機(jī)械設(shè)計課件第十一章：滾動軸承

外徑2mm；內(nèi)徑0.6mm；厚0.8mm第十一章滾動軸承11.1滾動軸承的構(gòu)造和特點1、滾動軸承的組成外圈1、內(nèi)圈2、滾動體3、保持架41234滾動體的種類有3、特點（與滑動軸承相比）

1)摩擦系數(shù)小，f=0.001~0.004;2)啟動靈活；

3)潤滑容易;4)標(biāo)準(zhǔn)化、互換;5)但抗沖擊載荷能力差，很難做成剖分式.滾動軸承中的承載形式為點或線接觸，最大接觸應(yīng)力可以高達(dá)4000MPa；2、材料、熱處理及用途

套圈及滾動體采用含鉻的專用的滾動軸承鋼（如GCr15、GCr15SiMn）并達(dá)到很高的硬度和精度。保持架一般用低碳鋼板沖壓制成，高速軸承多采用青銅、塑料等減磨材料制造。各類軸承及滾動體11.2滾動軸承的類型和選擇12.2.1滾動軸承的類型球軸承（點接觸、摩擦小、承載能力和抗沖擊能力弱）滾子軸承（線接觸、承載和抗沖擊能力強(qiáng)，但摩擦損耗大）按滾動體的形狀分軸承公稱接觸角:滾動體與外圈軌道接觸點的法線和軸承半徑方向的夾角1.向心軸承（主要承受徑向受載荷）2.推力軸承（主要承受軸向受載荷）按承受的載荷的方向或公稱接觸角可分為：國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T272-1993中，滾動軸承是按載荷方向及結(jié)構(gòu)不同進(jìn)行分類的。單列雙列按滾動體列數(shù)分：多列12.2.2滾動軸承類型的選擇選擇滾動軸承類型時可參考以下幾點：（1）當(dāng)載荷較大或有沖擊載荷時，宜用滾子軸承；當(dāng)載荷較小時，宜用球軸承。（2）當(dāng)只受徑向載荷時，或雖同時受徑向和軸向載荷，但以徑向載荷為主時，應(yīng)用向心軸承。當(dāng)只受軸向載荷時，一般應(yīng)用推力軸承。當(dāng)轉(zhuǎn)速很高時，可用角接觸球軸承或深溝球軸承。當(dāng)徑向和軸向載荷都較大時，應(yīng)采用角接觸軸承或圓錐滾子軸承。（4）當(dāng)要求支承具有較大剛度時，應(yīng)用滾子軸承。（5）當(dāng)軸的撓曲變形大或軸承座孔直徑不同、跨度大而對支承有調(diào)心要求時，應(yīng)選用調(diào)心軸承。（6）為便于軸承的裝拆，可選用內(nèi)、外圈分離的軸承。（7）從經(jīng)濟(jì)角度看，球軸承比滾子軸承便宜，精度低的軸承比精度高的軸承便宜，普通結(jié)構(gòu)軸承比特殊結(jié)構(gòu)的軸承便宜。（3）當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時，宜用球軸承；當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時，可用滾子軸承，也可用球軸承。11.3滾動軸承代號滾動軸承代號的構(gòu)成2.尺寸系列代號：承載能力發(fā)生變化寬度系列與直徑系列1.類型代號：（見表11.1）3.內(nèi)徑代號：內(nèi)徑大小4.內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號5.公差等級代號6.配置代號7.軸承代號的編制規(guī)則(1)軸承代號按表11-2所列的順序從左至右排列。(2)當(dāng)軸承類型代號用字母表示時,字母與其后的數(shù)字之間應(yīng)空一個字符。(3)基本代號與后置代號之間應(yīng)空一個字符,但當(dāng)后置代號中有“-”號或“/”號時,不再留空。(4)在尺寸系列代號中,位于括號中的數(shù)字省略不寫。(5)公差等級代號中的/P0省略不寫。例11.1:7210C7210C/P5/DF/P5/DF軸承類型為角接觸球軸承尺寸類型代號,其中寬度類型代號為0,窄系列,省略不寫,直徑系列代號為2,輕系列軸承內(nèi)徑空一個字符公稱接觸角軸承精度等級為P5級面對面配置32210/P3/DB練習(xí)背對背安裝3級精度直徑50mm寬、輕系列圓錐滾子軸承11.4滾動軸承的失效形式和計算準(zhǔn)則11.4.1滾動軸承的失效形式各接觸點受力：受交變載荷鋼球疲勞點蝕陶瓷球疲勞點蝕1.疲勞點蝕：滾動軸承最常見的失效形式。內(nèi)環(huán)上的疲勞點蝕軸承膠合2.塑性變形：受較大靜載或沖擊載荷3.磨粒磨損：雜質(zhì)進(jìn)入4.膠合：高速、重載、摩擦面發(fā)熱而溫度急劇升高，導(dǎo)致軸承元件的回火11.4.2滾動軸承的計算準(zhǔn)則壽命計算：對于轉(zhuǎn)動的滾動軸承，疲勞點蝕是其主要失效形式，因而主要是進(jìn)行壽命計算，必要時再作靜強(qiáng)度校核。靜強(qiáng)度計算：對于不轉(zhuǎn)動、低速或擺動的軸承，局部塑性變形是其主要失效形式，因而主要是進(jìn)行靜強(qiáng)度計算。校核極限轉(zhuǎn)速：對于高速軸承，發(fā)熱以至膠合是其主要失效形式，因而除進(jìn)行壽命計算外還應(yīng)該校核極限轉(zhuǎn)速。對于其他失效形式可通過正確的潤滑和密封、正確的操作與維護(hù)來解決。11.5滾動軸承的壽命計算11.5.1基本公式基本額定動負(fù)荷：軸承工作溫度在以下,基本額定壽命時，軸承所能承受的最大載荷，用C表示(單位為N；代表軸承的承載能力，可手冊查得)?；绢~定壽命L

：一批相同軸承，在相同條件下運轉(zhuǎn)，90%軸承在疲勞點蝕前轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為106r。基本額定動負(fù)荷的方向:對于推力軸承為純軸向載荷對于向心軸承為純徑向載荷有關(guān)系在當(dāng)量動載荷P作用下的基本額定壽命為滾動軸承的載荷與壽命之間的關(guān)系:常用小時數(shù)表示基本額定壽命Lh引入溫度系數(shù)fT和載荷系數(shù)fP11.5.2當(dāng)量動載荷把實際載荷折算為與基本額定動負(fù)荷的方向相同的一假想載荷，在該假想載荷作用下軸承的壽命與實際載荷作用下的壽命相同，則稱該假想載荷為當(dāng)量動載荷，用P表示當(dāng)量動載荷P的計算式：11.5.3角接觸軸承的內(nèi)部軸向力軸承類型角接觸球軸承圓錐滾子軸承7000C型(α=150)7000AC型(α=250)7000B型(α=400)S0.4Fr0.7FrFrFr/2Y表11.13角接觸軸承的內(nèi)部軸向力S(注：Y為Fa/Fr>e時的值)由力的平衡條件得軸承上的軸向載荷只有自身的內(nèi)部軸向力,即軸承Ⅱ上的軸向載荷為取軸承內(nèi)圈和軸為一體2在分析軸承的軸向載荷時，必須考慮內(nèi)部軸向力的影響2計算角接觸軸承軸向力的方法如下：1）判斷軸上全部軸向力(包括外載荷和軸承內(nèi)部軸向力)合力的指向，確定“壓緊”端軸承；2）“壓緊”端軸承的軸向力等于除本身的內(nèi)部軸向力外，其余所有軸向力的代數(shù)和(同向相加，反向相減（大減?。?；3）“放松”端軸承的軸向力等于它本身的內(nèi)部軸向力。Fx=1000N？11.5.4軸承壽命計算程序流程圖11.6滾動軸承的靜強(qiáng)度計算基本額定靜負(fù)荷C0：軸承標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，滾動軸承中受載最大的滾動體與滾道的接觸中心處引起的接觸應(yīng)力達(dá)到一定值（如滾動軸承為4000MPa）時的載荷。它是限制塑性變形的極限載荷值?；绢~定靜負(fù)荷C0的方向：向心軸承：為純徑向載荷；推力軸承：為純軸向載荷。

當(dāng)量靜載荷P0：是一個假想載荷，在當(dāng)量靜載荷作用下，軸承的受載最大滾動體與滾道接觸處的塑性變形總量與實際載荷作用下的塑性變形總量相同。其作用方向與基本額定靜負(fù)荷C0相同。滾動軸承的靜強(qiáng)度校核公式：，由表11.14查取對于向心角接觸軸承，當(dāng)量靜載荷取下面兩式中計算出的較大值對于軸向接觸軸承對于推力角接觸軸承11.7滾動軸承的極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速

:軸承在一定載荷和潤滑條件下所允許的最高轉(zhuǎn)速。載荷系數(shù)：當(dāng)軸承的當(dāng)量動負(fù)荷P超過0.1C時,接觸應(yīng)力增大，潤滑惡化，溫度升高，需將手冊中的極限轉(zhuǎn)速乘以小于1的系數(shù)。載荷分布系數(shù)：當(dāng)向心軸承受軸向載荷時,受載滾動體數(shù)目增加，摩擦力矩增大，潤滑變差，需將手冊中查得的極限轉(zhuǎn)速乘以小于1的系數(shù)。極限轉(zhuǎn)速為：

滾動軸承轉(zhuǎn)速過高會因摩擦發(fā)熱而使溫度急驟升高，導(dǎo)致滾動軸承元件退火或膠合而失效，所以當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時，還應(yīng)校核該動軸承極限轉(zhuǎn)速，軸承的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)小于其極限轉(zhuǎn)速。11.8滾動軸承部件結(jié)構(gòu)設(shè)計軸承部件：在機(jī)器中,傳動件、軸、滾動軸承、機(jī)體、潤滑及密封等組成為一個相互聯(lián)系的有機(jī)整體。在進(jìn)行軸承部件結(jié)構(gòu)設(shè)計時，主要應(yīng)考慮以下幾個問題。11.8.1軸承部件的軸向固定軸向固定：軸向力的承受方式1.兩端固定支承分析軸向力如何承受，即力如何傳到支承上游隙C=0.25~0.35支點跨距l(xiāng)<300~350mm2.一端固定、一端游動支承間隙：2~3mm固定端如何固定游動端如何游動支點跨距l(xiāng)>300~350mm3.兩端游動支承由于人字齒輪存在誤差齒向載荷不均小齒輪軸做成兩端游動4.支承剛度跨距大，受力情況不好軸的剛度小跨距小，受力情況好軸的剛度大11.8.2軸承部件的調(diào)整1.軸承間隙的調(diào)整2.軸上傳動件位置的調(diào)整(a)加減墊片(b)調(diào)整螺釘墊片1調(diào)整錐齒輪位置墊片2調(diào)整軸承間隙徑向位置由中心距保證軸向位置用墊片調(diào)整蝸輪位置調(diào)整11.8.3滾動軸承的配合配合標(biāo)注：因是標(biāo)準(zhǔn)件內(nèi)圈與軸基孔制：可只標(biāo)注軸外圈與孔基軸制：可只標(biāo)注孔配合種類：緊配合：轉(zhuǎn)速高、載荷大、溫度高、有振動的軸承松配合：經(jīng)常拆卸或游動支撐的軸承11.8.4軸承的裝拆1.熱油加熱軸承增大內(nèi)孔直徑(≤80~900C以免回火)2.利用拆裝工具：壓力機(jī)注意：內(nèi)、外環(huán)用不同工具注意：h≥1/4外環(huán)厚度11.8.5滾動軸承的潤滑和密封1.滾動軸承的潤滑潤滑的目的：減少摩擦磨損、吸收振動、降低溫度潤滑方式可根據(jù)速度因數(shù)dn值來選擇：當(dāng)dn<（1.5~2）╳

105mmr/min時：采用脂潤滑：可承受較大載荷，便于密封及維護(hù)，不宜填充過多。油潤滑：噴油或浸油、浸油高度不超過滾動體中心

dn>（1.5~2）╳

105mmr/min浸油潤滑2.滾動軸承的密封11.9減速器輸出軸部件設(shè)計一級圓柱齒輪減速器由輸入軸部件、輸出軸部件和機(jī)體組成輸出軸部件設(shè)計過程主要包括：（1）初定尺寸（2）畫結(jié)構(gòu)草圖（3）校核計算（4）完成部件圖設(shè)計（5）完成零件圖設(shè)計進(jìn)而，軸的支點及力作用點間的跨距也隨之確定下來。7209C軸承力作用點距外環(huán)原邊18.2mm，取該點為支點。取聯(lián)軸器中間為力作用點，則可得跨距L1=104.2mm，L2=51.8mm，L3=51.8mm。(8)鍵聯(lián)接。聯(lián)軸器及齒輪與軸的周向聯(lián)接均采用A型普通平鍵聯(lián)接，分別為鍵10×56GBl096-1990及鍵14×56GB1096-1990。完成的結(jié)構(gòu)設(shè)計草圖如圖11.22所示。必須指出：①在校核計算之前所進(jìn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計是草圖，只需畫出校核計算所必需的結(jié)構(gòu)尺寸即可，而其余結(jié)構(gòu)須待校核合格之后再完成。在畫結(jié)構(gòu)草圖時，要特別注意決定齒輪、機(jī)體、軸承、聯(lián)軸器的相互位置關(guān)系的5條端面位置線，即齒輪端面、機(jī)體內(nèi)壁、軸承內(nèi)端面、軸承座外端面及聯(lián)軸器輪轂端面。這5條線是畫相應(yīng)零件的基準(zhǔn)位置，因此，在作圖中應(yīng)該認(rèn)真核查，以防有誤。4.軸的受力分析5.校核軸的強(qiáng)度6.校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度7.校核軸承壽命超低溫液氫泵用混合式陶瓷軸承滾動軸承的應(yīng)用1883年德國的Fischer先生發(fā)明了磨制鋼球的球磨機(jī)并創(chuàng)建FAG公司以來，伴隨著滾動軸承工業(yè)的誕生和發(fā)展，F(xiàn)AG的產(chǎn)品在幾乎所有可能的領(lǐng)域內(nèi)得到了充分的認(rèn)證并一直扮演著十分重要的角色，滾動軸承的應(yīng)用滾動軸承的應(yīng)用瑞典SKF公司新一代SKF球面滾子軸承--Explorer"探索者"系列的性能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過ISO國際標(biāo)準(zhǔn)的計算方法，而ISO亦無法恰當(dāng)?shù)仡A(yù)測其預(yù)期壽命……

--軸承如此經(jīng)久耐用，它將改變工業(yè)設(shè)備的維修計劃

--軸承如此先進(jìn)卓越，它將為設(shè)計工程師，開拓一個充滿嶄新選擇的世界，從而創(chuàng)造新一代的工業(yè)機(jī)械設(shè)備。滾動軸承的應(yīng)用這類軸承適用於內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)。由于其特殊的設(shè)計，可以應(yīng)用於此種高轉(zhuǎn)

速、高溫、不利于潤滑且又具有特殊載荷和運動狀態(tài)的支承。其中，KZK曲

柄銷支承用的滾針和保持架組件，採用M型保持架，可因應(yīng)客戶特殊要求，

在保持架表面進(jìn)行鍍銀、鍍銅處理。滾動軸承的應(yīng)用推力軸承由滾動體、推力保持架及推力墊圈組成。滾動體可以是滾針或圓柱

滾子。滾針或圓柱滾子受