滚针轴承使用寿命的研究设计【4张CAD图纸和说明书】

摘  要    

滚动轴承的寿命定义为从轴承开始工作到轴承滚道轮或滚动体的表面，因疲劳最先出现表面剥落的总转数（或者在一定转数下的总旋转时间）。但是，即使尺寸、结构、材料、热处理完全相同条件的轴承运行时，寿命也会有所不同，不是一定的。这是因为材料的疲劳限度本身就存在差异。

这正文中我们将从设计入手，以CF10BUURM螺栓轴承为例。通过对外圈、螺栓轴、保持架的设计与研究与CNC编程探索IKO轴承的秘密。在尺寸精度上，将尺寸控制在公差范围内，保证滚针轴承转动时游隙和摩擦系数。

    除了设计我们还要考虑的是：轴承正确的储存，表面的清洁，轴承的选配，安装前的准备，谨慎的安装和拆卸，还有正确的润滑。

    关键词：滚针轴承；疲劳寿命；轴承设计；CNC编程

     Abstract

    Bearing life is defined as the total number of revolutions (or total service hours at a constant rotational speed) before a sign of the first flaking appears on the rolling surface of raceway or rolling elements. However, even when bearings of the same size, structure, material and heat treatment are subjected to the same conditions, the bearing lives will show variation. This results from the statistical nature of the fatigue phenomenon.

   In this text, we will start from design. Take CF10BUURM bolt bearing as an example.Through the design and research of external ring, shaft bolt,cage and CNC programming we will find the secret of IKO bearing. On the dimensional accuracy, we must control the size of tolerance range to ensure the needle roller bearing's clearance and friction coefficient.

   We also need to consider somethings ,such as storing it in a professional room, surface cleaning, bearing selection, the preparation before installation, installation and dismantlement carefully , and correct lubrication.

Key words: Needle roller bearings;fatigue life; bearing design;CNC programming 

目  录

摘  要 Ⅲ

Abstract Ⅳ

目  录 Ⅴ

1 绪论 1

  1.1本课题的研究内容和意义 1

  1.2 国内外的发展概况 1

    1.2.1 国外滚动轴承工业的发展 1

    1.2.2 国内滚动轴承工业发展 2

  1.3本课题应达到的要求 3

2整体设计计算 4

  2.1 CF 10BUURM外形尺寸 4

  2.2 滚动体的相关计算 4

    2.2.1滚针直径DW的计算 4

    2.2.2 滚针长度LW的计算 4

    2.2.3 滚针中心园直径DPW的计算 5

    2.2.4 滚针数Z的计算 5

  2.3 额定载荷 5

    2.3.1径向额定动载荷 5

    2.3.2 径向额定静载荷 6

3 外圈的设计 7

  3.1 尺寸的参数符号 7

  3.2 外圈的尺寸设计 7

    3.2.1 外圈滚道直径的计算 7

    3.2.2 外圈滚道宽度的设计计算 7

    3.2.3 外圈台阶高度和直径的设计 7

    3.2.4 外圈密封槽宽度b1和外圈密封槽直径D1的取值 7

  3.3 加工时的注意事项 7

    3.3.1 外表面倾斜度对轴承质量的影响 7

  3.4 加工工序 9

  3.5 CNC编程 9

4 螺栓轴的设计 12

  4.1尺寸的参数符号 13

  4.2 螺栓轴的尺寸设计 13

    4.2.1 螺栓轴滚道直径计算 13

    4.2.2 螺栓轴的滚道宽度 13

    4.2.3 螺栓轴外挡边直径 13

  4.3 设计时的注意事项 13

    4.3.2 材料选择 13

  4.4 螺栓轴的加工工序 14

    4.4.1 工艺路线方案一 14

    4.4.2 工艺路线方案二 15

    4.4.3 工艺路线方案三 15

    4.4.4、工艺方案的比较与分析 16

  4.5 CNC编程 16

5 保持架的设计 18

  5.1 保持架的选择 18

    5.1.1 “K”型保持架 18

    5.1.2 “O”型保持架 18

    5.1.3 “M”型保持架 20

    5.1.4 三种设计的比较与最终方案的确定 20

  5.2 尺寸的参数符号 20

  5.3 保持架的设计计算 21

    5.3.1 外圈滚道直径D1 21

    5.3.2 外圈挡边公称直径 21

    5.3.3 保持架的公称外径Dc 21

    5.3.4 保持架内径 22

    5.3.5 窗孔引导部位的公称宽度 22

    5.3.6 窗孔内锁口宽度bc2的选取 22

    5.3.7 斜角β的确定 22

    5.3.8  β角与的关系 23

    5.3.9 窗孔宽度的计算 23

    5.3.10 冲裁间隙δ与、β的关系 24

  5.4 保持架设计的注意事项 24

    5.4.1冲压前的检查 24

    5.4.2材料的选择 24

  5.5 保持架的加工工序 24

  5.6 其他注意事项 25

  5.7 CF轴承在生产中的应用 26

    5.7.1 CF轴承在ATC装置中的应用 26

    5.7.2 CF轴承在无杆气缸里的应用 27

6 结论与展望 29

  6.1结论 29

  6.2不足之处及未来展望 29

致  谢 30

参考文献 31

1 绪论

     轴承即使在正常的条件下使用，套圈和滚动体的滚动面也会因受到交变应力作用而发生材料疲劳，以致造成剥落。疲劳剥落是滚针轴承的主要失效形式，因此，轴承的寿命一般情况指其疲劳寿命。疲劳寿命的定义为：一套轴承，其中一个套圈（或垫圈）或滚动体的材料出现第一个疲劳扩展迹象之前，一个套圈（或垫圈）相对另一个套圈（或垫圈）的转数。

     在某些特定情况下，轴承也可能因磨损过度或丧失必须的精度而失效，这时轴承的寿命是指磨损寿命或精度寿命，需另行考虑

     理论上IKO滚针轴承CF10BUURM的使用寿命为20000~80000小时，但是，实际的寿命取决于许多因素——过早的轴承失效会导致代价高额的设备停工，有时甚至还会导致更严重的后果。

令人满意的IKO滚针轴承使用寿命始于正确的轴承选择。从一开始，轴承设计师通过为不同应用选择正确的轴承来延长轴承使用寿命和设备性能。这个过程要考虑许多因素，例如载荷、硬度、轴承寿命预测、运行环境等等。

1.1 本课题的研究内容和意义

本文主要从设计入手，深入解析IKO滚针轴承，CF10BUURM的使用寿命比国内相同型号产品高3到4倍的原因。

螺栓型滚针轴承可以分为五大类：标准凸轮从动轴承系列、C-Lube 自润滑凸轮从动轴承、CFS系列袖珍凸轮从动轴承、双列圆柱滚子凸轮从动轴承NUCF、英制系列CR。

标准凸轮从动轴承又可以分为：标准凸轮从动轴承CF、偏心杆端凸轮从动轴承CFES、附带偏心套的凸轮从动轴承CFE、附带推力垫圈的凸轮从动轴承CF…W、集中配管用凸轮从动轴承(CF-RU1,CF-FU1)、简易安装用凸轮从动轴承CF-SFU。

在这里我们主要讨论的是标准凸轮从动轴承CF。CF10BUURM,这里的10是代表尺寸，也就是杆端直径的大小。B代表的是杆端顶部带六角孔。UU代表的轴承带密封圈密封，R是指外圈外径面是球面。M这里代表细牙螺纹。

这个轴承可以分为外圈、螺栓轴、密封垫片、侧板、保持架、滚针、螺母七个部分，其中螺母是标准件，不需设计其他的我们将在正文中一一计算与设计。其中外圈和螺栓轴将进行数控车编程。

1.2 国内外的发展概况

    随着人类文明的不断进化和科学技术的高速发展，世界轴承工业从弱小起步，由昔日少数几家小厂发展到现今遍布全球。可以说，世界轴承工业在不断的发展壮大中，为世界的工业、农业、国防和科学技术的发展进步做出了巨大的贡献。