第八章轴和轴承分析
滑动轴承
第八章滑动轴承8.1 重点、难点分析本章的重点内容是滑动轴承轴瓦的材料及选用原则；非液体摩擦滑动轴承的设计准则及设计计算；液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算。
难点是液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算及参数选择。
8.1.1 轴瓦材料及其应用对轴瓦材料性能的要求：具有良好的减摩性、耐磨性和咬粘性；具有良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性；具有足够的强度和抗腐蚀的能力和良好的导热性、工艺性、经济性等。
常用轴瓦材料：金属材料、多孔质金属材料和非金属材料。
其中常用的金属材料为轴承合金、铜合金、铸铁等。
8.1.2 非液体摩擦滑动轴承的设计计算对于工作要求不高、转速较低、载荷不大、难于维护等条件下的工作的滑动轴承，往往设计成非液体摩擦滑动轴承。
这些轴承常采用润滑脂、油绳或滴油润滑，由于轴承得不到足够的润滑剂，故无法形成完全的承载油膜，工作状态为边界润滑或混合摩擦润滑。
非液体摩擦轴承的承载能力和使用寿命取决于轴承材料的减摩耐磨性、机械强度以及边界膜的强度。
这种轴承的主要失效形式是磨料磨损和胶合；在变载荷作用下，轴承还可能发生疲劳破坏。
因此，非液体摩擦滑动轴承可靠工作的最低要求是确保边界润滑油膜不遭到破坏。
为了保证这个条件，设计计算准则必须要求：p≤[p]，pv≤[pv]，v≤[v]限制轴承的压强p，是为了保证润滑油不被过大的压力挤出，使轴瓦产生过度磨损；限制轴承的pv值，是为了限制轴承的温升，从而保证油膜不破裂，因为pv值是与摩擦功率损耗成正比的；在p及pv值经验算都符合要求的情况下，由于轴发生弯曲或不同心等引起轴承边缘局部压强相当高，当滑动速度高时，局部区域的pv值可能超出许用值，所以在p较小的情况下还应该限制轴颈的圆周速度v。
8.1.3液体动力润滑径向滑动轴承设计计算液体动力润滑的基本方程和形成液体动力润滑（即形成动压油膜）的条件已在第一章给出，这里不再累述。
1．径向滑动轴承形成动压油膜的过程径向滑动轴承形成动压油膜的过程可分为三个阶段：（1）起动前阶段，见图8-1a；（2）起动阶段，见图8-1b；（3）液体动力润滑阶段，见图8-1c；图8-1 径向滑动轴承形成液体动力润滑的过程对于这一形成过程应掌握如下要点：（1）从轴颈开始转动到轴颈中心达到静态平衡点的过程分析；（2）在给定载荷、轴颈转动方向及偏心距e的大小时，如何确定轴颈的平衡位置；（3）确定轴颈平衡位置后，油膜压力分布的大致情况以及最小油膜厚度h min的位置；（4）影响轴颈静态平衡点位置的主要因素有外载荷F，润滑油粘度η和轴颈转速n。
轴与轴承内外圈配合公差
1、内圈旋转的配合：内圈 m6 n6 p6 外圈H7G7K7；2、外圈旋转时：内圈 h6 k6，外圈 M6 N6；2、双H配合一般不要采用因为国内加工能力不行孔和轴尺寸和形状达不到要求的话会跑外圈①当轴承内径公差带与轴公差带构成配合时，在一般基孔制中原属过渡配合的公差代号将变为过赢配合，如k5、k6、m5、m6、n6等，但过赢量不大；当轴承内径公差代与h5、h6、g5、g6等构成配合时，不在是间隙而成为过赢配合。
②轴承外径公差带由于公差值不同于一般基准轴，也是一种特殊公差带，大多情况下，外圈安装在外壳孔中是固定的，有些轴承部件结构要求又需要调整，其配合不宜太紧，常与H6、H7、J6、J7、Js6、Js7等配合。
附:一般情况下，轴一般标0～＋0。
005 如果是不常拆的话，就是＋0。
005～＋0。
01的过盈配合就可以了，如果要常常的拆装就是过渡配合就可以了。
我们还要考虑到轴材料本身在转动时候的热胀，所以轴承越大的话，最好是－0。
005～0的间隙配合，最大也不要超过0。
01的间隙配合还有一条就是动圈过盈，静圈间隙0 前言三维,cad,机械,技术,汽车,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,时空,镇江/ v0 G6 A8 e! ^' |9 L滚动轴承是一种标准化部件，具有摩擦力小、容易起动及更换简便等优点。
我们在日常维修或从事机械设计时，合理、正确选择轴承配合是至关重要的。
P, t1 E9 y3 G! S1 |1 轴承配合的选择方法三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa! x8 A1 {3 w2 S/|正确选择轴承配合，对保证机器正常运转、提高轴承的使用寿命和充分利用轴承的承载能力关系很大。
滚动轴承配合的选择主要是根据轴承套圈承受负荷的性质和大小，并结合轴承的类型、尺寸、工作条件、轴与壳体的材料和结构以及工作温度等因素综合考虑。
第八章轴承和轴组的装配.
1．整体式滑动轴承的修复，一般采用更换轴套的
方法。 2．剖分式滑动轴承轻微磨损，可通过调整垫片、 重新修刮的办法处理。
3．内柱外锥式滑动轴承，如工作表面没有严重擦伤， 仅作精度修整时，可以通过螺母来调整间隙；当工作表
面有严重擦伤时，应将主轴拆卸，重新刮研轴承，恢复
其配合精度。 4．对于多瓦式滑动轴承，当工作表面出现轻微擦伤 时，可通过研磨的方法对轴承的内表面进行研抛修复。 当工作表面因抱轴烧伤或磨损较严重时，可采用刮研的 方法对轴承的内表面进行修复。
（1）主轴轴组的预装调整 预装主轴前、后轴承的 调整顺序是：先调整后轴承，再调整前轴承。 1）后轴承的调整
2）前轴承的调整
主轴径向间隙的检查
（2）主轴轴组的试车调整
机床正常运转时，随着主轴箱内温度的升高，主 轴轴承间隙也会发生变化。因此，主轴的间隙，一般 应在机床温升稳定后再进行调整。
成对安装角接触球轴承 a）背对背式 b）面对面式 c）同向排列式
在成对安装的轴承之间配置不同厚度的间隔套，
可得到不同的预紧力。
用间隔套长度差预紧
（2）用弹簧预紧
通过调整螺母，使弹簧产生不同的预紧力施加在轴 承外圈上，达到预紧的目的。
（3）调节轴承锥形孔内圈的轴向位置预紧 预紧的顺序是：先松开锁紧螺母中左边的一个螺母，
再拧紧右边的螺母，通过隔套使轴承内圈向轴颈大端移
动，使内圈直径增大，从而达到预紧的目的。最后再将 锁紧螺母左边的螺母拧紧，起到防松的作用。
（4）用轴承内、外垫圈厚度差实现预紧
在成对使用的轴承内圈或外圈之间加垫圈，不同厚 度的垫圈可获得不同的预紧力。
用垫圈预紧
四、滚动轴承的拆卸
轴承的拆卸方法 a)正确 b)错误
轴及轴承计算
-
-
-
-
-
70000B
α=25˚
α=40˚
—
—
1
0
0.35
0.57
1.14
重新查表选取判断系数e e1=0.422 e2=0.401 重新计算派生轴向力 Fd1=e1Fr1 =0.422×875.65=369.52 N Fd2=e2Fr2 =0.401×1512.62=606.56 N 重新计算轴向力 Fa1= Fae +Fd2 =400+606.56=1006.56 N Fa2= Fd2 =606.56 N Fa1/C0= 1006.56/20000 =0.05033 Fa2/C0= 606.56/20000 =0.03033 两次计算 Fa2/C0 结果相差不大，故取 e1=0.422
M aH F1H L M /aV 2 8700 0.193/ 2
840 N m
6) 求F力产生的弯矩图
927 N maV 4500
d
L/2 a
a— a 截面F力产生的弯矩为：
M 0.193/ 2 M aF F1F L /2 aV 4803
a
潘存云教授研制
L/2 a
Ft d2
L Fr Fa 2
K
F
Fr Fa F2v
Fr L 2 Fa d 2 2 6410 193 2 2860 2860 146 146 2 2 对2点取矩 F1v 2123 N L 193 193
F F2v Fr F 1v 1 v 6410 2123 4287 N
轴承类型 相对轴向载荷 名 称 代 号 f 0Fa / C0r Fa / C0 调心球轴承 10000 — — 调心滚子轴承 20000 — — 推力调心滚子轴承 29000 — — 圆锥滚子轴承 30000 — — 0.172 0.345 0.689 1.030 深沟球轴承 60000 1.380 — 2.070 3.450 5.170 6.890 0.015 0.029 0.058 0.087 70000C 0.120 α=15˚ 0.170 0.290 角接触球轴承 0.440 0.580 70000AC — — 70000B
偏心轴与轴承系统的振动特性分析
偏心轴与轴承系统的振动特性分析引言振动是机械系统中常见的现象，对于轴承系统来说，振动问题会直接影响其运行稳定性和寿命。
本文的主题是分析偏心轴与轴承系统的振动特性，探讨其原因和相关影响因素。
一、偏心轴产生的振动偏心轴是指轴承轴线与旋转中心轴线不重合的情况。
当偏心轴旋转时，在轴承内部会产生径向力的不平衡，从而引起振动。
偏心轴产生的振动主要包括径向振动和轴向振动两种。
1. 径向振动径向振动是指轴承系统在旋转时产生的以轴心为中心的圆周振动。
偏心轴会引起轴承系统的不平衡，使得轴承产生径向力，进而导致径向振动。
径向振动的幅值与偏心距离和转速有关，偏心距离越大、转速越高，其振动幅值越大。
2. 轴向振动轴向振动是指轴承系统在旋转时产生的以轴线为方向的线性振动。
偏心轴会导致轴承产生轴向力，进而引起轴向振动。
轴向振动与偏心距离、转速以及轴承系统的结构有关，当偏心距离较大时，轴向振动的幅值也会增加。
二、轴承系统的振动特性轴承系统的振动特性是指在特定条件下，轴承系统的振动表现以及与其相关的影响因素。
1. 振动频率振动频率是指轴承系统振动的频率，其与轴承系统的固有特性和旋转速度有关。
常见的振动频率包括轴承固有频率、共振频率等。
不同振动频率对轴承系统的运行稳定性和寿命有着不同的影响。
2. 振动幅值振动幅值是指轴承系统振动的振幅，通常使用轴向振动或径向振动的最大值来表示。
振动幅值的大小与偏心距离、转速和轴承系统的结构有关，过大的振动幅值会导致轴承系统的故障和损坏。
3. 振动形态振动形态是指轴承系统振动的波形和频谱。
通过分析振动形态，可以判断轴承系统中是否存在缺陷和故障，进而采取相应的措施进行修复和改进。
三、影响偏心轴与轴承系统振动的因素1. 偏心距离偏心距离是指轴承轴线与旋转中心轴线之间的距离。
偏心距离越大，引起的不平衡力也越大，从而产生的振动幅值也会增加。
2. 转速转速是指轴承系统的旋转速度。
转速越高，偏心轴产生的不平衡力也越大，振动幅值会随之增加。
第八章 滚动轴承的公差与配合
在零件图上，应 标注以下参数：
+0.035
0.63
0.04
C、位置公差
Φ100H7（ 0
B、形状公差
）
0.06
+0.012 Φ55j6（ -0.007）
A、尺寸公差
D、表面粗糙度
1.6
0.01
A
1.25
A 29
A
2
四、滚动轴承配合选用举例
图8-8 例8-1图
30
公差配合与技术测量
1
第八章 滚动轴承的公差与配合 本章要点： 1.掌握滚动轴承的公差等级代号、游隙代号的意义和应用。 2.了解轴承公差及其特点。 3.掌握滚动轴承与轴及外壳孔配合的公差带特点配合面粗 糙度及形位公差的选择。 教学难点： 1.滚动轴承游隙概念。 2.轴承承受的4种负荷类型。 3.轴承装配后不产生“爬行”的概念。
图8-3 不同公差等级轴承内、外径公差带的分布图
12
第三节 滚动轴承与轴及外壳孔的配合
一、配合选择的基本原则
GB/T 275-1993规定了与轴承内、外径相配合的轴和壳体孔 的尺寸公差带、形位公差、表面粗糙度以及配合选用的基本 原则。
13
1.配合选用的基本原则
配合选用时要考虑的因素较多，其基本原则 是使套圈在轴上或外壳孔内的配合不产生“爬 行”现象。
轴承套圈相对负荷方向旋转或摆动的套圈，选择过盈配合或 过渡配合。 轴承套圈相对负荷方向固定的套圈，选择间隙配合。
静摩擦系数大于动摩擦系数，使得能量在一定的范围 之内储存起来了，当驱动力超过静摩擦力时，轴承开始 转动，静摩擦转为动摩擦，摩擦力立即降低，速度随即 增大。但是，随着速度的加大，轴承动摩擦力又进一步 降低，速度减慢，甚至减慢至停止，如此往复。
机械设计第八章 轴 课后习题答案
第八章 轴及轴毂联接8-1 答：Ⅰ轴为传动轴，Ⅱ轴、Ⅲ轴、Ⅳ轴为转轴，Ⅴ轴为心轴。
8-2 答：见表8-2。
8-3 答： 由左到右：1）键槽位置错误，2）动静件之间应有间隙，3）轴承盖处应设密封装置，4）应有调整垫片，5）轴承内圈定位过高，6）与轮毂相配的轴段长度应短于轮毂长度，7）轴段过长，不利于轴承安装，应设计为阶梯轴，8）轴承内圈无定位。
改进后输出轴的结构如题8-3解图：题8-3解图8-4 解：1．作计算简图并求轴的支反力（图b ）水平面的支反力垂直面的支反力2．计算弯矩并作弯矩图（图c ）水平面弯矩图M H =R AH ×178=2124×178N·mm =378N·m垂直面弯矩图M V1=R A V ×178=－190×178N·mm=－33800N·mmM V2=R BV ×72=2910×72N·mm=210000N·mm合成弯矩图（图d ） 3．计算转矩并作转矩图(图e)T =F t d/2=7375×400/2=1475000N·mm计算截面C 的当量弯矩mmN 963133mm N )1475000(0.6380000)(22221d1⋅=⋅⨯+=+=T αM M N 901N 250272720/2004217125072/2r a AV=⨯-⨯=⋅-⋅=F d F R mmN 380000mm N 37800033800222H 2v11⋅=⋅+=+=M M M mm N 320004mm N 378000210000222H 2v22⋅=⋅+=+=M M M N 1242N 25027375725072t AH =⨯=⨯=F R N 5251N 2501783757250178t BH =⨯=⨯=F R N 2910N 2501782720/20042171250178/2r a BV =⨯+⨯=⋅+⋅=F d F RM d2=M 2=432000N·mm按弯扭合成应力校核轴的强度根据轴的材料为45钢，调质处理，由表8-2查得[σ－1]=60MPa 。
滑动轴承及轴
油雾润滑
当轴承滚动体的线速度很高时(如dn值大于 6×105mm· r/min)时，常用油雾润滑，以避
免其它润滑方法供油过多，油的内摩擦增大而增 高轴承的工作温度。润滑油在油雾发生器中变
成油雾，温度比液体润滑方法的油温低， 对于轴承的冷却更加有利。但润滑轴承的 油雾会随空气飘散，进而污染环境，故在 必要时要采用油气分离器来收集油雾
失效
滑动轴承在工作时由于轴颈与轴瓦的接触会产生 摩擦，导致表面发热、磨损甚而“咬死”，所以 在设计轴承时，应选用减摩性好的滑动轴承材料 制造轴瓦，合适的润滑剂并采用合适的供应方法， 改善轴承的结构以获得厚膜润滑等。 常；谱中出现了许多有色金属成分的亚微米级磨 损颗粒；润滑油水分超标、酸值超标。
1、瓦面腐蚀：光谱分析发现有色金属元素浓度异
2、轴颈表面腐蚀：光谱分析发现铁元素浓度 异常，铁谱中有许多铁成分的亚微米颗粒， 润滑油水分超标或酸值超标。 3、轴颈表面拉伤：铁谱中有铁系切削磨粒或 黑色氧化物颗粒，金属表面存在回火色。 4、瓦背微动磨损：光谱分析发现铁浓度异常， 铁谱中有许多铁成分亚微米磨损颗粒， 润 滑油水分及酸值异常。 5、轴承表面拉伤：铁谱中发现有切削磨粒， 磨粒成分为有色金属。
滑动轴承及轴承安装 与润滑
本章重点：液体动压滑动轴承，动压形成机 理，最小油膜厚度，雷诺方程 滑动轴承类型
按照其承受载荷方向的不同，可以分为径向轴承(承 受径向载荷)和止推轴承(承受轴向载荷)。 根据其滑动表面间的润滑状态的不同，则可分为液 体润滑轴承、不完全液体润滑轴承(指滑动表面间 处于边界润滑或者混合润滑状态)和自润滑轴承 (即工作时不需要加润滑剂)。 根据液体润滑承载机理的不同，滑动轴承又可以分 成液体动力润滑轴承(简称液体动压轴承)和液体 静压润滑轴承(简称液体静压轴承)。
轴承与轴、轴承座的配合
高手分享轴承与轴、轴承座的配合在论坛里经常看到社友讨论轴承与轴、轴承座的配合问题。
由于轴承是标准件，尺寸公差是定死了的，这个配合问题也就成了怎么确定轴、轴承座的尺寸公差问题。
截图来自舍弗勒的轴承综合样本HR1。
还有轴承座的配合以上是轴承配合的基本原则。
但是原则并不是放之四海而皆准滴，原则更像世界纪录---是用来打破的。
打破之前你得权衡下打破原则的得与失，或者说利和弊。
轧机轴承内圈与轴的间隙配合就是一个经典的打破轴承配合基本原则的案例。
基本原则也没有包括一些特殊情况---如空心轴、轻金属轴承座等情况。
这种情况要选更紧的配合，要多紧，可以计算。
还有推力轴承的配合。
截图同样来自舍弗勒样本HR1。
推力轴承之轴承座正确选择轴承配合，首先要搞清楚轴承的工况，特别是受到什么性质的载荷。
载荷分点载荷与圆周载荷，区分这两种载荷，是正确选择轴承配合的前提。
说轧机轴承内圈与轴松配合，这说法不准确；不是所有轧机中的轴承内圈与轴都是松配合的。
而是在轧机中有些轴承内圈与轴是松配合，如4列圆锥，及有些4列圆柱。
轴、轴承座与轴承配合公差1）轴承配合一般都是过渡配合，但在有特殊情况下可选过盈配合，但很少。
因为轴承与轴配合是轴承的内圈与轴配合，使用的是基孔制，本来轴承是应该完全对零的，我们在实际使用中也完全可以这样认为，但为了防止轴承内圈与轴的最小极限尺寸配合时产生内圈滚动，伤害轴的表面，所以我们的轴承内圈都有0到几个μ的下偏公差来保证内圈不转动，所以轴承一般选择过渡配合就可以了，即使是选择过渡配合也不能超过3丝的过盈量。
配合精度等级一般就选6级，有的时候也要看材料，还有加工工艺，理论上7级有点偏底了，5级配合的话就要用磨。
我一般选用是：轴承内圈与轴配合轴选k6轴承外圈与孔配合孔选K6或K7 2）轴承与轴的配合公差标准①当轴承内径公差带与轴公差带构成配合时，在一般基孔制中原属过渡配合的公差代号将变为过赢配合，如k5、k6、m5、m6、n6等，但过赢量不大；当轴承内径公差代与h5、h6、g5、g6等构成配合时，不在是间隙而成为过赢配合。
第八章 滚动轴承的公差与配合
三、径向游隙 四、轴承的工作条件
一、轴承套圈相对于负荷方向的运转状态
作用在轴承上的径向负荷，可以是定向负荷（如带轮的拉力和齿轮的 作用力）或旋转负荷（如机件的转动离心力），或者是两者的合成负 荷。1、套圈相对于负荷方向旋转
❖ 外圈与箱体上的轴承座配合，内圈与旋转的轴 颈配合。
❖ 通常外圈固定不动——因而外圈与轴承座为过 盈配合；内圈随轴一起旋转——内圈与轴也为 过盈配合。
❖ 考虑到运动过程中轴会受热变形延伸，一端轴 承应能够作轴向调节；调节好后应轴向锁紧。
端盖与轴承间可预留间隙，也可 在端盖与机架间加、减垫片调整。
§1 滚动轴承的互换性和公差等级
1
第六章 滚动轴承的公差与配合
§1 滚动轴承的互换性和公差等级 §2 滚动轴承内、外径及相配轴颈、外壳孔的公差带 §3 选择滚动轴承与轴颈、外壳孔的配合时应考虑的主要因素 §4 与滚动轴承配合的轴颈、外壳孔的精度的确定
主要内容： 1. 滚动轴承的公差等级 2. 滚动轴承内、外径公差带 3. 滚动轴承与轴颈、外壳孔配合的选择 4. 轴颈和外壳孔几何精度的确定 重点： 1. 滚动轴承内、外径公差带 2. 滚动轴承与轴颈、外壳孔配合的选择 3. 滚动轴承的配合代号及在装配图上的特殊标注形式
滚动轴承工作时轴承的内、外圈和端面的跳动应控制在允许的范围内， 以保证传动零件的回转精度。
2、合适的游隙
所谓轴承游隙是指轴承在未安装于轴或轴承箱时， 将其内圈或外圈的一方固定，然后使未被固定的 一方做径向或轴向移动时的移动量。
径向游隙 1
轴向游隙 2
滚动体与内、外圈之间的游隙分 为径向游隙δ1和轴向游隙δ2。
由于滚动轴承内圈内孔和外圈外圆柱面的公差带在生产轴承时已经确定， 因此，轴承与轴颈和外壳孔的配合的选择就是确定轴颈和外壳孔的公差 带。选择时应考虑以下几个主要因素：
机械设计基础-轴及轴承设计
轴及轴承设计
按照轴的轴线形状,可将轴分为直轴、曲轴和挠性轴。 直轴各轴段轴线为同一直线。 曲轴各轴段轴线不在同一直 线上,主要用于有往复式运动的机械中,如内燃机中的曲轴 (见图10-5)。挠性轴轴线可任意弯曲,可改变运动的传递方向, 常用于远距离控制机构、 仪表传动及手持电动工具中(见图 10-6)。另外还有空心轴、光轴和阶梯轴(见图10-7)。
轴及轴承设计
图10-11 减小轴圆角处应力集中的结构
轴及轴承设计
(2)制造工艺方面。提高轴的表面质量,降低表面粗糙度, 对轴表面采用碾压、喷丸和 表面热处理等强化方法,均可显 著提高轴的疲劳强度。
(3)轴上零件的合理布局。在轴结构设计时,可采取改变 受力情况和零件在轴上的位 置等措施,达到减轻轴载荷,减小 轴尺寸,提高轴强度的目的。
轴及轴承设计
图10-8 轴的结构
轴及轴承设计
在图10-8中,轴各部分的含义: 轴颈:轴与轴承配合处的轴段。 轴头:安装轮毂键槽处的轴段。 轴身:轴头与轴颈间的轴段。 轴肩或轴环:阶梯轴上截面尺寸变化的部位,其中一个尺 寸直径最大称为轴环。
轴及轴承设计
1.轴上零件的定位和固定 轴上零件的定位是为了保证传动件在轴上有准确的安装 位置;固定则是为了保证轴上 零件在运转中保持原位不变。 (1)轴上零件的轴向定位和固定。为了防止零件的轴向 移动,通常采用下列结构形式 实现轴向固定:轴肩、轴环、套 筒、圆螺母和止退垫圈、弹性挡圈、轴端挡圈等。 (2)轴上零件的周向固定。周向固定的目的是为了限制 轴上零件相对于轴的转动,以 满足机器传递扭矩和运动的要 求。常用的周向固定方法有键、花键、销、过盈配合、成型 连 接等,其中以键和花键连接应用最广。
齿轮润滑采用油浴润滑,轴承采用脂润滑。
【精选】滚动轴承的受力分析、载荷计算、失效和计算准则
1.滚动轴承的受力分析滚动轴承在工作中，在通过轴心线的轴向载荷（中心轴向载荷）Fa作用下，可认为各滚动体平均分担载荷，即各滚动体受力相等。
当轴承在纯径向载荷Fr作用下（图6），内圈沿Fr方向移动一距离δ0，上半圈滚动体不承载，下半圈各滚动体由于个接触点上的弹性变形量不同承受不同的载荷，处于Fr作用线最下位置的滚动体承载最大，其值近似为5Fr/Z（点接触轴承）或4.6Fr/Z（线接触轴承），Z为轴承滚动体总数，远离作用线的各滚动体承载逐渐减小。
对于内外圈相对转动的滚动轴承，滚动体的位置是不断变化的，因此，每个滚动体所受的径向载荷是变载荷。
2.滚动轴承的载荷计算（1）滚动轴承的径向载荷计算一般轴承径向载荷Fr作用中心O的位置为轴承宽度中点。
角接触轴承径向载荷作用中心O的位置应为各滚动体的载荷矢量与轴中心线的交点，如图7所示。
角接触球轴承、圆锥滚子轴承载荷中心与轴承外侧端面的距离a可由直接从手册查得。
接触角α及直径D，越大，载荷作用中心距轴承宽度中点越远。
为了简化计算，常假设载荷中心就在轴承宽度中点，但这对于跨距较小的轴，误差较大，不宜随便简化。
图8角接触轴承受径向载荷产生附加轴向力1)滚动轴承的轴向载荷计算当作用于轴系上的轴向工作合力为FA，则轴系中受FA作用的轴承的轴向载荷Fa=FA，不受FA作用的轴承的轴向载荷Fa=0。
但角接触轴承的轴向载荷不能这样计算。
角接触轴承受径向载荷Fr时，会产生附加轴向力FS。
图8所示轴承下半圈第i个球受径向力Fri。
由于轴承外圈接触点法线与轴承中心平面有接触角α，通过接触点法线对轴承内圈和轴的法向反力Fi将产生径向分力Fri；和轴向分力FSi。
各球的轴向分力之和即为轴承的附加轴向力FS。
按一半滚动体受力进行分析，有FS ≈ 1.25 Frtan α(1)计算各种角接触轴承附加轴向力的公式可查表5。
表中Fr为轴承的径向载荷；e为判断系数，查表6；Y 为圆锥滚子轴承的轴向动载荷系数，查表7。
电机转轴与轴承的配合
电机转轴与轴承的配合一、引言电机转轴与轴承的配合是在各种机械设备中常见的问题。
在机械传动中，电机转轴与轴承的配合质量直接影响到设备的性能、寿命和稳定性。
因此，了解电机转轴与轴承的配合原理及技术，对于提高机械设备的工作效率和可靠性至关重要。
二、电机转轴与轴承的配合原理电机转轴与轴承的配合是实现电机正常运转的关键之一。
它涉及到两个主要方面：间隙与配合方式。
2.1 间隙间隙是指电机转轴与轴承之间的空隙。
通常情况下，为了保证电机转轴能够自由旋转，需要在电机转轴与轴承之间设置一定的间隙。
间隙太大会导致转轴摆动不稳和轴承磨损加剧，而间隙太小则会增加转轴与轴承之间的摩擦，从而影响设备的工作效率。
2.2 配合方式电机转轴与轴承的配合方式有很多种，常见的有滑动配合和滚动配合两种。
滑动配合是指电机转轴与轴承之间的配合表面采用平面和曲面滑动摩擦的方式。
这种配合方式适用于低速、低负荷的场合，具有结构简单、可靠性高的特点。
滚动配合是指电机转轴与轴承之间的配合表面采用滚珠、滚子或滚柱进行滚动的方式。
这种配合方式适用于高速、高负荷的场合，具有摩擦小、使用寿命长的特点。
三、电机转轴与轴承的配合技术为了保证电机转轴与轴承的配合质量，需要掌握一些基本的配合技术。
3.1 润滑良好的润滑是保证电机转轴与轴承配合质量的关键。
适当的润滑可以减小转轴与轴承之间的摩擦，延长轴承的使用寿命。
常见的润滑方式有油润滑和脂润滑两种。
3.2 温度控制电机转轴与轴承在工作过程中会产生热量，过高的温度会导致润滑剂变质，使得配合表面失去润滑效果。
因此，需要采取措施控制温度，保持良好的润滑状态。
3.3 精密加工电机转轴与轴承的配合表面需要进行精密加工，以保证其几何形状和表面质量的精度。
常见的加工方法有磨削、车削和研磨等。
3.4 调试与检测在安装完成后，需要对电机转轴与轴承进行调试与检测，以发现潜在的问题并及时进行修复。
调试过程中需要注意调整间隙和润滑方式，确保配合质量符合要求。
《轴承的基本知识》PPT课件
润滑点的散失，保证润滑油更多的
流向下一个润滑点进行润滑，另外
此类机械转速较低，摩擦生热量较
上者为小，让润滑油急速流走意义也不大。
中国石油大庆炼化公司
四、刮研轴瓦所用的显示剂和刮刀与油石
1、显示剂和它的使用方法：刮瓦时，检查轴瓦刮削情况如 何，一般都是通过涂显示剂来实现。显示剂为红丹粉；红丹 粉有铅丹和铁丹两种。铁丹（呈紫红色）和铅丹（呈桔黄色） 的粒度极细，用时与机油或牛油调和，红丹粉由于显示清晰， 价格较低，因此使用较广泛。
二、研瓦的接触角（θ ） 接触角（θ ）就是指轴颈与轴瓦的接触面积所对的圆 心角，见图1所示。
中国石油大庆炼化公司
接触角（θ ），不可太大，也不可太小。如果接触 角θ 太小，会使轴瓦的受压强度增加，增加太大时， 就会使轴瓦产生变形；同时又会很快磨损轴瓦，这 样就缩短了轴瓦使用寿命。如果接触角θ 太大时， 就会影响油膜的形成，得不到良好的液体摩擦的润 滑形式，这样一来，也会增加摩擦力，对设备的运 转起不良的影响。
第一章刮瓦的基本原则第二章研瓦的方法和要求第三章轴瓦间隙第四章轴瓦间隙的检查方法第五章特殊轴瓦的装配第六章高速轻载滑动轴承第七章止推轴瓦第八章滚动轴承中国石油大庆炼化公司中国石油大庆炼化公司中国石油大庆炼化公司中国石油大庆炼化公司第一章刮瓦的基本原则一研瓦的目的在运转中轴颈与轴瓦之间要发生摩擦按摩擦理论来说轴颈和轴瓦表面愈光滑则摩擦阻力愈小
轴瓦侧间隙的功用是为了积聚和冷却润滑油，以利于形 成油楔；其值在水平面上为顶间隙的一半，愈向下愈小。
二、影响轴瓦间隙的因素
1、机器的精确度，精确度要求愈高的机器，轴瓦的间隙应 该小一些。
2、轴瓦衬的材质，瓦衬材质对于轴瓦间隙有一定的关系， 例如同一个轴瓦，采用锡基合金作衬里，间隙就可以留小一 些，而采用铝合金作衬里，间隙就得稍大一些。
机械制图-第八章零件图
6．表面结构要求在图样中的简化注法
图8－36 大多数表面有相同表面结构要求的简化注法 图8－37 在图纸空间有限时的简化注法 图8－38 多个表面结构要求的简化注法
二、极限与配合
1．尺寸公差
2．配合
间隙配合
过渡配合
过盈配合
3．标准公差与基本偏差
标准公差确定公差带大小，基本偏差确定公差带位置
4．配合制
零件的加工位置 零件的工作位置
2．确定零件主视图的投射方向
主视图的投射方向 应该能够反映零件的主 要形状特征，即表达零 件的结构形状以及各组 成部分之间的相对位置 关系。
图8－4 分析主视图投射方向
二、选择其他视图
三、零件表达方案选择举例
【例8－1】分析比较图示轴承架的三种表达方案。
轴承架的表达方案（一） 轴承架的表达方案（二） 轴承架的表达方案（三）
般只需测量出它的基本尺寸，其配合性质和相应的公差 值应在仔细分析后再查阅相应的标准确定 对螺纹、键槽、齿轮轮齿等标准结构的尺寸，应将测量 结果与标准值核对，采用标准结构尺寸
传输带仅注出一个截止波长值（本例0.8表示λc值）时， 另一截止波长值λs应理解为默认值，由GB/T 6062中查知 λs=0.002 5 mm。
表示不允许去除材料，双向极 限值，两极限值均使用默认传输 带，R轮廓。上限值：算术平均 偏差为3.2 μm，评定长度为5个 取样长度（默认），最大规则。 下限值：算术平均偏差为0.8 μm， 评定长度为5个取样长度（默 认），16%规则（默认）
配合制——在制造互相配合的零件时，使其中一种零 件作为基准件，它的基本偏差固定，通过改变另一种非基 准件的基本偏差来获得各种不同性质的配合制度。
基孔制配合 基轴制配合
机械基础教材第八章轴与轴承知识ppt课件
需磨削段设砂轮越程槽
为便于零件的装拆设计成阶梯轴
12
§8.2 滑动轴承
轴承是用来支承轴及轴上回转零件的部件。根据工作时摩擦 性质的不同，轴承分成滑动轴承和滚动轴承。
一、滑动轴承的分类、结构与特点
轴与滑动轴承之间形成滑动摩擦。
1.滑动轴承的分类
按受载方向分径向滑动
轴承和轴向滑动轴承。
按轴系和拆装的需要分
21
§8.3 滚动轴承 22
§8.3 滚动轴承 23
§8.3 滚动轴承 二、滚动轴承的分类 1.按滚动体形状——分球轴承和滚子轴承两类，滚子又可分成圆柱滚 子和圆锥滚子、球面滚子和滚针。 2.按接触角α——分径向接触轴承（α=0°）、角接触向心轴承 （0°<α <45°）、角接触推力轴承（45°≤α<90°）和轴向接触轴承 （α=90°）。 3.按可否调心——分调心轴承和非调心轴承。 三、滚动轴承的代号 代号由前置代号、基本代号、后置代号组成。
第二节 滚动轴承
一、滚动轴承结构、类型和代号
（三）滚动轴承的类型及应用 轴承名称、类型及代号：推力球轴承 50000 极限转速：低 允许角偏差： 不允许 主要特性和应用：只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重
合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持 架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。
外径 系列
内径代号
内部 结构
密封 与防 尘套
保持 架及 材料
特殊 轴承 材料
公差 等级
游隙
配置
圈
注：表中数字表示代号自右向左的位置序数。
第二节 滚动轴承
一、滚动轴承结构、类型和代号 （四）滚动轴承的代号 1．基本代号
RomaxDesigner--十个实例分析中文翻译
扭矩分配不均是由于下述弹性变形：齿的弯曲和接触变形；齿轮轴的扭曲和弯曲；齿廓和箱体的变形；滚子轴承的接触变形。采用传统有限元工具分析这些结构的组合和接触变形相当困难。
本例中设计空间巨大且是多维的，不可能手动的产生和检验每一种齿轮设计。螺旋角、压力角、模数、齿宽每种各十个变化值的组合可产生10000种候选设计。因此，唯一的方法就是使用高级优化设计方法实现各个参数的优化。
RomaxDesigner采用自动人工智能方法的搜索引擎来实现齿轮优化设计。图1结果显示了在优化中同时减少弯曲应力和接触应力所碰到的矛盾。
l 详细的齿轮几何结构模型
l 安装在带径向和轴向间隙的滚针轴承上的同步齿轮
l 外壳柔性的影响
各个齿的表面均作了基于平均制造公差的齿端修缘和鼓形量的修形。预测得到了驱动、滑行工况下的各种传动误差变化规律。同时使用旋转记码器（如图2）和Romax自行研制的设备测量了准静态传动误差，并作了相关对比。如图3预计和实验结果有很好的相关性。在滑行工况下的传动误差可以通过修改齿轮副安装误差和齿端修形而减小到可以接受的级别。
新轴承供应商提供的输入轴滚子轴承（如图1）过早失效。Romax承担该项项目检测两个轴承制造商的设计和制造品质，以确定其失效原因。
为了确定真实的制造质量，对新、旧和失效轴承作了详尽的测量。结果显示其中一个制造商设计的轴承有滚子端和挡边的接触结构，这种结构不能承受过高的轴向载荷，引起了滚子端（如图2）在短期内磨损。
各种复杂的轴/轴承布置形式的可靠性可通过使用RomaxDesigner独特全面的分析能力而得到准确的预测。
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滑动轴承按其能够承受的载荷不同分 为向心、推力、向心推力滑动轴承；按 其摩擦状态不同分为液体摩擦和非液体 摩擦滑动轴承
整体式向心滑动轴承
轴承座 轴瓦（轴套) 润滑装置
剖分式滑动轴承
2、轴承材料 轴承材料应满足减摩、耐磨
、抗胶合、良好的适应性、足够 的强度及导热性等要求。
常用材料有轴承合金、铜合 金、粉末冶金等
滚动轴承类型的选择
1、根据载荷的大小及性质 载荷大或冲击大－选滚子轴承（线接触）； 载荷小或冲击小－选球轴承（点接触） ；
2、根据载荷的方向 纯径向载荷－选深沟球轴承（6）、圆柱滚子轴承（N) 纯轴向载荷－选推力轴承（5 或 8 ） 径向、轴向载荷－角接触球轴承(7)或圆锥滚子轴承(3) 轴向载荷不大时，可用深沟球轴承
单列
按滚动体列数分： 双列
多列
球轴承
滚子轴承
滚动轴承代号：
前置代号
基本代号
后置代号
类型代号
尺寸系列代号
内径代号
又如：轴承的公差等级分别为2级、4级、5级、6x级、6级和
用0/1P级—数4、调，字心或/共P球字56、轴个母/承表级P6示别x、，/内P依6径1次和0尺由/寸P0高。由 （ 宽级轴 度2位到承 系数低的 列0代字0宽 ：级号）度，组系其成列。代直和号径直系径分列系别：列为代：号/P2、
外圈1、内圈2、滚动体3、保持架4
内外圈和滚动体用高强度、耐磨性好的含铬轴承钢制造，表面磨 削、抛光。 保持架用低碳钢冲压而成，或用酚醛胶木、铜合金制造。
常用滚动体类型：
2、滚动轴承的特点
优点：1、摩擦系数小，起动灵活，效率高，润滑方便。 2、轴向结构紧凑。 3、可同时承受径向和轴向载荷。 4、不需要贵重金属。 5、易于互换。
轴由轴承支承，通过轴肩、套筒配合轴 承端盖完成轴向定位。
轴的定位
轴承端盖
调整垫片
2、轴上零件的轴向定位
（1）轴肩或轴环定位 要保证轴的过渡圆角半径r小于相配零件的倒角尺寸c1或 圆角半径r1;轴肩高度h必须大于c1或 r1，h=(2~3) r1或c1， 非定位轴肩h=1.5~2mm。可承受较大的轴向力。
第八章 轴和轴承
主讲：闫新
河南工程学院
第一节 轴
一、轴的作用
1.支撑回转零件 2.传递运动和动力。
二、轴的分类
按几何形状分
直轴 曲轴 挠性软轴
◆ 曲轴：将旋转运动改变为往复直线运动或 者作相反的运动转换。
◆ 挠性轴：由几层紧贴 在一起的钢丝卷绕而成 。可方便的将转矩和回 转运动传递到空间其他 任意位置。
3—圆锥滚子轴承
12 0—窄；01
0—特轻；
后5—置推代力号球轴：承用于表示1轴5 承的1结—正构常、0；2公差及材1—料特的轻特；殊要求，
用6—字深母沟或球轴数承字表示；1如7 ：接2触—宽角；为03150、2520—和轻4；00的角接触球
轴7N——承角圆，接柱分触滚球别子轴轴用承承C22、、A220C8~、和530B20表及35示、 、00内46以— —部上特 特d结宽 宽/5构/； 。内的径不34同——。中重；。
轴瓦结构
3、根据转速的高低 转速高－选球轴承； 转速低－选滚子轴承；
4、根据回转精度 精度要求高－选球轴承；
5、根据调心性能 轴刚性差、轴承座孔同轴度差或多点支承
—— 选调心轴承（ “1” 类 或 “2” 类 ）；
轴承的装拆
1.加热 (80~900C) 2.利用拆装工具
注意：内、外环用不同工具
注意：h≥1/4外环厚度
滚动轴承的润滑和密封
1.滚动轴承的润滑
润滑的目的：减少摩擦磨损、吸收振动、降低温度
润滑方式： 脂润滑：可承受较大载荷，
便于密封及维护， 不宜填充过多
油润滑：喷油或浸油、浸油高度不超过滚动体中心
浸油润滑
一、滑动轴承
滑动轴承的主要特点： ● 工作平稳，无噪声； ● 运转精度高；
● 形成液体润滑时摩擦损失小，适合于高速； ● 径向尺寸小而且可剖分。
缺点：1、抗冲击能力差。 2、高速时噪声大。 3、不能制成剖分式。 4、径向尺寸较大。 5、工作寿命较低。
Hale Waihona Puke 滚动轴承 实图例各类轴承及滚动体
3、滚动轴承的类型
球轴承 ---滚动体与内外圈为点接触 按滚动体的形状分
滚子轴承---滚动体与内外圈为线接触
1.向心轴承 ----承受径向载荷
按受力分：
2.推力轴承 ----承受轴向载荷
第二节 轴 承
• 轴承：是支承轴的零件,分为滑动轴承和滚 动轴承两类。
摩擦阻力小，润滑方便
一、滚动轴承
1、滚动轴承的结构
滚动轴承的摩擦性质是滚动摩擦因而具 有摩擦阻力小、效率高、启动容易等特点。 常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，具有 高质量低价格的优点，因此应用非常广泛。
滚动轴承的基本结构：
二、轴的分类
直轴按承载 情况分
转轴 ：既承受弯矩又承受扭矩 心轴 ：只承受弯矩不承受扭矩 传动轴 ：主要承受扭矩而不承受弯
矩（或弯矩很小）
三、轴的结构
轴的结构 应满足
轴和轴上的零件要有确定的工作位置 轴上的零件应便于装拆和调整 轴应有良好的制造工艺性。
一、轴和轴上的零件要有确定的工作位置
1、轴的定位
（2） 套筒定位，套筒不宜过长，不宜高速，无应力集中。 （3）圆螺母定位，承受较大的轴向力，但螺纹处有应力集 中。
（4）轴端挡圈定位，可承受较大的冲击和振动。
（5）轴承端盖定位 （6）弹性挡圈定位 （7）紧定螺钉定位
轴肩或轴环定位
轴承端盖
r1 r
调整垫片
套筒与圆螺母定位
轴端挡圈定位
紧定螺钉定位
两图
返回
3、轴上零件的周向定位 （1）键联接（包括普通键联接和花键联接） （2）过盈配合
二、轴上零件的装拆和调整 1、轴端做成45倒角，过盈配合的台阶作出引导 锥，便于安装。
2、轴承内圈应高于定位轴肩，便于拆卸。
3、垫片用于调整间隙。
轴的引导锥
安装轴承的轴肩
三、轴的制造工艺
轴上的圆角尽可能相同，所有键槽尽可能分 布在同一直线上，磨削轴段留有砂轮越程槽，车 制螺纹的轴段留有螺纹退刀槽。