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1、第7章滚动轴承第1页，共141页，编辑于2022年，星期二第第7章章滚动轴承滚动轴承 教学基本要求教学基本要求1.了解滚动轴承的结构、材料、特点和应用；2.掌握滚动轴承的类型、代号和选择；3.掌握滚动轴承的失效形式、设计准则及校核计算方法；4.能正确进行滚动轴承的组合设计。第2页，共141页，编辑于2022年，星期二重点与难点重点与难点 1.滚动轴承的失效形式、设计准则及滚动轴承的选择；2.角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷的计算以及滚动轴承基本额定寿命的计算；3.滚动轴承的组合设计。第3页，共141页，编辑于2022年，星期二n轴承是支承轴颈的部件，有时也用来支承轴上的回转零件。根据其工作时
2、接触面间的摩擦性质，分为滑动轴承和滚动轴承两大类。本章只讨论滚动轴承。7.1概述概述 第4页，共141页，编辑于2022年，星期二n滚动轴承设计的内容一般为：根据工作条件合理选用滚动轴承的类型和尺寸，验算轴承的承载能力；综合考虑滚动轴承的定位、装拆、调整、润滑和密封等问题，进行轴承的组合结构设计。第5页，共141页，编辑于2022年，星期二7.1.1滚动轴承的构造滚动轴承的构造 1-内圈2-外圈3-滚动体4-保持架第6页，共141页，编辑于2022年，星期二n滚动轴承通常由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成。滚动体是滚动轴承中不可缺少的重要元件。内圈与轴颈配合，外圈与轴承座配合。第7页，共
3、141页，编辑于2022年，星期二外圈外圈第8页，共141页，编辑于2022年，星期二内圈内圈第9页，共141页，编辑于2022年，星期二滚动体滚动体第10页，共141页，编辑于2022年，星期二保持架保持架第11页，共141页，编辑于2022年，星期二7.1.2轴承的材料轴承的材料 n轴承内、外圈和滚动体的材料应具有较高的接触疲劳强度和硬度、良好的耐磨性和冲击韧性。一般用特殊轴承钢如GCr15、GCr15SiMn等制造，热处理后硬度一般不低于60HRC，工作表面要求磨削和抛光。n由于一般轴承的这些元件都经过150的回火处理，所以通常当轴承的工作温度不高于120时，零件的硬度不会下降。第12页
4、，共141页，编辑于2022年，星期二保持架可以是用低碳钢薄板冲压结构，也可以是实体式结构。冲压结构保持架生产率高，价格便宜，但制造精度差，保持架与滚动体之间的间隙较大。实体保持架可以使用铜合金，铝合金，塑料，树脂等材料制成，金属材料实体保持架须经切削加工，价格较高，由于形状准确，与滚动体配合良好，因而性能较好。第13页，共141页，编辑于2022年，星期二7.1.3滚动轴承的优缺点及应用滚动轴承的优缺点及应用 n与滑动轴承相比，滚动轴承的主要优点是：与滑动轴承相比，滚动轴承的主要优点是：摩擦力矩和发热较小，在通常的速度范围内，摩擦力矩很少随速度而改变；启动转矩比滑动轴承小；消耗润滑剂少，便于
5、密封，易于维护；大大地减少了有色金属的消耗；轴承单位宽度的承载能力较大；标准化程度高，成批生产，成本较低。第14页，共141页，编辑于2022年，星期二n滚动轴承的缺点是：滚动轴承的缺点是：接触应力高，承受冲击载荷的能力较差，高速重载荷下轴承的寿命较低；径向尺寸比滑动轴承大；减振性能比滑动轴承差，工作时振动和噪音较大；小批生产特殊的滚动轴承时成本较高。第15页，共141页，编辑于2022年，星期二滚动轴承在海上钻井平台上的应用滚动轴承在海上钻井平台上的应用第16页，共141页，编辑于2022年，星期二滚动轴承在火车车轮轴中的应用滚动轴承在火车车轮轴中的应用第17页，共141页，编辑于2022年
6、，星期二滚动轴承在减速器中的应用滚动轴承在减速器中的应用第18页，共141页，编辑于2022年，星期二7.2滚动轴承的类型、代号和选择滚动轴承的类型、代号和选择7.2.1滚动轴承的主要类型、性能与特点滚动轴承的主要类型、性能与特点 第19页，共141页，编辑于2022年，星期二公称接触角公称接触角a an公称接触角是滚动轴承的一个主要参数，它是指滚动轴承中滚动体与外圈接触处的法线和垂直于轴承轴心线的平面间的夹角，用表示。第20页，共141页，编辑于2022年，星期二注意注意：公称接触角越大，滚动轴承承受轴向载荷的能力越大。：公称接触角越大，滚动轴承承受轴向载荷的能力越大。第21页，共141页，
7、编辑于2022年，星期二按轴承所能承受的载荷方向或公称接触角按轴承所能承受的载荷方向或公称接触角a a的不同分的不同分第22页，共141页，编辑于2022年，星期二第23页，共141页，编辑于2022年，星期二按滚动体形状分按滚动体形状分n球轴承球轴承和和滚子轴承滚子轴承第24页，共141页，编辑于2022年，星期二球轴承球轴承第25页，共141页，编辑于2022年，星期二滚子轴承滚子轴承第26页，共141页，编辑于2022年，星期二常用滚动轴承的类型及结构（表常用滚动轴承的类型及结构（表7-1）第27页，共141页，编辑于2022年，星期二7.2.2滚动轴承的代号滚动轴承的代号 国标国标GB
8、/T27293规定滚动轴承代号由三部分组成：规定滚动轴承代号由三部分组成：前置代号前置代号基本代号基本代号后置代号后置代号第28页，共141页，编辑于2022年，星期二滚动轴承代号的构成滚动轴承代号的构成前置前置代号代号基基 本本 代代 号号后后 置置 代代 号号轴承分部件代号五四三二一内部结构代号密封和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他代号类型代号尺寸系列代号内径系列代号宽度系列代号直径系列代号第29页，共141页，编辑于2022年，星期二1.基本代号基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号的
9、基础。包括：号的基础。包括：第30页，共141页，编辑于2022年，星期二1）类型代号）类型代号用数字或字母表示不同类型的轴承，见下表。第31页，共141页，编辑于2022年，星期二2）尺寸系列代号）尺寸系列代号n由两位数字组成。前一位数字表示宽度系列（向心轴承）或高度系列（推力轴承），后一位数字表示直径系列。宽度系列或高度系列是指结构、内径和直径系列都相同的轴承，在宽度或高度方面的变化系列。第32页，共141页，编辑于2022年，星期二直径系列的对比图直径系列的对比图 第33页，共141页，编辑于2022年，星期二向心轴承尺寸系列图表向心轴承尺寸系列图表0窄窄1正常正常2宽宽3特宽特宽4特宽
10、特宽5特宽特宽6特宽特宽7超特轻超特轻-17-37-8超轻超轻081828384858689超轻超轻091929394959690特轻特轻001020304050601特轻特轻011121314151612轻轻021222324252623中中03132333-634重重04-24-宽度系列代号宽度系列代号直直径径系系列列代代号号0系列（窄系列）多数可省略，圆锥滚子轴承不能省略。第34页，共141页，编辑于2022年，星期二3）内径代号）内径代号第35页，共141页，编辑于2022年，星期二基本代号举例基本代号举例第36页，共141页，编辑于2022年，星期二2.前置代号前置代号第37页，共1
11、41页，编辑于2022年，星期二3.后置代号后置代号第38页，共141页，编辑于2022年，星期二 后置代号后置代号:用字母和数字表示用字母和数字表示轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等1）内部结构代号 C、AC、B角接触球轴承的公称接触角2）轴承的公差等级 精度高 低 代号 /P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0 公差等级 2 4 5 6 6X 0普通级可省略 第39页，共141页，编辑于2022年，星期二 3）轴承的径向游隙1组 2组 0组 3组 4组 5组 (径向游隙由小到大)/C1 /C2 /C3 /C4 /C5表示 4）轴承的配置代号第40页，共141页，编辑于2022
12、年，星期二a)面对面面对面b)背对背背对背c)串联串联 第41页，共141页，编辑于2022年，星期二7.2.3滚动轴承的选择滚动轴承的选择 滚动轴承的选择滚动轴承的选择内容内容滚滚动动轴轴承承的的选选择择包包括括：轴轴承承类类型型、尺尺寸寸系系列列、内内径径和和公公差差等等级等的选择。级等的选择。第42页，共141页，编辑于2022年，星期二类类型型的的选选择择是是指指从从具具体体使使用用条条件件出出发发，结结合合轴轴承承本本身身的的特特点点，经经过过分析比较，选出比较合适的类型和型号。分析比较，选出比较合适的类型和型号。类型的选择类型的选择第43页，共141页，编辑于2022年，星期二1.
13、滚动轴承类型的选择滚动轴承类型的选择原则原则1）转转速速较较高高，载载荷荷不不大大，旋旋转转精精度度又又有有较较高高要要求求时时，宜宜用用点点接接触触的的单单列列向向心心球球轴轴承承或或向向心心角角接接触触球球轴轴承承。滚滚子子轴轴承承多多用用于于转转速速不不太太高高、载载荷荷较大的场合。较大的场合。2）有冲击载荷时，宜用滚子轴承。）有冲击载荷时，宜用滚子轴承。3）径径向向和和轴轴向向载载荷荷都都较较大大，转转速速又又高高，宜宜用用向向心心角角接接触触球球轴轴承承；转转速速不不太太高高，则则可可用用圆圆锥锥滚滚子子轴轴承承；当当轴轴向向载载荷荷比比径径向向载载荷荷大大得得多多时时，且且转转速速
14、不不太太高高，一一个个支支点点上上可可用用两两种种不不同同类类型型的的轴轴承承组组合合，例例如如推推力力轴轴承承和和向向心心球轴承组合，以分别承受轴向载荷和径向载荷。球轴承组合，以分别承受轴向载荷和径向载荷。4）当要求支承有较大刚度时，宜用滚子轴承；）当要求支承有较大刚度时，宜用滚子轴承；5）支点跨距大，轴的弯曲变形较大时，可选用调心轴承；）支点跨距大，轴的弯曲变形较大时，可选用调心轴承；6）从价格上考虑，一般来说，球轴承比滚子轴承便宜）从价格上考虑，一般来说，球轴承比滚子轴承便宜。第44页，共141页，编辑于2022年，星期二直径系列：选轻系列或中系列直径系列：选轻系列或中系列宽度系列：正常
15、系列宽度系列：正常系列公差等级：选级公差等级：选级优先考虑用普通公差等级的轴承2.尺寸系列、内径的选择尺寸系列、内径的选择第45页，共141页，编辑于2022年，星期二7.3 滚动轴承的受力分析、失效形式和计滚动轴承的受力分析、失效形式和计算准则算准则 7.3.1受力分析受力分析第46页，共141页，编辑于2022年，星期二1.向心向心轴承的载荷分布轴承的载荷分布载载荷荷通通过过轴轴颈颈作作用用于于轴轴承承内内圈圈，假假设设轴轴承承内内外外圈圈在在载载荷荷的的作作用用下下保保持持原原有有形形状状，在在载载荷荷的的作作用用下下内内圈圈相相对对于于外外圈圈在在载载荷荷作作用用方方向向上上位位移移为
16、为，上上半半圈圈的的滚滚动动体体仍仍然然不不受受力力，下下半半圈圈的的滚滚动动体体与与内内外外圈圈的的接接触触点点处处发发生生接接触触变变形形i。当当滚滚动动体体在在不不同同位位置置与与座座圈圈接接触触时时，由由于于变变形形量量不同，因而接触载荷也不同。不同，因而接触载荷也不同。第47页，共141页，编辑于2022年，星期二根据力的平衡条件可求出受载最大的滚动体所受的载荷为 第48页，共141页，编辑于2022年，星期二轴轴承承工工作作时时，滚滚动动体体上上一一点点当当进进入入接接触触区区时时开开始始受受载载荷荷，应应力力从从零零开开始始逐逐渐渐增增大大到到最最大大值值，这这个个最最大大值值与
17、与载载荷荷正正比比，当当接接触触区区离离开开该该点点后后该该点点受受力力为为零零，直直到到滚滚动动体体旋旋转转到到下下一一次次的的接接触触位位置置，滚滚动动体体上上的的该该点点又又一一次次开开始始受受力力，但但是是这这一一次次的的接接触触位位置置改改变变了了，载载荷荷不不同了，因而最大接触应力也不同了。同了，因而最大接触应力也不同了。滚滚动动体体上上一一点点的的受受力力变变化化情情况况如如上上图图所所示示，固固定定座座圈圈上上一一点点(中中心心线线以以下下)处处的的受受力力如如下下图图所所示示，座座圈圈上上的的不不同同点点处处的的最最大大应应力力值不同。值不同。2.轴承元件上载荷及应力的变化轴
18、承元件上载荷及应力的变化第49页，共141页，编辑于2022年，星期二 轴承工作时轴承元件上载荷与应力的变化 滚动体不稳定脉动循环变应力 固定套圈稳定的脉动循环变应力 第50页，共141页，编辑于2022年，星期二7.3.2滚动轴承的失效形式滚动轴承的失效形式1.疲劳点蚀疲劳点蚀2.塑性变形塑性变形3.磨损磨损其它还有锈蚀、电腐蚀和由于操作、维护不当而引起的元件破裂等失效形式。4.胶合胶合第51页，共141页，编辑于2022年，星期二滚动轴承工作过程中，滚动体和内、外圈滚道分别受到脉动循环交变应力的作用。在载荷的反复作用下，首先在表面下一定深度处产生疲劳裂纹，继而扩展到接触表面，形成疲劳点蚀，
19、使轴承不能正常工作。通常，疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式。1疲劳点蚀疲劳点蚀第52页，共141页，编辑于2022年，星期二疲劳点蚀的形成疲劳点蚀的形成第53页，共141页，编辑于2022年，星期二疲劳点蚀的实例疲劳点蚀的实例第54页，共141页，编辑于2022年，星期二疲劳点蚀的实例疲劳点蚀的实例第55页，共141页，编辑于2022年，星期二当轴承转速很低或间歇摆动时，一般不会产生疲劳破坏。但在很大的静载荷或冲击载荷作用下，会使轴承滚道和滚动体接触处产生永久变形（滚道表面形成塑性变形凹坑），而使轴承在运转中产生剧烈振动和噪声，运转精度的下降，以至轴承不能正常工作。2塑性变形塑性变形第56页，
20、共141页，编辑于2022年，星期二塑性变形实例塑性变形实例第57页，共141页，编辑于2022年，星期二磨粒磨损磨粒磨损滚动轴承在密封不可靠以及多尘的运转条件下工作时，容易发生磨粒磨损。3.磨损磨损第58页，共141页，编辑于2022年，星期二第59页，共141页，编辑于2022年，星期二4.胶合胶合n通常在滚动体和套圈之间，特别是滚动体和保持架之间有滑动摩擦，如果润滑不充分，发热严重时，可能使滚动体回火，甚至产生胶合现象。转速越高，发热越大，发生胶合的可能性就越高。第60页，共141页，编辑于2022年，星期二第61页，共141页，编辑于2022年，星期二内、外圈破裂实例内、外圈破裂实例第
21、62页，共141页，编辑于2022年，星期二7.3.3滚动轴承的计算准则滚动轴承的计算准则1）一一般般，在在正正常常安安装装和和维维护护下下，转转速速较较高高的的轴轴承承主主要要失失效效形形式是疲劳点蚀，需进行寿命计算。式是疲劳点蚀，需进行寿命计算。2）高高速速轴轴承承除除要要进进行行寿寿命命计计算算外外，还还需需使使其其转转速速不不得得超超过极限转速。过极限转速。3）对对于于缓缓慢慢摆摆动动或或低低速速回回转转的的轴轴承承，一一般般是是塑塑性性变变形形失失效效，需进行静强度计算。需进行静强度计算。第63页，共141页，编辑于2022年，星期二7.4.1滚动轴承的基本额定寿命计算滚动轴承的基本
22、额定寿命计算一些基本概念：一些基本概念：滚动轴承的寿命滚动轴承的寿命滚动轴承的基本额定寿命滚动轴承的基本额定寿命滚动轴承的基本额定动载荷滚动轴承的基本额定动载荷滚动轴承的当量动载荷滚动轴承的当量动载荷7.4滚动轴承的校核计算滚动轴承的校核计算第64页，共141页，编辑于2022年，星期二1.基本额定寿命和基本额定动载荷基本额定寿命和基本额定动载荷滚动轴承的寿命：滚动轴承的寿命：轴轴承承中中任任一一元元件件出出现现疲疲劳劳点点蚀蚀前前所所经经历历的的总总转转数数，或或在在一一定定转转速速下的总工作小时数。下的总工作小时数。轴承寿命相当离散，应与一定的可靠度相联系。轴承寿命相当离散，应与一定的可靠
23、度相联系。滚动轴承的基本额定寿命：滚动轴承的基本额定寿命：一一批批型型号号相相同同的的轴轴承承在在相相同同条条件件下下运运转转，有有10的的轴轴承承产产生生疲疲劳点蚀前的总转数或在一定转速下的总工作小时数。劳点蚀前的总转数或在一定转速下的总工作小时数。即可靠度为即可靠度为90%（失效概率为（失效概率为10%）时轴承的寿命。）时轴承的寿命。第65页，共141页，编辑于2022年，星期二基本额定动载荷基本额定动载荷滚滚动动轴轴承承的的基基本本额额定定寿寿命命与与所所受受载载荷荷的的大大小小有有关关，载载荷荷越越大大，轴承的基本额定寿命越短。轴承的基本额定寿命越短。实验条件：实验条件：对对于于向向心
24、心轴轴承承，是是一一个个方方向向、大大小小恒恒定定的的径径向向载载荷荷，称称径径向向基基本额定动载荷，用本额定动载荷，用Cr表示。表示。标标准准中中规规定定：轴轴承承的的基基本本额额定定寿寿命命为为106转转时时，轴轴承承所所能能承承受受的的载荷值，称为载荷值，称为轴承的基本额定动载荷轴承的基本额定动载荷，用，用C表示。表示。对对于于推推力力轴轴承承，是是一一个个恒恒定定的的中中心心轴轴向向载载荷荷，称称轴轴向向基基本本额额定定动载荷，用动载荷，用Ca表示。表示。第66页，共141页，编辑于2022年，星期二2.滚动轴承基本额定寿命计算滚动轴承基本额定寿命计算实验表明：对于相同型号的轴承，在不
25、同的载荷实验表明：对于相同型号的轴承，在不同的载荷P1、P2、P3、作用下，若轴承的额定寿命为作用下，若轴承的额定寿命为L1、L2、L3、，则：，则：第67页，共141页，编辑于2022年，星期二第68页，共141页，编辑于2022年，星期二寿命计算公式的推导寿命计算公式的推导当当L10=1（106转）时，其对应的载荷为转）时，其对应的载荷为基本额定动载荷基本额定动载荷C（N）于是可得：于是可得：(106)(h)第69页，共141页，编辑于2022年，星期二公式修正公式修正引入温度修正系数引入温度修正系数ft，则可得寿命的修正公式：，则可得寿命的修正公式：如如P和和n已知，该轴承的预期寿命已知
26、，该轴承的预期寿命已定，则可得滚动轴承设已定，则可得滚动轴承设计公式：计公式：(h)第70页，共141页，编辑于2022年，星期二3.滚动轴承的当量动载荷滚动轴承的当量动载荷P以以向向心心轴轴承承为为例例，它它的的额额定定动动载载荷荷Cr值值是是在在受受纯纯径径向向载载荷荷条条件下确定的。件下确定的。折折算算后后的的当当量量动动载载荷荷是是一一个个假假想想载载荷荷，在在这这个个载载荷荷作作用用下下，轴轴承承的的寿寿命命与与实实际际载载荷荷作作用用下下的的寿寿命命相相同同，这这种种折折算算后后的的载载荷荷称称为为当量动载荷当量动载荷。假设作用在轴承上的实际载荷并非纯径向载荷，还有轴向载荷。假设作
27、用在轴承上的实际载荷并非纯径向载荷，还有轴向载荷。为为了了与与基基本本额额定定动动载载荷荷在在相相同同载载荷荷条条件件下下进进行行比比较较，在在计计算轴承寿命时，应将实际载荷折算成算轴承寿命时，应将实际载荷折算成当量动载荷当量动载荷。第71页，共141页，编辑于2022年，星期二 当量动载荷当量动载荷 P对对于于向向心心轴轴承承，是是一一个个方方向向、大大小小恒恒定定的的径径向向载载荷荷，称称径径向向当量动载荷当量动载荷，用，用P表示。表示。对对于于推推力力轴轴承承，是是一一个个恒恒定定的的中中心心轴轴向向载载荷荷，称称轴轴向向当当量量动动载载荷荷，用，用P表示。表示。第72页，共141页，编
28、辑于2022年，星期二当量动载荷计算的统一表示当量动载荷计算的统一表示常用轴承的常用轴承的X、Y值查取表值查取表7-9 上式求得的当量动载荷只是一个理论值。实际上，在许多支承中还会出现一些附加载荷，如冲击力、惯性力以及轴挠曲或轴承座变形产生的附加力等等，这些因素很难从理论上精确计算。为了计及这些影响，应对当量动载荷乘上一个根据经验而定的载荷系数 第73页，共141页，编辑于2022年，星期二小节一（校核轴承过程）小节一（校核轴承过程）根据已知轴承从手册中查取有关数据，比如根据已知轴承从手册中查取有关数据，比如C计算轴承所受的载荷（计算轴承所受的载荷（Fa、Fr）计算轴承的当量动载荷（计算轴承的
29、当量动载荷（P）确定确定X、Y比较轴承实际寿命与预期寿命比较轴承实际寿命与预期寿命第74页，共141页，编辑于2022年，星期二小节二（选择轴承过程）小节二（选择轴承过程）根据根据C值从手册中查取合适大小的轴承值从手册中查取合适大小的轴承计算轴承所受的载荷（计算轴承所受的载荷（Fa、Fr）计算轴承的当量动载荷（计算轴承的当量动载荷（P）确定确定X、Y选择轴承类型，估计所需轴承的预期寿命选择轴承类型，估计所需轴承的预期寿命Lh第75页，共141页，编辑于2022年，星期二 深沟球轴承的轴向载荷深沟球轴承的轴向载荷Fa的计算的计算 由外界作用在轴上的总的轴向力FA决定 FA所指向的轴承承担全部轴向
30、力所指向的轴承承担全部轴向力 另一轴承承担的轴向力为零另一轴承承担的轴向力为零第76页，共141页，编辑于2022年，星期二4.角接触轴承的轴向载荷的计算角接触轴承的轴向载荷的计算角角接接触触轴轴承承由由于于结结构构上上的的特特点点，支支承承面面与与轴轴线线成成一一接接触触角角，因因此此，在在承承受受径径向向载载荷荷Fr时时要要产产生生内内部部轴轴向向力力S。内内部部轴轴向向力力S等等于于轴轴承承承承受受载载荷荷的各滚动体产生的轴向分力之和。的各滚动体产生的轴向分力之和。第77页，共141页，编辑于2022年，星期二 a)正装 b)反装 角接触球轴承角接触球轴承两种不同的安装方式两种不同的安装
31、方式 适合于传动零件位于两支承之间 适合于传动零件处于外伸端第78页，共141页，编辑于2022年，星期二内部轴向力方向的判断内部轴向力方向的判断 不同的安装方式所产生的内部轴向力S的方向不同，但其方向总是由轴承外圈的宽边一端指向窄边一端，有迫使轴承内圈与外圈脱开的趋势。内部轴向力大小的计算见表7-11第79页，共141页，编辑于2022年，星期二内部轴向力的的影响内部轴向力的的影响在在使使用用时时，须须成成对对使使用用，反反向向安安装装（分分正正装装和和反反装装）。在在计计算算轴轴向向载载荷荷时时，除除了了考考虑虑作作用用在在轴轴上上的的外外部部轴轴向向力力外外，还必须把内部轴向力考虑进去。
32、还必须把内部轴向力考虑进去。第80页，共141页，编辑于2022年，星期二实际轴承所受轴向载荷实际轴承所受轴向载荷Fa的确定的确定 第81页，共141页，编辑于2022年，星期二1）若）若则轴有向右运动趋势，此时则轴有向右运动趋势，此时轴承轴承被压紧，为保持轴的平衡，被压紧，为保持轴的平衡，轴承轴承将受到一个向左的平衡反将受到一个向左的平衡反力力。S2+S2就就是是作作用用在在轴轴承承上上的的轴轴向向力力Fa2；而而轴轴承承无无影影响。响。故：故：第82页，共141页，编辑于2022年，星期二2）若）若轴承轴承被压紧，轴承被压紧，轴承被放松被放松故：故：第83页，共141页，编辑于2022年，
33、星期二总结总结通过上述分析，可以归纳出向心角接触轴承轴向力的计算方通过上述分析，可以归纳出向心角接触轴承轴向力的计算方法：法：1）根根据据轴轴承承的的安安装装方方式式及及轴轴承承类类型型,确确定定轴轴承承的的内内部部轴向力的方向和大小轴向力的方向和大小;2)确确定定作作用用于于轴轴上上的的轴轴向向外外载载荷荷的的合合力力的的大大小小和和方方向向;3)判判明明轴轴上上全全部部轴轴向向载载荷荷的的合合力力指指向向，再再根根据据轴轴承的布置方式判定被承的布置方式判定被“压紧压紧”和和“放松放松”的轴承；的轴承；第84页，共141页，编辑于2022年，星期二4）“压压紧紧”端端轴轴承承的的轴轴向向力力
34、等等于于除除本本身身内内部部轴轴向向力力外外，轴上其他所有轴向力的代数和；轴上其他所有轴向力的代数和；5 5）“放松放松”端轴承的轴向力等于本身的内部轴向力。端轴承的轴向力等于本身的内部轴向力。第85页，共141页，编辑于2022年，星期二如图所示，一对如图所示，一对7306AC型角接触球轴承面对面布置（正装）。已知：型角接触球轴承面对面布置（正装）。已知：Fr1=3000N，Fr2=1000N，FA=500N。问：。问：哪个轴承被哪个轴承被“压紧压紧”？轴承所受轴向载荷轴承所受轴向载荷Fa1Fa1、Fa2Fa2的大小。的大小。练习练习第86页，共141页，编辑于2022年，星期二练习练习第8
35、7页，共141页，编辑于2022年，星期二7.4.2滚动轴承的静强度计算滚动轴承的静强度计算滚滚动动轴轴承承的的静静强强度度计计算算是是为为了了限限制制滚滚动动轴轴承承在在静静载载荷荷和和冲冲击击载荷作用下产生过大的塑性变形。载荷作用下产生过大的塑性变形。1.基本额定静载荷基本额定静载荷：标标准准中中规规定定：受受载载最最大大的的滚滚动动体体与与滚滚道道接接触触中中心心处处的的接接触触应应力力达到一定值的载荷，称为基本额定静载荷，用达到一定值的载荷，称为基本额定静载荷，用C0表示。表示。对于向心轴承，称径向基本额定静载荷，用对于向心轴承，称径向基本额定静载荷，用C0r表示；表示；对于推力轴承，
36、称轴向基本额定静载荷，用对于推力轴承，称轴向基本额定静载荷，用C0a表示；表示；第88页，共141页，编辑于2022年，星期二2.按额定静载荷选择轴承按额定静载荷选择轴承对对于于工工作作于于静静止止状状态态、缓缓慢慢摆摆动动和和低低速速转转动动的的轴轴承承，主主要要是是防防止止滚动体与滚道接触处产生过大的永久变形。滚动体与滚道接触处产生过大的永久变形。由由于于这这些些变变形形的的存存在在，运运转转时时产产生生较较大大的的振振动动和和噪噪声声，以以致致轴轴承承未能正常工作。未能正常工作。因此应按额定静载荷选择轴承尺寸，一般计算时应满足：因此应按额定静载荷选择轴承尺寸，一般计算时应满足：第89页，
37、共141页，编辑于2022年，星期二轴承使用情况轴承使用情况使用要求、载荷性质或使用场合使用要求、载荷性质或使用场合球轴承球轴承滚子轴滚子轴承承旋转轴承旋转轴承旋转精度及平稳性要求较高，或受冲击载旋转精度及平稳性要求较高，或受冲击载荷荷1.522.54正常使用正常使用0.5213.5旋转精度及平稳性要求较低，没有冲击或旋转精度及平稳性要求较低，没有冲击或振动振动0.5213静止或摆动的轴静止或摆动的轴承承水坝闸门装置，大型起重吊钩（附加载荷水坝闸门装置，大型起重吊钩（附加载荷小）小）1吊桥，小型起重吊钩（附加载荷大）吊桥，小型起重吊钩（附加载荷大）1.51.6静强度安全系数静强度安全系数 第9
38、0页，共141页，编辑于2022年，星期二3.当量静载荷当量静载荷P0当轴承上同时作用有径向载荷 和轴向载荷 时，应折合成一个当量静载荷 ，其作用方向与基本额定静载荷相同，亦为一假象的载荷，含义与 相似，在当量静载荷 作用下，轴承受载最大的滚动体和套圈滚道接触中心处产生的接触应力与实际载荷作用下产生的接触应力相同。当量静载荷计算公式为 取两式中计算值大者 第91页，共141页，编辑于2022年，星期二7.4.3滚动轴承的极限转速计算滚动轴承的极限转速计算滚滚动动轴轴承承的的极极限限转转速速是是指指在在一一定定的的载载荷荷和和润润滑滑条条件件下下所所允允许许的的最最高高转速。转速。它它与与轴轴承
39、承的的类类型型、尺尺寸寸、载载荷荷、精精度度和和游游隙隙、润润滑滑与与冷冷却却条条件、保持架的结构与材料等因素有关。件、保持架的结构与材料等因素有关。第92页，共141页，编辑于2022年，星期二第93页，共141页，编辑于2022年，星期二第94页，共141页，编辑于2022年，星期二 为保证轴承能够正常工作，除合理选择轴承类型、尺寸外，还应正确进行轴承的组合结构设计。也就是要解决轴系的轴向位置固定、轴承与相关零件的配合、间隙的调整、装拆、润滑和密封等几个方面的问题。7.5滚动轴承的组合结构设计滚动轴承的组合结构设计第95页，共141页，编辑于2022年，星期二7.5.1轴承轴系支点固定轴承
40、轴系支点固定1)双支点单向固定双支点单向固定2)单支点双向固定单支点双向固定3)两端游动两端游动第96页，共141页，编辑于2022年，星期二1.双支点单向固定双支点单向固定普普通通工工作作温温度度（t70）的的短短轴轴（跨跨距距L400）,常常采采用用双双支支点点单单向向固固定定的的型型式式。这这种种轴轴系系结结构构的的两两端端支支点点中中的的每每个个支支点点分分别别承承受受一一个个方方向向的的轴轴向向力力，限限制制轴轴一一个个方方向向的的运运动动，两两个个支支点点合合起起来来就就限限制制了轴的双向移动。了轴的双向移动。第97页，共141页，编辑于2022年，星期二轴向力不大时，可采用深沟球
41、轴承轴向力不大时，可采用深沟球轴承第98页，共141页，编辑于2022年，星期二轴向力较大时，可选用一对角接触球轴承如图所示或一对圆锥滚子轴承。第99页，共141页，编辑于2022年，星期二考虑到轴工作时因受热而伸长，在轴承盖与外圈端面之间应留出0.250.4热补偿间隙（间隙很小，结构图上不必画出），间隙或游隙的大小，常用垫片或调整螺钉调节如图所示。第100页，共141页，编辑于2022年，星期二2.单支点双向固定单支点双向固定固定端轴承限制轴的双向移动，而游动端轴承的外圈可固定端轴承限制轴的双向移动，而游动端轴承的外圈可以在座孔内沿轴向移动，以补偿轴的受热伸长。以在座孔内沿轴向移动，以补偿轴
42、的受热伸长。适用场合适用场合：常用于轴较长或温差较大时的情况。常用于轴较长或温差较大时的情况。第101页，共141页，编辑于2022年，星期二第102页，共141页，编辑于2022年，星期二所示的结构中左支点为固定端，所选轴承为可以承受少量双向轴向所示的结构中左支点为固定端，所选轴承为可以承受少量双向轴向载荷的深沟球轴承，轴承内、外圈均被固定，当轴受到任何方向的载荷的深沟球轴承，轴承内、外圈均被固定，当轴受到任何方向的轴向力时都通过这一支点传递到箱体，另一端（游动端）也选择深轴向力时都通过这一支点传递到箱体，另一端（游动端）也选择深沟球轴承，但是轴承只将内圈相对于轴双向固定，而与孔在两个方沟球
43、轴承，但是轴承只将内圈相对于轴双向固定，而与孔在两个方向上均不固定，使得当轴受热伸长时轴承外圈可相对于箱体自由移向上均不固定，使得当轴受热伸长时轴承外圈可相对于箱体自由移动，不受限制，这样，温升不会使轴系产生附加轴向载荷，由于固动，不受限制，这样，温升不会使轴系产生附加轴向载荷，由于固定端使用的深沟球轴承承受轴向载荷的能力不大，所以这种轴系结定端使用的深沟球轴承承受轴向载荷的能力不大，所以这种轴系结构适用于轴向载荷不大的场合。构适用于轴向载荷不大的场合。第103页，共141页，编辑于2022年，星期二图所示结构中两端均采用圆柱滚子轴承，通常这种轴承基本不具有轴向承载能图所示结构中两端均采用圆柱
44、滚子轴承，通常这种轴承基本不具有轴向承载能力，但是左端的圆柱滚子轴承在内外圈上均有挡边，当轴系偶尔有少量轴向力力，但是左端的圆柱滚子轴承在内外圈上均有挡边，当轴系偶尔有少量轴向力时可以依靠这些挡边限制左支点轴承的双向位置，右支点采用的是外圈双向均时可以依靠这些挡边限制左支点轴承的双向位置，右支点采用的是外圈双向均无挡边的圆柱滚子轴承，虽然轴承内外圈相对于轴和孔双向固定，但由于轴承无挡边的圆柱滚子轴承，虽然轴承内外圈相对于轴和孔双向固定，但由于轴承结构的关系，轴承内圈可以相对于外圈自由移动，形成游动端，由于固定端采结构的关系，轴承内圈可以相对于外圈自由移动，形成游动端，由于固定端采用基本无轴向承
45、载能力的圆柱滚子轴承，所以这种轴系结构适用于基本无轴向用基本无轴向承载能力的圆柱滚子轴承，所以这种轴系结构适用于基本无轴向载荷（理想情况下无轴向载荷）的情况。载荷（理想情况下无轴向载荷）的情况。第104页，共141页，编辑于2022年，星期二两端游动的轴系结构两端均采用完全不具有轴承定位能力两端游动的轴系结构两端均采用完全不具有轴承定位能力的轴承，整个轴系的轴向位置处于完全浮动状态。的轴承，整个轴系的轴向位置处于完全浮动状态。两端游动轴系的轴向位置在工作中是依靠传动零件确定的，两端游动轴系的轴向位置在工作中是依靠传动零件确定的，一般这种轴系结构应用在双斜齿轮轴系或人字齿轮轴系中。一般这种轴系结
46、构应用在双斜齿轮轴系或人字齿轮轴系中。3.两端游动两端游动第105页，共141页，编辑于2022年，星期二在人字齿轮传动中，为避免人字齿轮两半齿圈受力不匀或卡住，常将小齿轮做成可以两端游动的轴系结构，如图中左、右两端的轴承均不限制轴的轴向游动。这种轴系的传动零件具有双向轴向定位能力，如果轴承也具有轴向定位能力则构成过定位的轴系，这是不允许的。第106页，共141页，编辑于2022年，星期二特殊情况下使用。特殊情况下使用。第107页，共141页，编辑于2022年，星期二7.5.2滚动轴承的轴向定位和紧固滚动轴承的轴向定位和紧固轴承内圈的固定轴承内圈的固定轴承外圈的固定轴承外圈的固定第108页，共
47、141页，编辑于2022年，星期二a)轴端挡圈 b)圆螺母 c)轴用弹性挡圈 d)紧定套轴承内圈的固定结构轴承内圈的固定结构第109页，共141页，编辑于2022年，星期二a)凸肩与孔用弹性挡圈 b)止动卡环 c)凸肩与轴承端盖 d)螺纹环轴承外圈的固定结构轴承外圈的固定结构第110页，共141页，编辑于2022年，星期二7.5.3轴承游隙和轴上零件位置的调整轴承游隙和轴上零件位置的调整n轴承游隙的大小对轴承的寿命、效率、旋转精度、温升及噪声等都有很大的影响。游隙过大，则轴承的旋转精度降低，噪声增大；游隙过小，则由于轴的热膨胀使轴承受的载荷加大，寿命缩短，效率降低。因此，轴承组合装配时应根据实
48、际的工作状况适当地调整游隙，并从结构上保证能方便地进行调整。第111页，共141页，编辑于2022年，星期二通过改变轴承盖与箱体之间的垫片厚度来实现的。装配中首先在不装垫片的情况下测量端盖与箱体之间的间隙，将这个间隙与轴系所需的工作游隙相加，就是所需的垫片总厚度。装配时的调整装配时的调整第112页，共141页，编辑于2022年，星期二轴向间隙是靠轴上的圆螺母来调整的，操作不甚方便，且螺纹为应力集中源，削弱了轴的强度。第113页，共141页，编辑于2022年，星期二所示为嵌入式轴承端盖结构，在端盖与轴承之间有一垫圈，在装配中可以通过调整（或选配）这一垫圈的厚度实现正确的轴向间隙。第114页，共1
49、41页，编辑于2022年，星期二工作中的调整工作中的调整n实际机器在工作中会由于磨损使轴系的轴向间隙发生变化，所以需要在使用过程中不断对其进行调整，以补偿磨损造成的间隙变化，保持正确的轴向间隙。第115页，共141页，编辑于2022年，星期二通过螺钉进行调整，通过螺母实现防松。第116页，共141页，编辑于2022年，星期二轴系的轴承间隙通过改变套杯与端盖之间的垫片1厚度来调整，节锥点位置通过改变套杯与箱体之间的垫片2厚度来调整。第117页，共141页，编辑于2022年，星期二7.5.4滚动轴承的配合滚动轴承的配合滚滚动动轴轴承承的的配配合合是是指指滚滚动动轴轴承承内内圈圈与与轴轴的的配配合合
50、及及滚滚动动轴轴承承外外圈圈与与孔孔的的配配合合。滚滚动动轴轴承承的的配配合合直直接接影影响响轴轴承承的的定定位位与与固定效果，影响轴承的工作间隙。固定效果，影响轴承的工作间隙。第118页，共141页，编辑于2022年，星期二为保证滚动轴承能正常工作，并具有一定的旋转精度，为保证滚动轴承能正常工作，并具有一定的旋转精度，应使轴承工作时具有一定的间隙。应使轴承工作时具有一定的间隙。向心轴承出厂时具有原始间隙，装配后由于内圈与轴及向心轴承出厂时具有原始间隙，装配后由于内圈与轴及外圈与孔之间的过盈使间隙变小，工作中的受力使间隙外圈与孔之间的过盈使间隙变小，工作中的受力使间隙加大，由于内圈的散热条件比