機械設計課件第一章 (13)

1、13-1 概述 13-2 滾動軸承的類型、特點和代號 13-3 滾動軸承類型的選擇 第四篇 軸系零、部件 13-4 滾動軸承負荷分析、失效形式和設計準則 13-5 滾動軸承壽命計算 13-6 滾動軸承靜載荷計算 13-7 軸承裝置的設計 第十三章 滾動軸承 13-1 概述（組成、材料） 13-1 概述 滾動軸承是標準件。 內圈 外圈 滾動體 保持架 各類滾動體 13-1 概述（材料、特點） 13-1 概述 特點：旋轉精度高；摩擦小，啟動靈活；載荷，轉速， 工作溫度適用范圍廣；標準化程度高，互換性好，成本 較低。 材料： 內圈、外圈、滾動體滾動軸承鋼（如：GCr15 等），淬火后HRC6065。

2、 保持架較軟材料（如：低碳鋼、銅合金、鋁合金、 塑料等）。 13-2 滾動軸承的類型、特點和代號 13-2 滾動軸承的類型、特點和代號 13-2 滾動軸承的類型、特點和代號 一.類型和特點 按承載的方向 向心軸承主要承受徑向載荷Fr 推力軸承只能承受軸向載荷Fa 向心推力軸承能同時承受Fr和Fa 接觸角滾動體與外圈滾道接觸區(qū)中點的法線與半 徑方向的夾角。 13-2 （調心球軸承1類） 13-2 滾動軸承的類型、特點和代號 1.調心球軸承類型代號1,結構代號10000 按軸承的結構形式不同分類： 承載：Fr， Fa（雙向，不大） 轉速：中 偏斜角：大（2030） 應用：多支點，軸剛性差 13-2

3、 （調心滾子軸承2類） 13-2 滾動軸承的類型、特點和代號 承載：Fr， Fa（雙向，不大） 轉速：低 偏斜角：大（102.50） 應用：多支點，軸剛性差 2. 調心滾子軸承 推力調心滾子軸承 2類 20000 29000 調心滾子軸承 推力調心滾子軸承 承載：Fr， Fa（單向，很大） 轉速：低 偏斜角：大（1.502.50） 應用：承受以軸向載荷為主的徑向、軸向聯(lián)合載荷。 13-2 （3、5類） 13-2 滾動軸承的類型、特點和代號 3.圓錐滾子軸承3類 承載：Fr， Fa（單向） 轉速：中 偏斜角：很?。?） 應用：同時受較大的Fr和Fa 外圈可分離，安裝時可調整游隙 成對使用 4.

4、推力球軸承 雙向推力球軸承 5類 51000 52000 承載：Fa 轉速：低 13-2 （6、7類） 13-2 滾動軸承的類型、特點和代號 5.深溝球軸承6類 承載：Fr， Fa（不大，雙向），不耐沖擊 轉速：高 偏斜角：?。?16） 應用：高速，載荷平穩(wěn)，軸剛性大 承載：Fr， Fa（單向） 轉速：高 偏斜角：?。?10） 應用：旋轉精度高，載荷大 成對使用 70000C：=150 70000AC：=250 70000B：=400 Fa 6.角接觸球軸承7類 13-2 （8、9、N類） 13-2 滾動軸承的類型、特點和代號 7.推力圓柱滾子軸承8類 承載：Fa（大，單向） 轉速：低 偏斜角

5、：不允許（0） 應用：Fa大，低速 承載：只能承受Fr（大）,耐沖擊 轉速：高 偏斜角：很?。?4） 應用：Fr大，軸剛性大 內圈或外圈可分離 9.圓柱滾子軸承N類 8.推力圓錐滾子軸承9類 13-2 （NA、U類） 13-2 滾動軸承的類型、特點和代號 9.滾針軸承NA類 承載：Fr（較大） 轉速：低 偏斜角：很小 應用：Fr大，徑向尺寸受限制，低速 13-2 （小結） 13-2 滾動軸承的類型、特點和代號 小結： 調心球軸承調心滾子軸承圓錐滾子軸承推力球軸承 深溝球軸承角接觸球軸承 推力圓柱 滾子軸承 圓柱滾子軸承滾針軸承 1235 6 78NNA 13-2 （內徑代號） 13-2 滾動軸

6、承的類型、特點和代號 前置代號 基本代號 后置代號 軸 承 的 分 部 件 代 號 內 部 結 構 代 號 密 封 與 防 塵 結 構 代 號 保 持 架 及 其 材 料 代 號 特 殊 軸 承 材 料 代 號 公 差 等 級 代 號 游 隙 代 號 多 軸 承 配 置 代 號 其 它 代 號 五四三二一 類 型 代 號 尺寸系 列代號 內 徑 代 號 寬 度 系 列 代 號 直 徑 系 列 代 號 GB/T272規(guī)定了滾動軸承代號由三部分組成： 內徑代號：0099 代 號000102030496 內徑 d10121517代號5 如：08表示軸承內徑d=508=40mm。 13-2 （尺寸系列

7、、類型代號、內部結構代號） 13-2 滾動軸承的類型、特點和代號 類型代號 尺寸系列代號:表示相同內徑但外徑和寬度不同的軸承。 直徑系列代號 0、1特輕系列 2輕系列 3中系列 4重系列 寬度系列代號：一般正常寬度為0，可不標。 尺寸 承載能力 但對于2類和3類應標出“0”。 內部結構代號：表示同類軸承的不同內部結構。 70000C：=150 70000AC：=250 70000B：=400 13-2 （公差等級、游隙代號） 13-2 滾動軸承的類型、特點和代號 公差等級代號： 五級:/P2 、 /P4、 /P5、 /P6(/P6x)、 /P0（普通級,不標） 游隙代號： 六組:/C1 、 /

8、C2、 /C0（0組,不標）、 /C3 、 /C4 、 /C5 高級 低級 游隙值：小 大 13-2 （公差等級、游隙代號） 13-2 滾動軸承的類型、特點和代號 例：6210 d=50mm 輕系列 正常寬度 深溝球軸承 0級公差（普通級）,0組游隙 7309C/P5 d=45mm 中系列 正常寬度 角接觸球軸承 5級公差 =150 30212 d=60mm 輕系列 正常寬度 圓錐滾子軸承 0級公差（普通級），0組游隙 13-3 滾動軸承類型的選擇 13-3 滾動軸承類型的選擇 13-3 滾動軸承類型的選擇 一.載荷 方向 大小 輕、中球軸承 重滾子軸承 受純Fr6、N、NA 受純Fa5、8

9、受Fr+不大的Fa6、70000C 受Fr+較大的Fa3、70000AC、70000B、 6+5、N+8 性質 平穩(wěn)球軸承 沖擊滾子軸承 13-3 滾動軸承類型的選擇 13-3 滾動軸承類型的選擇 二.轉速 三.剛度和調心性要求 13-3 滾動軸承類型的選擇 13-3 滾動軸承類型的選擇 尺寸 四.其它 徑向受限制滾針軸承，特輕、輕系列 軸向受限制窄系列 便于裝拆內（外）圈可分離，3、 N類； 經濟 13-4 滾動軸承負荷分析、失效形式和設計準則 13-4 滾動軸承負荷分析、失效形式和設計準則 一.負荷分析 13-4 滾動軸承負荷分析、失效形式和設計準則 1.向心軸承主要承受Fr,不大的Fa

10、若僅受Fa各滾動體平均受載 若僅受Fr承載區(qū)內滾動體受載 一般承載區(qū)小于半圈 FN0 FNi rNi FF 受力最大滾動體的載荷 球軸承 滾子軸承 Z F5 F r 0N Z F6 . 4 F r 0N 受Fr+Fa隨Fa增大，承載區(qū)增大 13-4 （負荷分析） 13-4 滾動軸承負荷分析、失效形式和設計準則 2.向心推力軸承 支反力的作用點離軸承小口端面a處 a 13-4 （負荷分析） 13-4 滾動軸承負荷分析、失效形式和設計準則 僅受外載荷Fre Fre軸作用于軸承的力 Fre Fi Fri Fdi reri FF Fi某一滾動體對軸的反作用力 Fdi由Fr派生的軸向力 ddi FF F

11、d方向：小口指向大口 迫使內外圈分離 軸承應成對使用 一般按半圈受載計算，見P315/表13-7 承載區(qū) Fd 13-4 （負荷分析） 13-4 滾動軸承負荷分析、失效形式和設計準則 受外載荷Fre+Fae re ae F F 承載區(qū) 13-4 （應力分析） 13-4 滾動軸承負荷分析、失效形式和設計準則 二.軸承各元件應力分析 脈動循環(huán) 13-4 （失效形式和設計準則） 13-4 滾動軸承負荷分析、失效形式和設計準則 二.失效形式和設計準則 失效形式 點蝕接觸疲勞失效壽命計算 塑變受靜載或沖擊靜強度計算 磨粒磨損或膠合潤滑不良或高速 改善潤滑，校核極限轉速 設計準則 一般軸承額定壽命計算 低

12、速、重載軸承靜強度計算 高速軸承額定壽命計算，校核極限轉速 13-5 滾動軸承壽命計算（基本概念） 13-5 滾動軸承壽命計算 一.實際壽命和平均壽命 13-5 滾動軸承壽命計算 實際壽命滾動軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞點蝕時， 轉過的總轉數(shù)或工作小時數(shù)。 平均壽命 二.基本額定壽命和基本額定動載荷 基本額定壽命一批相同的軸承，在相同的條件下 運轉，其中90%不發(fā)生疲勞點蝕時，轉過的總轉數(shù)或工 作小時數(shù)。 基本額定動載荷C基本額定壽命L10=106轉時，軸 承承受的載荷。 L10（r），Lh（h），可靠度R=90% P L10 13-5 （壽命計算） 13-5 滾動軸承壽命計算 三.壽命計算 當工作

13、溫度1200C時,引入溫度系數(shù)ft,見P313/表13-4。 當載荷P=C時，L10=106r當載荷PC時，L10=？ C 106 疲勞曲線方程： 6 10 10CLP ) r (10 P C L 6 10 )h( P C n60 10 L 6 h ) r (10 P Cf L 6 t 10 )h( P Cf n60 10 L t 6 h 13-5 （當量動載荷） 13-5 滾動軸承壽命計算 四.當量動載荷P的計算 手冊中C由實驗測得，其中加載條件： 向心軸承C是純徑向載荷Cr 推力軸承C是純軸向載荷Ca 向心推力軸承半圈受載，C指載荷的徑向分量Cr 當量動載荷P是一個假想載荷，在這個載荷作用

14、下， 軸承的壽命與實際載荷作用下的壽命相同。 向心軸承P是假想的徑向載荷Pr 推力軸承P是假想的軸向載荷Pa 向心推力軸承P是假想載荷的徑向分量Pr 13-5 （Fr的計算） 13-5 滾動軸承壽命計算 當量動載荷P的計算方法： )YFXF(fP arP e軸向載荷影響系數(shù)（或判別系數(shù)、臨界系數(shù)） 五.Fr和Fa的計算 1.Fr的計算 注意：支點位置； 若是空間力系時，分別求 水平面Fr1H、Fr2H 垂直面Fr1V、Fr2V 2 V2r 2 H2r2r 2 V1r 2 H1r1r FFF,FFF Fre Fte 13-5 （Fa的計算） 13-5 滾動軸承壽命計算 2.Fa的計算 向心軸承

15、Fae 軸承1軸承2 Fa1=Fae Fa2=0 向心推力軸承 Fre Fre Fr1 Fr2 Fd1 Fd2 (P315) 13-5 （Fa的計算） 13-5 滾動軸承壽命計算 軸有向左移的趨勢 軸承1被壓緊，軸承2被放松 軸承1受的軸向力增大為Fd1+Fd1 當Fae+Fd2Fd1時 根據(jù)軸的靜力平衡條件：Fd1+Fd1=Fae+Fd2 軸承1的軸向力：Fa1=Fae+Fd2 Fd1 軸承2的軸向力：Fa2=Fd2 結論 被壓緊的軸承：Fa=除去本身派生的軸向力后，其它軸向力的代數(shù)和 被放松的軸承：Fa=本身派生的軸向力 當Fae+Fd2Fd2時 2緊1松 Fa2=Fae+Fd1 若軸承反

16、裝： Fa1=Fd1 當Fae+Fd12m/s 軸承采用油潤滑 V齒2m/s 軸承采用脂潤滑 六.潤滑與密封 1.潤滑 13-7 （密封） 13-7 軸承裝置的設計 目的：防止?jié)櫥托孤?，防止灰塵等雜物進入。 密封裝置：接觸式和非接觸式。 2.密封 習題課 習題課 一.圖示為圓錐齒輪減速器中的小圓錐齒輪軸承，已知軸 承直徑d=30mm，圓錐齒輪dm1=56.25mm，F(xiàn)te=1130N， Fre=380N，F(xiàn)ae=146N，n=960r/min，載荷平穩(wěn)， Lh=24000h，試設計此軸承。 9055 Fte Fae Fre 解：一.選擇軸承類型：70000AC 二.確定軸承型號 根據(jù)d=30

17、mm，選7206AC，查手冊得： Cr=22.0kN，C0r=14.2kN，B=16mm，a=18.7mm 習題課 習題課 1.定軸承的排列方式，求實際跨距 三.求作用在軸承上的載荷Fr1，F(xiàn)r2，F(xiàn)a1，F(xiàn)a2 采用反排列 mm3 .44a 2 B 55l l mm4 .111a2B90l l B a 5590 2.求載荷Fr1，F(xiàn)r2 求水平面支反力Fr1H，F(xiàn)r2H ll Fte Fae Fre N4 .449 F F te H1r l l l l N4 .1579FFF H1rteH2r ll Fte 12 Fr1H Fr2H 習題課 習題課 3.求載荷Fa1，F(xiàn)a2 求垂直面支反力F

18、r1V，F(xiàn)r2V N3 .114 2 d FF F 1m aere V1r l l l l N3 .494FFF V1rreV2r ll Fre Fae 12 Fr1V Fr2V求作用在軸承上的徑向力Fr1，F(xiàn)r2 N7 .436FFF 2 V1r 2 H1r1r N9 .1654FFF 2 V2r 2 H2r2r 派生軸向力 N3 .315F68. 0F 1r1d N3 .1125F68. 0F 2r2d 12 Fd1Fd2Fae N3 .1125F3 .461FF 2dae1d 1緊2松 N3 .1125FF 2d2a N3 .979FFF ae2d1a 習題課 習題課 四.求當量動載荷P1，P2 kN3 .20N9 .202784 .1820 10 2400096060 P 10 Ln60 C 6 3 r 6 h r 計 取 68. 0e11. 2 F F 1r 1a 87. 0Y,41. 0X 11 e68. 0