a機(jī)械設(shè)計(jì)軸承

第十二章軸承

§1２-1滾動(dòng)軸承一、滾動(dòng)軸承的構(gòu)造

內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體、保持架

滾動(dòng)體的形狀

二、滾動(dòng)軸承的材料三、滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)

§1２—2滾動(dòng)軸承的類型與選擇

一、滾動(dòng)軸承的主要類型與特點(diǎn)

接觸角

向心軸承

徑向力

向心角接觸軸承

推力角接觸軸承

推力軸承

徑向力（主要）軸向力

徑向力軸向力

（主要）軸向力滾子軸承——承載能力高，極限轉(zhuǎn)速低

按滾動(dòng)體形狀：球軸承——承載能力低，極限轉(zhuǎn)速高最常用幾種

：①深溝球軸承（向心球軸承）——6

③角接觸球軸承——7

②圓錐滾子軸承——3二、滾動(dòng)軸承的代號(hào)

前置代號(hào)（字母）基本代號(hào)（數(shù)字、字母）后置代號(hào)(字母+數(shù)字)五四三二一∣軸承分部件代號(hào)

∣內(nèi)徑代號(hào)

∣寬度系列代號(hào)

∣直徑系列代號(hào)

∣類型代號(hào)

∣其他代號(hào)

∣公差等級(jí)代號(hào)

∣特殊軸承材料代號(hào)

∣保持架及材料代號(hào)

∣密封與防塵代號(hào)

∣內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)

∣游隙代號(hào)

1、基本代號(hào)

（1）軸承類型

13567N—深溝球軸承—圓錐滾子軸承—角接觸球軸承—調(diào)心球軸承—圓柱滾子軸承—推力球軸承基本代號(hào)右起五位

（2）尺寸系列

基本代號(hào)右起三、四位

寬度系列——右起第四位

0系列（正常寬度）可省略

有時(shí)1系列也可省略

見498頁表數(shù)字

0~9直徑系列——右起第三位

數(shù)字

0~9（3）軸承的內(nèi)徑——右起一二位數(shù)字

a)d=10,12,15,17mm時(shí)

代號(hào)00010203

b)d=20~480mm時(shí)d=代號(hào)×5(mm)

c)d<10mm，d>500mm，d=22，28，32mm時(shí)

代號(hào)=內(nèi)徑尺寸

直徑代號(hào)/內(nèi)徑代號(hào)

2、前置代號(hào)

——表示軸承的分部件，用字母表示

L、K、R、NU、WS、GS

3、后置代號(hào)——軸承的結(jié)構(gòu)、公差、游隙及材料的特殊要求等（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)

C、AC、B——角接觸球軸承的接觸角（2）密封、防塵與外部形狀變化代號(hào)

（3）軸承的公差等級(jí)

精度高————————————→低代號(hào)/P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0

公差等級(jí)24566X0—普通級(jí)可省略

（4）軸承的徑向游隙

（5）保持架代號(hào)

三、滾動(dòng)軸承類型的選擇

工作載荷、轉(zhuǎn)速、支承剛性、安裝精度

1）n高，載荷小，旋轉(zhuǎn)精度高→球軸承n低，載荷大，或沖擊載荷→滾子軸承

2）主要受Fr→向心軸承主要受Fa，n不高時(shí)→推力軸承——角接觸球軸承7類（n較高時(shí)）同時(shí)受Fr和Fa均較大時(shí)——圓錐滾子軸承3類（n較低時(shí)）Fr較大，F(xiàn)a較小時(shí)Fa較大，F(xiàn)r較小時(shí)3）要求n<nlim——極限轉(zhuǎn)速

6、7、N——nlim較高5——nlim較低4）軸的剛性較差，軸承孔不同心——深溝球軸承——深溝球軸承+推力球軸承推力角接觸軸承5）便于裝拆和間隙調(diào)整——內(nèi)、外圈不分離的軸承6）3、7兩類軸承應(yīng)成對使用，對稱安裝7）旋轉(zhuǎn)精度較高時(shí)——較高的公差等級(jí)和較小的游隙8）優(yōu)先考慮用普通公差等級(jí)的深溝球軸承§1２—3滾動(dòng)軸承的受力分析、失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則

一、滾動(dòng)軸承的載荷分布

1、受軸向載荷Fa

各滾動(dòng)體平均分擔(dān)

2、受徑向載荷Fr

上半圈滾動(dòng)體不受力下半圈滾動(dòng)體受力

3、角接觸軸承同時(shí)受Fr和Fa

（1）角接觸軸承的FSFS≈1.25Frtgα

FS方向——有使內(nèi)、外圈分離的趨勢。要成對使用、對稱安裝

（2）軸向載荷對載荷分布的影響

①當(dāng)只有最下面一個(gè)滾動(dòng)體受載時(shí)

——載荷角，F(xiàn)a與Fr的合力F與徑向平面的夾角

②受載滾動(dòng)體增多時(shí)在同樣Fr作用下，派生軸向力FS↑

多個(gè)滾動(dòng)體受載派生的軸向力的合力>只有一個(gè)滾動(dòng)體受載時(shí)派生的軸向力

軸向力>單個(gè)滾動(dòng)體受載產(chǎn)生的派生軸向力——多個(gè)滾動(dòng)體受載的條件

結(jié)論：

1）角接觸軸承及圓錐滾子軸承必須在Fr和Fa的聯(lián)合作用下工作，或成對使用對稱安裝。2）為使更多的滾動(dòng)體受載應(yīng)使

3）Fr不變時(shí)，F(xiàn)a由最小值（一個(gè)滾動(dòng)體受載）逐漸增大（即載荷角增大），則受載滾動(dòng)體數(shù)↑當(dāng)時(shí)，下半圈滾動(dòng)體受載4）實(shí)際工作時(shí)，至少達(dá)到下半圈滾動(dòng)體受載，∴安裝3和7類軸承不能有較大的軸向竄動(dòng)量。

二、軸承工作時(shí)軸承元件上載荷與應(yīng)力的變化

滾動(dòng)體——不穩(wěn)定脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力

固定套圈——穩(wěn)定的脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力

三、滾動(dòng)軸承的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則

主要失效形式：

1）疲勞點(diǎn)蝕

安裝潤滑和維護(hù)良好2）塑性變形

轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動(dòng)

3）磨損潤滑不良、密封不嚴(yán)、多塵條件

計(jì)算準(zhǔn)則：一般軸承——疲勞壽命計(jì)算（針對點(diǎn)蝕）靜強(qiáng)度計(jì)算低速或擺動(dòng)軸承——只進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算高速軸承——進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算、校驗(yàn)極限轉(zhuǎn)速?！?２—4滾動(dòng)軸承的動(dòng)載荷和壽命計(jì)算

一、基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷1、基本額定壽命L10

軸承壽命

基本額定壽命L10

——同一批軸承在相同工作條件下工作，其中90%的軸承在產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕前所能運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)L10（以106為單位）或一定轉(zhuǎn)速下的工作時(shí)數(shù)Lh軸承的基本額定壽命L10=1時(shí)，軸承所能承受的載荷2、基本額定動(dòng)載荷C

由試驗(yàn)得到二、滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P（實(shí)際載荷）

1．對只能承受徑向載荷Fr的軸承（N、NA軸承）P=Fr3．同時(shí)受徑向載荷Fr和軸向載荷Fa的軸承2．對只能承受軸向載荷Fa的軸承（5和8）P=FaP=XFr+YFa

X——徑向載荷系數(shù)Y——軸向載荷系數(shù)表13-5

引入載荷系數(shù)fp表13-6

P=fpFrP=fPFaP=fP(XFr+YFa)三、滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算公式

載荷與壽命的關(guān)系

=3球軸承=10/3滾子軸承——壽命指數(shù)代入一組數(shù)據(jù)求解P=CL10=1（106r）或當(dāng)工作t>120℃時(shí)，因金屬組織硬度和潤滑條件等的變化，軸承的基本額定動(dòng)載荷C有所下降∴引入溫度系數(shù)ft——表13-7當(dāng)P、n已知，預(yù)期壽命為Lh`，則要求選取的軸承的額定動(dòng)載荷為——選軸承型號(hào)和尺寸

四、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的軸向載荷Fa的計(jì)算

1）派生軸向力大小方向

a)正裝（面對面）

適合于傳動(dòng)零件位于兩支承之間

b)反裝（背靠背）適合于傳動(dòng)零件處于外伸端2）實(shí)際軸向載荷Fa的確定

（1）當(dāng)

軸有向左移動(dòng)的趨勢,軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松”

軸承1上的派生軸向力由Fs1增大到Fa+Fs2,阻止軸左移軸承2上的軸向力，力平衡——本身的派生軸向力

∴軸承1的實(shí)際軸向載荷為（2）當(dāng)

軸有右移的趨勢，軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松”

軸承2上的派生軸向力由Fs2增大到Fa-Fs1,阻止軸右移∴軸承2實(shí)際所受的軸向力為軸承1實(shí)際所受的軸向力，由力的平衡條件——本身派生軸向力

結(jié)論：——實(shí)際軸向力Fa的計(jì)算方法1）分析軸上派生軸向力和外加軸向載荷，判定被“壓緊”和“放松”的軸承。2）“壓緊”端軸承的軸向力等于除本身派生軸向力外，軸上其他所有軸向力代數(shù)和。3）“放松”端軸承的軸向力等于本身的派生軸向力五、不穩(wěn)定載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承壽命計(jì)算載荷P和轉(zhuǎn)速n變化時(shí)，求平均當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm和平均當(dāng)量動(dòng)載荷Pm

→求軸承壽命

六、不同可靠度時(shí)滾動(dòng)軸承的壽命Lh

為計(jì)算不同可靠度時(shí)軸承的壽命，引入壽命修正系數(shù)a1，§1２—5滾動(dòng)軸承的靜載荷與極限轉(zhuǎn)速

一、滾動(dòng)軸承的靜載荷

1、基本額定靜載荷C0

當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動(dòng)時(shí)，軸承的失效形式為塑性變形

2、按靜載選擇軸承的條件

二、滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速nlmin軸承實(shí)際許用轉(zhuǎn)速為

高速軸承§12—6滾動(dòng)軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、滾動(dòng)軸承支承的結(jié)構(gòu)型式

1、兩端固定支承

正裝3、7類軸承在大端軸向固定正裝2、一端雙向固定，一端游動(dòng)

3、兩端游動(dòng)——人字齒輪高速主動(dòng)軸

低速齒輪軸必須兩端固定

二、滾動(dòng)軸承的軸向固定

內(nèi)圈與軸：5）開口圓錐緊定套+圓螺母和止動(dòng)墊圈1）軸肩2）軸用彈性擋圈3）軸端檔圈+緊固螺釘4）圓螺母+止動(dòng)墊圈外圈與座孔：1）孔用彈性擋圈2）軸承外圈止動(dòng)槽內(nèi)嵌入止動(dòng)環(huán)固定3）軸承端蓋4）軸承座孔凸肩5）螺紋環(huán)6）軸承套環(huán)三、支承的剛度和座孔的同心度

提高支承剛度的措施：1）增加軸承座孔的壁厚2）減小軸承支點(diǎn)相對于箱體孔壁的懸臂3）采用加強(qiáng)筋加強(qiáng)支承部位的剛性保證軸上兩個(gè)支承的座孔的同心度的方法1）整體機(jī)座，兩軸承座孔一次鏜出2）如軸上兩軸承外徑不同——采用套杯結(jié)構(gòu)四、滾動(dòng)軸承游隙和軸系軸向位置的調(diào)整通過帶螺紋的零件或端蓋下的墊片來調(diào)節(jié)軸承的調(diào)整：1）軸承游隙的調(diào)整2）軸系軸向位置的調(diào)整注意：圓錐齒輪和蝸桿必須調(diào)整軸系的軸向位置方法：調(diào)整套杯端面與軸承座端面間墊片厚度五、滾動(dòng)軸孔的配合軸承內(nèi)圈與軸松————→緊js6，j6，k6，m6，n6松————→緊G7，H7，JS7，J7軸承外圈與軸承座孔基孔制：基軸制：5）與空心軸配合的軸承應(yīng)取較緊的密合。

滾動(dòng)軸承配合的選擇原則：1）轉(zhuǎn)動(dòng)圈比不動(dòng)圈配合松一些2）高速、重載、有沖擊、振動(dòng)時(shí)，配合應(yīng)緊一些，載荷平穩(wěn)時(shí)，配合應(yīng)松一些3）旋轉(zhuǎn)精度要求高時(shí)，配合應(yīng)緊一些4）常拆卸的軸承或游動(dòng)套圈應(yīng)取較松的配合六、滾動(dòng)軸承的預(yù)緊預(yù)緊的目的預(yù)緊原理常用預(yù)緊方法：1）用墊片和長短隔套預(yù)緊2）夾緊一對磨窄了的外圈（或內(nèi)圈）的角接觸軸承3）夾緊一對圓錐滾子軸承4）利用彈簧預(yù)緊七、滾動(dòng)軸承的裝拆要求：1）壓力應(yīng)直接加于配合較緊的套圈上2）不允許通過滾動(dòng)體傳遞裝拆力3）要均勻施加裝拆力拆卸：安裝：軸肩高度應(yīng)低于軸承內(nèi)圈高度八、滾動(dòng)軸承的潤滑

潤滑方式：1、脂潤滑2、油潤滑油浴或飛濺潤滑、滴油潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑3、固體潤滑九、滾動(dòng)軸承的密封密封的作用密封的類型：1、接觸式密封氈圈密封橡膠密封2、非接觸式密封油溝密封甩油密封曲路密封3、組合式密封§12—7滑動(dòng)軸承概述一、滑動(dòng)軸承類型

徑向軸承（向心軸承）（受Fr）止推軸承（推力軸承）（受Fa）

按承載：按潤滑狀態(tài)：流體潤滑軸承、非流體潤滑軸承、無潤滑軸承

二、滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)

三、應(yīng)用§12—8徑向滑動(dòng)軸承的主要類型

一、整體式徑向滑動(dòng)軸承

特點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡單、成本低2）軸套磨損后，間隙無法調(diào)整3）裝拆不便（只能從軸端裝拆）適于低速、輕載或間隙工作的機(jī)器。如圖，由軸承座、整體軸套、油孔等組成二、剖分式徑向滑動(dòng)軸承

三、自動(dòng)調(diào)心式

四、調(diào)隙式徑向滑動(dòng)軸承

§12—9滑動(dòng)軸承的材料及軸瓦結(jié)構(gòu)

一、滑動(dòng)軸承的材料

主要失效形式：磨損和膠合、疲勞破壞

1、對軸承材料的要求

2、常用材料

金屬材料：

1）鑄鐵

2）軸承合金

3）銅合金

4）鋁基合金

5）多孔質(zhì)金屬材料（粉末冶金）

非金屬材料——塑料、橡膠

二、軸瓦結(jié)構(gòu)

1、軸瓦的形式與結(jié)構(gòu)

2、油孔、油槽和油室

油孔、油槽開設(shè)原則

：1、潤滑油應(yīng)從油膜壓力最小處輸入軸承

2、油槽（溝）開在非承載區(qū)，否則會(huì)降低油膜的承載能力

3、油槽軸向不能開通，以免油從油槽端部大量流失

4、水平安裝軸承油槽開半周，不要延伸到承載區(qū)，全周油槽應(yīng)開在靠近軸承端部處?！?2—10滑動(dòng)軸承的潤滑

一、潤滑劑的選擇

工作載荷、相對滑動(dòng)速度、工作溫度和特殊工作環(huán)境

1、潤滑油

（1）壓力大、溫度高、載荷沖擊變動(dòng)大——粘度大的潤滑油

（2）滑動(dòng)速度大——粘度較低的潤滑油

（3）粗糙或未經(jīng)跑合的表面——粘度較高的潤滑油

2、潤滑脂

3、固體潤滑劑

二、潤滑方法

1、油潤滑

連續(xù)供油:

間歇供油:油壺或油槍1)滴油潤滑2)繩芯潤滑3)油環(huán)潤滑4)