机械基础-案例14 滚动轴承计算
机械设计基础第章滚动轴承轴向力的计算
机械设计基础第章滚动轴承轴向力的计算滚动轴承是一种重要的机械传动部件，广泛应用于各种机械设备中。
在滚动轴承的设计中，轴向力的计算是重要的一环。
轴向力是指作用在轴承上的沿轴向方向的力，它对轴承的正常工作和寿命具有重要影响。
轴承在工作过程中，常常受到来自外部或内部的轴向力的作用。
外力主要包括：1.传动装置的轴向力：在一些传动装置中，由于齿轮、联轴器、皮带轮等传动元件的轴向对各来的作用，会使得轴承受到轴向力的作用。
2.轴向定位力：当轴承所选择的结构形式为非推力轴承，即由轴承的其他结构形式来决定轴承承受的轴向力，比如圆锥滚子轴承、调整心形滚子轴承等。
3.实际工况的影响力：比如离心力、旋转不平衡力等，由于转子的形状和运动特性，往往会使得轴承受到轴向力的作用。
内力主要包括：1.轴的伸长引起的力：当轴受到拉伸力或拉压力时，会产生轴向力作用于滚动轴承上。
2.温度变化引起的力：由于温度变化引起的轴线伸长或缩短导致的轴向力。
3.轴的变形引起的力：由于轴的变形导致的轴向力，如轴端的盖板，轴承座两侧安装的螺钉张紧方式的变形。
1.当轴承承受的轴向力为外力时，根据传动装置的轴向力大小和方向来计算。
一般可以通过传动装置的设计手册或相关文献来获取。
2.当轴承承受的轴向力为内力时，可以通过相关的计算公式来计算。
比如，当轴受到拉伸力时，轴向力可以通过公式F=σ×A计算，其中F为轴向力，σ为轴的应力，A为轴截面积。
3.当轴承承受的轴向力为温度变化引起的力时，可以通过计算轴线伸长或缩短的量来计算轴向力。
在滚动轴承的设计中，合理计算轴向力是十分重要的，轴向力过大或者过小都会对轴承的使用寿命和运行效果产生负面影响。
因此，在设计滚动轴承时，需要结合实际应用情况，充分考虑轴向力的计算，以确保轴承正常工作并具有较长的使用寿命。
滚动轴承教案
滚动轴承教案(总10页) --本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--教学试讲教案导入新课（2分钟）通过例举生活中零件配合的例子引入新课，例如溜冰鞋和电动机。
简单介绍轴承的作用和分类。
一、轴承的功能：用来支承轴上零件。
二、轴承的基本要求1、能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。
2、具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。
3、具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。
熟悉滚动轴承类型及特点（15分钟） 滚动轴承一、滚动轴承的结构（8分钟）滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。
通常内圈随轴颈转动，外圈装在机座或轴承孔内固定不动。
内、外圈都制有滚道，当内、外圈相对旋转时，滚动体将沿滚道滚动。
保持架的作用是把滚动体沿滚道均匀地隔开。
滚动体与内外圈的材料应具有高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。
一般用铬合金钢制造，经热处理后硬度可达61～65HRC ，工作表面须经磨削和抛光。
保持架一般用低碳钢板冲压制成，高速轴承多采用有色金属或塑料保持架。
与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小，起动灵敏、效率高、润滑简便和易于互换等优点，所以获得广泛应用。
它的缺点是抗冲击能力较差，高速时出现噪声，工作寿命不及液体摩擦的滑动轴承。
由于滚动轴承已经标准化，并由轴承厂大批生产，所以较滑动轴承应用更广泛。
二、滚动轴承的分类（7分钟）内圈 保持架球 外圈 (a)深沟球轴承 上圈 球 保持架 下圈 (b)推力球轴承 外圈内圈保持架 滚子 (c)圆锥滚子轴承 通过图片和文字说明，导通过图片形象讲解滚动轴承的结滚动轴承分类的方法很多，按其所能承受的载荷方向或公称接触角的不同，分为：（1）向心轴承 主要用于承受径向载荷。
（2）推力轴承 主要用于承受轴向载荷。
按其滚动体的种类，分为： （1）球轴承 滚动体为球。
（2）滚子轴承 滚动体为滚子。
滚子轴承按滚子的种类，分为圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承。
机械设计基础第11章滚动轴承轴向力的计算
见课件机械设计重点难点寿命计算
四、角接触向心轴承轴向载荷的计算 工作过程中要产生内部的轴向力，为了保证
径向载荷即为由外界作用到轴上的径向力 Fr 在各轴承上
这类轴承正常工作，通常是成对使用的。安 产生的径向载荷； 装方式：分为反装和正装，如图16—8 产生的，而是 轴向载荷Fa并不完全由外界轴向作用力 FA和图169应该根据整个轴上的轴向载荷（包括径向载荷 Fr 产生的 ，P261所示。
6
四、角接触向心轴承轴向载荷的计算
如果F/2+FA < F/1 （见图），此时轴有左移的趋势， 轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”。 为了保持轴的平衡，在轴承2的外圈上必有一个平衡力Fb2
作用，作与上述相同的分析。
Fb2
FA
1 2 O2 F’2 F’1 O1 a2 a1 Fr2 Fr1
同样的分析，得作用在轴承1及轴承2上的轴向力分别 为 Fa1 = F/1 （16-8） 5 Fa2= F/1 -FA （16-8） 见课件机械设计重点难点寿命计算
三、滚动轴承的当量动载荷：
在进行轴承寿命计算时，轴承在许多应用场合， 常常同时承受径向载荷Fr和轴向载荷Fa； 当量动载荷P的一般计算公式： 这时，必须把实际载荷换算为与确定基本荷的载荷条件相一致的当量动载荷，用 式中：X，Y分别为径向，轴向载荷系数： 字母P表示。 其值见表16—12，P260. 对于只能承受纯径向载荷R的轴承：P=Fr. 对于以承受径向载荷为主的轴承，称为径向 当量动载荷，用Pr表示； A的轴承：P=Fa 对于只能承受纯轴向载荷 对于以承受轴向载荷为主的轴承，称为轴向 当量动载荷，用Pa表示.
因此根据力的平衡关系作用在轴承1的外圈上的力应是fb1且有作用在轴承1上的总的轴向力fa1167作用在轴承2上的轴向a2为即轴承2只受其自身的内部轴向r1fa四角接触向心轴承轴向载荷的计算四角接触向心轴承轴向载荷的计算同样的分析得作用在轴承1及轴承2上的轴向力分别见图此时轴有左移的趋势轴承2被压紧轴承1被放松
机械设计基础--滚动轴承
?
RV2 RH2 Fr
角 接 触 球 轴 承
RV1 RH1 1,角接触轴承的派生轴向力 Fs O -支反力作用点,即法线与轴线的交点. 向心角接触轴承(角接触球轴承,圆锥滚子 轴承)受纯径向载荷作用后,会产生派生轴 FS 向分力 FS . O F 派生轴向力: si ≈ 1.25 Fr tgα 注意 F 的
Fr1 ● 若 FS1 + FA > FS2
Fr2
轴向合力向右,轴有向右移动的趋势,
但外圈被固定, 右轴承被压紧,会产生反力FS2′, 即:Fa1=FS1 (放松端) 使轴向力平衡, 使得 FS 1 + FA = FS 2 + FS 2 ′ FS2 和 FS2′ 都是右轴承所受的力,故: Fa 2 = FS 2 + FS 2 ′ = FS 1 + FA 而左轴承被放松, 故:Fa1 = FS 1
(放松端)
1 FS2′
FS1
2
FA
FS2
● 若 FS2 + FA < FS1, 轴向合力向左,轴有向左移动的趋势, 右轴承被压紧,会产生反力FS 2′, 使轴向力平衡:
FS 1 = FS 2 + FA + FS 2 ′ Fa1 = FS 1
(放松端)
∴
Fa 2 = FS 1 FA(压紧端)
归纳如下: 根据排列方式判明派生轴向力 FS 1,FS2 的方向; 判明轴向合力指向及轴可能移动的方向, 分析哪端轴承被"压紧",哪端轴承被"放松"; "放松"端的轴向载荷等于自身的内部轴向力, "压紧"端的轴向载荷等于除去自身派生轴向力 后其它轴向力的代数和. 对于能够承受少量轴向力而α=0 的向心轴承: (如深沟球轴承) 因为:α=0 , FS1=0 ,FS2= 0 所以:Fa=FA 图中: Fa1=0 Fr1 Fa2=FA FA
机械设计基础第节滚动轴承轴向力的计算
机械设计基础第节滚动轴承轴向力的计算滚动轴承是一种常用的机械元件，用于支撑与传递轴向载荷和径向载荷。
在机械设计中，计算滚动轴承轴向力是非常重要的一部分，涉及到轴承的选型和设计。
本文将介绍滚动轴承轴向力的计算方法。
一、轴向载荷的种类在机械系统中，轴向载荷分为静载荷和动载荷两种。
1.静载荷：轴向载荷恒定不变的情况下的载荷称为静载荷。
静载荷通常由设备的自重、安装在轴上的其他零件的重量、负荷的重量等构成。
2.动载荷：轴向载荷大小在运行过程中有变化的载荷称为动载荷。
动载荷通常通过计算得出，可以是来自于负载的力或力矩引起的轴向力。
二、静载荷的计算静载荷的计算主要包括扭矩产生的轴向力、径向载荷以及其他附加载荷的计算等。
1.扭矩产生的轴向力：扭矩产生的轴向力是由于传递扭矩而引起的轴向力。
一般情况下，扭矩产生的轴向力可以通过计算得出，计算公式如下：Fa=(KT×Md)/L其中，Fa为扭矩产生的轴向力，KT为轴向力系数，Md为传递的扭矩，L为轴承的有效传递长度。
2.径向载荷：径向载荷是指垂直于轴向的力。
径向载荷通常由设备的自重、传动装置的重量、负载的重量等构成。
径向载荷的计算需要考虑设备的结构和工作环境等因素。
3.其他附加载荷：其他附加载荷通常包括轴向预紧力、温度变化引起的载荷、振动引起的载荷等。
这些附加载荷需要在设计过程中进行综合考虑。
三、动载荷的计算动载荷的计算需要考虑到设备在运行中的工况、运行速度、负载类型等因素。
常见的动载荷计算方法有以下几种：1.动载荷的估计：根据设备的工作环境和使用条件，根据经验公式或实验结果进行动载荷的估计。
2.动载荷的测量：通过测量设备在运行过程中的实际载荷，得到动载荷的大小。
3.动载荷的模拟计算：通过建立设备的动态模型，对工作过程进行模拟计算，得到动载荷的大小。
四、滚动轴承轴向力的选型在计算得到滚动轴承的轴向力后，还需要根据轴承的轴向载荷容量、速度等特性进行选型。
轴向载荷容量是指滚动轴承在承受轴向力时的极限载荷能力，通常通过轴向载荷容量图进行选型。
滚动轴承轴系的组合结构设计方案
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y设计说明书设计课题：滚动轴承，轴系的组合结构设计课程名称：机械学基础姓名：潘瑞学号：6090410429班级： 0936104院系：英才学院自动化设计要求：一钢制圆轴，装有两胶带轮A和B，两轮有相同的直径D=360mm，重量为P=1kN，A轮上胶带的张力是水平方向的，B轮胶带的张力是垂直方向的，它们的大小如下图所示。
设圆轴的许用应力[σ]=80MPa，轴的转速n=960r/min，带轮宽b=60mm，寿命为50000小时。
1>. 按强度条件求轴所需的最小直径2>. 选择轴承型号<按受力条件及寿命要求）3>.按双支点单向固定的方法，设计轴承与轴的组合装配结构，画出装配图<3号图纸）4>. 从装配图中拆出轴，并画出轴的零件图<3号图纸）2kN设计步骤：一、根据强度条件计算轴所需的最小直径1、先计算C、D支点处的受力从而可得D点所受轴向力从而可得D点所受轴向力2、计算弯矩，求得最小直径水平方向上：时时竖直方向上：时时时Fdx 水平方向：竖直方向:120 Nm97.5 Nm由弯矩图判断可得：C点为危险点，故可得：解得所以，最小直径为37.7mm。
二、轴材料的确定根据已知条件的[σ]=80MPa，为对称循环应力状态下的许用弯曲力，确定材料为合金钢。
以上最小直径是按弯曲扭转组合强度计算而得来的，即在[σ]=80MPa的合金钢情况下，，强度足以达到要求。
三、受力条件及寿命要求选择轴承型号由前面的受力分析可知：所要设计的轴仅受径向作用力，故优先考虑选择深沟球轴承。
分析：若选择深沟球轴承，,,,，，，，所以：根据题意经查GB/T 276-1994，选择6412型深沟球轴承，，。
带入验证：所以，，符合要求，故选择6412。
以下为深沟球轴承6412的相关参数如下表所示：/mm|d: 60四、设计轴承与轴的组合装配结构1、确定轴上零件的位置及轴上零件的固定方式首先确定将B胶带轮放在箱体内部中央，深沟球轴承对称的分布在B胶带轮两边，轴的左侧外延伸端安装A胶带轮。
机械设计基础了解滚动轴承的基本原理
机械设计基础了解滚动轴承的基本原理滚动轴承是一种常见的机械装置，用于支撑和导向旋转机械零件。
了解滚动轴承的基本原理对于机械设计非常重要。
本文将介绍滚动轴承的结构和工作原理，并探讨了其在机械设计中的应用。
一、滚动轴承的结构滚动轴承主要由内外圈、滚动体和保持架组成。
内外圈分别与轴和壳体连接，滚动体则位于内外圈之间，保持架则固定滚动体的相对位置。
这种结构可以有效地减小摩擦阻力，并改善轴承的传递能力。
二、滚动轴承的工作原理滚动轴承通过滚动体在内外圈之间滚动来传递轴向负荷和径向负荷。
滚动体通常为钢球、圆柱形或圆锥形滚子等。
当外力作用于滚动体时，滚动体将在内外圈之间滚动，从而实现轴向和径向负荷的传递。
三、滚动轴承的应用滚动轴承广泛应用于各种机械设备中，如汽车、机床、电机等。
它们用于支撑和导向旋转部件，减小摩擦损失，并保证机械设备的正常运行。
滚动轴承的选择要根据负荷、转速、工作环境等因素进行合理选择。
四、滚动轴承的优势和局限性滚动轴承具有承载能力强、摩擦小、寿命长等优势。
然而，滚动轴承也存在一些局限性，例如在高速旋转和高温环境下，会产生摩擦、振动和噪音等问题。
因此，在设计中需要根据具体情况选择合适的轴承类型和润滑方式。
五、滚动轴承的维护保养为了保证滚动轴承的正常运行，需要进行定期的维护保养。
包括定期清洗、检查和润滑等。
正确的维护措施可以延长轴承的使用寿命，减少故障和停机时间。
六、总结滚动轴承作为一种常见的机械装置，在机械设计中起着重要的作用。
了解滚动轴承的基本原理可以帮助工程师在设计过程中选择合适的轴承类型，并保证机械设备的正常运行。
在实际应用中，需要根据具体情况进行轴承的选择、维护和保养，以提高机械设备的性能和可靠性。
机械设计基础杨可桢版滚动轴承
向心轴承 径向接触: α =0°→以FR(径向载荷)为主
角接触 : 0°＜ α ≤ 45° →FＲ＋FＡ(径向)
推力轴承 角接触 : 45°＜ α ＜ 90°→FA＋FR(轴向)
α=0
°
轴向接触:
α
α
=90°
→FＡ(轴向载荷)
α
α
径向接触 角接触向心 角接触推力
轴向接触
二. 滚动轴承旳基本类型和特点 p.253 表16-2
FR2F
面 FR2F=FR1F＋F=4803＋4500=9303N FR1F
F
最不利情况: F 与H、V面旳合力共面
L
K
轴承径 向力
FR1=
F2 R1H
F2 R1V
FR1F
13758N
FR2=
F2 R2H
F
2 R 2V
FR2F
19002N
四. 轴承旳轴向载荷FＡ P.260
1.径向接触轴承－ (6 、 1 、 2类) 1
一.轴承功用
→支承轴及轴上零件,并确保旋转精度 降低轴与支承间旳摩擦与磨损
二.特点: 1.摩擦阻力小, 功率损耗少, 起动敏捷 2.润滑简便, 易于更换, 价格低。 3.抗冲击能力差, 高速时出现噪音; 寿命也比不 上液体润滑旳滑动轴承
三. 滚动轴承旳设计→ ┌轴承本身旳设计→┌类型旳选择 │ 四. 滚动轴承旳构造└尺: 寸旳选择 └轴承组合设计→安装、调整、 └ FA2 ＝ F1′ ＋ Fa
⑴当F1′+Fa＞ F2′
⑵当F1′+Fa＜ F2′
⑵当F1′+Fa ＜ F2′→
左边压紧→S1 S1
→ F1′+Fa ＋S1＝ F2′
(完整)滚动轴承的寿命计算
滚动轴承的寿命计算1 基本额定寿命和基本额定动载荷轴承中任一元件出现疲劳点蚀前的总转数或一定转速下工作的小时数称为轴承寿命.大量实验证明,在一批轴承中结构尺寸、材料及热处理、加工方法、使用条件完全相同的轴承寿命是相当离散的(图1是一组20套轴承寿命实验的结果),最长寿命是最短寿命的数十倍。
对一具体轴承很难确切预知其寿命，但对一批轴承用数理统计方法可以求出其寿命概率分布规律。
轴承的寿命不能以一批中最长或最短的寿命做基准，标准中规定对于一般使用的机器,以90％的轴承不发生破坏的寿命作为基准。
(1)基本额定寿命 一批相同的轴承中90%的轴承在疲劳点蚀前能够达到或超过的总转数r L (610转为单位)或在一定转速下工作的小时数()h h L 。
图1 轴承寿命试验结果可靠度要求超过90％，或改变轴承材料性能和运转条件时，可以对基本额定寿命进行修正.（2)基本额定动载荷 滚动轴承标准中规定,基本额定寿命为一百万转时,轴承所能承受的载荷称为基本额定动载荷，用字母C 表示，即在基本额定动载荷作用下，轴承可以工作一百万转而不发生点蚀失效的概率为90%。
基本额定动载荷是衡量轴承抵抗点蚀能力的一个表征值，其值越大,轴承抗疲劳点蚀能力越强。
基本额定动载荷又有径向基本额定动载荷（r C )和轴向基本额定动载荷（a C ）之分.径向基本动载荷对向心轴承（角接触轴承除外)是指径向载荷，对角接触轴承指轴承套圈间产生相对径向位移的载荷的径向分量。
对推力轴承指中心轴向载荷。
轴承的基本额定动载荷的大小与轴承的类型、结构、尺寸大小及材料等有关，可以从手册或轴承产品样本中直接查出数值。
2 当量动载荷轴承的基本额定动载荷C （r C 和a C ）是在一定条件下确定的。
对同时承受径向载荷和轴向载荷作用的轴承进行寿命计算时，需要把实际载荷折算为与基本额定动载荷条件相一致的一种假想载荷，此假想载荷称为当量动载荷，用字母P 表示。
当量动载荷P 的计算方法如下：同时承受径向载荷r F 和轴向载荷a F 的轴承()P r a P f XF YF =+（1)受纯径向载荷r F 的轴承（如N 、NA 类轴承）P r P f F =（2）受纯轴向载荷a F 的轴承(如5类、8类轴承)P a P f F =（3）式中：X ——径向动载荷系数，查表1； Y ——轴向动载荷系数，查表1; P f 冲击载荷系数，见表2。
机械设计基础-13.4滚动轴承的工作情况
第四节滚动轴承的工作情况所选出的轴承，是否能满足设计约束，是不是最优的选择方案，还需要作进一步的检验(或称校核)。
为此，必须了解轴承工作时其有关元件所受的载荷和应力的情况和应满足的设计约束。
这是进行校核时应首先考虑的问题。
一、滚动轴承工作时轴承元件上的载荷分布外载荷作用于轴承上是通过滚动体由一个套圈传递给另一个套圈的。
径向载荷通过轴颈作用于内圈，位于上半圈的滚动体不会受力，而由下半圈的滚动体将此载荷传到外圈上。
假定内、外圈的几何形状并不改变，则由于它们与滚动体接触处共同产生局部接触变形，内圈将下沉一个距离，亦即在载荷作用线上的产生一个接触变形量。
真实的变形量的分布是中间最大，向两边逐渐减小。
可以进一步判断，接触载荷也是处于Fr作用线上的接触点处最大，向两边逐渐减小。
各滚动体从开始受力到受力终止所对应的区域叫做承载区。
根据力的平衡原理，所有滚动体作用在内圈上的反力FNi′的向量和必定等于径向载荷Fr。
实际上由于轴承内存在游隙，故由径向载荷Fr产生的承载区的范围将小于180⁰。
也就是说，不是下半部滚动体全部受载。
二、轴承工作时元件上载荷及应力的变化对于工作时旋转的内圈上任一点a，在承受载荷区内，每次与滚动体接触就受载荷一次，因此旋转内圈上a点的载荷及应力是周期性变化的。
如图a所示。
对于固定的外圈，各点所受载荷随位置不同而大小不同，对位于承受载荷区内的任一点b，当每一个滚动体滚过便受载荷一次，而所受载荷的最大值是不变的，承受稳定的脉动载荷。
如图b所示。
滚动体工作时，有自转又有公转，因而，其上任一点所受的载荷和应力也是变化的，其变化规律与内圈相似，只是变化频率增加，如图c所示。
综上所述，滚动轴承各元件上所受的应力，都是按脉动循环变化的接触应力。
三、轴向载荷对载荷分布的影响当角接触球轴承或圆锥滚子轴承(现以圆锥滚子轴承为例)承受径向载荷Fr时，由子滚动体与滚道的接触线与轴承轴线之间夹一个接触角，因而各滚动体的反力力并不指向半径方向，它可以分解为一个径向分力和一个轴向分力。
机械基础 第十二章 轴承
《机械基础》第十二章
轴承
轴承 轴承是机器中用来支承 转动的轴和轴上零件的重要 零部件，它能保持轴的正常 工作位置和旋转精度，减小 转动时轴与支承间的摩擦和 磨损，轴承性能的好坏直接 影响机器的使用性能。因此， 轴承是机器的重要组成部分。
滚动轴承
滚动轴承具有摩擦力矩小，易起动， 载荷，转速及工作温度的适用范围较广， 轴向尺寸小，润滑维修方便等优点，滚动 轴承已标准化，在机械中应用非常广泛。
滚动轴承的结构特点
（4）极限转速 滚动轴承在一定的载荷及润滑条件下，轴承许可的最高转速称为极限转速。转速过高会产生高温，
润滑失效产生破坏。
提高轴承极限转速的措施有：提高轴承精度，选用较大的游隙，改用特殊材料及结构的保持架，采 用循环润滑、油雾润滑或喷射润滑，设置冷却系统等。
滚动轴承的 轴向固定
《机械基础》第十二章
图12-6 滚动轴承的角偏位
滚动轴承的结构及特点
滚动轴承的结构特点
（3）游隙 轴承内、外滚道与滚动体之间的间隙量称为游隙，即为当一个 座圈固定时，另一座圈沿径向或轴向的最大移动量。如图12-7所示 。游隙可影响轴承的运动精度、寿命、噪声、承载能力等。
图12-7 滚动轴承的游隙
滚动轴承的结构及特点
滚动体是滚动轴承形成滚动摩擦不可 缺少的核心元件。保持架的作用是将滚动 体均匀隔开，以减少滚动体之间的相互摩 擦和磨损，常见的保持架结构形式如图 12-4所示。
图12-3 滚动体
图12-4 滚动体保持架
滚动轴承的结构及特点
滚动轴承的结构特点
（1）公称接触角α 滚动轴承的公称接触角 α指轴承的径向平面（垂直 于轴线）与滚动体和滚道接 触点的公法线之间的夹角， 如图12-5所示。
《机械设计基础》第五版滚动轴承
5、工程应用
7.承受冲击载荷能力差。
8.寿命短。 9.振动、噪声大。 10.不宜作成剖分式。
机械设计基础—— 滚动轴承
16-1滚动轴承的基本类型 1、按滚动体形状分 1)球轴承 (1)调心球轴承 2)滚子轴承 (1)调心滚子轴承 (2)推力圆柱滚子轴承 (3)圆锥滚子轴承 (4)圆柱滚子轴承
(2)推力球轴承
根据C值从手册中查取合适大小的轴承
机械设计基础—— 滚动轴承
五、角接触轴承轴向载荷的计算
机械设计基础—— 滚动轴承
16-4滚动轴承的润滑和密封 1、润滑的目的 降低摩擦阻力、减轻磨损；同时，润滑还有降低滚 动体与座圈滚道的接触应力、散热、吸震、减低噪声和 防锈等作用。 2、润滑油润滑
①油浴润滑；②飞溅润滑；③滴油润滑；④油雾润滑；⑤循环冷 却油润滑。
当轴承既受径向力Fr又受轴向力Fa时，须将Fr 、Fa与转 换为与确定基本额定动载荷的载荷条件一致（纯径向力或 轴向力）的等效力，即当量动载荷，用P表示。
计算式：
P XFr YFa
引入载荷性质系数，表7-10
P f P ( XFr YFa )
X、Y—径向系数、轴向系数，与Fa/Fr及参数 e 有关，表7-9。 e—— 轴向载荷影响系数（判别系数），表7-9。
滚动轴承寿命计算公式的推导
当L10=1（106转）时，其对应的载荷为基本额定动载荷C（N）时，
P L10 k 常量
C 1 k 常量
C L10 106 r P
P L10 常量
基本额定动载荷，查《 机械零件设计手册》 基本额定 寿命 轴承转速， r/min
Q,H Q,H
汽车机械基础-项目4任务2-滚动轴承
汽车机械基础
1．单个滚动轴承内、外国的轴向固定 与轴上其他零件一样，滚动轴承也必须进
行轴向固定，尤其是受轴向力的滚动轴承 ，轴向固定更应可靠。其固定方式如表49、表4-10所示。
汽车机械基础
2．轴承的固定 轴系固定的目的是防止轴工作时发生轴
向窜动，保证轴上零件有确定的工作位置 。常用的轴承的固定有两种方式。
汽车机械基础
2．滚动轴承的密对
滚动轴承密封的目的是为了防止外部的灰尘、水分及其他杂物进入轴承，并阻 止轴承内润滑剂的流失。密封装置可直接设置在轴承上（称为密封轴承），大多 数设置在轴承支撑部位。轴承密封分为接触式密封和非接触式密封。
汽车机械基础
汽车机械基础
【任务实施】
任务内容：准备变速器实物，带着以下问 题观察汽车变速器中的轴承（如图4-19） 。
汽车机械基础
汽车机械基础
表5-3-1 汽车上常用滚动轴承的部分类型、主要性能 和特点
3 圆锥滚子轴承 5 推力球轴承 6 深沟球轴承 7 角接触球轴承
汽车机械基础
三、滚动轴承的代号
滚动轴承代号由前置代号、基本代号和后置代号构成 。 1．基本代号 基本代号用于表明滚动轴承的内径、直径系列和类型，一
汽车机械基础
1）两端固定 如图4-10所示，两端的轴承都靠轴肩和轴承盖作单向固定，两个轴承
的联合作用就能限制轴的双向移动。为了补偿轴的受热伸长，对于深 沟球轴承，可在轴承外国与轴承端盖之间留有补偿间隙，一般= 0.25 ～0.4mm；对于向心角接触轴承，应在安装时将间隙留在轴承内部。 间隙的大小可通过调整垫片组的厚度实现。这种固定方式结构简单， 便于安裟，调整容易，适用于工作温度变化不大的短轴。
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3）轴承组合位置的调整 轴承组合位置调整的目的是使轴上的零件（如齿轮、带轮等）具有准
专升本机械设计基础滚动轴承寿命计算
理由：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，单向载荷与双向载荷作用下，轴承的
寿命是不一样的。
含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重影响，经换算后的
假想载荷。其效果与某一个基本额定动载荷相当。
计算公式
P =X Fr+Y Fa
推力轴承—— P=Fa
X ——径向动载荷系数； Y ——轴向动载荷系数 邱 P374
向心轴承—— P=Fr
P =fd (X Fr+Y Fa)
fd 冲击载荷系数
邱P375
计算当量动载荷 P 的步骤（假设已知Fa、Fr）：
二、寿命计算
载荷越大，寿命越短，载荷与寿命之间存在确定的关系 回顾基本额定动载荷C的定义： 当P<>C时，L10 = ？
曲线方程为
P L10 常数
P L10 C 1
P P
L10 L10
C 6 L10 ( ) (10 r ) P
参数的意义: ε --寿命指数; 球轴承ε =3;滚子轴承ε =10/3
若轴承工作时转速为n r/min,则有:
L10h
10 6 c 16670 c ( ) ( ) (小时) 60 n p n p
实际上：a 由轴承手册中查取
二) 角接触轴承的安装方式
成对、反向安装：二个轴承的附加轴向力可以抵消一部分 正装（面对面安装）
反装（背靠背安装）
正装（面对面安装）
反装（背靠背安装）
三) 角接触轴承的轴向载荷Fa的计算
轴上作用着径向工作载荷FR，轴向工作载荷FA，轴二端用角接触轴承 支承，面对面安装，求两端轴承上的轴向力 Fa1、Fa2 解：1）画出水平方向的受力简图， 标出Fs1、Fs2 Fs1 Fs2
杨可桢《机械设计基础》课后习题及详解(滚动轴承)【圣才出品】
第16章滚动轴承16-1 说明下列型号轴承的类型、尺寸系列、结构特点、公差等级及其适用场合。
6005，N209／P6，7207C，30209／P5。
解：由手册查得6005深沟球轴承，窄宽度，特轻系列，内径尺寸25 mm，公差等级为0级。
主要承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷；可用于高速传动。
N209/P6圆柱滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径尺寸45 mm，公差等级为6级。
只能承受径向载荷，适用于支承刚度大而轴承孔又能保证严格对中的场合，其径向尺寸轻紧凑。
α=︒,钢板冲7207C角接触球轴承，窄宽度，轻系列，内径尺寸35 mm，接触角15压保持架，公差等级为0级。
既可承受径向载荷，又可承受轴向载荷，适用于高速无冲击, 一般成对使用，对称布置。
30209/P5圆锥滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径尺寸45 mm，公差等级为5级。
能同时承受径向载荷和轴向载荷。
适用于刚性大和轴承孔能严格对中之处，成对使用，对称布置。
16-2 一深沟球轴承6304承受的径向力Fr＝4 kN，载荷平稳，转速n＝960 r／min，室温下工作，试求该轴承的基本额定寿命，并说明能达到或超过此寿命的概率。
若载荷改为Fr＝2 kN，轴承的基本额定寿命是多少？解：滚动轴承的基本额定寿命计算公式：其中，对于深沟球轴承6304，查手册得其径向基本额定动载荷为15900C N =，查表16-8得温度系数，查表16-9得载荷系数，对于球轴承。
（1）当量动载荷时，得：根据基本额定寿命的定义可知，在此载荷上，能达到或者超过此寿命的概率为90%。
（2）当量动载荷时，得：。
16-3 根据工作条件，某机械传动装置中轴的两端各采用一个深沟球轴承支承，轴颈d ＝35 mm ，转速n ＝2000 r ／min ，每个轴承承受径向载荷Fr ＝2000 N ，常温下工作，载荷平稳，预期寿命Lh ＝8000 h ，试选择轴承。
解：查教材表16-8得温度系数，查教材表16-9得载荷系数，对于球轴承。
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滚动轴承计算
在机械设计中，对于滚动轴承，主要是正确选择其类型、尺寸（型号）和合理进行轴与轴承的组合设计。
在选定滚动轴承的类型、尺寸（型号），应综合考虑轴承的固定，轴承的组合定位，间隙的调整，轴承座圈与其他零件的配合，轴承的装拆和润滑、密封等问题，正确设计轴承部件的组合结构，以保证轴系的正常工作。
而在设计轴时已初选轴承为滚子轴承，现只需计算校核。
一、安装蜗轮的轴的轴承计算
在设计轴时初选圆锥滚子轴承30312，e=0.35，Y=1.7，
径向力：
F rA =2121F F v H +=3247 N F rB =2222F F v H +=3408 N
派生力：
F dB =Y rB 2F =1002 N F dA =Y
rA 2F =955 N 外载轴向力：F a =468.93 N
轴向力：F aA =F dB +F a2=1424 N F aB =F dB =1002 N
当量载荷：由于
rA A F F a =0.43>e rB
B F F a =0.29<e ，所以X A =0.4，Y A =1.7，X B =1，Y B =0
由于为一般载荷，则f p =1.2，故当量载荷为：
P A =f p (X A F rA +Y A F aA )=4463.5 N
P B =f p (X B F rB +Y B F aB )=4089.6 N
而C r =170 kN ，故轴承寿命
L p =ε⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛A r P C 36n 0610=3
/1065.4463170000400610⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=7756.02×104 h>292000 h 因此选用该轴承没问题。
二、蜗杆轴轴承的校核
设计轴时，两端均初选轴承30307，e=0.31，Y=1.9
径向力：
F rA =2121F F v H +=3327 N F rB =2222F F v H +=3327 N
派生力：
F dB =Y rB 2F =875.53 N F dA =Y rA 2F =875.53 N 轴向力：F aA =F dB +F a1=7110.5 N F aB =F dB =875.53 N 当量载荷：由于rB B F F a =rA
A F F a =0.37>e ，所以X=0.4，Y=1.9 由于为一般载荷，则f p =1.2，故当量载荷为： P A =f p (XF rA +YF aA )=17808.9 N
而C r =75.2 kN ，故轴承寿命
L p =ε
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛A r P C 16n 0610=3/1069.178087520014400610⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=1405.6×103 h>292000 h 因此选用该轴承也没问题。