機械設計基礎第5版-楊可楨等-第15章滑動軸承

1、深溝球軸承深溝球軸承推力軸承推力軸承向心推力軸承向心推力軸承向心軸承向心軸承圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 角接觸球軸承角接觸球軸承滾子滾子球球球球球球推力球軸承推力球軸承=0Fr F R0450FAFAFaFS=900接觸角越大接觸角越大,派生派生Fs越大。越大。FrNF RNFSF RFr保持架保持架雙列球軸承雙列球軸承調心軸承調心軸承調心軸承調心軸承按滾動體列數(shù)分：按滾動體列數(shù)分：1、單列、單列2、雙列、雙列第第六六章章 滾動軸承滾動軸承1. 概述概述2. 滾動軸承的受力分析、失效和計算準滾動軸承的受力分析、失效和計算準則則3. 滾動軸承的壽命計算滾動軸承的壽命計算4. 滾動軸承的組合結構設計

2、滾動軸承的組合結構設計一、功能一、功能軸軸軸上零件軸上零件解決運動和支承問題解決運動和支承問題2、以滾動摩擦代替滑動摩擦，以減少運動副間的摩、以滾動摩擦代替滑動摩擦，以減少運動副間的摩擦擦,使之運轉靈活，提高效率。使之運轉靈活，提高效率。1、支承轉動或擺動的零件、支承轉動或擺動的零件二、組成球球短圓柱滾子短圓柱滾子錐形滾子錐形滾子鼓形滾子鼓形滾子滾針滾針不可缺少不可缺少內圈轉外圈不轉內圈轉外圈不轉-支承轉軸；支承轉軸；外圈轉，內圈不轉外圈轉，內圈不轉-支承軸上零件支承軸上零件.1、滾動體、滾動體2、內圈、內圈3、外圈、外圈4、保持架保持架低碳鋼；銅、低碳鋼；銅、鋁、工程塑料鋁、工程塑料軸承鉻鋼

3、軸承鉻鋼GCr15， 硬度硬度 6065 HRC三、滾動軸承的分類三、滾動軸承的分類: 按載荷分類按載荷分類:向心軸承、向心推力軸承、推力軸承向心軸承、向心推力軸承、推力軸承 滾動體滾動體分類分類圓柱、滾針圓柱、滾針圓錐圓錐鼓形鼓形 滾動體列數(shù)分類滾動體列數(shù)分類: 單列、雙列單列、雙列承載能力：承載能力：最大轉速：最大轉速：小小大大小小大大調心軸承調心軸承球、滾子球、滾子四、滾動軸承的代號四、滾動軸承的代號:前置代號前置代號基本代號基本代號后置代號后置代號五位數(shù)字表達五位數(shù)字表達部件代號部件代號結構特點結構特點前置代號、后置代號只有在前置代號、后置代號只有在對軸承有特殊要求時才使用。對軸承有特

4、殊要求時才使用。字母組成，表示字母組成，表示軸承分部件代號軸承分部件代號8項內容項內容(一一) 滾動軸承的基本代號滾動軸承的基本代號內內徑徑代代號號直徑直徑系列系列寬度寬度系列系列類類型型代代號號特輕特輕0，1輕輕2中中3重重4正正常常0尺寸系列尺寸系列（二）后置代號（二）后置代號內內部部結結構構密密封封及及防防塵塵保保持持架架及及其其材材料料特特殊殊軸軸承承材材料料公公差差等等級級游游隙隙代代號號多軸承配置多軸承配置其其 它它1、內部結構：內部結構：7類軸承，接觸角有類軸承，接觸角有150、250、400三種，分別以三種，分別以C、AC和和B表示。例：表示。例：7000C（36000）、）、

5、7000AC（46000）、）、7000B（66000）。）。2、公差等級：、公差等級：/P0、 /P6X、 /P6、 /P5、 /P4、 /P2。/P0、普通級（、普通級（G）不標）不標 出。出。 /P2（B）、最高級）、最高級 。/P6X 用于圓錐滾子軸承用于圓錐滾子軸承0、6、5、4、2=G、E、D、C、B例例1：71224AC/P4-4級精度，內徑為級精度，內徑為120mm，寬度系列為，寬度系列為1的輕系列的輕系列列角接觸球軸承，接觸角列角接觸球軸承，接觸角25 0 。內內徑徑代代號號直徑直徑系列系列寬度寬度系列系列類類型型代代號號特輕特輕0，1輕輕2中中3重重4d =5正正常常0尺寸

6、系列尺寸系列例例2：滾動軸承的基本代號：滾動軸承的基本代號6020662067311C角接觸球軸承角接觸球軸承 = 15C = 25AC = 40B30310不標不標例例3：下列軸承，哪個直徑最大？哪些是球軸：下列軸承，哪個直徑最大？哪些是球軸承？哪個是可調心的軸承承？哪個是可調心的軸承? 30210 6218 N206 51306 1205例例4、滾動軸承、滾動軸承30208型與型與 7208比較比較 承載能力承載能力 最大速度最大速度例例5、下列標記代表的意義：、下列標記代表的意義： 30310 7306AC B2240 08A1x50 五、滾動軸承的選擇五、滾動軸承的選擇（一）、常用軸承

7、的主要特性（一）、常用軸承的主要特性球球 滾子滾子承載能力：承載能力：最大轉速：最大轉速：小小大大小小大大類型選擇類型選擇1 1（二）滾動軸承的類型選擇二）滾動軸承的類型選擇1、滾動軸承選擇的一般過程如下：、滾動軸承選擇的一般過程如下：選擇軸承的類型和直徑系列選擇軸承的類型和直徑系列按軸徑確定軸承內徑按軸徑確定軸承內徑對沒有嚴格要求的軸承對沒有嚴格要求的軸承可不進行承載能力驗算可不進行承載能力驗算END進行承載能力驗算進行承載能力驗算合格合格不合不合格格對有較嚴格要求的軸承對有較嚴格要求的軸承2 2、滾動軸承類型選擇應考慮的問題、滾動軸承類型選擇應考慮的問題1 1）承受載荷情況承受載荷情況2

8、2）尺寸的限制尺寸的限制方向：向心軸承用于受徑向力；推力軸承用于受軸方向：向心軸承用于受徑向力；推力軸承用于受軸向力；向心推力軸承用于承受徑向力和軸向力向力；向心推力軸承用于承受徑向力和軸向力聯(lián)合作用。聯(lián)合作用。大小：滾子軸承或尺寸系列較大的軸承能承受較大大?。簼L子軸承或尺寸系列較大的軸承能承受較大載荷；球軸承或尺寸系列較小的軸承則反之。載荷；球軸承或尺寸系列較小的軸承則反之。當對軸承的徑向尺寸有較嚴格的限制時，可當對軸承的徑向尺寸有較嚴格的限制時，可選用滾針軸承。選用滾針軸承。5 5）安裝要求安裝要求3 3）轉速的限制轉速的限制4 4）調心性要求調心性要求一般情況下球軸承和輕系列的軸承能適應

9、較高的一般情況下球軸承和輕系列的軸承能適應較高的轉速，滾子軸承和重系列的軸承則反之；推力軸承的轉速，滾子軸承和重系列的軸承則反之；推力軸承的極限轉速很低。極限轉速很低。調心球軸承和調心滾子軸承均能滿足一定的調心要求。調心球軸承和調心滾子軸承均能滿足一定的調心要求。是否需要內或外圈可分離。是否需要內或外圈可分離。6 6）經濟性要求經濟性要求精度越高價格越高，另外球軸承便宜，滾子軸承價精度越高價格越高，另外球軸承便宜，滾子軸承價格貴，有特殊結構的軸承價格高。格貴，有特殊結構的軸承價格高。7） 游隙游隙滾動軸承中滾動體與內外圈滾道之間的間隙。滾動軸承中滾動體與內外圈滾道之間的間隙。 徑向游隙：一個座

10、圈不動，另一個座圈沿徑向徑向游隙：一個座圈不動，另一個座圈沿徑向從一極端位置移至另一極限位置的移動量。從一極端位置移至另一極限位置的移動量。 軸向游隙：一個座圈不動，另一個座圈沿軸向軸向游隙：一個座圈不動，另一個座圈沿軸向從一極端移至另一極限位置的移動量。從一極端移至另一極限位置的移動量。3 類型選擇類型選擇1、載荷大小、方向、性質、載荷大小、方向、性質2、轉速要求、轉速要求3、尺寸限制、尺寸限制4、安裝要求、安裝要求5、經濟性、經濟性另外球軸承便宜，滾子軸承價格高，另外球軸承便宜，滾子軸承價格高，有特殊結構的軸承價格高。有特殊結構的軸承價格高。二、二、滾動軸承的應力分析滾動軸承的應力分析三、

11、三、滾動軸承的失效形式和計算準則滾動軸承的失效形式和計算準則一、一、滾動軸承的載荷分析滾動軸承的載荷分析2 滾動軸承的受力分析、失效和計算準則滾動軸承的受力分析、失效和計算準則1）向心軸承：）向心軸承：FR0max在徑向力在徑向力Fr的作用下的作用下深溝球深溝球 60000圓柱圓柱 滾子滾子 N0000半圈滾動體受載半圈滾動體受載 各滾動體受力不均各滾動體受力不均 受的最大力為受的最大力為 FR0maxFr一、滾動軸承的載荷分析一、滾動軸承的載荷分析2）推力軸承：）推力軸承：承受純軸向載荷承受純軸向載荷Fa，各滾動體受力均勻各滾動體受力均勻單個滾子受載荷單個滾子受載荷FA0 = Fa /Z推力

12、球軸承推力球軸承50000。FaFA0FA03) 向心推力軸承向心推力軸承在承受徑向載荷在承受徑向載荷Fr 時產生時產生派生軸向力派生軸向力FS。它會使軸。它會使軸承產生內外圈分離，以致承產生內外圈分離，以致整個軸承只剩下一個滾子整個軸承只剩下一個滾子受載，此時受載，此時FS= F r tan。 所以滾動軸承可以加所以滾動軸承可以加軸向載荷軸向載荷Fa以平衡以平衡FS。 FrFRiFSiFRiFRi分析分析FS：1） FS是接觸角是接觸角的函數(shù)，當?shù)暮瘮?shù)，當一定時，一定時， FS=e Fr 。系數(shù)系數(shù)e因軸承結構不同而不同。因軸承結構不同而不同。滾子軸承滾子軸承角接觸球軸承角接觸球軸承7000

13、C7000AC7000BFs =FR/(2Y）FS =e FRFS =0.68FR FS =1.14 FRY和和e查表查表2） FS使內外圈分開，減少承載滾子數(shù)目，使內外圈分開，減少承載滾子數(shù)目，使?jié)L子受載增加，壽命下降。使?jié)L子受載增加，壽命下降。3）外載荷）外載荷Fa不同時，對軸承的影響不同。不同時，對軸承的影響不同。三、滾動軸承的失效形式和計算準則三、滾動軸承的失效形式和計算準則點蝕、塑性變形、其它非正常失效點蝕、塑性變形、其它非正常失效計算準則：計算準則：1、n點蝕失效為主點蝕失效為主疲勞壽命計算疲勞壽命計算控制點蝕；控制點蝕； n粘著磨損或燒傷為主粘著磨損或燒傷為主疲勞壽命計算疲勞壽命

14、計算再進行再進行 極限轉速校核；極限轉速校核；2、n、間歇運動、重載、間歇運動、重載塑性變形為主塑性變形為主靜強度計算靜強度計算3、其它非正常失效、其它非正常失效軸承組合設計控制非軸承組合設計控制非.失效形式：失效形式：3. 滾動軸承的壽命計算滾動軸承的壽命計算:一、幾個概念一、幾個概念：二、二、軸承的壽命計算軸承的壽命計算：三、三、當量動載荷當量動載荷四、四、向心推力軸承的徑向力向心推力軸承的徑向力Fr和軸向力和軸向力Fa:（h）)(60106PCnLh)(ARpYFXFfPX=？Y=？e ，F(xiàn)A1 =？ ， FA2 =？ 1. 軸承壽命軸承壽命 一個軸承在載荷作用下，當其中任一元件首先出現(xiàn)

15、點一個軸承在載荷作用下，當其中任一元件首先出現(xiàn)點蝕時，所轉過的總圈數(shù)，稱為該軸承的蝕時，所轉過的總圈數(shù)，稱為該軸承的疲勞壽命疲勞壽命。一批軸承（相同型號、尺寸、材料和相同的制造工藝）一批軸承（相同型號、尺寸、材料和相同的制造工藝）在相同的工作條件下，失效概率為在相同的工作條件下，失效概率為10%時，所能運轉的時，所能運轉的總圈數(shù)，或在一定轉速條件下所能工作的小時數(shù)，稱為總圈數(shù)，或在一定轉速條件下所能工作的小時數(shù)，稱為基本額定壽命?？煽慷葹榛绢~定壽命?？煽慷葹?0%，用，用L10或或Lh表示。表示。2. 基本額定壽命基本額定壽命一、幾個概念：一、幾個概念：壽命曲線壽命曲線可靠度可靠度 壽命壽命

16、 99% L10=105r 90% L10=106r 50% L10=5106r 1% L10=40106r50%90%轉數(shù)轉數(shù)n載載荷荷PL1L23. 基本額定動載荷基本額定動載荷 C 30%10%PLL=106CPL2L1壽命曲線方程壽命曲線方程CPLPL6221110C實驗條件實驗條件 載荷平穩(wěn)載荷平穩(wěn) 常溫常溫 100c 可靠度可靠度90% 對向心、向心推力軸承是對向心、向心推力軸承是 純徑向力純徑向力； 對推力軸承是對推力軸承是 純軸向力純軸向力。基本額定壽命為基本額定壽命為106 (百萬轉百萬轉) 時時, 軸承所能夠承受的最大軸承所能夠承受的最大純徑向或純軸向載荷。純徑向或純軸向載

17、荷。二、軸承的壽命計算：二、軸承的壽命計算：（r）)(10610PCL球軸承球軸承= 3滾子軸承滾子軸承=10/ 3且：載荷平穩(wěn)且：載荷平穩(wěn);常溫常溫 1000C可靠度可靠度90%; 對向心、向心推力軸承是純徑向力；對向心、向心推力軸承是純徑向力； 對推力軸承是純軸向力。對推力軸承是純軸向力。C 基本額定動載荷基本額定動載荷 P 軸承所受動載荷軸承所受動載荷 指數(shù)指數(shù)：當量動載荷當量動載荷工程上常用小時表示：工程上常用小時表示：（h）)(60106PCnLh當在高溫（當在高溫（1000C）下工作）下工作, 載荷有沖擊時，載荷有沖擊時，引入引入fT、 fP ：n 軸承的轉速軸承的轉速（h） )(

18、60106PfCfnLPTh 通式通式三、當量動載荷三、當量動載荷 1. 當量動載荷當量動載荷 2. 徑向力影響系數(shù)徑向力影響系數(shù)X; 軸向力影響系數(shù)軸向力影響系數(shù)Y 3. 判斷系數(shù)判斷系數(shù)e值值:)(ARpYFXFfP1、當量動載荷、當量動載荷（壽命）（壽命）KN純徑向力純徑向力FR , 軸向力軸向力 FA = 0 (60000,N0000)純軸向力純軸向力 FA , 徑向力徑向力FR = 0 (50000)徑向力影響系數(shù)徑向力影響系數(shù)軸向力影響系數(shù)軸向力影響系數(shù)當軸承受載是當軸承受載是:Y=1X=1RpFfP ApFfP )(ARpYFXFfP 軸向力軸向力 FA 0, 徑向力徑向力FR0

19、（60000，70000，30000）X =？Y =？)(ARpYFXFfP徑向力影響系數(shù)徑向力影響系數(shù)軸向力影響系數(shù)軸向力影響系數(shù)3. 判斷系數(shù)判斷系數(shù)e值值:Fa FSX=1, Y=0Fa FSeFFRAeFFRAe反映軸向載荷對軸承壽命的影響反映軸向載荷對軸承壽命的影響RAFF以以與與e值進行比較值進行比較。X1, Y0例8：某軸徑某軸徑d=20mm，采用向心推力圓錐滾子，采用向心推力圓錐滾子支承，軸承上作用軸向載荷支承，軸承上作用軸向載荷FA=3.55KN，徑載，徑載FR=4KN ，工作壽命，工作壽命Lh=25000h，n=1250r/min，載荷平穩(wěn)，試選擇此軸承？載荷平穩(wěn)，試選擇此

20、軸承？解解：試選試選30204，查手冊（，查手冊（p117）e=0.35 C=28.2kN =3.55/4=0.88e 查手冊查手冊 X=0.4，Y=1.7。RAFF載荷平穩(wěn)載荷平穩(wěn)fP=1；常溫；常溫 fT=1； P=X FR +YFA =40.4+3.551.7=7.64kNCkNLnPffChTP 5 .31250001012506064. 7106031066 30204不適用不適用再選再選30304查手冊查手冊C=33kNC /=31.5KN,可以嗎？可以嗎？不可以。不可以。此時此時e、x、Y、P值均發(fā)生了變化。值均發(fā)生了變化。選軸承選軸承30304查表：查表：Cr =33 kN X

21、=0.4 Y=2 e=0.3 P30304 P=X FR +YFA =0.44000+23550 = 8700 N hTPLnPffC61060 C/=35.87 Cr30304仍不能用。仍不能用。（1）角不變的軸承角不變的軸承 X1, Y0X=1, Y=0eFFRAeFFRAe值是定值值是定值30000型型-每一個軸承有一個確定的接觸角每一個軸承有一個確定的接觸角70000AC型型70000B型型接觸角接觸角=40；e=1.14接觸角接觸角=25；e=0.68每一個軸承有一個相應的每一個軸承有一個相應的e值值。例例9：已知，平穩(wěn)載荷已知，平穩(wěn)載荷 FA =6700N， FR=2500N， 分

22、別求分別求 6210，6310軸承的軸承的 P=？取取fp=1C06210=23.2kN， C06310=38kN)(ARpYFXFfP分析：分析：e =2.68RAFF0CFARAFFe=0.21e=0.19eY=2.0Y=2.35X=0.56P=0.56FR2FA=14800P=0.56 FR 2.35 FA =17145RAFF=0.29=0.180CFA0CFA查表查表2. 對對70000, 30000軸承軸承 軸系受力軸系受力FS1 , FS2 、 FaFS1 + Fa FS2 軸系有向右移動趨勢軸系有向右移動趨勢 受壓軸承受壓軸承 FA2 = FS1 + Fa放松軸承放松軸承FS1

23、FS2SSFS2FS1FaFrFa 假設：假設：判斷承載軸承判斷承載軸承 方向與方向與 FS2 反向反向方向與方向與 FS1 反向反向FA1 = FS1FA1 , FA2 =?FR1FR2FA1FA2F s1 F s2S/Fa假設：假設： FS1 + Fa FS2SFS2Fa軸系向有左移動趨勢軸系向有左移動趨勢 受壓軸承受壓軸承 FA1 = FS2 Fa放松軸承放松軸承 FA2 = FS2判斷承載軸承判斷承載軸承 SFS1FrFaFS1FS2FR1FR2FA1FA2F s1S/FaF s2小結小結1）用軸系的全部軸向力確定移動趨勢。）用軸系的全部軸向力確定移動趨勢。 3）受壓軸承的軸向力）受壓

24、軸承的軸向力=除自身軸向力除自身軸向力 外的全部軸向力的合力。外的全部軸向力的合力。 放松軸承的軸向力放松軸承的軸向力=自身內部軸向力。自身內部軸向力。2）判斷受壓軸承和放松軸承。）判斷受壓軸承和放松軸承。4）方向與自身內部軸向力相反。）方向與自身內部軸向力相反。例例7：FS1FS2FR1FR2FrFa反裝與正裝之分反裝與正裝之分假設：假設：FS2 + Fa FS1軸系向有右移動趨勢軸系向有右移動趨勢 判斷承載軸承判斷承載軸承 受壓軸承受壓軸承FA1 = FS2 Fa放松軸承放松軸承 FA2 = FS2FA1FA2習題習題: 1圖示采用一對圖示采用一對 30208 （ 7208 ）滾動軸承）滾

25、動軸承,已知徑向力已知徑向力FR1=9600N, FR2 =15600N, 軸向力軸向力Fa1=3000N, Fa2 =8000N。請求出兩軸承的軸。請求出兩軸承的軸向力向力FA1, FA2 。Fa1R2Fa2FS1FS2FR1FR22）計算）計算FS1=? FS2=? 并畫出受力圖并畫出受力圖解：解： 1） 查表查表7-8 FS= FR/2Y，查設計手冊：查設計手冊： Y 1.6(手冊手冊), e0.373）判斷緊端和松端）判斷緊端和松端4）計算）計算FA1和和FA25）計算）計算FA/FR 并與并與e比較查設計比較查設計手冊得手冊得X和和Y6）計算）計算P1和和P27）計算）計算LhFS1

26、 =4000NFS2 =5600N習題習題:2圖示采用一對圖示采用一對 30208 （ 7208 ）滾動軸承）滾動軸承,已知已知FR1=2400N, FR2 =3200N, 軸向力軸向力Fa=500N,請求出兩請求出兩軸承的軸向力軸承的軸向力FA1 , FA2 。（。（ FS = FR/2Y，Y=1.6） FS1FR1FR2FrFaFrFaFS2FS1FR1FS2FR23.滾動軸承的靜強度計算滾動軸承的靜強度計算:靜強度條件靜強度條件 :（kN）000SPCP0 當量靜載荷當量靜載荷C0 額定靜載荷額定靜載荷S0 靜強度安全系數(shù)靜強度安全系數(shù)1. 當當n10r/min , 以以C0 S0 P

27、選軸承。選軸承。應用條件應用條件 :2. 當當n10r/min 且且 Dmn10000 時時 ， 選軸承要同時考慮選軸承要同時考慮C和和C0 。疲勞壽疲勞壽命計算命計算點蝕、磨粒磨損、塑性變形點蝕、磨粒磨損、塑性變形結構設計結構設計密封潤滑密封潤滑靜強度靜強度計算計算P0=X0FR+Y0FA KN4. 滾動軸承的組合結構設計滾動軸承的組合結構設計:1. 兩端單向固定兩端單向固定一、一、 軸系的固定方式軸系的固定方式: 2. 一端固定一端游動一端固定一端游動2. 兩端游動兩端游動軸系相對箱體或機架的固定方式。軸系相對箱體或機架的固定方式。二、二、 滾動軸承和軸上零件固定方式滾動軸承和軸上零件固定

28、方式:套筒套筒緊定螺釘緊定螺釘圓螺母與圓螺母與止推墊片止推墊片細牙雙圓螺母細牙雙圓螺母軸端擋軸端擋彈性擋圈彈性擋圈1. 軸上零件的軸向固定方法軸上零件的軸向固定方法 軸上零件的固定方式周向固定方法軸上零件的固定方式周向固定方法:2. 滾動軸承與箱體的固定方法滾動軸承與箱體的固定方法:4. 滾動軸承的組合結構設計滾動軸承的組合結構設計:三、軸上零件和滾動軸承的調整三、軸上零件和滾動軸承的調整:1. 滾動軸承游隙的調節(jié)滾動軸承游隙的調節(jié)墊片墊片2. 錐頂距的調節(jié)錐頂距的調節(jié)套杯套杯3. 蝸桿傳動的調節(jié)蝸桿傳動的調節(jié)四、密封與潤滑四、密封與潤滑:氈圈密封迷宮式密封軸向立軸綜合密封徑向密封圈密封油溝密封擋圈密封甩油密封7305C7305C軸系結構改錯軸系結構改錯滾動軸承的類型滾動軸承的類型滾動軸承的組成：滾動軸承的組成：滾動軸承參數(shù)2、內徑尺寸代號、內徑尺寸代號0099代號代號5=內徑尺寸（除內徑尺寸（除 00、01、02、03、之外）之外）00-10mm、01-12mm、 02-15mm 、03-17mm例：例：6005d=055=25mm當當d10mm及及d=22、28、32mm時，直接用時，直接用“/”分分開開例：例：618/6 深溝球軸承，內徑深溝球軸承，內徑 d=6mm（2）寬度系列）寬度系列0-正常寬度。正常寬度。1）通常不標出；）通常不標出；2）但對于調