機械設(shè)計基礎(chǔ)(第15章)

1、第15章 軸承重點：重點：1）滾動軸承的主要類型、代號。）滾動軸承的主要類型、代號。 2）滾動軸承類型、尺寸的選擇。）滾動軸承類型、尺寸的選擇。 3）滾動軸承組合的設(shè)計。）滾動軸承組合的設(shè)計。 4) 滑動軸承的結(jié)構(gòu)滑動軸承的結(jié)構(gòu) 難點：難點：1）向心角接觸軸承的軸向載荷計算。）向心角接觸軸承的軸向載荷計算。 2）滾動軸承組合的設(shè)計。）滾動軸承組合的設(shè)計。15.1 軸承的功用和類型u 軸承應(yīng)滿足如下基本要求：軸承應(yīng)滿足如下基本要求：1能承擔一定的載荷，具有一定的強度和剛度。能承擔一定的載荷，具有一定的強度和剛度。2具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。3具有一定

2、的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。 機器中所用的軸承，按照回轉(zhuǎn)副工作表面的摩擦性質(zhì)的不同，機器中所用的軸承，按照回轉(zhuǎn)副工作表面的摩擦性質(zhì)的不同，軸承可分為滑動摩擦軸承和滾動摩擦軸承，分別簡稱為滑動軸承軸承可分為滑動摩擦軸承和滾動摩擦軸承，分別簡稱為滑動軸承和滾動軸承。和滾動軸承。 15.1 軸承的功用和類型滾動軸承和滑動軸承示例滾動軸承和滑動軸承示例u組成：滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)如圖滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，它由下列零件組成：所示，它由下列零件組成：帶有滾道的內(nèi)圈帶有滾道的內(nèi)圈1和外圈和外圈2；內(nèi)圈內(nèi)圈1外圈外圈2滾動體滾動體3保持架保持架4u關(guān)

3、系：關(guān)系： 軸承的內(nèi)圈裝在軸頸上，外軸承的內(nèi)圈裝在軸頸上，外圈裝在軸承座孔或其它零件的軸承圈裝在軸承座孔或其它零件的軸承孔內(nèi)?？變?nèi)。u滾動體是滾動軸承的核心元件。滾動體的形狀、大小及數(shù)量直接影響軸承的承載能力。滾動體滾動體(球或滾子球或滾子)3；隔開并導(dǎo)引滾動體的保持架隔開并導(dǎo)引滾動體的保持架4。滾動軸承結(jié)構(gòu)15.2 滾動軸承的組成、類型及特點15.2.1 滾動軸承的組成滾動軸承的組成常見的滾動體有六種形狀，一種是球形，五種是滾子。常見的滾動體有六種形狀，一種是球形，五種是滾子。15.2 滾動軸承的組成、類型及特點15.2 滾動軸承的組成、類型及特點15.2 滾動軸承的組成、類型及特點15.2

4、 滾動軸承的組成、類型及特點滾動軸承的內(nèi)外圈和滾動體應(yīng)具有較高的硬度和接觸疲勞強度、良好的滾動軸承的內(nèi)外圈和滾動體應(yīng)具有較高的硬度和接觸疲勞強度、良好的 耐磨性和沖擊韌性。耐磨性和沖擊韌性。一般用特殊軸承鋼制造，常用材料有一般用特殊軸承鋼制造，常用材料有GCr15GCr15、GCr15SiMnGCr15SiMn、GCr6GCr6、GCr9GCr9等等滾動軸承的工作表面必須經(jīng)磨削拋光，以提高其接觸疲勞強度。滾動軸承的工作表面必須經(jīng)磨削拋光，以提高其接觸疲勞強度。 保持架多用低碳鋼板通過沖壓成形方法制造，也可采用有色金屬或塑料保持架多用低碳鋼板通過沖壓成形方法制造，也可采用有色金屬或塑料等材料。等

5、材料。 為適應(yīng)某些特殊要求，有些滾動軸承還要附加其他特殊元件或采用特殊結(jié)構(gòu)，為適應(yīng)某些特殊要求，有些滾動軸承還要附加其他特殊元件或采用特殊結(jié)構(gòu)，如軸承無內(nèi)圈或外圈、帶有防塵密封結(jié)構(gòu)或在外圈上加止動環(huán)等。如軸承無內(nèi)圈或外圈、帶有防塵密封結(jié)構(gòu)或在外圈上加止動環(huán)等。 15.2 滾動軸承的組成、類型及特點15.2.2 滾動軸承的類型及特點滾動軸承的類型及特點1.1.按所能承受載荷的方向或公稱接觸角的不同可分為向心軸承和推力軸承按所能承受載荷的方向或公稱接觸角的不同可分為向心軸承和推力軸承向心軸承向心軸承徑向接觸軸承：公稱接觸角向接觸軸承：公稱接觸角 =0，主要承受徑向載荷，可承受較主要承受徑向載荷，可

6、承受較小的軸向載荷。小的軸向載荷。向心角接觸軸承：公稱接觸角向心角接觸軸承：公稱接觸角 =045，同時承受徑向載荷和同時承受徑向載荷和軸向載荷。軸向載荷。推力軸承推力軸承推力角接觸軸承：公稱接觸角推力角接觸軸承：公稱接觸角 =4590，主要承受軸向載荷，主要承受軸向載荷，可承受較小的軸向載荷。可承受較小的軸向載荷。軸向接觸軸承：公稱接觸角軸向接觸軸承：公稱接觸角 =90，只能承受軸向載荷。只能承受軸向載荷。15.2 滾動軸承的組成、類型及特點15.2 滾動軸承的組成、類型及特點2.2.按滾動體的種類按滾動體的種類可分為球軸承和滾可分為球軸承和滾子軸承子軸承在外廓尺寸相同的在外廓尺寸相同的條件下

7、，滾子軸承比條件下，滾子軸承比球軸承的承載能力和球軸承的承載能力和耐沖擊能力都好，但耐沖擊能力都好，但球軸承摩擦小、高速球軸承摩擦小、高速性能好。性能好。 球軸承滾子軸承3.3.按工作時能否調(diào)心可分為調(diào)心軸承和非調(diào)心軸承。按工作時能否調(diào)心可分為調(diào)心軸承和非調(diào)心軸承。 15.2 滾動軸承的組成、類型及特點4.4.按安裝軸承時其內(nèi)、外圈可否分別安裝，分為可分離軸承和不可分離按安裝軸承時其內(nèi)、外圈可否分別安裝，分為可分離軸承和不可分離軸承。5.5.按公差等級可分為按公差等級可分為0 0、6 6、5 5、4 4、2 2級滾動軸承，其中級滾動軸承，其中2 2級精度最高，級精度最高，0 0級級為普通級。另

8、外還只有用于圓錐滾子軸承的為普通級。另外還只有用于圓錐滾子軸承的6x6x公差等級。公差等級。6.6.按照運動方式可分為回轉(zhuǎn)運動軸承和直線運動軸承。按照運動方式可分為回轉(zhuǎn)運動軸承和直線運動軸承。15.2 滾動軸承的組成、類型及特點15.3 滾動軸承的代號前置代號 基本代號 后置代號 軸承的分部件代號內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號密封與防塵結(jié)構(gòu)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(nèi)徑代號寬度系列代號直徑系列代號滾動軸承代號構(gòu)成：滾動軸承代號構(gòu)成：代號用于表征滾動軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、類型、精度等，由代號用于表征滾動軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、類型、精度等，

9、由GB/T272GB/T272規(guī)定。規(guī)定。 前置代號前置代號表示軸承的分表示軸承的分部件?；敬柣敬柋硎据S承的類型與尺寸等主要特征。表示軸承的類型與尺寸等主要特征。后置代號后置代號表示軸承的精度與材料的特征。表示軸承的精度與材料的特征。15.3 滾動軸承的代號滾動軸承的代號軸承代號的構(gòu)成軸承代號的構(gòu)成15.3 滾動軸承的代號滾動軸承的代號15.3 滾動軸承的代號滾動軸承的代號15.3 滾動軸承的代號滾動軸承的代號15.4 滾動軸承類型的選擇滾動軸承類型的選擇15.4.1 影響軸承承載能力的參數(shù)影響軸承承載能力的參數(shù)1.1.游隙游隙 內(nèi)、外滾道與滾動體之間的間隙稱為游隙，即為當一個座圈固定

10、時，內(nèi)、外滾道與滾動體之間的間隙稱為游隙，即為當一個座圈固定時，另一座圈沿徑向或間隙或軸向的最大移動量。另一座圈沿徑向或間隙或軸向的最大移動量。 游隙可影響軸承的運動精度、壽命、噪聲、承載能力等。游隙可影響軸承的運動精度、壽命、噪聲、承載能力等。15.4 滾動軸承類型的選擇2.2.極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速 滾動軸承在一定在和和潤滑條件下，允許的最高轉(zhuǎn)速稱為極限轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)滾動軸承在一定在和和潤滑條件下，允許的最高轉(zhuǎn)速稱為極限轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速過高會產(chǎn)生高溫，潤滑失效產(chǎn)生破壞。速過高會產(chǎn)生高溫，潤滑失效產(chǎn)生破壞。3.3.偏位角偏位角 安裝誤差或軸的變形等都會引起指南稱內(nèi)外圈中心線法稱相對傾斜，其安裝誤差或軸的變形等

11、都會引起指南稱內(nèi)外圈中心線法稱相對傾斜，其傾斜角傾斜角d d稱為偏位角。稱為偏位角。4.4.接觸角接觸角 由軸承結(jié)構(gòu)類型所決定的接觸角稱為公稱接觸角。由軸承結(jié)構(gòu)類型所決定的接觸角稱為公稱接觸角。15.4 滾動軸承的類型的選擇15.4.2 滾動軸承類型的選擇滾動軸承類型的選擇載荷條件載荷條件轉(zhuǎn)速條件轉(zhuǎn)速條件裝調(diào)性能裝調(diào)性能調(diào)心性能調(diào)心性能經(jīng)濟性經(jīng)濟性軸承受載荷的大小、方向和性質(zhì)是選擇軸承類型的主要依據(jù)軸承受載荷的大小、方向和性質(zhì)是選擇軸承類型的主要依據(jù)選擇軸承類型時應(yīng)注意其允許的極限轉(zhuǎn)速選擇軸承類型時應(yīng)注意其允許的極限轉(zhuǎn)速n nlimlim3類和類和N N類的內(nèi)外圈分離，便于拆裝。為方便長軸上軸

12、承的拆裝，類的內(nèi)外圈分離，便于拆裝。為方便長軸上軸承的拆裝，可選用代內(nèi)錐孔和緊定套的軸承可選用代內(nèi)錐孔和緊定套的軸承軸承內(nèi)、外圈軸線間的偏位角應(yīng)控制在極限之內(nèi)，對安裝精度軸承內(nèi)、外圈軸線間的偏位角應(yīng)控制在極限之內(nèi)，對安裝精度差的軸承，宜選用調(diào)心軸承。差的軸承，宜選用調(diào)心軸承。在滿足使用條件的情況下優(yōu)先選用價格低廉的軸承。在滿足使用條件的情況下優(yōu)先選用價格低廉的軸承。15.5 滾動軸承的工作情況分析及計算15.5.1 15.5.1 滾動軸承的受載情況分析滾動軸承的受載情況分析 軸承轉(zhuǎn)動時，承受軸承轉(zhuǎn)動時，承受徑向載荷徑向載荷F Fr r，外圈固，外圈固定。當內(nèi)圈隨軸轉(zhuǎn)動定。當內(nèi)圈隨軸轉(zhuǎn)動時，滾動

13、體滾動，內(nèi)、時，滾動體滾動，內(nèi)、外圈與滾動體的接觸外圈與滾動體的接觸點不斷發(fā)生變化，其點不斷發(fā)生變化，其表面接觸應(yīng)力隨著位表面接觸應(yīng)力隨著位置的不同作脈動循環(huán)置的不同作脈動循環(huán)變化。滾動體在上面變化。滾動體在上面位置時不受載荷，滾位置時不受載荷，滾到下面位置受載荷最到下面位置受載荷最大，兩側(cè)所受載荷逐大，兩側(cè)所受載荷逐漸減小。所以軸承元漸減小。所以軸承元件受到脈動循環(huán)的接件受到脈動循環(huán)的接觸應(yīng)力。觸應(yīng)力。點擊上圖觀看動畫演示15.5 滾動軸承的工作情況分析及計算15.5.2 15.5.2 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1.1.失效形式失效形式滾動軸承的失效形式主要有三

14、種：疲勞點蝕、塑性變形和磨損滾動軸承的失效形式主要有三種：疲勞點蝕、塑性變形和磨損2.2.計算準則計算準則15.5 滾動軸承的工作情況分析及計算對于一般轉(zhuǎn)速的軸承，即對于一般轉(zhuǎn)速的軸承，即10r/minn nn nlim,如果軸承的制造、保管、如果軸承的制造、保管、安裝、使用等條件均良好時，軸承的主要失效形式為疲勞點蝕，安裝、使用等條件均良好時，軸承的主要失效形式為疲勞點蝕，因此應(yīng)以疲勞強度計算為依據(jù)進行軸承的壽命計算。因此應(yīng)以疲勞強度計算為依據(jù)進行軸承的壽命計算。對于高速軸承，除疲勞點蝕外其工作表面的過熱也是重要的失效對于高速軸承，除疲勞點蝕外其工作表面的過熱也是重要的失效形式，因此除需進行壽命計算外還應(yīng)校驗其極限轉(zhuǎn)速形式，因此除需進行壽命計算外還應(yīng)校驗其極限轉(zhuǎn)速對于低速軸承，即對于低速軸承，即n n1r/mine時，可由表時，可由表16-12查出查出X和和Y的數(shù)值；的數(shù)值；當當Fa/Fr FF1 1壓緊端：