机械设计基础滚动轴承
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载荷系数fp 表12-10
常以设备的中修期或大修期作为轴承的设计寿命。
3、当量动载荷 当量动载荷：是由轴承实际所受载荷转换得到的与基本额 定动载荷 C 的确定条件及性质相同的假想载荷，用 P 表示。
机械基础教研室
孙雅萍
CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
School of Mechatronics Engineering
School of Mechatronics Engineering
滚动轴承
• • • • • 滚动轴承的组成、类型及应用。 滚动轴承的代号。 滚动轴承的类型选择原则 滚动轴承的失效形式 滚动轴承的选择计算。
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School of Mechatronics Engineering 摩擦阻力小、起动灵敏、效率高、
轴向接触轴承的 C 是中心轴向载荷，用 Ca表示。 2、轴承寿命计算
C L10 P 式中：P－当量动载荷
（106 r ）
ε－寿命指数， 球轴承：ε ＝3； 滚子轴承：ε ＝10/3
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内圈
球 滚动体分为： 滚子： 圆柱形、圆锥形、滚针、鼓形等
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构造和类型2
School of Mechatronics Engineering
2. 滚动轴承材料
内、外套圈和滚动体：
用滚动轴承钢（GCr15、GCr15SiMn）制造。 淬火后表面硬度可达58～66HRC。
轴承的寿命/（106r）
20
10 5 1 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
未失效轴承数量／%
2）基本额定寿命：指一批相同的轴承，在相同的条件下运转， 其中恰有90％的轴承尚未产生点蚀时的寿命，用 L10 或 Lh10表示。
L10 的可靠度 R＝90％。
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滚动轴承 旋转精度高、润滑简单、更换方便 按摩擦性质的不同分为： 滑动轴承 承载能力大、回转精度高、高速性能
好，但启动摩擦阻力大，维护复杂。
一、滚动轴承的组成和类型 1.滚动轴承的组成
外圈 滚动体
内圈： 装在轴上 外圈： 装在轴承座孔中 保持架 在两套圈之间滚动并传递载荷 滚动体： 保持架： 将滚动体均匀隔开
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代号2
School of Mechatronics Engineering
◆
尺寸系列代号： （直径系列）和不同的宽度（宽度系列）。 直径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)。 宽度系列代号：窄(0)、正常(1)、宽(2)。
轴向接触轴承：公称接触角α=90° ，只能承受轴向载荷。
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School of Mechatronics Engineering
◆ 按结构形式不同， 滚动轴承分为10类，最常用的有六类:
深沟球轴承（6）
角接触 轴承
角接触球轴承（7）
二、滚动轴承的代号
前置代号 轴 承 组 件 × 基 × 本 × 代 × 号 ×
GB/T 272—1993
用代号表明轴承的结构、尺寸、类型、精度等内容，并打印在轴承上。
后 内 部 结 构 代 号 密 封 与 防 尘 结 构 代 号 保 持 架 及 其 材 料 代 号 置 特 殊 轴 承 材 料 代 号 代 公 差 等 级 代 号 号 游 隙 代 号 轴 承 配 置 代 号 其 它 代 号
School of Mechatronics Engineering
接触角：滚动体力作用线与轴承径向平面间的夹角。 按承受载荷的方向或公称接触角 向心轴承 径向接触轴承：公称接触角α=0° ，主要承受径向载荷， 可承受较小的轴向载荷。 角接触向心轴承：公称接触角α=0°~45° ，同时承受径 向载荷和轴向载荷。 推力轴承 角接触推力轴承：公称接触角α=45°~90° ，主要承受轴向 载荷，可承受较小的轴向载荷。 向心轴承 推力轴承
尺寸系 列代号 类 型 代 号 宽 度 系 列 代 号 直 径 系 列 代 号 内 径 代 号
前置代号和后置代号只有在轴承结构、形状、材料、公差等级、技术要求等有特殊要求时使用
1、基本代号 ◆ 内径代号：
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代号 内径 d 00 10 01 12 02 15 03 17 04～99 代号×5
N105/P53： 圆柱滚子轴承，1─特轻系列，内径d=20mm，公
差为5级，游隙为3组；
注：遇到看不懂的代号时，查阅GB/T272-93。
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三、滚动轴承类型的选择
转速高或要求旋转精度高时，宜选球轴承。
3）转速高低； 轴向接触轴承不适宜高转速，可用6或7类代替。 4）调心要求； 轴的刚度低、轴承座孔的同轴度低或多支点轴，选调心轴承。 3类和N类的内外圈分离，便于拆装。为方便长轴上轴承的拆装， 5）安装要求 可选用代内锥孔和紧定套的轴承
6）经济性； 精度高的价格高，滚子轴承比球轴承价格高。
◆ 配置代号：
/DF：面对面安装（正装） /DB：背对背安装（反装）
6308： 深沟球轴承，3─中系列，内径d=40mm，
公差为0级，游隙为0组；
30213：圆锥滚子轴承，2─轻系列，内径d=65mm，
公差为0级，游隙为0组；
7214AC/P4： 7─角接触球轴承，2─轻系列，内径d=70mm，公
差为4级，游隙为0组，公称接触角α=15°；
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0.26 0.22 例：已知齿轮轴采用一对6211轴承，已知轴承载荷Ｒ1=3500Ｎ， 0.056 0.055 e1 0.26 0.056 0. A1=1606Ｎ，R2=2500Ｎ，A2=０ 试求P1、P2028
0.44
0.58 ɑ=25o ɑ=40o
0.56
0.56 0.68 1.14 0.41 0.35
0.4 0.4cosɑ
1.00
1.00 0.87 0.57 1 1
1
0 0
0
机械基础教研室 调心球轴承（双列）
圆锥滚子轴承（单列）
孙雅萍
1.5tanɑ
1.5tanɑ
CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 0.65 1 0.65cosɑ 0.42cosɑ
School of Mechatronics Engineering
轴承类型 A/Cor 0.014 0.028 0.056 0.084 深沟球轴承 0.11 0.17 e X 0.19 0.22 0.26 0.28 0.30 0.34 0.56 A/R＞e Y 2.30 1.99 1.71 1.55 1.45 1.31 1 0 X A/R≤e Y
Lh10
10 6 C 60n P
（h ）
式中：P－当量动载荷；
n－轴承的转速（r/min）；
ε－寿命指数， 球轴承：ε ＝3； 滚子轴承：ε ＝10/3 。
10 f t C Lh 60n f p P
6
（h ）
温度系数ft 表12-9
1）疲劳点蚀： 是最常见的失效形式。
2）塑性变形：
Fmax
对于转速很低或间歇摆动的轴承，会因过大的载荷或冲击 载荷，使滚动体或内、外圈滚道产生塑性变形，形成不均匀 的凹坑。
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School of Mechatronics Engineering
径向接 触轴承
调心球轴承（1）
圆锥滚子轴承（3）
圆柱滚子轴承（N、NU） 调心滚子轴承（2） 滚针轴承（NA)
机械基础教研室
轴向接 触轴承
推力球轴承（5） 推力滚子轴承（8）
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§13-2 滚动轴承的代号
School of Mechatronics Engineerห้องสมุดไป่ตู้ng
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School of Mechatronics Engineering
五、滚动轴承的寿命计算
1、基本概念
1）滚动轴承的寿命：是指轴承中的滚动 体或套圈首次出现点蚀之前， 两套圈的相对总转数或在一定 转速下的运转小时数。
保持架： 用比较软的低碳钢、铜合金、铝或塑料制造。
3、滚动轴承的类型
球轴承：运转灵活，但承载能力低 滚子轴承： 承载能力高，但运转不如球轴承灵活
刚性轴承： 允许内外圈偏转角很小的轴承。 调心轴承： 允许内外圈偏转角较大的轴承。 内、外圈可以分离的轴承，称为可分离型轴承
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只受 FR 时，选径向接触轴承（1、2、6、N）。 1）载荷方向
只受 FA 时，选轴向接触轴承（5、8）或选（7、3）类。 同时受 FR和 FA时，选角接触轴承（7、3）。 当FA较小时，可选 6类。 当FA很大时，选 6（N）＋5（8）组合使用。
2）载荷大小； 载荷大或有冲击振动时，宜选滚子轴承。
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四、滚动轴承的失效形式和计算准则
滚动轴承工作时，在 FR 作用下通常只有半 圈滚动体受载。 工作时，轴承中各个元件所受载荷及应力是变化的。
1、主要失效形式有：
3）磨粒磨损、粘着磨损（胶合）：
多尘条件下工作的轴承，易产生 磨粒磨损。 润滑不良的高速轴承，易产生粘 着磨损（胶合） 。
2、计算准则
磨损
胶合
1. 转速较高的轴承，主要失效形式为“点蚀”，需进行寿命计算。
2. 转速很低或摆动的轴承，主要失效形式为塑性变形，计算静强度。
3. 高转速轴承，主要失效形式为粘着磨损，需校核极限转速。
尺寸系列：指内径相同时，轴承有不同的外径
◆ 类型代号：常用轴承有：6、7、3、5、N等类型
2、后置代号
◆ 公差等级代号：
0级省略
分为 /P0 、/P6 (/P6x) 、 /P5 、/P4 、 /P2 共五级。
低级
高级
从一个 极限位置到另一个极限位置的移动量。
◆
游隙代号：
游隙：指一个套圈相对于另一个套圈，沿径向或沿轴向，
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3）基本额定动载荷： 指L10恰为 106 转时，轴承所能承受的 载荷，用 C 表示。
径向接触轴承的 C 是径向载荷，用 Cr表示。 角接触向心轴承的 C 是所受载荷的径向分量，也用 Cr 表示。
游隙分为： /C1 、/C2、 0 、/C3 、/C4 、/C5 共六个组别。
游隙值：小 大
0组省略。
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School of Mechatronics Engineering 7000C： α＝15°； ◆ 内部结构代号： 7000AC：α＝25°； 7000B： α＝40°；
0.28
0.42 0.56 0.015 0.029
0.38
0.42 0.44 0.38 0.40
1.15
1.04 1.00 1.47 1.40
0.058
0.087 ɑ=15o 角接触球轴承 （单列） 0.12 0.17 0.29
0.43
0.46 0.47 0.50 0.55 0.44
1.30
1.23 1.19 1.12 1.02 1 0
(1)对只能承受径向载荷R的轴承（N和NA类轴承） P=R (2)对只能承受轴向载荷A的轴承（5和8类轴承） P=A (3)同时受径向载荷R和轴向载荷A的轴承 (6、7和1、2、3类轴承 ) P = X R +Y A X——径向载荷系数 Y——轴向载荷系数 表12-12
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常以设备的中修期或大修期作为轴承的设计寿命。
3、当量动载荷 当量动载荷：是由轴承实际所受载荷转换得到的与基本额 定动载荷 C 的确定条件及性质相同的假想载荷，用 P 表示。
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滚动轴承
• • • • • 滚动轴承的组成、类型及应用。 滚动轴承的代号。 滚动轴承的类型选择原则 滚动轴承的失效形式 滚动轴承的选择计算。
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School of Mechatronics Engineering 摩擦阻力小、起动灵敏、效率高、
轴向接触轴承的 C 是中心轴向载荷，用 Ca表示。 2、轴承寿命计算
C L10 P 式中：P－当量动载荷
（106 r ）
ε－寿命指数， 球轴承：ε ＝3； 滚子轴承：ε ＝10/3
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内圈
球 滚动体分为： 滚子： 圆柱形、圆锥形、滚针、鼓形等
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构造和类型2
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2. 滚动轴承材料
内、外套圈和滚动体：
用滚动轴承钢（GCr15、GCr15SiMn）制造。 淬火后表面硬度可达58～66HRC。
轴承的寿命/（106r）
20
10 5 1 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
未失效轴承数量／%
2）基本额定寿命：指一批相同的轴承，在相同的条件下运转， 其中恰有90％的轴承尚未产生点蚀时的寿命，用 L10 或 Lh10表示。
L10 的可靠度 R＝90％。
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滚动轴承 旋转精度高、润滑简单、更换方便 按摩擦性质的不同分为： 滑动轴承 承载能力大、回转精度高、高速性能
好，但启动摩擦阻力大，维护复杂。
一、滚动轴承的组成和类型 1.滚动轴承的组成
外圈 滚动体
内圈： 装在轴上 外圈： 装在轴承座孔中 保持架 在两套圈之间滚动并传递载荷 滚动体： 保持架： 将滚动体均匀隔开
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代号2
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◆
尺寸系列代号： （直径系列）和不同的宽度（宽度系列）。 直径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)。 宽度系列代号：窄(0)、正常(1)、宽(2)。
轴向接触轴承：公称接触角α=90° ，只能承受轴向载荷。
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◆ 按结构形式不同， 滚动轴承分为10类，最常用的有六类:
深沟球轴承（6）
角接触 轴承
角接触球轴承（7）
二、滚动轴承的代号
前置代号 轴 承 组 件 × 基 × 本 × 代 × 号 ×
GB/T 272—1993
用代号表明轴承的结构、尺寸、类型、精度等内容，并打印在轴承上。
后 内 部 结 构 代 号 密 封 与 防 尘 结 构 代 号 保 持 架 及 其 材 料 代 号 置 特 殊 轴 承 材 料 代 号 代 公 差 等 级 代 号 号 游 隙 代 号 轴 承 配 置 代 号 其 它 代 号
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接触角：滚动体力作用线与轴承径向平面间的夹角。 按承受载荷的方向或公称接触角 向心轴承 径向接触轴承：公称接触角α=0° ，主要承受径向载荷， 可承受较小的轴向载荷。 角接触向心轴承：公称接触角α=0°~45° ，同时承受径 向载荷和轴向载荷。 推力轴承 角接触推力轴承：公称接触角α=45°~90° ，主要承受轴向 载荷，可承受较小的轴向载荷。 向心轴承 推力轴承
尺寸系 列代号 类 型 代 号 宽 度 系 列 代 号 直 径 系 列 代 号 内 径 代 号
前置代号和后置代号只有在轴承结构、形状、材料、公差等级、技术要求等有特殊要求时使用
1、基本代号 ◆ 内径代号：
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代号 内径 d 00 10 01 12 02 15 03 17 04～99 代号×5
N105/P53： 圆柱滚子轴承，1─特轻系列，内径d=20mm，公
差为5级，游隙为3组；
注：遇到看不懂的代号时，查阅GB/T272-93。
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三、滚动轴承类型的选择
转速高或要求旋转精度高时，宜选球轴承。
3）转速高低； 轴向接触轴承不适宜高转速，可用6或7类代替。 4）调心要求； 轴的刚度低、轴承座孔的同轴度低或多支点轴，选调心轴承。 3类和N类的内外圈分离，便于拆装。为方便长轴上轴承的拆装， 5）安装要求 可选用代内锥孔和紧定套的轴承
6）经济性； 精度高的价格高，滚子轴承比球轴承价格高。
◆ 配置代号：
/DF：面对面安装（正装） /DB：背对背安装（反装）
6308： 深沟球轴承，3─中系列，内径d=40mm，
公差为0级，游隙为0组；
30213：圆锥滚子轴承，2─轻系列，内径d=65mm，
公差为0级，游隙为0组；
7214AC/P4： 7─角接触球轴承，2─轻系列，内径d=70mm，公
差为4级，游隙为0组，公称接触角α=15°；
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0.26 0.22 例：已知齿轮轴采用一对6211轴承，已知轴承载荷Ｒ1=3500Ｎ， 0.056 0.055 e1 0.26 0.056 0. A1=1606Ｎ，R2=2500Ｎ，A2=０ 试求P1、P2028
0.44
0.58 ɑ=25o ɑ=40o
0.56
0.56 0.68 1.14 0.41 0.35
0.4 0.4cosɑ
1.00
1.00 0.87 0.57 1 1
1
0 0
0
机械基础教研室 调心球轴承（双列）
圆锥滚子轴承（单列）
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轴承类型 A/Cor 0.014 0.028 0.056 0.084 深沟球轴承 0.11 0.17 e X 0.19 0.22 0.26 0.28 0.30 0.34 0.56 A/R＞e Y 2.30 1.99 1.71 1.55 1.45 1.31 1 0 X A/R≤e Y
Lh10
10 6 C 60n P
（h ）
式中：P－当量动载荷；
n－轴承的转速（r/min）；
ε－寿命指数， 球轴承：ε ＝3； 滚子轴承：ε ＝10/3 。
10 f t C Lh 60n f p P
6
（h ）
温度系数ft 表12-9
1）疲劳点蚀： 是最常见的失效形式。
2）塑性变形：
Fmax
对于转速很低或间歇摆动的轴承，会因过大的载荷或冲击 载荷，使滚动体或内、外圈滚道产生塑性变形，形成不均匀 的凹坑。
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径向接 触轴承
调心球轴承（1）
圆锥滚子轴承（3）
圆柱滚子轴承（N、NU） 调心滚子轴承（2） 滚针轴承（NA)
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推力球轴承（5） 推力滚子轴承（8）
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§13-2 滚动轴承的代号
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五、滚动轴承的寿命计算
1、基本概念
1）滚动轴承的寿命：是指轴承中的滚动 体或套圈首次出现点蚀之前， 两套圈的相对总转数或在一定 转速下的运转小时数。
保持架： 用比较软的低碳钢、铜合金、铝或塑料制造。
3、滚动轴承的类型
球轴承：运转灵活，但承载能力低 滚子轴承： 承载能力高，但运转不如球轴承灵活
刚性轴承： 允许内外圈偏转角很小的轴承。 调心轴承： 允许内外圈偏转角较大的轴承。 内、外圈可以分离的轴承，称为可分离型轴承
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只受 FR 时，选径向接触轴承（1、2、6、N）。 1）载荷方向
只受 FA 时，选轴向接触轴承（5、8）或选（7、3）类。 同时受 FR和 FA时，选角接触轴承（7、3）。 当FA较小时，可选 6类。 当FA很大时，选 6（N）＋5（8）组合使用。
2）载荷大小； 载荷大或有冲击振动时，宜选滚子轴承。
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四、滚动轴承的失效形式和计算准则
滚动轴承工作时，在 FR 作用下通常只有半 圈滚动体受载。 工作时，轴承中各个元件所受载荷及应力是变化的。
1、主要失效形式有：
3）磨粒磨损、粘着磨损（胶合）：
多尘条件下工作的轴承，易产生 磨粒磨损。 润滑不良的高速轴承，易产生粘 着磨损（胶合） 。
2、计算准则
磨损
胶合
1. 转速较高的轴承，主要失效形式为“点蚀”，需进行寿命计算。
2. 转速很低或摆动的轴承，主要失效形式为塑性变形，计算静强度。
3. 高转速轴承，主要失效形式为粘着磨损，需校核极限转速。
尺寸系列：指内径相同时，轴承有不同的外径
◆ 类型代号：常用轴承有：6、7、3、5、N等类型
2、后置代号
◆ 公差等级代号：
0级省略
分为 /P0 、/P6 (/P6x) 、 /P5 、/P4 、 /P2 共五级。
低级
高级
从一个 极限位置到另一个极限位置的移动量。
◆
游隙代号：
游隙：指一个套圈相对于另一个套圈，沿径向或沿轴向，
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3）基本额定动载荷： 指L10恰为 106 转时，轴承所能承受的 载荷，用 C 表示。
径向接触轴承的 C 是径向载荷，用 Cr表示。 角接触向心轴承的 C 是所受载荷的径向分量，也用 Cr 表示。
游隙分为： /C1 、/C2、 0 、/C3 、/C4 、/C5 共六个组别。
游隙值：小 大
0组省略。
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0.28
0.42 0.56 0.015 0.029
0.38
0.42 0.44 0.38 0.40
1.15
1.04 1.00 1.47 1.40
0.058
0.087 ɑ=15o 角接触球轴承 （单列） 0.12 0.17 0.29
0.43
0.46 0.47 0.50 0.55 0.44
1.30
1.23 1.19 1.12 1.02 1 0
(1)对只能承受径向载荷R的轴承（N和NA类轴承） P=R (2)对只能承受轴向载荷A的轴承（5和8类轴承） P=A (3)同时受径向载荷R和轴向载荷A的轴承 (6、7和1、2、3类轴承 ) P = X R +Y A X——径向载荷系数 Y——轴向载荷系数 表12-12
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