《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 課件第十章-軸承

第十章軸承§10.1軸承的分類§10.2滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)§10.3滑動(dòng)軸承材料及軸瓦結(jié)構(gòu)§10.4非液體摩擦滑動(dòng)軸承的校核計(jì)算§10.5

滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇§10.6滾動(dòng)軸承的壽命及尺寸選擇§10.7滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)§10.8軸承的潤滑、潤滑裝置和密封裝置10.1軸承的分類軸承的功用：支承軸及軸上的零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度和減少軸與支承間的摩擦和磨損。分類：摩擦性質(zhì)：滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承承受載荷的方向：向心軸承（徑向載荷）推力軸承（軸向載荷）向心推力軸承（徑向、軸向載荷）工作表面的摩擦狀態(tài)：液體摩擦滑動(dòng)軸承：非液體摩擦滑動(dòng)軸承動(dòng)壓、靜壓一般機(jī)器高速重載10.2滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)一、徑向滑動(dòng)軸承一般由殼體、軸瓦和潤滑裝置組成。可以直接利用機(jī)器的箱壁凸緣或機(jī)器的一部分組成。10.2滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)1.整體式滑動(dòng)軸承2.對開式滑動(dòng)軸承10.2滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)3.自位式滑動(dòng)軸承10.2滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)二、推力滑動(dòng)軸承由軸承座和軸頸組成。工作表面可以是軸的端面或軸上的環(huán)形平面。10.2滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)其他形式的滑動(dòng)支承：10.3滑動(dòng)軸承材料和軸瓦結(jié)構(gòu)一、軸承材料1.對軸承材料的基本要求滑動(dòng)軸承的主要失效形式：軸瓦的磨損和膠合。軸承材料應(yīng)具備以下性能：⑴摩擦系數(shù)?、茖?dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)?、悄湍ァ⒛臀g、抗膠合能力強(qiáng)⑷足夠的機(jī)械強(qiáng)度和可塑性⑸工藝性好，價(jià)格便宜，易于獲得2.常用的軸承材料軸承合金、銅合金、鋁合金、鑄鐵和其他材料10.3滑動(dòng)軸承材料和軸瓦結(jié)構(gòu)二、軸瓦結(jié)構(gòu)常用的軸瓦分為整體式和剖分式兩種結(jié)構(gòu)。整體軸瓦剖分式軸瓦為了使?jié)櫥湍芎芎玫姆植嫉捷S瓦的整個(gè)工作表面，在軸瓦的非承載區(qū)要開設(shè)油溝和油孔。常見的油溝形式有軸向、周向和斜向三種。10.4非液體摩擦滑動(dòng)軸承的校核計(jì)算主要失效形式：磨損和膠合。設(shè)計(jì)步驟：1.選擇軸承的類型和軸瓦材料2.確定軸承的工作長度l3.驗(yàn)算軸承表面的平均壓強(qiáng)p，滑動(dòng)速度v和pv值4.確定軸頸與軸瓦之間的間隙10.4非液體摩擦滑動(dòng)軸承的校核計(jì)算一、徑向滑動(dòng)軸承的校核計(jì)算1.校核軸承摩擦表面的平均壓強(qiáng)p（磨損）2.校核pv值（膠合）3.校核v（磨損）當(dāng)驗(yàn)算結(jié)果不能滿足要求時(shí)，可改用較好的軸瓦材料或加大軸承的幾何尺寸d和l。10.4非液體摩擦滑動(dòng)軸承的校核計(jì)算二、推力滑動(dòng)軸承的校核計(jì)算10.4非液體摩擦滑動(dòng)軸承的校核計(jì)算10.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇一、滾動(dòng)軸承的類型滾動(dòng)軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)圈外圈滾動(dòng)體保持架10.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇滾動(dòng)體形式：球、圓柱滾子、滾針、圓錐滾子、球面滾子、非對稱球面滾子等幾種。球圓柱滾子圓錐滾子鼓形滾子滾針10.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇優(yōu)點(diǎn)：滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小，起動(dòng)靈活，效率高，潤滑簡便和互換性好等。缺點(diǎn)：抗沖擊載荷的能力差，高速時(shí)會(huì)出現(xiàn)噪聲，工作壽命也不及液體摩擦滑動(dòng)軸承。按滾子形狀可分為：球軸承滾子軸承按承載方向：向心軸承推力軸承向心推力軸承10.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇一、滾動(dòng)軸承的幾個(gè)基本特性1、接觸角α：滾動(dòng)體與外圈的接觸法線和半徑方向之間所夾銳角。ααα

接觸角反映了軸承承受載荷方向的特性。接觸角是滾動(dòng)軸承的一個(gè)主要參數(shù)，軸承的受力分析和承載能力等都與接觸角有關(guān)。接觸角越大，軸承承受軸向載荷的能力也越大。10.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇10.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇2、游隙?滾動(dòng)體內(nèi)圈、外圈滾道之間的最大間隙。??徑向間隙軸向間隙

游隙是影響軸承運(yùn)轉(zhuǎn)精度、使用壽命、噪聲級(jí)別以及溫升的重要數(shù)據(jù)，控制游隙是項(xiàng)重要的工作。10.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇3、偏斜角(量)θ一般指調(diào)心軸承內(nèi)、外圈軸線相對傾斜時(shí)所夾的銳角。θ

此類軸承通常具有偏位角的自適應(yīng)性能，當(dāng)軸承座孔與軸發(fā)生軸線偏離時(shí)，它可以自動(dòng)適應(yīng)軸心的偏斜。故這種軸承也稱作調(diào)心軸承。3、按結(jié)構(gòu)形式不同，標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承分為13類，最常用的有六類:構(gòu)造和類型4深溝球軸承（6）圓柱滾子軸承（N、NU）推力球軸承

（5）角接觸球軸承（7）圓錐滾子軸承（3）調(diào)心球軸承（1）調(diào)心滾子軸承（2）滾針軸承（NA)向心角接觸軸承徑向接觸軸承推力滾子軸承（8）軸向接觸軸承類型代號(hào)成對使用，反向安裝10.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇深溝球軸承610.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇角接觸球軸承710.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇圓錐滾子軸承3面對面背靠背10.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇圓柱滾子軸承N10.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇滾針軸承NA10.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇推力球軸承510.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇調(diào)心球軸承110.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇調(diào)心滾子軸承210.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇雙列深溝球軸承410.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇10.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇二、滾動(dòng)軸承的代號(hào)基本代號(hào)（字母或數(shù)字）后置代號(hào)（字母或加數(shù)字）前置代號(hào)（字母）12345類型代號(hào)內(nèi)徑代號(hào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變密封與防塵及外形改變保持架及其材料改變公差等級(jí)代號(hào)游隙組別代號(hào)其它代號(hào)可拆分部件軸承或分部件代號(hào)滾動(dòng)軸承代號(hào)是表示結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級(jí)和技術(shù)性能等特征的產(chǎn)品代號(hào)尺寸系列代號(hào)寬度系列代號(hào)直徑系列代號(hào)（1）類型代號(hào)---左起第1位軸承類型代號(hào)調(diào)心球軸承1調(diào)心滾子軸承2圓錐滾子軸承3雙列深溝球軸承4推力球軸承5深溝球軸承6角接觸球軸承7推力圓柱滾子軸承8圓柱滾子軸承N滾針軸承NA1、基本代號(hào)——表示類型、結(jié)構(gòu)和尺寸的代號(hào)數(shù)字或字母表示不同類型的軸承10.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇（2）尺寸系列代號(hào)寬度（高度）系列----左起第2位——內(nèi)、外徑相同而寬度（推力軸承稱為高度）不同的特征表示。向心軸承常用代號(hào)：0正常；1寬；2特寬*在代號(hào)中0可以省略（除圓錐滾子軸承(3類)和調(diào)心滾子軸承(2類)外）推力軸承

常用代號(hào)：

1，2向心軸承寬度增加推力軸承高度增加直徑系列---左起第3位——內(nèi)徑相同而外徑不同的特征表示

常用代號(hào)：

1（特輕）；2（輕）；3（中）；

4（重）直徑增加（3）內(nèi)徑代號(hào)-左起第4，5位代號(hào)0001020304~96內(nèi)徑（mm）10121517代號(hào)×5滾動(dòng)軸承的內(nèi)徑d=10~480mm的范圍內(nèi)，其代號(hào)有以下的規(guī)律：2、前置代號(hào)—表示可拆分軸承或其分部件的代號(hào)（不常見）3、后置代號(hào)——表示結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、公差等級(jí)、游隙組別、材料及密封、技術(shù)要求等發(fā)生改變時(shí)的補(bǔ)充代號(hào)。（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變代號(hào)及含義接觸角α加大32215EE圓錐滾子軸承（30000）接觸角α=40o7210B

B接觸角α=25o7210ACAC接觸角α=15o7210CC角接觸球軸承（70000）含義示例代號(hào)軸承類型（2）密封、防塵與外部形狀改變代號(hào)及含義代號(hào)含義示例N軸承外圈上有止動(dòng)槽6120NNR軸承外圈上有止動(dòng)槽，并帶有止動(dòng)環(huán)6120NR—Z軸承一面帶防塵蓋6120—Z—FS軸承一面帶氈圈密封6120—FS（3）公差等級(jí)代號(hào)及含義低高公差等級(jí)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的2級(jí)/P2公差等級(jí)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的4級(jí)/P4公差等級(jí)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的5級(jí)/P5公差等級(jí)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的6x級(jí)/P6x公差等級(jí)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的6級(jí)/P6公差等級(jí)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0級(jí)（普通級(jí)一般可省略不標(biāo)）(/P0)含義代號(hào)（4）游隙組別代號(hào)及含義小大游隙符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的5組/C5游隙符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的4組/C4游隙符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的3組/C3游隙符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0組（基本組一般可省略不標(biāo)）(/C0)游隙符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的2組/C2游隙符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1組/C1含義代號(hào)當(dāng)公差等級(jí)和游隙組別同時(shí)標(biāo)注時(shí)，“/”號(hào)可省略。（5）配置代號(hào)有時(shí)軸承需成對安裝。面對面（/DF） 背對背(/DB)

串聯(lián)(/DT)例：試說明以下軸承代號(hào)的意義。7208AC/P5公差等級(jí)為5級(jí)內(nèi)徑為d=40mm直徑系列為“輕”寬度系列為“正常”（0代號(hào)省略）軸承類型為：角接觸球軸承游隙組別為：基本組（/C0代號(hào)省略）接觸角為α=25o7306AC/P4——角接觸球軸承，α=20°，d=30mm，精度為4級(jí)10.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇30308軸承類型為：圓錐滾子軸承直徑系列為“中”內(nèi)徑為d=40mm公差等級(jí)為：普通級(jí)（省略）游隙組別為：基本組（省略）寬度系列為“正?！保?字頭不可省略）6310軸承類型為：深溝球軸承寬度系列為“正?！保?代號(hào)省略）直徑系列為“中”內(nèi)徑為d=50mm公差等級(jí)為：普通級(jí)（省略）游隙組別為：基本組（省略）6212N2208尺寸系列代號(hào)為2表示軸承內(nèi)徑

8

5=40mm深溝球軸承圓柱滾子軸承表示軸承內(nèi)徑

12

5=60mm尺寸系列代號(hào)為2233315E表示軸承內(nèi)徑

15

5=75mm

圓錐滾子軸承尺寸系列代號(hào)為33加強(qiáng)型10.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇三、滾動(dòng)軸承的類型選擇一、滾動(dòng)軸承的主要類型主要掌握：5、50000型:推力球軸承單向：單向A雙向：雙向A1、60000型:深溝球軸承2、70000型:角接觸球軸承70000AC：α=25°70000C：α=15°70000B：α=40°4、N0000型:圓柱滾子軸承:內(nèi)外圈間可自由移動(dòng)3、30000型:圓錐滾子軸承6、調(diào)心功能10000型：調(diào)心球20000型：調(diào)心滾子外圈滾道為內(nèi)球面二、類型的選擇1、軸承的轉(zhuǎn)速球軸承為點(diǎn)接觸、滾子軸承為線接觸。承載能力：球軸承＜滾子軸承耐沖擊：球軸承＜滾子軸承nlim：球軸承＞滾子軸承∴載荷大、有沖擊時(shí)選滾子軸承，轉(zhuǎn)速高時(shí)選球軸承。2、載荷性質(zhì)同時(shí)A、R：角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；R大、A小：深溝球軸承；A大、R?。和屏墙佑|軸承；3、軸剛度差、彎曲變形大、座孔不平行、不同軸、多支點(diǎn)軸：調(diào)心軸承。座孔不平形不同軸彎曲變形4、根據(jù)裝拆要求選擇類型考慮裝拆方便時(shí)，宜選用內(nèi)外圈可分離的軸承如：

N0000型、30000型。外圈無擋邊內(nèi)圈無擋邊5、根據(jù)經(jīng)濟(jì)性選擇類型在滿足使用要求下：應(yīng)盡量選用價(jià)廉的球軸承，

不選用價(jià)高的滾子軸承；無特殊使用要求時(shí)：應(yīng)盡量選用普通級(jí)精度軸承；舉例：1）直齒圓柱齒輪軸：2）斜齒輪、錐齒輪、蝸輪軸：3）懸臂圓錐齒輪軸：4）蝸桿軸：分別承受A、R5）滑輪軸：4類：雙列深溝球軸承（∵軸較長）10.5滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)及其選擇討論一：了解軸承的類型、組成、應(yīng)用場合，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；10.6滾動(dòng)軸承的壽命及尺寸選擇一、滾動(dòng)軸承的失效形式10.6滾動(dòng)軸承的壽命及尺寸選擇二、滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算1.基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷基本額定壽命、（作為軸承壽命的依據(jù)）軸承的基本額定壽命是指90％可靠度、常用材料和加工質(zhì)量、常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的壽命，以符號(hào)和表示。基本額定動(dòng)載荷C基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的額定載荷。10.6滾動(dòng)軸承的壽命及尺寸選擇2.滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算公式軸承壽命指數(shù)如果已知當(dāng)量動(dòng)載荷P和轉(zhuǎn)速n，需按軸承的預(yù)期使用壽命L10h′選擇軸承，上式可改寫為：設(shè)計(jì)式：設(shè)計(jì)選型校核式：校核壽命10.6滾動(dòng)軸承的壽命及尺寸選擇3.滾動(dòng)載荷的當(dāng)量動(dòng)載荷只能承受純徑向載荷Fr的軸承只能承受純軸向載荷Fa的軸承軸承在實(shí)際工作中，往往同時(shí)受到徑向載荷與軸向載荷的復(fù)合作用，壽命計(jì)算中須將這個(gè)復(fù)合載荷換算成某一假想載荷，在此假想載荷作用下，軸承的壽命與實(shí)際載荷作用下的壽命相同，并與額定動(dòng)載荷具有相同的受載條件，該假想載荷稱為當(dāng)量動(dòng)載荷，用P(N)表示。10.6滾動(dòng)軸承的壽命及尺寸選擇4.向心推力軸承軸向載荷的計(jì)算角接觸球軸承和圓錐滾子軸承承受徑向載荷時(shí)，一般成對使用10.6滾動(dòng)軸承的壽命及尺寸選擇5.滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算公式當(dāng)量靜載荷10.6滾動(dòng)軸承的壽命及尺寸選擇例：一深溝球軸承，型號(hào)為6308，其額定動(dòng)載荷Cr＝40.8KN,額定靜載荷Cor＝24kN，軸的轉(zhuǎn)速n＝1450r/min；工作溫度正常，ft=1.0，載荷系數(shù)fp＝1.1,ε=3。此軸承受到徑向載荷Fr＝2480N，軸向載荷Fa＝1344N，試計(jì)算軸承壽命。查表10-5,e=0.26查表10-5,得X=0.56,Y=1.71

因?yàn)閒p=1.1,ft=1.010.6滾動(dòng)軸承的壽命及尺寸選擇例：已知深溝球軸承工作中只承受徑向載荷Fr=3000N，轉(zhuǎn)速n=400r/min，載荷平穩(wěn)，軸承工作溫度低于100oC，希望軸承的使用壽命大于5000h，初定軸頸直徑為30mm，球軸承壽命指數(shù)ε＝3。試選擇合理的深溝球軸承型號(hào)。查表，選擇Cr=19.5KN

軸承型號(hào)為：6206

例：已知深溝球軸承工作中只承受徑向載荷Fr=3000N，轉(zhuǎn)速n=400r/min，載荷平穩(wěn)，軸承工作溫度低于100oC，希望軸承的使用壽命大于5000h，初定軸頸直徑為30mm，球軸承壽命指數(shù)ε＝3。試選擇合理的深溝球軸承型號(hào)。初選6206若6206不能滿足要求，則重新選擇中、重系列。10.7滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)一、保證支承的剛度和同心度軸承孔壁及外殼均應(yīng)有足夠的厚度，壁板上的軸承座的懸臂應(yīng)盡可能縮短，并用加強(qiáng)筋來增強(qiáng)支承部位的剛性。10.7滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)保持同軸度。盡可能采用整體鑄造機(jī)殼，并采用直徑相同的軸承孔；如在一根軸上裝有不同直徑的軸承時(shí)，可在直徑小的軸承處加套杯，使軸承孔具有相同的直徑。10.7滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)1.軸承的固定⑴雙支承單向固定每個(gè)軸承承受一個(gè)方向的軸向力。組合后，限制軸雙向移動(dòng)，承受雙向軸向力A。安裝時(shí)，軸承外圈與端蓋間隙：0.25~0.4mm10.7滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)⑵單支承雙向固定

一端軸承的固定即限制軸的雙向串動(dòng)承受雙向軸向力（6；一對3、7類；向心推力組合）；另一端軸承不固定，為游動(dòng)支承防止卡死。

特點(diǎn)：軸的位置準(zhǔn)確，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，

10.7滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)10.7滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)內(nèi)圈在軸上的軸向固定方法：a)利用軸肩單向固定，只能承受單向軸向力b)利用軸肩和彈性擋圈嵌入軸的環(huán)槽內(nèi)作雙向固定，用于軸向力不大和轉(zhuǎn)速不高的情況c)利用軸肩和軸端擋圈固定，可以承受高轉(zhuǎn)速下大的軸向力d)利用軸肩、圓螺母和止動(dòng)墊圈固定，可以承受較大的軸向力10.7滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)外圈在軸承座孔內(nèi)的軸向固定方法：a)利用軸承端蓋單向固定，可以承受很大的軸向力b)利用軸承端蓋和凸肩作雙向固定，可以承受較大的雙向軸向力c)利用彈性擋圈和凸肩作雙向固定，只能承受較小的軸向力。10.7滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)2.軸向位置的調(diào)整10.7滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)三、滾動(dòng)軸承的配合和裝拆1.滾動(dòng)軸承的配合軸承內(nèi)圈與軸頸的配合采用基孔制，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準(zhǔn)。軸承外圈與座孔的配合采用基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準(zhǔn)。與內(nèi)圈相配合的軸的公差帶以及與外圈相配合的孔的公差帶，均按圓柱公差與配合的國家標(biāo)準(zhǔn)選取。10.7滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)2.軸承的裝拆（1）冷壓法（適用于小型軸承）用專用壓套在壓力機(jī)上壓入，或用手錘均勻擊打裝入。（2）熱壓法（適用于大型軸承）將軸承放入油池或加熱爐中加熱至80-90oC左右然后套裝在軸頸上。安裝原則：禁止通過滾動(dòng)體施力！1)、軸承的安裝2)、軸承的拆卸（1）用軸承拆卸器拆卸（適用于小型軸承）用專用軸承爪子扣在軸承內(nèi)圈拆卸。軸承拆卸器軸肩應(yīng)低于內(nèi)圈厚度hd0襯套口直徑應(yīng)小于外圈直徑便于拆卸軸承的相關(guān)結(jié)構(gòu)（2）用液壓裝置拆卸（適用于大型軸承）在液壓裝置上用專用器械拆卸。10.7滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)10.8軸承的潤滑、潤滑裝置和密封裝置軸承潤滑的目的主要是：減小摩擦功耗，降低磨損率，同時(shí)還可起冷卻、防塵、防銹以及吸振等作用。一、潤滑劑的種類及其性能潤滑劑分為液體潤滑劑、半固體潤滑劑、固體潤滑劑和氣體潤滑劑。二、潤滑劑的選擇三、潤滑方式和潤滑裝置低速和間歇工作的軸承可用油壺向軸承的油孔內(nèi)注油。10.8軸承的