机械设计基础-第六节

第六节 滚动摩擦轴系,二、标准滚动轴承,1、结构2、滚动体类型3、滚动轴承主要类型、特性及应用,4、滚动轴承类型的选择5、滚动轴承类型选择例题6、滚动轴承的拆卸,深沟球轴承 调心球轴承 圆柱滚子轴承（外圈无挡边） 滚针轴承 角接触球轴承 圆锥滚子轴承 推力球轴承,一、滚动摩擦轴系及特点,三、标准滚动轴承轴系,1、结构2、特点,四、非标准滚动轴承轴系,1、单列式滚动轴承轴系 应用实例渐开线齿形仪轴系2、密集式滚动轴承轴系（密珠轴承）,结构 密珠的密集度及排列方式 密珠的过盈量,五、滚动轴承的组合设计,六、轴系总结,圆锥轴系和圆柱轴系的基本计算。,本章重点,1、圆锥轴系的结构与特点2、圆柱轴系的结构与特点,本章难点,重点知识结构图,The end,轴系中相对运动部分的摩擦是以滚动摩擦的轴系称为滚动摩擦轴系，即在轴颈和轴承之间加入滚动体。以滚动体的不同分为两类：标准滚动轴承和非标准滚动轴承。,滚动摩擦轴系及其特点,滚动摩擦轴系及其特点, 摩擦力矩小 ，尤其是启动摩擦力矩小； 承载能力较强； 磨损小； 刚度好，并适用于高速回转。 标准滚动轴承，成本低，互换性好。,滚动摩擦轴系的特点：,标准滚动轴承结构,由外圈(outer ring)1、内圈(inner ring)2、滚动体(rolling element)3、保持架(cage)4组成。,内圈安装在轴颈，外圈装在轴承座内。工作时滚动体在内、外圈的滚道上滚动，形成滚动摩擦。保持架的作用是把滚动体相互隔开。,滚动体类型,滚珠、滚柱、滚针。,标准滚动轴承有国标，有各种类型可供选用。,深沟球轴承,深沟球轴承(deep groove ball bearing) 主要承受径向载荷，也可承受不大的、双向的轴向载荷。承受冲击载荷的能力差。适用于刚性较好、转速高的轴。,深沟球轴承,调心球轴承,调心球轴承(self-aligning ball bearing) 主要承受径向载荷，也可承受不大的、任一方向的轴向载荷。由于外圈滚道是以轴承中心为中心的球面，故能自动调心。适用于刚性较差的轴以及轴承座孔的同轴度较差和多支点支承。须成对使用。,调心球轴承,圆柱滚子轴承,圆柱滚子轴承(cylindrical roller bearing) 只能承受径向载荷，承载能力高。内圈和外圈可以分别安装。使用时要求轴有较好的刚性和轴承座孔有较高的同轴度。可在高速下使用。,圆柱滚子轴承,滚针轴承,滚针轴承(needle roller bearing) 只能承受径向载荷，承载能力大。一般无保持架。轴承极限转速较低。适用于径向尺寸小、载荷较大的场合。,角接触球轴承,角接触球轴承(angular contact ball bearing) 可以同时承受径向载荷和单向的轴向载荷。需要成对使用。滚动体与外圈滚道接触点法线与径向平面的夹角称为轴承的接触角 ， 愈大，承受轴向载荷的能力愈大。,圆锥滚子轴承,圆锥滚子轴承(tapered roller bearing) 同时承受较大的径向和轴向载荷，或单独承受轴向载荷。内外圈可分离，分别安装，安装时需调整游隙；必须成对使用。,推力球轴承,推力球轴承(thrust roller bearing) 只能承受轴向载荷，具有最小轴向载荷限制；高速时离心力大，钢球与保持架磨损、发热严重，寿命低。只宜用在中速和低速的场合。,滚动轴承类型的选择,、载荷的方向和大小,载荷是选择轴承类型时应首先考虑的因素。,当轴承受纯径向载荷 时，应选用深沟球轴承； 当受纯轴向载荷 ，且转速不高时，宜选用推力轴承； 当轴承同时承受径向载荷 和轴向载荷 时： 如 较小时，可采用深沟球轴承或接触角较小的角 接触球轴承， 如 较大时，可同时采用深沟球轴承和推力轴承分 别承受 和 ，或采用接触角较大的 角接触轴承。,、轴承的转速,轴承的转速应低于其极限转速。通常，球轴承的极限转速高于滚子轴承；超轻、特轻、轻系列轴承的极限转速高于正常系列。,滚动轴承类型的选择,、轴承的刚性,、轴承的安装尺寸,、轴系的调心性能,对于某些精密机械，轴承的微小弹性变形将影响其工作质量，这时，应选用刚性较高的轴承。滚子轴承的刚性高于球轴承。,轴承内圈孔径是根据轴的直径确定的。当需要减小径向尺寸时，宜选用轻、特轻、超轻系列的深沟球轴承，必要时可选用滚针轴承；当需要减小轴向尺寸时，宜选用窄系列的球轴承或滚子轴承。,当轴的中心线与轴承座中心线不同心（有角度误差），或轴在受力后产生弯曲或倾斜时，可采用调心球轴承。,滚动轴承类型选择例题,【例1】能很好地承受径向载荷与单向轴向载荷综合作用的轴承是：,A. 深沟球轴承 B. 角接触球轴承C. 推力球轴承 D. 圆柱滚子轴承,【例2】同时承受径向载荷与轴向载荷，径向载荷很大、轴向载荷 很小时，宜选用：,A. 圆锥滚子轴承 B. 角接触球轴承C. 深沟球轴承 D. 调心球轴承,【例3】在转速高、轴向载荷不大的情况下，可代替推力轴承承受 轴向载荷的是：,A. 角接触球轴承 B. 圆柱滚子轴承C. 调心球轴承 D. 圆锥滚子轴承,【例4】当转速很低，且受较小的径向载荷，要求径向尺寸小时， 宜选用：,A. 圆柱滚子轴承 B. 滚针轴承C. 深沟球轴承 D. 调心球轴承,【例5】若转轴在载荷作用下，弯曲较大或轴承座孔不能保证良 好的同轴度，则宜选用：,A. 调心球轴承 B. 推力轴承C. 圆柱滚子轴承 D. 调心球轴承,【例6】转轴的转速高、受较大的径向载荷时，宜选用：,A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承C. 圆柱滚子轴承 D. 推力球轴承,滚动轴承类型选择例题,滚动轴承的拆卸,若退卸器拉爪作用在轴承外圈，则可能拉坏滚道或滚动体，故拉爪只能作用在内圈，因此内圈就必须留出拆卸高度。设计时轴肩不能高于内圈厚度的2/3，否则拉爪不能抵住内圈。,标准滚动轴承轴系的结构,轴承6与主轴2：一对C级角接触球轴承，可同时承受径向力和轴向力；轴承7与主轴2：一个C级深沟球轴承，以适应温度变化对轴长变化的影响。轴承 6接近工件，受力大，故采用两个轴承，以提高刚度，保证轴系的回转精度。而轴承 7对主轴回转精度影响较小，则可采用比前轴承低一级精度的轴承。,标准滚动轴承轴系的特点,结构简单，转动灵活，通过预加负荷可提高轴系刚度。标准滚动轴承的制造已标准化、系列化，轴系精度的提高受到轴承精度的限制。轴承精度越高，价格也越贵，故选用轴承要按轴系的精度要求来选择。,非标准滚动轴承轴系,在精密测试仪器中，由于结构尺寸和轴的回转精度要求高，标准轴承不能满足要求时，需设计非标准滚动轴承轴系。非标准滚动轴承轴系分为单列和密集两种。,单列式滚动轴承轴系,轴两端轴颈为圆锥，沿外圆排珠，轴颈与两列滚珠为点接触，实现纯滚动摩擦。,为使滚珠作纯滚动，滚珠与端盖和外环接触点的连线延长线须和主轴锥面母线延长线相交于主轴轴线上的同一点。,渐开线齿形仪轴系,径向精度由基圆盘1的内孔、轴2的外圆及二列滚珠6保证；轴向精度则由基圆盘的端面A、主轴的轴肩端面B及滚珠7保证。顶尖 3与轴分成两体，利用螺钉5调节顶尖4，使顶尖与轴的回转中心重合。轴的径向及端面均匀钢珠定位，滚动摩擦，结构紧凑。,弹簧压板使两推力轴承有预加负荷，保证滚珠7与A、B面可靠接触。,密集式滚动轴承轴系结构,与单列滚动轴承轴系不同的是，滚动轴承以密集的形式排列，此种轴系的关键是密珠轴承。密集式滚动轴承轴系由轴、轴孔（承）及密集于二者之间并过盈配合的滚珠构成。通过滚珠的密集分布和过盈配合、消除间隙、保证轴有很高的回转精度。,后轴承两侧的推力轴承8、9通过螺母1及弹簧2使推力轴承紧贴A面。,1/数字式光栅分度头轴系,密珠的密集度及排列方式,（1）滚珠的密集度 滚珠的密集排列，即增加滚珠数量，以减小滚珠误差对轴心位置影响，起平均误差作用，有利于轴的回转精度提高。（2）滚珠的排列方式 密集滚珠的排列近似于多头螺纹线排列，并在直径上对称分布，每个滚珠公转时沿着自己的滚道滚动而相互不重复，所以内、外环和滚珠的局部误差对支承旋转精度的影响较小，同时减少了对滚道的磨损，故轴的回转精度可长期保持。,密珠的过盈量,滚珠的过盈量相当于预加载荷，通过微量的弹性变形，起着消间隙、减小几何形状误差的影响，不仅提高轴的回转精度，还增加了轴系的刚性。,滚动轴承的组合设计包括轴承的固定、配合、润滑和密封等。轴承组合设计的质量直接影响轴系的运动精度和可靠性。对组合设计的要求有：,滚动轴承的组合设计,1、轴承径向位置的固定2、轴承轴向位置的固定3、轴承的润滑4、轴承的密封,轴承径向位置的固定,、保证轴承和轴承座联接可靠；、控制轴承径向间隙；、配合不能过紧，以免影响转动的灵活性而降低轴承寿命。,轴、轴承和轴承座三者之间的径向位置是靠适当的配合来保证的，故选择配合时应考虑：,轴承轴向位置的固定,限制轴承轴向位置一般都在轴和轴承孔中间做凸肩，为能从固定体上拆卸轴承，凸肩的尺寸应满足如下关系：,滚动轴承的润滑,为了减小滚动轴承的摩擦和磨损，轴承必须保持良好的润滑。润滑还可以减小接触应力，吸振、防锈和防尘作用。润