机械设计基础课件-6.11滚动轴承的寿命计算（下）

机械设计基础Fundamentalsofmechanicaldesign滚动轴承的寿命计算（下）滚动轴承的寿命计算（下）由于角接触轴承（角接触球轴承、圆锥滚子轴承）在承受径向载荷FR时，会产生内部轴向力FS。因此在计算这类轴承的当量动载荷P时，公式P＝fP(XFR＋YFA)中的轴向载荷FA并不等于作用在轴上的轴向外力，而应根据整个轴上外加轴向力Fa和各轴承产生的内部轴向力FS之间的平衡条件分析确定。角接触轴承的轴向载荷角接触轴承的轴向载荷内部轴向力产生原因由于角接触轴承存在着接触角

，当它承受径向载荷FR时，在承载区内第i个滚动体上的法向力Fi可分解为径向分力FRi和轴向分力FSi。各滚动体上所受径向分力FRi之和∑FRi与径向载荷FR平衡，轴向分力FSi之和∑FSi即为轴承的内部轴向力FS。内部轴向力将使轴承内圈与外圈产生沿轴向分离的趋势，故这类轴承通常成对使用，对称安装。滚动轴承的寿命计算（下）角接触轴承的轴向载荷内部轴向力的三要素大小表10-12角接触轴承的内部轴向力FS作用线在轴线上。滚动轴承的寿命计算（下）方向由外圈的宽边指向窄边。分析角接触轴承的轴向载荷FA，既要考虑轴承内部轴向力FS，也要考虑轴上传动零件作用于轴承上的轴向力(如斜齿轮、蜗轮等产生的轴向力Fa)。角接触轴承的轴向载荷滚动轴承的寿命计算（下）角接触轴承的轴向载荷图中FR1、FR2为两轴承的径向载荷，相应产生的内部轴向力为FS1与FS2。轴上斜齿轮作用于轴的轴向力为Fa。滚动轴承的寿命计算（下）角接触轴承的轴向载荷现将轴和轴承内圈视为一体，分析轴承I、II所受的轴向力滚动轴承的寿命计算（下）角接触轴承的轴向载荷①如图（c）所示，若FSl+Fa>FS2

，则轴有右移的趋势，使轴承II压紧，轴承I放松。由于轴承外圈已被轴承端盖轴向定位，不能右移，故轴承Ⅱ处应产生平衡反力FS'2(FS'2=FSl+Fa-FS2)，才能使轴系平衡。由此可得轴承Ⅱ的轴向载荷FA2为

FA2=FS2+FS'2=FS2+(FSl+Fa-FS2)=FSl+Fa此时轴承I的轴向载荷则为其内部轴向力FSl，即

FA1=FSl滚动轴承的寿命计算（下）角接触轴承的轴向载荷②如图（d）所示，若FSl+Fa<FS2

，则轴有左移趋势，轴承I为压紧端，轴承Ⅱ为放松端。同理，两轴承轴向载荷分别为FA1=FSl+FS'l=FSl+(FS2-Fa-FSl)=FS2-FaFA2=FS2滚动轴承的寿命计算（下）角接触轴承的轴向载荷计算步骤1）判断两端轴承，哪端是压紧端轴承，哪端是放松端轴承。根据轴上全部轴向力（外载荷Fa和轴承的内部轴向力FS）之合力的指向，再根据轴承结构来分析。对正装轴承（外圈窄边相对的轴承称为正装轴承）而言，合力所指向的轴承即为“压紧”端轴承。滚动轴承的寿命计算（下）2）“压紧”端轴承的轴向载荷等于除去本身内部轴向力以外，其余所有轴向力的代数和。“放松”端轴承的轴向载荷就等于其本身的内部轴向力FS。角接触轴承的轴向载荷应用实例例一传动装置的主动轴，拟采用一对向心角接触球轴承7206AC支承，安装方式为正装，如图所示。已知轴承所受径向载荷为FR1=1600N，F

R2=1000N，轴向载荷Fa=900N，轴的转速n=1460r／min，轴承在常温下工作，工作中有中等冲击，要求预期寿命为5000h，试判断该对轴承是否适用?若不适用，请选择适用的型号。滚动轴承的寿命计算（下）角接触轴承的轴向载荷应用实例解1）计算内部轴向力FS1、FS2。查表10-12知70000AC轴承的内部轴向力FS=0.68FR，故

FS1=0.68FR1=0.68×1600N=1088N

FS2=0.68FR2=0.68×1000N=680N

2）计算轴向载荷FA1，FA2

因FS1+Fa=1088+900N=l988N>FS2，故可判定轴承2为压紧端，轴承1为放松端，两轴承的轴向载荷分别为

FA1=FS1=1088N

FA2=FS1+Fa=1988N滚动轴承的寿命计算（下）角接触轴承的轴向载荷应用实例3）求系数X，Y查表10-9，

知e

=0.68

FA1／FR1=1088／1600=0.68=e：查得Xl=1，Yl=0

FA2／FR2=1988／680=1.99>e：查得X2=0.41，Y2=0.874）计算当量动载荷P1

、P2查表10-8，已知轴承工作中承受中等冲击，取fP=1.5，由式P=fP(XFR+YFA)得

P1=fP(XlFR1+YlFA1)=1.5×(1×1600+0×1088)N=2400NP2=fP(X2FR2+

Y2FA2)=1.5×(0.41×1000+0.87×1988)N=3209N滚动轴承的寿命计算（下）角接触轴承的轴向载荷应用实例5）计算轴承寿命Lh因P2>P1，取P=P2=3209N，对于角接触球轴承，ε

=3，查附表2知7206AC轴承的额定动载荷Cr=16.8kN，则计算寿命不能满足预期寿命要求，改用7306AC轴承。查附表2该轴承的额定动载荷Cr=25.2kN，计算该轴承的寿命Lh为

故7306AC轴承适用。滚动轴承的寿命计算（下）表10-8载荷