滚动轴承设计

特宽：3 特宽：4 特宽：5 特宽：6
轻：2
中：3
重：4
滚针轴承
:NA
尺寸系列代号表示方法 向心轴承 直径 系列 代号
2 （轻） 3 （中） 4 （重）
推力轴承 高度系列代号 2 7 9 1 2
宽度系列代号 0 1
（窄） （正常）
（宽） （特低） （低） （正常） （正常）
尺 寸 系 列 代 号
02
α
图 例
α
αBaidu Nhomakorabea
二）滚动轴承的主要类型和特点
1.调心球轴承 承载类型——主承径向负荷FR ，
也能承受少量的双向轴向负荷FA 特点——具有调心性能，θ = 20~30 类型代号：（10000） 2.调心滚子轴承 承载类型——主承径向负荷FR 也能承受少量的双向轴向负荷FA 特点——具有调心性能，θ =0.50~20 类型代号：（20000） FA FA FA FA FR
精度高； ⑤ 润滑简单，耗油量少，维护保养简便；
⑥ 标准件，易于互换等优点，所以获得广泛应用。 缺点：抗冲击能力较差，高速时噪声大，工作寿命不及液 体摩擦的滑动轴承，径向尺寸比滑动轴承大。
二、滚动轴承的尺寸及性能参数 一）滚动轴承的主要尺寸
轴承内径d——轴承内圈孔
径，它与轴颈直径相同，是 轴承公称直径； 轴承外径D—— 轴承外圈 外径，它与轴承座孔直径相 同； 轴承宽度B—— 轴承两端 面之间的轴向距离。 B
03
12
13 13
22
23
72
73
92
93
12
13
22
23
04
14
尺寸系列 代号为：13
24
74
94
14
24
尺寸系列 代号为：22
如： 中直径系列
正常宽度系列
向心轴承
如： 轻直径系列
双向推力轴承
正常高度系列
轴承尺寸系列的含义
表示同一公称内径d的轴承，其外径D和宽度B的变化情况 24 03 13 02
松圈
51000
FA
51000——单向推力球
轴承，只能受单向FA 类型代号： （50000）
松圈
紧圈 松圈
52000——双向推力球
轴承，能受双向FA
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nlim高，摩擦阻力小，结构简 单，价格便宜，应用最广泛。 类型代号： （60000） 7.角接触球轴承 结构特点：公称接触角有150，250，400， FR
D
D
B
窄轻系列
B
窄中系列
B B
正常宽度 中系列 宽重系列
d
D
×
×
×
直径系 列代号
特轻：0 特轻：1
× ×
尺寸系列代号 类型代号
调心球轴承 :1 调心滚子轴承:2 推力调心滚子 轴承 :29 圆锥滚子轴承:3 推力球轴承 :5 深沟球轴承 :6 角接触球轴承:7 圆柱滚子轴承:N 向心轴承
宽度系列代号
2
密封与 防尘套 圈变型
3
保持架 及材料
4
轴承 材料
5 公差等级
/P0：0级 （省略不标） /P6： 6级 /P6X：6X级 /P5： 5级 /P4： 4级 /P2： 2级
6
7
8
游 配 其 隙 置 他
例：试说明下列轴承代号的含义。
6（0）2 06 （/P0）
公差等级 为0 级 轴承内径 d=30mm 尺寸系列（0） 2,为窄轻系列 深沟球轴承
× ×
尺寸系列代号 类型代号
调心球轴承 :1 调心滚子轴承:2 推力调心滚子 轴承 :29 圆锥滚子轴承:3 推力球轴承 :5 深沟球轴承 :6 角接触球轴承:7 圆柱滚子轴承:N 向心轴承
宽度系列代号
推力轴承
高度系列代号
内径代号
窄:
0
特低：7
正常: 1 宽:
2
低：9
正常：1 （单向） 正常：2
（双向）
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。
4、其它：电腐蚀、锈蚀、胶合、 元件破裂等；
三、计算准则
FR
3.推力调心滚子轴承 承载类型——可承很大的轴向负荷FA 和一定径向负荷FR 特点——具有调心性能，θ =20~30 类型代号：（29000） 4.圆锥滚子轴承 结构特点：内外圈可分离,公称接触角有 120，260，α越大，承轴向载 荷的能力就越大。 承载类型——能承受较大的径向负荷FR 和单向的轴向负荷FA。 类型代号：（30000） 使用要求：成对使用 FR
一、滚动轴承的受力及应力分析 一）受力分析 当受轴向载荷FA时，各滚动体 平均分担 。 当深沟球轴承承受径向力FR时， 由于各接触点存在着弹性变形，使 内圈沿FR方向下移一距离δ 。 只有下半圈滚动体受载，上半 圈滚动体不受载。沿FR作用线上 滚动体受载最大（F），而邻近的 滚动体受载逐渐减小（F>F1>F2)
一、滚动轴承的构造和特点 一）滚动轴承的构造 外圈——装在轴承座孔内，一般不转动 内圈——装在轴颈上，随轴转动 滚动体——滚动轴承的核心元件 保持架——将滚动体均匀隔开，避免摩擦
四种元件组成
常用的滚动体形状
滚动体基本上可归纳为球和滚子两类。 球轴承：球—点接触
滚子轴承：圆柱、圆锥、球面滚子（鼓形 滚子） 、滚针—线接触
推力轴承
高度系列代号
内径代号
d < 20 mm的轴承 d=10 mm 代号：00 d=12 mm 代号：01 d=15 mm 代号：02 d=17 mm 代号：03 d=20mm～495 mm的轴承
轴承内径 d 代 号： 的商 5
窄:
0
特低：7
正常: 1 宽:
2
低：9
正常：1 （单向） 正常：2
（双向）
第二十章 滚动轴承及其组合设计
§20-1 §20-2 §20-3 §20-4 滚动轴承的主要类型、代号 及其选择 滚动轴承的载荷、应力、 失效形式及计算准则 滚动轴承的寿命计算 滚动轴承装置设计
§20-1 滚动轴承的主要类型、代号及其选择
依靠主要元件间的滚动接触来支承轴和轴上零件。 标准件、专门轴承厂生产，只需选型和组合设计。
通过承载 区时间 通过非承 载区时间
t
滚动体应力的变化
σH
0
通过承载 区时间
通过非承 载区时间
t
内圈应力的变化
σH 固定的外圈——各点所受应力随位置 不同而大小不同，对位于承载区内的 任一点，当每个滚动体滚过一次便受 载一次，而所受负荷和应力的最大值 0 是不变的，承受稳定的脉动循环应力。
外圈应力的变化
d
D
二）滚动轴承的主要性能参数 轴承的公称接触角α—— 滚动体与套
α
圈接触处的法线与轴承的径向平面（垂
直于轴承轴心线的平面）之间的夹角。 反映轴承承受轴向载荷的能力， α越大， 轴承承受轴向载荷的能力越强。 轴承的极限转速nlim > 轴承的工 作转速n
轴承内外圈轴线相对偏斜角θ——反映轴承自动调心的能力。 调心球轴承
特宽：3 特宽：4 特宽：5 特宽：6
轻：2
中：3
重：4
滚针轴承
:NA
d为：22、28、32及 d > 500 mm以上轴承 代号：/内径毫米 表示
三）后置代号
后 置 代 号 1 内部结构
C： 角接触球轴 承，α=150 AC：角接触球轴 承，α=250 B： 角接触球轴 承，α=400 B： 圆锥滚子轴 承，接触角 加大 E： 加强型
t
二、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
滚动轴承材料： 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。
二）滚动轴承的特点
滚动轴承的优点： ① 摩擦系数小，启动力矩小，效率高； ② 轴向尺寸（宽度）较小； ③ 某些滚动轴承能同时承受径向和轴向载荷，因此 可使机器结构简化、紧凑； ④ 径向间隙小，还可预紧方法消除间隙，因此运转
F2
F1 F1’

FR
F2’
F
σH
二）轴承工作时元件上应力的变化
滚动轴承工作时，一般是内圈转动， 外圈固定。
滚动体——当滚动体进入承载区后， 所受负荷就由零逐渐增大到最大，然 后，再逐渐减小到直至零。因此，对 滚动体某一点而言，它的应力是周期 性不稳定变化的。 转动的内圈 —— 其上各点的受载情况 类似于滚动体。因此，旋转圈上任一 点的应力是周期性不稳定变化的。 0
θ
调心轴承简图
三、滚动轴承的主要类型和特点
一）滚动轴承的分类
按轴承所能受的载荷方向或公称接触角的不同可分为： 向心轴承 (主要承受径向负荷FR)
径向接触
公称接触角α 向心角接触
轴承类型
推力轴承 (主要承受轴向负荷FA)
推力角接触 轴向接触
α = 00
00<α ≤450
450 <α < 900
α = 900
3 32 15 E （/P0）
公差等级为0级 加强型
轴承内径d =75 mm
尺寸系列32, 为特宽轻系列
圆锥滚子轴承
7（0）3 12 C（/P0）
公差等级 为0 级 α=150 轴承内径 d=60mm
尺寸系列（0） 3,为窄中系列 角接触球轴承
5 14 10
/P6
公差等级 为6 级 轴承内径 d = 50 mm 尺寸系列14, 为正常高度、 重系列 单向推力 球轴承
五、 滚动轴承类型的选择
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 一）根据 轴承所受 的载荷选 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）
径向负荷为主——可用深沟球轴承（6类） 载荷的 方向 同时受 径向负荷 和轴向负 荷时 轴向负荷很大 径向负荷较小 径向负荷，轴 向负荷都很大 角接触球轴承（7类） 圆锥滚子轴承（3类） 可用推力调心滚子轴承 （29类） 也可用圆柱滚子N类（或 深沟球轴承6类）与推力 轴承（5类）联合使用。
二）轴承 的转速
转速较高、负荷较小或要求旋转精度较高时——宜选用球轴承
转速较低、负荷较大或有冲击载荷时——宜选用滚子轴承 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。 座孔不平形 不同轴 挠曲变形
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，
一）轴承代号——由基本代号、前置代号和后置代号构成。 轴承代号
前置代号
成 套 轴 承 分 部 件
基本代号
后置代号
×
类型 代号
向心轴承 宽度系 列代号
×
尺寸系列代号
推力轴承 高度系 列代号
×
直径系 列代号
× ×
内径 代号
结构形 状、尺
寸公差 技术要 求
二）基本代号
× × ×
直径系 列代号
特轻：0 特轻：1
应优先选用内外圈可分离的轴承，如圆锥滚子轴承（3类）。 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。
举例： 1）直齿圆柱齿轮轴：
深沟球轴承
2）斜齿轮、锥齿轮、蜗轮轴：
角接触球轴承
3）悬臂圆锥齿轮轴：
§ 20-2 滚动轴承的载荷、应力、失效 形式及计算准则
α
FA
FA
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 类型代号： （70000） 使用要求：成对使用 FA FR
角接触轴承安装形式一： 正装（面对面安装）
正装简图
角接触轴承安装形式二：
反装（背对背安装）
反装简图
8.圆柱滚子轴承
结构特点：内外圈可分离 承载类型——只能承受径向负荷FR， 不能承受轴向负荷。 外圈无挡边圆柱滚子轴承 类型代号：
FA
FR
α
FR
FA
圆锥滚子轴承安装形式一： 正装（面对面安装）
正装简图
圆锥滚子轴承安装形式二： 反装（背对背安装）
反装简图
5.推力球轴承 结构特点：由紧圈（内孔较小，装在轴上） 松圈（内孔较大，装在机座上）和滚动体
组成，套圈与滚动体可分离。
紧圈
滚动体
FA
承载类型——只能受轴向负荷FA 极限转速nlim低
FR
N0000
FR
（N0000）
双列圆柱滚子轴承 （NN0000）
9. 滚针轴承 结构特点：内外圈可分离，可以 没有保持架 承载类型——只能承受径向负荷 FR，不能承受轴向负荷。
NN0000
FR
类型代号：（NA0000）
NA0000
四、滚动轴承的代号 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。