机械设计基础13章讲解

1、v概述 v滑动轴承 v滚动轴承 本章特点：本章特点： v液体润滑径向滑动轴承的设计准则和设计方法与其它零液体润滑径向滑动轴承的设计准则和设计方法与其它零 部件有本质的区别，验算的项目也相随有所差异部件有本质的区别，验算的项目也相随有所差异 v滚动轴承是一个多种元件的组合体滚动轴承是一个多种元件的组合体( (部件部件) )的标准件，而的标准件，而 且是用试验与统计的方法按且是用试验与统计的方法按9090的可靠度来规定它的基的可靠度来规定它的基 本额定动载荷的，因而在计算理论和方法上都与其它零本额定动载荷的，因而在计算理论和方法上都与其它零 部件有着较大的区别部件有着较大的区别 机械设计基础轴承

2、机械设计基础轴承 箱体箱体 齿轮齿轮 轴轴 轴承轴承 轴承孔轴承孔 v轴承：轴承：支持轴或轴上转动零件的部件支持轴或轴上转动零件的部件 v作用：作用： v支持轴及轴上零件，保持轴的旋转精度支持轴及轴上零件，保持轴的旋转精度 v减少转轴与支持面间的摩擦磨损减少转轴与支持面间的摩擦磨损 v分类：分类： v按承载方向分：按承载方向分：向心轴承、推力轴承向心轴承、推力轴承 v按摩擦性质分：按摩擦性质分：滑动轴承、滚动轴承滑动轴承、滚动轴承 13-1 滑动轴承概述 13-2 滑动轴承的结构 13-3 滑动轴承的材料 13-4 润滑剂和润滑装置 13-5 非全液体摩擦滑动轴承的计算 机械设计基础轴承 v基

3、本要求基本要求: : v了解滑动轴承的特点、应用场合了解滑动轴承的特点、应用场合 v了解滑动轴承的典型结构、轴瓦材料及其选用原则了解滑动轴承的典型结构、轴瓦材料及其选用原则 v了解常用润滑剂及润滑装置了解常用润滑剂及润滑装置 v掌握不完全液体润滑滑动轴承的设计原理及设计方法掌握不完全液体润滑滑动轴承的设计原理及设计方法 v主要特点：主要特点：工作平稳，无噪声；液体润滑时摩擦损失小工作平稳，无噪声；液体润滑时摩擦损失小 v应用情况：应用情况：工作转速特高的轴承；要求对轴的支承位置特别精确的轴工作转速特高的轴承；要求对轴的支承位置特别精确的轴 承；特重型轴承；大冲击和振动载荷的轴承；剖分式轴承；径

4、向尺寸承；特重型轴承；大冲击和振动载荷的轴承；剖分式轴承；径向尺寸 小的轴承；特殊工况下小的轴承；特殊工况下 v滑动轴承中的摩擦按润滑油存在方式分：滑动轴承中的摩擦按润滑油存在方式分：干摩擦、边界摩擦、液体摩干摩擦、边界摩擦、液体摩 擦、混合摩擦擦、混合摩擦(非液体摩擦非液体摩擦) 机械设计基础轴承 机械设计基础 轴承 v向心滑动轴承向心滑动轴承 推力滑动轴承推力滑动轴承 v滑动轴承组成：滑动轴承组成：轴承体、轴瓦及轴承衬、润滑与密封装置轴承体、轴瓦及轴承衬、润滑与密封装置 v滑动轴承分类：滑动轴承分类： v向心滑动轴承向心滑动轴承 整体式、剖分式、自动调心式整体式、剖分式、自动调心式 v推力

5、滑动轴承推力滑动轴承 整体式向心滑动轴承整体式向心滑动轴承 机械设计基础 轴承 轴承座轴承座 整体轴套整体轴套 油孔油孔 螺纹孔螺纹孔 v结构：结构：轴承座、轴套（整体）轴承座、轴套（整体） v 轴承座设有安装润滑油杯的螺纹孔轴承座设有安装润滑油杯的螺纹孔 v 轴套上开有油孔，内表面开有油槽轴套上开有油孔，内表面开有油槽 v特点：特点：结构简单，成本低结构简单，成本低 v 但装拆不便，无法调整但装拆不便，无法调整 v应用：应用：低速、轻载或间歇性工作的机器低速、轻载或间歇性工作的机器 剖分式向心滑动轴承剖分式向心滑动轴承 机械设计基础 轴承 轴承座轴承座 轴承盖轴承盖 双头螺柱双头螺柱 油孔油

6、孔 油槽油槽 剖分式轴瓦剖分式轴瓦 v结构：结构：轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦、螺柱轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦、螺柱 v特点：特点：剖分面作成阶梯状，且垂直载荷方向剖分面作成阶梯状，且垂直载荷方向 v 正剖、斜剖，装拆方便，常在轴瓦表面粘附轴承衬正剖、斜剖，装拆方便，常在轴瓦表面粘附轴承衬 v 磨损后可调整间隙，结构复杂磨损后可调整间隙，结构复杂 v应用：应用：常用常用 自动调心式向心滑动轴承自动调心式向心滑动轴承 机械设计基础 轴承 v应用：应用： v用于支承挠度较大或多支点的长轴用于支承挠度较大或多支点的长轴 v结构：结构：轴瓦瓦背制成凸球面轴瓦瓦背制成凸球面 v 其支承面制成凹球面其支承面

7、制成凹球面 v特点：特点：轴瓦能摆动，适应轴的变形轴瓦能摆动，适应轴的变形 推力滑动轴承推力滑动轴承 机械设计基础 轴承 v分类：分类：空心式、单环式、多环式空心式、单环式、多环式 v轴上的轴向力应采用推力轴承来承受轴上的轴向力应采用推力轴承来承受 v止推面：轴端面、轴中段做凸肩或装上止推面：轴端面、轴中段做凸肩或装上 推力圆盘推力圆盘 机械设计基础 轴承 v轴瓦或轴承衬：轴瓦或轴承衬：轴颈应比轴瓦耐磨轴颈应比轴瓦耐磨 v对材料性能的要求对材料性能的要求: v良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性 v良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性 v足够

8、的强度和抗腐蚀能力足够的强度和抗腐蚀能力 v良好的导热性、工艺性和经济性等良好的导热性、工艺性和经济性等 v常用材料：常用材料： v金属：青铜、轴承合金、粉末冶金、灰铸铁等金属：青铜、轴承合金、粉末冶金、灰铸铁等 v非金属：工程塑料、硬木、橡胶、聚四氟乙烯非金属：工程塑料、硬木、橡胶、聚四氟乙烯 v轴承盖、轴承座：轴承盖、轴承座：灰铸铁，铸钢灰铸铁，铸钢 v轴颈：轴颈：钢钢 常用材料性能比较常用材料性能比较 机械设计基础 轴承 材料材料组成组成性能特点性能特点应用应用 轴承合金轴承合金 (巴氏合金巴氏合金) Sn,Pb,Sb 合金合金 耐磨，磨合，导热耐磨，磨合，导热 性，油吸附性好性，油吸附

9、性好 强度小，价格贵强度小，价格贵 重载，中高速重载，中高速 青铜青铜Cu+Sn,Pb, Al 较硬较硬,强度高强度高,耐磨耐磨 磨合性差磨合性差 重载，中速重载，中速 粉末冶金粉末冶金Fe+石墨石墨 Cu+石墨石墨 含油轴承含油轴承 韧性低韧性低 平稳载荷，无平稳载荷，无 冲击，中低速冲击，中低速 铸铁铸铁HT、KT轴颈硬度轴颈硬度轴瓦硬度轴瓦硬度 轻载，低速轻载，低速 一、润滑剂 二、润滑装置 机械设计基础轴承 一、润滑剂一、润滑剂 机械设计基础 轴承 v润滑油：润滑油：液体，用途最广泛液体，用途最广泛 v润滑脂：润滑脂：半固体，润滑油稠化剂，一般用于中低速半固体，润滑油稠化剂，一般用于中

10、低速 v固体润滑剂：固体润滑剂：主要用作油、脂的添加剂，也可单独使用，主要用作油、脂的添加剂，也可单独使用， 如如C, MoS2, PTFE(聚四氟乙烯聚四氟乙烯)等等 v作用：作用：减少摩擦损失、减轻工作表面的磨损、冷却、吸振等减少摩擦损失、减轻工作表面的磨损、冷却、吸振等 v常用润滑剂：常用润滑剂：润滑油、润滑脂、固体润滑剂润滑油、润滑脂、固体润滑剂 润滑油的性能指标及选择润滑油的性能指标及选择 性能指标：性能指标： v粘度粘度液体流动时，每薄层相互间的阻抗剪力，它是液体流液体流动时，每薄层相互间的阻抗剪力，它是液体流 动时内部摩擦阻力的度量动时内部摩擦阻力的度量 v是最重要的性能指标，也

11、是选择润滑油的主要依据是最重要的性能指标，也是选择润滑油的主要依据 v油性油性也称润滑性，表征油中的极性分子对金属表面的吸附也称润滑性，表征油中的极性分子对金属表面的吸附 性能。油性好则摩擦系数小性能。油性好则摩擦系数小 v凝点凝点反映润滑油的低温工作性能反映润滑油的低温工作性能 v闪点闪点反映润滑油的高温工作性能反映润滑油的高温工作性能 机械设计基础 轴承 润滑油的选择原则：润滑油的选择原则： v压力大或在冲击、变载条件下工作，应选粘度高的油压力大或在冲击、变载条件下工作，应选粘度高的油 v速度高时，应选粘度低的油，以减少摩擦损失速度高时，应选粘度低的油，以减少摩擦损失 v工作温度高时，应选

12、粘度高的油，因粘度会随温度升高而下降工作温度高时，应选粘度高的油，因粘度会随温度升高而下降 润滑脂的性能指标及选择润滑脂的性能指标及选择 性能指标：性能指标： v针入度针入度(稠度稠度)表征润滑脂的稀稠度，类似于油的粘度表征润滑脂的稀稠度，类似于油的粘度 v用一特制重用一特制重1.5N锥形针在锥形针在25C恒温下恒温下5s内刺入润滑脂内内刺入润滑脂内 的深度。标志润滑脂内阻力的大小和受力后流动性的强弱的深度。标志润滑脂内阻力的大小和受力后流动性的强弱 v滴点滴点温度升高时，润滑脂第一滴掉下时的温度，表征温度升高时，润滑脂第一滴掉下时的温度，表征 润滑脂耐高温的性能润滑脂耐高温的性能 v耐水性耐

13、水性润滑脂与水接触时，其特性的保持程度润滑脂与水接触时，其特性的保持程度 机械设计基础 轴承 润滑脂的选择原则：润滑脂的选择原则： v压力大、速度低压力大、速度低小针入度，反之选针入度大的小针入度，反之选针入度大的 v润滑脂的滴点应高于轴承工作温度润滑脂的滴点应高于轴承工作温度2030，以免流失，以免流失 v在有水或潮湿场合，应选防水性的润滑脂在有水或潮湿场合，应选防水性的润滑脂 二、润滑装置二、润滑装置 机械设计基础 轴承 v润滑油润滑装置：润滑油润滑装置：油孔、芯捻或线纱油杯、针阀滴油杯、油孔、芯捻或线纱油杯、针阀滴油杯、 油杯、飞溅润滑、压力润滑油杯、飞溅润滑、压力润滑 v润滑脂润滑装置

14、：润滑脂润滑装置：旋转油杯、压注油嘴旋转油杯、压注油嘴 v油槽结构：油槽结构： 润滑油润滑装置润滑油润滑装置 v油孔油孔 v芯捻或线纱油杯芯捻或线纱油杯 v针阀滴油杯针阀滴油杯 v油环油环 机械设计基础 轴承 v飞溅润滑飞溅润滑 v压力润滑压力润滑 v工作条件：工作条件：边界膜不破坏、粗糙表面内有流体润滑存在边界膜不破坏、粗糙表面内有流体润滑存在 失效形式：失效形式： v磨损磨损导致轴承配合间隙加大，影响轴的旋转精度，甚至使导致轴承配合间隙加大，影响轴的旋转精度，甚至使 轴承不能正常工作轴承不能正常工作 v胶合胶合高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使轴承高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发

15、热多，使轴承 上较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合上较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合 设计准则：设计准则： v维持边界膜不遭破坏维持边界膜不遭破坏 v主要进行压强主要进行压强p、压强与速度乘积、压强与速度乘积 pv 的验算的验算 机械设计基础轴承 一、向心轴承的计算 二、推力轴承的计算 三、设计步骤 一、向心轴承的计算一、向心轴承的计算 机械设计基础 轴承 2 压强和速度乘积压强和速度乘积pv的验算的验算 v限制温升防止油膜破裂，防止胶合破坏限制温升防止油膜破裂，防止胶合破坏 1 压强压强p验算验算 v限制压力防止油膜破裂，防止轴瓦过度磨损限制压力防止油膜破裂，防止轴瓦过度磨损 b d F

16、bd F p MPap 许用压强许用压强p 查表查表13-1 b nF dn bd F pv 19100100060 pv 许用许用pv值值 查表查表13-1 二、推力轴承的计算二、推力轴承的计算 机械设计基础 轴承 2 压强和速度乘积压强和速度乘积pv的验算的验算 v限制温升防止油膜破裂，防止胶合破坏限制温升防止油膜破裂，防止胶合破坏 1 压强压强p验算验算 v限制压力防止油膜破裂，防止轴瓦过度磨损限制压力防止油膜破裂，防止轴瓦过度磨损 )( 4 2 0 2 ddz F p MPap 许用压强许用压强p 查表查表13-4 m pvpv 许用许用pv值值 查表查表13-4 d0 F n 平均速

17、度平均速度 三、设计步骤三、设计步骤 机械设计基础 轴承 选择轴瓦材料选择轴瓦材料确定轴承结构形式确定轴承结构形式 确定轴承宽度确定轴承宽度b和直径和直径d验算验算p、pv 选择轴承的配合选择轴承的配合选择润滑剂与润滑装置选择润滑剂与润滑装置 13-6 滚动轴承概述 13-7 滚动轴承的结构和类型 13-8 滚动轴承的代号 13-9 滚动轴承的失效形式及选择计算 13-10 滚动轴承的组合设计 机械设计基础轴承 v基本要求基本要求: : v熟悉滚动轴承的代号、正确地选择熟悉滚动轴承的代号、正确地选择滚动轴承的类型滚动轴承的类型 v掌握滚动轴承的寿命计算掌握滚动轴承的寿命计算 v正确进行滚动轴承

18、组合设计正确进行滚动轴承组合设计 v难点：难点：向心推力轴承向心推力轴承(指角接触球轴承与圆锥滚子轴承指角接触球轴承与圆锥滚子轴承)的的 受力分析受力分析 机械设计基础轴承 滚动轴承是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件，滚动轴承是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件， 具有摩擦阻力小、起动容易、效率高等优点，因而在各种具有摩擦阻力小、起动容易、效率高等优点，因而在各种 机械中得到广泛的应用。滚动轴承已标准化，由专业轴承机械中得到广泛的应用。滚动轴承已标准化，由专业轴承 厂集中生产；厂集中生产； 在一般机械设计中，只需格局具体工作条件正确地选择轴在一般机械设计中，只需格局具体工作条件正确地

19、选择轴 承的类型和尺寸，并进行轴承组合设计承的类型和尺寸，并进行轴承组合设计 机械设计基础轴承 v特点：特点： v摩擦阻力小摩擦阻力小, 功率损耗少功率损耗少, 起动灵敏，起动灵敏，f0.05, h= 0.98 0.995 v可同时承受径向和轴向载荷，简化了支承结构可同时承受径向和轴向载荷，简化了支承结构 v径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此回转精度高径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此回转精度高 v互换性好，易于维护，润滑简便互换性好，易于维护，润滑简便, 价格低价格低 v抗冲击能力差抗冲击能力差, 高速时出现噪音高速时出现噪音 v寿命也比不上液体润滑的滑动轴承寿命也比不上液体润滑

20、的滑动轴承 v径向尺寸大径向尺寸大 一、结构及尺寸 二、材料 三、分类 四、类型及特点 机械设计基础轴承 外圈外圈 内圈内圈 滚动体滚动体 保持架保持架 一、结构及尺寸一、结构及尺寸 机械设计基础 轴承 v组成：组成：内圈、外圈、滚动体（球轴承、滚子轴承）、内圈、外圈、滚动体（球轴承、滚子轴承）、 保持架保持架 外圈外圈 内圈内圈 滚动体滚动体 保持架保持架 一、结构一、结构 机械设计基础 轴承 v外圈：外圈：装在轴承座孔内，一般不转动；装在轴承座孔内，一般不转动； v内圈：内圈：装在轴径上，随轴转动；装在轴径上，随轴转动； v保持架：保持架：将滚动体均匀的隔开，避免摩擦；将滚动体均匀的隔开，

21、避免摩擦； v滚动体：滚动体：滚动轴承的核心元件。滚动轴承的核心元件。 一、结构及尺寸一、结构及尺寸 二、材料二、材料 机械设计基础 轴承 v保持架：保持架：避免滚动体直接接触，减少发热和磨损避免滚动体直接接触，减少发热和磨损 v材料：材料：低碳钢；铜、铝、工程塑料低碳钢；铜、铝、工程塑料 v内圈、外圈、滚动体：内圈、外圈、滚动体：高硬度、高接触高硬度、高接触 疲劳强度、良好耐磨性和冲击韧性疲劳强度、良好耐磨性和冲击韧性 v材料：材料：含铬轴承钢，硬度含铬轴承钢，硬度6065 HRC 三、分类三、分类 机械设计基础 轴承 1 按滚动体形状分 2 按受载方向分 1 按滚动体形状分按滚动体形状分

22、机械设计基础 轴承 按滚动体形状分：按滚动体形状分： v球轴承、滚子轴承球轴承、滚子轴承 1 按滚动体形状分按滚动体形状分 机械设计基础 轴承 又可细分为：又可细分为： v球轴承、圆柱滚子轴承、球轴承、圆柱滚子轴承、 v滚针轴承、圆锥滚子轴承、球面滚子轴承滚针轴承、圆锥滚子轴承、球面滚子轴承 2 按受载方向分按受载方向分 v按受载方向和公称接触角分：按受载方向和公称接触角分： 机械设计基础 轴承 滚动体与套圈接触处滚动体与套圈接触处 的法线与轴承的径向的法线与轴承的径向 平面之间的夹角平面之间的夹角 ，反，反 映轴承承受轴向载荷映轴承承受轴向载荷 的能力。的能力。 接触角接触角是滚动轴承的一个

23、是滚动轴承的一个 重要参数，滚动轴承的分重要参数，滚动轴承的分 类以及受力分析与接触角类以及受力分析与接触角 有关。公称接触角越大，有关。公称接触角越大， 轴承承受轴向载荷能力也轴承承受轴向载荷能力也 越大。越大。 径向平面：垂直于轴线的 平面。 2 按受载方向分按受载方向分 v按受载方向和公称接触角分：按受载方向和公称接触角分： 机械设计基础 轴承 v向心轴承向心轴承: =0 v向心推力轴承：向心推力轴承： 0 90 向心角接触轴承向心角接触轴承: 0 45 推力角接触轴承推力角接触轴承: 45 90 v推力轴承推力轴承: =90 注意：注意： v在径向载荷作用下产生内部轴向力在径向载荷作用

24、下产生内部轴向力Fd，其方向是使内外圈分离，所以，其方向是使内外圈分离，所以 要成对使用要成对使用 v内部轴向力内部轴向力Fd的大小与的大小与 有关有关 2 按受载方向分按受载方向分 v按受载方向和公称接触角分：按受载方向和公称接触角分： 机械设计基础 轴承 四、类型及特点四、类型及特点 机械设计基础 轴承 1 向心轴承(=0) 2 调心轴承(=0) 3 向心推力轴承 (090) 4 推力轴承(=90) 5 选择原则 1 向心轴承向心轴承( =0) 深沟球轴承深沟球轴承: 6类类 nlim最高、价廉最高、价廉, 优先采用优先采用 v受力类型受力类型: Fr, 不大的不大的Fa(双向双向) 圆柱

25、滚子轴承圆柱滚子轴承: N类类承载力较大承载力较大 v受力类型受力类型: 很大的很大的Fr, 不能承受轴向力不能承受轴向力Fa 机械设计基础 轴承 滚针轴承滚针轴承: NA类类 内外圈可分离内外圈可分离, 径向尺寸小径向尺寸小 v受力类型受力类型: 很大的很大的Fr, 不能承受轴向力不能承受轴向力Fa 2 调心轴承调心轴承 ( =0) 调心球轴承调心球轴承: 1类类主要承受径向载荷，也能承主要承受径向载荷，也能承 受少量的双向轴向载荷，调心性能最好受少量的双向轴向载荷，调心性能最好 v受力类型：受力类型：Fr, 不大的不大的Fa(双向双向) 机械设计基础 轴承 调心滚子轴承调心滚子轴承: 2(

26、3)类类调心性能好、承载力较大调心性能好、承载力较大 v受力类型：受力类型：Fr, 不大的不大的Fa(双向双向) 3 向心推力轴承向心推力轴承 (0 90) 角接触球轴承角接触球轴承:类，类， 15、25、40 v受力类型：受力类型：Fr, 单向单向Fa， ，成对使用 成对使用 机械设计基础 轴承 圆锥滚子轴承：圆锥滚子轴承：3类类 v受力类型：受力类型：能承受较大的径向载荷能承受较大的径向载荷Fr, 和单向轴向载荷和单向轴向载荷Fa v内外圈可分离，要求成对使用内外圈可分离，要求成对使用 3 向心推力轴承向心推力轴承 (0 90) 机械设计基础 轴承 3 向心推力轴承向心推力轴承 (0 90

27、) 机械设计基础 轴承 3 向心推力轴承向心推力轴承 (0 90) 机械设计基础 轴承 3 向心推力轴承向心推力轴承 (0 径向载荷：径向载荷：推力推力+向心组合向心组合 v滚动轴承为标准件：滚动轴承为标准件：GB/T 272-1993 机械设计基础轴承 v旧标准代号旧标准代号 举例举例 前置代号前置代号 基基 本本 代代 号号 后置代号后置代号 尺寸系列尺寸系列 代代 号号 分分 部部 件件 代代 号号 类类 型型 代代 号号 内内 径径 代代 号号 直径直径 系列系列 代号代号 宽度宽度 系列系列 代号代号 内内 部部 结结 构构 代代 号号 密密 封封 与与 防防 尘尘 代代 号号 公公

28、 差差 等等 级级 代代 号号 。 。 字母字母 2 1 3 4 5 字母字母(+数字数字) 1 内径尺寸代号 2 尺寸系列代号 3 类型代号 基本代号基本代号 机械设计基础 轴承 v表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号 的的基础的的基础 v表明轴承的内径、直径系列、宽度系列、类型表明轴承的内径、直径系列、宽度系列、类型 1 内径尺寸代号内径尺寸代号 v右起第右起第1、2位数字位数字 v内径内径d: （即轴的直径）（即轴的直径） v0010mm 0112mm v0215mm 0317mm v0496数字数字x 5 mm 机械设计基础 轴承 v对于

29、内径对于内径 (500mm，以及，以及22mm、28mm、32mm 的轴承，用公称内径数值直接表示，但在与尺寸的轴承，用公称内径数值直接表示，但在与尺寸 系列代号之间用系列代号之间用“/”分开分开 2 尺寸系列代号尺寸系列代号 v直径系列代号、宽度系列代号直径系列代号、宽度系列代号 v直径系列代号：直径系列代号：第三位数字第三位数字 v指结构相同、内径相同的轴承指结构相同、内径相同的轴承 使用不同直径的滚动体，在外使用不同直径的滚动体，在外 径和宽度方面的变化系列径和宽度方面的变化系列 v0,1特轻特轻 2轻轻 v 3中中 4重重 机械设计基础 轴承 v宽度系列代号：宽度系列代号：第四位数第四

30、位数 字，常与直径系列代号同字，常与直径系列代号同 时使用时使用 v表示同一内径和外径的轴表示同一内径和外径的轴 承可以有不同的宽度承可以有不同的宽度 v多数正常系列可不标多数正常系列可不标 0,1 特轻特轻 2 轻轻 5 轻宽轻宽 3 中中 6 中宽中宽 4 重重 3 类型代号类型代号 v第五位第五位(从右到左数从右到左数)，用数字或字母表示，用数字或字母表示 v代号为代号为0（双列角接触球轴承），则省略（双列角接触球轴承），则省略 机械设计基础 轴承 v具体见表具体见表13-6 代号代号轴承类型轴承类型旧代号旧代号 3圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承7 5推力球轴承推力球轴承8 6深沟球轴承深沟球

31、轴承0 7角接触球轴承角接触球轴承6 N圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承2 NA滚针轴承滚针轴承4 v常用的几类滚动轴承，一般无前置代号常用的几类滚动轴承，一般无前置代号 前置代号前置代号 机械设计基础 轴承 v用字母表示用字母表示 v表示成套轴承分部件表示成套轴承分部件 公差等级公差等级(精度精度)代号：代号： v0 、6x 、6、5、4、2六级精度，逐渐增高六级精度，逐渐增高 v表示成：表示成：/P0 、/P6x 、/P6、/P5、/P4、/P2 内部结构代号：内部结构代号： v如：如：C =15、AC =25、B =40 轴承径向游隙系列代号：轴承径向游隙系列代号： v/C1、 /C2、/C0、

32、 /C3、/C4、/C5六组游隙，由小到大六组游隙，由小到大 v0组组( /C0)）游隙常用，可省略）游隙常用，可省略 后置代号后置代号 机械设计基础 轴承 v用字母（用字母（+数字）表示数字）表示 v表示轴承内部结构、密封与防尘、保持架及其材料、轴承表示轴承内部结构、密封与防尘、保持架及其材料、轴承 材料及公差等级等材料及公差等级等 v内径尺寸代号 内径尺寸代号 v外径系列代号 外径系列代号 v类型代号 类型代号 v结构特点代号 结构特点代号 v宽度系列代号 宽度系列代号 v精度代号 精度代号 滚动轴承代号滚动轴承代号: :旧标准旧标准 机械设计基础 轴承 X XX X X XX 了解了解

33、v7212C 举例举例 机械设计基础 轴承 v6305 v304/32 (/P0) v7211C/P5 深沟球轴承深沟球轴承 直径系列为直径系列为3(中中), 宽度系列为宽度系列为0(不标不标) 内径内径d=25mm 0级精度级精度(不标不标) 角接触球轴承角接触球轴承 直径系列为直径系列为2(轻轻) 宽度系列为宽度系列为0(不标不标) 内径内径d =60mm =15 内径内径d=32mm 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 宽度系列为宽度系列为0 直径系列为直径系列为4(重重) 5级精度级精度 接触角接触角15 直径直径55mm 正常宽度、轻系列正常宽度、轻系列 角接触球轴承角接触球轴承 一、失效形式

34、 二、轴承寿命计算 三、轴承静载荷计算 机械设计基础轴承 设计轴承的基本方法：设计轴承的基本方法： v由工作条件定轴承类型由工作条件定轴承类型 v结构定轴承直径结构定轴承直径 v初选型号初选型号 C、C0 v验算寿命：验算寿命： 计算轴承载荷计算轴承载荷查查e、X、Y 计算计算P计算计算 Lh分析轴承是否合格分析轴承是否合格 一、失效形式一、失效形式 机械设计基础 轴承 失效形式：失效形式： v疲劳点蚀疲劳点蚀 最主要的失效形式，滚动体最主要的失效形式，滚动体 表面、套圈滚道都可能发生点蚀表面、套圈滚道都可能发生点蚀 v过大塑性变形过大塑性变形 低速轴承的主要失效形低速轴承的主要失效形 式，接

35、触应力过大式，接触应力过大(载荷过大或冲击载荷载荷过大或冲击载荷)， 元件表面出现较大塑性变形元件表面出现较大塑性变形 v磨损、胶合、内外圈和保持架破损等磨损、胶合、内外圈和保持架破损等 使用维护不当而引起的，属于非正常失效使用维护不当而引起的，属于非正常失效 设计准则：保证轴承在预定期限内可靠工作。设计准则：保证轴承在预定期限内可靠工作。 v一般转速的轴承一般转速的轴承 v 进行寿命进行寿命(额定动载荷额定动载荷)计算，防止计算，防止疲劳疲劳点蚀破坏点蚀破坏 v转速极低或仅作缓慢摆动的轴承转速极低或仅作缓慢摆动的轴承 v 按静强度按静强度(额定静载荷额定静载荷)计算，防止塑性变形计算，防止塑

36、性变形 二、轴承寿命计算二、轴承寿命计算 机械设计基础 轴承 1 基本概念 2 寿命计算 3 当量动载荷 P 的计算 4 向心角接触轴承轴向载荷 Fa 的计算 5 推力球轴承的当量动载荷 v针对失效形式：疲劳针对失效形式：疲劳点蚀点蚀 1 基本概念基本概念寿命寿命 v轴承寿命：轴承寿命：( 106 r 或或 h ) v轴承中任一元件出现疲劳点蚀前，所经历的总转数或总工作小时数轴承中任一元件出现疲劳点蚀前，所经历的总转数或总工作小时数 v基本额定寿命：基本额定寿命：用用 L10 表示表示 v一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中90的轴承不发生疲劳点的轴

37、承不发生疲劳点 蚀前所经历的总转数或总工作小时数蚀前所经历的总转数或总工作小时数 机械设计基础 轴承 v寓意：寓意： v一批轴承中有一批轴承中有90的寿命将比其基本额定寿命长的寿命将比其基本额定寿命长 v一个轴承在基本额定寿命期内正常工作的概率有一个轴承在基本额定寿命期内正常工作的概率有90，失效率为，失效率为10 v注意：注意：额定寿命随运转条件而变化额定寿命随运转条件而变化 v比如：外载荷增大，额定寿命降低比如：外载荷增大，额定寿命降低 v因此，基本额定寿命并不能直接反映轴承的承载能力因此，基本额定寿命并不能直接反映轴承的承载能力 90 10 完好完好 基本额定基本额定动载荷动载荷 v定义

38、：定义： v规定轴承在规定轴承在 基本额定寿命基本额定寿命L10 为为 106 转转 时，所能承受的最大时，所能承受的最大 载荷，用载荷，用 C 表示表示 v即：在即：在C 的作用下，运转的作用下，运转 106 转转 时，有时，有10的轴承出现点的轴承出现点 蚀，蚀，90的轴承完好的轴承完好 机械设计基础 轴承 v对于具体轴承，对于具体轴承，C 为定值，按手册查取为定值，按手册查取 v对向心轴承对向心轴承(0 45 )，C为纯径向载荷为纯径向载荷Cr v对推力轴承对推力轴承(45 FS2 v轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，但外圈被固定，轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，但外圈被固定， v左轴

39、承放松，左轴承放松，右轴承被压紧，会产生反力右轴承被压紧，会产生反力FS2，使轴向力，使轴向力 平衡，得平衡，得: FR Fr1 Fr2 FS1 FS2 Fa 合力合力 FS2 221SSaS FFFF 222SSa FFF 右轴承被压紧右轴承被压紧, 轴向力轴向力 左轴承被放松左轴承被放松, 轴向力轴向力 11Sa FF aS FF 1 FR Fr1 Fr2 FS1 FS2 Fa 轴承正装时：轴承正装时： v圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）：圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）： 机械设计基础 轴承 v若若 FS1 + Fa FS2 v轴向合力向右，轴有向左移动的趋势，但

40、外圈被固定，轴向合力向右，轴有向左移动的趋势，但外圈被固定， v左轴承被压紧，会产生反力左轴承被压紧，会产生反力FS1，使轴向力平衡，使得，使轴向力平衡，使得: 合力合力 FS1 2 11SaSS FFFF 22Sa FF 左轴承被压紧左轴承被压紧, 轴向力轴向力 右轴承被放松右轴承被放松, 轴向力轴向力 111SSa FFF aS FF 2 结论：结论： v轴承轴承反反装时装时，可得到与正装同样的结论，可得到与正装同样的结论 v结论总结如下：结论总结如下： v根据根据排列方式排列方式判明派生轴向力判明派生轴向力 FS1、FS2 的方向的方向 v判明轴向合力判明轴向合力（外载荷和内部轴向力）（

41、外载荷和内部轴向力）指向及轴可能移动的指向及轴可能移动的 方向，分析哪端轴承被方向，分析哪端轴承被“压紧压紧”，哪端轴承被，哪端轴承被“放松放松” v“放松放松”端的轴向载荷等于端的轴向载荷等于自身的内部轴向力自身的内部轴向力 v“压紧压紧”端的轴向载荷等于端的轴向载荷等于除去自身派生轴向力后除去自身派生轴向力后其它轴向其它轴向 力的代数和力的代数和 机械设计基础 轴承 v对于能承受少量轴向力而对于能承受少量轴向力而0 的向心轴承的向心轴承(如深沟球轴承如深沟球轴承)： Fa Fr1Fr2 因为：因为： 0 ,FS10 ，FS2 0 所以：所以：F合力 合力 Fa 图中：图中：Fa10Fa2F

42、a 5 推力球轴承的当量动载荷推力球轴承的当量动载荷 v对推力球轴承，不能承受径向力，只能承受轴向力，则：对推力球轴承，不能承受径向力，只能承受轴向力，则： 机械设计基础 轴承 aPF fP )( arP YFXFfP 6 例题例题 机械设计基础 轴承 v一工程机械传动装置中的轴，根据工作条件决定采用一对角接 触球轴承支承，型号暂定为7208AC。已知轴承载荷Fr1=1000N, Fr2=2060N, FA=800N,转速n=5000r/min，运转中受中等冲击， 预期寿命为2000h，问所选轴承型号是否恰当？ FA 6 例题例题 机械设计基础 轴承 v一工程机械传动装置中的轴，根据工作条件决

43、定采用一对角接 触球轴承支承，型号暂定为7208AC。已知轴承载荷Fr1=1000N, Fr2=2060N, FA=800N,转速n=5000r/min，运转中受中等冲击， 预期寿命为2000h，问所选轴承型号是否恰当？ FA v思路： v1. v2. v3. v4. N nL PC CCCCCCC h e 6 10 60 而 可查表，合适不合适，的大小？与判断 )( arP YFXFfP ? a F )(力外部轴向力和内部轴向轴上的力 6 例题例题 机械设计基础 轴承 v一工程机械传动装置中的轴，根据工作条件决定采用一对角接 触球轴承支承，型号暂定为7208AC。已知轴承载荷Fr1=1000

44、N, Fr2=2060N, FA=800N,转速n=5000r/min，运转中受中等冲击， 预期寿命为2000h，问所选轴承型号是否恰当？ FA ?, 21 aa FF )( 11111arP FYFXfP ？， ？，？，式中 22 11 YX YXf P )( 22222arP FYFXfP 取哪个轴承的计算？式中的当量动载荷PN nL PC h e 6 10 60 合适不合适，再判断查表得到CCCCC ? 三、轴承静载荷计算三、轴承静载荷计算 机械设计基础 轴承 v失效形式：失效形式：过大塑性变形过大塑性变形 v对象：对象：低速或受较大冲击载荷作用的轴承低速或受较大冲击载荷作用的轴承 v目

45、的：目的：防止轴承元件发生塑性变形防止轴承元件发生塑性变形 v基本额定静载荷基本额定静载荷C0 ：限制塑性变形的极限载荷值，由手限制塑性变形的极限载荷值，由手 册查取册查取 v对向心轴承为对向心轴承为 C0r 径向基本额定静载荷径向基本额定静载荷 v对推力轴承为对推力轴承为 C0a 轴向基本额定静载荷轴向基本额定静载荷 v径向轴承或角接触轴承的当量静载荷径向轴承或角接触轴承的当量静载荷P0: v实际选用：实际选用： v推力轴承的当量静载荷：推力轴承的当量静载荷： v静强度校核公式：静强度校核公式： arr FYFXP 000 ),max( 000rarr FFYFXP aa FP 0 rr C

46、P 00 aa CP 00 v组合设计的内容包括：组合设计的内容包括： v固定、配合与装拆、润滑与密封固定、配合与装拆、润滑与密封 v组合设计合理与否将影响轴系的受力、运转精度、组合设计合理与否将影响轴系的受力、运转精度、 轴承寿命及机器性能轴承寿命及机器性能 机械设计基础轴承 一、轴承的固定 二、轴承的润滑与密封 三、轴承的配合与装拆 一、轴承的固定一、轴承的固定 机械设计基础 轴承 v作用：作用： v实际上是对整个轴系起固定作用，使轴系应有确实际上是对整个轴系起固定作用，使轴系应有确 定的位置，承受轴向力，防止轴向窜动；防止温定的位置，承受轴向力，防止轴向窜动；防止温 升后卡死；轴承游隙的调整。升后卡死；轴承游隙的调整。 v常用三种固定方法：常用三种固定方法： 1 两端固定 2 一端固定、一端游动 3 两端游动 1 两端固定两端固定 v这是最常见的固定方式这是最常见的固定