机械原理 滚动轴承及装置设计

滚针 表14-2 滚动轴承的主要类型和特性
轴承名称、 类型及代号 结构简图 承载方向 极限转速 允许角偏差 主要特性和应用
调心球轴承 10000
中
2˚ ~3˚
主要承受径向载荷， 同时也能承受少量 轴向载荷。因为外 滚道表面是以轴承 中点为中心的球面， 故能调心。
表14-2 滚动轴承的主要类型和特性（续）
表14-5 轴承的内径代号
内径代号 轴承内径尺寸 mm 00 10 01 12 02 15 03 17 04~99 数字 5
表14-3 滚动轴承代号的排列顺序
前置代号 基本代号 后置代号
或加
成套轴承分 部件代号 类 型 代 号 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 3. 后置代号 ---- 用字母（或加数字）表示。 表14-6 轴承后置代号排列顺序
表14-8 公差等级代号
代 号 省略 /P6 6级 /P6x 6x级 /P5 5级 /P4 4级 /P2 2级 公差等级符合标准的 0级 示 例
6203 6203/P6 30201/P6x 6203/P5 6203/P4 6203/P2
注：公差等级中0级最低，向右依次增高，2级最高。
实例：说明滚动轴承 62205 和 7312AC/P6 的含义 6 2 2 05 公差等级0级 轴承内径 d=25 mm 直径系列代号，2(轻)系列 宽度系列代号，2(宽)系列 深沟球轴承 7 (0) 3 12 AC / P6 公差等级6级 公称接触角 α=25˚ 轴承内径 d=12×5=60 mm 直径系列代号，3(中)系列 宽度系列代号，0(窄)系列 角接触球轴承
Fr
δ
0
可以导出：Fmax
二、失效形式 疲劳破坏 永久变形 早期磨损 胶合
5 Fr z
z为滚动体的总数。
Fmax 径向载荷的分布
维护保养不当而造成。
内外圈和保持架破裂
§14-4
轴承寿命
滚动轴承的寿命计算
对一组同一型号的轴承，由于材料、热处理和工艺等很多随 机因素的影响，即使在相同条件下运转，寿命也不一样，有 的甚至相差几十倍。因此，对一个具体的轴承，很难预知其 确切的寿命。实验表明：寿命与可靠性有关。如图
硬度和接触疲劳强度↑ 、耐磨性和冲击韧性↑
用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：61~65HRC。 工作表面需经磨削或抛光。 保持架：低碳钢，冲压制成高速轴承：有色金属或塑料。 滚动轴承的装配
优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、 和易于互换等。 缺点：抗冲击能力差、高速时出现噪音。
滚动轴承按其承受载荷 的方向（接触角）和滚 动体的形状分类。
§14-1
滚动轴承的结构、类型和代号
一、滚动轴承的基本结构 滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。 各零件的作用：
内圈：支撑轴；
装在机座或零件轴孔内；
外圈：支撑零件或轴系；
内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。
滚动体：滑动滚动； 保持架: 将滚动体分开。
滚动副的Fra Baidu bibliotek料要求：
类型代号 ----左起第一位。
a)单向
调心球轴承 调心滚子轴承 圆锥滚子轴承 30000 10000 20000C
推力球轴承 50000
b)双向
推力圆柱 深沟球轴承 角接触球轴承 滚子轴承 圆柱滚子轴承 滚针轴承 N0000 70000 80000 60000 a) NA0000 b) RNA0000
§14-2
滚动轴承类型的选择
一、轴承类型的选择 1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴
设计：潘存云
§14-2
滚动轴承类型的选择
一、轴承类型的选择 1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴 2.径向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆 锥滚子轴承；如斜齿轮轴
设计：潘存云
§14-2
L/(1×106 r) 20
定义：轴承在一定转 15 速下，其中任何零件 轴承寿命 出现疲劳扩展迹象之 10 前的工作小时数称为：
轴承类型 公称接触角 向心轴承主要承受径向载荷 径向接触 角接触 α= 0˚ 0˚ <α<45˚ α
推力轴承主要承受轴向载荷 角接触 轴向接触
45˚ <α<90˚ α= 90˚ α
α
二、分类：
轴承 类型
按载荷 方向分
按滚动体 形状分
向心轴承 向心推力轴承 推力轴承 圆柱滚子 球轴承
滚子轴承 圆锥滚子 球面滚子
推力圆柱 滚子轴承 80000
低
不允许
能承受很大的单向 轴向载荷。
能承受较大的径向。因 线性接触，内外圈只允 许有小的相对偏转。除U 结构外，还有内圈无挡 边(NU)、外圈单挡边 (NF)、内圈单挡边(NJ)等 型式
圆柱滚 子轴承 N0000 滚针轴承 a) NA0000 b) RNA0000
较高
2’~4’
表14-3 滚动轴承代号的排列顺序
前置代号 基本代号 后置代号
或加
成套轴承分 部件代号 类 型 代 号 尺寸系列代号
宽(高)度 直径系列 系列代号 代号
内 径 代 号
注：
代表字母；
省略宽度代号为0 内径相同，而直径系列代号 不同的四种轴承的比较。
代表数字
尺寸系列代号----左起第二、三位。
设计：潘存云 设计：潘存云
只能承受轴向载荷，且作用线 必需与轴线重合。分为单、双 向两种。高速时，因滚动体离 心力大，球与保持架摩擦发热 严重，寿命较低，可用于轴向 载荷大、转速不高之处。
推力球轴承 50000 a)单向
低
不允许
表14-2 滚动轴承的主要类型和特性（续）
轴承名称、 类型及代号 结构简图 承载方向 极限转速 允许角偏差 主要特性和应用
推力轴承
高度系列代号 1 正常 2
10 11 12 13 14 22
23
24
23
24
表14-3 滚动轴承代号的排列顺序
前置代号 基本代号 后置代号
或加
成套轴承分 部件代号 类 型 代 号 尺寸系列代号
宽(高)度 直径系列 系列代号 代号
内 径 代 号
注：
代表字母；
代表数字
内径代号 ---- 基本代号左起第四、五位。
只能承受轴向载荷，且作用线 必需与轴线重合。分为单、双 向两种。高速时，因滚动体离 心力大，球与保持架摩擦发热 严重，寿命较低，可用于轴向 载荷大、转速不高之处。
推力球轴承 50000 b)双向 深沟球轴承 60000 角接触 球轴承
70000C(α=15˚ ) 70000AC(α=25˚ ) 70000B(α=40˚ )
因滚子轴承贵角接触球轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷。
3. 角偏差 轴承由于安装误差或轴的变形等都会引起内外圈中心
线发生相对倾斜。其倾斜角称为角偏差。 角偏差 ↑ →
影响轴承正常运转。 可采用调心轴承。
滚针轴承对轴线倾斜最敏感，应 紧可能避免在轴线有倾斜的情况 下使用。
θ
调心轴承
滚动轴承的代号
低
不允许
高
8’~16’
主要承受径向载荷及较 小的轴向载荷，极限转 速高，适用于转速高、 刚度大的轴。
较高
2’~10’
能同时承受较大的径向、 轴向联合载荷。 α大， 承载能力越大，有三种 规格。成对使用。
表14-2 滚动轴承的主要类型和特性（续）
轴承名称、 类型及代号 结构简图 承载方向 极限转速 允许角偏差 主要特性和应用
滚动轴承类型的选择
一、轴承类型的选择 1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴 2.径向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆 锥滚子轴承；如斜齿轮轴
设计：潘存云
§14-2 滚动轴承类型的选择
一、轴承类型的选择 1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴 2.径向与轴向载荷联合作用时， 宜用角接触球轴承或圆锥滚子 轴承；如斜齿轮轴 3.纯轴向载荷作用时，必须采用 推力轴承。
推力轴承
潘存云教授研制
Fa
载荷大小：
在同样外形尺寸下，滚子轴承的承载能力大于球轴承。 一般：滚子轴承≈(1.5~3)球轴承 ∴大载荷 采用滚子轴承 当d ≤20 mm时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。 轴承的转速 转速过高 → 温度↑ → 润滑失效 →
潘存云教授研制
滚动体回火或 胶合破坏。 极限转速----滚动轴承在一定载荷与润滑条件下，允许 的最高转速。具体可查阅设计手册或轴承样本。
滚动轴承
标准化;
并由专业厂大批量生产。
设计人员的主要任务是: 熟悉标准，正确选用。 接触角：滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴
心线的平面之间的夹角称为公称接触角。
接触角 ↑
→ 轴向承载能力 ↑
它是滚动轴承的一个重要参数，轴承的 受力分析和承载能力等都与接触角有关。
表14-1 各类轴承的公称接触角
a)
低 b) 不允许
只能承受径向载荷。承 载能力大，径向尺寸特 小。一般无保持架，因 而滚针间有摩擦，极限 转速低。
几点说明：由于结构不同，各类轴承的使用性能也不相同，现说明如下。 1. 承载能力 滚子轴承≈(1.5~3)球轴承 在同样的外形尺寸下。 采用滚子轴承 大载荷 当d ≤20 mm时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。 滚动体为滚子，则只能承受径向载荷； α= 0˚ → 若滚动体为球，可承受一定的轴向载荷。 0˚ <α<45˚ → 承受径向载荷为主； 45˚ <α<90˚ → 承受轴向载荷为主； α= 90˚ → 只能承受轴向载荷。 2. 极限转速 滚动体回火或 转速过高 → 温度↑ → 润滑失效 → 胶合破坏。 极限转速----滚动轴承在一定载荷与润滑条件下，允 许的最高转速。
轴承名称、 类型及代号 结构简图 承载方向 极限转速 允许角偏差 主要特性和应用
调心滚 子轴承 20000C
低
0.5˚ ~2˚
比10000小
能承受很大的径向载荷 和少量轴向载荷。承载 能力大，具有调心性能。
圆锥滚 子轴承 30000
中
2’
能同时承受较大的径向、 轴向联合载荷。因线性 接触，承载能力大，内 外圈可分离，装拆方便， 成对使用。
前置代号 基本代号共5位
表14-3 滚动轴承代号的排列顺序
滚动轴承的类型很多，而各类轴承 又有不同的结构、尺寸、公差等级、 技术要求等，为便于组织生产和选 用，规定了滚动轴承的代号，
后置代号
或加
成套轴承分 部件代号 类 型 代 号 尺寸系列代号
宽(高)度 直径系列 系列代号 代号
内 径 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。 是轴承代号的基础，有三项 2. 基本代号：表示轴承的基本类型、结构和尺寸。
000
特轻
200
轻
300
中
400
重
表14-4 向心轴承和推力轴承的常用尺寸系列代号
向心轴承
直径系列代号 宽度系列代号 (0) 窄 1 正常 2 宽 尺寸系列代号 0 1 2 3 4 特轻 轻 中 重 (0) 0 (0) 1 (0) 2 (0) 3 (0) 4 10 11 12 13 20 21 22
第十四章 滚动轴承设计
§14-1 §14-2 §14-3 §14-4 滚动轴承的结构、类型和代号 滚动轴承类型的选择 滚动轴承的主要失效形式和设计准则 滚动轴承的寿命计算
§14-5 滚动轴承的润滑和密封
§14-6 滚动轴承装置设计
轴承的功用：用来支承轴及轴上零件 。
一、轴承的基本要求 1．能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。 2．具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。 3．具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。 二、轴承的分类 优点多，应用广 滚动轴承 按摩擦 用于高速、高精度、重载、 性质分 滑动轴承 结构上要求剖分等场合。 分 按受载 向心(径向)轴承 方向分 推力(止推)轴承 类 向心推力(径向止推)轴承 按润滑 非液体摩擦滑动轴承 状态分 液体摩擦滑动轴承
选用原则： 1. 球轴承比滚子轴承的极限转速高，应优先选用球轴承； 2. 在高速时，以选用超轻、特轻及轻系列的轴承；内径相同
时，外径越小，滚动体就越轻小，产生的离心惯性力也小，；
§14-3
滚动轴承的主要失效形式和设计准则
一、滚动体的受力分析 受纯轴向载荷时，各滚动体受力相同； 受纯径向载荷Fr时，上半圈滚动体不 受力； 所有水平分力相互抵销，铅垂分力与外载荷平衡。 下半圈各滚动体受力大小方向均不同。
后置代号组 含 义 1 2 3 4 5 6 7 8
内部 密封与防尘 保持架 轴承 公差 结构 套圈变形 及材料 材料 等级 游隙 配置 其它
表14-7 轴承内部结构常用代号
轴承类型 角接触球轴承 圆锥滚子轴承 代 号 含 义 示 例 B C AC B E α=40˚ α=15˚ α=25˚ 接触角α加大 加强型 7210B 7210C 7210AC 32310B N207E