机械设计总论ch.ppt

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1、滚动轴承与滑承与滑动轴承的承的对照表照表第十八章滚动轴承 演示演示181181概概述述 一、一、滚动轴承的构造承的构造 外圈、外圈、内圈、内圈、滚动体、体、保持架保持架 滚动体的形状体的形状 二、二、滚动轴承的材料承的材料1 1、内圈、外圈和、内圈、外圈和滚动体体强度度高高，耐耐磨磨性性好好的的铬锰高高碳碳刚，如，如GCr15GCr15，GCr15SiMnGCr15SiMn2 2、保持架、保持架较软的的材材料料，如如低低碳碳钢、铜合合金、金、铝合金、工程塑料等合金、工程塑料等三、三、滚动轴承的特点承的特点 1 1、优点：点：1).1).摩擦小，效率高摩擦小，效率高,启启动力矩小力矩小2).2)

2、.径向游隙小，运径向游隙小，运转精度高精度高3).3).宽度小，度小，结构构紧凑凑4).4).大多可受大多可受轴向和径向向和径向载荷，荷，结构构简单5).5).消耗的消耗的润滑滑剂少，便于密封，易于少，便于密封，易于维护6).6).不需要有色金属不需要有色金属7).7).标准件，成本低准件，成本低2 2、缺点：、缺点：1).1).承受冲承受冲击载荷能力差荷能力差2).2).高速重高速重载时寿命寿命较低低3).3).振振动噪音噪音较大大4).4).径向尺寸大径向尺寸大滚动轴承与滑承与滑动轴承的承的对照表照表182 滚动轴承的承的类型与型与选择 一、一、滚动轴承的主要承的主要类型与特点型与特点 接

3、触角接触角：滚动轴承中套圈与承中套圈与滚动体接触体接触处的法的法线和垂和垂直于直于轴心心线的平面的平面间的的夹角称角称为公称接触角公称接触角向心向心轴承承 径向力径向力 向心角接触向心角接触轴承承 推力角接触推力角接触轴承承 推力推力轴承承 径向力（主要）径向力（主要）轴向力向力 径向力径向力轴向力向力（主要）（主要）轴向力向力滚子子轴承承承承载能力高，极限能力高，极限转速低速低 按按滚动体形状：体形状：球球 轴承承承承载能力低，极限能力低，极限转速高速高常用常用滚动轴承的承的类型型表表131131二、常用的二、常用的标准准滚动轴承承 深深沟沟球球轴轴承承圆圆柱柱滚滚子子轴轴承承角角接接触触球

4、球轴轴承承调调心心球球轴轴承承滚滚针针轴轴承承圆圆锥锥滚滚子子轴轴承承推推力力球球轴轴承承推推力力滚滚子子轴轴承承主要承受径向主要承受径向载荷，也可以同荷，也可以同时承受不大的承受不大的轴向向载荷。当量摩擦荷。当量摩擦系数最小。在高系数最小。在高转速速时，可用来承受，可用来承受纯轴向向载荷。工作中允荷。工作中允许内、内、外圈外圈轴线偏斜量偏斜量881616，与其它，与其它类型的型的轴承相比，承相比，应用最普遍，用最普遍，价格也最低。价格也最低。内圈（或外圈）可以分离，故不能承受内圈（或外圈）可以分离，故不能承受轴向向载荷。荷。滚子由内圈子由内圈（或外圈）的（或外圈）的挡边轴向定位，工作向定位，

5、工作时允允许内、外圈有少量的内、外圈有少量的轴向向错动。圆柱柱滚子子轴承有承有较大的径向承大的径向承载能力，但内外圈能力，但内外圈轴线的允的允许偏偏斜量很小（斜量很小（2244），因此，此），因此，此类轴承不宜承受偏承不宜承受偏载。可以同可以同时承受径向承受径向载荷及荷及轴向向载荷，也可以荷，也可以单独承受独承受轴向向载荷。能荷。能在在较高高转速下正常工作。由于一个速下正常工作。由于一个轴承只能承受承只能承受单向的向的轴向力，因向力，因此此,一般成一般成对使用。承受使用。承受轴向向载荷的能力由接触角荷的能力由接触角决定。接触角决定。接触角大的，承受大的，承受轴向向载荷的能力也高，常用角接触荷的

6、能力也高，常用角接触轴承的接触角有：承的接触角有：1515、2525和和4040。可以同可以同时承受径向承受径向载荷及荷及轴向向载荷。外圈可分离，安装荷。外圈可分离，安装时可可调整整轴承的游隙。一般成承的游隙。一般成对使用。使用。对于接触角于接触角为10101818的的圆锥滚子子轴承承(30000(30000型型),),以承受径向以承受径向载荷荷为主主;对于大接触角于大接触角(27(2730)30)的的圆锥滚子子轴承（承（30000B30000B型）型）,以承受以承受轴向向载荷荷为主。主。外圈外圈滚道表面是以道表面是以轴承中点承中点为中心，故能自中心，故能自动调心，允心，允许内圈内圈（轴）对外

7、圈（外壳）外圈（外壳）轴线有小量偏斜有小量偏斜(223)3)。有少量。有少量轴向限位能力，但一般不宜承受向限位能力，但一般不宜承受纯轴向向载荷。荷。在同在同样内径的条件下，与其它内径的条件下，与其它类型型轴承相比，承相比，滚针轴承外径最承外径最小。内圈（或外圈）可以分离，故不能承受小。内圈（或外圈）可以分离，故不能承受轴向向载荷，工作荷，工作时允允许内、外圈有少量的内、外圈有少量的轴向向错动。有。有较大的径向承大的径向承载能力。能力。只能承受只能承受轴向向载荷。荷。为了防止了防止钢球与球与滚道之道之间的滑的滑动，工作，工作时必必须加一定的加一定的轴向向载荷。高速荷。高速时离心力大，离心力大，钢

8、球与保持架摩擦，球与保持架摩擦，发热严重，寿命降低，故极限重，寿命降低，故极限转速很低。工作速很低。工作时必必须保持保持轴线与与轴承座底面垂直，承座底面垂直，载荷必荷必须与与轴线重合，以保重合，以保证钢球球载荷的均匀荷的均匀分配。分配。该类轴承可分承可分为单列推力球列推力球轴承和双列推力球承和双列推力球轴承。承。单列列推力球推力球轴承只能承受承只能承受单方向的推力，而双列推力球方向的推力，而双列推力球轴承可以承受承可以承受双向推力。双向推力。推力圆柱滚子轴承可以用于承受单向的轴向载荷，它比推力推力圆柱滚子轴承可以用于承受单向的轴向载荷，它比推力球轴承的轴向承载能力大得多。并且刚性大，占用轴向空

9、间小。球轴承的轴向承载能力大得多。并且刚性大，占用轴向空间小。推力圆柱滚子轴承适用于转速低的场合。推力圆柱滚子轴承与推推力圆柱滚子轴承适用于转速低的场合。推力圆柱滚子轴承与推力调心滚子轴承、推力圆锥滚子轴承和推力滚针轴承常统称为推力调心滚子轴承、推力圆锥滚子轴承和推力滚针轴承常统称为推力滚子轴承。力滚子轴承。三、三、滚动轴承承类型的型的选择 工作工作载荷、荷、转速、支承速、支承刚性、安装精度性、安装精度 1 1）nn高，高，载荷小，旋荷小，旋转精度高精度高球球轴承承 n n低，低，载荷大，或冲荷大，或冲击载荷荷滚子子轴承承 1 1、考、考虑轴承的承的转速速一般来一般来讲，球，球轴承比承比滚子子

10、轴承能适承能适应更高的更高的转速，速，轻系列的系列的轴承比重系列的承比重系列的轴承能适承能适应更高的更高的转速；此外，各速；此外，各类推力推力轴承的承的极限极限转速很低，不易用于高速很低，不易用于高转速的情况。速的情况。2 2）要求要求nnlimnnlim极限极限转速速 6 6、7 7、NnNnlimlim较高高5n5nlimlim较低低角接触球角接触球轴承承7 7类（n n较高高时）2 2）同）同时受受FrFr和和FaFa均均较大大时圆锥滚子子轴承承3 3类（n n较低低时）FrFr较大，大，FaFa较小小时FaFa较大，大，FrFr较小小时深沟球深沟球轴承承深沟球深沟球轴承承+推力球推力球

11、轴承承推力角接触推力角接触轴承承1 1）主要受）主要受FrFr向心向心轴承承主要受主要受FaFa，n n不高不高时推力推力轴承承2 2、考、考虑轴承的承受承的承受载荷情况荷情况 3 3、考、考虑对轴承尺寸的限制承尺寸的限制当当对轴承的径向尺寸承的径向尺寸严格限制格限制时，可，可选用用滚针轴承；承；5 5、便于装拆和、便于装拆和间隙隙调整整内、外圈不分离的内、外圈不分离的轴承承6 6、33、7 7两两类轴承承应成成对使用，使用，对称安装称安装7 7、旋、旋转精度精度较高高时较高的公差等高的公差等级和和较小的游隙小的游隙8 8、优先考先考虑用普通公差等用普通公差等级的深沟球的深沟球轴承承4 4、轴

12、的的刚性性较差，差，轴承孔不同心承孔不同心调心心轴承承 前置代号前置代号（字母）（字母）基本代号（数字、字母）基本代号（数字、字母）后置代号后置代号(字母字母+数字数字)五五四四三三二二一一 轴承承分分部部件件代代号号 内内径径代代号号 宽度度系系列列代代号号 直直径径系系列列代代号号 类型型代代号号 其其他他代代号号 公公差差等等级代代号号 特特殊殊轴承承材材料料代代号号 保保持持架架及及材材料料代代号号 密密封封与与防防尘代代号号 内内部部结构构代代号号 游游隙隙代代号号 183 滚动轴承的代号承的代号 一、一、滚动轴承的代号承的代号 1、基本代号、基本代号（1）轴承承类型型 深沟球深沟球

13、轴承承圆锥滚子子轴承承角接触球角接触球轴承承调心球心球轴承承圆柱柱滚子子轴承承推力球推力球轴承承基本代号右起五位基本代号右起五位（2）尺寸系列）尺寸系列 基本代号右起三、四位基本代号右起三、四位 宽度系列度系列右起第四位右起第四位 0系列（正常系列（正常宽度）可省略度）可省略 有有时1系列也可省略系列也可省略数字数字 0 913567N尺寸系列直径系列直径系列右起第三位右起第三位 数字数字 0 9（3）轴承的内径承的内径右起一二位数字右起一二位数字 a)d=10,12,15,17mm 时 代号代号 00 01 02 03 b)d=20 480mm 时d=代号代号5(mm)c)d120时，因金属

14、，因金属组织硬度和硬度和润滑条件等的滑条件等的变化，化，轴承的基本承的基本额定定动载荷荷C有所下降有所下降引入温度系数引入温度系数 f t轴承工轴承工作温度作温度1201200 01251250 01501500 01751750 02002000 02252250 02502500 03003000 03503500 0温度系温度系数数f t1.001.000.950.950.900.900.850.850.800.800.750.750.700.700.600.600.500.50当当P、n已知，已知，预期寿命期寿命为Lh，则要求要求选取的取的轴承的承的额定定动载荷荷为选轴承型号和尺寸承型

15、号和尺寸 例例:一一农用水用水泵，决定，决定选用深沟球用深沟球轴承，承，轴颈直径直径d=35mmd=35mm，转速速n=2900r/minn=2900r/min，已知，已知轴承承受的径向承承受的径向载荷荷Fr=1810N,Fr=1810N,外部外部轴向向载荷荷Fa=740NFa=740N，预期寿命期寿命为6000h6000h，载荷系数荷系数fd=1.2.fd=1.2.试选择轴承的承的型号。型号。四、角接触球四、角接触球轴承和承和圆锥滚子子轴承的承的轴向向载荷荷FaFa的的计算算 1 1）派生）派生轴向力大小方向向力大小方向 a)a)正装（面正装（面对面）面）适合于适合于传动零件零件位于两支承之

16、位于两支承之间 b)b)反装（背靠背）反装（背靠背）适合于适合于传动零件零件处于外伸端于外伸端开始开始开始开始当当轴承受径向承受径向载荷荷Frc时,轴承各承各产生径向反力生径向反力Fr1,Fr2开始开始当当轴承受径向承受径向载荷荷Frc时,轴承各承各产生径向反力生径向反力Fr1,Fr2同同时产生派生生派生轴向力向力FS1,FS2开始开始当当轴承受径向承受径向载荷荷Frc时,轴承各承各产生径向反力生径向反力Fr1,Fr2同同时产生派生生派生轴向力向力FS1,FS2一般一般F FS1S1FFS2S2,若若F FS1S1FFS2S2,轴向力在平均分配后达到平衡向力在平均分配后达到平衡.则:Fa1=F

17、a2=FS2开始开始当当轴承受径向承受径向载荷荷Frc时,轴承各承各产生径向反力生径向反力Fr1,Fr2同同时产生派生生派生轴向力向力FS1,FS2一般一般F FS1S1FFS2S2,若若F FS1S1FFS2S2,轴向力在平均分配后达到平衡向力在平均分配后达到平衡.则:Fa1=Fa2=FS2轴上又受到上又受到轴向力向力F FA A时,以以轴为平衡体平衡体左上左上图FA+FS2 FS1Fa1=FA+FS2Fa2=FS2FA+FS2FS1Fa1=FS1Fa2=FS1-FA开始开始当当轴承受径向承受径向载荷荷Frc时,轴承各承各产生径向反力生径向反力Fr1,Fr2同同时产生派生生派生轴向力向力FS

18、1,FS2一般一般F FS1S1FFS2S2,若若F FS1S1FFS2S2,轴向力在平均分配后达到平衡向力在平均分配后达到平衡.则:Fa1=Fa2=FS2轴上又受到上又受到轴向力向力F FA A时,以以轴为平衡体平衡体左下左下图FA+FS1FS2Fa1=FS1Fa2=FA+FS1FA+FS1FS2Fa1=FS2-FAFa2=FS2结论：实际轴向力向力Fa的的计算方法算方法1）分析）分析轴上派生上派生轴向力和外加向力和外加轴向向载荷，判定被荷，判定被“压紧”和和“放松放松”的的轴承。承。2）“压紧”端端轴承的承的轴向力等于除本身派生向力等于除本身派生轴向力外，向力外，轴上其他所有上其他所有轴向

19、力代数和。向力代数和。3）“放松放松”端端轴承的承的轴向力等于本身的派生向力等于本身的派生轴向力向力例例1:某减速器某减速器轴上装有一上装有一对30312轴承，已承，已查出出C=101000N，判，判断系数断系数e=0.30，x=0.4，y=2，轴的的转速速n=10000rpm，受力，受力如如图，已求出两，已求出两轴承的径向支承的径向支反力反力Fr1=6000N，Fr2=8000N，齿轮的的轴向力向力FA=1000N，载荷系数荷系数fd=1，试求求轴承寿命承寿命为多少小多少小时？例例2.圆锥滚子子轴承，受力情况如承，受力情况如图，求其当量，求其当量动载荷各荷各为多少多少?五、不五、不稳定定载荷

20、和荷和转速下的速下的轴承寿命承寿命计算算载荷荷P和和转速速n变化化时，根据疲，根据疲劳累累积假假说求平均当量求平均当量转速速nm和平均当量和平均当量动载荷荷Pm 求求轴承寿命承寿命 Pi为当量当量动载荷荷,ni为相相应的的转速速,ai为每种工况下运每种工况下运转时间占占总运运转时间的百分比的百分比 i=1k六、修正六、修正额定寿命定寿命 3_运运转条件寿命修正系数条件寿命修正系数2_特殊特殊轴承性能寿命修正系数承性能寿命修正系数1_为计算不同可靠度算不同可靠度时轴承的寿命，引入的寿命修正系数承的寿命，引入的寿命修正系数186 滚动轴承的静承的静载荷与极限荷与极限转速速 一、一、滚动轴承的静承的

21、静载荷荷 1、基本、基本额定静定静载荷荷C0:指指轴承最大承最大载荷荷滚动体与体与滚道接触中心引道接触中心引起以下接触起以下接触应力力时所相当的假想径向所相当的假想径向载荷或中心荷或中心轴向向载荷荷当当轴承承转速很低或作速很低或作间歇歇摆动时，轴承的失效形式承的失效形式为塑性塑性变形形、当量静、当量静载荷荷:1）的向心的向心轴承承P=FrP=FaP0=MAX（X Fr+Y Fa），），Fr 4）的推力的推力轴承承）的向心的向心轴承承3）的推力的推力轴承承P0=2.7 Fr+Fa3、按静、按静载选择轴承的条件承的条件 二、二、滚动轴承的极限承的极限转速速N0 轴承承实际许用用转速速为：滚动轴承的

22、极限承的极限转速速N0：指：指轴承在一定工作条件下，达到承在一定工作条件下，达到所能承受最高所能承受最高热平衡温度平衡温度时的的转速速f1：载荷系数荷系数f2：载荷分布系数荷分布系数 189 滚动轴承的承的组合合结构构设计 一、一、滚动轴承支承的承支承的结构型式构型式 1、两端固定支承、两端固定支承 3、7类轴承在大端承在大端轴向固定向固定2、一端双向固定，一端游、一端双向固定，一端游动 3 3、两端游、两端游动人字人字齿轮高速主高速主动轴 低速低速齿轮轴必必须两端固定两端固定 二、二、滚动轴承的承的轴向固定向固定 内圈与内圈与轴：5）开口）开口圆锥 紧定套定套+圆螺螺 母母和止和止动垫圈圈1

23、）轴肩肩2）轴用用弹性性挡圈圈3）轴端档圈端档圈 +紧固螺固螺钉4）圆螺母螺母 +止止动垫圈圈外圈与座孔：外圈与座孔：1）孔用）孔用弹性性挡圈圈2）轴承外圈止承外圈止动槽槽 内嵌入止内嵌入止动环固定固定3）轴承端盖承端盖4）轴承座孔凸肩承座孔凸肩5）螺）螺纹环6）轴承套承套环三、支承的三、支承的刚度和座孔的同心度度和座孔的同心度 提高支承提高支承刚度的措施：度的措施：1）增加）增加轴承座孔的壁厚承座孔的壁厚2）减小）减小轴承支点相承支点相对于箱体孔壁的于箱体孔壁的悬臂臂3）采用加）采用加强筋加筋加强支承部位的支承部位的刚性性保保证轴上两个支承的座孔的同心度的方法上两个支承的座孔的同心度的方法1

24、）整体机座，两）整体机座，两轴承座孔一次承座孔一次镗出出2）如）如轴上两上两轴承外径不同承外径不同采用套杯采用套杯结构构四、四、滚动轴承游隙和承游隙和轴系系轴向位置的向位置的调整整通通过带螺螺纹的零件或端盖下的的零件或端盖下的垫片来片来调节轴承的承的调整：整：1）轴承游隙的承游隙的调整整2）轴系系轴向位置的向位置的调整整注意：注意：圆锥齿轮和和蜗杆必杆必须调整整轴系的系的轴向位置向位置方法：方法：调整套杯端面与整套杯端面与轴承座端面承座端面间垫片厚度片厚度五、五、滚动轴孔的配合孔的配合轴承内圈与承内圈与轴 松松 紧js6，j6，k6，m6，n6 松松 紧G7，H7，JS7，J7轴承外圈与承外圈

25、与轴承座孔承座孔基孔制：基孔制：基基轴制：制：5）与空心）与空心轴配合的配合的轴承承应取取较紧的密合。的密合。滚动轴承配合的承配合的选择原原则：1）转动圈比不圈比不动圈配合松一些圈配合松一些2）高速、重）高速、重载、有冲、有冲击、振、振动时，配合，配合应紧一些，一些，载荷平荷平稳时，配合，配合应松一些松一些3）旋）旋转精度要求高精度要求高时，配合，配合应紧一些一些4）常拆卸的）常拆卸的轴承或游承或游动套圈套圈应取取较松的配合松的配合六、六、滚动轴承的承的预紧预紧的目的的目的常用常用预紧方法：方法：1）用）用垫片和片和长短隔套短隔套预紧2）夹紧一一对磨窄了的外圈（或内圈）的角接触磨窄了的外圈（或

26、内圈）的角接触轴承承3）夹紧一一对圆锥滚子子轴承承4）利用）利用弹簧簧预紧七、七、滚动轴承的装拆承的装拆要求：要求：1）压力力应直接加于配合直接加于配合较紧的套圈上的套圈上2）不允）不允许通通过滚动体体传递装拆力装拆力3）要均匀施加装拆力）要均匀施加装拆力安装：安装：拆卸：拆卸：轴肩高度肩高度应低于低于轴承承内圈高度内圈高度八、八、滚动轴承的承的润滑滑 润滑方式：滑方式：1、脂、脂润滑滑2、油、油润滑滑油浴或油浴或飞溅润滑、滴油滑、滴油润滑、滑、喷油油润滑、油滑、油雾润滑滑3、固体、固体润滑滑九、九、滚动轴承的密封承的密封密封的作用密封的作用密封的密封的类型：型：1、接触式密封、接触式密封毡圈密封毡圈密封橡胶密封橡胶密封2、非接触式密封、非接触式密封油沟密封油沟密封甩油密封甩油密封曲路密封曲路密封3、组合式密封合式密封