机械设计基础滚动轴承 精选文档

1、机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,滚动轴承,滚动轴承的组成、类型及应用,滚动轴承的代号,滚动轴承的类型选择原则,滚动轴承的失效形式,滚动轴承的选择计算,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,按摩擦性质的不同分为,滑动轴承,滚动轴承,一,滚动轴承的组成和类型,1,滚动轴承的,组成,内圈,外圈,滚动体,保持架,保持架,滚动体,外圈,内圈,装在轴上,装

2、在轴承座孔中,在两套圈之间滚动并传递载荷,将滚动体均匀隔开,滚动体,avi,分为,球,滚子,圆柱形、圆锥形、滚针、鼓形等,摩擦阻力小、起动灵敏、效率高,旋转精度高、润滑简单、更换方便,承载能力大、回转精度高、高速性能,好，但启动摩擦阻力大，维护复杂,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,构造和类型,2,2,滚动轴承材料,内、外套圈和滚动体,用滚动轴承钢,GCr15,GCr15SiMn,制造,淬火后表面硬度可达,58,66HRC,保持架,用比较软的低碳钢、铜合金、铝或塑料制

3、造,3,滚动轴承的类型,球轴承,滚子轴承,运转灵活，但承载能力低,承载能力高，但运转不如球轴承灵活,刚性轴承,调心轴承,允许内外圈,偏转角,很小的轴承,允许内外圈,偏转角,较大的轴承,内、外圈可以分离的轴承，称为,可分离型轴承,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,滚动体力作用线与轴承径向平面间的夹角,按承受载荷的方向或公称接触角,向心轴承,径向接触轴承：公称接触角,0,主要承受径向载荷,可承受较小的轴向载荷,角接触向心轴承：公称接触角,0,45,同时承受径,向载荷和轴向

4、载荷,推力轴承,角接触推力轴承：公称接触角,45,90,主要承受轴向,载荷，可承受较小的轴向载荷,轴向接触轴承：公称接触角,90,只能承受轴向载荷,接触角,向心轴承,推力轴承,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,按结构形式不同,滚动轴承分为,10,类，最常用的有六类,深沟球轴承,6,圆柱滚子轴承,N,NU,角接触球轴承,7,圆锥滚子轴承,3,调心球轴承,1,调心滚子轴承,2,滚针轴承,NA,角接触,轴承,径向接,触轴承,推力滚子轴承,8,轴向接,触轴承,推力球轴承,5,

5、机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,13-2,滚动轴承的代号,二、滚动轴承的代号,前置代号,基,本,代,号,后,置,代,号,轴,承,组,件,内,部,结,构,代,号,密,封,与,防,尘,结,构,代,号,保,持,架,及,其,材,料,代,号,特,殊,轴,承,材,料,代,号,公,差,等,级,代,号,游,隙,代,号,轴,承,配,置,代,号,其,它,代,号,类,型,代,号,尺寸系,列代号,内,径,代,号,宽,度,系,列,代,号,直,径,系,列,代,号,1,基本代号,用代号表明轴承的

6、结构、尺寸、类型、精度等内容，并打印在轴承上,内径代号,代,号,00,01,02,03,04,99,内径,d,10,12,15,17,代号,5,前置代号和后置代号只有在轴承结构、形状、材料、公差等级、技术要求等有特殊要求时使用,GB/T 272,1993,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,代号,2,类型代号：常用轴承有,6,7,3,5,N,等类型,公差等级代号,分为,P0,P6 (/P6x,P5,P4,P2,共五级,游隙分为,C1,C2,0,C3,C4,C5,共六个组

7、别,低级,高级,游隙值,小,大,尺寸系列代号,直径系列代号：特轻,0,1,轻,2,中,3,重,4,尺寸系列,指内径相同时，轴承有不同的外径,直径系列,和不同的宽度,宽度系列,0,级省略,0,组省略,2,后置代号,游隙代号,游隙：指一个套圈相对于另一个套圈，沿径向或沿轴向,从一个,极限位置到另一个极限位置的移动量,宽度系列代号：窄,0,正常,1,宽,2,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,6308,深沟球轴承,3,中系列，内径,d,40mm,公差为,0,级，游隙为,0,组

8、,N105/P53,圆柱滚子轴承,1,特轻系列，内径,d,20mm,公,差为,5,级，游隙为,3,组,7214AC/P4,7,角接触球轴承,2,轻系列，内径,d,70mm,公,差为,4,级，游隙为,0,组，公称接触角,15,30213,圆锥滚子轴承,2,轻系列，内径,d,65mm,公差为,0,级，游隙为,0,组,注：遇到看不懂的代号时，查阅,GB/T272-93,内部结构代号,7000C,15,7000AC,25,7000B,40,配置代号,DB,背对背安装（反装,DF,面对面安装（正装,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School

9、of Mechatronics Engineering,三、滚动轴承类型的选择,1,载荷方向,当,F,A,很大时，选,6,N,5,8,组合使用,当,F,A,较小时，可选,6,类,只受,F,R,时，选,径向,接触轴承,1,2,6,N,只受,F,A,时，选,轴向,接触轴承,5,8,或选,7,3,类,同时受,F,R,和,F,A,时，选,角,接触轴承,7,3,2,载荷大小,载荷大或有冲击振动时，宜选滚子轴承,3,转速高低,转速高或要求旋转精度高时，宜选球轴承,轴向接触轴承不适宜高转速,可用,6,或,7,类代替,4,调心要求,轴的刚度低、轴承座孔的同轴度低或多支点轴，选调心轴承,6,经济性,精度高的价格

10、高，滚子轴承比球轴承价格高,5,安装要求,3,类和,N,类的内外圈分离，便于拆装。为方便长轴上轴承的拆装,可选用代内锥孔和紧定套的轴承,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,滚动轴承工作时，在,F,R,作用下通常只有半,圈滚动体受载,工作时，轴承中各个元件所受载荷及应力是变化的,max,F,四、滚动轴承的失效形式和计算准则,1,主要,失效形式,有,1,疲劳点蚀,是最常见的失效形式,2,塑性变形,对于,转速很低,或,间歇摆动,的轴承，会因过大的载荷或冲击,载荷，使滚动体或内

11、、外圈滚道产生,塑性变形，形成不均匀,的凹坑,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,3,磨粒磨损、粘着磨损,胶合,多尘条件下工作的轴承，易产生,磨粒磨损,润滑不良的高速轴承，易产生粘,着磨损,胶合,磨损,胶合,2,计算准则,1,转速较高的轴承,主要失效形式为,点蚀,，需,进行寿命计算,2,转速很低或摆动的轴承,主要失效形式为,塑性变形,计算静强度,3,高转速轴承,主要失效形式为,粘着磨损,需,校核极限转速,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE O

12、F TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,1,基本概念,1,滚动轴承的寿命,是指轴承中的滚动,体或套圈首次出现点蚀之前,两套圈的相对总转数或在一定,转速下的运转小时数,2,基本额定寿命,指一批相同的轴承，在相同的条件下运转,其中恰有,90,的轴承尚未产生点蚀时的寿命，用,L,10,或,L,h,10,表示,1,0,0,9,0,8,0,7,0,6,0,5,0,4,0,3,0,2,0,1,0,0,1,5,1,0,2,0,未,失,效,轴,承,数,量,轴,承,的,寿,命,1,0,6,r,L,10,的,可靠度,R,90,五、滚动轴承的寿命计算,机械基础

13、教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,3,基本额定动载荷,指,L,10,恰为,10,6,转时，轴承所能承受的,载荷，用,C,表示,径向接触轴承的,C,是径向载荷，用,C,r,表示,轴向接触轴承的,C,是中心轴向载荷，用,C,a,表示,角接触向心轴承的,C,是所受载荷的径向分量，也用,C,r,表示,2,轴承寿命计算,P,C,L,10,寿命指数,球轴承,3,滚子轴承,10/3,式中,P,当量动载荷,10,6,r,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF T

14、ECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,3,当量动载荷,当量动载荷,是由轴承实际所受载荷转换得到的与基本额,定动载荷,C,的确定条件及性质相同的假想载荷，用,P,表示,P,C,n,L,h,60,10,6,10,寿命指数,球轴承,3,滚子轴承,10,3,式中,P,当量动载荷,n,轴承的转速,r/min,常以设备的中修期或大修期作为轴承的设计寿命,h,P,f,C,f,n,L,p,t,h,60,10,6,h,温度系数,f,t,表,12-9,载荷系数,f,p,表,12-10,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECH

15、NOLOGY,School of Mechatronics Engineering,1,对只能承受径向载荷,R,的轴承,N,和,NA,类轴承,P = R,3,同时受径向载荷,R,和轴向载荷,A,的轴承,6,7,和,1,2,3,类轴承,2,对只能承受轴向载荷,A,的轴承,5,和,8,类轴承,P = A,P = X R +Y A,X,径向载荷系数,Y,轴向载荷系数,表,12-12,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,轴承类型,A/Cor,e,A/R,e,A/Re,X,Y,X

16、,Y,深沟球轴承,0.014,0.19,0.56,2.30,1,0,0.028,0.22,1.99,0.056,0.26,1.71,0.084,0.28,1.55,0.11,0.30,1.45,0.17,0.34,1.31,0.28,0.38,1.15,0.42,0.42,1.04,0.56,0.44,1.00,角接触球轴承,单列,15,o,0.015,0.38,0.44,1.47,1,0,0.029,0.40,1.40,0.058,0.43,1.30,0.087,0.46,1.23,0.12,0.47,1.19,0.17,0.50,1.12,0.29,0.55,1.02,0.44,0.56,

17、1.00,0.58,0.56,1.00,25,o,0.68,0.41,0.87,1,0,40,o,1.14,0.35,0.57,1,0,圆锥滚子轴承（单列,1.5tan,0.4,0.4cos,1,0,调心球轴承（双列,1.5tan,0.65,0.65cos,1,0.42cos,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,例,已知齿轮轴采用一对,6211,轴承，已知轴承载荷,1,3500,A,1,1606,R,2,2500,A,2,试求,P,1,P,2,解：查手册得,C,0r,2

18、9200,查,e,求,X,Y,求,A/C,0r,1606/29200 = 0.055,在,0.0280.056,之间,插值,A,1,R,1,1606/3500 = 0.459,e,Y,1,1.7,Y,2,0,P,1,X,1,R,1,Y,1,A,1,0.56,3500+1.7,1606 =4690,P,2,R,2,2500,P,1,P,2,轴承,危险，计算,轴承,1,的寿命,05,0,056,0,028,0,056,0,22,0,26,0,26,0,1,e,得,e,1,0.259,X,1,0.56,A,2,0,X,2,1,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TE

19、CHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,四,角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷,A,的计算,1,派生轴向力大小方向,a,正装（面对面,适合于传动零件位于两支承之间,b,反装（背靠背,适合于传动零件处于外伸端,角接触球轴承和圆锥滚子轴承的结构特点：在滚动体和滚道接触,处存在接触角，当其承径向载荷,R,时,会产生,派生轴向力,S,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,结论,1,分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷，判定被,压紧,和,

20、放松,的轴承,2,“压紧”端轴承的轴向力等于除本身派生轴向力外，轴,上其他所有轴向力代数和,3,“放松”端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力,派生轴向力的大小与接触角,有关,表,12-13,派生轴向力,S,的计算公式,轴承类型,角接触轴承,圆锥滚子轴承,70000C,70000AC,70000B,15,25,40,派生轴向力,e R,0.68R,1.14R,R/2Y,实际轴向力,Fa,的计算方法,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,例,一对反装,7312AC,轴承,R,1

21、,5000N,R,2,8000N,Fa,2000N,由轴承,1,指向轴承,2,求,A,1,A,2,解,画安装简图,S,2,与,Fa,同向,求,S,1,S,2,判断放松压紧,S,2,Fa,5440,2000,7440N,S,1,3400N,A,1,S,2,Fa,7440N,A,2,S,2,5440N,S,1,0.68R,1,0.68,5000,3400N,S,2,0.68R,2,0.68,8000,5440N,轴承,1,被压紧,求,A,1,A,2,轴承,2,被放松,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatroni

22、cs Engineering,例,一对正装,7312AC,轴承,R,1,5000N,R,2,8000N,Fa,2000N,由轴承,1,指向轴承,2,求,A,1,A,2,解,画安装简图,S,2,与,Fa,同向,求,S,1,S,2,判断放松压紧,S,1,Fa,3400,2000,5400N,S,2,5440N,A,1,S,2,Fa,3440N,A,2,S,2,5440N,S,1,0.68R,1,0.68,5000,3400N,S,2,0.68R,2,0.68,8000,5440N,轴承,1,被压紧,求,A,1,A,2,轴承,2,被放松,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE

23、 OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,例,一对正装,7312B,轴承,R,1,6500N,R,2,8000N,Fa,2000N,由轴承,1,指向轴承,2,求,A,1,A,2,解,画安装简图,S,2,与,Fa,同向,求,S,1,S,2,判断放松压紧,S,1,Fa,7410,2000,9410N,S,2,9120N,A,1,S,1,7410N,A,2,S,1,Fa,9410N,S,1,1.14R,1,1.14,6500,7410N,S,2,1.14R,2,1.14,8000,9120N,轴承,2,被压紧,求,A,1,A,2,轴承,1,被

24、放松,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,P,f,C,f,n,L,p,t,h,60,10,6,由前例题求得派生轴向力,S,和轴向载荷,A,由,A/Cor-e,依,A/R,与,e,求得,X,Y,求当量动载荷,P,解,这对轴承工作温度,120,有中等冲击,拟四年小修,八年大修。转,速,n=460,转,分,8,小时工作，年工作日,246,天。问所选轴承是否,恰当,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of M

25、echatronics Engineering,作业,滚动轴承的组成、各部分的作用,滚动轴承的代号,滚动轴承的类型选择原则,滚动轴承的失效形式,滚动轴承的选择计算,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,轴承的组合设计,合理的使用轴承。组合设计中主要是解决安装、固,定、配合、调整、润滑、密封问题,1,滚动轴承轴系的

26、固定,通过轴承与轴和轴承座之间的联接固定，使轴系在机器中有确定的位置,五、滚动轴承的组合设计,要求,1,使轴上的载荷能可靠的传到机架上去，防止轴沿轴向串动,2,受热膨胀时，轴能自由伸缩,典型的轴系固定方法主要有三种,1,两端固定支承,一端轴承的固定只限,制轴沿一个方向的串动,另一端轴承的固定限制另,一方向的串动，两端轴承,的固定共同限制轴的双向,串动,对于深沟球轴承，应留,热补偿间隙,0.25,0.4mm,调整垫片,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,特点：结构简单，安

27、装调整容易,适用于温度变化不大的短轴,2,一端固定一端游动支承,一端轴承的固定即限制轴的双向串动；另一端轴承不固定，为游动支承,特点：轴的位置准确，但结构较复杂,适用于温度变化大的长轴,3,两端游动支承,两端轴承的固定均不限制轴的轴向串动，均为游动支承,例如：人字齿圆柱齿轮传动中的小齿轮轴必须采用两端游动支承。但大齿,轮的轴向位置必须固定,2,滚动轴承组合结构的调整,1,轴系轴向位置的调整,目的：使轴上零件有准确的位置,例如：蜗轮的中间平面应通过蜗杆轴线；两个锥齿轮的锥顶要重合,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Me

28、chatronics Engineering,2,轴承游隙的调整,游隙的大小直接影响轴的旋转精度、轴承的载荷分布以及轴承的寿命等,径向接触轴承的游隙是在制造时保证的,圆锥滚子轴承的游隙是在安装时保证的,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,3,滚动轴承的预紧,预紧：用某种方法使轴承中产生并保持一定的轴向力，以消除轴承的游隙,目的：提高轴承的旋转精度，提高轴承装置的刚度、减小轴的振动,方法,1,磨窄内圈或外圈，安装时在磨窄的套圈外侧施加轴向力,2,采用衬垫,3,内、外圈加长

29、度不同的间隔套或用垫片预紧,4,加弹簧,4,滚动轴承的配合,滚动轴承的配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合,内圈孔与轴的配合为基孔制，外圈与轴承座孔的配合为基轴制,转动套圈的配合应紧一些，不动套圈的配合应松一些,转速高、载荷大、振动强烈时，配合应紧；游动套圈配合应松,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,5,滚动轴承的安装与拆卸,装拆滚动轴承时，不能通过滚动体来传力，以免造成滚道或滚动体的损,伤。由于轴承的配合较紧，装拆时以使用专门的工具为宜,错误的施力,正确的施力,配

30、合过盈量小的中、小型轴承可用手锤打入或压力机压入,配合过盈量大的轴承常用温差法装配,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,6,滚动轴承的润滑,1,润滑的主要作用,降低摩擦，减少磨损,油润滑可以到起散热、冷却作用,滚动体与滚道之间形成的油膜，可以起缓冲、吸振作用,轴承零件表面覆盖一层润滑剂，可以起防锈作用,通常根据,dn,值选择润滑方式，各类润滑方式的,dn,值见,2,润滑方式的选择,常用的润滑方式,脂润滑,油润滑,可根据,载荷、速度和温度,确定所需润滑油的运动粘度,机械基

31、础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,3,滚动轴承的密封,作用,1,阻止灰尘、水、酸气和其它杂物进入轴承,密封方法,2,防止润滑剂流失,1,接触式密封,2,非接触式密封,有：毡圈式密封、密封圈式密封,有：间隙密封、迷宫式密封、挡油环密封,3,组合密封,挡油环,封油盘,将各种密封方法组合使用,防尘,防漏,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,轴承装置的设计,

32、对于一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持同心。最好的办法是采,用整体结构的外壳，并把两轴承孔一次镗出,正确选择轴承的配合，保证轴承正常运转，防止内圈与轴、外圈与外壳孔,在工作时发生相对转动,在安装轴承的过程中，应确保实施安装轴承的力不作用的滚动体上，否则,将使轴承损坏,对轴承适当地预紧，以此提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚度、减,小机器工作时轴的振动,在进行滚动轴承的安装设计时，应注意以下问题,应尽量保证轴及轴承座有足够的刚度，以避免过大的变形使滚动体受阻滞,而使轴承提前损坏,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of

33、 Mechatronics Engineering,滚动轴承主要类型代号表,6,深沟球轴承,L,直线轴承,5,推力球轴承,U,外球面球轴承,4,双列深沟球轴承,NA,滚针轴承,3,圆锥滚子轴承,N,圆柱滚子轴承,29,推力调心滚子轴承,9,推力圆锥滚子轴承,2,调心滚子轴承,8,推力滚子轴承,1,调心球轴承,7,角接触球轴承,0,双列角接触球轴承,代号,轴承类型,代号,轴承类型,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,滚动轴承尺寸的选择,滚动轴承尺寸选择的过程,确定轴承所承

34、受的,F,R,与,F,A,计算当量动载荷,F,P,f,P,XF,R,YF,A,明确轴承的工作转速,n,与预期寿命,L,10,计算轴承应满足的基本额定动载荷,P,F,nL,C,1,6,10,10,60,由轴承样本（手册）查取合适的轴承,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,滚动轴承的类型选择,选择轴承的类型和直径系列,按轴径确定轴承内径,滚动轴承是标准零件，同学们应能在机械设计过程中，根据使用的要求,较合理地选择滚动轴承的类型与规格,一、滚动轴承选择的一般过程如下,对没有严

35、格要求的轴承,可不进行承载能力验算,END,进行承载能力验算,合格,不合格,对有较严格要求的轴承,机械基础教研室,孙雅萍,CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY,School of Mechatronics Engineering,四、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷,Fa,的计算,1,派生轴向力大小方向,a,正装（面对面,S,1,1,2,F,a,S,2,S,2,S,1,R,1,R,2,F,r,F,a,S,1,S,2,F,a,F,r,2,1,S,2,F,a,R,1,R,2,S,1,1,2,F,a,S,2,S,2,S,1,R,1,R,2,F,r,F,a,S,1,S,2,F,a,F,r,2,1,S,1,S,2,F,a,R,1,R,2,适合于传动