第十三章 滚动轴承

以/P2 、/P4、 /P5、 /P6(/P6x)为代号，0级不标注 。
机械设计
基本代号
第十三章 滚动轴承
内部结构代号 15 精度等级代号 5级
7 1 2 0 6 C /P5 /C1
内径代号 一般为：内径 5
代号 0、1 2 直径 特轻
3
4
轻 中 重
直径系列代号 代号 0 1 2 3~6 同一内径有不同的直径 宽度 窄 正常 宽 特宽 宽度系列代号 内外径相同时有不同的宽度 类型代号
2）斜齿轮、锥齿轮、蜗轮轴：
3）悬臂圆锥齿轮轴：
4）蜗杆轴： 分别承受Fa、Fr
机械设计
第十三章 滚动轴承
第四节 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
径向载荷 轴颈 内圈 滚动体 外圈
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
受最大径向载荷的滚动体负载为：
球轴承：球—点接触
滚子轴承：圆柱、圆锥、 球面滚子、滚 针—线接触
保持架
使滚动体等距离分布， ↓滚动体间的摩擦、磨损。
机械设计 二、材料
第十三章 滚动轴承
内外圈、滚动体：强度高、耐磨的高碳铬轴承钢或渗碳轴承钢。 保持架：软材料，低碳钢板冲压后铆接或焊接，或用铜合金、 铝合金、塑料等材料制成的实体保持架。
轴承一个套圈或滚动体的材料首次出现疲劳扩展之 前，一个套圈相对另一套圈的转数或工作小时数称为轴 承的寿命。
机械设计
第十三章 滚动轴承
疲劳点蚀
磨损
电腐蚀、锈蚀、元件破裂
机械设计 基本额定寿命：
第十三章 滚动轴承
采用常规材料、常规制造方法的一批型号相同的滚动 轴承，在相同的常规运转条件（实验室条件）下工作，其 中10%的轴承发生疲劳点蚀，90%的轴承未发生疲劳点蚀前 的运转总转数或一定转速下的工作小时数。记为L10或Lh。 亦即：轴承达到基本额定寿命，失效的概率为10%。 轴承达到基本额定寿命，未失效的概率为90%。
N

N
角接触球轴承（7）
Fa 圆锥滚子轴承（3）
FR
载荷角： 轴承实际承受的径向载荷Fr 与轴向载荷Fa的合 力与半径方向的夹角。 Fa tg
Fr
机械设计 2. 游隙：
第十三章 滚动轴承
内外圈相对移动量的最大值。ur、ua
配合越紧，温差越大，轴的变形量越大，润滑冷却 条件越差，则应选游隙越大的轴承。
选择轴承型号( 即C ) 预期寿命 L 已知 外载 P
' h
C'
' 60nLh P 6
10
满足预期寿命时轴承的C '
所选轴承的C
四、滚动轴承的当量动载荷
基本额定动载荷C
向心轴承 推力轴承
纯径向载荷 纯轴向载荷
机械设计
第十三章 滚动轴承
实际工作中，轴承同时受Fr 、 a 复合作用转化 当量动载荷 P F 在该载荷作用下，轴承的寿命与实际复合载荷作用相同。 P 对只承受 Fr 的向心轴承： Fr
机械设计
第十三章 滚动轴承
调心球轴承（1）
向心轴承：主要承受径向载荷
圆柱滚子轴承（N） 深沟球轴承（6）
推力轴承：只能承受轴向载荷
推力球轴承（5）
向心推力轴承：Fr + Fa
角接触球轴承（7） 圆锥滚子轴承（3）
机械设计 三、 滚动轴承的代号
第十三章 滚动轴承
代号：表示类型、结构、尺寸、公差等级、技术性能
Fmax
5 Fr z
机械设计
第十三章 滚动轴承
二、滚动轴承工作时轴承元件上的应力分布
机械设计
对于角接 触球轴承或圆 锥滚子轴承， 在Fr的作用下： 分解 FNi FNi
第十三章 滚动轴承
三、轴向载荷对应力分布的影响
Fdi
当只有最下面一 个滚动体受载时：
Fa Fd Fr tg
当受载滚动体数目增多时：F d
考虑到温度变化，引入温度系数 （P320表13-4）
10 f t C Lh L'h 60n P
6

h
P C ft
60n 6 Lh 10
1
N
机械设计
校核轴承寿命
第十三章 滚动轴承
h
106 f t C Lh ( ) 60n P 已知 轴承型号 ( 即C ) 外载 P 轴承寿命 Lh 预期寿命 L'h
机械设计 重点和难点：
第十三章 滚动轴承
重点：各种滚动轴承的类型、特点、代号和选择、轴 承的寿命计算，轴承的组合设计；
难点：轴承的受力分析和轴承的组合设计。
机械设计
第十三章 滚动轴承
第一节 概述
标准件，专门轴承厂生产，只需选型和组合设计。
机械设计
第十三章 滚动轴承
一、构造
内圈
外圈 核心元件：滚动 滚动体
三、滚动轴承的优缺点
优点：
1）摩阻小、效率高，起动灵敏； 2）运转精度高（可通过预紧消除间隙）； 3）轴向尺寸较小； 4）组合结构简单、便于使用维护； 5）标准化程度高，质优价廉。
机械设计 缺点：
第十三章 滚动轴承
1）抗冲击能力较差； 2）振动及噪音较大； 3）高速重载下寿命较低； 4）径向尺寸较大；

i 1
n
Fdi
F
i 1
n
Ni tg
Fr tg
机械设计
第十三章 滚动轴承
在 Fr的作用下，由于内部结构的原因还存在一个附加 （或派生）的轴向力Fd的作用。 Fd有使内圈和滚动体连同 轴颈与外圈分离的趋势。 角接触轴承要成对使用，对称安装。（面对面或背靠背）
Fd

i 1
n
机械设计 主要内容：
第十三章 滚动轴承
(1)概述； (2)滚动轴承的主要类型及其代号； (3)滚动轴承的类型的选择； (4)滚动轴承的工作情况； (5)滚动轴承尺寸的选择； (6)轴承装臵的设计。
基本要求：
（1）掌握滚动轴承的主要结构、类型、特点和应用； （2）掌握轴承代号的意义和滚动轴承类型的选择； （3）了解轴承元件上载荷分布、轴承的主要失效形式和 设计准则； （4）掌握滚动轴承的寿命计算、静强度校核；掌握滚动 轴承的组合设计。
内径 d 代号 10 00
第十三章 滚动轴承
12 01
15 02
17 03
◆ 直径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)。 宽度系列代号：一般正常宽度为“0”，通常不标注。
但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0”。
◆ 公差等级代号：公差分2、4、5 、6(6x)、 0级，共五个级别 高级 低级
机械设计
第十三章 滚动轴承
角接触球轴承：70000C（ α=15°）、 70000AC（ α=25°）、 70000B（ α=40°）。
6305：
表示内径为 25m m，中系列的深沟球轴承 0宽度系列， ， 正常结构， 0级公差， 0组游隙。
7210C/P5：
表示内径为 0m m，轻系列的角接触球轴 0宽度系列， 5 承， 接触角 15， 5级公差， 0组游隙。
一、轴承的载荷
1、球轴承为点接触、滚子轴承为线接触。 承载能力：球轴承＜滚子轴承
耐冲击： 球轴承＜滚子轴承 nlim：
2、载荷性质
球轴承＞滚子轴承
载荷大、有冲击时选滚子轴承，转速高时选球轴承。
同时Fa、Fr：角接触球轴承或圆锥滚子轴承； Fr大、Fa小：深沟球轴承；
Fa大、 Fr 小：推力角接触轴承；
机械设计 二、轴承的转速
第十三章 滚动轴承
极限转速nlim ：载荷P0.1C，冷却正常，0级公差时轴承 的最大允许转速。 对高转速的轴承： 1.优先选用球轴承（润滑的阻力） 2.轻系列轴承优于中、重系列（离心力） 3.实体保持架优于冲压保持架（易形成油膜减小摩擦） 4.提高公差等级、改善润滑条件等
3. 极限转速：
在一定的载荷和润滑条件下，允许的最高转速。在同 等精度下，点接触轴承的摩擦阻力较线接触轴承小，因而 极限转速要高些。
机械设计
第十三章 滚动轴承
4. 角偏差（调心性能）： 由于制造、安装或轴的变形，引起轴承内外圈轴线 发生的相对倾斜，其倾斜角称角偏差。
在同等 精度下，点 接触的轴承 较线接触的 轴承的调心 性能好。
机械设计
第十三章 滚动轴承
三、滚动轴承寿命的计算公式
滚动轴承的基本额定寿命和载荷间的关系为：
P L10 const C L10 ( ) (10 6 ) P
寿命指数ε，其中： 球轴承ε=3， 滚子轴承ε=10/3

P—L曲线
机械设计 C L10 ( ) (10 6 ) P
第十三章 滚动轴承
5）有的场合无法使用。
应用：
一般尺寸、中速、中载的一般工作条件下和运动机械中。
机械设计
第十三章 滚动轴承
第二节 滚动轴承的主要类型及其代号
一、滚动轴承的主要类型
球轴承： 1.按滚动体分：滚子轴承： 圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子、非 2.按所承受的载荷分： 向心轴承、向心推力轴承、推力轴承
对称球面滚子、滚针
机械设计
第十三章 滚动轴承
二、滚动轴承的基本额定动载荷
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指的是轴向载荷。 同类轴承： C 承载能力
轴承尺寸
各类轴承的额定动载荷可参考手册。
等特征的产品代号。
• 有特殊要求时使用 前臵代号 类型代号 基本代号 尺寸系列代号