机械设计第十章滚动轴承
滑动轴承
机械设计
第十章 滑动轴承 第九章
31
四、承载能力和索氏数S0
β— 轴承包角，轴瓦连续包围轴颈所对应的角度。(P221)
φ— 从 OO 起至任意 膜厚处的油膜角。
α1+α2— 承载油膜角
φ1— 油膜起始角 φ2— 油膜终止角 p=pmax处：h=h0，φ=φ0
机械设计
第十章 滑动轴承 第九章
32
（P222 式10-19）
流出 流入
Δt— 油温升 Δt = t2－t1
1 1 t m (t 1 t 2 ) t 1 t 75C 平均温度： 2 2
33
积分一次得任意φ处的油膜压力pφ：
p dp
1
6
2
1
(cos cos0 ) d 3 (1 cos )
在φ1至φ2区间内，沿外载荷方向单位宽度的油膜力为：
F1 p cos[180 ( )]rd
1 2
对有限宽轴承，若不计端泄，油膜承载力F为：
p 0 x
，油压为增函数；
可见，对收敛形油楔，油楔内各处油压大
于入口、出口处油压→正压力→承载。
e e
e e
e e
h>h0 p>0 x
p x =0
h<h0 p x <0
p 静止件 x =0 p=0
e e
机械设计 ※若二板平行：
p x
第十章 滑动轴承 第九章
26
任何截面处h=h0， =0 ，不能产生高于出口、入口处的 油压→不能承载。 v
8
2、推力轴承（方法同径向轴承）（自学） 结构：空心、实心、单环、多环
实心式：
机械设计章节练习题(含答案)——滚动轴承
第17章滚动轴承【思考题】17-1 在机械设计中，选择滚动轴承类型的原则是什么？一般优先选用什么类型的轴承？17-2 滚动轴承的代号由几部分组成？基本代号又分几项内容？基本代号中各部分代号是如何规定的？17-3 滚动轴承的应力特性和主要失效形式是什么？17-4 什么是滚动轴承的基本额定寿命？什么是滚动轴承的基本额定动载荷？17-5 当量动载荷的意义和用途是什么？如何计算？17-6 滚动轴承寿命计算一般式是什么？考虑温度系数、载荷系数、可靠性系数后的计算公式是什么？17-7 何时要进行滚动轴承的静载荷计算？17-8滚动轴承装置结构设计时应考虑哪些问题？17-9自行车前后轮采用的是何种轴承？有什么结构特点？A级能力训练题1.滚动轴承套圈及滚动体常用钢的牌号为。
（1）20Cr （2）20CrV （3）GCr15 （4）18CrMnTi2.滚动轴承代号由三组成，其中前段代号表示。
后段为补充代号，用来表示。
（1）轴承的厂牌名称（2）对轴承制造提出的特殊要求（3）轴承游隙组别与精度等级（4）轴承精度等级与结构特点3.能很好地承受径向载荷与轴向载荷的联合作用的轴承类型是。
（1）圆锥滚子轴承（3）单列向心短圆柱滚子轴承（2）球面滚子轴承（4）向心推力球轴承滚动轴承4.一批在同样载荷和同样工作条件下运转的型号相同的滚动轴承，它们的寿命。
（1）相同（2）不相同（3）90℅轴承的相同（4）最低时应该相同5.一个滚动轴承的额定动载荷，是指该型号轴承，轴承所能承受的载荷。
（1）使用寿命为106转时（2）额定寿命为106转时（3）平均寿命为106转时（4）该轴承可靠度为95%时6.滚动轴承的额定静载是指滚动体直径万分之一时的载荷。
（1）使滚道表面塑性变形等于（2）使90%的轴承滚道与滚动体变形量小于（3）使滚道与受力最大滚动体塑性变形量之和等于7.下列滚动轴承中，具有良好调心作用的是。
（1）球面滚子轴承（2）圆锥滚子轴承（3）深沟球轴承8.球轴承和滚子轴承的支承刚性相比较，。
广东省高等教育自学考试《机械设计》课程考试大纲(课程代码01095)解析
广东省高等教育自学考试《机械设计》（课程代码：01095）课程考试大纲目录一、课程性质与设置目的二、考试内容与考核目标第一章绪论第一节机械的组成及本课程研究的对象第二节本课程的性质、地位和任务第三节本课程的特点和学习方法第二章机械设计概论第一节机械设计的基本要求和一般程序第二节机械零件的载荷和应力第三节机械零件的主要失效形式和设计计算准则第四节机械零件材料的选第五节机械零件的结构工艺性第六节机械设计中的标准化第七节摩擦、磨损和润滑基本知识第三章螺纹连接第一节螺纹第二节螺纹连接的基本类型和标准连接件第三节螺纹连接的预紧与防松第四节螺栓组连接的设计第五节单个螺栓连接的强度计算第六节提高螺栓连接强度的措施第四章其他常用连接第一节键连接第二节花键连接第四节成形连接第五节焊接和胶接第五章带传动第一节带传动概述第二节传动带的应用基础第三节带传动的工作能力分析第四节普通V带传动的设计计算步骤第五节其他带传动简介第六章齿轮传动第一节齿轮传动概述第二节齿轮传动的主要失效形式和设计准则第三节齿轮常用材料及其热处理方法第四节齿轮传动的计算载荷第五节标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算第六节标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算第七节齿轮传动强度计算中的许用应力第八节圆柱齿轮传动的设计第九节直持锥齿轮传动的强度计算第十节齿轮的结构设计第十一节齿轮传动的润滑第十二节谐波齿轮传动简介第七章蜗杆传动第一节蜗杆传动的概述第二节普通圆柱蜗杆传动主要参数和几何尺寸计算第三节蜗杆传动的主要失效形式、设计准则和材料选择第四节普通圆柱蜗杆传动的强度计算和刚度计算第五节蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算第六节蜗杆和蜗轮的结构设计第八章其他常用传动第一节链传动第二节螺旋传动第三节摩擦轮传动第九章轴第一节轴的概述第二节轴的材料第三节轴径的初步估算第四节轴的结构设计第五节轴的强度计算第六节轴的刚度计算第十章滚动轴承第一节滚动轴承的构造和特点第二节滚动轴承的类型和选择第三节滚动轴承代号第四节滚动轴承的失效形式和计算准则第五节滚动轴承的寿命计算第六节滚动轴承的静强度计算第七节滚动轴承的极限转速第八节滚动轴承部件结构设计第十一章滑动轴承第一节滑动轴承的分类及特点第二节滑动轴承的结构型式第三节轴瓦的材料和结构第四节非液体摩擦滑动轴承的计算第五节液体动压润滑形成原理及基本方程第六节液体动压径向滑动轴承的计算第七节其他形式滑动轴承简介第八节滑动轴承用润滑剂与润滑装置一、关于大纲的说明与考核实施要求【附录】题型举例一、课程性质与设置目的（一）课程性质与特点《机械设计》是机械设计制造及自动化专业的专业基础课程，内容包括总论部分、连接部分、传动部分及轴系部分等，是学习本专业其他课程的基础。
机械设计教程 第3版 第十章 滑动轴承设计
第3版
第十章 滑动轴承设计
第一节 滑动轴承的主要类型和特点 第二节 滑动轴承的常用材料和结构 第三节 混合润滑滑动轴承的工作能力设计 第四节 流体动压润滑滑动轴承的工作能力设计
第十章 滑动轴承设计
滑动轴承通过润滑剂作为中间介质将旋转的轴与固定的机架(座)分隔开,以达 到减少摩擦的目的,这是一种工作在滑动摩擦状态下的轴承。滑动轴承主要用于 滚动轴承难以满足工作要求的场合,如高转速、长寿命、低摩擦阻力、承受大的 冲击载荷、低噪声和无污染等条件。另外,为降低成本,一些极简单的回转支撑也 常采用滑动轴承。 滑动轴承设计的主要内容是:轴承材料的选择,轴承的结构设计,润滑剂与润滑方 式的选择,轴承工作能力设计计算等。
第二节 滑动轴承的常用材料和结构
三、推力滑动轴承结构
推力滑动轴承的承载面与轴线垂直,用以承受轴向载荷。 图10-6所示为常用的推力滑动轴承承载面的情况。图10-6a所示为实心端面推力滑动轴 承,这种轴承结构简单,但是承载面沿直径方向速度变化大,产生不均匀的磨损以后,导致压 强分布不均匀;图10-6b所示为空心端面推力滑动轴承,靠近中心处不承载,避免了实心式 结构的缺点;图10-6c所示为单环式推力滑动轴承,可承受单向轴向载荷,承载面可利用径向 滑动轴承(图10-2)的端面;图10-6d所示为多环式推力滑动轴承,承载面积增大,承载能力提 高,可承受双向轴向载荷,但是各环之间载荷分布不均匀,承载能力受各环加工误差的影响 较大。
图10-2所示为剖分式径向滑动轴承结构,轴承座沿轴线剖开,使轴系的装配与拆卸都很 方便。在剖开的轴承座与轴承盖之间设有止口结构,保证装配时轴承座与轴承盖的准确 定位。双头螺柱和螺母用于轴承座与轴承盖的连接。为便于轴承的润滑,轴承盖顶部设 有注油孔。
2010级第十章滑动轴承解读
教学基本要求
滑动轴承
1．了解摩擦状态、滑动轴承的类型、特点和应用 2．了解滑动轴承的结构、材料及润滑 3．掌握滑动轴承的失效形式及设计准则 4．掌握油膜承载机理及液体滑动轴承的设计计算方法 重点与难点 1．滑动轴承的失效形式及设计准则 2．压力油膜承载机理
10．1
滑动轴承的分类
概述
根据所承受载荷的方向、滑动轴承可分为径向轴承、推力轴承两大类。 根据轴系和拆装的需要，滑动轴承可分为整体式和剖分式两类。 根据颈和轴瓦间的摩擦状态，滑动轴承可分为液体摩擦滑动轴承和 非液体摩擦滑动轴承 根据工作时相对运动表面间油膜形成原理的不同，液体摩擦滑 动轴承又分为液体动压润滑轴承和液体静压润滑轴承，简称动 压轴承和静压轴承。
在跑合阶段结束后应清洗零件，更换润滑油。
磨损分类
按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同 把磨损分为： 1.磨粒磨损
由于摩擦表面上的硬质突出物或从外部进入摩擦表面的硬 质颗粒，对摩擦表面起到切削或刮擦作用，从而引起表层材 料脱落的现象，称为磨粒磨损。
减轻磨粒磨损：满足润滑条件，合理地选择摩擦副的材 料、降低表面粗糙度值以及加装防护密封装置等。
一.润滑剂
1.润滑油
主要有矿物油、合成油、动植物油等，其中应用最广 泛的为矿物油。 粘度的大小表示了液体流动时其内摩擦阻力的大小，粘度 愈大，内摩擦阻力就愈大，液体的流动性就愈差。
粘度可用动力粘度、运动粘度、条件粘度（恩氏粘度）等 表示。我国的石油产品常用运动粘度来标定。
1 ）粘度：
牛顿的粘性液体的摩擦定律
n——轴颈转速(r/min)
[pv]——pv的许用值(N/mm2.m/s)
3）验算轴承的vm 值
m
d m n
机械设计基础第十章联接一于201216th
cos
增加 ， f '增加， '增加
ρ′ > ρ
自锁条件： ψ < ρ′
自锁增强 27
4. 梯形螺纹
性能：介于三角形与矩形之间。 实用：梯形， 很少用矩形。
矩形
梯形螺纹
三角形
摩擦力 最小 自锁性能 最差
摩擦力： 中间 自锁 ：中间
摩擦力 最大
自锁性能 最好
28
螺旋副的效率
FaS 2T
S d2 tan ,
T 0.2F0d
2 预紧力的控制方法： T 0.2F0d
螺栓的预紧应力一般可达材料屈服极限的50％～70％
测力矩扳手
定力矩扳手
49
2螺纹联接的防松 1）为什么要防松？
防松原的因方：法自：锁 只在 静载荷 条件下 有效。 变载荷、振动，会自动松脱。
2）防松的根本问题： 防止螺旋副相对转动。
50
tan Ff / FN f
摩 擦 角：
tg 1 f
FR
FN
摩擦角
v
1
Ff
F
2
Fa
18
1、关于摩擦的知识
(2) 槽面接触：
θ
FN
Fa
s in
Ff fFN
Ff
f
s in
Fa
f F a
FN 2
当量摩擦系数： f ' f / sin
当量摩擦角： tg 1 f
结论：V形槽有 增大摩擦力 的作用
4.917 5.188
5.917 6.188
6.647 6.917 7.188
8.376 8.647 8.917 9.188
10.106 10.376 16 10.647
第10章 滚动轴承
一组同一型号轴承在同一条件下运转，可靠度R＝90%时， 能达到或超过的寿命。（即10%的轴承发生疲劳点蚀，90%的 轴承未发生疲劳点蚀前能达到或超过的寿命。） 记为：Ｌ（106 r）或Ｌh（h）。 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， Cr－径向基本额定动载荷； 对推力轴承， Ca－轴向基本额定动载荷。
上半圈滚动体不承载，下半圈滚动体承受不同的载荷。
载荷
轴向力
由各滚动体平均分担
径向载荷 一般承载区≤180 影响 受载滚动体的数目
游隙 弹性变形量
受最大径向载荷的滚动体承载为：
Fmax
5 Fr z
（z－滚动体数目）
失效形式 1.疲劳破坏（点蚀） 2.永久变形 滚动体与滚道接触表面受变应力所致。 是滚动轴承的主要失效形式。
转速很低或间歇运动时，承受很大静载荷或冲击 载荷，造成滚道凹坑，引起剧烈振动、噪声。
润滑、密封不良和维护、保养不当可引起不正常失效： 磨损；胶合；内外圈或保持架破损。 二. 轴承的寿命：
套圈－轴承内圈或外圈以及内外圈的总称。
可靠度R－一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分率。
二. 轴承寿命：
轴承的一个套圈或滚动体 的材料出现第一个疲劳扩展迹 象前，一个套圈相对另一个套 圈的总转数或工作小时数称为 轴承的寿命。 ★ 基本额定寿命：
7
8
9
0
窄
1
正常
2
宽 轻
3
4
5
特宽
6
－－ 特窄 －－ 超特 轻 超轻
特轻
中
重
－－－－－
注：2、3类轴承宽度系列代号为0时，不省略。
哈工大机械设计教材第十章滚动轴承资料
高 8' ~16' 可代替推力球轴承承
受纯轴向载荷
机电工程学院 张锋
轴承名称 类型代号
结构简图
角接触 球轴承
7
《机械设计》第十章
承载方向
极限 允许偏 主要特性和应用 转速 转角
能同时承受径向、轴向 联合载荷，公称接触角 越大，轴向承载能力也
越大。公称接触角 有
较高 2' ~10' 15o、25o、40o三种，内
部结构代号分别为 C、 AC 和 B。通常成对使 用，可以分别装于两个 支点或同装于一个支 点上
机电工程学院 张锋
《机械设计》第十章
轴承名称 类型代号
结构简图
圆锥滚子 轴承 3
承载方向
极限 允许偏 主要特性和应用
转速 转角
能同时承受较大的径
低碳钢
Cr4Mo4V(M50)—高温
铜
Si3N4—特殊环境
夹布胶木
机电工程学院 张锋
材料
《机械设计》第十章
特点（与滑动轴承相比） 1) 摩擦系数小，f=0.001~0.004 2) 启动灵活 3) 润滑容易 4) 标准化、互换 5) 但抗冲击差，重载能力差，很难做成剖分式
2
机电工程学院 张锋
《机械设计》第十章
2 2
1
（
圈材代
位占位
形料号
）
）
状变
位
变化
）
化代
代号
号
精 游 配其 度 隙 置它 等组代 级代号 代号 号
机电工程学院 张锋
《机械设计》第十章
基本代号
机械设计10轴承
轴承
第一节 滚动轴承的类型、代号及选用 第二节 滚动轴承的失效分析和选择计算 第三节 滚动轴承组合结构分析 第四节 滚动轴承的润滑与密封
第五节 滑动轴承简介
什么是轴承
轴承的功用：支承轴及轴上回转零件，保持轴的旋转精 度，减少转轴与支承之间的摩擦和磨损。
径 向 滑 动 轴 承 推 力 滑 动 轴 承
二、 滚动轴承的代号
表10-3 滚动轴承代号的排列顺序 前置代号 （ 成套轴承分 部件代号 ） 类 型 代 号 基本代号 后置代号
或加
尺寸系列代号
宽(高)度 直径系列 系列代号 代号
注：
代表字母；
×： 代表数字
1. 前置代号----成套轴承分部件代号。如:K—滚动体与保持架组件 2. 基本代号：表示轴承的基本类型、结构和尺寸。 类型代号 ----左起第一位，为0（双列角接触球轴承） 则省略。
圆柱滚子轴承
3 0 2 13
游隙组为0组； 公差等级为0级;
轴承内径 d=65 mm 直径系列代号，2(轻)系列 宽度系列代号，0(窄)系列，不省略 圆锥滚子轴承
四、滚动轴承的类型选择 1、载荷性质、大小和方向 向心轴承用于受径向力； 载荷方向：
Fr
载荷方向：
向心轴承用于受径向力； 向心推力轴承用于承受径向力和轴向力联合作 用；
2、 转速和旋转精度
球轴承 极限转速 和 旋转精度 比滚子轴承的高 推力轴承 极限转速 低 (离心力使滚动体与保持架摩擦严重) 整体保持架 极限转速 比分离的高 高速、轻载 球轴承 低速、重载 滚子轴承
3、 调心性能
内外圈相对偏转一定角度仍可正常运转 针对：支承刚度差、轴承座孔不同心、多支点 选用调 心球轴承或调心滚子轴承
机械设计-滚动轴承寿命计算
目
录
1
失效形式
2
轴承寿命
3
当量动载荷计算
滚动轴承的寿命计算
失效形式
失效形式疲劳破坏主要发生永久变形很少发生
早期磨损
润滑不到位
（胶合）
可避免
内外圈和保持架
破裂
滚动轴承的寿命计算
轴承寿命
定 义：轴承在一定转速下，其中任何零件出现疲劳扩展迹象之前的工作小时数称为轴承寿命。
基本额定寿命（L或Lh）：一组同一型号轴承，在同一运转条件下，其可靠度R为90%时，能达到或超过
Z=15
只承受径向载荷时：P=Fr，故P=Fr=1250N
106
根据公式：Lh=
60
，代入数值得：C=12645N
轴承61909的Cr=14100N＞12645N，故选取合适
感
谢
观
看
的寿命。L(Lh)单位为106 r，或h。
基本额定动载荷（C）：当一套轴承运转达到一百万转时，轴承所能承受
公式一：
C
L
P
1/
6
10 r
f P P 60n
或：C
公式二：
6 Lh
f t 10
N
滚动轴承的寿命计算
轴承寿命
温度系数
轴承工作 温度℃
100
125
4000~8000
间断使用，中断时会引起严重后果
8000~12000
每天8h工作的机械
12000~20000
每天24h连续工作的机械
40000~60000
滚动轴承的寿命计算
当量动载荷计算
定 义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重影响，经换算后的假想载荷。其效果
机械设计-滚动轴承习题与参考答案
习题与参考答案一、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。
机械设计基础-轴承分解
ｆp －载荷系数，查表 Fr 、 Fa －轴承承受的径向、轴向载荷
三、 当量动载荷Ｐ
对于向心轴承，C指径向载荷(Cr);
只能承受纯径向载荷的轴承（如N类）：P＝ fp Fr
只能承受纯轴向载荷的轴承（如5类）： P＝ fp Fa
当量动载荷：把实际载荷转换为与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的假想载荷，用P表示。
（6）圆柱滚子轴承 N类
只能承受径向载荷，不能承受轴向载荷。承受载荷能力比同尺寸的球轴承大，尤其是承受冲击载荷能力强，极限转速较高。有外圈无挡边、内圈无挡边以及内圈有单挡边 三类
1、滚动轴承选择的一般过程
根据载荷性质选择轴承的类型和尺寸系列；
按轴径确定轴承内径；
有无严格要求：若有则校核承载能力； 若无则不用校核。
可靠度R=90%
L10的物理意义：
1）对一批轴承而言：指90%轴承能达到或超过的寿命。
2）对一个具体轴承而言：该轴承能达到或超过该寿命的概率为90%。
3）当可靠度不为90%时，对L10进行修正：
可靠性寿命修正系数
注意：额定寿命随运转条件而变化。 比如：外载荷增大，则额定寿命降低。 因此：基本额定寿命并不能直接反应轴承的承载能力。
向心推力轴承
Fr
Fa
接触角α——滚动体与外圈滚道接触点(线)处的法线与 轴承半径方向的夹角，称为滚动轴承的接触角。
滚动轴承接触角
—滚动体与外圈（或松圈）滚道接触点的法线与轴承径向平面的夹角，称为滚动轴承的公称接触角。接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力越强。
几种滚动轴承的公称接触角
当轴承受纯径向载荷Fr作用时，通常只有半圈滚动体受载 。
- 处于Fr作用线最下方位置的滚动体承载最大(Fmax)，而远离作用线的各滚动体，其承载就逐渐减小。
机械设计基础 第10章 轴承(包含动画)
学习目标 目前，国内轴承和国外优质轴承在品质上还有明显差距，是 哪些因素造成了这个差距？
补充概述
轴承是支承轴颈的部件，有时也用来支承轴上的回转零 件，如行星齿轮系中的行星轮和带传动中的张紧轮等。
根据轴承中摩擦性质的不同，轴承可分为滑动摩擦轴 承（简称滑动轴承）和滚动摩擦轴承（简称滚动轴承）两 大类。
滚动轴承的套圈和滚动体一般采用轴承钢制造，淬火硬 度达到HRC61～65，工作表面经过磨削抛光。
滚动轴承的类型、结构和特点
二、滚动轴承的类型及特点 1. 结构特性 ➢ 游隙
游隙大小对轴 承的寿命、噪 声、温升等有 很大影响，应 按使用条件进 行合理选择和 调整。
滚动轴承的类型、结构和特点
➢ 接触角 滚动体与外圈滚道接触点的法线与轴承径向平面（端面）
➢ 按滚动体的列数，轴承可分为单列、双列及多列轴承。
➢ 按工作时能否自动调心，轴承可分为刚性轴承和调心 轴承。
滚动轴承的类型、结构和特点 2. 滚动轴承的分类
➢ 按可承受的外载荷分类：向心轴承、推力轴承、向 心推力轴承；
夹角α叫作轴承的接触角；夹角β叫作载荷角。
滚动轴承的类型、结构和特点
3. 滚动轴承的基本类型和特性 在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标 准的滚动轴承，在国家标准中分为13类，其中，最为 常用的轴承大约有下列6类:
偏 斜 角
滚动轴承的类型、结构和特点
滚动轴承的类型、结构和特点
2. 滚动轴承的分类 ➢ 按滚动体的形状，轴承可分为球轴承和滚子轴承两种 类型。 球轴承的滚动体和套圈滚道为点接触，负荷能力低、 耐冲击性差，但摩擦阻力小，极限转速高，价格低廉。 滚子轴承的滚动体与套圈滚道为线接触，负荷能力高、 耐冲击，但摩擦阻力大，价格也比较高。
轴承选型计算
第十章滚动轴承一.主要内容滚动轴承是各类机械中普遍使用的重要支撑标准件，并由专业厂大批量生产。
本章是本课程的重点章节之一，由于滚动轴承的类型，尺寸以与精度等级等已有国家标准，因此，在机械设计中需要解决的问题主要有：〔1〕根据工作条件合理选择滚动轴承的类型；〔2〕滚动轴承的承载能力计算；〔3〕滚动轴承部件的组合设计。
1．滚动轴承类型的选择选择滚动轴承的类型时，首先应熟悉轴承的结构，特点，并与十一章滑动轴承的特点比较，借以区别良种轴承的适用场合。
此外，还应熟悉表征滚动轴承工作性能的三要素，即游隙，接触角，偏位角，以与它们的含义和对轴承工作性能的影响。
还应掌握滚动轴承的分类，特点与代号表示法，以与滚动轴承的选择原则。
按轴承内部结构和所承受的载荷方向不同，滚动轴承可分为三大类：〔1〕向心轴承——主要承受径向载荷；〔2〕向心推力轴承——可同时承受较大的径向与轴向载荷；〔3〕推力轴承——只能承受轴向载荷；推力向心轴承——可在承受轴向载荷的同时，还可承受较小的径向载荷。
国家标准规定我国生产的滚动轴承分为十个标准类型，其中常用的标准类型有：单列向心轴承〔0000系列〕，双列向心球面球轴承〔1000系列〕，单列向心短圆柱滚子轴承〔2000系列〕，单列向心推力球轴承〔6000系列〕，单列圆锥滚子〔7000系列〕和单向推力球轴承〔8000系列〕。
滚动轴承的代号表示法，是为了便于选择和使用而规定的。
学习时特别是上述几种轴承的代号中段从右数四位数字和精度等级的表示方法要熟悉。
应能根据给出的轴承代号，正确判断出轴承的精度等级，类型，直径系列和内径尺寸，并能指出该轴承的结构，特点与应用场合。
通常在机械设计中，滚动轴承类型的选择，要根据轴承所承受的载荷大小，方向，性质，工作转速的高低，轴颈的偏转情况等要求，并结合不同轴承的类型特点进行。
选择轴承时的参考原则见教科书。
2．滚动轴承的计算根据轴承工作条件确定轴承类型后，需要进行轴承的承载能力计算。
机械设计之轴承
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图11-13 圆锥滚子轴承30204实物图
轴承
5）推力轴承
类型代号--5
推力球轴承分为：
51000 型用于承受单向轴
向载荷， 52000 型用于承
受双向轴向载荷。推力球轴
承只能承受轴向载荷，不能
承受径向力，不宜在高速下
工作，常用于起重机吊钩、
蜗杆轴和立式车床主轴的支 51314轴承
承等，如右图所示。
轴承
2. 滚动轴承选择的一般原则
l）球轴承与同尺寸和同精度的滚子轴承相比，它的极 限转速和旋转精度较高，因此更适用于高速或旋转精度要 求较高的场合。
2）滚子轴承比同尺寸的球轴承的承载能力大，承受 冲击载荷的能力也较高，因此适用于重载及有一定冲击载 荷的地方。
3）非调心的滚子轴承对于轴的挠曲敏感，因此这类轴 承适用于刚性较大的轴和能保证严格对中的地方。
11-3 滑动轴承 点击播放
轴承
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11.2 滚动轴承的构造及类型
如右图所示，滚动轴承一般
由内圈、外圈、滚动体及保持 架等四部分组成。通常内圈用 过盈配合与轴颈装配在一起， 外圈则以较小的间隙配合装在 轴承座孔内，内、外圈的一侧 均有滚道，工作时，内、外圈 作相对转动，滚动体可在滚道 内滚动。为防止滚动体相互接 触而增加摩擦，常用保持架将 滚动体均匀地分开。
轴承内径代号：d=08×5=40mm 尺寸系列代号：（0）2 ，宽度系列0（代号中省略），直径系列2（轻） 轴承类型代号：深沟球轴承
轴承内径代号：d=04×5=20mm 尺寸系列代号：直径系列2（轻） 尺寸系列代号：宽度系列0（窄） 轴承类型代号：角接触球轴承
轴承
轴承内径代号：d=11×5=60mm 尺寸系列代号：直径系列3（中） 尺寸系列代号：宽度系列2（宽） 轴承类型代号：圆柱滚子轴承
机械设计滚动轴承尺寸的选择
机械设计滚动轴承尺寸的选择机械设计中选择滚动轴承的尺寸是十分重要的，它直接关系到机械性能的稳定性和使用寿命。
正确选择滚动轴承尺寸可以减少摩擦损失和磨损，提高机械效率。
首先，选择滚动轴承尺寸需要考虑负载要求。
根据负载的大小选择合适的轴承尺寸是确保机械设备能够正常工作的关键因素之一、负载是指轴上所受的力或扭矩大小，它决定了轴承的负荷和接触应力。
一般来说，负载越大，需要选择更大尺寸的滚动轴承。
其次，选择滚动轴承尺寸还需要考虑转速要求。
分为低速和高速两种情况。
对于低速情况，为了确保滚动轴承的正常运转，需要选择适当的尺寸，使润滑剂在滚动轴承内部产生充分的润滑，减少磨损。
而在高速情况下，由于离心力的作用，滚动轴承的内圈和外圈会产生形变，因此需要选择合适的尺寸，并采取相应的设计措施，如增加外圈直径、改善材料等。
另外，选择滚动轴承尺寸还需考虑空隙和预紧力。
滚动轴承在安装时需要适当的空隙，以便在温度变化、轴向位移等情况下能够正常运转。
同时，还需要根据使用情况确定合适的预紧力，以确保滚动轴承在工作过程中的稳定性和寿命。
最后，还需要考虑滚动轴承的材料选择。
根据不同的使用环境和负载要求，选择合适的滚动轴承材料是确保机械设备正常运转和寿命的关键。
常见的滚动轴承材料包括钢、陶瓷等。
钢材具有较好的强度和耐磨性，适用于大部分工况；陶瓷材料具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和高温性能，适用于特殊工况。
总之，选择合适的滚动轴承尺寸是机械设计中至关重要的一环。
需要考虑负载要求、转速要求、空隙和预紧力以及材料选择等因素。
只有通过科学合理的选择，才能保证机械设备的性能和寿命，提高整体竞争力。
机械设计第十章课后题答案
一、课本10-2 解：（1）B 轮是惰轮，齿根弯曲应力是对称循环变应力。
查图10-21d)，接触疲劳极限应力MPa 580lim =H σ，弯曲疲劳极限应力MPa 3084407.0=⨯=FE σ。
许用应力为：MPa 58015801][lim =⨯==S K H HN H σσ；MPa 2964.13081][=⨯==S K FE FN F σσ （2）B 轮是主动轮，齿根弯曲应力是脉动循环变应力。
查图10-21d)，接触疲劳极限应力MPa 580lim =H σ，弯曲疲劳极限应力MPa 440=FE σ。
许用应力为：MPa 58015801][lim =⨯==S K H HN H σσ；MPa 3144.1440][===S K FE FN F σσ 如齿轮的工作寿命不是无限寿命时，上述两种情况下的许用应力值均相应增大。
二、课本10-7 解：该齿轮传动的承载能力由齿面接触强度所限定。
1．计算按齿面接触强度所限定的转矩，由式（10-21）得：()2311][12⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+≤E H H d z z u K u d T σεφα1）小齿轮分度圆直径 mm 95.145229cos 246cos 11='︒⨯==βz m d n 。
2）齿宽系数 096.195.1451601===d b d φ。
3）查图10-26，765.01=αε，925.02=αε端面重合度 685.1925.0765.021=+=+=αααεεε。
4）齿数比 5.42410812===z z u 。
5）由表10-6查得材料的弹性影响系数 21MPa 8.189=E z 。
6）由图10-30查得区域系数 455.2=H z 。
7）小齿轮合金钢调质260HBS ，由图10-21d 查得小齿轮的接触疲劳极限MPa 5801lim =H σ；大齿轮碳钢调质220HBS ，由图10-21d 查得大齿轮的接触疲劳极限MPa 5202lim =H σ。
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2、载荷性质 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：精推选力PPT角接触轴承；
12
3、轴刚度差、挠曲变形大、座孔不平行、不同轴、 多支点轴：调心轴承。
精选PPT
13
4、轴承装拆、调整方便：内、外圈可分离型(如3、QJ类)。 5、经济性：球轴承比滚子轴承便宜。精度↑——价↑↑； 举例：
1）直齿圆柱齿轮轴：
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
5）滑轮轴：
精选PPT
4类：双列深沟球轴承 （∵轴较长）14
§4、滚动轴承的力分析、失效和计算准则
一、向心轴承中作用力的分布
1、载荷分布
δ0——Fr作用线下滚动体变形量。
Fr
由于： δi <δ0 ∴ F2<F1<F0
（附加轴向力）
70000C
15Leabharlann 70000AC25
70000B
40
30000
Fs eFr
Fs 0.68Fr Fs 1.14Fr Fs Fr 2Y
e —— 判断系数 P374 表18.7 Y —— 轴向动载系数 P374 表18.7
∵ Fs存在 ∴ 30000型、70000型轴承成对
使用，使FsⅠ与FsⅡ方向精选相PPT反，使轴受力合理。
2）角接触球轴承：70000C（ α=15°）、 70000AC（ α=25°）、 70000B（ α=40°）。
3）E：加强型, N207E
举例：
7306AC/P4—— 角接触球轴承，α=25°， d=30mm，精度为4级
精选PPT
8
深沟球轴承
表示轴承内径 12 5=60mm
6 2 12
尺寸系列代号为2
缺点：1）承受冲击载荷能力差； 2）振动、噪音较大； 3）径向尺寸较大； 4）有的场合无法使用；
精选PPT
5
§2、滚动轴承的代号（GB/T272—93）
代号：表示类型、结构、尺寸、公差等级、技术性能
等特征的产品代号。
• 有特殊要求时使用
•表示轴承结构、形状、 材料、公差等级等
前置代号
基本代号
后置代号
2φ φ
F2 F2cos2φ
δ0
F1 F1cosφ
由于内部游隙，最多只有
半圈滚动体受载，且受载大小
不同。
F2cosF22φ
F1cosφ F1
点接触轴承：F0maxF0 z5Fr
精选PPT 线接触轴承：F0maxF0 145z.6Fr
2、应力变化规律 内圈或滚动体上某一点σH的变化规律。
σH
外圈上某一点σH的变化规律。 σH
但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0”。
后置代号
◆ 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
以/P2 、/P4、 /P5、 /P6(/P精6选xPP)T为代号，0级不标注 。 7
◆ 内部结构代号：具体见手册，主要掌握：
1）圆锥滚子轴承：30000(α=10°~18°) →30000B(α=27°~30°大锥角)
第十章 滚动轴承
§1、概述 §2、滚动轴承的代号 §3、滚动轴承的类型和选择 §4、滚动轴承的力分析、失效和计算准则 §5、滚动轴承的动载荷和寿命计算 §6、静载荷计算（自学） §7、极限转速（自学） §8、成对安装角接触轴承的计算特点 §9、滚动轴承组合设计
§1、概述 标准件、专门轴承厂生产，只需选型和组合设计。
α↑——承受轴向载荷能力↑
按载荷方向、α的不用分为： 向心轴承——α= 0°~ 45°，主要径向载荷。
径向接触轴承：α=0°，如6、N类；
向
向心角接触轴承： 045，如3、7类；
心
推 推力轴承——α= 45°~90°，主要轴向载荷；
力
轴
轴向接触轴承： 90
承
推力角接触轴承：4590
精选PPT
11
二、类型的选择 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： 球轴承＞滚子轴承
t 精选PPT
t
均为脉动循环。
16
二、角接触轴承中的附加轴向力Fs 70000型、30000型
由于“公称接触角α”存在：Fr作用
Fs
Fr
Fs
Fr2
Fs0 Fr1
α
Fr0
F 精选PPT 0
Fr Fr0
Fr2 Fr1
17
滚动体法向反力Fi
径向分力Fri FriFr
轴向分力Fsi Fsi Fs
各种角接触轴承附加轴向力：
类型代号 数字或字母表示
不同类型的轴承
第一位
尺寸系列代号
表示结构、内径相同的 轴承在外径和宽度（高 度）方面的变化系列
第二、三位
精选PPT
内径代号
表示轴承公称直径
的大小20~480mm
代号5=内径mm
第五、六位
6
◆内径代号特殊情况：
内径 d 10
12
15
17
代号
00
01
02
03
第三位 直径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)。 第二位宽度系列代号：一般正常宽度为“0”，通常不标注。
精选PPT
2
一、构造 内圈
外圈
有时无
滚动体
保持架
精选PPT
核心元件：滑动→滚动
球轴承：球—点接触
滚子轴承：圆柱、圆锥、 球面滚子、滚 针—线接触
使滚动体等距离分布， ↓滚动体间的摩擦、磨3损。
二、材料 内外圈、滚动体：强度高、耐磨的铬锰高碳钢。 保持架：软材料，低碳钢板冲压后铆接或焊接。
三、特点：与滑动轴承比较 优点：1）起动力矩小，可在负载下起动； 2）径向游隙较小，运动精度高； 3）轴向宽度较小； 4）可同时承受径向、轴向载荷,轴承组合较简单; 5）便于密封、易于维护； 6）不需有色精金选P属PT，标准件，成本低。 4
圆柱滚子轴承
表示轴承内径 8 5=40mm
N 22 08
尺寸系列代号为22
表示轴承内径 15 5=75mm
3 33 15 E
圆锥滚子轴承
加强型
尺寸系精列选P代PT号为33
9
§3、滚动轴承的类型和选择
一、滚动轴承的主要类型
主要掌握： 1、60000型:深沟球轴承 2、70000型:角接触球轴承
3、30000型:圆锥滚子轴承
70000C：α=15° 70000AC：α=25° 70000B：α=40°
4、N0000型:圆柱滚子轴承:内外圈间可自由移动
5、50000型:推力球轴承 单向：单向Fa 双向：双向Fa
6、调心功能 10000型：调心球 外圈滚道为 精2选0P0PT00型：调心滚子 内球面10
公称接触角α：套圈与滚动体接触处的法线和垂直于轴 承轴心线间夹角。