第13章 滚动轴承组合设计
第13章 滚动轴承
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3. 轴承的调心性能 调心轴承：允许较大的轴承偏斜量。 滚子轴承：对轴承的偏斜量最敏感。 当轴的刚度和轴承座孔支承刚度较低，或有较大偏转 力矩作用时，应尽量采用调心轴承。
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调心性能 轴承座孔不平行
普通轴承
调心轴承
调心性能 轴挠曲变形
普通轴承
调心轴承
4. 轴承的安装和拆卸 轴向安装拆卸：选用内外圈可分离的轴承，如Ｎ0000， NA0000，30000。 长轴安装拆卸：内圈采用1:12圆锥孔，安装在紧定衬套。
E
加强型
N207E
42
2）公差等级代号
代号
公差等级
省略
0级
/P6
6级
/P6x
6x级
/P5
5级
/P4
4级
/P2
2级
注：公差等级中0级最低，向右依次增高，2级最高。
43
3）径向游隙代号
代号 游隙组别 /C1 1组 /C2 2组 省略 0组 /C3 3组 /C4 4组 /C5 5组
注：游隙组别中1组最小，向右依次增大，5组最高；
点蚀破坏前的转数（106 r），或工作小时数，称为轴 承的基本额定寿命。
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3. 基本额定动载荷 C 定义：当轴承的基本额定寿命恰好为106 r时，轴承 所能承受的载荷。 向心轴承：径向基本额定动载荷Cr ；
推力轴承：轴向基本额定动载荷Ca； 角接触球轴承或圆锥滚子轴承：使套圈间产生纯径 向位移的载荷的径向分量Cr。
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座圈
轴圈 Fr β N
Fr
Fa
Fa
N a) 向心轴承 b) 推力轴承
α
c) 向心推力轴承
11
接触角α ：滚动体与外圈接触处的法线与半径方向的夹角 ； 载荷角β ：轴承实际所受径向载荷和轴向载荷的合力与半 径方向的夹角。
滚动轴承的组合结构设计
滚动轴承的组合结构设计尹庆玲[摘 要] 笔者根据多年的教学经验，从滚动轴承的轴向固定定位、调整、装配和拆卸、润滑和密封四方面阐述了滚动轴承的组合结构设计。
[关 键 词] 滚动轴承 轴向固定定位 调整 装配和拆卸 润滑和密封[作者简介] 尹庆玲，女，柳州运输职业技术学院机电工程系讲师。
广西柳州，545007在《机械设计基础》课程教学中，滚动轴承装置设计这部分内容是生产一线技术人员直接接触最为广泛的实际问题。
而传统教学中对此却不太重视，因此，把轴承的固定、装拆、调整、润滑、密封等实践性很强的技术问题重新整合为轴承的组合结构设计，使结构设计与工程实际技术问题紧密结合。
一、轴承的轴向固定定位为保证滚动轴承轴系能正常传递轴向力且不发生窜动，在轴上零件定位固定的基础上，必须合理地设计轴系支点的轴向固定结构。
典型的结构形式有三类：（一）两端固定工作温度变化不大和支承跨距较小（跨距L<400mm ）的短轴，宜采用两端都单向固定的形式，如图1所示。
利用轴上两端轴承各限制一个方向的轴向移动，合在一起就可以限制轴的双向移动，轴的热伸长量可由轴承自身的游隙进行补偿，或用调整垫片调节，。
（二）一端固定，一端游动当轴较长或工作温度较高时，轴的热膨胀收缩量较大，宜采用一端双向固定、一端游动的结构，如图2所示。
固定端由单个轴承或轴承组承受双向轴向力，而游动端则保证轴伸缩时能自由游动。
图 13 2 1图2 图3（三）两端游动要求能左右双向游动的轴，可采用两端游动的轴系结构。
如图3所示，为人字齿轮传动的高速主动轴，为了自动补偿轮齿两侧螺旋角的误差，使轮齿受力均匀，采用允许轴系左右少量轴向游动的结构，故两端都选用圆柱滚子轴承。
与其相啮合的低速齿轮轴系则必须两端固定，以便两轴都得到轴向定位。
二、滚动轴承装置的调整（一）轴向间隙的调整采用两端固定支承的轴承部件，为补偿轴在工作时的热伸长，在装配时应留有相应的轴向间隙。
轴承间隙的调整方法有：①通过加减轴承端盖与轴承座端面间的垫片厚度来实现，如图1(a)所示；②通过调整螺钉1，经过轴承外圈压盖3，移动外圈来实现，在调整后，应拧紧防松螺母2，如图1(b)所示。
滚动轴承等组合结构设计
轴和轴承座必须有足够的刚度，以免因过大的变形使滚动体受力不均。因此轴承座孔壁应有足够的厚度，并常设置加强筋以增加刚度。此外，轴承座的悬臂应尽可能缩短。
两轴承孔必须保证同轴度，以免轴承内外圈轴线倾斜过大。为此，两端轴承尺寸应力求相同，以便一次镗孔，可以减小其同轴度的误差。当同一轴上装有不同外径尺寸的轴承时，可采用套杯结构来安装尺寸较小的轴承，使轴承孔能一次镗出。
2． 滚动轴承的密封
为了充分发挥轴承的性能，要防止润滑剂中脂或油的泄漏，而且还要防止有害异物从外部侵入轴承内，因而有必要尽可能采用完全密封。密封装置是轴承系统的重要设计环节之一。设计要求应能达到长期密封和防尘作用；摩擦和安装误差都要小；拆卸、装配方便且保养简单。
密封按照其原理不同可分为接触式密封和非接触式密封两大类。非接触式密封不受速度限制。接触式密封只能用在线速度较低的场合，为保证密封的寿命及减少轴的磨损，轴接触部分的硬度应在HRC40以上，表面粗糙度宜小于Ra1.60μm- Ra0.80μm。
滚动轴承润滑剂的选择主要取决于速度、载荷、温度等工作条件。一般情况下，采用的润滑油黏度应不低于13mm2/s~32mm2/s（球轴承油粘度略低而滚子轴承略高）。脂润滑轴承在低速、工作温度65°C以下时可选钙基脂，较高温度时选用钠基脂或钙钠基脂；高速或载荷工况复杂时可选锂基脂；潮湿环境可选用铝基脂或钡基脂，而不宜选用遇水分解的钠基脂。
除计算外，为保证轴承的正常工作，还要进行合理的轴承组合结构设计，解决轴系零件的固定、轴承与相关零件配合、轴承安装、调整和预紧、以及轴承的润滑与密封等问题。
轴承在轴上一般用轴肩或套筒定位，定位端面与轴线保持良好的垂直度。为保证可靠定位，轴肩圆角半径r1必须小于轴承的圆角半径r。轴肩的高度通常不大于内圈高度的3/4，过高不便于轴承拆卸。
滚动轴承的组合结构设计
机械设计基础
Machine Design Foundation
2. 滚动轴承的安装与拆卸
滚动轴承的组合结构设计
冷压法装轴承 轴承的安装
手锤装轴承 轴承的拆卸
机械设计基础
Machine Design Foundation
1.7 轴承的润滑与密封
1．轴承的润滑
滚动轴承的组合结构设计
轴承的润滑方式常用的有脂润滑和油润滑。选用哪
Machine Design Foundation
滚动轴承的组合结构设计
1.6 轴承的配合与装拆
1．滚动轴承的配合
轴承内圈与轴的配合采用基孔制；轴承外圈与机座的配 合采用基轴制。 在设计时，可参考以下几个原则进行选择：
(1) 当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定套圈的配合 紧一些。
(2) 高速、载荷大、振动较大和工作温度高时，配合应选 的紧些，反之，可选取较松的配合；
非接触式密封不与轴直接接触，发热很小，多用于 速度较高的场合。为保证密封作用，旋转部分与固定部 分之间的径向间隙应小于0.2～0.3mm。以防漏油。常用 的非接触式密封有间隙密封、迷宫密封、甩油密封等。
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机械设计基础
1.3 轴承组合的调整
1.轴承间隙的调整
滚动轴承的组合结构设计
利用加减轴承端盖与箱体间 垫片的厚度，进行调整。
利用端盖上的调整螺钉1 推动压盖3，移动滚动轴 承外圈进行的调整环来 进行调整
机械设计基础
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机械设计基础
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滚动轴承的组合结构设计
接触式密封在轴承盖内放置软材料与转动轴直接接 触而起密封作用。常用的软材料有毛毡、橡胶、皮革、 软木等，或者放置减摩性好的硬质·材料（如加强石墨、 青铜、耐磨铸铁等）与转动轴直接接触而起密封作用， 由于直接与轴接触，工作时摩擦、磨损严重，只实用于 低速场合。接触式密封结构形式主要有密封圈密封、毡 圈密封、唇形油封密封、机械密封等。
第十三章 滚动轴承
′
基本额定动载荷： 基本额定动载荷：额定寿命为106转时轴承所能承受的载荷。 常用字母C（Cr、Ca）表示。 注意，对向心轴承，额定动载荷Cr指的是载荷的径向 分量；对推力轴承，额定动载荷Ca指的是中心轴向载荷。
角接触球轴承和圆锥滚子轴承——指引起套圈间产生 纯径向位移时载荷的径向分量（只有半圈滚动体受载）
三. 轴承的调心性能
内外圈相对偏转一定角度仍可正常运转
轴工作时弯曲变形较大或 轴的跨距较大、支承刚度差、 轴承座孔不同心、多支点时应 采用调心性能好的轴承。
2~3° 8~16'
2~4'
圆柱滚子轴承和滚针轴承对轴承的偏斜最为敏感，在轴的刚 度和轴承座孔的支承刚度较低时，应避免使用。
六. 对轴承尺寸的限制
宽度系列 一般选正常系列 代号 0
选择轴承类型
校核计算
§13-4 滚动轴承的工作情况
一. 滚动轴承工作时轴承元件上的载荷分布 由于游隙及各元件的弹性变形…….。 以向心轴承为例 承载区 非承载区 载荷 轴向力：由滚动体平均分担 径向载荷： 承载区 180
游隙 影响 受载滚动 弹性变形量 体的数目 受最大径向载荷的滚动体负载为：
圆柱滚子轴承（N类）
特点： 1、有较大的径向承载能力； 2、外圈（或内圈可分离， 不能承受轴向载荷）； 3、有内圈无挡边，外圈无挡边 内圈单挡边等多种形式； 4、价格比2
圆柱滚子轴承（N）
N外圈无挡边 NU内圈无挡边
推力球轴承（5）
特点： 1、只能承受双向轴向载荷； 2、内径稍小的叫“紧圈”、 “轴圈”，内径稍大的叫 “松圈”、“座圈”； 3、高速时离心力大，钢球与保持架磨损，发 热严重，故极限转速很低； 4、价格比1.1 1.8
滚动轴承的结构设计
滚动轴承的结构设计
滚动轴承的结构设计如下：
一、内圈
内圈是滚动轴承的主要组成部分之一，通常与轴配合安装。
内圈的外表面是圆柱形，内孔与轴颈配合，以保持轴承在轴上的正确位置。
内圈的材质通常为高碳钢或不锈钢，经过淬火和回火处理，以提高其硬度和耐磨性。
二、外圈
外圈是滚动轴承的另一个主要组成部分，通常与轴承座或轴承盖配合安装。
外圈的外表面是圆柱形，内孔与内圈配合，以保持轴承的旋转精度和稳定性。
外圈的材质通常为中碳钢或不锈钢，经过淬火和回火处理，以提高其硬度和耐磨性。
三、滚动体
滚动体是滚动轴承的核心部分，通常由球形或圆柱形的钢球或滚珠组成。
滚动体在轴承工作时，在内外圈之间滚动，减少摩擦和磨损，同时传递载荷。
滚动体的材质通常为高碳钢或不锈钢，经过淬火和回火处理，以提高其硬度和耐磨性。
四、保持架
保持架是滚动轴承的重要部件之一，其主要作用是引导滚动体在轴承内正确运动，防止滚动体相互碰撞或卡滞。
保持架的材质通常为轻质材料，如铝合金或塑料，以减轻轴承的重量和提高其旋转效率。
保持架的设计应考虑到滚动体的数量、尺寸和排列方式等因素，以确保轴承的正常运转和使用寿命。
总之，滚动轴承的结构设计需要考虑到多个方面，包括内圈、外圈、滚动体和保持架等。
每个部件都有其特定的作用和要求，共同保证轴承的性能和使用寿命。
同时，在选择和使用滚动轴承时，还需注意其类型、尺寸、载荷、转速等参数是否与使用要求相匹配。
滚动轴承组合设计
固
挡
定
圈
轴承外圈止动槽 螺纹环紧固
ห้องสมุดไป่ตู้
12.3.4 滚动轴承的组合设计 1. 滚动轴承的支承结构
----指一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、 如何配置等问题。
合理的轴承配置应考虑：
▲ 轴在机器中有正确的位置 ▲ 防止轴向窜动 ▲ 轴受热膨胀后不致将轴承卡死
等因素
滚动轴承的支承结构
双支点各单向固定 用于工作温度不高的短轴（L≤350mm）
毛毡圈密封 适用场合：
脂润滑，要求环境清洁，轴颈圆周轴速度v <4 ~ 5 m/s，工作温 度不超过90℃。
接触式密封：
密封唇朝外， 目的是防灰尘
密封唇朝里，目
的是防漏油
(a)
适用场合：
密封圈密封
(b)
密封圈用皮革、塑料或耐油橡 胶制成，有的具有金属骨架，有 的没有，制成标准件。
脂或油润滑，轴颈圆周速度v<4~5 m/s，工作温度:-40~100℃。
闭式齿轮传动
12.3.4 滚动轴承的组合设计 2.滚动轴承的轴向固定
---将轴承内圈或外圈相对于轴或轴承座实施紧固。 1）内圈的紧固方法：
弹性挡圈固定 圆螺母与止 轴端挡圈固定 动垫圈固定
紧定衬套、圆螺 母、止动垫圈与 锥孔内圈固定。
12.3.4 滚动轴承的组合设计
2）外圈的紧固方法：
端
孔
盖
用
L2 b
小锥齿轮轴支承结构之二
小锥齿轮轴支 承结构之二
L2
特点：
b
1、背靠背安装
2、轴支承刚性好
3、调整轴承游隙不容易
4、调节内圈可对轴承进行预紧
5、受热膨胀后不易卡死
第十三章 滚动轴承
教学基本要求
1. 了解滚动轴承的组成，各组件的作用，及材料要求；
2. 掌握滚动轴承的基本类型，代号，及工作特点； 3. 了解滚动轴承的失效特点，机理以及预防或减轻失效影响的措 施； 4. 掌握滚动轴承选型设计的基本步骤与基本要点，以及受力分析 方法；
5. 理解滚动轴承当量载荷和其中各参数的含义，并能进行计算；
1. 定义：使轴承的基本额定寿命恰好是106 转时，轴承所能承 受的载荷，用字母C表示，单位：kN
2. 大小：不同类型C的含义不同；不同型号C的大小不同。
向心轴承：为径向基本额定动载荷，用Cr 表示
推力轴承：为轴向基本额定动载荷，用Ca 表示 向心推力轴承：使套圈产生纯径向位移的载荷径向 分量，用Cr 表示
表示角接触球轴承；轻系列；内径为55mm；接触角α=15°； 5级公差；0组游隙
13.3 滚动轴承类型的选择
一、考虑载荷特性
1. 载荷大小：大：滚子；小：球
2. 载荷方向：径向：圆柱滚子、滚针、深沟球； 轴向：推力 径向与不大的轴向：深沟球，α不大的角接触球 与圆锥滚子；
径向与较大的轴向：α较大的角接触球与圆锥滚
基本代号
直径系列代号：指 内径相同，外经与 宽度不同，例：
内径代号，其中：
00~d=10mm 01~d=12mm
02~d=15mm
03~d=17mm 04~96:d=5*代号(mm)
后 置 代 号
用字母和数字等表示轴承的结构、公差 及材料的特殊要求等，其中常用代号有：
内部结构代号： C:表示α=15° AC:表示α=25° B:表示α=40°
故： L h
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深沟球
角接触球
圆锥滚子正装
第十三章_滚动轴承-答案[1]1
![第十三章_滚动轴承-答案[1]1](https://img.taocdn.com/s3/m/24d075db0b4c2e3f562763b8.png)
《滚动轴承》习题一、填空题1.滚动轴承预紧的目的在于增加轴承的刚性，减少轴承的振动2.滚动轴承的内圈与轴颈的配合采用基孔制，外圈与座孔的配合应采用基轴制。
3.30207(7207)轴承的类型名称是圆锥滚子轴承，内径是35 mrn，它承受基本额定动载荷时的基本额定寿命是106转时的可靠度是90% 。
这种类型轴承以承受径向向力为主。
4.滚动轴承的基本额定动负荷C,当量动负荷P和轴承寿命L h三者的关系式为,io6(C V5.滚动轴承的基本额定动负荷是指使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的负荷，某轴承在基本额定动负荷的作用下的基本额定寿命为106转。
6.滚动轴承的选择主要取决于轴承所承受的载荷大小、方向和性质，转速高低，调心性能要求，装拆方便及经济性要求，滚动轴承按其承受负荷的方向及公称接触角的不同，可分为主要可承受径向负荷的向心轴承和主要承受轴向负荷的推力轴承。
7.滚动轴承轴系设计中，双支点单向固定的固定方式常用在跨距较小或工作温度不高情况下。
8.在动轴承轴系设计中，一端双向固定而另一端游动的固定方式常用在跨距比较大或工作温度比较高情况下。
9•安装于某轴单支点上的代号为7318 B/DF的一对滚动轴承，其类型名称为』接触球轴承：内径尺寸d= _________________________________ m m，公称接触角：■=40 ;直径系列为中系列：精度等级为0级：安装形式为成面对面安装。
10.安装于某轴单支点上的代号为32310 B/P4/DB的一对滚动轴承，其类型名称为圆锥滚子轴承：内径尺寸d= 50 mm；公差等级符合标准规定的4 级 _______ ; 安装形式为成背对背安装 ____________ 。
11.在基本额定动载荷作用下，滚动轴承可以工作106转而不发生点蚀，12.滚动轴承的内、外圈常用材料为轴承铬钢,保持架常用低碳钢材料。
13.与滚动轴承7118相配合的轴径尺寸是90 mm。
滚动轴承的组合设计
图8.31 安装轴承内圈
图8.32 同时安装轴承内外圈
滚动轴承的组合设计
（2）滚动轴承的拆卸 对于不可分离型轴承，可根据具体情况使用图8.33所示方法拆卸。 为便于拆卸，与轴承配合的轴和衬套都有规定的安装尺寸，这些尺寸可由轴承标准 中查得。图8.34所示为没有按安装尺寸要求设计轴肩和轴承衬套的错误示例：图（a) 表示轴肩h过高；图（b)表示衬套孔径过小；图（c）表示轴肩圆角半径ras大于轴承 圆角半径ra。
常用的预紧方法有：①夹紧一对圆锥滚子轴承的外圈而预紧，如图8.27(a)所 示；②用弹簧预紧，可以得到稳定的预紧力，如图8.27(b)所示；③在一对轴承中 装入长度不等的套筒而预紧，这时预紧力可由两套筒的长度差控制，如图8.27(c) 所示，这种装置刚性较大；④夹紧一对磨窄了的外圈而预紧，如图8.27(d)所示， 反装时可磨窄内圈并夹紧。
3.检查轴承的完好程度
对机器进行定期维修时，应认真检查轴承的完好程度。轴瓦损坏或间隙超 过允许极限应重新修配；滚动轴承损坏、松旷应更换；润滑系统的油路应清 洗畅通。
机械设计基础
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图8.33 滚动轴承的拆卸
图8.34 轴承装置的错误实例
滚动轴承的组合设计
8.滚动轴承的润滑和密封
（1）滚动轴承的润滑 使用滚动轴承，必须对轴承加以润滑。这是因为：①滚动体与滚道、滚动体与保持 架、保持架与内外圈之间均有滑动摩擦，润滑可以降低摩擦，减少磨损和发热量;②轴 承的摩擦发热使轴承温度升高，用油润滑时可以对轴承起冷却作用，从而降低轴承的 工作温度，延长轴承的使用寿命;③良好的润滑状态，可在滚动体与滚道间形成一层使 两者隔开的油膜，使接触压力减小，延长轴承的寿命；④轴承零件表面覆盖一层润滑 剂，可以防止表面氧化生锈。 （2）滚动轴承的密封 轴承密封的作用是：避免润滑剂的流失，防止外界灰尘、水分及其他杂物侵入轴承 。密封装置可直接设置在轴承上(称为密封轴承)，也可设置在轴承的支承部位。密封 方法分为非接触式（表8.20）和接触式（表8.21）两大类。实践中可以把它们适当组 合起来使用。
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。
滚动轴承的组合结构设计
为保证轴承正常工作，除正确选择轴承类型和确定型号外，还需要合理的进行轴承的组合设计，主要解决轴系的轴向固定、轴承与相关零件的配合、间隙调整和润滑密封等方面的问题。
1．轴系支点的轴向固定型式为保证滚动轴承轴系能正常传递轴向力且不发生串动，在轴上各零件定位固定的基础上，必须合理地设计轴系支点的轴向固定结构。
（1）两端单向固定如图13、图14所示，轴系中的每个轴承分别承受轴系一个方向的轴向力，限制轴系的一个方向的移动，两个支点的轴承合起来就能承受轴系双向的轴向力，从而限制了轴系沿轴向的双向移动，这种固定方式称为两端单向固定。
它适用于工作温度变化不大的短轴，为允许轴工作时有少量热膨胀，轴承安装时应留有0．25mm～0．4mm的轴向间隙，结构图上不必画出间隙。
图13两端固定的深沟球轴承轴系图14两端固定的角接触轴承轴系（2）一端双向固定、一端游动如图15a、b、c所示，轴系中一个支点为固定端，由单个轴承或轴承组承受轴系的双向轴向力，限制轴系的双向移动，另一个支点为游动端，能使轴沿轴向自由游动。
为避免松脱，游动轴承内圈应与轴作轴向固定（常采用弹性挡圈）。
用圆柱滚子轴承作游动支点时，轴承外圈要与机座作轴向固定，靠滚子与套图间的游动来保证轴的自由伸缩。
这种固定方式适用于较长的轴或工作温度变化大的轴，此时轴的热膨胀伸缩量大。
a) b) c)图15一端固定、一端游动轴系（3）两端游动要求能左右双向游动的轴，可采用两端游动的轴系结构。
图16为人字齿轮传动的高速主动轴，为了自动补偿轮齿两侧螺旋角的制造误差，使轮齿受力均匀，采用允许轴系左右少量轴向游动的结构，故两端都选用圆柱滚子轴承。
与其相啮合的低速齿轮轴系则必须两端固定，以便两轴都得到轴向定位。
轴承在轴上的轴向定位常用轴肩或套筒，定位端面应与轴线有较好的垂直度。
为保证可靠定位，轴肩圆角半径rl必须小于轴承的圆角半径r。
轴肩高度通常不大于内圈高度的3/4，过高不便于轴承拆卸（图17）。
滚动轴承的组合设计
滚动轴承的组合设计选择正确的轴承类型及尺寸后，还要考虑轴承与其他零件之间的相对关系。
即以轴承组合为主体的配套设计包括轴承轴向固定、轴承组合的调整、轴承与其他零件的配合装拆等机械结构的设计。
滚动轴承常用于机械设备中轴类零件的支承。
滚动轴承能够使轴的运转精度得到保障，能够发挥轴承的性能。
支承结构的设计，需要综合多方面的因素进行考虑，比如轴承的配置、轴承的固定、轴向定位结构与调整、轴承游隙调整、轴的热膨胀补偿、轴承的润滑和密封等问题。
滚动轴承的固定1、轴承配置轴类零件通常采用前后双点支承结构，每个支承由1或2个以上轴承组成。
可根据轴的载荷方向来选择轴承布局。
向心轴承对称布置，可以适用于纯径向载荷的轴，同型号的角接触轴承，可以适用于受径向和轴向载荷作用的轴。
两个角接触轴承的配置可采用下3种方式之一。
（1）背对背排列外圈宽面相对即称为背对背，背对背排列适用于载荷作用中心处于轴承中心线之外的结构形式。
这种排列方式优点较多，比如支点间跨距大，悬臂长度较小，其末端刚性大。
当轴受热膨胀伸长时，轴承游隙将变大，因此轴承不会出现卡死。
如果采用预紧安装,预紧量将会在轴受热膨胀伸长时减小。
（2）串联排列外圈窄面或外圈宽面都朝向一侧即称为串联排列，适用于载荷作用中心处于轴承中心线同一侧的结构形式。
（3）面对面排列外圈窄面相对即称为面对面，面对面适用于排列载荷作用中心处于轴承中心线之内的结构形式。
这种排列方式结构相对简单、装拆方便。
但是，当轴受热伸长时，由于轴承游隙减小，非常容易造成轴承卡顿或卡死，因此要注意轴承游隙的调整。
2、支承结构的基本形式轴的径向自由度通常由两个轴承支承来共同限定，而轴向限位则可以有多种不同的限位方式，机械工程中常见支承结构有以下3种基本形式。
（1）两端固定支承两个支承点分别限制轴的一个方向的轴向位移,称为两端固定支承。
两端固定支承适用于轴类零件所受纯径向载荷或者轴向载荷小的综合载荷作用。
通常采用滚动轴承组成两端固定支承时，在其中一个支承侧，使轴承外圆与外壳孔间采用过渡的配合，同时要在轴承外圈与端盖间预留少量的空隙,以提供轴的热膨胀长空间。
第13章滚动轴承
t
固定套圈
t
转动套圈
滚动轴承
3、轴向载荷对载荷分布的影响 ① 只有一个滚动体受载时
Fa＝Fd＝Frtanα ② 有多个滚动体受载时
Fd Fdi FNi tan Fr tan
滚动轴承
四、滚动轴承的寿命计算
1、失效形式及计算准则 点蚀：滚动体或内外滚道上 产生麻点状剥落坑。 计算准则：寿命计算 塑性变形：在静载荷和冲击载荷作用下，滚 动体或内外滚道上出现不均匀的塑性 变形凹坑。 计算准则：静强度计算。
第十三章 滚动轴承
一、概述
1、组成 内圈（inner race） 外圈（outer race） 滚动体 （rolling element）
保持架（retainer）
滚动轴承
2、工作原理 内圈与轴装配，随 轴转动；外圈固定 在轴承座上；保持 架保证避免滚动体 直接接触；滚动体 在内外圈的滚道内 滚动
滚动轴承
➢ Fae＋Fd2＜Fd1 轴承2被压紧：Fa2＝Fae－Fd1 轴承1被放松：Fa1＝Fd1
➢ 总结
确定哪个轴承被“放松”、哪个轴承被“压紧” 被“放松”轴承：其内部派生轴向力 被“压紧”轴承：
除本身内部派生轴向力以外所有外部轴向力 的代数和。
滚动轴承
6、滚动轴承的静载荷 受载最大滚动体与 基本额定静载荷 用滚C0道（接C0触a或中C心0 r处）引表示
滚动轴承
➢ 轴肩定位 用于轴向力
（2）外圈紧固的 不大且需要
常用方法 减小尺寸的
➢ 弹性挡圈 场用合于带有止动
➢ 用轴用弹性 档圈嵌入பைடு நூலகம் 承外圈的止 动槽内紧固
槽的深沟球轴 承用，于外高壳转不速便及 设很凸大肩轴且向外力壳时 为的剖各分类式向结心构、 推力和向心推
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箱 体 内
箱 体 内
内包骨架旋转轴唇形密封圈 密封之一（防止漏油为主） 密封之一（防止漏油为主）
内包骨架旋转轴 侵入为主） 侵入为主）
箱 体 内
形无骨架橡胶密封圈密封（相背安装） 双 J形无骨架橡胶密封圈密封（相背安装） 既防止漏油，又防外界杂质侵入 既防止漏油，
调轴承间隙
反
装
三 滚动轴承的预紧
目的： 目的 提高轴承的刚性 提高轴承的回转精度 减小轴承的振动 方法： 方法： 内外圈产生相对位移，使滚动体和内 外圈接触点产生 弹性预变形
1. 利用金属垫片
垫片
在内圈或外圈之间金属垫片 在内圈或外圈之间金属垫片 金属
垫片
反装“背对背”安装时， 反装“背对背”安装时， 在两外圈间置一薄垫片
2．非接触式密封
这类密封没有与轴直接接触摩擦， 这类密封没有与轴直接接触摩擦， 多用于速度较高的场合。 多用于速度较高的场合。 1）油沟式密封——在轴与轴 油沟式密封 在轴与轴 承盖的通孔壁间留0.1 0.3mm 承盖的通孔壁间留0.1~0.3mm的 0.1 0.3mm的 窄缝隙，并在轴承盖上车出沟槽 窄缝隙， 在槽内充满油脂。这种形式的密 在槽内充满油脂。 封，结构简单，多用于ν＜ 5~ 结构简单，多用于ν 6m/s情况下。 6m/s情况下。 情况下 2）组合式密封 ） 联合采用两种以上的密封方 法，密封效果更好，多适用于密 密封效果更好， 封要求较高的场合。 封要求较高的场合。 组合式密封
φ30 k6
五.轴承拆卸
轴肩高度通常不大于内圈高度的3/4，过高不便于轴承拆卸； 轴肩高度通常不大于内圈高度的3/4，过高不便于轴承拆卸； 3/4 否则， 否则，必须在轴上制出沟槽以形成拆卸用的空间
六 滚动轴承的密封
一）滚动轴承的密封作用: 滚动轴承的密封作用: 二）密封类型
在轴承盖内放置软材料（毛毡、橡胶圈或皮碗等） 1．接触式密封 在轴承盖内放置软材料（毛毡、橡胶圈或皮碗等） 与转动轴直接接触而起密封作用。 与转动轴直接接触而起密封作用。 1）毡圈密封——在轴承盖上 毡圈密封 在轴承盖上 开出梯形槽， 开出梯形槽，将矩形剖面的细 毛毡放置在梯形槽内与轴接触 。这种密封结构简单，但摩擦 这种密封结构简单， 严重，主要用于ν 5m/s的 严重，主要用于ν＜4～5m/s的 脂润滑场合。 脂润滑场合。 阻止润滑剂流失 防止外界灰尘、 防止外界灰尘、水份及其它杂物浸入轴承
在轴承盖中放置一个密封皮碗， 2）皮碗密封——在轴承盖中放置一个密封皮碗，它是用耐油橡胶等材料 皮碗密封 组成的，并组装在一个钢外壳之中（有的无钢壳）的整体部件， 组成的，并组装在一个钢外壳之中（有的无钢壳）的整体部件，皮碗直接压 在轴上。为增强密封效果，用一环形螺旋弹簧压在皮碗的唇部。 在轴上。为增强密封效果，用一环形螺旋弹簧压在皮碗的唇部。这种密封安 装方便，使用可靠，一般适用于ν 10m/s的油润滑场合 的油润滑场合。 装方便，使用可靠，一般适用于ν＜10m/s的油润滑场合。
面对面” 正 装“面对面”安装 时，将垫片置于两内圈 之间
2.采用磨窄内（或外） 2.采用磨窄内（或外）圈来预紧 采用磨窄内
磨内圈 磨外圈
反
装
正 装 “面对面”安装时， 面对面”安装时， 磨窄外圈
“背对背”安装时， 背对背”安装时， 磨窄内圈
四. 滚动轴承的配合 滚动轴承的配合主要是指
轴承内孔与轴颈的配合 轴承外圈与机座孔的配合
一、滚动轴承的轴向固定
由两个支承各限制轴沿着一个方向的轴向移动， 1．两端固定式 由两个支承各限制轴沿着一个方向的轴向移动， 合起来就限制轴的双向移动。 合起来就限制轴的双向移动。
对于普通工作温度下的短轴（ 400mm mm） 对于普通工作温度下的短轴（跨距L≤400mm）， 常采用较简 单的两端固定方式。 单的两端固定方式。
2．一端固定，一端游动式 一端固定， 当轴较长或工作温度较高时，轴的伸缩量大，宜采用一端 当轴较长或工作温度较高时，轴的伸缩量大， 固定、一端游动的型式。 固定、一端游动的型式。
游动端： 游动端： 6类轴承
固定端
2．一端固定，一端游动式之二 一端固定，
游动端 圆柱滚子轴承
固定端 一对角接触球轴承
§ 13-4 滚动轴承部件的组合设计
滚动轴承是现代机器中 广泛应用的部件之一. 广泛应用的部件之一. 已标 准化， 准化，由专门的轴承工厂成 批生产.在机械设计中,只需 批生产.在机械设计中, 根据工作条件选用合适的滚 动轴承类型和尺寸并进行组 合结构设计 轴承的固定 轴承部件的组 合设计， 合设计，要解 决的问题： 决的问题： 调整 预紧 配合 装拆 润滑和密封
箱 体 内
油沟式密封
指出下图轴承存在的使用问题
二.滚动轴承游隙和部件组合的调整 滚动轴承游隙和部件组合的调整
目的：为了使轴上零件得到最佳的工作位置
1．轴承间隙的调整
调整垫片 调整垫片 外圈压盖
调节螺钉
2．轴系部件位置的调整 锥齿轮轴承部件组合位置的调整结构（ 锥齿轮轴承部件组合位置的调整结构（一） 调轴系位置
调轴承间隙
正
装
锥齿轮轴承部件组合位置的调整结构（ 锥齿轮轴承部件组合位置的调整结构（二） 调轴系位置
滚动轴承的公差与配合特点： 滚动轴承的公差与配合特点： ①由于滚动轴承是标准件，因此轴承 由于滚动轴承是标准件， 内圈与轴的配合采用基孔制， 内圈与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与 座孔的配合采用基轴制。 座孔的配合采用基轴制。 ②轴承内孔的基准孔偏差为负值，而 轴承内孔的基准孔偏差为负值， 一般圆柱体的基准孔的偏差为正值。 一般圆柱体的基准孔的偏差为正值。所以 轴承内径与轴颈的配合比一般圆柱体公差 标准中规定的基孔制同类配合要紧得多 ③标注方法与一般圆柱体的方式的 配合标注不同， 配合标注不同，它只标注轴颈及座孔直 径公差带代号。 径公差带代号。 配合 选择 选择原则：转速愈高、 选择原则：转速愈高、负荷愈大或工作温度愈高处应采用紧一些的 配合；而经常装拆的轴承或游动套圈则采用较松的配合。 配合；而经常装拆的轴承或游动套圈则采用较松的配合。 与内圈配合的旋转轴，通常用n6、m6、k5、、k6、j5、js6； 与内圈配合的旋转轴，通常用n6、m6、k5、、k6、j5、js6； n6 、、k6 常用 不转动的外圈相配合的座孔，常选用J6 J7、H7、G7等 J6、 配合 不转动的外圈相配合的座孔，常选用J6、J7、H7、G7等 φ72 H7