圆锥滚子轴承产品设计.doc

圆锥滚子轴承产品设计与制造中相关问题浅 析（产品设计与应用专业委员会 推荐）1 圆锥滚子轴承内圈设计中的几个问题1.1 关于的计算公式 圆锥滚子轴承内圈大挡边的结构有斜挡边和弧挡边两种，现行设计方法推荐采用斜挡边，并给出了大挡边锥面与端面之间夹角的计算公式： （1）不难看出，（1）式是在滚子球基面半径等于内圈弧挡边曲率半径的条件下建立的。但实际上，滚子球基面半径并不等于，而是的百分之九十五，因此，（1）式是近似计算公式，用（1）式算出的值不是精确值。下面，按滚子球基面半径等于0.95推导计算公式。图1中，为内滚道锥面与滚子锥面的锥顶点，为滚子球基面与斜挡边的接触点，。为滚子球基面球心，。推导如下：设 （2） （3）（3）式即为的精确计算公式。式中 为了便于比较，现以30204、30306、32208、32310、31312五个型号为例，分别按（1）、（3）两式计算，然后将有关参数和按（1）式计算的值（简写为）、按（3）式计算的值（简写为）列于表1。表1 不同型号轴承的参数（计算值）型号3020429.56933.595.003857106.63129339293030643.05149.2157.4087513510.98728268213220853.08558.8152.3091021010.6312103510303231070.03578.4225.0198571015.70629309253131285.69295.0124.4132083918.8014202117217从表1可以看出，均大于，最少相差4，最多相差10。现行设计方法规定的取值精度是1，（1）式的误差远超过取值精度。是斜挡边圆锥内圈产品设计中的一个基本参数，偏大将导致挡边锥面与内圈滚道之间的夹角偏小，偏小会产生两个问题，一是挡边与滚子的接触点不在挡边中部，而在中部偏外；二是滚子锥面锥顶与内滚道锥面锥顶在理论上不共点（证明从略）。因此，笔者认为，计算不宜采用（1）式，宜采用（3）式。1.2 关于的计算公式现行设计方法给出的斜挡边内圈的滚道最大直径的计算公式为： （4）（4）式也是在滚子球基面半径等于弧挡边曲率半径的条件下建立的。因此，也需要按图1的几何关系推导出的精确计算公式。在图1中建立xoy和x1o1y1两个坐标系，坐标原点分别为锥顶点和接触点，ox轴重合于内圈轴线，o1x1轴平行于内圈轴线。两坐标系的换算公式为： （5）内滚道素线在xoy坐标系中的方程为： （6）挡边素线在x1o1y1坐标系中的方程为： （7）将（5）代入（7），得 （8）将（6）改写为 再代入（8），然后解之，得y为滚道素线与挡边素线的交点A在xoy坐标系中纵标。 （9） （9）式即为斜挡边内圈的滚道最大直径的精确计算公式。式中 1.3 关于的允差现行设计方法给出的挡边锥面与内滚道之间夹角的计算公式为： （10）的允差规定为：+10从挡边与滚子的接触点位于挡边中部考虑，的允差不宜取为+10，宜取为5。以上各式中 -内圈大挡边锥面与端面之间的夹角 -斜挡边内圈滚道最大直径-内圈大挡边锥面与滚道之间的夹角-弧挡边内圈滚道最大直径-内圈大挡边直径-内圈弧形大挡边曲率半径-内圈滚道素线与其轴线之间的夹角-滚子大头直径-滚子素线与其轴线之间的夹角2 圆锥内圈车工图的大挡边油沟的设计计算圆锥滚子轴承内圈成品图中，大挡边油沟部位只给出mmax、m1max、m2max、m3max四个尺寸，作为成品图，这是可以的。作为车加工用图，不仅要给出m、m1、m2、m3的具体尺寸，还要给出油沟圆弧曲率半径和圆弧两侧切线的角度（图2），为油沟的加工、检验和油沟样板、车刀的设计提供依据。图2中，粗实线为内圈成品的挡边、滚道和油沟的轮廓线，点划线为挡边、滚道的延长线。虚线为内圈车坯的挡边和滚道的留磨量线，双点划线为其延长线。D为垂直于大挡边素线方向的平均留磨量，G为垂直于滚道素线方向的平均留磨量。为大挡边锥面与滚道之间的夹角。和分别为油沟圆弧的中心和曲率半径。1为油沟圆弧在大挡边一侧的切线与大挡边素线之间的夹角，2为油沟圆弧在滚道一侧的切线与滚道素线之间的夹角。、m、m1、m2、m3及1和2是需要设计、计算的尺寸和角度。2.1 油沟圆弧曲率半径的设计油沟圆弧曲率半径的设计是个比较重要的问题。一般认为，应尽可能取大一些，这是对的，但取大必须有个限度。因为油沟圆弧与两侧的直线是相切关系，取大必然导致1和2增大，当油沟车刀的进刀方向与的角平分线一致时，1和2必须小于/2，否则油沟车刀两侧的切削刃将不起切削作用。因此，在选取时，需对1和2进行试算，并根据试算结果决定是否需要调整值，以及决定是否需要适当减小一侧或两侧油沟的深度。既要做到值简单（的位数不多），又要做到1和2适宜。2.2 计算1由图2可知 （11） （12） (13)将（13）代入（12），得 （14） 将（14）代入（11），得 （15）2.3 计算m1由图2可知 （16） (17)将及（17）代入（16），得 (18)2.4 计算m3 (19)2.5 计算2采用推导算式相同的方法，可得 (20)2.6 计算m2采用推导m1算式相同的方法，可得 (21) 2.7 计算m (22)2.8 计算实例轴承型号：31312已知数据：mmax=0.5m1max=1.2m2max=1.1m3max=0.5=20839=217D=0.17G=0.15计算步骤如下：（1）计算90-217+20839=89139取 =892（2）选取经对1和2进行试算，决定取=0.7（3）计算1将有关数据代入（15），算得1=321010（4）计算m1将有关数据代入（