第12章滾動(dòng)軸承

1、本章教學(xué)內(nèi)容本章教學(xué)內(nèi)容12-1 12-1 滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)與類(lèi)型滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)與類(lèi)型12-2 12-2 滾動(dòng)軸承的代號(hào)滾動(dòng)軸承的代號(hào)12-3 12-3 滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算和靜強(qiáng)度計(jì)算滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算和靜強(qiáng)度計(jì)算12-4 12-4 滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)因滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，主要掌握因滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，主要掌握正確選擇類(lèi)型和尺寸正確選擇類(lèi)型和尺寸合理使用合理使用：摩擦阻力小，啟動(dòng)力矩小，效率高。是：摩擦阻力小，啟動(dòng)力矩小，效率高。是標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)件，選用方便、，選用方便、維護(hù)簡(jiǎn)單。維護(hù)簡(jiǎn)單。軸承的作用：支撐軸及軸上零件，減小轉(zhuǎn)動(dòng)副的摩擦和磨損。軸承的作用：支撐軸及軸上零件，減小轉(zhuǎn)動(dòng)副的

2、摩擦和磨損。滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承：精度高，可承受沖擊載荷。：精度高，可承受沖擊載荷。一、滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)一、滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)保持架保持架4 4：滾動(dòng)體滾動(dòng)體3 3：外圈外圈1 1：內(nèi)圈內(nèi)圈2 2：裝在軸上裝在軸上裝在軸承座孔中裝在軸承座孔中在兩套圈之間滾動(dòng)并傳遞載荷在兩套圈之間滾動(dòng)并傳遞載荷將滾動(dòng)體均勻隔開(kāi)將滾動(dòng)體均勻隔開(kāi) 滾動(dòng)體滾動(dòng)體分為分為球球滾子：滾子：圓柱形、圓錐形、圓柱形、圓錐形、 滾針、鼓形等滾針、鼓形等各類(lèi)滾動(dòng)體多數(shù)情況下，外圈不轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)圈與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)內(nèi)外圈之間相對(duì)多數(shù)情況下，外圈不轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)圈與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)內(nèi)外圈之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體沿著滾道滾動(dòng)。旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體沿著

3、滾道滾動(dòng)。保持架的材料：保持架的材料：低碳鋼；銅、鋁、工程塑料低碳鋼；銅、鋁、工程塑料內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體用軸承鋼制造內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體用軸承鋼制造構(gòu)造和類(lèi)型構(gòu)造和類(lèi)型2 2二、滾動(dòng)軸承的類(lèi)型二、滾動(dòng)軸承的類(lèi)型 球軸承：球軸承：滾子軸承：滾子軸承：運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，允許的轉(zhuǎn)速高，便宜，但承載能力低。運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，允許的轉(zhuǎn)速高，便宜，但承載能力低。承載能力高，但運(yùn)轉(zhuǎn)不如球軸承靈活。承載能力高，但運(yùn)轉(zhuǎn)不如球軸承靈活。 剛性軸承：剛性軸承：調(diào)心軸承調(diào)心軸承：允許內(nèi)外圈允許內(nèi)外圈偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)角很小的軸承。很小的軸承。允許內(nèi)外圈允許內(nèi)外圈偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)角較大的軸承。較大的軸承。內(nèi)、外圈可以分離的軸承，稱(chēng)為內(nèi)、外圈可以分離的

4、軸承，稱(chēng)為可分離型軸承可分離型軸承 按可承受的載荷方向不同，滾動(dòng)軸承分為三類(lèi)：按可承受的載荷方向不同，滾動(dòng)軸承分為三類(lèi)：徑向接觸軸承（徑向接觸軸承（向心軸承向心軸承）向心角接觸軸承（向心角接觸軸承（向心推力軸承向心推力軸承）軸向接觸軸承（軸向接觸軸承（推力軸承推力軸承）主要用來(lái)承受徑向力主要用來(lái)承受徑向力承受軸向力承受軸向力 能同時(shí)承受徑向力和較大的能同時(shí)承受徑向力和較大的 軸向力軸向力構(gòu)造和類(lèi)型構(gòu)造和類(lèi)型4 4深溝球軸承（深溝球軸承（6 6）圓柱滾子軸承（圓柱滾子軸承（N N、NUNU）推力球軸承（推力球軸承（5 5）角接觸球軸承（角接觸球軸承（7 7）圓錐滾子軸承（圓錐滾子軸承（3 3）調(diào)

5、心球軸承（調(diào)心球軸承（1 1）類(lèi)型代號(hào)：接觸角，越大軸向：接觸角，越大軸向承載能力越大承載能力越大構(gòu)造和類(lèi)型構(gòu)造和類(lèi)型3 3接觸角徑向接觸軸承向心角接觸軸承軸向接觸軸承接觸角接觸角：滾動(dòng)體的載荷方向線(xiàn)與軸承徑向平面之間的 夾角。，承受軸向力的能力。RFAFRFAF與軸頸裝配在一起的套圈稱(chēng)為軸圈，與軸承座裝配在一起的套圈稱(chēng)為座圈。常用滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和特性常用滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和特性（表（表8-3）軸承名稱(chēng)類(lèi)型代號(hào)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖與承載方向極限轉(zhuǎn)速主要特性調(diào)心球軸承1中主要承受徑向載荷，也能承受少量的雙向軸向載荷，能自動(dòng)調(diào)心，允許內(nèi)、外圈軸線(xiàn)相對(duì)偏斜23調(diào)心滾子軸承2低能承受較大的徑向載荷和少量的軸向載荷，能

6、自動(dòng)調(diào)心，允許內(nèi)、外圈軸線(xiàn)相對(duì)偏斜23圓錐滾子軸承3中能同時(shí)承受較大的徑向和軸向載荷，允許內(nèi)、外圈軸線(xiàn)相對(duì)偏斜不超過(guò)2。承載能力大于“7”類(lèi)軸承，內(nèi)外圈可分離，裝拆方便，成對(duì)使用推力球軸承5低只能承受軸向載荷，且作用線(xiàn)必須與軸線(xiàn)相重合，不允許左右兩圈軸線(xiàn)相對(duì)偏斜。有承受單向推力的單列軸承（上圖）和承受雙向推力的雙列軸承（下圖）兩類(lèi)。高速時(shí)，因滾動(dòng)體離心力大，球與保持架摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，壽命較低，可用于軸向載荷大、轉(zhuǎn)速不高之處深溝球軸承6高主要承受徑向載荷，也可承受不大的雙向軸向載荷，承受沖擊載荷的能力差，允許內(nèi)外圈軸線(xiàn)相對(duì)偏斜210。當(dāng)轉(zhuǎn)速很高而軸向載荷不太大時(shí)，可代替推力球軸承承受純軸向載荷。價(jià)

7、格低，應(yīng)用廣。角接觸球軸承7較高能同時(shí)承受徑向載荷和單向軸向載荷，允許內(nèi)外圈軸線(xiàn)相對(duì)偏斜210，公稱(chēng)接觸角有15、25、40三種，因一個(gè)軸承只能承受單向軸向力，故一般成對(duì)使用圓柱滾子軸承N較高能承受較大的徑向載荷，不能承受軸向載荷。內(nèi)外圈只允許24 的相對(duì)偏斜。除圖示外圈無(wú)擋邊（N）、內(nèi)圈無(wú)擋邊（NU）結(jié)構(gòu)外，還有外圈單擋邊（NF）、內(nèi)圈單擋邊(NJ)等結(jié)構(gòu)型式，參見(jiàn)相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)NU滾針軸承NA低只能承受徑向載荷，承載能力大，徑向尺寸小，不允許內(nèi)外圈軸線(xiàn)相對(duì)偏斜。除左圖結(jié)構(gòu)外，還有其他結(jié)構(gòu)型式滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，由專(zhuān)業(yè)軸承廠(chǎng)生產(chǎn)。因此，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)人滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，由專(zhuān)業(yè)軸承廠(chǎng)生產(chǎn)。因此，對(duì)于

8、機(jī)械設(shè)計(jì)人員，只需根據(jù)工作要求合理地員，只需根據(jù)工作要求合理地選擇滾動(dòng)軸承的類(lèi)型、尺寸選擇滾動(dòng)軸承的類(lèi)型、尺寸；對(duì)所；對(duì)所選出的軸承進(jìn)行選出的軸承進(jìn)行校核計(jì)算校核計(jì)算；考慮軸承的裝拆、調(diào)整、潤(rùn)滑和密封；考慮軸承的裝拆、調(diào)整、潤(rùn)滑和密封等問(wèn)題，進(jìn)行滾動(dòng)軸承的等問(wèn)題，進(jìn)行滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)組合設(shè)計(jì)。 在選擇滾動(dòng)軸承類(lèi)型時(shí)主要考慮如下幾方面因素：在選擇滾動(dòng)軸承類(lèi)型時(shí)主要考慮如下幾方面因素： 1 1）載荷方向）載荷方向 當(dāng)當(dāng)F FA A較小時(shí)，可選較小時(shí)，可選 6 6類(lèi)。類(lèi)。只受只受 F FR R 時(shí)，選時(shí)，選徑向徑向接觸軸承（接觸軸承（1 1、2 2、6 6、N N）。）。只受只受 F FA A 時(shí)

9、，選時(shí)，選軸向軸向接觸軸承（接觸軸承（5 5）。）。同時(shí)受同時(shí)受 F FR R和和 F FA A時(shí)，選時(shí)，選向心角向心角接觸軸承（接觸軸承（7 7、3 3）。載荷大小載荷大小 載荷大或有沖擊振動(dòng)時(shí)，宜選滾子軸承。載荷大或有沖擊振動(dòng)時(shí)，宜選滾子軸承。三、滾動(dòng)軸承類(lèi)型的選擇三、滾動(dòng)軸承類(lèi)型的選擇2 2）轉(zhuǎn)速高低）轉(zhuǎn)速高低 轉(zhuǎn)速高或要求旋轉(zhuǎn)精度高時(shí)，宜選球軸承。轉(zhuǎn)速高或要求旋轉(zhuǎn)精度高時(shí)，宜選球軸承。3 3）調(diào)心要求）調(diào)心要求 軸的剛度低、跨度大、軸承座孔的同軸度低或多支點(diǎn)軸，選軸的剛度低、跨度大、軸承座孔的同軸度低或多支點(diǎn)軸，選調(diào)心軸承。調(diào)心軸承。 1 1或或2 2類(lèi)類(lèi)4 4）安裝和拆卸）安裝和拆卸

10、要求裝拆方便時(shí)，選用可分離型軸承。要求裝拆方便時(shí)，選用可分離型軸承。N N或或3 3類(lèi)類(lèi)5 5）經(jīng)濟(jì)性）經(jīng)濟(jì)性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，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。普通結(jié)構(gòu)軸承比特殊結(jié)構(gòu)的軸承便宜。（一）、基本代號(hào)（一）、基本代號(hào)前置代號(hào)前置代號(hào)基本代號(hào)基本代號(hào)后置代號(hào)后置代號(hào)成套軸承成套軸承部件代號(hào)部件代號(hào)第第1 1位位第第2 2位位第第3 3位位第第4 4位位第第5 5位位內(nèi)內(nèi)部部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)代代號(hào)號(hào)公公差差等等級(jí)級(jí)代代號(hào)號(hào)游游隙隙代代號(hào)號(hào)類(lèi)型代號(hào)類(lèi)型代號(hào)尺寸系列代號(hào)尺寸系列代號(hào)內(nèi)徑代號(hào)內(nèi)徑代號(hào)寬寬/ /高

11、度高度系列代號(hào)系列代號(hào)直徑系列直徑系列代號(hào)代號(hào)用代號(hào)表示軸承的類(lèi)型、尺寸、精度等，并打印在軸承上。用代號(hào)表示軸承的類(lèi)型、尺寸、精度等，并打印在軸承上。1. 1. 內(nèi)徑代號(hào)：內(nèi)徑代號(hào)：代代 號(hào)號(hào)000001010202030304049696內(nèi)徑內(nèi)徑 d d1010121215151717代號(hào)代號(hào)5 5用數(shù)字或字母表示用數(shù)字或字母表示代號(hào)代號(hào)2 23. 3. 類(lèi)型代號(hào)：常用軸承有：類(lèi)型代號(hào)：常用軸承有：6 6、7 7、3 3、5 5、N N、1 1、2 2等類(lèi)型，詳見(jiàn)表等類(lèi)型，詳見(jiàn)表12-412-4。1. 1. 公差等級(jí)代號(hào)公差等級(jí)代號(hào)： 分為分為 /P0/P0 、/P6 (/P6x) /P6

12、(/P6x) 、 /P5 /P5 、/P4 /P4 、 /P2 /P2 共五級(jí)。共五級(jí)。低級(jí)低級(jí) 高級(jí)高級(jí) 2. 2. 尺寸系列代號(hào)：尺寸系列代號(hào)：尺寸系列尺寸系列：指內(nèi)徑相同時(shí)，軸承有不同的外徑：指內(nèi)徑相同時(shí)，軸承有不同的外徑 （直徑系直徑系列列）和不同的寬度（）和不同的寬度（寬度系列寬度系列）或高度。）或高度。0 0級(jí)省略級(jí)省略 ( (二二) )、后置代號(hào)、后置代號(hào)（見(jiàn)表（見(jiàn)表12-412-4）2. 2. 內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)：7000C7000C： 1515；7000AC7000AC：2525；7000B7000B： 4040；軸向接觸軸承軸向接觸軸承為為高度高度系列系列直徑系列代號(hào)

13、：直徑系列代號(hào)： 對(duì)于同一內(nèi)徑可制成不同外徑和寬度對(duì)于同一內(nèi)徑可制成不同外徑和寬度寬寬/ /高度系列代號(hào)：高度系列代號(hào)：表示同一類(lèi)型軸承的不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)。表示同一類(lèi)型軸承的不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)。只用于圓錐滾子軸承只用于圓錐滾子軸承 對(duì)于對(duì)于同一內(nèi)徑可制成不同的寬度同一內(nèi)徑可制成不同的寬度舉例舉例 6 2 1 7 6 2 1 7 公差等級(jí)為公差等級(jí)為0 0級(jí)（省略）級(jí)（省略）軸承內(nèi)徑軸承內(nèi)徑d=175mm=85mm尺寸系列代號(hào)（尺寸系列代號(hào)（0 0）2 2，其中寬度系列為其中寬度系列為0 0（省略），直徑系列為（省略），直徑系列為2 2類(lèi)型代號(hào)，深溝球軸承類(lèi)型代號(hào)，深溝球軸承公差等級(jí)為公差等級(jí)為6X6X級(jí)

14、級(jí)軸承內(nèi)徑軸承內(nèi)徑d d5x205x20100mm100mm尺寸系列，寬度系列為尺寸系列，寬度系列為0 0（不能省略），（不能省略），直徑系列為直徑系列為2 2類(lèi)型代號(hào)，圓錐滾子軸承類(lèi)型代號(hào)，圓錐滾子軸承公差等級(jí)為公差等級(jí)為4 4級(jí)級(jí)軸承內(nèi)徑軸承內(nèi)徑d=145=70mm尺寸系列代號(hào)（尺寸系列代號(hào)（0 0）3 3其中寬度系列為其中寬度系列為0 0（省略），直徑系列為（省略），直徑系列為3 3類(lèi)型代號(hào)，角接觸球軸承類(lèi)型代號(hào)，角接觸球軸承7 3 14 AC/P4公稱(chēng)接觸角公稱(chēng)接觸角=25=258-3 8-3 滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)軸承的計(jì)算計(jì)算12-3 12-3 滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算和靜強(qiáng)度計(jì)算滾動(dòng)軸承的壽命

15、計(jì)算和靜強(qiáng)度計(jì)算 內(nèi)、外圈滾道和滾動(dòng)體表面上受到內(nèi)、外圈滾道和滾動(dòng)體表面上受到脈動(dòng)循環(huán)的接觸應(yīng)力，脈動(dòng)循環(huán)的接觸應(yīng)力，引起引起疲勞點(diǎn)疲勞點(diǎn) 點(diǎn)蝕使軸承產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，旋轉(zhuǎn)不靈活。點(diǎn)蝕使軸承產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，旋轉(zhuǎn)不靈活。 對(duì)于對(duì)于轉(zhuǎn)速很低（轉(zhuǎn)速很低（n10r/min)nS,則軸左移則軸左移,左端軸承被壓緊左端軸承被壓緊(稱(chēng)為緊端稱(chēng)為緊端),右端稱(chēng)為松端右端稱(chēng)為松端:Fa=Fa+S, Fa =S如果如果F a+Se時(shí)，X=0.41，Y=0.87某單級(jí)齒輪減速器輸入軸由一對(duì)深溝球軸承支承。已知齒輪上各力為：切向力Ft3000N，徑向力Fr1200N，軸向力Fx650N，方向如圖示。齒輪分度圓直徑d40

16、mm。設(shè)齒輪中點(diǎn)至兩支點(diǎn)距離l50mm，軸與電機(jī)直接相連，n960r/min，載荷平穩(wěn)，常溫工作，軸頸直徑為30mm。要求軸承壽命不低于9000h，試選擇軸承型號(hào)。補(bǔ)充例題補(bǔ)充例題求兩軸承所受徑向載荷求兩軸承所受徑向載荷 1.1. （1 1）軸垂直面支點(diǎn)反力）軸垂直面支點(diǎn)反力F FRVRV N502240650501200221ldFlFFxrRVN502240650501200222ldFlFFxrRV FRV1 = 470N FRV2 = 730N （2 2）軸承水平面支點(diǎn)反力）軸承水平面支點(diǎn)反力F FRHRHN23000221tRHRHFFF解題過(guò)程解題過(guò)程: :（3 3）兩軸承所受徑向

17、載荷）兩軸承所受徑向載荷F FR R F FR R即合成后的支反力，即合成后的支反力，N1500730H22RV2R2221RH21RV1RFFFFFF2. 2. 初選軸承型號(hào)，計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷初選軸承型號(hào)，計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷（1 1）初選軸承型號(hào)）初選軸承型號(hào) 由題意試選由題意試選62066206型深溝球軸承。由標(biāo)準(zhǔn)型深溝球軸承。由標(biāo)準(zhǔn)查得性能參數(shù)為：查得性能參數(shù)為：C = 19.5kN, C0 = 11.5kN, n lin = 9600r/min（脂潤(rùn)滑）。 （2 2）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 P P = (= (XFXFR R+ +YFYFA A) ) ，由表

18、，由表12-812-8取載荷系數(shù)取載荷系數(shù)f fP P = 1.1= 1.1。軸承軸承：所受軸向載荷：所受軸向載荷F FA A1 1 = 0= 0，故，故X X = 1, = 1, Y Y = 0= 0。由此。由此P P1 1 = = f fP P F FR1 R1 = 1.1= 1.11572N1572N軸承軸承：所受軸向載荷：所受軸向載荷F FA A2 2 = = F Fx x = 650N= 650N056. 01150065002CFA由表由表12-812-8查得查得e e = 0.26= 0.26，由表由表12-812-8知，知，X X = 0.56, = 0.56, Y Y = 1.71= 1.71。由此。由此P P2 2 = 1.1= 1.1(0.56(0.561668+1.711668+1.71650)N 650)N eFFRA39. 01668650223. 3. 壽命計(jì)算壽命計(jì)算因因P P2 2 P P1 1，且兩軸承類(lèi)型、尺寸相同，故只按，且兩軸承類(lèi)型、尺寸相同