武理工机械设计基础教案12滚动轴承

第二十三次课滚动轴承（一）教学内容1.滚动轴承的类型、特点；2.滚动轴承的代号；3.滚动轴承的选用；4.滚动轴承的失效形式及设计准则。教学要求1.了解滚动轴承的类型、特点；2.掌握滚动轴承的代号的含义3.掌握滚动轴承的选择4.掌握滚动轴承的失效形式及设计准则。教学的重点与难点重点：滚动轴承的类型、特点及代号。难点：滚动轴承类型的选择。教学方法与手段采用多媒体教学（加动画演示），结合模型，帮助学生对轴承的结构和特点的理解。

教学过程组织：复习旧课：键的类型和特点，键的尺寸的确定，键的失效形式和强度校核。引入新课：前面讲过了轴的设计，一根轴如果要如果要旋转，并且固定可靠，显然是不能直接放在机架上的，这就需要一个零件进行支承，也就是轴承。轴承的功用和类型：轴承的功用：支承轴及轴上的旋转零件，使其回转并保证一定的旋转精度，减少相对摩擦和磨损。轴承的分类：按摩擦的性质分，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承。滚动轴承应用最为普遍。1滚动轴承的组成滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架所组成。（结合模型演示）2滚动轴承的基本类型及特点几种常见类型：调心球轴承（类型代号：1）调心滚子轴承（类型代号：2）（动画演示调心性能）

圆锥滚子轴承（类型代号：3）推力球轴承（类型代号：5）深沟球轴承（类型代号：6）角接触球轴承（类型代号：7）圆柱滚子轴承（类型代号：N）（动画演示游动性能）公称接触角α：滚动体与外圈内滚道接触点的法线方向与轴承径向平面所夹的角。滚动轴承按能承受的负荷方向或公称接触角不同，可分为向心轴承和推力轴承。向心轴承又可以分为径向接触轴承（α＝0）和角接触向心轴承（0＜α＜45）推力轴承又可以分为轴向接触轴承（α＝90）和角接触推力轴承（45＜α＜90）径向接触轴承：只能承受径向载荷，不能承受轴向载荷；角接触向心轴承：既能承受径向载荷，也能承受一定的轴向载荷；轴向接触轴承：只能承受轴向载荷，不能承受径向载荷；角接触推力轴承：既能承受轴向载荷，也能承受一定的径向载荷3

滚动轴承的代号滚动轴承是标准件，GB272／T-93规定了轴承代号的表示方法。轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号三部分构成。1）基本代号由类型代号、尺寸系列代号和内径代号组成。类型代号由一位(或两位)数字或英文字母表示，其相应的轴承类型参阅设计手册。尺寸系列代号由两位数字组成。前一个数字表示向心轴承的宽度或推力轴承的高度；后一个数字表示轴承的外径。直径系列代号为7表示超特轻；8、9表示超轻；0、1表示特轻；2表示轻；3表示中；4表示重；5表示特重；宽度系列代号为0表示窄型；1表示正常；2表示宽；3、4、5、6表示特宽。内径代号由数字组成。当轴承的内径在20～480㎜范围内(22、28、32㎜除外)，用内径的毫米数除以5的商数表示；内径为10，12，15，17㎜的轴承内径代号分别为00，01，02，03；内径为22，28，32㎜和尺寸等于或大于500㎜的轴承，其内径代号直接用公称内径毫米数表示，但在与尺寸系列代号之间用"／"分开；内径小于10㎜的轴承内径代号表示方法可查阅GB272／T—93。2）前置代号和后置代号前置、后置代号是轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等有改变时，在其基本代号左右添加的补充代号。表示轴承的分部件，用字母表示。比如：L——可分离轴承的可分离内圈或外圈如LN207K——轴承的滚动体与保持架组件K81107后置代号反映轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等，共8组代号。内部结构代号——反映同一类轴承的不同内部结构例：6308：6─深沟球轴承，3─直径系列代号，08─内径d=40mm，公差等级为0级；

滚动轴承类型选择：在选择轴承类型时，根据轴承的结构及性能特点，选择合理的类型。(1)载荷条件轴承承受载荷的大小、方向和性质是选择轴承类型的主要依据。承受较大载荷时，应选用线接触的滚子轴承。有冲击载荷时宜选用滚子轴承。(2)转速条件球轴承比滚子轴承有较高的极限转速，高速或要求旋转精度高时，应优先选用球轴承。高速轻载时，宜选用超轻，特轻或轻系列轴承；低速、重载时，可采用重和特重系列轴承。(3)调心性能轴承内外圈轴线间的偏斜角应控制在极限值之内，否则会增加轴承的附加载荷而使其寿命降低。当偏斜角较大时，可选用调心轴承。(4)安装、调整性能为便于安装、拆卸和调整轴承间隙，常选用外圈可分离的轴承。(5)经济性一般球轴承比滚子轴承便宜，同型号轴承，精度越高，价格越贵。滚动轴承的失效形式：1、点蚀2、塑性变形3、磨损设计准则：一般轴承1）进行疲劳寿命计算（针对点蚀）；2）静强度校核（针对低速、不回转或者摆动轴承）。

小结：1、滚动轴承的组成、类型及特点；2、滚动轴承的代号；3、滚动轴承类型的选用；4、轴承的失效形式和设计准则。作业：1试说明下列各轴承的内径有多大？哪个轴承的公差等级最高？哪个允许的极限转速最高？哪个承受径向载荷能力最大？哪个不能承受径向载荷？6208/P2、30208、5308/P6、N22082、滚动轴承失效的主要形式有哪些？计算准则是什么？第二十四次课滚动轴承（二）教学内容1.滚动轴承的寿命计算

2.滚动轴承的组合设计教学要求1.掌握滚动轴承的基本额定寿命、基本额定动载荷的概念；2.熟悉寿命计算的方法；3.掌握轴向载荷的计算方法；4.掌握滚动轴承的组合设计。教学中的重点和难点：重点：滚动轴承的寿命计算；滚动轴承的组合结构设计。难点：3类和7类轴承轴向载荷的计算；滚动轴承的组合设计。教学方式与手段：充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。在教学过程中，注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。

教学过程组织：复习旧课：常见的滚动轴承的类型，滚动轴承代号的含义。滚动轴承的主要失效形式。引入新课：对于一般运转的滚动轴承，容易发生的失效形式是疲劳点蚀，针对疲劳点蚀，我们主要对其进行寿命计算。基本额定寿命和基本额定动负荷：（1）寿命单个轴承的寿命－－轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀之前，轴承的转数或相应的运转小时数。材料相同、尺寸相同、同一批产品，寿命都相差非常大，对材料相同、尺寸相同、同一批产品进行寿命试验，如下图所示：（2）基本额定寿命基本额定寿命L10——同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数（以106为单位）或一定转速下的工作时数。（3）基本额定动负荷轴承的基本额定寿命为一百万(106)转时所能承受的最大负荷为轴承的基本额定动负荷，以Cr表示。当量动载荷：定义：将实际载荷转换为作用效果相当并与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的假想载荷，该假想载荷称为当量动载荷P。在当量动载荷P作用下的轴承寿命与实际联合载荷作用下的轴承寿命相同1．对只能承受径向载荷FR的轴承（N、NA轴承）P=FR2．对只能承受轴向载荷FA的轴承（推力球（5）和推力滚子（8））P=FA3．同时受径向载荷FR和轴向载荷FA的轴承P=XFR+YFAX——径向载荷系数，Y——轴向载荷系数考虑冲击、振动等动载荷的影响，使轴承寿命降低，引入载荷系数fp则：P=fRFR

——受FRP=fPFA

——只受FAP=fP(XFR+YFA)——同时有FR和FA载荷与寿命的关系曲线方程为：=常数3~球轴承——寿命指数=10/3——滚子轴承根据定义：，P=C（轴承所能承受的载荷为基本额定功载荷）∴∴（106r）按小时计的轴承寿命：（h）考虑当工作t>120℃时，因金属组织硬度和润滑条件等的变化，轴承的基本额定动载荷C有所下降，∴引入温度系数ft——对C修正，则：（h）当P、n已知，预期寿命为，则要求选取的轴承的额定动载荷C为：——用于选轴承型号和尺寸角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷FA的计算：内部轴向力（派生轴向力）该类轴承受FR→产生派生轴向力FS，∴要成对使用，对称安装。正装：(1)如上图所示，若FS1-Fa>FS2，则轴有右移的趋势(轴承2被压紧，轴承1被放松)，由于轴承2右端已固定，轴不能向右移动，故右端盖必然会提供给轴承2一个力增量ΔFS使轴受力平衡，即FS1-Fa=FS2+ΔFS，由此可知:轴承1(放松端)：FAⅠ=FS1；轴承2(压紧端)：FAⅡ=FS2+FS=FS1-Fa(2)如上图所示，若FS1-Fa<FS2，则轴承1被压紧,轴承2被放松，左端盖必然提供一个力增量ΔFS’使轴受力平衡，即FS1-Fa+ΔFS’=FS2，由此可知：轴承1(压紧端)：FAⅠ=FS1+FS’=FS2+Fa；轴承2(放松端)：FAⅡ=FS2如果是反装，计算轴上内部轴向力和外加轴向载荷的代数和，若合力向左，则右边压紧，若合力向右，左边压紧。

结论：放松端轴承的轴向载荷等于它本身的内部轴向力，压紧端轴承的轴向载荷等于除本身内部轴向力以外其余轴向力的代数和。轴向载荷FA的确定：1），判定被"压紧"和"放松"的轴承。2）"压紧"端轴承的轴向力等于除本身内部轴向力外，轴上其他所有轴向力的代数和。3）"放松"端轴承的轴向力等于本身的内部轴向力。滚动轴承的组合结构设计：滚动轴承的组合结构设计包括：轴承的固定、调整、预紧、配合、装拆、润滑和密封等问题。1）滚动支承的结构型式a、两端固定支承——常用，结构简单，安装调整方便每个支点轴承内、外圈均单方向轴向固定。b、一端固定（双向），一端游动——适于转速较高，温差较大和跨距较大（L>350mm）c、两端游动——人字齿轮高速主动轴2）滚动轴承的轴向固定一般情况下是过盈配合。对游动支承，外圈与座孔应取间隙配合。3）滚动轴承游隙的调整轴承游隙的调整方法有：1）靠加减两端轴承盖与机座间的一组垫片的厚度进行调整(图a)；2）利用螺钉1通过轴承外圈压盖移动外圈位置进行调整(图b)4）滚动轴孔的配合松————→紧轴承内圈与轴——基孔制：常用：js6，j6，k6，m6，n6松————→紧轴承外圈与轴承座孔——基轴制：常用：G7，H7，JS7，J7

5）滚动轴承的预紧预紧的目的：1）提高旋转精度；2）增加支承刚性；3）减小振动和噪音，延长轴承寿命。预紧原理：消除轴承中轴向游隙，使滚动体与内外圈接触处产生初始变形。6）滚动轴承的装拆要求：1）压力应直接加于配合较紧的套圈上；2）不允许通过滚动体传递装拆力；3）要均匀施加装拆力——严禁重锤直接敲击。如图所示，若轴肩高度大于轴内圈外径时，就难以放置拆卸工具的钩头。所以轴承定位轴肩的高度不能高于滚动轴承的内圈。轴承的拆卸对外圈拆卸要求也是如此，应留出拆卸高度h1(图a、b)或在壳体上做出能放置拆卸螺钉的螺孔(图c)。7）滚动轴承的润滑目