条件：刚度条件：2231148trFFyLyEI开式蜗杆传动：开式蜗杆传动：按齿根弯曲疲劳强度进行设计。按齿根弯曲疲劳强度进行设计。闭式蜗杆传动：闭式蜗杆传动：按齿面接触疲劳强度进行设计，校核齿根弯曲疲按齿面接触疲劳强度进行设计，校核齿根弯曲疲劳强度。因闭式蜗杆传动散热较困难，故需进行热平衡计算。而劳强度。因闭式蜗杆传动散热较困难，故需进行热平衡计算。而当蜗杆轴细长且支承跨距大时，还应进行蜗杆轴的刚度计算。当蜗杆轴细长且支承跨距大时，还应进行蜗杆轴的刚度计算。上次课简要回顾（蜗杆传动）上次课简要回顾（蜗杆传动）4滚动轴承滚动轴承的主要特点：的主
4、要特点：缺点：缺点：抗冲击能力差，工作寿命不及润滑良好的滑动轴承，抗冲击能力差，工作寿命不及润滑良好的滑动轴承，工作时有噪音。工作时有噪音。优点：优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、易于摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、易于 互换互换轴承是用来支承轴或轴上回转零件的部件；根据工作时摩擦轴承是用来支承轴或轴上回转零件的部件；根据工作时摩擦性质的不同，可分为性质的不同，可分为滚动轴承滚动轴承和和滑动轴承滑动轴承两大类。两大类。第一节第一节 概述概述 5内、外圈（套圈）上制有弧形滚道，用以限制滚动体的轴内、外圈（套圈）上制有弧形滚道，用以限制滚动体的轴向移动，并可降低滚动体与内、外圈
5、上的接触应力。向移动，并可降低滚动体与内、外圈上的接触应力。第一节第一节 概述概述 一、滚动轴承的基本结构一、滚动轴承的基本结构 6第一节第一节 概述概述 7第一节第一节 概述概述 8第一节第一节 概述概述 9第一节第一节 概述概述 保持架有保持架有冲压保持架冲压保持架和和实体保持架实体保持架两种类型。两种类型。10二、滚动轴承的常用材料二、滚动轴承的常用材料 滚动轴承的内、外圈及滚动体滚动轴承的内、外圈及滚动体 采用强度高、耐磨性好的轴承铬锰碳钢制造，例如采用强度高、耐磨性好的轴承铬锰碳钢制造，例如GCr15（G表示滚动轴承钢）、表示滚动轴承钢）、GCr15SiMn等，热处理后工作表面等，热
6、处理后工作表面硬度可达硬度可达6065HRC。冲压保持架：冲压保持架：一般用低碳钢一般用低碳钢板冲压制成，它与滚动体间有板冲压制成，它与滚动体间有较大间隙，工作时噪声较大。较大间隙，工作时噪声较大。保持架保持架第一节第一节 概述概述 实体保持架：实体保持架：用铜合金、铝合金或酚醛树脂等制用铜合金、铝合金或酚醛树脂等制成，与滚动体间的间隙较小，允许轴承有较高转速。成，与滚动体间的间隙较小，允许轴承有较高转速。11第二节 滚动轴承的主要类型及选择 1公称接触角公称接触角 角的大小反映了轴承承受轴向载荷的能力。角的大小反映了轴承承受轴向载荷的能力。角越角越大，轴承承受轴向载荷的能力越大。大，轴承承受
7、轴向载荷的能力越大。一滚动轴承的结构特性一滚动轴承的结构特性 122轴承的游隙轴承的游隙 轴承的游隙分为轴承的游隙分为径向游隙径向游隙ur和和轴向游隙轴向游隙ua。表示一个套圈。表示一个套圈固定，另一个套圈沿径向或轴向由一个极限位置到另一极限固定，另一个套圈沿径向或轴向由一个极限位置到另一极限位置的移动量。位置的移动量。轴承所需游隙大小选择依据：轴承所需游隙大小选择依据：轴承与轴承孔之间配合的松紧轴承与轴承孔之间配合的松紧程度、温差大小、轴的挠曲变形大小以及轴的回转精度要求。程度、温差大小、轴的挠曲变形大小以及轴的回转精度要求。轴承标准中将径向游隙值轴承标准中将径向游隙值分为分为基本游隙组基本
8、游隙组和和辅助游隙辅助游隙组组，应优先选用基本游隙组，应优先选用基本游隙组值。轴向游隙值由径向游隙值。轴向游隙值由径向游隙值按一定关系换算得到。值按一定关系换算得到。第二节 滚动轴承的主要类型及选择 13 3角偏位和偏位角角偏位和偏位角 轴承内、外圈轴心线间的相对倾斜称为角偏位，相对倾斜时两轴心线所夹的锐角称为偏位角。轴承具备角偏位的能力，使轴承能够补偿因加工、安轴承具备角偏位的能力，使轴承能够补偿因加工、安装误差和轴的变形造成的内、外圈轴线的倾斜。其中角偏装误差和轴的变形造成的内、外圈轴线的倾斜。其中角偏位能力大的轴承，调心功能强，故称为位能力大的轴承，调心功能强，故称为调心轴承调心轴承。第
9、二节 滚动轴承的主要类型及选择 14二、滚动轴承的主要类型二、滚动轴承的主要类型 球轴承的滚动体为球，与内、球轴承的滚动体为球，与内、外圈是点接触，运转时摩擦损耗外圈是点接触，运转时摩擦损耗小，但承载能力和抗冲击能力差。小，但承载能力和抗冲击能力差。第二节 滚动轴承的主要类型及选择 按滚动体的不同分类按滚动体的不同分类球轴承球轴承滚子轴承滚子轴承 滚子轴承的滚动体为滚子，与滚子轴承的滚动体为滚子，与内、外圈是线接触，承载能力和抗内、外圈是线接触，承载能力和抗冲击能力大，但运转时摩擦损耗大。冲击能力大，但运转时摩擦损耗大。15第二节 滚动轴承的主要类型及选择 按按承受外载荷方向承受外载荷方向分类
10、分类 向心轴承向心轴承（45）推力轴承推力轴承（45）径向接触轴承径向接触轴承（=0）角接触向心轴承角接触向心轴承（045）角接触推力轴承角接触推力轴承（45 90）轴向接触轴承轴向接触轴承（=90）主要区别：承受轴向外载荷的能力主要区别：承受轴向外载荷的能力16三、滚动轴承的性能和特点三、滚动轴承的性能和特点 按轴承的结构形式不同分类：按轴承的结构形式不同分类：在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准件标准件的滚动轴承，在的滚动轴承，在国家标准中分为国家标准中分为1313种，其中，最为常用的轴承大约有下列种种，其中，最为常用的轴承大约有下列
11、种:深沟球轴承圆柱滚子轴承推力球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承调心球轴承第二节 滚动轴承的主要类型及选择 171、径向接触轴承（、径向接触轴承（=0）第二节 滚动轴承的主要类型及选择（1）深沟球轴承）深沟球轴承类型代号类型代号：6 承载方向：承载方向：主要承受径向载荷，主要承受径向载荷，也可同时承受少量双向轴向载荷也可同时承受少量双向轴向载荷 极限转速：极限转速：高高角偏位能力：角偏位能力：210使用条件：使用条件：刚性较大的轴刚性较大的轴（2 2）外圈无挡边）外圈无挡边圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承 类型代号类型代号：N额定负荷比：额定负荷比：1.53极限转速：极限转速：高高角偏位能力：角偏位能力：
12、24使用条件：使用条件：刚性较大的轴刚性较大的轴承载方向：承载方向：仅能承受径向载荷仅能承受径向载荷182、角接触向心轴承（角接触向心轴承（045）第二节 滚动轴承的主要类型及选择（1）角接触球轴承角接触球轴承类型代号类型代号：7 7000C型型=15、7000AC型型=25、7000B型型=40 承载方向：承载方向：可同时承受径向载荷可同时承受径向载荷 及单向轴向载荷及单向轴向载荷 极限转速：极限转速：高高角偏位能力：角偏位能力：210使用条件：使用条件：刚性较大及跨距不大的轴刚性较大及跨距不大的轴（2 2）圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承类型代号类型代号：3额定负荷比：额定负荷比：1.12.5极限
13、转速：极限转速：中中角偏位能力：角偏位能力：2，游隙可调，游隙可调使用条件：使用条件：刚性较大的轴刚性较大的轴承载方向：承载方向：承受较大径向及轴向载荷承受较大径向及轴向载荷193、调心轴承（调心轴承（外圈滚道为球面外圈滚道为球面）第二节 滚动轴承的主要类型及选择（1）调心球轴承调心球轴承类型代号类型代号：1承载方向：承载方向：可同时承受径可同时承受径向载荷及少量双向轴向载荷向载荷及少量双向轴向载荷 极限转速：极限转速：中中角偏位能力：角偏位能力：1.53使用条件：使用条件：刚性小及难以对中的轴刚性小及难以对中的轴（2 2）调心滚子轴承调心滚子轴承额定负荷比：额定负荷比：1.84极限转速：极限
14、转速：低低角偏位能力：角偏位能力：1.53使用条件：使用条件：其他轴承不能胜任的重负荷其他轴承不能胜任的重负荷承载方向：承载方向：可同时承受径向载荷及少量双向轴向载荷可同时承受径向载荷及少量双向轴向载荷 额定负荷比：额定负荷比：0.60.93、调心轴承（调心轴承（外圈滚道为球面外圈滚道为球面）（1）调心球轴承调心球轴承类型代号类型代号：2204、角接触、角接触推力轴承（推力轴承（45 90）第二节 滚动轴承的主要类型及选择 类型代号类型代号：2承载方向：承载方向：可同时承受轴向载荷及少量径向载荷可同时承受轴向载荷及少量径向载荷 极限转速：极限转速：中中角偏位能力：角偏位能力：23使用条件：使用
15、条件：轴向负荷大及要求调心场合，如大型立式水轮机轴向负荷大及要求调心场合，如大型立式水轮机额定负荷比：额定负荷比：1.21.6（1）推力）推力调心滚子轴承调心滚子轴承215、轴向接触轴承（轴向接触轴承（=90）第二节 滚动轴承的主要类型及选择（1）推力）推力球轴承球轴承类型代号类型代号：5承载方向：承载方向：仅能承受轴向载荷仅能承受轴向载荷 极限转速：极限转速：低低角偏位能力：角偏位能力：不允许不允许使用条件：使用条件：轴向负荷大轴向负荷大 且速度较低场合且速度较低场合额定负荷比：额定负荷比：1单向推力球轴承：单向推力球轴承：51000型型 双向推力球轴承：双向推力球轴承：52000型型 22
16、前置代号 基本代号 后置代号 轴承的分部件代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特殊轴承材料代号公差等级代号游隙代号多轴承配置代号其它代号五四三二一类型代号尺寸系列代号内径代号宽度系列代号直径系列代号滚动轴承代号构成：滚动轴承代号构成：代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272GB/T272规定。规定。前置代号前置代号表示轴承的分部件。表示轴承的分部件。基本代号基本代号表示轴承的类型与尺寸等主要特征。表示轴承的类型与尺寸等主要特征。后置代号后置代号表示轴承的精度与材料的特征。表示轴承的精度与材料的特征。四、滚
17、动轴承的代号表示四、滚动轴承的代号表示 第二节 滚动轴承的主要类型及选择 23五四三二一 内径代号：内径代号内径代号：内径代号5=内径，如：内径，如：08表示轴承内径表示轴承内径d=508=40mm。内径 d10121517代 号00010203特殊情况：特殊情况：类型代号：常用轴承代号为类型代号：常用轴承代号为3、5、6、7、N、1六类六类 尺寸系列代号尺寸系列代号但对圆锥滚子轴承但对圆锥滚子轴承(3类类)和调心滚子轴承和调心滚子轴承(2类类)不能省略不能省略“0”。直径系列代号：特轻直径系列代号：特轻(0、1)、轻、轻(2)、中、中(3)、重、重(4)。表示相同内径和外径的同类型轴承在宽度
18、方面表示相同内径和外径的同类型轴承在宽度方面的变化系列。的变化系列。8（特窄），（特窄），0（窄），（窄），1（正（正常），常），2（宽），（宽），3、4、5、6（特宽）（特宽）表示相同内径的同类型轴承在外径和宽度方面的变化系列。表示相同内径的同类型轴承在外径和宽度方面的变化系列。第二节 滚动轴承的主要类型及选择 类型代号尺寸系列代号内径代号直径系列代号宽度系列代号：一般宽度为宽度系列代号：一般宽度为“0”，通常不标注。，通常不标注。宽度系列代号24轴承代号示例轴承代号示例6308：6深沟球轴承，3中系列，08 内径d=40mm；N105：N圆柱滚子轴承，1特轻系列，05内径d=25mm；72
19、14AC：7角接触球轴承，2轻系列，14内径d=70mm，公称接触角=25；30213：3圆锥滚子轴承，2轻系列，13内径d=65mm，0窄宽度(0不可省略)；6103：6深沟球轴承，1特轻系列，03内径d=17mm；第二节 滚动轴承的主要类型及选择 25五、滚动轴承类型选择应考虑的问题五、滚动轴承类型选择应考虑的问题1 1承受载荷情况承受载荷情况2 2尺寸的限制尺寸的限制3 3转速的限制转速的限制4 4调心性要求调心性要求方向：向心轴承用于受径向力；推力轴承用于受轴向力；向心推力轴承方向：向心轴承用于受径向力；推力轴承用于受轴向力；向心推力轴承用于承受径向力和周向力联合作用。用于承受径向力和
20、周向力联合作用。大小：滚子轴承或尺寸系列较大的轴承能承受较大载荷；球轴承或尺寸大小：滚子轴承或尺寸系列较大的轴承能承受较大载荷；球轴承或尺寸系列较小的轴承则反之。系列较小的轴承则反之。当对轴承的径向尺寸有较的严格限制时，可选用滚针轴承。当对轴承的径向尺寸有较的严格限制时，可选用滚针轴承。球轴承和轻系列的轴承能适应较高的转速，滚子轴承和重系列的球轴承和轻系列的轴承能适应较高的转速，滚子轴承和重系列的轴承则反之；推力轴承的极限转速很低。轴承则反之；推力轴承的极限转速很低。调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求。调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求。第二节 滚动轴承的主要类型及选择
21、 26一、滚动轴承的受力分析一、滚动轴承的受力分析 第三节第三节 滚动轴承的受力分析、失效形式及计算准则滚动轴承的受力分析、失效形式及计算准则 轴向载荷：轴向载荷：径向载荷：径向载荷：处于处于FR作用线最下端的滚动体承载最大，而作用线最下端的滚动体承载最大，而远离作用线的各滚动体，其承载逐渐减小。远离作用线的各滚动体，其承载逐渐减小。结论：轴承在工作过程中，各元件均受变载作用。结论：轴承在工作过程中，各元件均受变载作用。各滚动体所受载荷是均等的。各滚动体所受载荷是均等的。位于上半圈的滚动体不受载荷（非承载区）位于上半圈的滚动体不受载荷（非承载区）位于下半圈的滚动体受力（承载区）。位于下半圈的滚
22、动体受力（承载区）。272轴承工作时套圈与滚动体的应力分析轴承工作时套圈与滚动体的应力分析 滚动体：滚动体：进入承载区后，所受进入承载区后，所受载荷及接触应力即由零逐渐增载荷及接触应力即由零逐渐增到最大值，然后再逐渐减小到到最大值，然后再逐渐减小到零。就滚动体上某一点而言，零。就滚动体上某一点而言，由于滚动体的不断滚动，它的由于滚动体的不断滚动，它的载荷和应力是按周期性不稳定脉动循环变化的。载荷和应力是按周期性不稳定脉动循环变化的。转动套圈：转动套圈：受力情况与滚动体相似，就其滚道上某一点而言，受力情况与滚动体相似，就其滚道上某一点而言，处于非承载区时，载荷及应力为零。进入承载区后，每与滚处于
23、非承载区时，载荷及应力为零。进入承载区后，每与滚动体接触一次，就受载一次，且在不同接触位置载荷值不同。动体接触一次，就受载一次，且在不同接触位置载荷值不同。不转的套圈：不转的套圈：滚道上每一个具体点，滚道上每一个具体点，每当滚过一个滚动体时，便承受一每当滚过一个滚动体时，便承受一次载荷，其大小是不变的。次载荷，其大小是不变的。总之，滚动轴承是在变应力状态下工作的。总之，滚动轴承是在变应力状态下工作的。第三节第三节 滚动轴承的受力分析、失效形式及计算准则滚动轴承的受力分析、失效形式及计算准则 28二、二、失效形式和计算准则失效形式和计算准则 滚动轴承的主要失效形式滚动轴承的主要失效形式疲劳点蚀疲
24、劳点蚀塑性变形塑性变形滚动轴承的计算准则滚动轴承的计算准则疲劳点蚀，进行轴承寿命的计算疲劳点蚀，进行轴承寿命的计算（n10r/min）塑性变形，进行轴承静强度的计算塑性变形，进行轴承静强度的计算（n10r/min）磨损、胶合，进行疲劳寿命计算，再校验其极限转速磨损、胶合，进行疲劳寿命计算，再校验其极限转速 第三节第三节 滚动轴承的受力分析、失效形式及计算准则滚动轴承的受力分析、失效形式及计算准则 磨损磨损 磨损磨损胶合胶合 塑性变形塑性变形疲劳点蚀疲劳点蚀29第四节第四节 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算 一、滚动轴承的基本额定寿命一、滚动轴承的基本额定寿命 轴承的寿命：轴承的寿命：滚动轴
25、承中任一元件首次出现疲劳点蚀前，轴承运转的总转滚动轴承中任一元件首次出现疲劳点蚀前，轴承运转的总转数或工作的小时数。数或工作的小时数。轴承的寿命很离散，因而在计算轴承的寿命很离散，因而在计算轴承寿命时，应与一定的可靠度相联轴承寿命时，应与一定的可靠度相联系。对于一般设备中的滚动轴承，通系。对于一般设备中的滚动轴承，通常规定可靠度为常规定可靠度为90%。100 9080 7060 5040 30 20 10 0151020未失效轴承数量%轴承的寿命/（106r）u 基本额定寿命基本额定寿命：一批同型号的轴承在相同的条件下运转，其中一批同型号的轴承在相同的条件下运转，其中10%的轴承发的轴承发生点
26、蚀破坏，而生点蚀破坏，而90%的轴承不发生点蚀破坏前的总转数或工作小的轴承不发生点蚀破坏前的总转数或工作小时数称为轴承的基本额定寿命。以时数称为轴承的基本额定寿命。以L10（单位为（单位为106转）或转）或L10h（单位为（单位为h）表示。）表示。（两方面意义）（两方面意义）30二、滚动轴承的基本额定动载荷二、滚动轴承的基本额定动载荷 u 基本额定动载荷基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命恰好为使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的载荷转时，轴承所能承受的载荷值，用字母值，用字母C表示。表示。衡量轴承承载能力的主要指标衡量轴承承载能力的主要指标。对于向心轴承，指的是纯径向载荷，并
27、称为径向基本额定动对于向心轴承，指的是纯径向载荷，并称为径向基本额定动载荷，用载荷，用Cr表示；表示；对于推力轴承，指的是纯轴向载荷，并称为轴向基本额定动对于推力轴承，指的是纯轴向载荷，并称为轴向基本额定动载荷，用载荷，用Ca表示；表示；对于角接触球轴承和圆锥滚子轴承，指的是使轴承套圈间仅对于角接触球轴承和圆锥滚子轴承，指的是使轴承套圈间仅产生纯径向位移的载荷之径向分量。产生纯径向位移的载荷之径向分量。基本额定动载荷基本额定动载荷C为标准值，可查设计手册。为标准值，可查设计手册。第四节第四节 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算 31三、滚动轴承的寿命计算公式三、滚动轴承的寿命计算公式 轴承的
28、额定寿命与轴承所受载荷的大小有关。轴承的额定寿命与轴承所受载荷的大小有关。轴承的载荷轴承的载荷寿命曲线关系式：寿命曲线关系式：PL10=常数常数式中：式中：P为当量动载荷，单位为为当量动载荷，单位为N；L10为基本额定寿命，单位为为基本额定寿命，单位为106转；转；为寿命指数，球轴承为寿命指数，球轴承=3，滚子轴承滚子轴承=10/3。当当L10=1（即（即106转）时，轴承的当量动载荷为基本额定动载荷。转）时，轴承的当量动载荷为基本额定动载荷。)10(610rPCL)(60106hPCnLh或于是：于是：PL10=C1，由此可得：，由此可得：第四节第四节 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算
29、32 从标准或手册中查出的基本额定动载荷值，是工作温从标准或手册中查出的基本额定动载荷值，是工作温t120的一般轴承的额定动载荷值。当轴承工作温度的一般轴承的额定动载荷值。当轴承工作温度t120时，应将查得的基本额定动载荷时，应将查得的基本额定动载荷C减小，为此引入温度减小，为此引入温度系数系数ft对其加以修正。此外考虑到机器的起动、停车、冲击和对其加以修正。此外考虑到机器的起动、停车、冲击和振动对当量动载荷振动对当量动载荷P的影响，引入载荷系数的影响，引入载荷系数fp对其加以修正。对其加以修正。610(10)tPf CLrf P61060()thPf CLhnf P第四节第四节 滚动轴承的寿
30、命计算滚动轴承的寿命计算 33四、滚动轴承的当量动载荷计算四、滚动轴承的当量动载荷计算 当轴承既承受径向载荷又承受轴向载荷时，为了计算轴承寿当轴承既承受径向载荷又承受轴向载荷时，为了计算轴承寿命时能与基本额定动载荷在相同的条件下比较，就必须将轴承承命时能与基本额定动载荷在相同的条件下比较，就必须将轴承承受的实际工作载荷转化为一假想载荷受的实际工作载荷转化为一假想载荷即当量动载荷即当量动载荷 当量动载荷当量动载荷 当量动载荷也分径向当量动载荷（对向心轴承）和轴向当量当量动载荷也分径向当量动载荷（对向心轴承）和轴向当量动载荷（对推力轴承），分别用动载荷（对推力轴承），分别用Pr和和Pa表示。表示。
31、1对只能承受径向载荷对只能承受径向载荷FR的径向接触轴承的径向接触轴承 P=Pr=FR 2对只能承受轴向载荷对只能承受轴向载荷FA的轴向接触轴承的轴向接触轴承 P=Pa=FA 3对既能承受径向载荷对既能承受径向载荷FR又能承受轴向载荷又能承受轴向载荷FA的角接触向心的角接触向心轴承轴承 P=Pr=XFR+YFA 4对既能承受径向载荷对既能承受径向载荷FR又能承受轴向载荷又能承受轴向载荷FA的角接触推的角接触推力轴承力轴承 P=Pa=XFR+YFA 第四节第四节 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算 34 在当量动载荷的作用下，滚动轴承具有与实际载荷作用下相在当量动载荷的作用下，滚动轴承具有与实
32、际载荷作用下相同的寿命。同的寿命。e值是计算当量动载荷时判别是否计入轴向载荷的界限值。值是计算当量动载荷时判别是否计入轴向载荷的界限值。当当FA/FRe 时，表示轴向载荷影响较大，计算当量动载荷时必时，表示轴向载荷影响较大，计算当量动载荷时必须考虑须考虑FA的作用。当的作用。当FA/FR e时，表示轴向载荷影响很小，计算时，表示轴向载荷影响很小，计算当量动载荷时可忽略轴向载荷当量动载荷时可忽略轴向载荷FA的影响。的影响。（1）如果轴承的型号已知，那么就可根据这个型号查得）如果轴承的型号已知，那么就可根据这个型号查得C0r、e、X和和Y值，进行计算，使值，进行计算，使LhLh。（2）轴承的型号未
33、知，如果想通过计算来确定轴承型号，而）轴承的型号未知，如果想通过计算来确定轴承型号，而C0r、e均未知，则须采用试算法。均未知，则须采用试算法。滚动轴承设计类型：滚动轴承设计类型：第四节第四节 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算 35五、角接触向心轴承轴向载荷五、角接触向心轴承轴向载荷FA的计算的计算 角接触向心轴承在承受径向载荷角接触向心轴承在承受径向载荷FR时，将产生派生轴向力时，将产生派生轴向力FS。因此在计算这类轴承的当量动载荷。因此在计算这类轴承的当量动载荷P时，式中的时，式中的轴向载荷轴向载荷FA并不等于作用在轴上的轴向外力并不等于作用在轴上的轴向外力，而应根据整个轴上外加轴，而
34、应根据整个轴上外加轴向载荷向载荷Fa和各轴承的派生轴向力和各轴承的派生轴向力FS之间的平衡条件分析确定。之间的平衡条件分析确定。1派生轴向力产生的原因、大小和方向派生轴向力产生的原因、大小和方向 方向方向：由轴承外圈的宽边一端指向窄边一端，：由轴承外圈的宽边一端指向窄边一端，迫使轴承内圈从外圈脱开。（背指向面）迫使轴承内圈从外圈脱开。（背指向面）角接触球轴承角接触球轴承 FS1.25FRtg 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 FSFR/（2Y）第四节第四节 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算 36 2滚动轴承的安装方式及特点滚动轴承的安装方式及特点 角接触球轴承和圆锥滚子轴承承受径向载荷后会产生派生
35、轴角接触球轴承和圆锥滚子轴承承受径向载荷后会产生派生轴向力，因此为保证正常工作，这两类轴承均须向力，因此为保证正常工作，这两类轴承均须成对使用成对使用。反装或背对背安装反装或背对背安装 使两支反力作用点使两支反力作用点O1、O2相互相互远离，支承跨距加大。远离，支承跨距加大。第四节第四节 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算 37正装或面对面安装正装或面对面安装 两支反力作用点两支反力作用点O1、O2相互靠相互靠近，支承跨距缩短。近，支承跨距缩短。支反力作用点支反力作用点O1、O2距其轴承端面的距离距其轴承端面的距离a可从标准中查得。可从标准中查得。第四节第四节 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿
36、命计算 383角接触向心轴承轴向载荷角接触向心轴承轴向载荷FA的计算的计算（1）作轴系受力简图，给轴承编号）作轴系受力简图，给轴承编号 规定派生轴向力中与外加轴向载荷规定派生轴向力中与外加轴向载荷Fa方向一致的轴承标为方向一致的轴承标为2，另一轴承标为另一轴承标为1 （2）由径向外载荷）由径向外载荷Fr计算计算FR1、FR2，再由，再由FR1、FR2计算两计算两轴承的派生轴向力轴承的派生轴向力FS1、FS2；（3）计算轴承的轴向载荷）计算轴承的轴向载荷FA1、FA2 若若Fa+FS2FS1，这时轴承，这时轴承1被被“压紧压紧”，称为紧端；轴承，称为紧端；轴承2被被“放松放松”，称为松端。由于轴
37、承，称为松端。由于轴承1被压紧，根据力的平衡条件，被压紧，根据力的平衡条件，轴承轴承1上必有平衡力上必有平衡力FS1（由轴承座或端盖施加），即（由轴承座或端盖施加），即FS1+FS1=Fa+FS2。因此轴承。因此轴承1所受的轴向力所受的轴向力FA1为为FS1和和FS1之之和，轴承和，轴承2所受的轴向力所受的轴向力FA2为自身的派生轴向力为自身的派生轴向力FS2，故得：，故得：FA1=FS1+FS1=Fa+FS2 FA2=FS2 第四节第四节 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算 39 若若Fa+FS2FS1，这时滚动体、轴承内圈与轴的组合体被推，这时滚动体、轴承内圈与轴的组合体被推向右端，轴承
38、向右端，轴承2被压紧成为紧端，轴承被压紧成为紧端，轴承1被放松成为松端。同理，被放松成为松端。同理，轴承轴承2上必有平衡力上必有平衡力FS2，即，即FS2+FS2+Fa=FS1，因此轴承，因此轴承1所受所受的轴向力的轴向力FA1为自身的派生轴向力为自身的派生轴向力FS1，轴承，轴承2所受的轴向力所受的轴向力FA2为为FS2和和FS2之和，故得：之和，故得：FA1=FS1 FA2=FS2+FS2=FS1Fa 计算角接触球轴承和圆锥滚子轴承所受轴向力的方法计算角接触球轴承和圆锥滚子轴承所受轴向力的方法（1）找出被）找出被“压紧压紧”的轴承和的轴承和“放松放松”的轴承的轴承（2）被）被“压紧压紧”轴
39、承的轴向力等于除本身派生轴向力以外的轴承的轴向力等于除本身派生轴向力以外的其它所有轴向载荷的代数和。其它所有轴向载荷的代数和。（3）被）被“放松放松”轴承的轴向力等于其本身的派生轴向力。轴承的轴向力等于其本身的派生轴向力。第四节第四节 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算 40第五节第五节 滚动轴承的静强度计算滚动轴承的静强度计算 对于在工作载荷下基本不旋转或缓慢旋转或缓慢摆动的轴承，其失效对于在工作载荷下基本不旋转或缓慢旋转或缓慢摆动的轴承，其失效形式不是疲劳点蚀，而是因滚动接触面上的接触应力过大而产生的过大的形式不是疲劳点蚀，而是因滚动接触面上的接触应力过大而产生的过大的塑性变形。塑性变形
40、。在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一个不应超过得载荷在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一个不应超过得载荷界限界限基本额定静载荷，用基本额定静载荷，用C0表示表示。轴承上作用的径向载荷轴承上作用的径向载荷Fr与轴向载荷与轴向载荷Fa应折合成一个当量静载荷应折合成一个当量静载荷P0即：即：P0=X0Fr+Y0Fa式中：式中：X0、Y0分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向载荷系数，可由轴承分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向载荷系数，可由轴承手册查取。手册查取。按轴承静承载能力选择轴承的公式为：按轴承静承载能力选择轴承的公式为：000PSC 式中：式中：S0为静强度安全系数，可由设
41、计手册查取。为静强度安全系数，可由设计手册查取。41第六节第六节 滚动轴承的组合结构设计滚动轴承的组合结构设计 目的：解决轴承的布置、固定、调整、配合、预紧及装拆等问题目的：解决轴承的布置、固定、调整、配合、预紧及装拆等问题 一、滚动轴承的支承结构形式一、滚动轴承的支承结构形式 原则：原则：使轴、轴承和轴上零件相对机座有确定的位置；防止使轴、轴承和轴上零件相对机座有确定的位置；防止轴系（轴与轴上零件）的轴向窜动；承受轴向载荷和补偿因工轴系（轴与轴上零件）的轴向窜动；承受轴向载荷和补偿因工作温度变化引起的轴系的自由伸缩。作温度变化引起的轴系的自由伸缩。滚动轴承的组合结构设计是指若干套轴承在一给定
42、轴两端的总滚动轴承的组合结构设计是指若干套轴承在一给定轴两端的总体布局。体布局。421两端固定支承（双固式）两端固定支承（双固式）适用于支承跨距不大适用于支承跨距不大（L350mm）和工作温）和工作温度较低（度较低（t70）的轴。）的轴。第六节第六节 滚动轴承的组合结构设计滚动轴承的组合结构设计 43 2一端固定一端游动支承（固游式）一端固定一端游动支承（固游式）适用于支承跨距较大适用于支承跨距较大（L350mm）或工）或工作温度较高（作温度较高（t70）的轴。的轴。第六节第六节 滚动轴承的组合结构设计滚动轴承的组合结构设计 44 3两端游动支承（全游式）两端游动支承（全游式）人字齿轮小齿轮轴
43、两端均为轴向游动，支承人字齿轮小齿轮轴两端均为轴向游动，支承大齿轮轴必须采用两端固定支承。大齿轮轴必须采用两端固定支承。第六节第六节 滚动轴承的组合结构设计滚动轴承的组合结构设计 45二、滚动轴承内外圈的轴向固定二、滚动轴承内外圈的轴向固定 1轴承内圈在轴上轴向固定的常用方法轴承内圈在轴上轴向固定的常用方法（1）用轴用弹性挡圈固定）用轴用弹性挡圈固定第六节第六节 滚动轴承的组合结构设计滚动轴承的组合结构设计（2）用轴端挡板固定）用轴端挡板固定（3）用圆螺母和止动垫圈锁紧）用圆螺母和止动垫圈锁紧（4）用开口圆锥紧定套、止动垫圈和圆螺母）用开口圆锥紧定套、止动垫圈和圆螺母462轴承外圈在轴承座孔内
44、轴向固定的常用方法轴承外圈在轴承座孔内轴向固定的常用方法（1）用孔用弹性挡圈固定）用孔用弹性挡圈固定第六节第六节 滚动轴承的组合结构设计滚动轴承的组合结构设计（2）用止动环固定）用止动环固定（3）用轴承盖固定）用轴承盖固定（4）用螺纹环固定）用螺纹环固定47三、轴承游隙和轴承组合位置的调整三、轴承游隙和轴承组合位置的调整 1轴承游隙的调整轴承游隙的调整2轴承组合轴向位置的调整轴承组合轴向位置的调整 第六节第六节 滚动轴承的组合结构设计滚动轴承的组合结构设计 靠轴承端盖与套杯间的垫片调整游隙靠轴承端盖与套杯间的垫片调整游隙靠轴上圆螺母调整游隙靠轴上圆螺母调整游隙48四、滚动轴承的预紧四、滚动轴承
45、的预紧 目的：目的：轴承的预紧就是在安装时用某种方法在轴承中产生并轴承的预紧就是在安装时用某种方法在轴承中产生并保持一定的轴向力，以消除轴承的游隙，并在滚动体和内、外保持一定的轴向力，以消除轴承的游隙，并在滚动体和内、外圈接触处产生弹性预变形，使轴承处于压紧状态。圈接触处产生弹性预变形，使轴承处于压紧状态。作用：作用：预紧可以提高轴承的组合刚度和旋转精度，减小机预紧可以提高轴承的组合刚度和旋转精度，减小机器工作时轴的振动。器工作时轴的振动。（1）在轴承内、外圈）在轴承内、外圈之间放置垫片或者磨薄之间放置垫片或者磨薄一对轴承的内圈或外圈一对轴承的内圈或外圈 第六节第六节 滚动轴承的组合结构设计滚
46、动轴承的组合结构设计 49（2）分别在两轴承的内圈和外圈间）分别在两轴承的内圈和外圈间 装入长度不等的两个套筒装入长度不等的两个套筒（3）利用弹簧预紧）利用弹簧预紧 第六节第六节 滚动轴承的组合结构设计滚动轴承的组合结构设计 50五、滚动轴承的配合与装拆五、滚动轴承的配合与装拆 1滚动轴承的配合滚动轴承的配合 轴承内圈与轴颈的配合采用轴承内圈与轴颈的配合采用基孔制基孔制，外圈与轴承座孔的配，外圈与轴承座孔的配合采用合采用基轴制基轴制（1）当内圈旋转外圈固定时，内圈与轴颈之间应采用较紧的配）当内圈旋转外圈固定时，内圈与轴颈之间应采用较紧的配合；外圈与轴承座孔应选择较松的配合；合；外圈与轴承座孔应
47、选择较松的配合；（2）轴承承受载荷较大、转速较高、冲击振动较强烈时，应采）轴承承受载荷较大、转速较高、冲击振动较强烈时，应采用较紧的配合。反之，可选较松的配合；用较紧的配合。反之，可选较松的配合；（3）游动支承上的轴承，外圈与座孔间应选用有间隙的配合，）游动支承上的轴承，外圈与座孔间应选用有间隙的配合，以利于轴在受热伸长时能沿轴向游动，但应保证轴承工作时外圈以利于轴在受热伸长时能沿轴向游动，但应保证轴承工作时外圈在座孔内不发生转动；在座孔内不发生转动；（4）对剖分式轴承座，外圈应采用较松的配合；经常拆装的轴）对剖分式轴承座，外圈应采用较松的配合；经常拆装的轴承，也应采用具有间隙或过盈量较小的过
48、渡配合。承，也应采用具有间隙或过盈量较小的过渡配合。（5）工作温度较高时，内圈与轴的配合应较紧，外圈与孔的配）工作温度较高时，内圈与轴的配合应较紧，外圈与孔的配合应较松。合应较松。第六节第六节 滚动轴承的组合结构设计滚动轴承的组合结构设计 512轴承的安装和拆卸轴承的安装和拆卸 第六节第六节 滚动轴承的组合结构设计滚动轴承的组合结构设计 52第七节第七节 滚动轴承的润滑与密封滚动轴承的润滑与密封 四、滚动轴承的润滑与密封四、滚动轴承的润滑与密封1润滑的目的润滑的目的 润滑可以降低滚动轴承内部的摩擦，减少磨损和发热量；润滑可以降低滚动轴承内部的摩擦，减少磨损和发热量；轴承的摩擦发热使轴承升温，油
49、润滑可以到起冷却作用，从而降低轴承的轴承的摩擦发热使轴承升温，油润滑可以到起冷却作用，从而降低轴承的工作温度，延长使用寿命；工作温度，延长使用寿命；良好的润滑状态，可在滚动体与滚道间形成一层使两者隔开的油膜，可以良好的润滑状态，可在滚动体与滚道间形成一层使两者隔开的油膜，可以使接触压力减小；使接触压力减小；轴承零件表面覆盖一层润滑剂，可以防止表面氧化生锈。轴承零件表面覆盖一层润滑剂，可以防止表面氧化生锈。选哪一类润滑方式，这与轴承的速度有关。选哪一类润滑方式，这与轴承的速度有关。2润滑方式的选择润滑方式的选择轴承常用的润滑方式有油润滑和脂润滑两类。轴承常用的润滑方式有油润滑和脂润滑两类。53当
50、当dn值较小时采用值较小时采用常用于那些不便经常添加润滑剂或不允许润滑油流失而污常用于那些不便经常添加润滑剂或不允许润滑油流失而污染产品的场合染产品的场合 润滑方式润滑方式油润滑油润滑 常用于高速高温或脂润滑不能满足要求场合常用于高速高温或脂润滑不能满足要求场合润滑油的粘度根据工作温度和润滑油的粘度根据工作温度和dn值确定。转速越高，选粘值确定。转速越高，选粘 度越低的润滑油；载荷越大，选粘度越高的润滑油度越低的润滑油；载荷越大，选粘度越高的润滑油油润滑方法油润滑方法 油浴润滑油浴润滑 飞溅润滑飞溅润滑 喷油润滑喷油润滑 滴油润滑滴油润滑油雾润滑油雾润滑脂润滑脂润滑第七节第七节 滚动轴承的润滑
