机械设计第13章滚动轴承(第8版)-wxd

1、武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 1 第第13章章 滚动轴承滚动轴承 主要内容：主要内容： 滚动轴承的类型、代号滚动轴承的类型、代号 滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算 滚动轴承装置的设计（组合设计）滚动轴承装置的设计（组合设计） 重点及难点内容：重点及难点内容： 1.1. 滚动轴承的主要类型、性能、特点及代号含义滚动轴承的主要类型、性能、特点及代号含义 2.2. 向心推力滚动轴承的轴向载荷计算方法向心推力滚动轴承的轴向载荷计算方法 3.3. 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算 4.4. 滚动轴承的滚动轴承的支承支承方式（配置方法）方式（配置方法） 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授

2、 2 13-1 13-1 概概 述述 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 3 潘存云教授研制 13-1 13-1 概概 述述 各零件的作用：各零件的作用： 外圈：外圈：支撑零件或轴系；支撑零件或轴系； 保持架：保持架：将滚动体分开。将滚动体分开。 内圈：内圈：支撑轴；支撑轴； 滚动体：滚动体：滑动滑动滚动；滚动； 硬度和接触疲劳强度硬度和接触疲劳强度 、耐磨性和冲击韧性、耐磨性和冲击韧性 用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：6165HRC6165HRC。 工作表面需经磨削或抛光。工作表面需经磨削或抛光。 保持架：低碳钢，保持架：低碳钢，冲压制成有色金属或塑

3、料。有色金属或塑料。实体切削 滚动轴承的组成：滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。外圈、内圈、滚动体、保持架。 内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。 装在机座或零件轴孔内； 滚动副的材料要求：滚动副的材料要求： 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 4 潘存云教授研制 优点：优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、 和易于互换等和易于互换等。 缺点：缺点：抗冲击能力差、高速时出现噪音抗冲击能力差、高速时出现噪音。 滚动轴承按其承受载荷 的方向（接触角）和滚 动体的形状分类。 接触角：接触角：滚动体与外圈接触处的法线与垂

4、直于轴承轴滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴 心线的平面之间的夹角称为心线的平面之间的夹角称为公称接触角公称接触角。 接触角接触角 轴向承载能力轴向承载能力 = 0= 0 各类轴承的公称接触角各类轴承的公称接触角 轴承类型轴承类型 公称接触角公称接触角 向心轴承向心轴承主要承受径向载荷推力轴承推力轴承主要承受轴向载荷 径向接触径向接触角接触角接触轴向接触轴向接触角接触角接触 0 0 45 45 = 90= 90 它是滚动轴承的一个 重要参数，轴承的受 力分析和承载能力等 都与接触角有关。 4545 90 90 滚动轴承滚动轴承 标准化标准化; ; 并由专业厂大批量生产。 设计人员的主要任务

5、是设计人员的主要任务是: : 熟悉标准，正确选用。熟悉标准，正确选用。 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 5 世界著名滚动轴承品牌世界著名滚动轴承品牌 瑞典，主要有：瑞典，主要有： SKF SKF Group（斯凯孚集团）（斯凯孚集团） 德国，主要有：德国，主要有： INA Schaeffler Group（舍弗勒集团）（舍弗勒集团） FAG Schaeffler Group（舍弗勒集团）（舍弗勒集团） 美国，主要有：美国，主要有： TIMKEN 铁姆肯公司铁姆肯公司 TORRINGTON 铁姆肯公司（原托林顿公司）铁姆肯公司（原托林顿公司） 日本日本 NSK 精工株式会社精工株式会社 N

6、ACHI 不二越株式会社不二越株式会社 NTN NTN（恩梯恩）株式会社（恩梯恩）株式会社 KOYO 捷太格特（捷太格特（JTEKT）株式会社，原光洋）株式会社，原光洋 精工（精工（KOYO SEIKO） NMB 美蓓亚株式会社（美蓓亚株式会社（MINEBEA） 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 6 中国大陆地区著名轴承制造企业中国大陆地区著名轴承制造企业 河南洛阳河南洛阳 ，主要有：，主要有： 洛阳轴承集团有限公司洛阳轴承集团有限公司 洛阳轴研科技股份有限公司（含洛阳轴承研究所）洛阳轴研科技股份有限公司（含洛阳轴承研究所） 东北东北 ，主要有：，主要有： 瓦房店轴承集团有限责任公司瓦房店

7、轴承集团有限责任公司 哈尔滨轴承集团哈尔滨轴承集团 浙江，主要有：浙江，主要有： 万向集团公司万向集团公司 人本集团人本集团 浙江天马轴承股份有限公司浙江天马轴承股份有限公司 慈兴集团有限公司慈兴集团有限公司 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 7 轴承轴承 类型类型 按载荷按载荷 方向分方向分 按滚动体按滚动体 形状分形状分 向心轴承向心轴承 推力轴承推力轴承 一、分类一、分类 13-2 13-2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号 向心推力轴承向心推力轴承 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 8 潘存云教授研制 圆柱滚子圆柱滚子 圆锥滚子圆锥滚子 球面滚子球面滚子 滚针滚

8、针 球轴承球轴承 滚子轴承滚子轴承 表表13-1 滚动轴承的主要类型和特性滚动轴承的主要类型和特性 轴承名称、轴承名称、 类型及代号类型及代号 结构简图结构简图 承载方向承载方向极限转速极限转速 允许角偏差允许角偏差主要特性和应用主要特性和应用 调心球轴承调心球轴承 10000 中中2 3 主要承受径向载荷，主要承受径向载荷， 同时也能承受少量同时也能承受少量 轴向载荷。因为外轴向载荷。因为外 滚道表面是以轴承滚道表面是以轴承 中点为中心的球面，中点为中心的球面， 故能调心。故能调心。 轴承轴承 类型类型 按载荷按载荷 方向分方向分 按滚动体按滚动体 形状分形状分 向心轴承向心轴承 推力轴承推

9、力轴承 一、分类一、分类 向心推力轴承向心推力轴承 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 9 潘存云教授研制 潘存云教授研制 调心滚调心滚 子轴承子轴承 20000C 低低0.5 2 比10000小 能承受很大的径向载能承受很大的径向载 荷和少量轴向载荷。荷和少量轴向载荷。 承载能力大，具有调承载能力大，具有调 心性能。心性能。 圆锥滚圆锥滚 子轴承子轴承 30000 中中2 能同时承受较大的径能同时承受较大的径 向、轴向联合载荷。向、轴向联合载荷。 因线性接触，承载能因线性接触，承载能 力大，内外圈可分离，力大，内外圈可分离， 装拆方便，对称使用。装拆方便，对称使用。 推力球轴承推力球轴承

10、50000 低低不允许不允许 只能承受轴向载荷，且作用线只能承受轴向载荷，且作用线 必需与轴线重合。分为单、双必需与轴线重合。分为单、双 向两种。高速时，因滚动体离向两种。高速时，因滚动体离 心力大，球与保持架摩擦发热心力大，球与保持架摩擦发热 严重，寿命较低，可用于轴向严重，寿命较低，可用于轴向 载荷大、转速不高之处。载荷大、转速不高之处。a)单向单向 表表13-1 滚动轴承的主要类型和特性（续）滚动轴承的主要类型和特性（续） 轴承名称、轴承名称、 类型及代号类型及代号 结构简图结构简图 承载方向承载方向极限转速极限转速允许角偏差允许角偏差主要特性和应用主要特性和应用 武汉科技大学专用 作者

11、： 潘存云教授 10 推力球轴承推力球轴承 50000低低 不允许不允许 只能承受轴向载荷，且作用线只能承受轴向载荷，且作用线 必需与轴线重合。分为单、双必需与轴线重合。分为单、双 向两种。高速时，因滚动体离向两种。高速时，因滚动体离 心力大，球与保持架摩擦发热心力大，球与保持架摩擦发热 严重，寿命较低，可用于轴向严重，寿命较低，可用于轴向 载荷大、转速不高之处。载荷大、转速不高之处。 潘存云教授研制 b)双向双向 深沟球轴承深沟球轴承 60000 高高816 能同时承受较大的径能同时承受较大的径 向、轴向联合载荷。向、轴向联合载荷。 因线性接触，承载能因线性接触，承载能 力大，内外圈可分离，

12、力大，内外圈可分离， 装拆方便，对称使用。装拆方便，对称使用。 潘存云教授研制 角接触角接触 球轴承球轴承 70000C(=15=15 ) 70000AC(=25=25 ) 70000B(=40=40 ) 较高较高 潘存云教授研制 210 能同时承受较大的径能同时承受较大的径 向、轴向联合载荷。向、轴向联合载荷。 大，承载能力越大，大，承载能力越大， 有三种规格。对称使有三种规格。对称使 用。用。 表表13-1 滚动轴承的主要类型和特性（续）滚动轴承的主要类型和特性（续） 轴承名称、轴承名称、 类型及代号类型及代号 结构简图结构简图 承载方向承载方向极限转速极限转速允许角偏差允许角偏差主要特性

13、和应用主要特性和应用 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 11 潘存云教授研制 表表13-1 滚动轴承的主要类型和特性（续）滚动轴承的主要类型和特性（续） 轴承名称、轴承名称、 类型及代号类型及代号 结构简图结构简图 承载方向承载方向极限转速极限转速允许角偏差允许角偏差主要特性和应用主要特性和应用 推力圆柱推力圆柱 滚子轴承滚子轴承 80000 低低 不允许不允许 能承受很大的单向能承受很大的单向 轴向载荷。轴向载荷。 圆柱滚圆柱滚 子轴承子轴承 N0000 较高较高24 能承受较大的径向。因能承受较大的径向。因 线性接触，内外圈只允线性接触，内外圈只允 许有小的相对偏转。除许有小的相对偏转

14、。除U 结构外，还有内圈无挡结构外，还有内圈无挡 边边(NU)、外圈单挡边、外圈单挡边 (NF)、内圈单挡边、内圈单挡边(NJ)等等 型式型式 滚针轴承滚针轴承 a) NA0000 b) RNA0000 低低 只能承受径向载荷。承只能承受径向载荷。承 载能力大，径向尺寸特载能力大，径向尺寸特 小。一般无保持架，因小。一般无保持架，因 而滚针间有摩擦，极限而滚针间有摩擦，极限 转速低。转速低。 不允许不允许 a) b) 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 12 剖分式 双列调心滚子轴承 四列圆锥滚子轴承 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 13 交叉滚子轴承 （Crossed Roller

15、Bearing） 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 14 回转支承（Slewing Bearings） 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 15 潘存云教授研制 滚动轴承的类型很多，而各类轴承 又有不同的结构、尺寸、公差等级、 技术要求等，为便于组织生产和选 用，规定了滚动轴承的代号， 二、二、 滚动轴承的代号滚动轴承的代号 宽宽(高高)度度 系列代号系列代号 直径系列直径系列 代号代号 前置代号前置代号 基本代号基本代号共5位 后置代号后置代号 表表13-2 滚动轴承代号的排列顺序滚动轴承代号的排列顺序 类类 型型 代代 号号 尺寸系列代号尺寸系列代号 注：注： 代表字母；代表字母；

16、代表数字代表数字 或加或加 2. 基本代号：基本代号：表示轴承的基本类型、结构和尺寸。表示轴承的基本类型、结构和尺寸。 类型代号类型代号 -左起第一位，为左起第一位，为0（双列角接触球轴承双列角接触球轴承） 则省略。则省略。 是轴承代号的基础，有三项 成套轴承成套轴承 分部件代分部件代 号号 1. 前置代号前置代号：成套轴承分部件代号。：成套轴承分部件代号。 0 内内 径径 代代 号号 内部结构、密封与内部结构、密封与 防尘结构、保持架防尘结构、保持架 及其材料、特殊轴及其材料、特殊轴 承材料、公差等级、承材料、公差等级、 游隙、多轴承配置、游隙、多轴承配置、 其它等的代号其它等的代号 武汉科

17、技大学专用 作者： 潘存云教授 16 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 调心滚子轴承调心滚子轴承 20000C 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 30000 推力球轴承推力球轴承 50000 a)单向单向b)双向双向 深沟球轴承深沟球轴承 60000 角接触球轴承角接触球轴承 70000 推力圆柱推力圆柱 滚子轴承滚子轴承 80000 圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承 N0000 滚针轴承滚针轴承 a) NA0000 b) RNA0000 潘存云教授研制 调心球轴承调心球轴承 10000 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 17 潘存云教授研制 6 6深沟球轴承深沟球轴承 L L直线轴承直线轴

18、承5 5推力球轴承推力球轴承 U U外球面球轴承外球面球轴承4 4双列深沟球轴承双列深沟球轴承 NANA滚针轴承滚针轴承3 3圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 N N圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承2929推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承 9 9推力圆锥滚子轴承推力圆锥滚子轴承2 2调心滚子轴承调心滚子轴承 8 8推力滚子轴承推力滚子轴承1 1调心球轴承调心球轴承 7 7角接触球轴承角接触球轴承0 0双列角接触球轴承双列角接触球轴承 代号代号轴承类型轴承类型代号代号轴承类型轴承类型 滚动轴承主要类型代号表滚动轴承主要类型代号表 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 18 潘存云教授研制 内径相同，而直径系列代

19、号 不同的四种轴承的比较。 000 潘存云教授研制 300 潘存云教授研制 400200 尺寸系列代号尺寸系列代号-左起第二、三位。左起第二、三位。 宽宽(高高)度度 系列代号系列代号 直径系列直径系列 代号代号 前置代号前置代号 基本代号基本代号 后置代号后置代号 表表13-2 滚动轴承代号的排列顺序滚动轴承代号的排列顺序 类类 型型 代代 号号 尺寸系列代号尺寸系列代号 注：注： 代表字母；代表字母； 代表数字代表数字 或加或加 成套轴承成套轴承 分部件代分部件代 号号 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 19 潘存云教授研制 潘存云教授研制 向心轴承和推力轴承的常用尺寸系列代号向心轴承

20、和推力轴承的常用尺寸系列代号 直径系列代号直径系列代号 推力轴承推力轴承向心轴承向心轴承 0 1 (0) 0 (0) 1 10 11 20 21 10 11 2 3 4 特轻特轻 轻轻 中中 重重 (0) 2 (0) 3 (0) 4 12 13 22 23 24 12 13 14 22 23 24 (0)1212 窄窄正常正常宽宽正常正常 尺寸系列代号尺寸系列代号 宽度系列代号宽度系列代号高度系列代号高度系列代号 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 20 内径代号内径代号 - 基本代号左起第四、五位。基本代号左起第四、五位。 轴承的内径代号轴承的内径代号 内径代号内径代号 轴承内径尺寸轴承内

21、径尺寸 mm 00 10 0102030499 数字数字 5121517 宽宽(高高)度度 系列代号系列代号 直径系列直径系列 代号代号 前置代号前置代号 基本代号基本代号 后置代号后置代号 表表13-2 滚动轴承代号的排列顺序滚动轴承代号的排列顺序 类类 型型 代代 号号 尺寸系列代号尺寸系列代号 注：注： 代表字母；代表字母； 代表数字代表数字 或加或加 成套轴承成套轴承 分部件代分部件代 号号 内内 径径 代代 号号 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 21 3. 后置代号：后置代号： 用字母（或加数字）表示。用字母（或加数字）表示。 内部内部 结构结构 轴承后置代号排列顺序轴承后置代

22、号排列顺序 后置代号组后置代号组 含含 义义 1 密封与防尘密封与防尘 套圈变形套圈变形 238 保持架保持架 及材料及材料 游隙游隙 轴承轴承 材料材料 公差公差 等级等级 配置配置其它其它 745 6 宽宽(高高)度度 系列代号系列代号 直径系列直径系列 代号代号 前置代号前置代号 基本代号基本代号 后置代号后置代号 表表13-2 滚动轴承代号的排列顺序滚动轴承代号的排列顺序 类类 型型 代代 号号 尺寸系列代号尺寸系列代号 注：注： 代表字母；代表字母； 代表数字代表数字 或加或加 成套轴承成套轴承 分部件代分部件代 号号 内内 径径 代代 号号 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 2

23、2 潘存云教授研制 潘存云教授研制 注：注：公差等级中公差等级中0级最低，向右依次增高，级最低，向右依次增高，2级最高。级最高。 轴承内部结构常用代号轴承内部结构常用代号 轴承类型轴承类型 代代 号号 含含 义义 示示 例例 B =4=40 7210B 角接触球轴承角接触球轴承 C =15=15 7210C AC =25=25 7210AC 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 B 接触角接触角加大加大 32310B E 加强型加强型 N207E 公差等级代号公差等级代号 代代 号号 省略省略 /P6 /P6x /P5 /P4 /P2 公差等级符合标准的公差等级符合标准的 0级级 6级级 6x级级 5级级

24、 4级级 2级级 示示 例例 6203 6203/P6 30201/P6x 6203/P5 6203/P4 6203/P2 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 23 三、滚动轴承代号示例三、滚动轴承代号示例 6 2 2 03 7 (0) 3 12 AC / P6 轴承内径轴承内径 d=17 mm 直径系列代号，直径系列代号，2(轻轻)系列系列 宽度系列代号，宽度系列代号，2(宽宽)系列系列 深沟球轴承深沟球轴承 公称接触角公称接触角 = =25 轴承内径轴承内径 d=125=60 mm 直径系列代号，直径系列代号，3(中中)系列系列 宽度系列代号，宽度系列代号，0(窄窄)系列，代号为系列，代

25、号为0，不标出，不标出 角接触球轴承角接触球轴承 公差等级公差等级6级级 公差等级为公差等级为0级级; 游隙组为游隙组为0组；组； 游隙组为游隙组为0组；组； 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 24 N 1 05 / P5 公差等级公差等级5级级 轴承内径轴承内径 d=25 mm 直径系列代号，直径系列代号，1(特轻特轻)系列系列 圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承 游隙组为游隙组为0组；组； 3 0 2 13 轴承内径轴承内径 d=65 mm 直径系列代号，直径系列代号，2(轻轻)系列系列 宽度系列代号，宽度系列代号，0(窄窄)系列系列 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 公差等级为公差等级为0级级; 游隙

26、组为游隙组为0组；组； 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 25 潘存云教授研制 13-3 滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择 滚动轴承是标准零件，要求设计者应能在 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一、滚动轴承选择的一般过程 根据载荷性质选择轴根据载荷性质选择轴 承的类型和直径系列承的类型和直径系列 按轴径确定轴承内径按轴径确定轴承内径 不进行承载不进行承载 能力验算能力验算 N N Y Y END 合格吗？合格吗？ 校核承载能力校核承载能力 Y Y 有严格要求吗？有严格要求吗？ N N 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 2

27、6 潘存云教授研制 潘存云教授研制 1） 轴承的载荷轴承的载荷 由于结构不同，各类轴承的使用性能也不相同，现说明如下。 二、滚动轴承选择应考虑的问题二、滚动轴承选择应考虑的问题 载荷方向：载荷方向： 向心轴承用于受径向力；向心轴承用于受径向力； Fr 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 27 潘存云教授研制 潘存云教授研制 1） 轴承的载荷轴承的载荷 二、滚动轴承选择应考虑的问题二、滚动轴承选择应考虑的问题 载荷方向：载荷方向： 向心轴承用于受径向力；向心轴承用于受径向力； 向心推力轴承用于承受径向力和轴向力向心推力轴承用于承受径向力和轴向力 联合作用。联合作用。 Fa Fr 武汉科技大学专

28、用 作者： 潘存云教授 28 潘存云教授研制 1） 轴承的载荷轴承的载荷 二、滚动轴承选择应考虑的问题二、滚动轴承选择应考虑的问题 载荷方向：载荷方向： 向心轴承用于受径向力；向心轴承用于受径向力； 推力轴承用于受轴向力；推力轴承用于受轴向力； 向心推力轴承用于承受径向力和轴向力向心推力轴承用于承受径向力和轴向力 联合作用。联合作用。 推力轴承推力轴承 Fa 载荷大小：载荷大小： 一般：一般：滚子轴承滚子轴承(1.53)球轴承球轴承 当当d 20 mm时，两者承载能力接时，两者承载能力接 近，宜采用球轴承。近，宜采用球轴承。 大载荷大载荷 采用滚子轴承采用滚子轴承 因滚子轴承贵，角接触球轴承可

29、以 同时承受径向载荷和轴向载荷。 在同样的外形尺寸下，滚子在同样的外形尺寸下，滚子 轴承的承载能力大于球轴承。轴承的承载能力大于球轴承。 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 29 承受径向载荷为主；承受径向载荷为主； 0 4545 45 90100t100 时，时， C C 引进温度系数引进温度系数 ft 进行修正。进行修正。 表表13-4 温度系数温度系数 轴承工作轴承工作 温度温度 温度系数温度系数 ft 100 250200150125300 10.950.900.700.800.60 Ct= ft C 修正后的修正后的寿命计算公式寿命计算公式： r P Cf L t 6 10 h P

30、 Cf n L t h 60 10 6 C nL f P C h t j 6 10 60 或 寿命校核公式寿命校核公式： h t h L P Cf n L 6 60 10 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 38 三、当量动载荷的计算三、当量动载荷的计算 滚动轴承的基本动载荷是在一定的实验条件下确定的。对于向 心轴承是指轴承承受纯径向载荷；对于推力轴承是指承受中心 轴向载荷。实际情况可能既受径向载荷又有轴向载荷，则必须 将实际载荷换算成与实验条件相同的载荷后，才能和基本额定 动载荷进行比较。换算后的载荷是一种假定载荷，称为当量载 荷。 含义：含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷当量动

31、载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重双重 影响影响，经换算后的，经换算后的假想载荷假想载荷。其效果与某一个基本额定。其效果与某一个基本额定 动载荷相当。动载荷相当。 计算公式：计算公式： P= fP （X Fr+Y Fa ） X-径向动载荷系数；径向动载荷系数； Y-轴向动载荷系数。轴向动载荷系数。（表表13-5 ） 向心轴承：向心轴承：P= fP Fr推力轴承：推力轴承：P= fP Fa 理由：理由：基本额定动载荷是单向载荷（径向或轴向）试验条件下基本额定动载荷是单向载荷（径向或轴向）试验条件下 得出的。实际情况可能受到双重载荷作用。很显然，单向载荷得出的。实际情况可能受到双重载荷作用。很显

32、然，单向载荷 与双向载荷作用下，轴承的寿命是不一样的。与双向载荷作用下，轴承的寿命是不一样的。 fP -载荷系数，载荷系数， 查表查表13-6 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 39 潘存云教授研制 表表13-5 向心轴承当量载荷系数向心轴承当量载荷系数X、Y的值的值(部分部分) 轴承类型轴承类型 深沟球轴承深沟球轴承 0.025 0.22 2.00 Fa C0 e Fa / Fr eFa / Fr e XYXY 0.040 0.24 1.80 0.070 0.27 1.60 0.130 0.31 1.40 0.250 0.37 0.56 1.20 1 0 0.500 0.44 1.00

33、0.015 0.38 1.47 0.029 0.40 1.40 0.058 0.43 1.30 0.087 0.46 1.23 = = 15 0.120 0.47 0.44 1.19 1 0 角角 接接 触触 球球 轴轴 承承 = 25= 25 - 0.68 0.41 0.87 1 0 = 4= 40 - 1.14 0.35 0.57 1 0 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承(30000) - (e) 0.4 (Y) 1 0 调心球轴承调心球轴承(10000) - (Y2) (Y1) 0.65 - 1 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 40 四、角接触轴承的轴向力计算四、角接触轴承的轴向力计算 1

34、.1.安装方式安装方式 潘存云教授研制 外圈窄边相对安装外圈窄边相对安装 (正装正装) a1a2 O1O2 1 2 正安装（面对面） 反安装（背靠背） 潘存云教授研制 a2a1 O1O2 1 2 外圈宽边相对安装外圈宽边相对安装(反装反装) 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 41 2.2.派生（附加）的内部轴向力派生（附加）的内部轴向力F Fd d Fi Fi Fi Fr 1)为什麽会产生为什麽会产生Fd? 因因 0 00 0 2)Fd由哪个力产生的由哪个力产生的? 由由Fr 产生的产生的 3)Fd的大小的大小: :表表13-713-7 Fd对轴承的作用方向：对轴承的作用方向： 由轴承由轴

35、承外圈的宽边外圈的宽边指向指向窄边窄边 id FF Fi是某个滚动体所受的力 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 42 4)Fd的作用点及方向的作用点及方向 Fd2 Fd1 21 o1o2 FA Fd1 Fd2 FA o1 o2 1 2 以下计算简图，学生必掌握！ 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 43 潘存云教授研制 1 1）. .若若 Fae+ + Fd2 Fd1 压紧端压紧端1 1：Fa1 = =（Fae+ +Fd2 Fd1 ）+ +F d1 = = Fae+ +Fd2 放松端放松端2 2：Fa2 = = Fd2 2 2）. .若若 Fae+ +Fd2 Fd1 则有：则有： 压紧端

36、：压紧端：Fa1 = = Fae+ + Fd2 放松端：放松端：Fa2 = = Fd2 2 2）若）若 Fae+ +Fd2 Fd1 , ,则有：则有： 放松端：放松端： Fa1 = = Fd1 压紧端：压紧端： Fa2 = = Fd1 - - Fae 结论与正装相同：结论与正装相同： 放松端轴承的轴向载荷放松端轴承的轴向载荷 = = 内部派生轴向力（见表内部派生轴向力（见表13-7，P322） 压紧端轴承的轴向载荷压紧端轴承的轴向载荷 = = 其余轴向力的代数和其余轴向力的代数和（包括派生的）（包括派生的） 本身除外 反反安装：安装： Fae 1 2 o2o1 Fd1 Fr1 Fd2 Fr2

37、课堂练习课堂练习 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 45 例：一对7204AC轴承支承轴系，轴上径向载荷FR=3000N，轴向载荷 Fae=500N，求： 1）正安装时各轴承的轴向力 2）反安装时各轴承的轴向力 3）正安装时，且Fae=0，各轴承的轴向力 4）正安装时，且Fae=680N，各轴承的轴向力 12 Fae FR 2LL 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 46 五、滚动轴承的五、滚动轴承的静承载能力静承载能力 对于在工作载荷下基本不旋转或缓慢旋转或缓慢摆对于在工作载荷下基本不旋转或缓慢旋转或缓慢摆 动的轴承，其失效形式不是疲劳点蚀，而是因滚动接触动的轴承，其失效形式不是疲劳点

38、蚀，而是因滚动接触 面上的接触应力过大而产生过大的面上的接触应力过大而产生过大的塑性变形塑性变形。 在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一 个不应超过的载荷界限个不应超过的载荷界限基本额定静载荷基本额定静载荷，用，用C0表示。表示。 轴承上作用的径向载荷轴承上作用的径向载荷Fr与轴向载荷与轴向载荷Fa应折合成一应折合成一 个当量静载荷个当量静载荷P0 ，即：，即： P0=X0Fr+Y0Fa 轴承静承载能力校核公式：轴承静承载能力校核公式： 式中：式中：S0为静强度安全系数，可由设计手册查取。为静强度安全系数，可由设计手册查取。 即即C C0 0

39、S S0 0P P0 0 向心轴承向心轴承-C0r表示；表示； 推力轴承推力轴承-C0a表示。表示。 S=CS=C0 0 / /P P0 0S S0 0 式中：式中：X0、 、Y0当量静载荷的径向和轴向载荷系数。 当量静载荷的径向和轴向载荷系数。 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 47 旋转条件旋转条件 载荷条件载荷条件 S0 使用条件使用条件 S0 表表13-8 滚动轴承的静强度安全系数滚动轴承的静强度安全系数 S0 普通载荷普通载荷 12 高精度旋转场合高精度旋转场合 1.52.5 冲击载荷冲击载荷 23 振动冲击场合振动冲击场合 1.22.5 普通载荷普通载荷 0.5 1.01.2

40、11.5 允许有变形量允许有变形量 0.31.0 连续旋转轴承连续旋转轴承 不常旋转及不常旋转及 作摆动运动作摆动运动 的轴承的轴承冲击及不冲击及不 均匀载荷均匀载荷 普通旋转普通旋转 精度场合精度场合 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 48 潘存云教授研制 六、滚动轴承尺寸选择的过程六、滚动轴承尺寸选择的过程 由力分析确定轴承所承受的由力分析确定轴承所承受的Fr与与Fa 计算当量动载荷计算当量动载荷P=fP(XFr+YFa) 明确轴承的工作转速明确轴承的工作转速n与预计寿命与预计寿命Lh C nL f P CL P Cf n L h t j h t h /1 6 6 10 60 )( 6

41、0 10 或 校核： 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 49 七、滚动轴承的可靠度七、滚动轴承的可靠度 在一般工程问题中，均以轴承的基本额定动载荷和在一般工程问题中，均以轴承的基本额定动载荷和 基本额定寿命来衡量轴承的承载能力，这时对应的可靠基本额定寿命来衡量轴承的承载能力，这时对应的可靠 度均为度均为90%。但在航空航天产品、国防装备等中，对于。但在航空航天产品、国防装备等中，对于 轴承的可靠度有更高的要求。这时滚动轴承寿命的计算轴承的可靠度有更高的要求。这时滚动轴承寿命的计算 须引入可靠性系数须引入可靠性系数a1，即修正寿命为：，即修正寿命为： )( 60 10 1 6 101 P C

42、 n a LaLn a1也可按下式计算确定：也可按下式计算确定： 5 . 1 1 1 ) 9 . 0ln ln ( R a R-为预期可靠度。为预期可靠度。 可靠度不为可靠度不为90%时的额定寿命修正系数时的额定寿命修正系数a1 (GB/T6391-1995) 可靠度可靠度% 90 95 96 97 98 99 Ln L10 L5 L4 L3 L2 L1 a1 1.0 0.62 0.53 0.44 0.3 0.21 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 50 例例131 已知已知d=35mm， n=2900r/min, Fr=2300N， Fa=540N, 要求要求 使用寿命使用寿命Lh=50

43、00h，选择轴承型号？，选择轴承型号？ 解：一解：一.选择类型选择类型: 径向接触向心球轴承径向接触向心球轴承 6000（深沟球轴承）（深沟球轴承）类类 1 2 Fr Fr 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 51 解：解： 1 2 二二.选择型号选择型号: 由由d=35，则内径代号为，则内径代号为07，6 ? 07， 优先初选优先初选3(中中)系列，那么为系列，那么为6307； 1. 式式(13-6a) 1 6 10 60 h t j L n f P C 1) 指数指数=3 2) P320 表表13-4 温度系数温度系数 f ft t=1 =1 3) ) 式式(13-8a) (13-8a)

44、 当量动载荷当量动载荷 P= P= fp（XFXFr r+YF+YFa a ） P321表表13-6 13-6 载荷系数载荷系数fp=1.01.2 取中值取中值f fp p=1.1=1.1 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 52 (1)(1)求比值：求比值： Fa/Fr=540/2300=0.235 (2)(2)根据表根据表13-513-5（P321），取同，取同Fa/Fr值接近的值接近的e:e: e=0.24 e=0.24 解：解： 二二.选择型号选择型号: 2. 初定初定X 、Y和当量动载荷和当量动载荷P (3)F(3)Fa a/F/Fr r=0.235 e=0.24=0.235 e=

45、0.24 则则x=1.0 x=1.0，y=0.0y=0.0 (4)(4)P= fp p（XFr r+YFa a）= 1.1（1.02300+0.0540）=2530N 即轴承在即轴承在 F Fr r =2300N =2300N 和和 F Fa a=540N =540N 作用下的使用寿命，作用下的使用寿命， 相当于在纯径向载荷为相当于在纯径向载荷为2530N2530N作用下的使用寿命。作用下的使用寿命。 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 53 二二.选择型号选择型号: 3. 轴承的计算基本额定动载荷轴承的计算基本额定动载荷 1 6 10 60 h t j L n f P C 解：解： 4.

46、查查机械设计课程设计机械设计课程设计P118表表12-5 轴承轴承6307 6307 的的C= Cr= 25.8KNC= Cr= 25.8KN =2530 (6029005000/106)1/3/1 =24152N =24.152KN 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 54 解：解： 三三. 验算验算: 1. 相对轴向载荷对应的相对轴向载荷对应的e与与X、Y： 相对轴向载荷：相对轴向载荷： Fa/C=540/25800=0.0209 e 取取X=0.56，Y=2.0 2. 当量动载荷当量动载荷P： P= fp（XFr+YFa）= 1.1（0.562300+2.0540） =2605N 武汉

47、科技大学专用 作者： 潘存云教授 55 2.当当 Lh Lh ，则改选为，则改选为6407； 3.若若Lh Lh，则改选为，则改选为7000或或3000类。类。 解：解： 注意注意:Lh，则改选为，则改选为6207;1.若若 Lh 三三. 验算验算: 3. 验算轴承寿命，根据式（验算轴承寿命，根据式（135）：）： hLh P Cf n L h t h 50005583 2605 258001 290060 10 60 10 3 66 所选轴承合适。所选轴承合适。 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 56 例例 13-2 已知已知Fr1=1000N, Fr2=2060N, FA=880N,

48、Lh=2000h, n=5000r/min,中等冲击中等冲击, ,轴承轴承7208AC,7208AC,安装方式如图安装方式如图. . 问问7208AC7208AC可否可否? ? 解解: 分析思路分析思路:如果如果Cj F =880+1400=2280 Fd1 d1=680( =680(向左的力向左的力),), 所以所以1 1轴承被压紧轴承被压紧,F,Fa1 a1=F =FA A+F+Fd2 d2=2280N =2280N 2 2轴承被放松轴承被放松,F,Fa2 a2=F =Fd2 d2=1400N =1400N Fd2 Fd1 1)求内部轴向力求内部轴向力Fd 表表13-7: Fd1=0.68

49、 1000=680N Fd2=0.68 2060=1400N2060=1400N 2.2.求求P P FA 21 解解: 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 58 P= P= fp（XFXFr r+YF+YFa a ） 表表13-5: 7208AC 的的 e=0.68 因因 Fa1/Fr1=2280/1000=2.28 e, 故故 X1=0.41, Y1=0.87; 因因 Fa2/Fr2=1440/2060=0.68= e, 故故 X2=1, Y2=0; 表表13-6: fp=1.21.8, 取取中值中值 f fp p=1.5;=1.5; 则则 P1= fp（X1Fr1+Y1Fa1 ) )

50、=1.5 (0.411000+0.872280)=3591N; P2= fp（ X2Fr2+Y2Fa2 ) ) = 1.5 (12060+01400)=3090N; 取取 P Pmax max=P =P1 1=3591N=3591N 3.3.求求Lh Fd2 Fd1 FA 21 P Cf n L t h 60 10 6 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 59 表表13-4: f13-4: ft t=1=1。故。故 查查机械设计课程设计机械设计课程设计P119表表12-6 7208AC 的的C= Cr =25.8kN 3 36 3591 108 .251 500060 10 =1236hLh

51、 h=2000h P Cf n L t h 60 10 6 故不合格故不合格 改选为改选为:7308AC ；其；其 C=38.5kN; 重新计算重新计算 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 60 13-6 13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计 设计内容设计内容: : 轴承的定位和紧固轴承的定位和紧固 轴承的配置设计轴承的配置设计 轴承位置的调节轴承位置的调节 轴承的润滑与密封轴承的润滑与密封 轴承的配合轴承的配合 轴承的装拆轴承的装拆 一、滚动轴承的定位和紧固一、滚动轴承的定位和紧固 滚动轴承的轴向紧固是指将轴承的内圈或外圈相滚动轴承的轴向紧固是指将轴承的内圈或外圈相 对于轴或轴承座实施紧

52、固。对于轴或轴承座实施紧固。具体的紧固方法有很多，下面列举常用的方法。 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 61 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 内圈的紧固方法：内圈的紧固方法： 弹性挡圈固定弹性挡圈固定 圆螺母与止圆螺母与止 动垫圈固定动垫圈固定 轴端挡圈固定轴端挡圈固定紧定衬套、圆螺紧定衬套、圆螺 母、止动垫圈与母、止动垫圈与 锥孔内圈固定。锥孔内圈固定。 外圈的紧固方法：外圈的紧固方法： 潘存云教授研制 端端 盖盖 固固 定定 孔孔 用用 挡挡 圈圈 轴承外圈止动槽轴承外圈止动槽螺纹环紧固螺纹环紧固 （轴肩

53、的高度应低于轴承内圈的厚度！）（轴肩的高度应低于轴承内圈的厚度！） （对于轴承外圈的安装，要求相同！）（对于轴承外圈的安装，要求相同！） 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 62 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 二、滚动轴承的配置（支承方式）二、滚动轴承的配置（支承方式） 轴承配置轴承配置-指对于一个轴系应采用几个轴承支承、指对于一个轴系应采用几个轴承支承、 如何支承、如何配置等问题。如何支承、如何配置等问题。 常用配常用配置置方案方案 双支点各单向固定双支点各单向固定 一个支点双向固定、另一端游动。一个支点双向固定、另一端游动。 常用的轴承配置方案有以下三类， 每一类又有若

54、干具体方案。 两端均游动两端均游动 两端固定支承两端固定支承 C=0.20.3 mm 预留热补偿间隙预留热补偿间隙 双支点各单向固定双支点各单向固定 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 63 潘存云教授研制 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 64 二、滚动轴承的配置二、滚动轴承的配置 轴承配置轴承配置-指对于一个轴系应采用几个轴承支承、指对于一个轴系应采用几个轴承支承、 如何支承、如何配置等问题。如何支承、如何配置等问题。 常用配常用配置置方案方案 双支点各单向固定双支点各单向固定 一个支点双向固定、另一端游动。一个支点双向固定、另一端游动。 两端均游动两端均游动 L 潘存云教授研制 潘

55、存云教授研制 潘存云教授研制 固定支承固定支承 游动支承游动支承 游动支承游动支承 选用圆柱滚子轴承 时， 外圈应双向 固定。 内外圈不可分离轴承，只需固定内圈， 外圈游动； 内外圈可分离轴承，内外圈都要固定 适用于温度适用于温度 变化较大的变化较大的 长轴。长轴。 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 65 潘存云教授研制 二、滚动轴承的配置二、滚动轴承的配置 轴承配置轴承配置-指对于一个轴系应采用几个轴承支承、指对于一个轴系应采用几个轴承支承、 如何支承、如何配置等问题。如何支承、如何配置等问题。 常用配常用配置置方案方案 双支点各单向固定双支点各单向固定 一个支点双向固定、另一端游动。一

56、个支点双向固定、另一端游动。 两端均游动两端均游动 人字齿轮由于本身的轴向限 位作用，其中一根轴设计成 两端固定的形式，另外一根 轴必须游动，否则会卡死。 两端游动两端游动 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 66 潘存云教授研制 调整垫片调整垫片 加减垫片加减垫片 三、三、 轴系部件的调整轴系部件的调整 加减垫片的厚度加减垫片的厚度 调整垫片调整垫片 加减垫片加减垫片 1. 轴承间隙的调整轴承间隙的调整 螺钉调整螺钉调整 方法：方法： 潘存云教授研制 螺钉调整螺钉调整 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 67 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 2. 轴承的预

57、紧轴承的预紧 （对某些可调游隙轴承，例7类） 对于某些可调游隙的轴承，在安装时给与一定的轴向压紧力，使 得内外圈产生相对移动而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产 生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度。这种方法称为轴 承的预紧。 方法方法 加金属垫片加金属垫片 磨窄套圈磨窄套圈 潘存云教授研制 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 68 3. 轴承组合位置的调整轴承组合位置的调整 目的：目的：使轴上的零件具有准确的工作位置。使轴上的零件具有准确的工作位置。如齿轮、带轮等 例如：例如：圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。 对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通

58、过蜗杆的轴线。对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。 才能保证正确啮合。 方法：方法：套杯套杯+调整垫片调整垫片 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 69 潘存云教授研制 潘存云教授研制 轴承组合位置调整的方法：轴承组合位置调整的方法：套杯套杯+调整垫片调整垫片 锥顶点不重合！锥顶点不重合！ 锥顶点重合！锥顶点重合！ 调整垫片调整垫片1 调整垫片调整垫片2 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 70 润滑的目的润滑的目的 降低滚动轴承内部的摩擦，减少磨损和发热量；降低滚动轴承内部的摩擦，减少磨损和发热量； 四、四、 滚动轴承的润滑和密封滚动轴承的润滑和密封 轴承的摩擦发热使轴承升温，

59、油润滑可以到起冷却轴承的摩擦发热使轴承升温，油润滑可以到起冷却 作用，从而降低轴承的工作温度，延长使用寿命；作用，从而降低轴承的工作温度，延长使用寿命； 良好的润滑状态，可在滚动体与滚道间形成一层使良好的润滑状态，可在滚动体与滚道间形成一层使 两者隔开的油膜，减小接触压力；两者隔开的油膜，减小接触压力； 轴承零件表面覆盖一层润滑剂，可以防止表面氧化轴承零件表面覆盖一层润滑剂，可以防止表面氧化 生锈；生锈； 润滑剂还能吸收振动，并降低噪音。润滑剂还能吸收振动，并降低噪音。 1 1、滚动轴承的润滑、滚动轴承的润滑 密封目的密封目的 -防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。防止灰尘、水分进入轴承，

60、阻止润滑剂流失。 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 71 润滑剂润滑剂 润滑脂润滑脂 润滑油润滑油 固体润滑剂固体润滑剂 用于特殊场合用于特殊场合 用速度因素用速度因素dn 值作为选择润滑剂的条件值作为选择润滑剂的条件: : - - 常用常用 - - 高速、高温高速、高温 脂润滑优点：脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一不容易流失、便于密封和维护，充填一 次，可运转较长时间。次，可运转较长时间。 油润滑优点：油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温高速、高温环环 境下使用。境下使用。 dn间接反映了轴颈的圆周速度。 d-滚动轴承的内径，单位：滚动轴承