滚动轴承的组合设计
机械设计-滚动轴承的组合设计
滚动轴承的组合设计、润滑和密封
滚动轴承的组合设计 滚动轴承的配合
轴承内圈孔与轴配合
基孔制
轴的公差： k6、m6、n6、js6
轴承外圈与轴承座孔
基轴制
座孔的公差： H7、J7、JS7
滚动轴承的组合设计、润滑和密封
滚动轴承的润滑
滚动轴承的组合设计、润滑和密封
滚动轴承的组合设计
轴承的固定：两端固定和一端固定、一端游动。
一端固定、一端游动： 定义：一个支点双向固定，承受轴向力、 另一端游动。 适用于：工作温度变化较大的长轴。
滚动轴承的组合设计ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ润滑和密封
滚动轴承的组合设计
轴承组合的调整：轴承间隙的调整、轴承的预紧、轴承组合位置的调整。
目的：减小摩擦、减轻磨损、吸振、降温、降噪。
分类： 润滑油润滑
特点：摩擦阻力小、能散
热；
适用：高速、高温环境；
黏度大些：高温、载荷大的
场合使用； 黏度小些：反之。 方式：浸油润滑、滴油润滑、
喷雾润滑。
润滑脂润滑
固体润滑
特点：强度高、可承受较大载
荷、不容易流失、便于 密封和维护；
适用：常用；
适用：重载或高温环境；
轴承间隙的调整：
一是加减垫片的厚度； 二是螺钉调整；
滚动轴承的组合设计、润滑和密封
滚动轴承的组合设计
轴承组合的调整：轴承间隙的调整、轴承的预紧、轴承组合位置的调整。
轴承的预紧： 目的：消除游隙。 方法：增加金属垫片、磨窄套圈。
滚动轴承的组合设计、润滑和密封
滚动轴承的组合设计
轴承组合的调整：轴承间隙的调整、轴承的预紧、轴承组合位置的调整。
第9章滚动轴承
第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择
角接触球轴承
类型代号:70000C/AC/B
尺寸系列代号: 19、（1）0、（0）2、 （0）3、（0）4、
特点:可承受径向载荷 和单向轴向载荷。
第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择 推力圆柱滚子轴承
类型代号:80000 尺寸系列代号: 11、12 特点:只能承受单向轴向 载荷。要求轴刚度大。
转化原则 寿命相同
计算寿命时条件不 同，不方便比较
第四节 滚动轴承寿命计算
当量动载荷 1.仅能承受径向载荷的轴承 圆柱滚子轴承（N0000型） 和滚针轴承（NA0000型） 2.仅能承受轴向载荷的推力轴承 推力球轴承（51000、52000型） 推力圆柱滚子轴承（80000型） 径向载荷
PR
轴向载荷
第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择 双列深沟球轴承
类型代号:40000 尺寸系列代号: 2（2） （2）3 特点:可同时承受径向载 荷和双向轴向载荷，比 深沟球轴承承载能力大。
第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择 推力球轴承
类型代号:50000 尺寸系列代号:11、12、 13、14 特点:只能承受单方向的 轴向载荷，极限转速较低。
(3)调心性能
轴承座孔不平行 调心轴承
非调心轴承
非调心轴承
轴承座孔不同轴 调心轴承 轴挠曲变形 非调心轴承 调心轴承
第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择
(4)轴承的安装和拆卸 无内圈
第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择
2. 尺寸选择
类型——类型代号，根据载荷的大小、性质选取
内径——内径代号，根据轴径选取
第九章 滚动轴承
第一节 概述 第二节 常用滚动轴承的类型、代号及选择 第三节 滚动轴承内部载荷分布及失效分析
机械设计基础-13.6滚动轴承的组合设计
第六节滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计的内容包括：轴承的定位和紧固、轴承的配置设计、轴承位置的调节、轴承的润滑与密封、轴承的配合以及轴承的装拆等问题。
（一）支承部分的刚性和同心度：若座体刚度低，则滚动体受力增大，因此，应适当增加壁厚、采用加强筋，并使轴承座孔同心，减小轴的偏转。
（二）轴承的配置（轴系固定）：支承部件的主要功能是对轴系回转零件起支承作用，并承受径向和轴向作用力，保证轴系部件在工作中能正常地传递轴向力以防止轴系发生轴向窜动而改变工作位置。
为满足功能要求，必须对滚动轴承支承部件进行轴向固定。
固定的目的：当轴受到外载荷作用时，使轴有正确的位置、防止轴的轴向窜动以及轴受热膨胀后将轴承卡死。
固定方法：两端固定、一端固定一端游动、两端游动。
1、双支点单向固定（两端固定）：两个轴承各限制一个不同方向的轴的轴向移动（只固定内、外圈相对的一个侧面）。
适用于较短的轴系（跨距≤400）温升不高的场合。
为了补偿轴的受热膨胀，装配时应留有一定的轴向间隙。
(a) (b)图所示为两端固定方法，每个支点的外侧各有一个顶住轴承外圈的轴承盖，它通过螺钉与机座联接，每个轴承盖限制轴系一个方向的轴向位移，合起来就限制了轴的双向位移。
轴向力FA的力流路线是通过轴肩、内圈、外圈及轴承盖来实现的。
图(a)为采用深沟轴承的结构，只能承受少量的轴向力；图(b)为采用角接触轴承的结构，可承受较大轴向力。
这种支承形式属功能集中型，每个轴承均承受径向力、轴向力的复合作用，简化了支承结构。
轴系部件工作时，由于功率损失会使温度升高，轴受热后伸长，从而影响轴承的正常工作。
因此支承部件结构设计时必须考虑热膨胀问题。
a、预留轴向间隙对于上图所示的两端固定结构型式，其缺陷是显而易见的。
由于两支点均被轴承盖固定，当轴受热伸长时，势必会使轴承受到附加载荷作用，影响轴承的使用寿命。
因此，两端固定型式仅适合于工作温升不高且轴较短的场合(跨距L400mm)，还应在轴承外圈与轴承盖之间留出轴向间隙C，以补偿轴的受热伸长。
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
16 滚动轴承
§16-2 滚动轴承的代号
国家标准GB/T292-93中规定，轴承的代号用字母加数字表示 ，由基本代号、前臵代号和后臵代号三部分构成。
前臵代号 轴 承 的 分 部 件 代 号 五 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 后臵代号 特 殊 轴 承 材 料 代 号 公 差 等 级 代 号 游 隙 代 号 多 轴 承 配 臵 代 号 其 它 代 号
③ 7206C/P63——表示内径30mm ，的轻窄系列角
接触球轴承，α=15°， 6 级公差等级， 3 组径向游 隙。
§16-3 滚动轴承的选择计算
滚动轴承的选用，首先是轴承类型的选择。正确地 选择出合适的轴承类型，首先必须熟悉各类轴承的 特点，然后考虑机械设备对轴承的要求，包括工作 载荷、转速、寿命、旋转性能等方面的要求。
滚动 体形 状
§16-1 滚动轴承的基本类型和特点
轴承 类型
3. 按工作时能否调心可分为调心轴承和非调心 轴承。 4.按安装轴承时其内、外圈可否分别安装，分 为可分离轴承和不可分离轴承。 5.按公差等级可分为0、6、5、4、2级滚动轴 承，其中2级精度最高，0级为普通级。另外 还只有用于圆锥滚子轴承的6x公差等级。
基本代 号1
代号 内径 d
00 10
01 12
02 15
03 17
04～96 代号×5
机械设计基础滚动轴承
较高 低
2’~4’ 不允许
能承受较大旳径向。因 线性接触，内外圈只允 许有小旳相对偏转。除U 构造外，还有内圈无挡 边(NU)、外圈单挡边 (NF)、内圈单挡边(NJ)等 型式
只能承受径向载荷。承 载能力大，径向尺寸特 小。一般无保持架，因 而滚针间有摩擦，极限 转速低。
几点阐明：因为构造不同，各类轴承旳使用性能也不相同，现阐明如下。
设计：潘存云
主要承受径向载荷，
同步也能承受少许
中
轴向载荷。因为外
2˚ ~3˚ 滚道表面是以轴承
中点为中心旳球面，
故能调心。
表16-2 滚动轴承旳主要类型和特征（续）
轴承名称、 类型及代号
构造简图 承载方向 极限转速 允许角偏差
主要特征和应用
调心滚 子轴承 20230C
设计：潘存云
能承受很大旳径向载荷
前置代号
基本代号共5位
（ 成套轴承分 部件代号
0
）
类
尺寸系列代号
型
宽(高)度 直径系列
代 系列代号 代号
号
后置代号 或加
注：
代表字母；
代表数字
1. 前置代号----成套轴承分部件代号。 是轴承代号旳基础，有三项 2. 基本代号：表达轴承旳基本类型、构造和尺寸。
类型代号 ----左起第一位，为0（双列角接触球轴承） 则省略。
6 2 2 03
轴承内径 d=17 mm 直径系列代号，2(轻)系列 宽度系列代号，2(宽)系列 深沟球轴承 7 (0) 3 12 AC / P6
公差等级6级 公称接触角 α=25˚ 轴承内径 d=12×5=60 mm 直径系列代号，3(中)系列 宽度系列代号，0(窄)系列，代号为0，不标出 角接触球轴承
滚动轴承的组合结构设计应考虑的问题
中 ｏ期 ｚ ６
ＴＧ。２ ＥＹ ０ ￣ Ｔ － Ｏ Ｏ Ｉ“ ＩＮ Ｎ ￣
Ｄ Ｉ ０ ３ ６ ／ ． ｓ ．０ １ ９ ２ ２ １ ，０ ０ ３ Ｏ ：１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １０ －８ ７ ．０ ０ ２ 。６ ｓ
滚动轴承的组合 结构设计应考虑 的 问题
廉振红 ’ 王增胜 １ ，郑州职业技术学院机械 工程 系汽车教研 室 ；２ ，黄 河科技 学院机械 工程教研 室
端游 动 的 支 点 结 构 ，如 图 ２ 示 。 固定 所
ห้องสมุดไป่ตู้
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。为 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 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 圈间的游动来保证轴的 自
盎一 ． 盘
２ 滚 动轴承 的配 合
轴 承 与轴或 轴 承座 的配 合 目的是把
轴都得到轴 向定位 。
内 、外 圈牢 固地 固定 于 轴 或轴 承 座 上 ， 使 之相互 不发 生有 害的 滑动 。 如配 合面 产生滑 动 ，则会 产生 不正常 的发 热和 磨 损 ，以 及因磨 损产 生粉 末进 入轴 承 内而
单 。
规 格 、牌 号的端 面应 装在 可 见部位 ，以
便将来更换。 ３ ２ 拆 卸 ． 最 简单 的办法是用錾子顶在内圈或外 圈端面上 ，用手锤在周边轻轻敲 击将轴 承 拆下 。一般 使用拉出器拆卸 ，使用时将 钩 爪 紧挂在 内圈上，螺杆顶在轴端面 ，用手 柄旋进螺杆 ，就 能把 轴承拉出 ，如 图 ５ｃ （）
滚动轴承的基本类型、特点和选用及组合设计全解析完整版
3. 载荷方向
1） 承受纯径向载荷 60000 — 深沟球轴承 N0000 — 圆柱滚子轴承
2）承受纯轴向载荷 单向： 51000 — 单向推力球轴承 双向： 52000 — 双向推力球轴承
3）同时承受径向和轴向载荷
圆锥滚子轴承 角接触球轴承 深沟球轴承
30000 、 30000 B、
70000C 、 70000 AC 、
6. 结构尺寸要求
当径向尺寸受到限制时，可选用滚针轴承 (NA0000)， 如：曲柄销及万向联轴器中的轴承。
圆锥滚子轴承
二. 滚动轴承的类型选择 1. 考虑载荷的大小和性质
载荷大且有冲击振动时，宜选用滚子轴承； 载荷小且平稳时，可选用球轴承。
2. 轴承转速
轴承的工作转速应低于其极限转速。 球轴承的极限转速高于滚子轴承，当转速较高时，宜 选用球轴承。 同类轴承中，直径系列小的（外径小）轴承宜用于高 速，反之用于低速。
内径为10mm~20mm以下轴承的代号为：
内 径 10mm 12mm 15mm 17mm
代 号 00
01
02
03
对于 d < 10mm及d > 495mm 轴承的代号，国标另有规 定。
表16-3
2. 直径系列代号
用基本代号右起第三位数字表示。
表示内径相同的同类轴承有几种 不同的外径、宽度和滚动体。
70000B 、
6000
4. 调心性能
主要用于轴的弯曲变形大、跨距大、轴承座的刚度低、 多支点等场合。
10000 — 调心球轴承 20000 —调心滚子轴承
5. 装拆要求
对需要经常装拆，或支承长轴的轴承，为便于装拆， 应选用内、外圈可分离的轴承。
30000 — 圆锥滚子轴承 N0000 — 圆柱滚子轴承
滚动轴承的组合设计
滚动轴承的组合设计作者：侯毅红来源：《今日湖北·下旬刊》2014年第04期摘要为了使轴承能正常工作，除正确选择轴承的型号外，还必须正确地进行滚动轴承的组合设计，也就是必须根据轴承的具体要求及结构特点，对轴承的固定、调整、润滑、密封、配合以及装拆等进行全面的考虑。
关键词滚动轴承设计一、保证支承的刚度和同轴度轴和安装轴承的轴承座或机体必须有足够的刚度.否则会因这些零件的变形而使滚动体的运动受到阻碍，影响旋转精度，导致轴承过早损坏。
轴承座应有适当的厚度，或加肋以增加刚度（图1）。
同一轴上各轴承孔要保证必要的同轴度，否则轴安装后会产生较大变形，影响轴承运转因此，应尽可能采用整体结构的机壳，并采用直径相同的轴承孔，以便于两个轴承孔可一次镗出。
当两个轴承空分在两个外壳上时，则应把两个外壳组合在一起进行镗孔。
图1 轴承座的刚度二、轴承的固定和调整1、轴的支承结构的基本形式轴的支承结构形式常用的有以下两种。
（1）两端单向固定如图（2）所示，利用轴肩或挡油环顶住轴承内圈，轴承盖顶作外圈，每一个支承只能限制轴一个方向的轴向移动，两个支承合起来就限制了轴的双向移动。
这种固定方式称为两端单向固定。
考虑温升后轴的伸长，对深沟球轴承需在轴承外圈与轴承端盖间留有a=0.2—0.4mm的间隙.对于角接触轴承（圆锥滚子轴承和角接触球轴承）是在安装时使轴承内部留有适当的铀向间隙，此间隙是靠增减轴承端盖与箱体间的垫片来保证，也可用调节螺钉改变轴承外圈上压盖的位置来实现调整间隙。
两端单向固定结构简单，便于安装，仅适用于温升不高的短轴。
图2 两端单向固定图3 一端固定，一端游动（2）一端固定、一端游动对工作温度较高的长轴，由于其热伸长量大，应将一个支承处的轴承内、外围两侧固定，而另一支承的轴承可沿铀向自由移动（图3）。
可作轴向游动的支承称为游动支承，显然游动支点不能承受轴向载荷。
2、轴向位量的调整为了使轴上零件具有准确的工作位置，要求轴承组合的轴向位置可以调整。
滚动轴承及其组合设计PPT课件
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调心轴承简图
二．滚动轴承分类
按轴承所能受的载荷方向或公称接触角的不同可分为以下几种
轴承类型
向心轴承 (主要承受径向负荷FR)
径向接触 向心角接触
推力轴承 (主要承受轴向负荷FA)
推力角接触
轴向接触
公称接触角α α= 00 00<α≤450 450 <α< 900 α= 900
α
图
松圈
FA
紧圈
松圈
FA
52000
6.深沟球轴承
承载类型——主要承受径向负 荷FR，也可同时承受少量双向 轴向负荷FA 极限转速——高
类型代号： （60000）
7.角接触球轴承
α
结构特点：公称接触角有150，250，400
α越大，承轴向载荷的能力就越大。
承载类型——能同时承受径向负 荷FR与单向轴向负荷FA
四. 滚动轴承类型的选择
一）根据 轴承所受 的载荷选
载荷的大 小、性质
承轻、中及较小波动载荷的场合——选球轴承 承重及较大波动的载荷的场合——选滚子轴承
纯径向负 荷可选用
深沟轴承（6类） 圆柱滚子轴承（N类）及滚针轴承（NA类）
纯轴向负荷——可选用推力轴承（5类）
载荷的 方向
同时受 径向负荷
径向负荷为主——可用深沟球轴承（6类）
2．塑性变形
转速很低或间歇往复摆动的轴承，一般不会发生疲劳点蚀，但在很大的静 载荷或冲击载荷作用下，会使套圈滚道和滚动体接触处的局部应力超过材 料的屈服极限，以致表面出现塑性变形（凹坑），运转精度降低，并会出 现振动和噪声而不能正常工作
3．磨损
在润滑不良和密封不严的情况下，轴承工作时易发生磨损。转速愈高， 磨损愈严重。轴承磨损后会降低旋转精度，甚至失效。
滚动轴承的组合设计
滚动轴承的组合设计组合设计的内容包括：1）固定 2）调整 3）配合与装拆 4）润滑与密封。
组合设计合理与否将影响轴系的受力、运转精度、轴承寿命及机器性能。
1.滚动轴承的轴向固定实际上是对整个轴系起固定作用，承受轴向力，防止轴系发生轴向蹿动。
常用两种固定方法：1）两端固定这是最常见的固定方式，两个轴承外圈都在单方向用轴承盖进行固定。
适合于工作温升不高的短轴（跨距 L ≤ 400 mm），考虑到轴的受热伸长，应留出热补偿间隙 C （对于深沟球轴承：C=0.2-0.4mm；对于向心角接触轴承：其轴向间隙可在轴承内部调整，其值比深沟球轴承小得多）。
2）一端固定、一端游动适合于工作温升高的长轴（跨距 L ＞ 400 mm），固定支点的轴承外圈左右均固定，承担双向轴向力，游动支点的轴承只承受径向力，不承受轴向力，当轴受热伸长时，游动支点随轴一起向外移动，避免轴承受到附加载荷作用，防止轴承卡住。
A轴向力，R径向力。
注意：固定支点的内圈亦需进行轴向固定。
2.滚动轴承组合的调整1）间隙的调整与控制为保证轴承正常工作，装配轴承时一般要留出适当的游隙或间隙。
垫片调整：通过增、减垫片厚度来调整间隙。
螺钉调整：用于轴向力不是太大的轴承组合。
2）轴系部件位置的调整使轴上零件处于准确的工作位置（通常用垫片调整）。
3.滚动轴承的配合及装拆1）滚动轴承的配合内圈与轴颈：采用基孔制，孔的配合代号不用标注。
外圈与座孔：采用基轴制，轴的配合代号不用标注。
配合的选取原则：转动套圈、速度高、受载大、工作温度变化大——选较紧的配合（过盈）；不动套圈、常拆轴承——选较松的配合（间隙）。
2）滚动轴承的装拆轴肩高度应低于内圈厚度；轴肩开槽。
4.滚动轴承的润滑及密封润滑的目的：减少摩擦磨损、冷却、吸振、防锈。
密封的目的：防尘、防水、防止润滑剂流失。
转速不高时用接触式密封；转速较高时用非接触式密封。
滚动轴承的组合设计
滚动轴承的组合设计滚动轴承是一种常用的旋转运动传动元件，它通过滚动元件之间的滚动摩擦来实现对轴承载荷的支撑和传递。
滚动轴承的设计是一个复杂的过程，需要考虑多个因素，如轴承类型、尺寸、材料、精度等，以满足特定的工作条件和需要。
首先，滚动轴承的组合设计需要选择合适的轴承类型。
常见的滚动轴承类型包括深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承等。
不同类型的轴承适用于不同的工况和载荷条件，因此在组合设计时需要对轴承类型进行选择。
其次，滚动轴承的尺寸设计是关键。
尺寸设计是根据工件的要求（如轴承座孔径、外径、宽度等）和轴承的尺寸标准进行匹配。
在确定轴承尺寸时，需要考虑轴承的额定负荷、转速、安装条件等因素，以确保轴承在工作条件下能够稳定运行。
第三，滚动轴承的材料选择是十分重要的。
常见的轴承材料有钢、塑料、陶瓷等。
不同的材料具有不同的特性，如耐磨性、抗腐蚀性、疲劳寿命等。
在组合设计时，需要根据工作环境和轴承的要求来选择合适的材料。
第四，滚动轴承的精度设计是确保轴承性能和寿命的关键。
精度设计包括轴承的圆度、偏心度、内外圈的圆度误差、滚子直径误差等。
在组合设计时，需要根据轴承的使用要求和精度标准来选择合适的轴承精度等级，并保证轴承的加工和装配精度。
此外，滚动轴承的组合设计还需要考虑轴承的润滑和密封方式。
滚动轴承的润滑方式有油润滑和脂润滑两种，而密封方式则有金属盖封和橡胶密封等。
正确选择合适的润滑和密封方式，能够提高轴承的使用寿命和工作效率。
在滚动轴承的组合设计过程中，还需要进行轴承的寿命计算和强度校核。
轴承的寿命计算是根据工作条件和载荷计算轴承的额定寿命，并确定轴承的适用性。
强度校核则是根据轴承的负载情况和材料强度计算轴承的强度，并验证轴承的安全性。
总之，滚动轴承的组合设计是一个复杂的过程，需要综合考虑轴承类型、尺寸、材料、精度等因素。
只有在合理选择和设计的基础上，才能获得满足特定工作条件和要求的滚动轴承组合，提高轴承的性能和寿命。
Chapter18滚动轴承的组合结构设计课堂PPT
200 200 Fr1H=20+032F0te=52×022=0804.165N
- F r2 H = F teF r1 H = 13 .85 N 53
山东大学专用
Fr2H
Fr1V
26 Fr1H
作者： 潘存云教授
求总径向载荷
Fr1= Fr21V+Fr21H =2.2 325 8 +8.4 126 5 =8.7 65 5 N
▲ 对轴承适当地预紧，以此提高轴承的旋转精度，增
加轴承装置的刚度、减小机器工作时轴的振动 24
山东大学专用
作者： 潘存云教授
滚动轴承例题分析
设根据工作条决定在轴的两端反装两
个角接触球轴承。已知轴上齿轮受切向力 Ft=2200N，径向力Fr=900N，轴向力 Fa=400 N，齿轮分度圆直径d=314 mm， 齿轮转速n=520 rpm，运转中有中等冲击 载荷，轴承预期计算寿命L’h=15000 h。设 初选两个轴承型号均为7207C，试验算轴 承是否可达到预期计算寿命的要求。
14
作者： 潘存云教授
接触式密封：
矩形断面的 毛毡圈被安 装在梯形槽 内，它对轴 产生一定的 压力而起到 密封作用。
潘存云教授研制
密封唇朝 里，目的 是防漏油。
防漏油
密封唇朝外， 主要目的是防 灰尘、杂质
防灰尘
潘存云教授研制
潘存云教授研制
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。
K7
M6
M7
N6
N7
P6 P7
零线 0
山东大学专用
21
作者： 潘存云教授
六、滚动轴承的安装与拆卸 装拆滚动轴承时，要特别注意以下两点： 1.不允许通过滚动体来传力，以免使滚道或滚动体造
机械基础教案(劳动版)——第二十五讲 滚动轴承的组合设计
第二十五讲学时：2学时课题：7.2.4 滚动轴承的组合设计目的任务：能够正确的进行轴承的组合设计重点:轴承的轴向固定难点：轴承的调整教学方法：多媒体7.2.4 滚动轴承的组合设计为保证滚动轴承的正常工作，除了要合理选择轴承的类型和尺寸外，还必须正确、合理地进行轴承的组合设计。
轴承的组合设计主要解决的问题是：轴承的轴向固定、轴承与其它零件的配合、轴承的调整、润滑与密封等问题。
1.滚动轴承的支承结构类型（1）两端固定式(图中调整垫片可移动）深沟球轴承的两端固定式圆锥滚子轴承的两端固定式（2）一端固定、一端游动式一端固定、一端游动式2.滚动轴承的轴向固定从上面各图可以看到,内圈和外圈的轴向定位。
3.轴承轴向位置的调整4.滚动轴承的配合与装拆（1）滚动轴承的配合由于滚动轴承是标准件，因此内圈与轴采用基孔制。
n6、m6、k6、js6。
外圈与箱体座孔采用基轴制。
J7、J6、H7、G7。
(2) 滚动轴承的安装与拆卸装轴承装润滑脂5.滚动轴承的润滑与密封（1）滚动轴承的润滑滚动轴承常用的润滑剂有润滑脂、润滑油及固体润滑剂。
润滑方式和润滑剂的选择，可根据轴颈的速度因数dn的值来确定。
最常用的滚动轴承润滑剂为润滑脂。
脂润滑适用于dn值较小的场合，其特点是润滑脂不易流失、便于密封、油膜强度较高，故能承受较大的载荷。
各种润滑方式下轴承的允许dn值（mm.r/min）脂润滑油润滑油浴润滑滴油润滑循环油润滑喷雾润滑深沟球轴承70000 250000 400000 600000 ＞600000 调心球轴承70000 250000 400000角接触球轴承 70000 250000 400000 600000 ＞600000 圆柱滚子轴承 120000 250000 400000 600000圆锥滚子轴承 100000 70000 230000 300000调心滚子轴承 80000 120000 250000推力球轴承40000 60000 120000 150000注：d——轴承内径（mm）;n——轴承转速（r/mm）（2）滚动轴承的密封对轴承进行密封是为了阻止灰尘、水、和其它杂物进入轴承，并阻止润滑剂流失。
滚动轴承的组合设计
滚动轴承的组合设计
为了保证轴承的正常工作，除了合 理地选择轴承的类型和尺寸外，还必须 正确设计轴承装置（轴承组合），正确 地解决轴承安装、配合、紧固、调整、 润滑和密封等问题。在具体进行设计时 应该主要考虑以下几个方面的问题：
滚动轴承的组合设计
1. 滚动轴承组合的轴向固定
机器中的轴的位置是靠轴承来定位的。 当轴工作时，既要防止轴向窜动，又要保 证轴承工作受热膨胀时的影响（不致受热 膨胀而卡死），轴承必须有适当的轴向固 定措施。常用的轴向固定措施有以下三种：
滚动轴承的组合设计
右端也可采用外圈无挡边圆柱滚子轴承为游动端， 这时的内、外圈的固定方式如图1-84所示。
图1-84 一端固定、一端游动式支承
滚动轴承的组合设计
（3）双支点游动。如图1-85所示，左、右两端都采用圆柱滚子 轴承，轴承的内、外圈都要求固定，以保证在轴承外圈的内表面与滚 动体之间能够产生左右轴向游动。此种支承方式一般只用在人字齿轮 传动这种特定的情况下，而且另一个轴必须采用两端固定结构。该结 构可避免人字齿轮传动中，由加工误差导致干涉甚至卡死现象。
滚动轴承的组合设计
（1）双支点各单侧固定（两端固定）。对于两支点距 离小于350 mm 的短轴，或在工作中温升较小的轴，可采 用图1-83所示的简单支承结构。
图1-83 两端固定式支承
滚动轴承的组合设计
（2）一支点双侧固定，Байду номын сангаас一支点游动（一端 固定、一端游动）。当轴的支点跨距较大(大于350 mm)或工作温度较高时，因这时轴的热伸长量较大， 采用上一种支承预留间隙的方式已不能满足要求。 左端轴承的内、外圈两侧均固定，使轴双向轴向定 位，而右端可采用深沟球轴承做游动端，为防止轴 承从轴上脱落，轴承内圈两侧应固定，而其外圈两 侧均不固定，且与机座孔之间是间隙配合。
滚动轴承设计
用总转数
表示
五、滚动轴承的疲劳寿命计算
2. 轴承的寿命计算式
(1) 载荷-寿命曲线
对一批轴承，在不同载荷下作 寿命试验所得曲线
(2) 基本额定动载荷
使滚动轴承的基本额定寿命为
时，轴承所承受的载荷
基本额定动载荷 C
径向
轴向
向心轴承 纯径向载荷
推力轴承 纯轴向载荷
径向载荷系数 X 和轴向载荷系数 Y 的确定 基本额定静载荷，轴承的极限静载荷值，亦分 轴承尺寸 五、滚动轴承的疲劳寿命计算
4. 角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷
的计算
作用于滚动体的法向反力
径向分力
轴向分力
由于存在接触角
(1) 派生轴向力
派生轴向力
承受径向载荷
五、滚动轴承的疲劳寿命计算
对轴承 1：
同类轴承：
C
轴承尺寸
承载能力
五、滚动轴承的疲劳寿命计算
(3) 寿命计算式 外载为 P 时轴承的寿命 以小时表示 考虑到温度变化，引入温度系数 滚子轴承 球轴承
校核轴承寿命
已知
轴承型号 ( 即C )
外载
轴承寿命
预期寿命
？
？
选择轴承型号 ( 即C )
已知
外载
预期寿命
满足预期寿命时轴承的
所选轴承的
五、滚动轴承的疲劳寿命计算
装拆方便
价格
球轴承比滚子轴承低
精度低的价格低 (一般公差等级选 0 级 )
内外圈分离的轴承 (圆锥滚子轴承 )
二、滚动轴承的选择
2. 尺寸选择
轴承内径
与轴颈直径相等
直径系列
载荷很小
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。
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12.3.5 滚动轴承的润滑与密封
当滚动轴承的速度较低（dn≤ 2×105 mm.r/min）时，常 采用脂润滑。
在高温、高速的条件下，通常采用油润滑。 飞溅润滑----是一般闭式齿轮传动装置中的轴承常用的润滑方法。
即当箱内齿轮的圆周速度较大（v≥ 2 ~ 3 m/s）时，利用 齿轮转动时飞溅带起的油来润滑轴承。
Fd2
Fr1
Fae2
Fr2
（3）判明轴承压紧放松情况
向左的合力： Fd1+Fae1=5040N ＜ 向右的合力： Fd2+Fae2=9080N
轴有右移趋势， 故1轴承被“ 压紧”，2轴承“被放
（4）求Fa1、Fa2 松”。
F a 1 F a 2 eF d 2 F a 1 e 5 0 40 0 3 0 8 0 6 0 0 N 00 8
12.3.5 滚动轴承的润滑与密封 补充：滚动轴承的预紧
加金属垫片 方法
磨窄套圈
潘存云教授研制
12.3.5 滚动轴承的润滑与密封
1.滚动轴承的润滑
轴承中润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还可以起散 热、减少接触应力、吸收振动、防止锈蚀等作用。
润滑方式
油润滑 脂润滑
按dn 值查表12--14
脂润滑优点：油膜强度高，不易流失、便于密封，充 填一次，可运转较长时间。
一支点双向固定、另一端支点游动
两端均游动
预留补偿间隙 C=0.2~0.4 mm
双支点各单向固定
小锥齿轮轴支承 结构之一
L1
特点：
1、面对面安装
b
2、轴支承刚性差
3、调整轴承游隙容易
4、调节外圈可对轴承进行预紧 5、受热膨胀后易卡死
6、轴装配较容易 7、轴上应力集中小
12.3.4 滚动轴承的组合设计
12.3.4 滚动轴承的组合设计
目的：为了正确解决轴承的安装、配置、紧固、调整、 润滑、密封等问题。
补充： 支承部分的刚性和同心度
▲ 轴及轴承座必须有足够的刚性，以避免变形使滚动 体的滚动受阻滞；
● 轴承座孔壁应有足够的厚度； ● 轴承座的悬臂应尽可能地缩短，并增加肋板； ● 采用套杯以防止座孔被压坏。
Fa2Fd2408N0
例2：已知一对30304轴承所受的载荷情况如图示。 若n=1500 rpm，fp=1，试判断哪个轴承危险， 并求危险轴承的寿命？
注： 30304轴承
C=31.5 KN ，C0=20.8 KN，e=0.3，Y=2，Fd =Fr / 2Y Fa / Fr≤e 时，X=1，Y=0，Fa / Fr >e 时，X=0.4，Y=2
方法： 加减垫片的厚度
螺钉调整
调整垫片
螺钉调整
加减垫片
12.3.4 滚动轴承的组合设计 4. 滚动轴承的装拆
装拆轴承时，要特别注意：
1) 不允许通过滚动体来传力，以免使滚道或滚动体造成损伤。
2) 由于轴承的配合较紧，装拆时应使用专门的工具。
潘存云教授研制
错误的施力 正确的施力
错误
正确
12.3.4 滚动轴承的组合设计
∴ 轴有左移趋势，1被“压紧”，2被“放 松”
∴ Fa1 = Fae +Fd2 =1000 + 1125 = 2125 N Fa2 = Fd2 = 1125 N
⑷ 求两轴承的当量动载荷 P1、P2
Fa1 21251.42e Fr1 1500
∴ X1=0.4，Y1=2
Fa2 11250.25e ∴ X2=1，Y2=0 Fr2 4500
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℃。
钢 衬 筒
L
肋板
使用钢衬筒的轴承座孔
用加强筋增强轴承座孔刚性
12.3.4 滚动轴承的组合设计
▲ 一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持同心， 以免轴承内外圈间产生过大的偏斜。
●采用整体结构的外壳，并把两个轴承孔一次镗出；
●在一根轴上的不同尺寸的轴承孔仍应一次镗出， 这时可利用衬筒来安装尺寸较小的轴承。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
Fr2
（2）求Fd1、Fd2，并判明指向
由表13---7知，70000AC型轴承的Fd =0.68 Fr
F d 10. F 6 r1 8 0 .6 8 30 2 00 N 040 指向如图示
F d 20. F 6 r2 8 0 .6 8 60 4 00 N 080
2L 1
Fd1
Fae1
L
2
Fre
适用场合：适用于脂润滑或油润滑，密封效果可靠。
滚动轴承典型例题分析
例1： 一对70000AC型轴承的结构如图13---13 a)所示。 已知轴上的Fre = 9000N， Fae1 =3000N，Fae2=5000N，
求：径向载荷Fr1、Fr2 和轴向载荷Fa1 、Fa2 。
2L 1
Fae1
L
2
Fre
选用深沟球轴承时，外 圈与端盖间应留有间隙。
选用圆柱滚子轴承时， 外圈应双向固定。
固定支承
游动支承
游动支承
12.3.4 滚动轴承的组合设计
12.3.4 滚动轴承的组合设计
12.3.4 滚动轴承的组合设计
常用的轴承配置方法：
双支点各单向固定 一个支点双向固定、另一端游动 两端均游动
人字齿轮由于本身的轴向限 位作用，其中一根轴设计成 两端固定的形式，另外一根 轴必须游动，否则会卡死。
滚动轴承的安装
轴承内圈的拆卸
装内圈于轴上 内外圈上同时受力
12.3.4 滚动轴承的组合设计
轴承外圈的拆卸
h1
h1
12.3.4 滚动轴承的组合设计
12.3.5 滚动轴承的润滑与密封
补充：滚动轴承的预紧
目的： 提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚性，减少
机器工作时轴的振动。
对某些可调游隙的轴承，在安装时用某种方法在轴 承中产生并保持一轴向力，使内、外圈产生相对移动 以消除轴承中的轴向游隙，并在滚动体和内、外圈接 触处产生预压变形。
∴ P1 = fp ( X1Fr1+ Y1Fa1 ) = 0.4 × 1500 + 2 × 2125 = 4850 N P2= fp ( X2Fr2+ Y2Fa2 ) =1× 4500 = 4500 N
∵ P1 > P2 ， ∴ 轴承1危险
⑸ 求轴承的寿命 Lh
Lh6 1n 60 0 C P 1 61 0 1605 3 0 41 0 8 5 5 1 30 0 0 506.6(7 h)9
1
2
Fre=3000N
Fae=1000N
2L
L
1
Fd1
2
Fd2
Fre=3000N
Fr1
Fr2
2L
Fae=1000N
L
⑴ 求两轴承的径向载荷Fr1 、Fr2
对1点取矩：Fre×3L=Fr2×2L ∴ Fr2=3/2 Fre=3/2 ×3000=4500N
对2点取矩：Fre×L+Fr1×2L =0 ∴ Fr1= - Fre／2=-3000 ／2= - 1500 N (负号表示方向向下)
δ=0.1~0.3 mm
δ
δ
靠轴与端盖之间的细小环形间
(a)
(b)
隙密封，间隙愈小愈长，效果 愈好，间隙取0.1~0.3 mm。
间隙密封
适用场合： 脂润滑，要求环境干燥清洁。
12.3.5 滚动轴承的润滑与密封
组合式密封：
把多种密封形式组合在一 起，可充分发挥各自的优 点，提高密封效果。
组合密封---毡圈加迷宫
⑵ 求派生轴向力Fd1、Fd2
Fd1=Fr1 ／ 2Y = 1500/2 × 2 = 375 N Fd2=Fr2 ／ 2Y = 4500/2 × 2 = 1125 N
（方向如图示）
1
Fd1
2
Fd2
Fr1
Fr2
2L
L
Fre=3000N Fae=1000N
⑶ 求两轴承的轴向载荷Fa1 、Fa2
∵ Fae +Fd2 = 1000 + 1125 = 2125 N ＞ Fd1= 375 N
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
6、轴装配不容易 7、轴上应力集中大
常用的轴承配置方法：
双支点各单向固定 一个支点双向固定、另一端支点游动
两端均游动
L 适用于工 作温度较 高的长轴
固
挡
定
圈
轴承外圈止动槽 螺纹环紧固
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。