第8章滚动轴承的选择与校核-机械设计课件

1、第八章 滚动轴承设计一、概述1. 滚动轴承部件设计的主要内容已知条件设计内容工作条件载荷大小及性质转速工作温度选择轴承的类型轴承的组合设计轴承的固定和调整轴承的配合轴承的润滑和密封轴承尺寸的验算第八章 滚动轴承设计一、概述1. 滚动轴承部件设计的主要内2. 滚动轴承的基本结构内圈 与轴配合外圈 与机座配合滚动体 在滚道中产生滚动摩擦球滚子圆柱滚子滚针鼓形滚子圆锥滚子非对称鼓形滚子螺旋滚子保持架 保持滚动体位置除滚动体外，其它元件可有可无2. 滚动轴承的基本结构内圈 与轴配合外圈 3. 滚动轴承的主要类型向心轴承径向接触轴承向心角接触轴承主要承受球轴承亦能承受较小同时承受和 ：滚动体同外圈滚道接

2、触点的法线与垂直于轴承轴心线的平面之间的夹角推力轴承推力角接触轴承轴向接触轴承也承受较小主要承受只能承受轴向承载能力按公称接触角分类3. 滚动轴承的主要类型向心轴承径向接触轴承向心角接触轴承主球轴承滚子轴承按滚动体分类4. 滚动轴承的代号前置代号基本代号后置代号用字母和数字表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求等公差等级 2 4 5 6 6X 0标注 /P2 /P4 /P5 /P6 /P6X 不标 例如；用字母表示轴承的分部件例如； L表示分离轴承 的可分离套圈球轴承滚子轴承按滚动体分类4. 滚动轴承的代号前置代号基本代基本代号6 1 2 0 6内径代号 直径系列代号 同一内径有不同的直径 宽度

3、系列代号 内外径相同时有不同的宽度6 深沟 球轴承类型代号7 角接触球轴承3 圆锥滚子轴承5 推力球轴承5内径一般为：代号 0 1 2 36 宽度 窄 正常 宽 特宽代号 0、1 2 3 4 直径 特轻 轻 中 重基本代号6 1 2 0 6内径代号 二、滚动轴承的选择1. 类型选择(1) 载荷的大小、方向和性质载荷大小 小：球轴承 (点接触)大：滚子轴承 (线接触)载荷方向：深沟球轴承 (6类)圆柱滚子轴承：推力球轴承 (5类)推力滚子轴承和(6类)(5类) + ( 6类)角接触球轴承 (7类)圆锥滚子轴承 (3类)、载荷性质 平稳：球轴承 冲击：滚子轴承 二、滚动轴承的选择1. 类型选择(1

4、) 载荷的大小、方向和性(2) 转速和旋转精度球轴承 极限转速 和 旋转精度 比滚子轴承的高推力轴承 极限转速 低 (离心力使滚动体与保持架摩擦严重)整体保持架 极限转速 比分离的高球轴承 滚子轴承高速、轻载低速、重载(3) 调心性能(4) 其它支承刚度差、轴承座孔不同心、多支点内外圈相对偏转一定角度仍可正常运转装拆方便价格球轴承比滚子轴承低精度低的价格低 (一般公差等级选 0 级 )内外圈分离的轴承 (圆锥滚子轴承 )(2) 转速和旋转精度球轴承 极限转速 和 旋转精度 比滚2. 尺寸选择轴承内径 与轴颈直径相等 直径系列 载荷很小 超轻或特轻系列载荷很大重系列一般情况轻或中系列校核计算选择

5、轴承宽度系列一般选正常系列代号 0 1 2 36 宽度 窄 正常 宽 特宽代号 0、1 2 3 4 直径 特轻 轻 中 重2. 尺寸选择轴承内径 与轴颈直径相等 直径系列 载荷很小 三、滚动轴承的组合设计1. 轴承的轴向固定(1) 轴承内圈的轴向固定轴肩轴肩 + 弹性挡圈轴肩 + 圆螺母与 止退垫圈轴肩 + 轴端挡圈 与螺栓或较小时不大时较大时较大时三、滚动轴承的组合设计1. 轴承的轴向固定(1) 轴承内圈的(2) 轴承外圈的轴向固定轴承端盖轴承座孔凸肩孔用弹性挡圈较大时较大时较小时(2) 轴承外圈的轴向固定轴承端盖轴承座孔凸肩孔用弹性挡圈较(1) 两端固定2. 轴承支承的结构形式轴上两个支点

6、上的轴承，其内外圈的固定不能只从本身着眼要求：在轴向力作用下，轴不产生轴向窜动轴受热伸长时，不致于影响轴承运转每个支点限制轴的一个方向移动，合起来限制轴的双向移动适用于短轴、温升不高的场合考虑轴受热伸长在一端应留有间隙 C = 0.20.4mm由调整垫片保证间隙间隙 C(1) 两端固定2. 轴承支承的结构形式轴上两个支点上的轴承(2) 一端固定、一端游动轴承内部不能游动轴承内部可以游动一个支点限制轴的双向移动，一个支点可以轴向移动适用于长轴、工作温度较高的场合(3) 两端游动由于左右螺旋角加工误差，人字齿轮轴会左右窜动，主动轴设计为两端游动支承从动轴设计为两端固定支承(2) 一端固定、一端游动

7、轴承内部不能游动轴承内部可以游动一3. 轴承支承设计的两个特殊问题角接触球轴承圆锥滚子轴承的排列 正装“面对面” 反装“背靠背”必须成对使用悬臂受力调整间隙变小变大变形小变形大方便不便正装反装跨距3. 轴承支承设计的两个特殊问题角接触球轴承圆锥滚子轴承的排典型支承结构车床主轴的支承结构一端固定、一端游动螺母调整轴承游隙螺母予紧轴承典型支承结构车床主轴的支承结构一端固定、一端游动螺母调整轴承4. 轴承间隙的调整(1) 轴承内部游隙的调整垫片调整螺钉调整圆螺母调整4. 轴承间隙的调整(1) 轴承内部游隙的调整垫片调整螺钉调(2) 轴承组合位置的调整(3) 轴承的予紧套杯结构利用金属垫片消除游隙、提

8、高旋转精度和支承刚度(2) 轴承组合位置的调整(3) 轴承的予紧套杯结构利用金属5. 轴承的配合配合内圈与轴外圈与座孔内圈(动圈) 取紧一点外圈(不动圈) 取松一点避免滚道上某一接触点始终停留在 A 处平稳 取松一点变化 取紧一点载荷性质游动支承外圈载荷方向不变时取松一点6. 轴承的装拆定位轴肩高度应低于内圈高度外圈应留拆卸高度或设计拆卸螺孔5. 轴承的配合配合内圈与轴外圈与座孔内圈(动圈) 取紧一7. 轴承的润滑与密封(1) 轴承的润滑减摩、降温润滑脂润滑油重载、低速定期添加高速、精密件手工定期加油、飞溅、油泵(2) 轴承的密封接触式非接触式毡圈密封密封圈密封间隙密封迷宫密封防油流出、防尘进

9、入间隙密封迷宫密封密封圈密封毡圈密封7. 轴承的润滑与密封(1) 轴承的润滑减摩、降温润滑脂润滑四、滚动轴承的受力分析及计算准则1. 受力分析(1) 载荷分布上半周滚动体不受载下半周滚动体承载也不相同滚动体个数(2) 应力分布滚动体上某点 a 的接触应力内圈上某点 b 的接触应力外圈上某点 c 的接触应力(以深沟球轴承 为例 )四、滚动轴承的受力分析及计算准则1. 受力分析(1) 载荷分2. 失效形式及计算准则控制动载荷控制静载荷动载荷引起点蚀静载荷引起塑性变形失效形式计算准则控制动载荷控制静载荷疲劳寿命计算静强度校核2. 失效形式及计算准则控制动载荷控制静载荷动载荷引起点蚀静五、滚动轴承的疲

10、劳寿命计算1. 基本额定寿命单个轴承的寿命不能作为同型号的一批轴承的寿命基本额定寿命：一批相同轴承在试验条件下，10%的轴承发生 疲劳点蚀时所达到的寿命对单个轴承而言，能达到此寿命的可靠度为 90%用总转数表示五、滚动轴承的疲劳寿命计算1. 基本额定寿命单个轴承的寿命不2. 轴承的寿命计算式(1) 载荷-寿命曲线对一批轴承，在不同载荷下作寿命试验所得曲线(2) 基本额定动载荷使滚动轴承的基本额定寿命为时，轴承所承受的载荷基本额定动载荷 C径向轴向向心轴承 纯径向载荷推力轴承 纯轴向载荷同类轴承：C轴承尺寸承载能力2. 轴承的寿命计算式(1) 载荷-寿命曲线对一批轴承，在不(3) 寿命计算式外载

11、为 P 时轴承的寿命以小时表示考虑到温度变化，引入温度系数滚子轴承球轴承(3) 寿命计算式外载为 P 时轴承的寿命以小时表示考虑到温校核轴承寿命已知轴承型号 ( 即C )外载轴承寿命预期寿命？选择轴承型号 ( 即C )已知外载预期寿命满足预期寿命时轴承的所选轴承的校核轴承寿命已知轴承型号 ( 即C )外载轴承寿命预期寿命？3. 轴承的当量动载荷基本额定动载荷 C 向心轴承 纯径向载荷 纯轴向载荷 推力轴承实际工作中，轴承同时受复合作用纯载荷 转化当量动载荷假想载荷在该载荷作用下，轴承的寿命与实际复合载荷作用相同对只承受的向心轴承：对只承受的推力轴承：同时承受复合载荷的向心轴承：考虑实际工况，引入载荷系数3. 轴承的当量动载荷基本额定动载荷 C 向心轴承 纯径向载径向载荷系数 X 和轴向载荷系数 Y 的确定基本额定静载荷，轴承的极限静载荷值，亦分轴承尺寸径向载荷系数 X 和轴向载荷系数 Y 的确定基本额定静载荷，4. 角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷的计算作用于滚动体的法向反力径向分力轴向分力由于存在接触角(1) 派生轴向力派生轴向力承受径向载荷4. 角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷的计算作用于滚动体的对轴承 1：(2) 轴向载荷的计算左端轴肩内圈外圈端盖箱体右端轴肩轴承 2 的内圈外圈端盖箱体向左轴向力的向右轴向力的两者取较大值对轴承 2：两者取较大值轴承1轴承2