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1、机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系Friday,November Friday,November 25,202225,2022机机 械械 原理及设计原理及设计（）第十三章第十三章 滚动轴承滚动轴承2021/9/231机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系第十三章 滚动轴承13-113-1概述概述13-213-2滚动滚动轴承的主要类型及代号轴承的主要类型及代号13-513-5轴承装置的设计轴承装置的设计13-413-4滚动滚动轴承的尺寸选择计算轴承的尺寸选择计算重点重点13-313-3滚动滚动轴承的受载情况和失效形式轴承的受载情况和失效形式2021/9/232机械工程学院机械设计
2、系机械工程学院机械设计系一主要设计内容一主要设计内容类型选择类型选择尺寸选择尺寸选择组合结构设计组合结构设计二基本结构二基本结构：内圈、外圈、滚动体、保持架：内圈、外圈、滚动体、保持架13-113-1概述概述内圈、外圈、滚动体：轴承铬钢内圈、外圈、滚动体：轴承铬钢GCr15，硬度硬度 6065 HRC保持架：低碳钢；铜、铝、工程塑料保持架：低碳钢；铜、铝、工程塑料2021/9/233机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2021/9/234机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系保持架：避免滚动体直接接触，减少发热和磨损。保持架：避免滚动体直接接触，减少发热和磨损。2021/9/23
3、5机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系三工作特点三工作特点优点：优点：1起动灵敏，效率高起动灵敏，效率高2轴向尺寸紧凑轴向尺寸紧凑3旋转精度高旋转精度高4成批生产成批生产缺点：缺点：1振动噪音大振动噪音大2径向尺寸大径向尺寸大3不能剖分不能剖分2021/9/236机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系一主要类型一主要类型1按承载方向分按承载方向分向心向心轴承：受径向载荷轴承：受径向载荷(及少量轴向载荷及少量轴向载荷)推力轴承：受轴向载荷推力轴承：受轴向载荷向心推力轴承向心推力轴承：同时受径向轴向载荷：同时受径向轴向载荷 13-213-2滚动滚动轴承的主要类型及代号轴承的主要类型及
4、代号2021/9/237机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系l向心轴承：主要承受径向载荷向心轴承：主要承受径向载荷R 深沟球轴承深沟球轴承（6）圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承（N）l向心推力轴承：向心推力轴承：R+A 角接触球轴承角接触球轴承（7）圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承（3）l推力轴承：只能承受轴向载荷推力轴承：只能承受轴向载荷A 推力球轴承推力球轴承（5）2021/9/238机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2按结构分（典型）按结构分（典型）（1）类型代号：）类型代号：3名称名称圆锥滚动圆锥滚动轴承轴承 特点特点同时受径向、同时受径向、轴向轴向载荷载荷(单向轴向力单向轴向力)成
5、对使用成对使用可分离型可分离型2021/9/239机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系（2）类型代号：）类型代号：6名称名称深沟球深沟球轴承轴承 特点特点 主要受径向主要受径向载荷载荷 及少量轴向载荷及少量轴向载荷(双向双向)高速时可代替推力球轴承高速时可代替推力球轴承2021/9/2310机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系（3）类型代号：）类型代号：7特点特点与与“3”类型同，类型同，但不可分离但不可分离名称名称角接触球角接触球轴承轴承 2021/9/2311机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系二型号二型号 34567218前置代号前置代号基本代号基本代号后置代号后
6、置代号类类型型代代号号宽宽度度系系列列代代号号直直径径系系列列代代号号内内径径代代号号内内部部结结构构代代号号公公差差等等级级代代号号游游隙隙系系列列代代号号2021/9/2312机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系1内径尺寸代号内径尺寸代号d1012151720 480代号代号 0001020304 96 (d/5)2直径系列代号直径系列代号0、1、2、3、43宽度系列代号宽度系列代号0表示正常，可省略，表示正常，可省略，但对调心滚子但对调心滚子轴承、圆锥滚子轴承必须标出轴承、圆锥滚子轴承必须标出4类型代号类型代号2021/9/2313机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系5内
7、部结构代号内部结构代号6公差等级代号公差等级代号等级等级 245(6x)60精度高精度高 低低代号代号 /p2/p4/p5(/p6x)/p6/p07游隙系列代号游隙系列代号组别组别120345游隙游隙 小大小大代号代号/C1/C2 (不标不标)/C3 /C4/C56308 /P5；7211 C/P53；30306；N309举例举例2021/9/2314机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系1（4）235NAN（29）672021/9/2315机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系三类型选择三类型选择1轴承载荷轴承载荷 大小：大小：滚子球滚子球 方向：方向：受纯轴向力受纯轴向力A：推
8、力：推力轴承轴承(5)受纯径向力受纯径向力R：向心轴承：向心轴承(6、N、NA)同时受同时受R和和A：性质性质：载荷载荷冲击大，多选滚子类冲击大，多选滚子类轴承轴承 若若R较大：深沟球较大：深沟球轴承轴承(6)小的小的圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承(3)小的小的角接触球角接触球轴承轴承(7)若若A较大：较大：大的大的圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承(3)大的大的角接触球角接触球轴承轴承(7)组合结构组合结构2021/9/2316机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2轴承转速轴承转速球滚子球滚子优先选特轻、轻系列优先选特轻、轻系列深沟球深沟球轴承代替推力轴承轴承代替推力轴承 3轴承调心性能：调心轴承轴
9、承调心性能：调心轴承 4轴承装拆：可分离型轴承轴承装拆：可分离型轴承 当转速很高时当转速很高时：2021/9/2317机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系一一轴承元件上的载荷分布轴承元件上的载荷分布13-3滚动轴承的受载情况和失效形式2021/9/2318机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系1推力推力轴承轴承 2向心向心轴承轴承 3向心推力向心推力轴承轴承 了解两个概念了解两个概念l向心轴承，在载荷向心轴承，在载荷Fr 的作用下的作用下,根据变形关系，根据变形关系，中间滚动体受力中间滚动体受力 最大，向两边逐渐减小。最大，向两边逐渐减小。2021/9/2319机械工程学院机械设
10、计系机械工程学院机械设计系接触角接触角：向心推力轴承滚动体与外圈接触向心推力轴承滚动体与外圈接触处的法线与半径方向的夹角。处的法线与半径方向的夹角。载荷角载荷角：轴承实际承受的径向载荷轴承实际承受的径向载荷R 与轴与轴向载荷向载荷A的合力与半径方向的夹角的合力与半径方向的夹角。NNRARA2021/9/2320机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2021/9/2321机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系向心推力向心推力轴承轴承 2021/9/2322机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系向心推力向心推力轴承必须同时受轴承必须同时受 R、A 作用作用，保持较多的滚动体，保持
11、较多的滚动体同时受载。同时受载。（0 0 S 0 A 0）R一定时，一定时，A 越大越大 受载滚动体数越多受载滚动体数越多 S 越大越大分析分析说明说明当当多个多个滚动体受载时滚动体受载时当当一个一个滚动体受载时滚动体受载时tg=tgtgtg2021/9/2323机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系l向心推力向心推力轴承轴承的载荷情况：轴向载荷对载荷分布的载荷情况：轴向载荷对载荷分布的影响较大，可能半圈、多半圈或整圈受载。的影响较大，可能半圈、多半圈或整圈受载。l为保证半圈滚动体受力，则为保证半圈滚动体受力，则球轴承球轴承A/R 1.22tg 滚子轴承滚子轴承A/R 1.26tg 问题
12、问题：轴向载荷的利弊：轴向载荷的利弊？2021/9/2324机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2021/9/2325机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系二二轴承元件上的应力变化轴承元件上的应力变化（内圈转动，外圈不转动为例）（内圈转动，外圈不转动为例）2外圈：脉动循环变应力外圈：脉动循环变应力1滚动体：周期性不稳定变应力滚动体：周期性不稳定变应力3内圈：周期性不稳定变应力内圈：周期性不稳定变应力内圈（滚动体）固定套圈2021/9/2326机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系三失效形式三失效形式接触疲劳接触疲劳一般运转一般运转轴承轴承 永久变形永久变形不转，摆动的不转，
13、摆动的轴承轴承 其它：其它：磨损磨损、烧伤、烧伤、元件破裂元件破裂 1.点蚀点蚀：寿命计算寿命计算2.塑性变形塑性变形 ：静载荷计算静载荷计算四设计准则四设计准则3磨损磨损、烧伤：、烧伤：密封、润滑、散热，限制极限转速密封、润滑、散热，限制极限转速4元件破裂元件破裂：正确安装正确安装2021/9/2327机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系 一寿命计算一寿命计算（一）基本概念（一）基本概念1轴承寿命轴承寿命单个轴承单个轴承 2基本额定寿命基本额定寿命一批一批轴承轴承 定义：一批相同的定义：一批相同的轴承，在相同运转条件下，其中轴承，在相同运转条件下，其中10%的的轴承发生疲劳点蚀，而轴
14、承发生疲劳点蚀，而90%的的轴承不发生点蚀前的总转数，轴承不发生点蚀前的总转数，或工作小时数。或工作小时数。13-413-4滚动滚动轴承的尺寸选择计算轴承的尺寸选择计算重点重点2021/9/2328机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系3基本额定动基本额定动载荷载荷 定义：当定义：当轴承的基本额定寿命恰好为轴承的基本额定寿命恰好为106 转时转时 轴承所受载荷值轴承所受载荷值 C(N)对于向心轴承，基本额定动载荷指纯径向载荷，对于向心轴承，基本额定动载荷指纯径向载荷，称为径向基本额定动载荷用符号称为径向基本额定动载荷用符号Cr表示表示对推力轴承，指纯轴向载荷，对推力轴承，指纯轴向载荷，称
15、为轴向基本额定动载荷，用符号称为轴向基本额定动载荷，用符号Ca表示。表示。对角接触球轴承或圆锥滚子轴承，对角接触球轴承或圆锥滚子轴承，指使套圈间产生纯径向位移的载荷的径向分量指使套圈间产生纯径向位移的载荷的径向分量用符号用符号Cr表示。表示。推力推力轴承轴承 C=Ca向心向心轴承轴承 向心推力向心推力轴承轴承 C=Cr2021/9/2329机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系载荷寿命曲线2021/9/2330机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系（二）寿命计算公式（二）寿命计算公式考虑温度的影响考虑温度的影响温度系温度系数数ft2021/9/2331机械工程学院机械设计系机械工程
16、学院机械设计系式中式中2021/9/2332机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系若计算得到若计算得到C24000N，应如何选规格？，应如何选规格？若若d=30mm，又如何？，又如何？例例类型类型62066207620863066307C1520020100256002210026200630864046405640664073200024100292003720043500类型类型C2021/9/2333机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系（三）当量动（三）当量动载荷载荷 PP 的求取：的求取：分三种分三种1仅受径向力仅受径向力R（6，N，NA，1）P=fP R2仅受轴向力仅受
17、轴向力A（5）P=fPAP=fP(XR+YA)3同时受同时受R 和和A（6，3，7）式中式中X径向径向载荷系数载荷系数Y轴向载荷系数轴向载荷系数R、A轴承轴承上的载荷上的载荷 fP载荷载荷系数系数2021/9/2334机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系 R、A如何求？如何求？X、Y如何取如何取？对于深沟球轴承对于深沟球轴承问题问题对于角接触球轴承（对于角接触球轴承（=15)对于角接触球轴承（对于角接触球轴承（15)、圆锥滚子轴承、圆锥滚子轴承2021/9/2335机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系（四）向心推力（四）向心推力轴承的径向力轴承的径向力R 和轴向力和轴向力A 的
18、计算的计算1径向力径向力R 的计算的计算2轴向力的计算轴向力的计算（重点）（重点）（1）两种安装形式）两种安装形式正装正装(面对面面对面)反装反装(背靠背背靠背)2021/9/2336机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系两种安装形式两种安装形式正装（面对面）正装（面对面）反装（背靠背反装（背靠背）2021/9/2337机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系（2）S 的方向：滚动体所受载荷的轴向分力方向的方向：滚动体所受载荷的轴向分力方向正装正装(面对面面对面)：S 箭头互相指向箭头互相指向反装反装(背靠背背靠背)：S 箭头互相背离箭头互相背离（3）S 的大小计算公式的大小计算公式
19、类型类型3000070000C70000AC70000B SR/2YeR0.68R 1.14R Y 值为值为A/R e 时的时的 Y 值值 R1R2 S1S2注意注意2021/9/2338机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系（4）A 的求取（以面对面安装为例）的求取（以面对面安装为例）分三种情况分三种情况Q1被压紧，被压紧，2被放松被放松2021/9/2339机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系Q1被放松，被放松，2被压紧被压紧2021/9/2340机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系归纳为归纳为AA结论：结论：轴承的轴向力等于其本身的内部轴承的轴向力等于其本身的内部轴
20、向力，轴向力，或者等于除本身内部轴向力外所有轴或者等于除本身内部轴向力外所有轴向力向力 之代数和，之代数和，二者中取大的二者中取大的BB分析轴承的压紧或放松状态：分析轴承的压紧或放松状态：压紧的轴承的压紧的轴承的轴向力轴向力等于除本身内部轴向力外等于除本身内部轴向力外 所有所有轴向力轴向力 之代数和之代数和放松的放松的轴承的轴向力轴承的轴向力等于其本身的内部轴向力等于其本身的内部轴向力2021/9/2341机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系A1=max(S1，S2Fa)=max(200，-300)=200注意注意：S 的方向的方向 S 的大小的大小 P=fP(XR+YA)，P fP(
21、XA+YR)取取P1 P2中大者代入公式计算求中大者代入公式计算求LhA2=max(S2，S1+Fa)=max(200，700)=700S1=200S2=200Fa=500 例题例题2021/9/2342机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系二不同可靠度尺寸的寿命计算二不同可靠度尺寸的寿命计算Ln=a1 L10寿命修正系数寿命修正系数失效率为失效率为 n%时的寿命时的寿命三静强度计算三静强度计算防塑性变形防塑性变形C0 S0 P0式中式中 P0当量静当量静载荷载荷 P0=X0R+Y0A S0静强度安全系数静强度安全系数 S0 1 要求平稳要求平稳 S0 1允许变形较大允许变形较大目的目的
22、条件条件2021/9/2343机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系定义定义：使受载最大的滚动体与滚道接触中心：使受载最大的滚动体与滚道接触中心处引起的接触应力达到规定值时的处引起的接触应力达到规定值时的载荷载荷 向心球向心球轴承轴承Hmax=4200MPa滚动滚动轴承轴承 Hmax=4000MPa调心球调心球轴承轴承Hmax=4600MPaC0基本额定静基本额定静载荷载荷 2021/9/2344机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系一一轴承配置方法：三种轴承配置方法：三种1双支点单向固定（两端固定式）双支点单向固定（两端固定式）深沟球深沟球轴承（轴承（6）成对）成对C=0.20.
23、4角接触角接触轴承轴承（3，7）成对）成对应用应用工作温度不高的短轴工作温度不高的短轴13-513-5轴承装置的设计轴承装置的设计具体见轴系结构设计具体见轴系结构设计2021/9/2345机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系游动端游动端深沟球深沟球轴承轴承（6）短圆柱滚子短圆柱滚子轴承轴承 应用：应用：工作温度较高或长轴工作温度较高或长轴3两端游动支承两端游动支承应用应用人字齿轮传动人字齿轮传动2单支点双向固定（一端固定一端游动式）单支点双向固定（一端固定一端游动式）固定端固定端深沟球深沟球轴承轴承（6）角接触角接触轴承轴承（3，7）成对成对组合组合轴承轴承 2021/9/2346机械
24、工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系二二轴承的轴向紧固轴承的轴向紧固内圈：内圈：轴肩、套筒、圆螺母及止动垫圈、轴用弹性挡圈轴肩、套筒、圆螺母及止动垫圈、轴用弹性挡圈外圈：外圈：轴承端盖、孔用弹性挡圈、套筒（杯）、座孔凸台轴承端盖、孔用弹性挡圈、套筒（杯）、座孔凸台三三轴承组合调整轴承组合调整1间隙（游隙）调整：端盖上垫片、圆螺母间隙（游隙）调整：端盖上垫片、圆螺母2轴系位置调整：套杯与外廓间垫片轴系位置调整：套杯与外廓间垫片四提高四提高轴承刚度和同心度轴承刚度和同心度2021/9/2347机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系五轴承五轴承的配合的配合内圈与轴颈：内圈与轴颈：基孔制基孔
25、制 如如 k5，k6，m5，m6，n6外圈与座孔：外圈与座孔：基轴制基轴制 如如 J6，H7，G7六六轴承的预紧轴承的预紧目的：目的：提高旋转精度；提高支承刚度提高旋转精度；提高支承刚度减低振动、噪音减低振动、噪音方法：方法：预紧装置预紧装置2021/9/2348机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系七七轴承的润滑与密封轴承的润滑与密封1润滑：润滑：dn 值、值、载荷载荷 脂润滑：脂润滑：dn（416）104mm 时时 1/31/2最多不大于最多不大于2/3油润滑：油润滑：dn值较大时值较大时2密封密封目的：目的：防止润滑剂泄漏防止润滑剂泄漏防止灰尘、杂质进入防止灰尘、杂质进入类型：类型：两大类两大类接触式密封：毡圈油封、唇形密封圈、密封环接触式密封：毡圈油封、唇形密封圈、密封环 非接触式密封：隙缝密封、甩油密封、曲路密封非接触式密封：隙缝密封、甩油密封、曲路密封2021/9/2349机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系本章结束本章结束2021/9/2350谢谢 谢谢 大大 家家 ！谢谢谢谢大大家家 ！2021/9/2351