机械设计第十三章滚动轴承

滚动轴承的类型选择
滚动轴承是标准零件，同学们应能在机械设计过程中，根据使用的要求 较合理地选择滚动轴承的类型与规格。 一、滚动轴承选择的一般过程如下：
选择轴承的类型和直径系列 按轴径确定轴承内径
类型选择1
对有较严格要求的轴承
对没有严格要求的轴承 可不进行承载能力验算
不合格
进行承载能力验算 合格 END
正安装：合力指向端为“压紧端”
滚动轴承尺寸的选择
四、向心推力轴承的轴向力计算
滚动轴承尺寸的选择5
当Fae＋Fd2＞Fd1时，轴有左移趋势，相当于轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”， 轴承1的轴向力为Fa1＝Fae＋Fd2 轴承2的轴向力为Fa2＝Fd2
当Fae＋Fd2＜Fd1时，轴有右移趋势，相当于轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”，
调心作用演示
滚动轴承的主要类型和代号
二、滚动轴承的代号方法 滚动轴承代号构成：
前置代号 五 轴 承 的 分 部 件 代 号 基本代号 四 三 二 一 尺寸系 列代号 宽 直 度 径 系 系 列 列 代 代 号 号 内 部 结 构 代 号 密 封 与 防 尘 结 构 代 号 保 持 架 及 其 材 料 代 号 后置代号 特 殊 轴 承 材 料 代 号 公 差 等 级 代 号 游 隙 代 号 多 轴 承 配 置 代 号 其 它 代 号
类型选择2
滚动轴承的类型选择
类型选择2
5、轴承装拆、调整方便：内、外圈可分离型(如3类)。 举例： 1）直齿圆柱齿轮轴：
2）斜齿轮、锥齿轮、蜗轮轴： 3）悬臂圆锥齿轮轴：
滚动轴承的工作情况
滚动轴承工作时，并非所有滚动体都同时受载。 滚动体同时受载的程度与轴承所受的径向力和轴 向力的大小有关，一般以控制约半圈滚动体同时受载 为宜（如右图所示）。 工作时，轴承各个元件上载荷及产生的应力是时 时变化的，而固定套圈受载最大处的工作状态最为恶 劣。详细分析 向心推力轴承在纯径向力Fr的作用下会产生派生 轴向力Fd。 详细分析 当约有半圈滚动体受载时，Fd计算如下：
20
10 5 1 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
⎛C ⎞ L10 = ⎜ ⎟ ⎝P⎠
10
6
ε
未失效轴承数量／%
6 r ) (10
ε
⎛C ⎞ 或 Lh = (h ⎜ ⎟ ) 60n ⎝ P ⎠
10 其中：ε = （球轴承）；ε = （滚子轴承）； 3 3 P为轴承所承受的当量动载荷； n为轴承的工作转速(r / min)。
特殊情况： 内径 d
代号
10 00
号：表达相同内径但外径和宽度不同的轴承。
外径系列代号：有特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)之分。 宽度系列代号：有8、0、1、2、3、4、5和6，对应同一直 径系列的轴承，其宽度依次递增。多数轴 承在代号中不标出代号0，但对于调心滚子轴承(2类) 和圆锥滚子轴承(3类) ，宽度系列代号0应标出。
滚动轴承的类型选择
二、滚动轴承类型选择应考虑的问题 1．承受载荷情况 方向：向心轴承用于受径向力；推力轴承用于受轴向力；向心推力轴承 用于承受径向力和周向力联合作用。 大小：滚子轴承或尺寸系列较大的轴承能承受较大载荷；球轴承或尺寸 系列较小的轴承则反之。 2．尺寸的限制 当对轴承的径向尺寸有较严格的限制时，可选用滚针轴承。 3．转速的限制 球轴承和轻系列的轴承能适应较高的转速，滚子轴承和重系列的 轴承则反之；推力轴承的极限转速很低。 4．调心性要求 调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求。
滚动轴承尺寸的选择
四、向心推力轴承的轴向力计算
滚动轴承尺寸的选择5
当Fae＋Fd2＞Fd1时，轴有左移趋势，相当于轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”， 轴承1的轴向力为Fa1＝Fae＋Fd2 轴承2的轴向力为Fa2＝Fd1－Fae 轴承2的轴向力为Fa2＝Fd2 轴承1的轴向力为Fa1＝Fd1 当Fae＋Fd2＜Fd1时，轴有右移趋势，相当于轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”，
轴承2的轴向力为Fa2＝Fd1－Fae
轴承1的轴向力为Fa1＝Fd1
反安装：合力指向端为“放松端”
滚动轴承尺寸的选择
滚动轴承尺寸的选择6
向心推力轴承所受轴向力Fa的计算方法可以归纳为： 由派生轴向力及外加轴向力的计算与分析，判断被“放松”或被 “压紧” 的轴承； 确定被“放松”轴承的轴向力仅为其本身派生的轴向力； 被“压紧”轴承的轴向力则为除去本身派生的轴向力后其余各轴 向力之代数和。
滚动轴承尺寸的选择
一、滚动轴承的失效形式
滚动轴承尺寸的选择2
滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效，下列为常见的失效形式：
点
蚀
磨 损
胶 合
断
裂
更多的失效
套圈和滚动体表面的疲劳点蚀是滚动轴承最基本和常见的失效形式， 是作为滚动轴承寿命计算的依据。 除了点蚀以外，轴承还可能发生其它多种的失效形式。例如： 转速较高而润滑油不足时引起轴承烧伤； 润滑油不清洁而使滚动体和滚道过度磨损； 装配不当而使轴承卡死、胀破内圈、挤碎内外圈和保持架等。 这些失效形式可以通过加强装配过程管理等措施来克服。
圆锥滚子轴承 Fd=Fr／(2Y) 70000C(α=15º) Fd=eFr 角接触球轴承 70000AC(α =25º) Fd=0.68Fr 70000B(α =40º) Fd=1.14Fr
工作情况1
: 轴承外圈对各滚动体的法向反力 径向分力FNi 轴向分力Fdi
∑F ∑F
ri
= Fr = Fd（派生轴向力）
即： P =
载荷性质 无冲击或轻微冲击 中等冲击或中等惯性力 强大冲击
）
为了计及实际载荷波动的影响，可对当量动载荷乘上一个载荷系数 f p 。
f P ( XFr + YFa )
载荷系数 f p 1.0～1.2 1.2～1.8 1.8～3.0 举 例 电机、汽轮机、通风机、水泵等 机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选矿 机、冶金机械、卷扬机械等 碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等
滚动轴承尺寸的选择
五、滚动轴承的静承载能力
滚动轴承尺寸的选择7
对于在工作载荷下基本不旋转或缓慢旋转或缓慢摆动的轴承，其失效 形式不是疲劳点蚀，而是因滚动接触面上的接触应力过大而产生的过大的 塑性变形。 在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一个不应超过的载荷 界限—基本额定静载荷，用C0表示。 轴承上作用的径向载荷Fr与轴向载荷Fa应折合成一个当量静载荷P0 即：
第十三章 滚动轴承
§13-1 概述 §13-2 滚动轴承的主要类型和代号 §13-3 滚动轴承的类型选择 §13-4 滚动轴承的工作情况 §13-5 滚动轴承尺寸的选择 §13-6 轴承装置的设计 §13-7 滚动轴承与滑动轴承性能对照 §13-8 滚动轴承例题分析
概 述
概述 滚动轴承是现代机器中广泛应用的零件之一，它是依靠主要元件间的滚动 接触来支承转动零件的（例如：转动的齿轮与轴）。 滚动轴承的构成：内圈、外圈、滚动体、保持架等
滚动轴承主要类型代号表
类型代号表
轴承类型 双列角接触球轴承 调心球轴承 调心滚子轴承 推力调心滚子轴承 圆锥滚子轴承 双列深沟球轴承 推力球轴承 深沟球轴承
代号 0 1 2 29 3 4 5 6
轴承类型 角接触球轴承 推力滚子轴承 推力圆锥滚子轴承 圆柱滚子轴承 滚针轴承 外球面球轴承 直线轴承
代号 7 8 9 N NA U L
(各类滚动体)
滚动轴承的特点：旋转精度高、启动力矩小、是标准件，选用方便。
本章主要讲授： 滚动轴承的类型和代号（认识轴承）； 滚动轴承的选用（包括类型选择、尺寸选择、承载能力验算）； 滚动轴承的装置设计。
滚动轴承的主要类型和代号
一、滚动轴承的分类
类型和代号1
◆ 按滚动体的不同分类：球轴承、滚子轴承； ◆ 按可承受的外载荷分类：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承；
di
当只有最下面一个滚动体受载时：
Fd = Fr tanα
当受载的滚动体数目增多时：
Fd = ∑ Fdi = ∑ Fri tanα > Fr tanα
Fd方向：由轴承外圈的宽边指向窄边，通过内圈作用于轴上。 方向 外圈的宽边指向窄边
滚动轴承尺寸的选择
滚动轴承尺寸的选择1
滚动轴承尺寸的选择取决于轴承承受的载荷、对轴承寿命要求以及可 靠性的要求等。 滚动轴承的载荷有动载荷与静载荷之分，不同的载荷对应着不同的失 效形式。载荷及失效形式的分析是本节的重要内容。 滚动轴承的寿命主要是指轴承的疲劳寿命，由于疲劳寿命与概率密切 相关率，因此轴承的寿命必然与可靠性问题相关。 本节从以下方面讲述滚动轴承尺寸的选择： 滚动轴承的失效形式 滚动轴承的当量动载荷 滚动轴承的静承载能力 滚动轴承的可靠度 滚动轴承的寿命计算 向心推力轴承的轴向力计算 滚动轴承尺寸选择的过程 滚动轴承寿命计算总结
类型和代号3
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。
类 型 代 号
内 径 代 号
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。 前置代号——表示轴承的分部件。
滚动轴承的主要类型和代号
◆ 内径代号：内径代号×5=内径，如：08表示轴承内径d=5×08=40mm。 类型和代号4
滚动轴承尺寸的选择
三、滚动轴承的当量动载荷
滚动轴承尺寸的选择4
在进行轴承寿命计算时，应把作用在轴承上的实际载荷转换为与确定轴承 C值的载荷条件相一致当量动载荷（用字母P表示）。 各类轴承的当量动载荷可按下式计算：
P = XFr + YFa
式中：Fr与Fa分别为轴承实际承受的径向载荷与轴向载荷 X、Y分别为轴承的径向动载荷系数与轴向动载荷系数( 查表
P0=X0Fr+Y0Fa