《机械设计与应用案例化教程（第二版）》 课件 程畅 项目4 传动系统典型零部件的设计与选用

项目四、传动系统典型零部件的设计与选用

任务1输送机齿轮减速器滚动轴承的选用知识点1

滚动轴承的基本结构、类型及代号该图片引用来自高等教育出版社网站

输出轴支承根据工作条件拟采用型号为7212C的一对角接触球轴承。根据输出轴受力分析结果可知，轴承载荷：=1460.6N，=2803.05N，

=1080N，转速，运转载荷平稳，工作温度＜120℃，轴承预期寿命，试问所选轴承的型号是否适用？任务描述滚动轴承的基本结构、类型及代号1滚动轴承类型的选择2滚动轴承受力分析和失效形式3滚动轴承的寿命、载荷及计算方法4滚动轴承的组合结构5滚动轴承的固定和装拆6滚动轴承的润滑与密封7案例分析8一、滚动轴承的基本结构23

轴承是机械中用来支承轴或轴上回转零件的重要部件，其功用如下：支承轴及轴上部件，并保证轴的回转精度；减小转动时与固定支承之间的摩擦和磨损。轴承

工作时,轴承相对运动表面为滚动摩擦。滚动轴承的摩擦阻力较小，机械效率较高，润滑和维护方便，并且已经标准化，在机械中应用广泛，但它的径向尺寸和振动、噪音较大。

工作时，轴承相对运动表面为滑动摩擦。除了在简单和低成本要求的场合使用滑动轴承外，滑动轴承主要用于滚动轴承难以满足支承要求的场合：高速度、高精度、大冲击、长寿命要求的场合。滚动轴承滑动轴承滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。1、内圈：与轴颈相配（一般转动）2、外圈：与轴承座相配（一般静止）3、滚动体：将滑动摩擦转化为滚动摩擦4、保持架：防止滚动体直接接触，使滚动体均匀承载保持架滚动体外圈内圈二、常用的滚动体球圆柱滚子鼓形滚子滚针圆锥滚子球圆柱滚子鼓形滚子滚针圆锥滚子三、滚动轴承的材料

滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性，一般用铬锰高碳钢（抗点蚀）制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等。

保持架选用较软材料制造，常用低碳钢板冲压后铆接或焊接而成。实体保持架则选用铜合金、铝合金、酚醛层压布板或工程塑料等材料（减摩）。1．按承受载荷方向的不同分：向心轴承、推力轴承和向心推力轴承2．按滚动体的类型分：球轴承和滚子轴承3．按调心能力分：

调心轴承和刚性轴承4．按滚动体的列数分：单列、双列、多列四、滚动轴承的分类滚动轴承的分类：国家标准(GB/T272)分为13类。最常用的滚动轴承有下列8类。(a)--6深沟球轴承；(b)--1调心球轴承；(c)--7角接触轴承；(d)--5推力球轴承；(e)--N圆柱滚子轴承；(f)--2调心滚子轴承；(g)--NA滚针轴承；(h)--3圆锥滚子轴承常用滚动轴承类型、尺寸系列代号及特性GB/T281GB/T288常用滚动轴承类型、尺寸系列代号及特性GB/T297GB/T301常用滚动轴承类型、尺寸系列代号及特性GB/T276常用滚动轴承类型、尺寸系列代号及特性GB/T276GB/T283常用滚动轴承类型、尺寸系列代号及特性GB/T5801◆接触角：滚动体力作用线与轴承径向平面间的夹角。按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同可分为向心轴承和推力轴承向心轴承径向接触轴承：公称接触角

，主要承受径向载荷，可承受较小的轴向载荷。向心角接触轴承：公称接触角

，同时承受径向载荷和轴向载荷。推力轴承推力角接触轴承：公称接触角，主要承受轴向载荷，可承受较小的轴向载荷。轴向接触轴承：公称接触角

，只能承受轴向载荷。前置代号基本代号后置代号

轴承的分

部件代号内

部

结

构

代

号密

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号一二三四五类

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列代号内

径

代

号宽

度

系

列

代

号直

径

系

列

代

号滚动轴承代号构成：代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272规定。前置代号—表示轴承的分部件。基本代号—表示轴承的类型与尺寸等主要特征。后置代号—表示轴承的精度与材料的特征。五、滚动轴承代号1.基本代号基本代号一般由轴承类型代号、尺寸系列代号及内径代号构成，一般用五位数字或数字和英文字母表示。◆类型代号：左起第一位，常用轴承代号为1、2、3、5、6、7、N、NA八类，详细代号查阅类型代号表（GB/T272）。◆宽（高）度系列代号：

左起第二位数字是宽（高）度系列代号，是指结构、内径和直径系列相同的轴承在宽度方面的变化系列。对于向心轴承分为8(特窄)、0(窄)、1(正常)、2(宽)、3(特宽)等系列；对于推力轴承，则为高度系列，系指轴承高度的变化，分为7（特低）、9（低）、1（正常）。

注意：当宽度系列代号为0时，多数轴承代号中可不标出，例如6205是6(0)205的省略，但对圆锥滚子轴承不可省略。当相组合的直径系列代号是0而宽度系列代号是1时，此宽度系列代号在轴承中不标出。例如6008是6(1)008的省略。◆直径系列代号：左起第三位数字是直径系列代号，是指结构和内径相同的轴承在外径和宽度方面的变化系列，分为7(超特轻)、8和9(超轻)、0(窄)、和1(特轻)、2(轻)、3(中)、4(重)等系列，外径和承载能力依次增大。◆内径代号：最右边两位数字表示轴承的公称内径尺寸。当轴承内径在20～480mm范围内，内径代号乘以5即为轴承内径尺寸，单位为mm。内径在10～17mm的代号见下表。对于内径小于10mm和大于等于500mm的轴承，内径表示方法另有规定，可参见轴承手册。内径代号查手册0001020304~96查手册轴承内径<1010121517代号×5>5002.前置代号前置代号是说明成套轴承部件特点的补充代号，用字母表示。如用L表示分离轴承的可分离内圈或外圈；用K表示轴承的滚动体与保持架组件等等，例如LNu207、K8107。3.后置代号后置代号表示表示轴承的结构、密封和防尘圈形状、公差、材料等有特殊要求的补充代号，用字母和数字表示。着重了解内部结构和公差等级代号。轴承代号示例6308：6─深沟球轴承；宽度系列代号为0，省略；3─直径系列为中系列；08─内径d=40mm；公差等级为0级；游隙组为0组。N105/P5：7214AC/P4：7─角接触球轴承；2─轻系列；14─内径d=70mm；公差等级为4级；游隙组为0组；公称接触角α=25°。30213：3─圆锥滚子轴承；0─宽度系列代号为0(0不可省略)；2─轻系列；13─内径d=65mm；公差等级为0级；游隙组为0组。6103：6─深沟球轴承；1─特轻系列；03─内径d=17mm；公差等级为0级；游隙组为0组。N─圆柱滚子轴承；1─特轻系列；05─内径d=25mm；公差等级为5级；游隙组为0组。谢谢

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任务1输送机齿轮减速器滚动轴承的选用知识点2

滚动轴承类型的选择滚动轴承的基本结构、类型及代号1滚动轴承类型的选择2滚动轴承受力分析和失效形式3滚动轴承的寿命、载荷及计算方法4滚动轴承的组合结构5滚动轴承的固定和装拆6滚动轴承的润滑与密封7案例分析8一、滚动轴承的选择原则23

轴承载荷、转速、刚性及调心性能要求、装拆要求、经济性。大载荷——滚子轴承；轻、中载荷——球轴承；冲击载荷——螺旋滚子或普通滚子轴承；纯轴向载荷——推力轴承；纯径向载荷——向心轴承；径向为主、轴向为辅载荷——向心角接触或深沟球轴承；轴向为主、径向为辅载荷——向心球轴承＋推力轴承的组合、圆锥滚子轴承1、轴承载荷2、转速较高转速——球轴承更高转速——超轻、特轻球轴承3、刚性及调心性能要求刚性好——成对的向心、推力轴承组合轴支承跨距大——自动调心轴承4、装拆要求5、经济性要求单列向心球轴承最便宜、滚子轴承较贵；精度越高越贵。二、滚动轴承的精度选择

相同型号的轴承，精度越高，价格就越高。一般机械传动中的轴承应选用普通级（0级）精度。三、滚动轴承的尺寸系列、内径等的选择

直径系列：载荷很小时，一般可以选择超轻或特轻系列；载荷很大时，可考虑选择重系列；一般情况下，可先选用轻系列或中系列，待校核后再根据具体情况进行调整。

宽度系列：一般情况下可选用窄系列，若结构上有特殊要求时，可根据具体情况选用用其他系列。

内径大小：是在轴的结构设计中完成的。注意事项

1）圆锥滚子轴承（30000型）和角接触球轴承（70000型）应成对使用。

2）自动调心轴承（10000型、20000型）要成对使用，否则轴承就不能起调心作用。

3）对于多支点的细长轴，各支点都应采用自动调心轴承。谢谢

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任务1输送机齿轮减速器滚动轴承的选用知识点3

滚动轴承受力分析和失效形式滚动轴承的基本结构、类型及代号1滚动轴承类型的选择2滚动轴承受力分析和失效形式3滚动轴承的寿命、载荷及计算方法4滚动轴承的组合结构5滚动轴承的固定和装拆6滚动轴承的润滑与密封7案例分析8一、滚动轴承元件的受力分析

实验证明，滚动轴承各元件受载后所产生的应力都是脉动循环变化的接触应力。因此大多数滚动轴承在工作时所受到的应力是交变应力。二、滚动轴承失效的主要形式滚动轴承的失效形式（1）疲劳点蚀（2）塑性变形（3）磨损滚动轴承工作过程中,滚动体相对内圈(或外圈)不断地转动,因此滚动体与滚道表面受交变应力作用,此应力可近似看作随载荷按脉动循环变化。由于脉动接触应力的反复作用,经一定循环次数后，首先在滚动体或滚道的表面下一定深度产生出疲劳裂纹,继而扩展到接触表面，形成疲劳点蚀。疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式。当轴承转速很低的情况或间歇摆动时,一般不会产生疲劳点蚀。但在很大的静载荷或冲击载荷作用下,会使轴承滚道和滚动体接触处产生塑性变形(滚道表面形成变形凹坑),从而使轴承在运转中产生剧烈振动和噪声,以至不能正常工作。由于使用、维护不当或密封、润滑不良等原因，还可能引起轴承的磨料磨损。轴承在高速运转时，还可产生胶合磨损。所以，要限制最高转速，就需采取良好的润滑和密封措施。三、滚动轴承的计算准则滚动轴承的计算准则一般转速的轴承高速轴承低速轴承如果轴承的制造、安装、密封、使用等情况均良好时，轴承的主要失效形式为疲劳点蚀，应以疲劳强度计算为依据进行轴承寿命计算；除疲劳点蚀外，其工作表面的过热也是重要的失效形式，因此除需要进行轴承寿命计算外还应校验其极限转速；可近似地认为轴承各元件是在静应力作用下工作的，其失效形式为塑形变形，应进行轴承的强静度计算。谢谢

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任务1输送机齿轮减速器滚动轴承的选用知识点4

滚动轴承的寿命、载荷及计算方法滚动轴承的基本结构、类型及代号1滚动轴承类型的选择2滚动轴承受力分析和失效形式3滚动轴承的寿命、载荷及计算方法4滚动轴承的组合结构5滚动轴承的固定和装拆6滚动轴承的润滑与密封7案例分析8一、基本概念（1）轴承的实际寿命（2）基本额定寿命（3）基本额定动载荷（4）基本额定静载荷（5）当量动载荷（6）当量静载荷（一）轴承的实际寿命

由于加工精度、材料的均质程度的差异，即使型号相同的轴承在相同的条件下工作，其实际寿命也各不相同。滚动轴承的实际寿命是指轴承中任意元件出现疲劳点蚀前轴承转过的总转数，或在一定转速下总的工作小时数。为了保证轴承工作的可靠性，在国家标准中规定以基本额定寿命作为计算依据。（二）轴承的基本额定寿命

轴承的基本额定寿命是指一批相同型号的轴承，在同样条件下工作，其中10%的轴承产生疲劳点蚀时转过的总转数(以为单位)，或在一定转速下总的工作小时数，分别用表示或表示。可见，基本额定寿命与破坏概率有关。对于每一个轴承来说，它能在基本额定寿命期内正常工作的概率为90%，而在基本额定寿命期未结束之前即发生点蚀破坏的概率仅为10%。（三）基本额定动载荷

轴承的基本额定动载荷是使轴承的基本额定寿命为106转时，轴承所能承受的最大载荷，用C

表示。对向心轴承是指径向载荷，并称为径向基本额定动载荷，用表示；对推力轴承指的是纯轴向载荷，并称为轴向基本额定动载荷，用表示；对角接触球轴承或圆锥滚子轴承，指的是使套圈间只产生纯径向位移的载荷的径向分量。（四）基本额定静载荷

基本额定静载荷是指受载最大的滚动体与内、外圈滚道接触处达到某一接触应力时的载荷，用表示。基本额定静载荷对于径向接触轴承和向心角接触轴承为单一的径向载荷，对轴向接触轴承为单一的轴向载荷。（五）当量动载荷

在计算轴承寿命时，为了能和基本额定动载荷进行比较，必须把实际作用在轴承上的双向载荷折算成与基本额定动载荷方向相同的一假想载荷，在该假想载荷作用下轴承的寿命与在实际载荷作用下轴承的寿命相同，则该假想载荷称为当量动载荷，用P表示。（六）当量静载荷

在计算静强度时，为了能和基本额定静载荷进行比较，必须把实际作用在轴承上的双向载荷折算成与基本额定静载荷方向相同的一假想载荷，在该假想载荷作用下轴承受载最大的滚动体和套圈滚道的塑性变形量之和与实际载荷作用下的塑性变形量之和相同，则该假想载荷称为当量静载荷，用P0表示。二、滚动轴承的寿命计算如图所示为轴承的当量动载荷P与基本额定寿命L10之间的关系曲线。其方程式为。其中为寿命指数，球轴承，滚子轴承。来表示轴承的基本额定寿命：（公式一）（公式二）（）来表示轴承的基本额定寿命：三、滚动轴承的当量动载荷计算

滚动轴承的基本额定动载荷是在一定的实验条件下确定的。对向心轴承是指承受纯径向载荷；对推力轴承是指承受中心轴向载荷。

如果作用在轴上的实际载荷是既有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想的载荷，故称为当量动载荷。

式中fp是载荷系数，是考虑振动、冲击等工作情况对轴承寿命的影响。可由表查得；Fr、Fa分别为轴承的径向载荷及轴向载荷（N）；X、Y分别为径向动载荷系数及轴向动载荷系数，可由表查得。对于向心轴承，当Fa/Fr>e、时，可由表查出X和Y的数值；当Fa/Fr<e时，轴向力的影响可以忽略不计（这时表中Y=0，

X=1）。e值列于轴承标准中，其值与轴承类型和Fa/C0r比值有关（C0r是轴承的径向额定静载荷）。以上X、Y、e、C0r诸值由制订轴承标准的部门根据实验确定。对径向接触轴承（α=0º），P=Fr；对轴向接触轴承（α=90º），P=Fa

载荷系数fp载荷性质fp机器举例无冲击或轻微冲击1.0~1.2电机、汽轮机、水泵、通风机中等冲击振动1.0~1.8车辆、机床、传动装置、起重机、冶金设备、内燃机、减速器等强大冲击振动1.8~3.0破碎机、轧钢机、石油钻机、振动筛

单列向心轴承的当量动载荷系数X、Y四、角接触轴承的轴向载荷计算（1）确定载荷作用中心

向心角接触轴承载荷作用中心O位置如图所示，其中参数的数值由轴承型号确定，可从手册中查出。（2）确定内部附加轴向力

向心角接触轴承承受径向载荷作用时，在承载区内的法向力可以分解为径向力和轴向力（如图所示）。在承载区内各滚动体所受到的径向分力之和与径向载荷相平衡，而其轴向分力之和就是内部附加轴向力，用S表示。表中列出了向心角接触轴承的内部附加轴向力的近似计算公式。角接触轴承内部轴向力轴承类型角接触球轴承圆锥滚子轴承30000型7000C型7000AC型7000B型内部轴向力

向心角接触轴承所受到的总的轴向力与外加轴向力Fa和内部附加力S有关。由于角接触轴承只能承受单方向的轴向力，故这类轴承都应成对使用。向心角接触轴承的组合安装可以是正装（面对面安装）和反装（背靠背安装），如图所示。图(a)中两端轴承外圈窄边相对，称为正装(面对面安装)，图(b)中两端轴承外圈宽边相对，称为反装(背靠背安装)。（3）计算向心角接触轴承轴向总载荷设轴受径向外力Fr和轴向外力Fa，根据静力平衡条件，计算出作用在两个轴承上的径向载荷Fr1、Fr2，并由表查算出派生的内部轴向力S1、S2，再按下述方法，确定轴承所受的总轴向力Fa1、Fa2

:1)当Fa+S2=S1时，轴在合外力的作用下，没有轴向移动的趋势。则轴承1、2所受的轴向载荷分别为自己内部轴向力本身，即

Fa1=S1、Fa2=S2

。

2)当Fa+S2>S1时，轴在合外力的作用下将有向左移动的趋势，但实际上轴必须处于平衡位置，即轴承座要通过轴承1的外圈施加一个附加的轴向力来阻止轴的移动，而使轴承1压紧，所以轴承1所受的总轴向力Fa1必须与Fa+S2相平衡，即S1=Fa+S2；而轴承2(放松端)的轴向力Fa2只受其内部轴向力S2本身，即Fa2=S2。3)当Fa+S2<S1时，轴在合外力的作用下将有向右移动的趋势，轴承2被压紧，而轴承1被放松。同样道理，放松端轴承1的轴向力Fa1=S1；而压紧端轴承2的轴向力为Fa2=S1-Fa。综上所述：在计算向心角接触轴承轴向载荷时，要通过力的分析判断轴承的放松端和压紧端。放松端的轴向载荷等于其内部轴向力；压紧端的轴向载荷等于除去其内部轴向力外，所有轴向力的代数和。谢谢

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任务1输送机齿轮减速器滚动轴承的选用知识点5

滚动轴承的组合结构滚动轴承的基本结构、类型及代号1滚动轴承类型的选择2滚动轴承受力分析和失效形式3滚动轴承的寿命、载荷及计算方法4滚动轴承的组合结构5滚动轴承的固定和装拆6滚动轴承的润滑与密封7案例分析8一、滚动轴承组合的轴向固定

轴承组合：轴承安装在机械上，与轴、轴承座（或箱体）、密封件等组成一个有机的整体,，称为轴承组合。包括：轴承组合的轴向、周心固定，轴承组合的调整，轴承与其他零件的配合、装拆，润滑和密封。由两端轴承分别限制一个方向的轴向移动，这种组合方式称为两端固定，如图（a）所示。为了补偿轴受热伸长，在轴承外圈与轴承盖之间留有间隙a=0.2~0.4mm。对于内部间隙可以调整的角接触轴承，在此处可以不留间隙，而是将间隙留在轴承内部，如图（b）所示。1.两端固定2.一端固定一端游动

当轴承的支跨度较大或工作温度较高时，多采用一端固定一端游动的组合方式。固定端限制轴承两个方向的移动，可以承受双向载荷；游动端轴承沿轴向可以自由移动，以适应两端固定组合方式的热胀冷缩影响。游动端若采用内外圈不可分离型轴承时，只需固定内圈，外圈在轴承孔内应有轴向游动（如图（a）所示）；若游动端采用内外圈可分离型轴承，则内圈和外圈都需要固定（如图（b）所示）；图（c）中，右端为内部间隙可以调整的向心角接触轴承构成的单支点双向固定，左端采用径向接触球轴承。3.两端游动人字齿轮传动，其左、右两端都采用圆柱滚子轴承，轴承的内、外圈都要求固定，以保证在轴承外圈的内表面与滚动体之间能够产生左右轴向游动。此种支承方式一般只用在人字齿轮传动这种特定的情况下，而且另一个轴必须采用两端固定结构。该结构可避免人字齿轮传动中，由于加工误差导致干涉甚至卡死现象。二、滚动轴承组合结构的调整1.轴承间隙的调整(1)调整垫片如图(a)所示，利用加减轴承端盖与箱体间垫片的厚度，进行调整。(2)可调压盖如图(b)所示，利用端盖上的调整螺钉推动压盖，移动滚动轴承外圈进行调整，调整后用螺母锁紧。

2.轴系轴向位置的调整

轴系轴向位置调整的目的是使轴上零件有准确的工作位置。如蜗杆传动，要求蜗轮的中间平面必须通过蜗杆轴线；直齿锥齿轮传动，要求两锥齿轮的锥顶点必须重合。图为小锥齿轮轴的轴承组合结构，轴承装在轴承套杯3内，通过加减套杯与箱体间垫片1的厚度来调整轴承套杯的轴向位置，即可调整小锥齿轮的轴向位置。通过加减套杯与端盖间垫片2的厚度可调整轴承间隙。谢谢

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任务1输送机齿轮减速器滚动轴承的选用知识点6

滚动轴承的固定和装拆滚动轴承的基本结构、类型及代号1滚动轴承类型的选择2滚动轴承受力分析和失效形式3滚动轴承的寿命、载荷及计算方法4滚动轴承的组合结构5滚动轴承的固定和装拆6滚动轴承的润滑与密封7案例分析8一、轴承的轴向固定

1.内圈的轴向固定

(a)为轴用弹性挡圈固定方式，这种方法制造简单、装卸方便、占位置小，用于轴承转速不高、轴向载荷不大、轴颈上车制螺纹有困难的场合。(b)为轴端挡圈固定方式，这种方法主要用于轴向载荷较大、轴承转速较高、轴端车制螺纹有困难的场合。(c)为圆螺母固定方式，这种方法用于轴承转速较高、轴向载荷较大的场合，但需要与止动垫圈配合使用，以防止螺母松动。(d)为紧定套固定，这种方法用于光轴上、轴承转速不高、承受平稳的径向载荷与不大的轴向载荷的调心轴承，它是在轴颈上安装锥形带槽紧定套，紧定套用螺母和止动垫圈定位。(a)(b)(c)(d)轴用弹性挡圈固定轴端挡圈固定圆螺母固定(a)孔用弹性挡圈固定，其特点与轴用弹性挡圈固定方法相同，多用于圆柱滚子轴承和轴向载荷不大的深沟球轴承。(b)止动环固定，这种方法仅适用于外圈带止动槽的深沟球轴承，且外壳为剖分式结构。(c)轴承盖固定，这种方法适用于转速高、轴向载荷大的各种向心轴承。(d)带槽锁紧螺母固定，适用于转速、轴向载荷大、且不便于用轴承盖固定的场合。(a)(b)(c)(d)

2.外圈的轴向固定

滚动轴承是标准件，需要与轴承座孔和轴颈之间的配合来保证轴承套圈的周向固定。因此轴承内圈与轴颈的配合采用基孔制，外圈与座孔的配合采用基轴制。滚动轴承的公差等级由轴承的尺寸公差和旋转精度决定。滚动轴承公差等级由国家标准（GB/T272）分为P2、P4、P5、P6（P6X）和P0五级，其中P2级最高，依次降低，P0最低，而其中只有深沟球轴承有P2级，圆锥滚子轴承有P6X级，无P6级。下图为滚动轴承配合的内、外径公差带图。

3.滚动轴承的配合装小型轴承——手锤＋辅助套筒中小型轴承——液压机压内圈中大型轴承——温差法（加热80-100度）拆①配合松的小型轴承——手锤＋铜棒敲内圈②压力法——拉杆拆卸器（拉马）二、轴承的装拆

(a)(b)谢谢

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任务1输送机齿轮减速器滚动轴承的选用知识点7

滚动轴承的润滑与密封滚动轴承的基本结构、类型及代号1滚动轴承类型的选择2滚动轴承受力分析和失效形式3滚动轴承的寿命、载荷及计算方法4滚动轴承的组合结构5滚动轴承的固定和装拆6滚动轴承的润滑与密封7案例分析8一、滚动轴承的润滑1）脂润滑→用于速度因素较小的场合优缺点：方便可靠，密封性好，不易流失；油膜强度高，承载力强；只需将润滑脂用人工、油脂杯、油枪及专用注油脂机填入轴承空间即可，一次加脂后可以工作相当长时间。常采用的润滑剂是润滑脂、润滑油2）油润滑→用于速度因素较高的场合优缺点：润滑油的润滑性能好，冷却效果较好，还能清洗工作表面，但油润滑时供油装置和密封装置较为复杂。1.接触式密封毡圈密封

密封圈式密封

2.非接触式密封迷宫式密封

间隙密封

二、滚动轴承的密封谢谢

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任务1输送机齿轮减速器滚动轴承的选用知识点8

案例分析滚动轴承的基本结构、类型及代号1滚动轴承类型的选择2滚动轴承受力分析和失效形式3滚动轴承的寿命、载荷及计算方法4滚动轴承的组合结构5滚动轴承的固定和装拆6滚动轴承的润滑与密封7案例分析8

如图所示输送机齿轮减速器中各轴均是由一对滚动轴承支承，根据齿轮的受力工况，输出轴支承根据工作条件拟采用型号为7212C的一对角接触球轴承。根据输出轴受力分析结果可知，轴承载荷：=1460.6N，=2803.05N，=1080N，转速，运转载荷平稳，工作温度＜120℃，轴承预期寿命，（滚动轴承的寿命一般与减速器的寿命或减速器的检修期大致相符，一般为2～3年）试问所选轴承的型号是否适用？任务描述

本任务中，已知轴承的型号、工作状况、具体受载情况及轴承的预期寿命为40000小时，判断该轴承是否合用。对于一般转速的轴承，即n＞10r/min的轴承，如果轴承的制造、安装、密封、使用等情况均良好时，轴承的主要失效形式为疲劳点蚀，应以疲劳强度计算为依据进行轴承寿命计算，故本任务需用寿命计算公式计算轴承的使用寿命。在运用此公式计算轴承寿命时，关键是求轴承的当量动载荷。当量动载荷的计算比较复杂，须认真进行验算。计算出轴承寿命Lh10后再与预期寿命L'h10进行比较，若Lh10≥L'h10，则选用的轴承适用，能满足工作要求；若Lh10＜L'h10则表示轴承不能满足工作要求，须重新选择轴承型号。滚动轴承的选用与轴的结构设计是并行的，注意相互尺寸的关联。一般机械设计中，设计人员主要是熟悉轴承国家标准及产品样本，根据工作条件，通过《机械设计手册》、《滚动轴承国家标准》及《滚动轴承产品样本》等正确选择滚动轴承的型号、确定轴承的尺寸及轴承的组合设计，这也是滚动轴承支承设计中的三项任务。任务分析国标久久：任务实施

本任务属于已知轴承工作状况及轴承型号，应用公式校核。

1.查机械设计手册，得7212C轴承基本额定动载荷，基本额定静载荷；

2.计算判断系数e：

，用插入法查下表得e=0.39；3.计算轴承1和轴承2的内部轴向力和，方向如图所示。因为：＞所以，轴承1为“压紧”端：轴承2为“放松”端：4.计算轴承1、2的当量动载荷为：用插入法查表得：X1=0.44、Y1=1.44;X2=1、Y2=0故当量动载荷为：5.计算轴承寿命：因轴的结构需求，两端选择同型号轴承，所以当量动载荷大的轴承寿命短。现P1＞P2，故只需计算轴承1的寿命。工作温度≤120℃，查表得温度系数取；载荷平稳，查表得载荷系数取；球轴承，所以，轴承1的寿命为寿命满足要求，此轴承使用寿命要求，故轴承型号合适。上述可以说明：如果算得的寿命不能满足规定的要求（寿命太短或过长），一般先考虑选用另一种宽度系列或直径系列的轴承，其次再考虑改变轴承类型。如7212C不能满足，可试选7312C，保证内圈直径不变；若球轴承不能满足要求，可考虑试选圆锥滚子轴承。谢谢

项目四、传动系统典型零部件的设计与选用

任务2输送机齿轮减速器输出轴的设计知识点1

轴的组成及分类

输出轴为低速高扭矩转轴，轴中通过平键联接大齿轮，两端由一对滚动轴承支承，轴输出端通过联轴器与工作机输入轴相连。已知输出轴传递功率P=4.63kW，转速n=88.3r/min；输出轴上大齿轮的分度圆直径d1=250mm，齿轮轮毂宽b1=55mm；联轴器与输出轴联接部位的毂宽b2=112mm；输出轴上的轴承采用7212C角接触球轴承，运转载荷平稳。试设计此输出轴。任务描述注：图片引用来自高等教育出版社网络平台轴的组成及分类1轴的常用材料2轴的结构设计3轴设计的基本方法与步骤45案例分析23（一）轴的功用：1）支承传动零件；2）传递运动和动力

轴承齿轮轴带轮机架一、轴的分类3（二）轴的组成

轴主要由轴颈、轴头、轴身三部分组成。轴颈：轴上与轴承配合的轴段称为轴颈。轴头：轴与回转零件（包括联轴器）的轮毂配合的轴段称为轴头。轴肩：相邻两轴段之间用作轴向固定零件的侧面（台阶部分）称为轴肩。轴环：长度较小而直径同时大于相邻两轴段的轴段称为轴环。轴身：连接轴头与轴颈的非配合过渡轴段称为轴身。23（三）轴的分类

1、按承载情况

心轴——只受弯矩而不传递转矩。例：自行车的前轮轴（固定心轴）;铁路机车轮轴、滑轮轴（旋转心轴）。23传动轴：主要用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受的弯矩很小的轴。汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。23转轴——在工作过程中既受弯矩，又受转矩作用的轴称为转轴。常将转轴设计成阶梯轴。32、按轴线形状分

直轴：阶梯轴加工复杂，应力集中源多，容易实现轴上零件装配和定位。机械中最常见常用作转轴，如减速器中的轴光轴加工简单，应力集中源少，不易实现轴上零件装配和定位。主要用作传动轴，如机床主轴，汽车传动轴曲轴：主要应用于各类发动机中挠性轴：可把回转运动传到任何位置，用于受到连续振动场合谢谢

项目四、传动系统典型零部件的设计与选用主讲教师|程畅

任务2输送机齿轮减速器输出轴的设计知识点2

轴的常用材料轴的组成及分类1轴的常用材料2轴的结构设计3轴设计的基本方法与步骤45案例分析1、碳素钢——常用35#、45#

、50#，正火调质2、合金钢——常用40Cr、20Cr、20CrMnTi、20Cr2MoV、38CrMoAl，高速、重载。注意：①采用合金钢并不能提高轴的刚度。②轴的热处理和表面强化可提高轴的疲劳强度。轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：

1.轴的强度、刚度及耐磨性要求；

2.轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；

3.轴的材料来源和经济性等。

3、球墨铸铁及高强度铸铁——具有优良的工艺性，不需要锻压设备，吸振性好，对应力集中敏感性低，耐磨，但可靠性差，用于形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴谢谢

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任务2输送机齿轮减速器输出轴的设计知识点3

轴的结构设计轴的组成及分类1轴的常用材料2轴的结构设计3轴设计的基本方法与步骤45案例分析23一、轴结构设计的基本要求

1）轴上零件有准确的工作位置，定位可靠；2）轴段直径须符合标准直径系列；3）受力合理，有利于提高轴的强度和刚度；4）有良好的加工工艺性能和装配、调整工艺性能。二、轴结构设计的原则1）轴的结构越简单越合理2）装配越简单、方便越合理三、轴的结构设计中主要解决的几个问题

（一）合理布局

轴上零件布置是否合理，关系到能否改善轴的结构合理性和装配工艺性，有时甚至关系到能否改善轴的受力情况，提高轴的强度问题。

布置方案，就是考虑合理安排动力传递路线和预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。

（二）轴段直径及长度的确定

轴结构尺寸的确定包括径向尺寸（直径）和轴向尺寸（长度）两部分。各轴段径向尺寸的变化和确定主要取决于轴上零件的安装、定位、受力状况以及轴的加工精度要求等。而各轴段的长度的确定则根据轴上零件的位置、配合长度、轴承组合结构以及箱体的有关尺寸来确定。1、各轴段直径确定

（1）按扭转强度估算轴段最小直径dmin：（2）按轴上零件布局、定位要求确定各段轴径（阶梯轴）注意：①应考虑对轴肩大小的尺寸要求及与轴上零件、密封件的尺寸匹配(a)对于非定位轴肩轴径：仅仅是为了轴上零件装拆方便或区别不同的加工表面时，其直径变化值应较小，一般直径差取1～3mm。(b)对于定位轴肩轴径：轴肩的尺寸大小按标准规定选取。为保证零件与定位面完全贴靠，轴上过渡圆角半径r应小于零件半径R或倒角C，即r＜C＜h，r＜R＜h。一般取定位轴肩(轴环)高度h=（2～3）C或h=（2～3）R。轴环的宽度b≈1.4h，h=（0.07～0.1）d；R、C和r值参见下表。定位轴肩轴环处定位轴肩(c)对于确定装有滚动轴承、密封件等标准件的轴段：除了满足轴肩大小的要求外，其轴径应满足标准件内径标准值要求。②同一轴径轴段上不能安装三个以上零件。

（1）各轴段与其上相配合零件宽度相对应1）轴段长度一般应比轮榖长度短2～3mm；2）平键应比配合长度稍短5～10mm；3）同一轴上的多个传动件的键连接应在轴线同一侧。2、各轴段长度确定

（2）转动零件与静止零件之间必须有一定的间隙。（3）为减小轴的弯矩，提高轴的强度和刚度，支承零件（如轴承）的位置应尽量靠近传动件。（4）外伸轴长度的确定取决于外伸段上安装的外接零件（如联轴器、带轮、齿轮等）以及轴承端盖的结构尺寸（考虑装卸）。

（三）轴向固定1、轴肩和轴环

特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力

应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位（b）（a）（c）2、套筒特点：简单可靠，简化了轴的结构且不削弱轴的强度

应用：常用于轴上两个近距离零件间的相对固定，不宜用于高速轴。3、轴用圆螺母

特点：定位可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力由于切制螺纹使轴的疲劳强度下降

应用：常用于轴的中部和端部4、轴端挡圈

用于轴端定位，可承受剧烈振动和冲击5、轴承端盖

轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置6、弹性挡圈

特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力，切槽需要一定的精度。应用：常用于固定滚动轴承等的轴向定位。7、锁紧挡圈、紧定螺钉或销

适用于轴向力小，转速低的场合8、圆锥面（+挡圈、螺母）

特点：装拆方便，可兼做周向固定应用：常与轴端挡圈联合使用，宜用于高速、冲击及对中性要求高的场合。

（四）周向固定五、结构工艺性1）轴肩圆角r2）轴端倒角3）砂轮越程槽4）螺纹退刀槽5）同一轴上键槽位于圆柱同一母线上谢谢

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任务2输送机齿轮减速器输出轴的设计知识点4

轴设计的基本方法与步骤轴的组成及分类1轴的常用材料2轴的结构设计3轴设计的基本方法与步骤45案例分析23

轴设计的总体思路：轴的强度计算和轴系零件结构设计交错进行，边画图、边计算、边修改（即“三边”方法），轴设计基本步骤如下。

1.根据机械方案的整体布局，制定轴上零件的布置和装配方案。2.选择轴的材料及热处理工艺。3.初步估算轴的直径。最小直径的估算有下列两种方法：（1）按扭转强度初步估算轴的最小直径（转轴）设计公式：

（2）对一般减速器中高速级输入轴，可按=（0.8～1.2）估算（为电动机轴径）；各级低速轴的最小直径可按同级齿轮中心距估算，=（0.3～0.4）。

对于低速轴（输出轴），最小直径视外伸轴段所连接的联轴器孔径范围或其它零件轮毂要求而定。放大轴径：一个键槽：3~5%

二个键槽：7~10%取标准值

轴上有键槽时：4.进行轴系零部件的结构及尺寸设计。（1）拟订轴上零件装配方案。为了便于安装和拆卸，转轴一般都制成阶梯轴。（2）确定轴上零件的位置和固定方式：周向定位、轴向定位。（3）确定各轴段的直径。（4）确定各轴段的长度。（5）结构细节设计。5.进行轴的强度计算。（实心轴）设计公式6.根据计算结果修改设计。7.绘制轴的零件工作图。强度条件谢谢

项目四、传动系统典型零部件的设计与选用主讲教师|程畅

任务2输送机齿轮减速器输出轴的设计知识点5

案例分析轴的组成及分类1轴的常用材料2轴的结构设计3轴设计的基本方法与步骤45案例分析

已知输出轴传递功率P=4.63kW，转速n=88.3r/min；输出轴上大齿轮的分度圆直径d1=250mm，齿轮轮毂宽b1=55mm；联轴器与输出轴连接部位的毂宽b2=112mm；输出轴上的轴承采用7212C角接触球轴承，运转载荷平稳。试对此输出轴进行结构设计及强度计算，并绘制轴的工作简图。任务描述

本任务中，带式输送机用的减速器为一般机械。输出轴上中间部位只安装一大齿轮，两端通过两角接触球轴承安装在箱体上，最小直径处安装半联轴器，结构较简单。结构设计上主要考虑齿轮、轴承、联轴器的轴向与周向固定及两键槽的加工工艺性等。由于输出轴上载荷不大，其轴的失效形式主要是轴在扭矩和弯矩作用下的疲劳破坏，因此主要计算是强度计算，其强度须满足弯曲和扭转组合作用的要求。减速器传递的功率不大，对轴所选用的材料无特殊要求，一般选用轴常用材料45中碳钢。设计与联轴器连接部位轴的长度时，如采用弹性柱销联轴器，须考虑联