滚动轴承设计
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。
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。
滚动轴承设计
实体保持架：用铜合金、 实体保持架：用铜合金、铝合金或酚醛树脂等制 与滚动体间的间隙较小，允许轴承有较高转速。 成，与滚动体间的间隙较小，允许轴承有较高转速。
第二节 滚动轴承的主要类型及选择
一．滚动轴承的结构特性
1．公称接触角 ．
α角的大小反映了轴承承受轴向载荷的能力。α角越 角的大小反映了轴承承受轴向载荷的能力。 角越 角的大小反映了轴承承受轴向载荷的能力 轴承承受轴向载荷的能力越大。 大，轴承承受轴向载荷的能力越大。
第二节 滚动轴承的主要类型及选择
3、调心轴承（外圈滚道为球面 ） 、调心轴承（ （1）调心球轴承 ） 类型代号 ：1 承载方向： 承载方向：可同时承受径 向载荷及少量双向轴向载荷 极限转速： 极限转速：中 额定负荷比： 0.6～0.9 额定负荷比： ～ 角偏位能力： ° 角偏位能力：1.5°～3° ° 使用条件： 使用条件：刚性小及难以对中的轴 类型代号 ：2 （2）调心滚子轴承 承载方向： 承载方向：可同时承受径向载荷及少量双向轴向载荷 额定负荷比： 额定负荷比： 1.8～4 ～ 极限转速： 极限转速：低 角偏位能力： 角偏位能力： 1.5°～3° ° ° 使用条件： 使用条件：其他轴承不能胜任的重负荷
主要区别： 主要区别：承受轴向外载荷的能力
第二节 滚动轴承的主要类型及选择
三、滚动轴承的性能和特点
◆ 按轴承的结构形式不同分类： 按轴承的结构形式不同分类：
在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准件的滚动轴承，在 在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准件的滚动轴承， 标准件的滚动轴承 国家标准中分为13 13种 其中，最为常用的轴承大约有下列６ 国家标准中分为13种，其中，最为常用的轴承大约有下列６种:
深沟球轴承
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。
滚动轴承设计
三.滚动轴承寿命的计算公式
P C时，L10 106，当P C时，L10 ？ 滚动轴承的基本额定寿命和载荷间的关系为：
P L10 const 于是有 C 1 P L10 寿命指数ε
L10
(C ) P
(106 )
球轴承ε=3， 滚子轴承ε=10/3
以小时表示 L10 (106 转) Lh n(r / min) 60 /106
例题. 图示斜齿轮轴系，两端正装两个圆锥滚子轴承
30205，轴上径向载荷FR=3000N,轴向载荷FA=500N,求轴承
讨论
F d 2Fea<=> Fd1 压紧 Ⅰ V
1 Fd 2 Fea Fd1 时
W1 Fd1
Fea
Fd 2 Fea Fd1 W1
放松
V
Ⅱ放松 Fd2 W2 压紧
W1 F d 2Fea Fd1
Fa1 W1 Fd1 Fd 2 Fea Fd1 Fd1 Fd 2 Fea Fa2 Fd 2 2 Fd 2 Fea Fd1时 Fd 2 Fea W2 Fd1 W2 Fd1 F d 2Fea
第十三章 滚动轴承
基本要求
1.了解滚动轴承的构成、结构特点和类型。 2.了解滚动轴承的代号规定，能识别最一般的代号。 3.了解滚动轴承的失效形式，能根据失效作出正确的分析。 4. 能根据使用要求正确选用滚动轴承。 5.工作能力计算。 6.会根据使用要求正确的作出滚动轴承的组合设计（滚动 轴承装置 的设计：安装、调整、润滑、密封等）。
应考虑的因素
类型、尺寸
大小：滚子轴承优于球轴承
方向：径向R（6、1、N）、轴向（5）、 Fr+Fa（7、3、6）
不同类型的轴承所能承受的载荷的类型不尽相同， 同一类型的轴承其承载能力随直径系列的不同而不同。
机械工程中的滚动轴承设计与优化
机械工程中的滚动轴承设计与优化引言机械工程中的滚动轴承设计与优化是一个重要的课题，它直接影响机械设备的使用寿命和性能。
滚动轴承作为一种常见的机械零件，广泛应用于工业生产和日常生活中的许多设备。
本文将探讨滚动轴承的设计原理、参数选择以及优化方法，旨在为机械工程师提供有用的参考。
一、滚动轴承的基本原理滚动轴承是一种能够承受轴向和径向载荷的机械零件。
它由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。
滚动轴承的基本原理是通过滚动体在内外圈之间滚动来减小摩擦力和耐受载荷。
这种减小摩擦力的设计使得轴承能够在高速和高负荷下工作，并提高机械设备的效率和寿命。
二、参数选择在滚动轴承的设计过程中，参数选择是非常关键的。
以下是一些常见的参数：1. 轴承类型：滚动轴承有多种类型，包括球轴承、圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承等。
根据具体应用场景和要求，选择合适的轴承类型非常重要。
2. 内外圈直径：内外圈直径的选择直接影响到滚动轴承的承载能力和使用寿命。
一般来说，大直径的轴承能够承受更大的负荷，但也会增加轴承的摩擦力。
3. 滚动体数量和尺寸：滚动体的数量和尺寸对轴承的承载能力和刚度有重要影响。
合理选择滚动体的数量和尺寸可以提高轴承的寿命和性能。
4. 保持架材料：保持架是用于固定滚动体的组件。
选择合适的保持架材料可以提高轴承的寿命和耐磨性能。
三、滚动轴承设计的优化方法滚动轴承的设计优化是为了提高其性能和寿命。
以下是一些常见的优化方法：1. 材料选择：滚动轴承的材料选择对其性能有重要影响。
一般来说，高强度、高硬度和耐磨性好的材料是滚动轴承的理想选择。
2. 表面润滑：良好的表面润滑可以减小滚动轴承的摩擦力和磨损。
使用高质量的润滑油或润滑脂，并定期更换和维护，可以延长轴承的使用寿命。
3. 载荷分布：合理分布和控制载荷对轴承的寿命和性能有重要影响。
通过设计和优化机械结构，合理分配载荷，可以减小轴承的疲劳和磨损。
4. 减小振动和噪音：振动和噪音是滚动轴承设计中需要考虑的关键问题。
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。
滚动轴承精度设计
摆动负载：作用于轴承上的合成径向负荷在套圈的部分滚道上相对摆动。 松紧程度一般与受循环负荷的配合相同或稍松些。
负载的大小：
轴承在负载的作用下，套圈会发生变形，使配合面受力不均匀，引起松动。因此，受重负载 时配合应紧些，受轻负载时配合应松些。
负载分类：
轻负载： P≤0.07C
正常负载：0.07C＜P≤0.15C
外径： （）/2
内径： （）/2
、 为加工后测得的最大、最小单一外径。
、 为加工后测得的最大、最小单一内径。
轴承公差带标注示例：
+
已知轴承的基本尺寸如图所示。 0
根据实际工况采用6级向心轴承， 试画出轴承孔、轴公差带图并标注
-
有关尺寸。
+ 0 -
φ90 φ50
0 0.013
0 0.01
４、滚动轴承精度等级的选择
配合的表面通常都对表面粗糙度提出较高的要求。具体选择见教材有关表。
四．滚动轴承配合选用 示例及图样标注
1、在装配图上的标注 2、在零件图上的标注
1、在装配图上的标注
国标规定，在装配图上： 1、不标注轴承的公 差带代号； 2、只标注与之相配合的轴承座及轴颈的公差 带代号。
φ55j6 φ100H7
2、在零件图上的标注
轴承内外径公差带图：
+
0
-
0
6
5
4
2
轴承外径的公差带
+
0
-
0
6
5
4
2
D d
轴承内径的公差带
３．滚动轴承的基本尺寸及公差要求
基本尺寸：滚动轴承的基本尺寸是指滚动轴承的内径d、外径D和轴承宽度B。
滚动轴承设计
对于高速轴承——由于发热而造成的粘着磨损、烧伤常常 是突出的矛盾，除进行寿命计算外，还需校验极限转速。
§20—3滚动轴承的寿命计算
目的：防止轴承在预期工作时间内产生疲劳点蚀破坏。
寿命：指轴承中任一滚动体或内、外圈滚道上出现疲
劳点蚀前所经历的总转数或在一定转速下所工作的工作小
一） 失效形式
1．疲劳点蚀
滚动轴承工作时，由于它的内圈、外圈和滚动体上任意点的接触应力都 是变化的，工作一定时间后，其接触表面就可能发生疲劳点蚀。点蚀发 生后，噪声和振动加剧，发热严重，致使轴承失效。一般在安装、润滑 和密封正常的情况下，疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式。
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
三）调心性能的要求 当两轴承座孔同心度难以保证，或轴受载后挠曲变形较大时，应选用
调心球轴承或调心滚子轴承。
四）安装和拆卸方便 当轴承座不是剖分式而必须沿轴向安装和拆卸轴承时，应优先选用内
外圈可分离的轴承
五）考虑经济性
一般，球轴承价格最低，滚子轴承比球轴承价格高。轴承精度愈高，则 价格愈高，选择轴承时，在满足工作要求的前提下，应使成本最低。
d = 20 mm～480 mm的轴承：
轴 承 代 ：轴 号承 为d 内 的径 商 5
d为：22、28、32 及d > 500 mm以上轴
承 代号：（/内径毫米）直接表示
1、 基本代号
× （数字或字母）
类型代号
× （数字）
×（数字）
滚动轴承轴系结构设计
9—3 滚动轴承轴系结构设计滚动轴承轴系的结构设计，主要是解决轴承在机器中的固定、调整、预紧、配合、装拆、润滑与密封等问题。
一、支承部分的刚度和同轴度轴承在载荷的作用下应具有一定的旋转精度和寿命，这就要求轴承以及与轴承相配的轴、轴承座或箱体都应具有足够的刚度。
一般外壳及轴承座孔壁均应有足够的厚度，壁板上的轴承座的悬臂应尽可能地缩短，并用加强筋来增强支承部位的刚度 ( 图 9 － 12) 。
如果外壳是用轻合金或非金属制成的，安装轴承处应采用钢或铸铁制的套杯 ( 图 9 － 13) 。
对于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。
最好的办法是采用整体结构的外壳，并把安装轴承的两个孔一次镗出。
如在一根轴上装有不同尺寸的轴承时，外壳上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。
当两个轴承孔分在两个外壳上时，则应把两个外壳组合在一起进行镗孔。
图 9—12 用加强筋增强轴承座孔刚度图 9—13 利用套杯安装轴承二、滚动轴承的轴向固定滚动轴承的轴向固定，包括轴承外圈与机座的固定和轴承内圈与轴的固定。
对这两种固定的要求取决于轴系 ( 轴、轴上零件、轴承与机座的组合 ) 的使用和布置情况。
一方面，轴和轴承相对于机座应有确定的位置，以保证轴上零件能正常地传递力和运动；另一方面，由于工作中轴和机座的温度不相等 ( 通常轴的温度高于机座的温度 ) ，而温差可能产生较大的温度应力。
为保证轴系中不致产生过大的温度应力，应在适当的部位设置足够大的间隙，使轴可以自由伸缩。
常见的滚动轴承的轴向固定形式有如下几种。
1 . 两端固定支承如图 9 － 14 所示，轴两端的轴承各限制轴在一个方向的轴向移动，合起来就限制轴的双向移动。
为补偿轴的受热伸长，轴承盖与外圈端面之间应留有 0.25 ～0.4mm 的补偿间隙 c （图 9 — 14b ）。
间隙值可用改变轴承盖和箱体之间的垫片厚度进行调整。
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。
滚动轴承设计与应用手册
滚动轴承设计与应用手册滚动轴承是机械设备中常见的一种轴承类型，其设计和应用手册对于机械工程师和制造商来说都是非常重要的参考资料。
本文将从滚动轴承的设计和应用两个方面进行探讨。
一、滚动轴承的设计1. 轴承类型选择滚动轴承的类型有很多种，如球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承等。
在选择轴承类型时，需要考虑轴承的负荷、转速、精度等因素，以及轴承的安装和维护难度等因素。
2. 轴承尺寸计算轴承的尺寸计算是滚动轴承设计中的重要环节。
在计算轴承尺寸时，需要考虑轴承的负荷、转速、轴承材料、轴承内部结构等因素。
同时，还需要根据轴承的使用环境和使用寿命等因素进行综合考虑。
3. 轴承材料选择轴承材料的选择对于轴承的使用寿命和性能有着重要的影响。
常见的轴承材料有钢、陶瓷、塑料等。
在选择轴承材料时，需要考虑轴承的负荷、转速、使用环境等因素。
二、滚动轴承的应用1. 轴承安装轴承安装是滚动轴承应用中的重要环节。
在安装轴承时，需要注意轴承的方向、轴承的间隙、轴承的润滑等因素。
同时，还需要根据轴承的使用环境和使用寿命等因素进行综合考虑。
2. 轴承维护轴承维护是滚动轴承应用中的重要环节。
在维护轴承时，需要注意轴承的清洗、润滑、保养等因素。
同时，还需要根据轴承的使用环境和使用寿命等因素进行综合考虑。
3. 轴承故障分析轴承故障分析是滚动轴承应用中的重要环节。
在分析轴承故障时，需要注意轴承的负荷、转速、使用环境等因素。
同时，还需要根据轴承的使用寿命和故障类型等因素进行综合考虑。
总之，滚动轴承的设计和应用手册对于机械工程师和制造商来说都是非常重要的参考资料。
在设计和应用滚动轴承时，需要综合考虑轴承的负荷、转速、精度、使用环境和使用寿命等因素，以确保轴承的性能和寿命。
同时，在轴承的安装、维护和故障分析等方面也需要注意细节，以确保轴承的正常运行。
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习题与参考答案一、复习思考题1 在机械设备中为何广泛采用滚动轴承？2 向心角接触轴承为什么要成对使用、反向安装？3 进行轴承组合设计时，两支点的受力不同，有时相差还较大，为何又常选用尺寸相同的轴承？4 为何调心轴承要成对使用，并安装在两个支点上？5 推力球轴承为何不宜用于高速？6 以径向接触轴承为例，说明轴承内、外圈为何采用松紧不同的配合。
7 为什么轴承采用脂润滑时，润滑脂不能充满整个轴承空间？采用浸油润滑时，油面不能超过最低滚动体的中心？8 轴承为什么要进行极限转速计算？计算条件是什么？9 试说明轴承代号6210的主要含义。
10 题10图示的简支梁与悬臂梁用圆锥滚子轴承支承，试分析正装和反装对轴系的刚度有何影响。
题10图二、选择题(从下列各小题给出的A、B、C、D答案中任选一个)1 若转轴在载荷作用下弯曲较大或轴承座孔不能保证良好的同轴度，宜选用类型代号为的轴承。
A. 1或2B. 3或7C. N或NUD. 6或NA2 一根轴只用来传递转矩，因轴较长采用三个支点固定在水泥基础上，各支点轴承应选用。
A. 深沟球轴承B. 调心球轴承C. 圆柱滚子轴承D. 调心滚子轴承3 滚动轴承内圈与轴颈、外圈与座孔的配合。
A. 均为基轴制B. 前者基轴制，后者基孔制C. 均为基孔制D. 前者基孔制，后者基轴制4 为保证轴承内圈与轴肩端面接触良好，轴承的圆角半径r与轴肩处圆角半径r1应满足的关系。
A. r=r1B. r＞r lC. r＜r1D. r≤r l5 不宜用来同时承受径向载荷和轴向载荷。
A. 圆锥滚子轴承B. 角接触球轴承C. 深沟球轴承D. 圆柱滚子轴承6 只能承受轴向载荷。
A. 圆锥滚子轴承B. 推力球轴承C. 滚针轴承D. 调心球轴承7 通常应成对使用。
A. 深沟球轴承B. 圆锥滚子轴承C. 推力球轴承D. 圆柱滚子轴承8 跨距较大并承受较大径向载荷的起重机卷筒轴轴承应选用。
A. 深沟球轴承B. 圆锥滚子轴承C. 调心滚子轴承D. 圆柱滚子轴承9 不是滚动轴承预紧的目的。
A. 增大支承刚度B. 提高旋转精度C. 减小振动噪声D. 降低摩擦阻力10 滚动轴承的额定寿命是指同一批轴承中的轴承能达到的寿命。
A. 99％B. 90％C. 95％D. 50％11 适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴及难于精确对中的支承。
A. 深沟球轴承B. 圆锥滚子轴承C. 角接触球轴承D. 调心轴承12 角接触轴承承受轴向载荷的能力，随接触角 的增大而。
A. 增大B. 减小C. 不变D. 不定13 某轮系的中间齿轮（惰轮）通过一滚动轴承固定在不转的心轴上，轴承内、外圈的配合应满足。
A. 内圈与心轴较紧、外圈与齿轮较松B. 内圈与心轴较松、外圈与齿轮较紧C. 内圈、外圈配合均较紧D. 内圈、外圈配合均较松14 滚动轴承的代号由前置代号、基本代号和后置代号组成，其中基本代号表示。
A. 轴承的类型、结构和尺寸B. 轴承组件C. 轴承内部结构变化和轴承公差等级D. 轴承游隙和配置15 滚动轴承的类型代号由表示。
A. 数字B. 数字或字母C. 字母D. 数字加字母三、填空题1 滚动轴承的主要失效形式是疲劳点蚀和塑性变形。
2 按额定动载荷计算选用的滚动轴承，在预定使用期限内，其失效概率最大为10％。
3 对于回转的滚动轴承，一般常发生疲劳点蚀破坏，故轴承的尺寸主要按接触疲劳寿命计算确定。
4 对于不转、转速极低或摆动的轴承，常发生塑性变形破坏，故轴承尺寸应主要按静强度计算确定。
5 滚动轴承轴系支点轴向固定的结构型式是：（1）两端单向固定；（2）一端固定，一端游动；（3）两端游动。
6 轴系支点轴向固定结构型式中，两端单向固定结构主要用于温度不高短轴的轴。
7 其他条件不变，只把球轴承上的当量动载荷增加一倍，则该轴承的基本额定寿命是原来的1/8 。
8 其他条件不变，只把球轴承的基本额定动载荷增加一倍，则该轴承的基本额定寿命是原来的。
9 圆锥滚子轴承承受轴向载荷的能力取决于轴承的接触角。
10 滚动轴承内、外圈轴线的夹角称为偏转角，各类轴承对允许的偏转角都有一定的限制，允许的偏转角越大，则轴承的性能越好。
四、分析计算题1 某6310滚动轴承的工作条件为径向力F r=10 000N，转速n=300r/min，轻度冲击（f p=1.35），脂润滑，预期寿命为2 000h。
验算轴承强度。
2 选择一摇臂吊车立柱的推力球轴承。
已知作用在立柱上的最大垂直载荷F a=50 000N，立柱转速n=3 r/min，立柱重量W=20 000N，立柱端的轴颈直径d=60 mm。
注：有轻度冲击（f p=1.2）。
4 某球轴承的转速n=400 r/min，当量动载荷P=5 800N，求得其基本额定寿命为7 000h。
若把可靠度提高到99%，轴承寿命是多少？若轴承寿命分别取为3 700h、14 000h，轴承可靠度是多少？5 某蜗杆轴转速n=1 440r/min，间歇工作，有轻微振动，f p=1.2，常温工作。
采用一端固定（一对7209C型轴承正安装），一端游动（一个6209型轴承）支承。
轴承的径向载荷F r1=1 000N（固定L ≥2 500h。
试校核固端）、F r2=450N（游动端），轴上的轴向载荷F x=3 000N，要求蜗杆轴承寿命h定端轴承是否满足寿命要求。
五、结构题1 分析轴系结构的错误，说明错误原因，并画出正确结构。
题1图2 分析轴系结构的错误，说明错误原因，并画出正确结构。
题2图3 分析轴系结构的错误，说明错误原因，并画出正确结构。
题3图4 分析轴系结构的错误，说明错误原因，并画出正确结构。
题 4图例解1. 如图所示，安装有两个斜齿圆柱齿轮的转轴由一对代号为7210AC 的轴承支承。
已知两齿轮上的轴向分力分别为F x1=3000N ，F x2=5000N ，方向如图。
轴承所受径向载荷F r1=8600N ，F r2=12500N 。
求两轴承的轴向力F a1、F a2。
解题要点：（1）求轴承的内部轴向力Fs ： F s1=0.68F r1=0.68×8600=5848 N方向向右，即−→−1s F ；F s2=0.68F r2=0.68×12500=8500 N方向向左，即−−←2s F ；（2）外部轴向力合成：F x =F x2–F x1=5000-3000=2000 N方向向左，即−−←xF ；（3）求轴承的轴向力F a ： 轴向力分布图为−→−1s F −−←xF −−←2s F 1）“压紧、放松”判别法F s2+F x =8500N+2000N=10500N>F s1=5848N故轴有向左移动的趋势，此时，Ⅰ轴承被压紧，Ⅱ轴承被放松。
则两轴承的轴向力为F a1=F s2+F x =10500N F a2=F a2=8500N2）公式归纳法NN F F F F N N F F F F x s s a x s s a 8500}20005848,8500max{},max{10500}20008500,5848max{},max{122211=-=-==+=+=可见，方法1）、2）结果相同。
2. 某转轴由一对代号为30312的圆锥滚子轴承支承，轴上斜齿轮的轴向分力F x =5000N ，方向如图。
已知两轴承处的径向支反力F r1=13600N ，F r2=22100N 。
求轴承所受的轴向力F a 。
解题要点：（1）求内部轴向力F s ：40007.1213600211=⨯==Y F F t s N 方向向右，即−→−1s F65007.1222100222=⨯==Y F F r s N 方向向左，即−−←2s F 。
（2）求轴承的轴向力F a ：−→−1s F −→−xF −−←2s F 1）“压紧、放松”判别法F s1+F x =4000N+5000N=9000N>F s2=6500N故轴有向右移动的趋势，此时Ⅱ轴承被压紧，I 轴承被放松。
因此轴承的轴向力为 F a1=F s1=4000N F a2=F s1+F x =9000N 2）公式归纳法NF F F F N F F F F x s s a x s s a 9000}50004000,6500max{},max{4000}50006500,4000max{},max{122211=+=+==-=-=可见，方法1）、2）结果相同。
3. 圆锥齿轮减速器输入轴由一对代号为30206的圆锥滚子轴承支承，已知两轴承外圈间距为72mm ，锥齿轮平均分度圆直径d m =56.25mm ，齿面上的切向力F t =1240N ，径向力F r =400N ，轴向力F x =240N ，各力方向如图所示。
求轴承的当量动载荷P 。
解题要点：（1）计算轴的支点距l由手册查得，30206轴承的支反力作用点到外圈宽端面的距离≈α13.8mm, 取α=14mm 。
故支点距l =72mm+2×14mm=100mm 。
右支点到齿宽中点的距离l 1=64mm –14mm=50mm 。
（2）计算轴承的径向力 1）轴水平面支反力620100501240100501=⨯=⨯=t H R F F N 186010015012401001502=⨯=⨯=t H R F F N 2）轴垂直面支反力1331002/25.56240400501002/501=⨯-⨯=-=m x r V R d F F F N5331002/25.56240400501002/1502=⨯-⨯=-=m x r VR d F F F N3）合成支反力6341336202221211=+=+=V R H R R F F F N 193553318602222222=+=+=V R H R R F F F N轴承所受的径向力与轴的合成支反力大小相等，即F r1=F R1=634N ，F r2=F R2=1935N 。
（3）计算轴承的轴向力。
查手册知，30206轴承，e =0.37, Y=1.6。
故1986.12634211=⨯==Y F F r s N 6056.121935222=⨯==Y F F r s N轴向力分布图为−−←1s F −−←sF −→−x F ；轴承的轴向力为NF F F F N F F F F x s s a x s s a 605}240198,605max{},max{365}240605,198max{},max{122211=+=+==-=-=（4）计算当量动载荷37.057.063436511=>==e F F r a 查手册知，X=0.4, Y=1.6，取f P =1.5，则6.837)3656.16344.0(5.1)(111=⨯+⨯⨯=+=a r p YF XF f P N 37.031.0193560522=<==e F F r a 故X=1，Y=0，则290319355.15.1)(2222=⨯=⨯=+=r a t p F YF XF f P N4. 已知某转轴由两个反装的角接触球轴承支承，支点处的径向反力F r1=875N ，F r2=1520N ，齿轮上的轴向力F x =400N ，方向如图，转的转速n =520r/min ，运转中有中等冲击，轴承预期寿命h L h 3000='。