深溝軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)課件

產(chǎn)品開發(fā)部深溝球軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)產(chǎn)品開發(fā)部深溝球軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)2內(nèi)容簡介

一、概述二、優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方法）三、深溝球軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)及主要參數(shù)四、結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)五、密封軸承設(shè)計(jì)六、軸承設(shè)計(jì)舉例七、深溝球軸承發(fā)展方向2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)2內(nèi)容簡介一、概述2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)3一、概述深溝球軸承的特點(diǎn)：量大面廣，其基型及其變形結(jié)構(gòu)產(chǎn)品占軸承總產(chǎn)量的70%以上優(yōu)化設(shè)計(jì)水平與國外公司比較：規(guī)格型號數(shù)量111136038占總規(guī)格比例100%11.7%54.1%34.2%

1.0220.90～0.980.99～1.011.02～1.17水平比較高于SKF低于SKF與SKF相當(dāng)高于SKF2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)3一、概述深溝球軸承的特點(diǎn)：規(guī)格型號2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)4一、概述深溝球軸承的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)深溝球軸承的主要結(jié)構(gòu)形式有基本型、帶防塵蓋和帶密封圈深溝球軸承。帶防塵蓋的深溝球軸承防塵蓋與內(nèi)圈之間有徑向間隙，極限轉(zhuǎn)速與基本型深溝球軸承相同，軸承裝配時(shí)填入了適量潤滑劑，在使用過程中不用填加潤滑劑。帶密封圈的深溝球軸承一般采用鋼骨架式丁腈橡膠密封圈，有接觸式和非接觸式之分。接觸式密封密封效果較好，但摩擦力矩較大，極限轉(zhuǎn)速較低；非接觸式密封，其極限轉(zhuǎn)速與基本型深溝球軸承相同。軸承裝配時(shí)填入了適量潤滑劑，在使用過程中不用填加潤滑劑。2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)4一、概述深溝球軸承的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)深溝2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)5二、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)包括建立優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的數(shù)學(xué)模型和選擇恰當(dāng)?shù)膬?yōu)化方法與程序兩方面的內(nèi)容列出每個(gè)主題要花費(fèi)的時(shí)間網(wǎng)格法、牛頓法、共軛梯度法、坐標(biāo)輪換法、鮑為爾法、隨機(jī)方向法、懲罰函數(shù)法、線形逼近法、廣義簡約梯度法等等2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)5二、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)包括建2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)6深溝球軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：就深溝球軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)而言，它屬于一種離散變量優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，其具體表現(xiàn)在：1深溝球軸承的滾動(dòng)體數(shù)量有限、為離散的自然數(shù)；2深溝球軸承的滾動(dòng)體已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，其直徑為有限個(gè)離散值；3深溝球軸承外型尺寸為一系列離散的標(biāo)準(zhǔn)值。2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)6深溝球軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：就深溝球2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)7網(wǎng)格法簡介：網(wǎng)格法是解非線形規(guī)劃的最簡單的方法，事實(shí)上它是一種窮舉法。設(shè)問題為：極小化f(x),x∈En滿足約束gi(x)≥0,j=1,…,m.變量的取值范圍為ai≤xi≤bi,I=1,…,n2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)7網(wǎng)格法簡介：網(wǎng)格法是解非線形規(guī)劃的2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)8網(wǎng)格法簡介(2)：2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)8網(wǎng)格法簡介(2)：2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)9三、深溝球軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)深溝球軸承的承載能力是以其額定動(dòng)載荷Cr來衡量。

優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)9三、深溝球軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)深溝球軸承的2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)10主要參數(shù)約束條件主參數(shù):Z，Dw，Dwp

約束條件有三個(gè):0.5(D+d)≤DWP≤0.515(D+d)

2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)10主要參數(shù)約束條件主參數(shù):約2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)11形成網(wǎng)格點(diǎn)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)11形成網(wǎng)格點(diǎn)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)12判斷點(diǎn)是否符合條件判斷點(diǎn)是否符合條件2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)12判斷點(diǎn)是否符合條件判斷點(diǎn)是否符合2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)13求最大值及對應(yīng)點(diǎn)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)13求最大值及對應(yīng)點(diǎn)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)14四、結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)右圖為深溝球軸承簡圖其中:1、滾動(dòng)軸承幾何學(xué)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)14四、結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)右圖為深溝2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)152、深溝球軸承填球角研究容許填球角有由幾何條件確定的容許填球角ψg

和由許用應(yīng)力確定的容許最大填球角ψs

之分。右圖為幾何填球角計(jì)算模型2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)152、深溝球軸承填球角研究容許填球2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)162、深溝球軸承填球角研究由幾何條件確定的容許填球角ψg為：

當(dāng)徑向游隙Gr=0時(shí)，上式可簡化為：

2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)162、深溝球軸承填球角研究由幾何條2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)172、深溝球軸承填球角研究由許用應(yīng)力確定的容許最大填球角ψs可近似地表示為：式中：K--系數(shù)，K=0.2324度/[N/mm2]1/2[δ]--許用應(yīng)力，N/mm2R--截面形心與外圈中心之距離，mmY--截面形心距擋邊距離，mm2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)172、深溝球軸承填球角研究由許用應(yīng)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)182、深溝球軸承填球角研究一般情況下，設(shè)計(jì)填球角ψ應(yīng)滿足：個(gè)別情況下，當(dāng)ψg〈ψs時(shí)，允許ψ大于ψg但不超過ψs，此時(shí)，在外圈未變形之前將有一個(gè)鋼球不能進(jìn)入滾道，只有在壓縮外圈的同時(shí)，最后一個(gè)鋼球才能進(jìn)入滾道而完成裝配自動(dòng)裝配時(shí)，深溝球軸承填球角理想值為181°～186°，小于181°，容易散球，大于186°，自動(dòng)裝配較為困難，這次優(yōu)化設(shè)計(jì)規(guī)定填球角上限為：100系列195°；200系列194°，300系列°，400系列192°。據(jù)此設(shè)計(jì)的所有規(guī)格，都滿足ψ〈ψs的條件，就是說，不會出現(xiàn)裝配分球時(shí)外圈產(chǎn)生殘余變形的情況2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)182、深溝球軸承填球角研究一般情況2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)192、深溝球軸承填球角研究另外，在設(shè)計(jì)填球角下，裝球分球所需壓力和壓縮量是裝配中需要的兩個(gè)重要參數(shù)，它們可分別表示為（假定μ=0）：式中：Pmin—最小裝配壓力E—彈性模量J—外圈橫截面的慣性矩R—截面形心與外圈中心距離δ0—最小壓縮量ψ—設(shè)計(jì)填球角2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)192、深溝球軸承填球角研究另外，在2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)203、外圈帶游隙設(shè)計(jì)

本次優(yōu)化設(shè)計(jì)采用外圈帶游隙設(shè)計(jì)。即：Grmin、Grmax分別代表游隙下限和上限值。2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)203、外圈帶游隙設(shè)計(jì)本次優(yōu)化設(shè)計(jì)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)214、內(nèi)外溝道不等曲率設(shè)計(jì)溝曲率半徑一般可表示為：

設(shè)計(jì)中取：2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)214、內(nèi)外溝道不等曲率設(shè)計(jì)溝曲率半2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)225、擋邊高度設(shè)計(jì)以6204為例

50年代擋邊高系數(shù)為0.29560年代擋邊高系數(shù)為0.257

缺點(diǎn)：在有較大徑向游隙，同時(shí)承受一定量的軸向負(fù)荷時(shí)很容易造成接觸橢圓截?cái)喱F(xiàn)象，從而使軸承過早失效

2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)225、擋邊高度設(shè)計(jì)以6204為例2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)235、擋邊高度設(shè)計(jì)國際上各大軸承公司深溝球軸承擋邊高系數(shù)不盡相同一般取值范圍是：6000系列0.3～0.46200、6300、6400系列0.4左右

日本KOYO司Kdi=0.34～0.37Kde=0.30～0.35原因：外圈滾道接觸橢圓長短軸之比a/b比內(nèi)圈小，Kde<Kdi時(shí)不會出現(xiàn)外圈接觸橢圓被截?cái)?，同時(shí)減小外圈擋邊高，增大了允許填球角，減小了裝球變形力2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)235、擋邊高度設(shè)計(jì)國際上各大軸承公2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)246、保持架設(shè)計(jì)

保持架是決定軸承性能的關(guān)鍵因素深溝球軸承的保持架結(jié)構(gòu)形式

車制實(shí)體保持架塑料保持架沖壓浪型保持架2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)246、保持架設(shè)計(jì)保持架是決定軸承2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)256、保持架設(shè)計(jì)

沖壓浪型保持架1.保持架的兜窩深度K取保持架球窩半徑的最大值，板寬系數(shù)取0.45，考慮到生產(chǎn)保持架連續(xù)套材和系列生產(chǎn)因素，允許取為0.42～0.452.為了降低軸承的振動(dòng)與噪聲，國際先進(jìn)軸承公司為減小保持架竄動(dòng)，采用錐度過盈鉚釘，減少兩片半保持架間的錯(cuò)位3.本優(yōu)化設(shè)計(jì)選用了鉚釘與鉚釘孔間的配合為過渡配合，鉚釘頭帶錐度，便于裝配。有條件的公司可以采用過盈鉚釘裝配

2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)256、保持架設(shè)計(jì)沖壓浪型保持架12023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)266、保持架設(shè)計(jì)

車制黃銅保持架的一種新結(jié)構(gòu)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)266、保持架設(shè)計(jì)車制黃銅保持架的2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)276、保持架設(shè)計(jì)

舊結(jié)構(gòu)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求兜孔的表面粗糙度及等分精度有要求，但要求不高，兩半保持架不同，不可互換兜孔的形狀、表面粗糙度及等分精度要求較高，對設(shè)備和操作工要求高，兩半保持架完全相同，可互換性能比較潤滑性能不好，摩擦和溫升高，振動(dòng)噪聲小潤滑性能好，摩擦和溫升低，振動(dòng)噪聲小，使用壽命長，可靠性高加工制造采用徑向鉆削的方法，成本低廉專用的球型銑刀，從端面切入銑削而成，成本較高車制黃銅保持架兩種結(jié)構(gòu)對比2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)276、保持架設(shè)計(jì)舊結(jié)構(gòu)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)28五、密封軸承設(shè)計(jì)

密封對軸承壽命的影響：普通密封型深溝球軸承的壽命是對應(yīng)開放型深溝球軸承在相同條件下壽命的三倍以上所以密封型深溝球軸承應(yīng)用相當(dāng)廣泛密封系統(tǒng)兩個(gè)基本作用：一是保持潤滑劑二是防止雜質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)部和潤滑劑內(nèi)密封作用必須在相對運(yùn)動(dòng)表面（通常是軸或軸承內(nèi)圈與軸承座）之間實(shí)現(xiàn)。密封不僅要適應(yīng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而且要考慮由跳動(dòng)、游隙、偏斜、變形引起的偏心。密封件的結(jié)構(gòu)選擇取決于潤滑劑的類型，另外還要考慮必須加以排除的夾雜物的數(shù)量和性質(zhì)，其最終選擇取決于轉(zhuǎn)速、摩擦、磨損、工作條件、便于更換、經(jīng)濟(jì)性等因素。2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)28五、密封軸承設(shè)計(jì)密封對軸承壽命2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)29密封軸承設(shè)計(jì)的原則是：保證在基礎(chǔ)軸承上，安裝上密封圈或防塵蓋后，其密封空間為最大這受很多因素制約，主要有三個(gè)：1.

外圈密封槽止口最小厚度，一般取0.5mm2.

外圈密封槽底處套圈最小壁厚，不小于[0.09（D-d）-1]3.保持架與密封圈內(nèi)徑唇部最小距離不小于0.3mm1、密封軸承設(shè)計(jì)的原則2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)29密封軸承設(shè)計(jì)的原則是：保證在基礎(chǔ)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)302、外圈密封槽與密封圈外徑唇部設(shè)計(jì)(1)

密封軸承外圈唇部結(jié)構(gòu)

2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)302、外圈密封槽與密封圈外徑唇部設(shè)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)312、外圈密封槽與密封圈外徑唇部設(shè)計(jì)(2)

a為日本NTN、NSK公司和美國G·B·C公司等廣泛采用。國內(nèi)很多廠家也曾采用此結(jié)構(gòu)，其基本特點(diǎn):是密封圈采用軸向定位，側(cè)向壓縮的定位配合方法，具有在密封槽尺寸精度較高的前提下，裝配容易。缺點(diǎn):是密封槽尺寸精度較低時(shí)密封圈裝不上或配合過松，容易造成密封圈在槽中打滑甚至出現(xiàn)外圈漏脂的情況。本次優(yōu)化設(shè)計(jì)采用的結(jié)構(gòu)b特點(diǎn)：密封圈采用徑向定位，軸向引導(dǎo)，徑向和側(cè)向聯(lián)合壓縮定位的配合方法，具有對密封槽精度要求低，定位配合可靠的優(yōu)點(diǎn)。2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)312、外圈密封槽與密封圈外徑唇部設(shè)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)322、外圈密封槽與密封圈外徑唇部設(shè)計(jì)(3)

本次優(yōu)化設(shè)計(jì)采用的是第二種結(jié)構(gòu)其基本特點(diǎn)是：密封圈采用徑向定位，軸向引導(dǎo)，徑向和側(cè)向聯(lián)合壓縮定位的配合方法，具有對密封槽精度要求低，定位配合可靠的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是裝配壓力較大。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，在密封圈外徑唇部開一個(gè)減壓槽，其半徑為R，這樣裝配壓力與國際典型結(jié)構(gòu)相當(dāng)。外圈壓縮量由壓縮量參數(shù)確定，一般為徑向過盈0.08～0.16mm，在此壓縮量下，即保證外圈不漏脂，又能保證較小的裝配壓力。外圈壓坡角θ為45o，若θ過大，為保證最小止口寬度b則會造成密封槽向滾道側(cè)移動(dòng)，減小了密封空間，裝防塵蓋時(shí)，有可能造成徑向分力過大，使外圈外漲；若θ過小，在裝防塵蓋時(shí)有可能引起軸向分力過大，使密封槽崩口。2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)322、外圈密封槽與密封圈外徑唇部設(shè)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)333、內(nèi)圈擋邊與密封圈內(nèi)徑唇部設(shè)計(jì)(1)

非接觸式密封軸承內(nèi)徑唇部的典型結(jié)構(gòu)

2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)333、內(nèi)圈擋邊與密封圈內(nèi)徑唇部設(shè)計(jì)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)343、內(nèi)圈擋邊與密封圈內(nèi)徑唇部設(shè)計(jì)(2)

a結(jié)構(gòu)為日本NTN、NSK等公司所采用。這種密封采用動(dòng)壓密封原理，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)具有良好的防外界雜質(zhì)進(jìn)入、防潤滑脂泄漏效果，軸承停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，則形成靜壓曲路密封，密封效果良好。但，對密封槽要求高，對密封槽軸向公差，軸承軸向游隙較敏感b為國內(nèi)部分廠家曾普遍采用的結(jié)構(gòu)，它也形成動(dòng)壓密封，但動(dòng)壓效果會使外界雜質(zhì)進(jìn)入軸承，密封間隙短，效果差c是優(yōu)化設(shè)計(jì)采用的結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是：避開了軸向公差、軸向游隙的影響，密封面磨加工提高了密封副精度，內(nèi)圈擋邊無槽降低了加工成本，密封圈內(nèi)徑為非接觸唇加潤滑脂滯留槽，在軸承有漏脂趨勢時(shí)，溢出的脂停留在槽內(nèi)，將非接觸唇與擋邊用脂密封起來，提高了密封性能非接觸式密封副密封間隙越長，間隙量越小越好，但密封間隙長度受結(jié)構(gòu)限制，間隙量受加工精度限制。間隙量由間隙參數(shù)確定，一般取為直徑方向0.4～1.0mm。2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)343、內(nèi)圈擋邊與密封圈內(nèi)徑唇部設(shè)計(jì)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)35接觸式密封軸承內(nèi)圈唇部的典型結(jié)構(gòu)

3、內(nèi)圈擋邊與密封圈內(nèi)徑唇部設(shè)計(jì)(3)

2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)35接觸式密封軸承內(nèi)圈唇部的典型結(jié)構(gòu)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)36a是傳統(tǒng)的密封結(jié)構(gòu)，以前為世界各國采用，目前SKF公司仍采用此結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)采用圓弧式徑軸向聯(lián)合貼壓式密封，密封面磨加工，接觸壓力小，密封可靠。缺點(diǎn)是對軸向游隙、公差較為敏感，而且外界磨粒性介質(zhì)易造成對密封唇的磨損，多一個(gè)圓弧加工面b是NSK公司采用的密封結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：它采用兩個(gè)非接觸唇加一個(gè)接觸唇，密封間隙長，具有動(dòng)壓效果；接觸唇亦為側(cè)向貼壓式密封，接觸壓力小，密封效果特別好。缺點(diǎn)：對密封槽精度要求高，密封唇磨損快。c是FAG公司采用的結(jié)構(gòu)，采用徑向貼壓式密封，密封可靠，密封面磨加工精度高，比a、b兩種結(jié)構(gòu)少一個(gè)加工面，節(jié)約費(fèi)用，并避開了軸向游隙的影響。缺點(diǎn)：接觸壓力大，為此在密封唇部開有減壓槽。但是外界磨粒性介質(zhì)會集存在減壓槽內(nèi)，對裸露的唇部造成磨損。3、內(nèi)圈擋邊與密封圈內(nèi)徑唇部設(shè)計(jì)(4)

2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)36a是傳統(tǒng)的密封結(jié)構(gòu)，以前為世界各2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)37優(yōu)化設(shè)計(jì)采用d結(jié)構(gòu)。它具有c結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，避免了其缺點(diǎn)。在接觸唇外側(cè)增加了一個(gè)非接觸唇和一個(gè)潤滑脂滯留槽，加長了密封間隙，提高了密封效果，避免了磨粒性介質(zhì)對接觸唇的磨損。接觸唇與擋邊之間的壓縮量由接觸參量系數(shù)K確定，壓縮量范圍是0.1～0.8mm。另外，潤滑脂引導(dǎo)角β一般取為30°～60°，其作用是引導(dǎo)潤滑脂流動(dòng)，防止脂的泄漏。3、內(nèi)圈擋邊與密封圈內(nèi)徑唇部設(shè)計(jì)(5)

2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)37優(yōu)化設(shè)計(jì)采用d結(jié)構(gòu)。3、內(nèi)圈擋邊2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)384、金屬防塵蓋的設(shè)計(jì)(1)

防塵蓋的基本結(jié)構(gòu)是開槽式外卷邊加內(nèi)彎邊一方面可以增加防塵蓋的強(qiáng)度和剛度另一方面可以減小裝配壓力和由裝配形成的防塵蓋外漲力，減小外圈變形，增加內(nèi)徑密封副長度由密封槽尺寸確定防塵蓋外卷邊尺寸，裝配成型后，外卷邊形成一個(gè)仍以卷邊圓弧為半徑的整圓，壓緊在密封槽的兩個(gè)側(cè)面上，防塵蓋外徑不與密封槽底接觸，防塵蓋內(nèi)徑與內(nèi)圈擋邊間的間隙一般取為0.3～1.2mm，裝配成型前后的結(jié)構(gòu)如圖2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)384、金屬防塵蓋的設(shè)計(jì)(1)防塵2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)39卷邊防塵蓋裝配成型前后結(jié)構(gòu)示意圖

4、金屬防塵蓋的設(shè)計(jì)(2)

2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)39卷邊防塵蓋裝配成型前后結(jié)構(gòu)示意圖2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)401外卷邊成型時(shí)所需長度的確定

卷邊防塵蓋裝配成型前后幾何關(guān)系圖

L1：裝配前的圓弧部分L2：直徑部分L3：卷邊時(shí)卷邊圓中心外移量L4：卷邊時(shí)的干涉部分：卷邊圓的周長裝配成型后裝配前：L=L1+L2+L3+L4

4、金屬防塵蓋的設(shè)計(jì)(3)

2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)401外卷邊成型時(shí)所需長度的確定2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)414、金屬防塵蓋的設(shè)計(jì)(4)

經(jīng)過幾何推導(dǎo)，得外卷邊成型所需總長度為：：卷邊圓的周長裝配成型后2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)414、金屬防塵蓋的設(shè)計(jì)(4)經(jīng)過2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)42防塵蓋卷邊圓處防塵蓋寬度的理論計(jì)算公式為：經(jīng)驗(yàn)表明：由于卷邊圓半徑與板厚相差太少，卷邊處外徑的金屬層拉伸太大，同時(shí)，鋼板厚度和防塵蓋寬度及外徑都是負(fù)公差，因此按理論計(jì)算的防塵蓋寬度往往出現(xiàn)缺料或松動(dòng)現(xiàn)象。4、金屬防塵蓋的設(shè)計(jì)(5)

2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)42防塵蓋卷邊圓處防塵蓋寬度的理論計(jì)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)43Db1SFRFBFδ1δ2超過到理論值圖冊值

300.70.20.31.61.90.0420.09630500.80.20.41.92.10.0480.12650800.90.30.42.22.40.1700.155801201.00.30.52.62.70.1890.1841201801.20.40.52.83.20.2270.214在此公式的基礎(chǔ)上，代入有關(guān)參數(shù)進(jìn)行變換和約簡，便得到了寬度尺寸BF的經(jīng)驗(yàn)公式：

4、金屬防塵蓋的設(shè)計(jì)(6)

2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)43Db1SFRFBFδ1δ2超過到2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)444、金屬防塵蓋的設(shè)計(jì)(7)

2卷邊圓半徑RF的確定防塵蓋外卷邊圓半徑RF增大，加工容易；但RF取值又不能太大，還要保證卷邊圓與壓坡間的接觸點(diǎn)直徑大于止口直徑D3，RF的值亦不能太小。RF值需根據(jù)上述諸多因素綜合考慮密封槽底寬和槽底深為定值的情況下，RF可表示為：裝配成型后，卷邊圓外徑與槽底的徑向間隙δ1，壓坡上的接觸點(diǎn)到止口徑向距離δ2，可分別表示為：2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)444、金屬防塵蓋的設(shè)計(jì)(7)22023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)45為了防止裝配時(shí)防塵蓋外徑與密封槽止口發(fā)生干涉，便于自動(dòng)裝配，優(yōu)化設(shè)計(jì)的防塵蓋外徑DF與密封槽止口之間留有間隙，給出DF=D3-δF，DF允差及δF取值見下表D超過---305080120到305080120180DF圖冊值-0.065-0.149-0.08-0.18-0.10-0.22-0.12-0.26-0.145-0.305允差修訂值-0.065-0.117-0.08-0.144-0.10-0.174-0.12-0.207-0.145-0.245δF0.100.150.200.200.253防塵蓋外徑DF與密封槽止口間隙的確定4、金屬防塵蓋的設(shè)計(jì)(8)

2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)45為了防止裝配時(shí)防塵蓋外徑與密封槽2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)464、金屬防塵蓋的設(shè)計(jì)（9）

間隙參量δm4取值見表，防塵蓋內(nèi)徑與擋邊間的直徑間隙為1.15～1.75mm,間隙偏大，密封性能受影響壓縮防塵蓋內(nèi)徑間隙，壓縮后的表達(dá)式為：防塵蓋內(nèi)徑dF與內(nèi)圈直徑d2之間的間隙愈小，成品軸承密封性能愈好，最初給出：δm4的取值也略有變動(dòng)，詳見表。壓縮后的防塵蓋內(nèi)徑與內(nèi)圈擋邊之間的直徑間隙為0.5～0.9mm。d超過

18305080m4原值0.150.250.350.550.75修正值0.10.20.30.40.52023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)464、金屬防塵蓋的設(shè)計(jì)（9）間隙2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)475、填脂量的計(jì)算對各種型號軸承內(nèi)部空間容積的計(jì)算做如下簡化和規(guī)定：1、各種型號軸承內(nèi)部尺寸采用《向心球軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)統(tǒng)一圖冊（83）》規(guī)定的尺寸。計(jì)算容積時(shí)以公稱尺寸為準(zhǔn)，不考慮公差對空間容積的影響；2、保持架體積計(jì)算以兜孔沖壓前的體積為準(zhǔn)；3、略去密封圈唇部間隙和變形對空間容積的影響密封空間的計(jì)算較為簡單，不再講解2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)475、填脂量的計(jì)算對各種型號軸承內(nèi)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)485、填脂量的計(jì)算填脂量計(jì)算對于每個(gè)型號的軸承，只要知道其幾何參數(shù)（D1、D2、d1、d2、B、Re、Ri、P、S、DC、dC），即可計(jì)算出其空間容積若已知潤滑脂的密度為，則每種型號軸承的填脂量為：其中：M－填脂重量K－填脂率，Ｋ≈0.33～0.50

－潤滑脂密度，g/cm32023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)485、填脂量的計(jì)算填脂量計(jì)算對于每2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)495、填脂量的計(jì)算一種新方法低速時(shí)，潤滑脂充滿甚至超過靜空間高速時(shí)，潤滑脂略少于靜空間密封空間=動(dòng)空間+靜空間動(dòng)空間：內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件掃過的空間（含保持架與內(nèi)圈間體積部分）靜空間：密封空間中除去動(dòng)空間的部分2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)495、填脂量的計(jì)算一種新方法低速時(shí)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)50六、設(shè)計(jì)舉例1、開式深溝球軸承設(shè)計(jì)外形尺寸：D=47，d=20，B=14

利用計(jì)算機(jī)采用網(wǎng)絡(luò)法優(yōu)化計(jì)算的主參數(shù)DW=9.525，Z=9，DWP=46.5及負(fù)荷Cr=19.46KN，Cor=11.31KNa主參數(shù)的選擇b套圈設(shè)計(jì)◎溝曲率半徑內(nèi)溝曲率半徑Ri：外溝曲率半徑Re：2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)50六、設(shè)計(jì)舉例1、開式深溝球軸承設(shè)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)51◎溝道直徑內(nèi)圈溝道直徑di：

外圈溝道直徑De：其中：平均游隙：◎溝位置a

1、開式深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)51◎溝道直徑1、開式深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)52◎套圈擋邊直徑內(nèi)圈擋邊直徑d2：

外圈擋邊直徑D2：◎倒角裝配倒角r和非裝配倒角r3、r8的尺寸及公差，根據(jù)最小單向倒角rmin的尺寸查表取為1、開式深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)52◎套圈擋邊直徑◎倒角1、開式深2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)53◎標(biāo)志、標(biāo)志尺寸標(biāo)志面有效寬度hw由hw、DK查表得標(biāo)志高為1.5mm標(biāo)志中心圓直徑1、開式深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)53◎標(biāo)志、標(biāo)志尺寸標(biāo)志面有效寬度h2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)54◎保持架鋼板厚度Sc浪形保持架設(shè)計(jì)

取標(biāo)準(zhǔn)板厚S=1◎保持架寬度Bc1、開式深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)54◎保持架鋼板厚度Sc浪形保2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)55◎保持架中心圓直徑DCP◎保持架內(nèi)、外徑◎保持架兜窩的深度K:◎保持架球兜內(nèi)球面半徑RC1、開式深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)55◎保持架中心圓直徑DCP◎保持架2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)56◎驗(yàn)算徑向竄動(dòng)量算得的BC、RC、K值必然使保持架在軸承內(nèi)產(chǎn)生徑向竄動(dòng)，其徑向竄動(dòng)量，應(yīng)在0.2～0.8范圍內(nèi):滿足要求1、開式深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)56◎驗(yàn)算徑向竄動(dòng)量滿足要求1、開2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)57滿足要求還必須保證保持架不與套圈碰套，驗(yàn)算時(shí)應(yīng)滿足關(guān)系：查表得則1、開式深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)57滿足要求還必須保證保持架不與套2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)58◎相鄰兩球兜中心間距離C◎兜孔中心與相鄰鉚釘孔中心間距離C1

◎圓角rc圓角半徑rc應(yīng)盡可能取大，但是為了便于鉚合，在保持架鉚釘大頭的圓周必須保證寬度不小于0.3mm的平面，因此取rc=0.61、開式深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)58◎相鄰兩球兜中心間距離C◎兜孔中2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)59◎鉚釘選取浪形保持架用半圓鉚釘取：最小桿端直徑1、開式深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)59◎鉚釘選取浪形保持架用半圓鉚釘取2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)602、帶密封圈深溝球軸承設(shè)計(jì)密封深溝球軸承系開式深溝球軸承的變型產(chǎn)品，其主要的不同點(diǎn)在于帶有密封圈，因此，在外圈上要設(shè)置密封槽，并相應(yīng)提高相關(guān)尺寸形位公差的技術(shù)要求，其余則完全與開式深溝球軸承相同。軸承套圈上不標(biāo)志，在密封圈外側(cè)面模壓標(biāo)志。2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)602、帶密封圈深溝球軸承設(shè)計(jì)密封深2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)61a外圈設(shè)計(jì)◎外圈擋邊直徑D2◎外圈密封槽頂寬b1◎外圈密封槽位置b2、帶密封圈深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)61a外圈設(shè)計(jì)◎外圈擋邊直徑D22023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)62取◎外圈密封槽止口直徑D3◎外圈密封槽底直徑D4◎外圈密封槽壓坡角α′當(dāng)止口厚度2、帶密封圈深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)62取◎外圈密封槽止口直徑D3◎外圈2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)63◎外圈溝位置尺寸ae對兩端面的對稱度選取。ae的對稱度為0.06◎密封槽頂圓弧半徑R，選取2、帶密封圈深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)63◎外圈溝位置尺寸ae對兩端面的對2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)64b內(nèi)圈設(shè)計(jì)除內(nèi)圈溝位置尺寸ai和內(nèi)圈擋邊直徑d2公差外，其余各部尺寸與深溝球軸承完全相同。接觸式與非接觸式密封軸承的內(nèi)圈相同。◎內(nèi)圈溝位置尺寸ai對兩端面的對稱度與同型號外圈的對稱度相同ai的對稱度為0.06◎內(nèi)圈擋邊直徑d22、帶密封圈深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)64b內(nèi)圈設(shè)計(jì)2、帶密封圈深溝球2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)65c密封圈設(shè)計(jì)除接觸唇部尺寸外，接觸式和非接觸式各部尺寸相同.◎密封圈外徑Dm1◎密封圈裝配引導(dǎo)直徑Dm2◎密封圈骨架定位直徑Dm3◎密封圈肩部直徑Dm42、帶密封圈深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)65c密封圈設(shè)計(jì)除接觸唇部尺寸2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)66◎密封圈外徑唇頂厚度Bm3◎密封圈外徑唇部厚度Bm2◎密封圈總厚度Bm1◎密封圈臺肩圓弧半徑Rm2◎密封圈裝配減壓槽圓弧半徑Rm1，選取2、帶密封圈深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)66◎密封圈外徑唇頂厚度Bm3◎密封2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)67◎密封圈骨架掛膠厚度Bm4◎密封圈內(nèi)徑處唇厚Bm52、帶密封圈深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)67◎密封圈骨架掛膠厚度Bm4◎密封2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)68◎密封圈內(nèi)徑dm1◎密封圈內(nèi)徑處內(nèi)唇、外唇尺寸Bm6、Bm7◎密封圈內(nèi)徑處減壓槽直徑dm2◎密封圈內(nèi)徑處潤滑脂引導(dǎo)斜坡角度β◎密封圈內(nèi)徑處潤滑脂引導(dǎo)斜坡直徑dm32、帶密封圈深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)68◎密封圈內(nèi)徑dm1◎密封圈內(nèi)徑處2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)69◎標(biāo)志、標(biāo)志尺寸密封軸承通常在密封圈上以模壓方式標(biāo)志，并在密封圈模壓成型時(shí)一次完成標(biāo)志中心圓直徑DK標(biāo)志面寬度hw查表得，字高2、帶密封圈深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)69◎標(biāo)志、標(biāo)志尺寸密封軸承通常在密2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)70◎接觸式密封軸承接觸內(nèi)徑dm4◎密封圈接觸唇減壓圓弧半徑Rm3R為接觸唇壓縮量參數(shù)，按表31選取2、帶密封圈深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)70◎接觸式密封軸承接觸內(nèi)徑dm4◎2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)71◎骨架定位尺寸DHd密封圈骨架密封圈鋼骨架采用08或10鋼板制造，其厚度允差按GB708較高級精度確定。）◎鋼骨架板厚SH，按表選取◎鋼骨架總厚度尺寸H◎鋼骨架內(nèi)徑尺寸dH2、帶密封圈深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)71◎骨架定位尺寸DHd密封圈骨2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)723、帶防塵蓋深溝球軸承設(shè)計(jì)帶防塵蓋深溝球軸承系深溝球軸承另一種變型，其與密封深溝球軸承不同處在于以防塵蓋置換了密封圈，因而其外圈、內(nèi)圈、保持架和鋼球均和相對應(yīng)的密封深溝球軸承相同?！蚍缐m蓋外徑尺寸DF◎防塵蓋內(nèi)徑尺寸dF2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)723、帶防塵蓋深溝球軸承設(shè)計(jì)帶防塵2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)73◎防塵蓋尺寸BF1◎防塵蓋卷邊外寬度BF◎防塵蓋卷邊圓弧半徑RF◎防塵蓋鋼板厚SF，按表選取3、帶防塵蓋深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)73◎防塵蓋尺寸BF1◎防塵蓋卷邊外2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)74◎防塵蓋尺寸DF3◎防塵蓋尺寸DF2◎防塵蓋尺寸DF1◎防塵蓋卷邊尺寸BF23、帶防塵蓋深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)74◎防塵蓋尺寸DF3◎防塵蓋尺寸D2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)75◎防塵蓋卷邊圓周等分開槽圓弧半徑RF1◎防塵蓋卷邊圓周等分開槽角度αF◎防塵蓋卷邊圓周等分開槽寬度hF◎防塵蓋卷邊圓周等分開槽數(shù)NF取3、帶防塵蓋深溝球軸承設(shè)計(jì)2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)75◎防塵蓋卷邊圓周等分開槽圓弧半徑2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)76七、深溝球軸承發(fā)展趨勢

精密機(jī)械、高檔家電對滾動(dòng)軸承的振動(dòng)和噪聲提出了更嚴(yán)格的要求振動(dòng)低，音質(zhì)好，具有—定的振動(dòng)壽命和噪聲壽命國內(nèi)年需低噪聲深溝球軸承1.3億套國內(nèi)年產(chǎn)高檔低噪聲深溝球軸承0.3億套2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)76七、深溝球軸承發(fā)展趨勢2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)77影響滾動(dòng)軸承振動(dòng)的因素a設(shè)計(jì)參數(shù)對軸承振動(dòng)的影響b軸承零件制造誤差對軸承振動(dòng)的影響

c工作條件對軸承振動(dòng)的影響

d安裝參數(shù)對軸承振動(dòng)的影響

影響最大的是：滾功體數(shù)量、套圈壁厚和游隙還有保持架的結(jié)構(gòu)、制造精度、軸承的尺公差和形位公差等滾動(dòng)軸承零件的制造誤差主要有粗糙度、波紋度和圓度負(fù)荷、轉(zhuǎn)速和潤滑條件對軸承振動(dòng)的影響最大

軸與軸承、軸承座與軸承的配合精度、對中度及軸承的安裝預(yù)緊力等對軸承的振動(dòng)有很大影響七、深溝球軸承發(fā)展趨勢

2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)77影響滾動(dòng)軸承振動(dòng)的因素a2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)78國內(nèi)、外低噪聲軸承設(shè)計(jì)水平的對比

a軸承的填球角：軸承設(shè)計(jì)填球角比較大，有的軸承甚至接近200°b設(shè)計(jì)參數(shù)的尺寸公差：國外設(shè)計(jì)參數(shù)尺寸公差控制較嚴(yán)，尺寸離散性小，便于自動(dòng)化生產(chǎn)及提高軸承游隙的配套率c徑向游隙：國外低噪聲軸承來用較小的徑向游隙，游隙的范圍壓縮d保持架的設(shè)計(jì)：保持架兜孔深K和兜孔半徑Rc公差較小，保持架尺寸離散性?。槐３旨懿捎镁o鉚釘七、深溝球軸承發(fā)展趨勢

2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)78國內(nèi)、外低噪聲軸承設(shè)計(jì)水平的對比2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)79為了最大限度的保持軸承的繼承性，絕大多數(shù)型號的中、小型軸承主參數(shù)保持不變，少數(shù)型號的軸承由于考慮到密封結(jié)構(gòu)、密封凈空間等因素，可以對其主參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，對于有特殊要求的軸承，主參數(shù)需要重新設(shè)計(jì)1主參數(shù)的設(shè)計(jì)七、深溝球軸承發(fā)展趨勢

2023/8/5優(yōu)化設(shè)計(jì)79為了最大限度的保持軸承的繼承性，2023/8/17優(yōu)化設(shè)計(jì)803套圈設(shè)計(jì)

a.增大fi特別是fe,有利于降低軸承的振動(dòng)和噪聲b.進(jìn)一步壓縮軸承的溝位置公差