第16章滚动轴承(机械设计基础)

球轴承： 3；滚子轴承： 10
3
L10h Lh
若已知P、预期寿命,求C：
C C
fpP ft
n 16670
Lh
N
三、 当量动载荷
基本额定动载荷（C、Cr、Ca）：
C=Cr
C=Ca
P XFr YFa P Fr P Fa
例题16-3
16.5 滚动轴承的组合结构设计
只能承受径向载荷；可分 离轴承，只允许有很小角 偏斜。
16.2.1 类型
7（角接触球轴承）
3（圆锥滚子轴承）
0 45
同时承受较大的径向和轴向载荷， 成对使用，面对面或背靠背装。
角接触轴承的安装
图
两端固定的角接触轴承轴系
（上半为角接触轴承，下半为圆锥滚子
轴承）
18.2.1 类型
5（推力球轴承）
设计实例
图示为一混砂机传动机构，减速器输入轴轴颈直径d=40mm，传
递的转矩T＝1000N.m，转速n=483n/min，其V型带传动水平布置，
压轴力Q＝3000N，其上小齿轮d1=132.992mm， b1=120mm
β1=12010’38”。轴为45号钢，其支承跨距如图所示。 试为输入轴选择合适的轴承，要求预期寿命10年。
间隙量常用垫片 或调整螺钉调节。
图
两端固定的角接触轴承轴系
（上半为角接触轴承，下半为圆锥滚子
轴承）
2、一端双向固定、一端游动
长轴
1
2
（L>350mm)
或工作温度较高
时，轴的热膨胀
收缩量较大。
图
一端固定、一端游动轴系（例1）
（游动端上半为深沟球轴承，
下半为圆柱滚子轴承）
二、 轴承组合的调整 • 1、间隙调整 • 2、预紧 • 3、组合位置调整
三、 滚动轴承的配合
配合要求:基准制，以标准件为基准。 （1）转动圈（内圈）配合紧，n6,k6 （2）固定圈（外圈）配合松，H7,J7 （3）游动端外圈与孔配合松-有利于轴向移动
轴承不标注，标注与其配合件的公差。
Φd H7 Φd k6
原则：
1）尺寸大、载荷大、振动大、转速高或工作温度高 等———紧一些的配合； 2）常拆卸或游动套圈——较松的配合。 3）与轴承相配合的轴与孔：较高的加工精度，形位
1~9（整数）
与尺寸系列代号用 30、(0)2、18—尺寸系列代号
0.6~10 （非整数） “ /”分开
500、22、2.5——内径
2、尺寸系列代号
直径系列
宽度或高度系列
尺寸系列----内径相同可具有不同的外径
同样的外径又有不同的宽度（或高度）
表18.2 滚动轴承的尺寸系列代号
直径
向心轴承
系列 代号
宽度系列代号（宽度
）
8 01
2
3
4
5
6
9 － 09 19 29 39 49 59 69
外 0 － 00 10 20
30 40
50
60
径 1 － 01 11 21 31 41
51 61
2 82 02 12 22 32 42 52 62
3、类型代号 用数字或字母表示不同类型 的轴承，见表18.1。
例18-1 轴承 2 32 24 62/28；230/505
核验极限转速。
二.轴承寿命：
基本额定寿命
瑞典科学家G.Lundberg和A.Palmgren
滚动接触疲劳理论
一批相同轴承(常用材料、加工质量）常 规条件下运转，其中10%的轴承发生疲劳点蚀 前运转的总转数（L10）或一定工作转速下工 作的小时数（L10h）
基本额定动载荷（C、Cr、Ca）：
基本额定动载荷:一百万转（106）时轴承 所能承受的最大恒定载荷。
国家标准GB/T272-93:
轴承代号的基础
前置代号 基本代号 后置代号
轴承代号的补充
16.2.1 基本代号 基本代号
类型代号 尺寸系列代号 内径代号
1、内径代号 表示轴承公称内径的大小， 用数字表示，见表18.3
表18.1 轴承内径代号
公称内径d/mm
10 12 15 17
内径代号
00 01 02 03
16.1 滚动轴承的类型和特点
• 滚动轴承的分类
• 常用类型、性能、特点 • 类型的选择 要求：掌握滚动轴承的类型、特性，合理选择
滚动轴承的类型。
16.2 滚动轴承的类型和选择
(Types of Rolling Bearings and Bearing Selection )
术语
套圈
接触角：
套圈与滚动体接触处的法线和垂直于 轴承轴心线的平面间的夹角。
16.1.2 类型的选择
类型选择时应考虑的要求：
1.载荷(大小、性质、方向)，转速； 2.调心性； 3 . 装拆方便、调整方便； 4.经济性； 5.轴和座孔的刚度。
表16.1 球轴承和滚子轴承的一般特性比较
项目
负荷 转速 摩擦 耐冲击性
球轴承 较小负荷 高速 小 较小
滚子轴承 大负荷 较低速 较大 较大
寿命与载荷的关系曲线如图
当量动载荷 kN
C
L10

C 106 P
r
P L10 常数
基本额定寿命 （10 r)
图
滚动轴承的 P-L曲线
工程中常用小时数表示寿命：


L10h

106 60n

ftC fpP


16670 n

ftC fpP
h
2、轴承预紧
向心角接触轴承 预紧 预变形
轴承带负游隙运行
↑轴承刚度、 ↑旋转精度、 ↑轴承寿命。
预紧－对某些可调游隙式轴承，安装时给予一 定的轴向压紧力，使内外圈产生相对位移而消除游 隙，并在套圈与滚动体接触处产生弹性预变形。
a) 加金属垫片
图18.35
b) 磨窄套圈
c) 内、外套筒
角接触轴承的定位预紧方法
载荷）； 5.轴承能自动适应角偏斜； 6.装拆方便； 7.环保性等。
2 、常用类型、性能、特点
表16.2 类型代号、承载大小和载荷方向、性能特点、极限转速
2 、常用类型、性能、特点
球轴承 深沟球轴承 (6) 角接触球轴承(7) 推力球轴承(5) 调心球轴承 (1)
特殊轴承
滚子轴承 圆柱滚子轴承(N) 圆锥滚子轴承(3) 推力滚子轴承(8) 调心滚子轴承(2)
第16章 滚动轴承
滚动轴承是机器中广泛应用的部件之一,依靠主要元 件间的滚动接触来支承转动零件的。
与滑动轴承相比，滚动轴承摩擦阻力小，功率消耗少， 启动容易，安装、维修方便，价格便宜。
滚动轴承大多已标准化，由专门工厂大量制造 和供应。
设计中只需根据工作条件选用合适的滚动轴承， 做必要的计算，并进行组合结构设计。
滚针轴承
2 、常用类型、性能、特点
α＝0： 6（深沟球轴承）
N（圆柱滚子轴承）
圆柱轧机轴承
16.2.1 类型
6（深沟球轴承）
N（圆柱滚子轴承）
(Deep groove ball bearing )
径向、双向轴向载
荷(不大); 高速:可代替推力轴 承承受纯轴向载荷。
4（双列深沟球轴承）
刚性较6类好
3）E：加强型, N207E
16.2.3 后置代号
2、公差等级代号
高
/P0、/P6、/P6X、/P5、/P4、/P2， /P0可省略不写。如6316/P6
3、游隙代号 /C1、/C2、－/C3、/C4、/C5， 1、2、0、3、4、5组，0组不注
大 游隙—轴承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。根据移动方向，可分为 径向游隙和轴向游隙。
深沟球轴承（6）；
轴向载荷较大、径向载荷较小
推力角接触球轴承或深沟球轴承和推力轴承的组 合结构。
3. 调心性
选调心球轴承（1）或 调心滚子轴承（2）
4. 装拆方便、调整方便 5. 经济性
可分离轴承 一般结构的球轴承
6.轴和座孔的刚度。
刚度大的轴承
16.2 滚动轴承的代号
代号表示:轴承结构、尺寸、公差等级、技术性 能等特征.
16.3 滚动轴承的选择计算
一、 失效形式及计算准则
工作条件：
失效形式：
一般回转轴承
疲劳点蚀
低速或摆动轴承 塑性变形
多尘条件下的轴承
磨粒磨损
高速轴承
粘着磨损
其他失效形式
计算准则
1、一般工作条件的回转轴承：
接触疲劳寿命计算和静强度计算。 2、摆动或转速较低的轴承：
只需作静强度计算。 3、高速轴承： 接触疲劳寿命计算、静强度计算
概述
标准件
外圈
Outer ring
内圈
Inner ring
.1 构造 滚动体
滚动体 Rolling element
保持架
cage
核心元件
图18.1 滚动轴承构造
滚动体有：
球、圆柱滚子、 圆 锥滚子、 球面滚子
2 材料
内圈、外圈、滚动体－铬锰高碳钢， 如 GCr15、GCr15SiMn，淬火后硬度不低于
工况分析：
1.轴承受冲击载荷； 2. 转速不高； 3. 同时承受径向和轴向载荷。
设计应解决的主要问题：
2
1 3
4
n
1.选择轴承；
2.载荷计算； 3.寿命计算等。
概述
• 滚动轴承的构造 • 材料 • 优缺点 要求：了解滚动轴承的构造、材料和优缺点。
第16章 滚动轴承(Rolling Bearing)
内径代号，d=120mm 尺寸系列代号 类型代号，调心滚子轴承。
16.2.2 前置代号
用字母表示。具体见手册 16.2.3 后置代号
8组，常用的后置代号有：
1、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)
2）角接触球轴承：70000C（ α=15°） 70000AC（ α=25°） 70000B（ α=40°）
特殊轴承： U（外球面球轴承）
QJ（四点接触球轴承）
带座外球面球轴承
特殊轴承：
剖分式特大型轴承
其他轴承：
陶瓷轴承
不锈钢轴承
重载、低温、无润滑工况而开发。主要用 途 ●医疗器械 ●低温工程 ●光学仪器 ●高速机床 ●高速电机 ●印刷机械 ●食 品加工机械
防静电滚动轴承
图中为6317绝缘轴承，用于防静电的技术领域。
4 、配置代号 有时轴承需成对安装。
面对面（/DF） 背对背(/DB) 串联(/DT)
如：32208/DF 举例：
其他查阅标准
深沟球轴承
表示轴承内径 8 5=40mm
6 2 08 -2Z/P6
6级
尺寸系列 02
防尘罩
轴承内径 15 5=75mm
3 33 15 E
圆锥滚子轴承
加强型
尺寸系列 33
组合结构设计包括： 1）轴承的固定；2）轴承与相关零件的配合； 3）轴承的润滑与密封；4）提高轴承系统的 刚度。
一、 轴承固定的方式
有两种：
16.5.1 轴承固定的方式 1．两端单向固定 2. 一端双向固定、一端游动
1． 两端单向固定
1
2
FA
图
两端固定的深沟球轴承轴系
(1)每个支点限定一个 方向运动; (2)温度补偿间隙0.2~0.4mm (3)适用小跨度、温升小轴
极限转速： 角偏斜：
由于轴承安装误差、轴的变形，导致内 外圈中心线之间偏斜。
16.1.1 类型
1、分类
径向接触轴承（α=00）
向心轴承（00≤α≤450） 向心角接触轴承（00<α≤450）
推力轴承（ 450 <α≤900）推力角接触轴承（450<α<900） 轴向接触轴承（α=900）
R
实际工况对滚动轴承提出的性能要求： 1.转速高低； 2.承载能力的大小； 3.承受冲击载荷； 4.承受何种载荷（方向：纯轴向、径向或复合
61HRc～65HRc， 保持架：低碳钢、铜合金、铝合金或工程塑料。
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。
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。
1.载荷大小性质，转速高低
高速轻载，要求旋转精度高 低速重载，有冲击载荷
选球轴承 选滚子轴承
2．载荷的大小、方向
(1)受纯径向载荷： 一般选用深沟球轴承（6）或圆柱滚子轴承（N）
(2)受纯轴向载荷： 一般选用推力轴承（5、8）
(3)同时受径向和轴向载荷： 一般可选用（7、3）
Leabharlann Baidu径向载荷较大、轴向载荷较小
代号示例
6201 6——深沟球轴承 2—尺寸系列代号（0）2
01——d=12mm
20~480
04~96 代号乘以5即 为内径d, mm
N2208 N—圆柱滚子轴承 22—尺寸系列代号
08—d=40mm
>=500
直接用内径尺寸
230/500，62/22，618/2.5
22,28,32
毫米数表示，
2、6—轴承类型
8（推力圆柱滚子轴承）
90
5 双向推 力球轴承
轴圈 只能承受单向轴向力，用于低速。
座圈
轴圈
18.2.1 类型
1（调心球轴承）
2(调心滚子轴承)
外圈滚道为球面，具有自动调心性能。
2（9）推力调心滚子轴承
45 90
可以承受很大的轴向载荷和一定的径向载荷。滚 子为鼓形，外圈滚道为球面，能自动调心，允许轴线 偏斜 1.5°～2.5°，常用于水轮机轴和起重机转盘 等.