機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(第15章)

1、第15章 軸承重點(diǎn)：重點(diǎn)：1）滾動(dòng)軸承的主要類型、代號(hào)。）滾動(dòng)軸承的主要類型、代號(hào)。 2）滾動(dòng)軸承類型、尺寸的選擇。）滾動(dòng)軸承類型、尺寸的選擇。 3）滾動(dòng)軸承組合的設(shè)計(jì)。）滾動(dòng)軸承組合的設(shè)計(jì)。 4) 滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu) 難點(diǎn)：難點(diǎn)：1）向心角接觸軸承的軸向載荷計(jì)算。）向心角接觸軸承的軸向載荷計(jì)算。 2）滾動(dòng)軸承組合的設(shè)計(jì)。）滾動(dòng)軸承組合的設(shè)計(jì)。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(dān)一定的載荷，具有一定的強(qiáng)度和剛度。能承擔(dān)一定的載荷，具有一定的強(qiáng)度和剛度。2具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)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(jī)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(dòng)摩擦軸承和滾動(dòng)摩擦軸承，分別簡(jiǎn)稱為滑動(dòng)軸承軸承可分為滑動(dòng)摩擦軸承和滾動(dòng)摩擦軸承，分別簡(jiǎn)稱為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承。和滾動(dòng)軸承。 15.1 軸承的功用和類型滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承示例滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承示例u組成：滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)如圖滾動(dòng)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(dòng)體滾動(dòng)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)。孔內(nèi)。u滾動(dòng)體是滾動(dòng)軸承的核心元件。滾動(dòng)體的形狀、大小及數(shù)量直接影響軸承的承載能力。滾動(dòng)體滾動(dòng)體(球或滾子球或滾子)3；隔開(kāi)并導(dǎo)引滾動(dòng)體的保持架隔開(kāi)并導(dǎo)引滾動(dòng)體的保持架4。滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)15.2 滾動(dòng)軸承的組成、類型及特點(diǎn)15.2.1 滾動(dòng)軸承的組成滾動(dòng)軸承的組成常見(jiàn)的滾動(dòng)體有六種形狀，一種是球形，五種是滾子。常見(jiàn)的滾動(dòng)體有六種形狀，一種是球形，五種是滾子。15.2 滾動(dòng)軸承的組成、類型及特點(diǎn)15.2 滾動(dòng)軸承的組成、類型及特點(diǎn)15.2 滾動(dòng)軸承的組成、類型及特點(diǎn)15.2

4、 滾動(dòng)軸承的組成、類型及特點(diǎn)滾動(dòng)軸承的內(nèi)外圈和滾動(dòng)體應(yīng)具有較高的硬度和接觸疲勞強(qiáng)度、良好的滾動(dòng)軸承的內(nèi)外圈和滾動(dòng)體應(yīng)具有較高的硬度和接觸疲勞強(qiáng)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(dòng)軸承的工作表面必須經(jīng)磨削拋光，以提高其接觸疲勞強(qiáng)度。滾動(dòng)軸承的工作表面必須經(jīng)磨削拋光，以提高其接觸疲勞強(qiáng)度。 保持架多用低碳鋼板通過(guò)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(guò)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(dòng)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(dòng)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(wú)內(nèi)圈或外圈、帶有防塵密封結(jié)構(gòu)或在外圈上加止動(dòng)環(huán)等。如軸承無(wú)內(nèi)圈或外圈、帶有防塵密封結(jié)構(gòu)或在外圈上加止動(dòng)環(huán)等。 15.2 滾動(dòng)軸承的組成、類型及特點(diǎn)15.2.2 滾動(dòng)軸承的類型及特點(diǎn)滾動(dòng)軸承的類型及特點(diǎn)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(shí)承受徑向載荷和同時(shí)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?？沙惺茌^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(dòng)軸承的組成、類型及特點(diǎn)15.2 滾動(dòng)軸承的組成、類型及特點(diǎn)2.2.按滾動(dòng)體的種類按滾動(dòng)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(shí)能否調(diào)心可分為調(diào)心軸承和非調(diào)心軸承。按工作時(shí)能否調(diào)心可分為調(diào)心軸承和非調(diào)心軸承。 15.2 滾動(dòng)軸承的組成、類型及特點(diǎn)4.4.按安裝軸承時(shí)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(shí)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(jí)可分為按公差等級(jí)可分為0 0、6 6、5 5、4 4、2 2級(jí)滾動(dòng)軸承，其中級(jí)滾動(dòng)軸承，其中2 2級(jí)精度最高，級(jí)精度最高，0 0級(jí)級(jí)為普通級(jí)。另

8、外還只有用于圓錐滾子軸承的為普通級(jí)。另外還只有用于圓錐滾子軸承的6x6x公差等級(jí)。公差等級(jí)。6.6.按照運(yùn)動(dòng)方式可分為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸承和直線運(yùn)動(dòng)軸承。按照運(yùn)動(dòng)方式可分為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸承和直線運(yùn)動(dòng)軸承。15.2 滾動(dòng)軸承的組成、類型及特點(diǎn)15.3 滾動(dòng)軸承的代號(hào)前置代號(hào) 基本代號(hào) 后置代號(hào) 軸承的分部件代號(hào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)密封與防塵結(jié)構(gòu)代號(hào)保持架及其材料代號(hào)特殊軸承材料代號(hào)公差等級(jí)代號(hào)游隙代號(hào)多軸承配置代號(hào)其它代號(hào)五四三二一類型代號(hào)尺寸系列代號(hào)內(nèi)徑代號(hào)寬度系列代號(hào)直徑系列代號(hào)滾動(dòng)軸承代號(hào)構(gòu)成：滾動(dòng)軸承代號(hào)構(gòu)成：代號(hào)用于表征滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、類型、精度等，由代號(hào)用于表征滾動(dòng)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(hào)前置代號(hào)表示軸承的分表示軸承的分部件?；敬?hào)基本代號(hào)表示軸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(hào)后置代號(hào)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(dòng)軸承的代號(hào)滾動(dòng)軸承的代號(hào)軸承代號(hào)的構(gòu)成軸承代號(hào)的構(gòu)成15.3 滾動(dòng)軸承的代號(hào)滾動(dòng)軸承的代號(hào)15.3 滾動(dòng)軸承的代號(hào)滾動(dòng)軸承的代號(hào)15.3 滾動(dòng)軸承的代號(hào)滾動(dòng)軸承的代號(hào)15.4 滾動(dòng)軸承類型的選擇滾動(dòng)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(dòng)體之間的間隙稱為游隙，即為當(dāng)一個(gè)座圈固定

10、時(shí)，內(nèi)、外滾道與滾動(dòng)體之間的間隙稱為游隙，即為當(dāng)一個(gè)座圈固定時(shí)，另一座圈沿徑向或間隙或軸向的最大移動(dòng)量。另一座圈沿徑向或間隙或軸向的最大移動(dòng)量。 游隙可影響軸承的運(yùn)動(dòng)精度、壽命、噪聲、承載能力等。游隙可影響軸承的運(yùn)動(dòng)精度、壽命、噪聲、承載能力等。15.4 滾動(dòng)軸承類型的選擇2.2.極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速 滾動(dòng)軸承在一定在和和潤(rùn)滑條件下，允許的最高轉(zhuǎn)速稱為極限轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)滾動(dòng)軸承在一定在和和潤(rùn)滑條件下，允許的最高轉(zhuǎn)速稱為極限轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速過(guò)高會(huì)產(chǎn)生高溫，潤(rùn)滑失效產(chǎn)生破壞。速過(guò)高會(huì)產(chǎn)生高溫，潤(rùn)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(huì)引起指南稱內(nèi)外圈中心線法稱相對(duì)傾斜，其安裝誤差或軸的變形等

11、都會(huì)引起指南稱內(nèi)外圈中心線法稱相對(duì)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(dòng)軸承的類型的選擇15.4.2 滾動(dòng)軸承類型的選擇滾動(dòng)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(jì)性經(jīng)濟(jì)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(shí)應(yīng)注意其允許的極限轉(zhuǎn)速選擇軸承類型時(shí)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(zhǎng)軸上軸

12、承的拆裝，類的內(nèi)外圈分離，便于拆裝。為方便長(zhǎng)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(duì)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(duì)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(jià)格低廉的軸承。在滿足使用條件的情況下優(yōu)先選用價(jià)格低廉的軸承。15.5 滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算15.5.1 15.5.1 滾動(dòng)軸承的受載情況分析滾動(dòng)軸承的受載情況分析 軸承轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，承受軸承轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，承受徑向載荷徑向載荷F Fr r，外圈固，外圈固定。當(dāng)內(nèi)圈隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)定。當(dāng)內(nèi)圈隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)

13、體滾動(dòng)，內(nèi)、時(shí)，滾動(dòng)體滾動(dòng)，內(nèi)、外圈與滾動(dòng)體的接觸外圈與滾動(dòng)體的接觸點(diǎn)不斷發(fā)生變化，其點(diǎn)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(dòng)循環(huán)置的不同作脈動(dòng)循環(huán)變化。滾動(dòng)體在上面變化。滾動(dòng)體在上面位置時(shí)不受載荷，滾位置時(shí)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(dòng)循環(huán)的接件受到脈動(dòng)循環(huán)的接觸應(yīng)力。觸應(yīng)力。點(diǎn)擊上圖觀看動(dòng)畫(huà)演示15.5 滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算15.5.2 15.5.2 滾動(dòng)軸承的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則滾動(dòng)軸承的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則1.1.失效形式失效形式滾動(dòng)軸承的失效形式主要有三

14、種：疲勞點(diǎn)蝕、塑性變形和磨損滾動(dòng)軸承的失效形式主要有三種：疲勞點(diǎn)蝕、塑性變形和磨損2.2.計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算準(zhǔn)則15.5 滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算對(duì)于一般轉(zhuǎn)速的軸承，即對(duì)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(shí)，軸承的主要失效形式為疲勞點(diǎn)蝕，安裝、使用等條件均良好時(shí)，軸承的主要失效形式為疲勞點(diǎn)蝕，因此應(yīng)以疲勞強(qiáng)度計(jì)算為依據(jù)進(jìn)行軸承的壽命計(jì)算。因此應(yīng)以疲勞強(qiáng)度計(jì)算為依據(jù)進(jìn)行軸承的壽命計(jì)算。對(duì)于高速軸承，除疲勞點(diǎn)蝕外其工作表面的過(guò)熱也是重要的失效對(duì)于高速軸承，除疲勞點(diǎn)蝕外其工作表面的過(guò)熱也是重要的失效形式，因此除需進(jìn)行壽命計(jì)算外還應(yīng)校驗(yàn)其極限轉(zhuǎn)速形式，因此除需進(jìn)行壽命計(jì)算外還應(yīng)校驗(yàn)其極限轉(zhuǎn)速對(duì)于低速軸承，即對(duì)于低速軸承，即n n1r/mine時(shí)，可由表時(shí)，可由表16-12查出查出X和和Y的數(shù)值；的數(shù)值；當(dāng)當(dāng)Fa/Fr FF1 1壓緊端：