機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第5版）課件：軸承

軸承第一節(jié)滑動(dòng)軸承概述一.滑動(dòng)軸承的組成

滑動(dòng)軸承1－軸承座2－下軸瓦3－上軸瓦4－軸承蓋5－潤滑裝置

二.摩擦狀態(tài)1.干摩擦

在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間沒有任何潤滑劑存在，相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面直接接觸所產(chǎn)生的摩擦，稱為干摩擦。

實(shí)際上沒有理想的干摩擦，金屬表面的氧化膜、空氣吸附層都會(huì)減小摩擦力。

通常將在摩擦表面間沒有專門引入潤滑劑時(shí)所發(fā)生的摩擦稱為干摩擦。

干摩擦使接觸表面產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，損耗功率。使滑動(dòng)軸承強(qiáng)烈升溫，以至燒瓦，滑動(dòng)軸承不允許出現(xiàn)干摩擦狀態(tài)。2.邊界摩擦

在摩擦表面間存在潤滑油，由于潤滑油與金屬表面間的物理、化學(xué)作用，在金屬表面形成一層極薄的吸附膜，即邊界油膜。將摩擦表面隔開，可承受很高的比壓，這種摩擦狀態(tài)稱為邊界摩擦。

純粹的邊界摩擦只有在理想的光整平面間才能發(fā)生，實(shí)際在滑動(dòng)過程中，表面微觀凸峰相遇會(huì)劃破油膜，形成局部金屬直接接觸。

邊界摩擦狀態(tài)可減小摩擦和磨損，但不能完全消除摩擦磨損。3.液體摩擦

摩擦表面間有充足的潤滑油，形成足夠厚度的油膜，完全消除了摩擦表面間的直接接觸，摩擦只發(fā)生在潤滑液體分子間，此種摩擦狀態(tài)稱為液體摩擦。液體摩擦狀態(tài)只有滿足一定條件才能實(shí)現(xiàn)。4.混合摩擦

界于邊界摩擦和液體摩擦之間的摩擦狀態(tài)稱為混合摩擦，或稱為非液體摩擦。

一般機(jī)器中的滑動(dòng)摩擦至少應(yīng)維持混合摩擦狀態(tài)，對(duì)重要的機(jī)器設(shè)備應(yīng)實(shí)現(xiàn)液體摩擦狀態(tài)，不允許出現(xiàn)干摩擦狀態(tài)。三.滑動(dòng)軸承的類型1.按承受載荷的方向分

a)徑向軸承：只承受徑向載荷。b)止推軸承：只承受軸向載荷。

2.按軸承工作時(shí)的潤滑狀態(tài)分

a)非液體摩擦滑動(dòng)軸承（邊界摩擦、混合摩擦）

b)液體摩擦滑動(dòng)軸承（液體摩擦）液體動(dòng)壓潤滑軸承—?jiǎng)訅狠S承

液體靜壓潤滑軸承—靜壓軸承四.滑動(dòng)軸承的應(yīng)用

滑動(dòng)軸承除液體摩擦軸承外，一般摩擦損耗大，而且設(shè)計(jì)、維護(hù)比較復(fù)雜，所以在很多場合被滾動(dòng)軸承代替。但在某些工作條件下，滑動(dòng)軸承具有顯著的優(yōu)越性，往往滾動(dòng)軸承不能替代。1.特高轉(zhuǎn)速的軸承（滾動(dòng)軸承受極限轉(zhuǎn)速限制）如：汽輪機(jī)、燃汽輪機(jī)中的軸承。2.高精度的軸承

滑動(dòng)軸承的元件少，可獲得更高的制造精度。如：精密機(jī)床的主軸軸承。

3.大型及重載軸承

大尺寸滾動(dòng)軸承制造困難，成本高、承受重載時(shí)易產(chǎn)生靜載破壞。

如：大型發(fā)電機(jī)的軸承。4.承受沖擊和振動(dòng)載荷的軸承

滑動(dòng)軸承的承壓面大，油膜具有緩沖和吸振作用。如：攪拌機(jī)、破碎機(jī)中的軸承。

5.剖分式軸承

如：發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸軸承。

6.空間尺寸受到限制，需采用小直徑軸承

如；曲柄銷、萬向聯(lián)軸器中的軸承。

7.特殊工作條件下的軸承

在水、蒸汽、腐蝕性介質(zhì)中工作的軸承，如：輪船螺旋槳的軸承。

總之，滑動(dòng)軸承主要應(yīng)用在高速、重載、高精度、及特殊工作環(huán)境中。此外，由于滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)簡單，也常用在低速及不重要的輔助機(jī)構(gòu)中。如：手動(dòng)絞肉機(jī)等。第二節(jié)滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)1.整體式徑向滑動(dòng)軸承a）軸承座：整體有襯正滑動(dòng)軸承座。JB/T2560—1991b）軸套：由減磨材料制造，通常用螺釘與軸承座固定，用油杯供油。

一.徑向滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)1)組成整體式徑向滑動(dòng)軸承（整體軸瓦式)

1－軸承座2－軸套3－緊定螺釘2)特點(diǎn)及應(yīng)用a）結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。b）裝拆時(shí)需作軸向移動(dòng)，裝拆不便。c）軸頸與軸瓦間的間隙無法調(diào)整，軸瓦磨損后只能更換。

該種軸承多用于低速、輕載及間歇工作的機(jī)器中。如：農(nóng)業(yè)機(jī)械、手動(dòng)機(jī)械等。2.剖分式徑向滑動(dòng)軸承

1)組成

a）軸承座

b）軸承蓋c）上軸瓦e）連接螺栓

2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

a）軸承蓋和軸承座的剖分面制成階梯形榫口，以便軸承對(duì)中和防止橫向錯(cuò)動(dòng)。

b）由于工作時(shí)只有下軸瓦受載，所以油孔或油槽開在上軸瓦上。d）下軸瓦f）軸瓦固定套剖分式徑向滑動(dòng)軸承（剖分軸瓦式)1－軸承座

2－軸承蓋3－上軸瓦4－下軸瓦5－連接螺栓6－軸瓦固定套

c）剖分面應(yīng)與載荷垂直或近似垂直。當(dāng)載荷垂直或略有偏斜時(shí)，剖分面應(yīng)呈水平布置；當(dāng)外載有較大偏斜時(shí)，一般呈45o傾斜布置,以適應(yīng)載荷作用線超出軸承垂直中心線左、右各35o的情況。

這種軸承所用的軸承座稱作二螺柱正滑動(dòng)軸承座。JB/T2561—1991斜開徑向軸承

3.調(diào)心式滑動(dòng)軸承

對(duì)于軸承長度較大(B/d>1.5)或多支點(diǎn)長軸，由于軸的變形或軸承孔的同心度低，會(huì)使軸瓦邊緣產(chǎn)生嚴(yán)重磨損。此時(shí)多采用調(diào)心軸承。

自動(dòng)調(diào)心式滑動(dòng)軸承具有可動(dòng)軸瓦，軸瓦的外支承面為凸球面，裝在軸承座的凹球面上，隨著軸在支承處的傾角變化，軸瓦作相應(yīng)傾斜，使軸頸與軸瓦保持良好接觸，從而避免軸瓦邊緣產(chǎn)生磨損。

a）b）調(diào)心式滑動(dòng)軸承a）軸的撓曲b）調(diào)心式二.推力滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)

推力滑動(dòng)軸承用于承受軸向載荷，與徑向滑動(dòng)軸承聯(lián)合使用可承受復(fù)合載荷。推力滑動(dòng)軸由軸承座和推力軸頸組成。1.實(shí)心式

由于支承面上離中心越遠(yuǎn)處，相對(duì)滑動(dòng)速度越大，磨損越快。故實(shí)心軸承承載面上壓力分布不均，靠近中心處的壓力高。

一般推力軸承采用空心軸頸或多環(huán)軸頸。2.單環(huán)式3.多環(huán)式

多環(huán)式推力滑動(dòng)軸承可承受較大的軸向載荷，還可承受雙向軸向載荷。

推力滑動(dòng)軸承的軸頸尺寸按表12-1給定的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。第三節(jié)軸瓦一.軸瓦的失效形式1.磨損

有磨粒磨損和研磨磨損兩種形式，磨損使軸承間隙加大，喪失精度，導(dǎo)致幾何形狀改變。

2.壓潰

由于載荷超過軸瓦的承載能力而產(chǎn)生塑性變形。

3.膠合

由于重載、高溫使油膜破裂或供油不充分，使相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面發(fā)生金屬粘附和遷移，造成軸承損壞。嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生抱軸。4）疲勞剝落

由于載荷的重復(fù)作用，使軸承表面出現(xiàn)與滑動(dòng)方向垂直的疲勞裂紋，當(dāng)裂紋向軸承襯與襯背結(jié)合面擴(kuò)展后，造成軸承襯材料的剝落。

軸承襯與襯背結(jié)合不良也會(huì)造成剝落，此種剝落周邊光滑。而疲勞剝落周邊不光滑。二.軸承材料

軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為軸承材料

1.對(duì)軸承材料的主要要求1).良好的減磨性、耐磨性和抗膠合性2).良好的摩擦順應(yīng)性、嵌入性和磨合性

a)摩擦順應(yīng)性—指材料通過表層彈塑性變形來補(bǔ)償軸承滑動(dòng)表面初始配合不良的能力。一般硬度低、塑性好、彈性系數(shù)低的材料具有此性能。

b)嵌入性—容納異物的能力。能將硬質(zhì)顆粒嵌入材料內(nèi)部而不外露，避免相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面發(fā)生磨損。一般順應(yīng)性好的材料也具備好的嵌入性。

c)磨合性—是指軸瓦和軸頸表面經(jīng)短期輕載運(yùn)轉(zhuǎn)，易于形成相互吻合的表面粗糙度，即易于磨合。3）足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力

4）良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性

由上述分析可知，對(duì)軸瓦材料的要求是多方面的，很難同時(shí)滿足，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)視具體情況先滿足主要要求。

在生產(chǎn)中，常使用雙金屬軸瓦。就是在強(qiáng)度較高的青銅、銅或鑄鐵制造的軸瓦上貼附某種薄層材料（如：軸承合金），貼附的材料稱為軸承襯。兩種材料取長補(bǔ)短，以滿足對(duì)軸承的要求。2.常用軸承材料

1）金屬材料

a)軸承合金

軸承合金的彈性摸量和彈性極限均很低；嵌入性、摩擦順應(yīng)性、抗咬粘性好；易磨合，但強(qiáng)度低。不能單獨(dú)做軸瓦，只能做軸承襯。

常用材料；

★錫基軸承合金

—以錫為基本成分，含適量的銻和銅。除具備上述特點(diǎn)外，還具有對(duì)油的吸附性好、耐腐蝕、與鋼背結(jié)合牢靠等優(yōu)點(diǎn)。但熔點(diǎn)低、價(jià)格高。常用與于制作高速、重載軸承的軸承襯。

★鉛基軸承合金

—以鉛為基本成分，含適量的錫和銻。其性能與錫基軸承合金相近，但較脆，不宜承受沖擊載荷；抗腐蝕能力差，應(yīng)選用無腐蝕作用的潤滑油。

b)銅合金

銅合金是傳統(tǒng)的軸瓦材料，應(yīng)用廣泛。常用的銅合金為：★錫青銅★鉛青銅★鋁青銅

—減磨性、耐磨性最好，但嵌入性、磨合性差，適用于中速、重載。

—抗粘附能力強(qiáng)，適用于高速、重載。

—強(qiáng)度和硬度均較高，抗粘附能力差，適用于低速、重載。c)鋁基軸承合金

耐磨性及耐腐蝕性好，疲勞強(qiáng)度高，價(jià)格低，可用于做軸瓦或軸承襯。d)灰鑄鐵、耐磨鑄鐵及球墨鑄鐵

由于含有石墨，具有一定的減磨性和耐磨性，但性脆，磨合性差，適用于輕載、低速、無沖擊場合。2）多孔質(zhì)金屬材料（陶制金屬、粉末冶金）

軸承制造工藝：制粉—成型—燒結(jié)。

該材料具有多孔結(jié)構(gòu)，使用前需將軸瓦在熱油中浸泡，使孔隙中充滿潤滑油，故稱含油軸承，具有自潤滑功能。工作時(shí)，由于軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)的抽吸作用及潤滑油受熱膨脹，使油進(jìn)入潤滑表面；不工作時(shí)，依靠毛細(xì)管作用，使油吸回軸承內(nèi)部?？砷L期保持潤滑作用，能定期給油效果更佳。

多孔質(zhì)金屬的韌性較小，宜用于平穩(wěn)無沖擊及中、低速情況。常用材料：多孔鐵、多孔質(zhì)青銅。

3）非金屬材料a)各種塑料如：酚醛樹脂、尼龍、聚四氟乙烯等。

抗腐蝕性強(qiáng)、減磨、耐磨、可包容異物、具有一定自潤滑能力。但強(qiáng)度和屈服極限較低，承載能力有限，熱傳導(dǎo)能力差，不宜用于制作間隙要求嚴(yán)格的軸承。

b)碳—石墨

是一種人造材料，摩擦系數(shù)小，具有自潤滑能力，用做水潤滑的軸承材料。c)橡膠

橡膠主要用于以水作潤滑劑且環(huán)境臟污之處，如潛水泵。d)木材

木材是多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)，一般需填充聚合物提高其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，減小吸濕性。主要用于某些建筑機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械中。軸承常用金屬材料的性能見P198表12-2。三.軸瓦結(jié)構(gòu)

1.對(duì)軸瓦的設(shè)計(jì)要求

軸瓦應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和剛度、在軸承中定位可靠、利于潤滑和散熱、便于裝拆和調(diào)整。2.軸瓦的形式和構(gòu)造1）整體式軸瓦卷制整體軸套車制卷制軸套2）剖分式軸瓦

a)厚壁軸瓦

用鑄造方法制造，內(nèi)表面可貼附軸承襯，用離心鑄造法將軸承合金澆注在軸承背上，并保證軸承襯與軸瓦連接可靠。

b)薄壁軸瓦

軋制而成，質(zhì)量穩(wěn)定、成本低，但剛度小，其形狀取決與軸承座的形狀，軸瓦和軸承座均需精加工。剖分式厚壁軸瓦雙金屬薄壁軸瓦3.軸瓦的定位

軸瓦和軸承座間不允許有相對(duì)移動(dòng)，應(yīng)作周向和軸向固定。4.油孔及油槽

為使滑動(dòng)軸承的工作表面獲得良好潤滑，應(yīng)在軸瓦或軸頸上開設(shè)油孔或油槽，用以導(dǎo)油。

油孔及油槽的開設(shè)原則：

1）油孔或油槽應(yīng)開設(shè)在非承載區(qū)或壓力較小區(qū)域，以利在供油的同時(shí)不降低軸承的承載能力。

a)對(duì)于整體式軸承

當(dāng)軸頸單向旋轉(zhuǎn)且載荷方向變化不大時(shí)，只開單軸向油槽，應(yīng)開在油膜厚度最大處。b)對(duì)于對(duì)開式軸承

油溝常開在剖分面處，軸頸單向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)只開單軸向油槽，雙向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)開雙軸向油槽。2）對(duì)于寬徑比B/d較小的軸承，只開油孔，B/d較大時(shí)應(yīng)開軸向油槽。

3）油槽不能開通，以防潤滑油大量端泄，一般油槽長度為軸瓦寬度的80%。

4）油槽的剖面形狀，應(yīng)避免有銳邊和棱角，以使?jié)櫥土鲿场?/p>

5）周向油槽

周向油槽適用于載荷方向變動(dòng)范圍超過180o的場合，常設(shè)在軸承寬度中部，將軸承分為兩個(gè)獨(dú)立部分，此種結(jié)構(gòu)影響軸承的承載能力。

油槽尺寸查手冊(cè)。第四節(jié)滑動(dòng)軸承的潤滑一.潤滑的目的

減磨、冷卻、吸振和防銹。二.潤滑劑

常用的潤滑劑有潤滑油、潤滑脂和固體潤滑劑。經(jīng)常在潤滑油和潤滑脂中加入各種添加劑以改善起其使用性能。1.潤滑油

潤滑油有動(dòng)、植物油、礦物油和合成油。礦物油貨源充分，價(jià)格便宜，是廣泛應(yīng)用的潤滑劑。

潤滑油選擇

選擇潤滑油的主要依據(jù)是粘度，并考慮溫度及壓力的影響。

★當(dāng)轉(zhuǎn)速高、壓力小、易于形成油膜，應(yīng)選擇粘度低的潤滑油。

★當(dāng)轉(zhuǎn)速低、壓力大、不易于形成油膜，應(yīng)選擇粘度高的潤滑油。

★非液體摩擦滑動(dòng)軸承的潤滑油由P200表12-3選取。

★溫度高的軸承應(yīng)選用粘度大的潤滑油，反之應(yīng)選粘度小的油。

2.潤滑脂

潤滑脂主要用于對(duì)潤滑要求不高，供油困難，低速、重載時(shí)的軸承的潤滑。選擇原則：

1.針入度：當(dāng)壓力高，滑動(dòng)速度低時(shí)應(yīng)選擇針入度小的潤滑脂，反之取針入度大的。2.滴點(diǎn)：滴點(diǎn)應(yīng)高于工作溫度（20~30）oC。

3.防水性能及耐熱性

鈣基脂和鋁基脂的防水性好，但耐熱性差；鈉基脂的耐熱性好，但防水性差；鋰基脂的耐熱性和防水性均好。

潤滑脂是半固體潤滑劑，由礦物油、金屬皂（Ca、Na、Cl、Li）和水稠化而成。

3.固體潤滑劑

主要用于真空、高溫和潤滑困難的特殊場合。

常用固體潤滑劑為：MoS2、石墨、聚四氟乙烯等。

涂覆、燒結(jié)、粘結(jié)在摩擦表面上，形成固體膜。或混入金屬或塑料粉末中燒結(jié)成型，制成耐磨零件。

使用方法三.潤滑方法1.手工加油潤滑用于低速、輕載和不重要的場合。用油壺向油孔定期注油。

旋蓋式油杯（黃油杯）壓配式注油杯旋套式注油杯2.滴油潤滑利用油杯將潤滑油連續(xù)滴入軸承中進(jìn)行潤滑。1)油繩式彈簧蓋油杯

利用棉線的毛細(xì)管作用將油從油杯吸入軸承，結(jié)構(gòu)簡單，但供油量不能調(diào)節(jié)。

油繩式彈簧蓋油杯2.針閥式油杯

當(dāng)手柄直立時(shí)針閥被提起，油杯底部油孔打開，潤滑油流進(jìn)軸承。通過調(diào)節(jié)螺母控制針閥提升的高度，可調(diào)節(jié)供油量。

當(dāng)手柄被扳倒時(shí)，油孔被針閥堵住，油杯停止供油。

針閥式油杯1－手柄2－調(diào)節(jié)螺母3－針閥4－觀察孔3.油環(huán)潤滑

油環(huán)下部浸入油中，隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將油引入軸承。

油環(huán)潤滑1－軸頸2－油環(huán)4.油杯潤滑圖12-16旋蓋式油杯（黃油杯）

杯蓋

杯體用于脂潤滑。

定期旋轉(zhuǎn)杯蓋，將潤滑脂擠入軸承中。5.飛濺潤滑利用浸入油池中的轉(zhuǎn)動(dòng)零件，將油濺入軸承。6.壓力潤滑

潤滑及冷效果好，但需要供油設(shè)備。四.潤滑方法選擇可由經(jīng)驗(yàn)公式確定p—軸承的壓強(qiáng)MPav—軸頸圓周速度m/s當(dāng)K≤2時(shí)，采用脂潤滑,旋蓋式油杯；

當(dāng)K>2~16時(shí)，采用油潤滑，針閥式油杯；當(dāng)K>16~32時(shí)，采用油潤滑，油環(huán)、飛濺或壓力潤滑；當(dāng)K>32時(shí)，壓力潤滑。(12-1)第五節(jié)非液體摩擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算

非液體摩擦滑動(dòng)軸承是指在邊界摩擦或混合摩擦狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承。由于在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間不能形成完全的承載油膜，故磨損、膠合、點(diǎn)蝕和擦傷幾種失效形式并存。其中磨損和膠合是主要失效形式。主要應(yīng)用于對(duì)工作可靠性要求不高、低速、重載及間歇工作的軸承。

一.工作能力準(zhǔn)則

維持邊界油膜不遭破壞。

邊界油膜的強(qiáng)度和破裂溫度受多種因素影響，對(duì)不完全液體潤滑滑動(dòng)軸承目前尚無完善的計(jì)算方法，只對(duì)其工作能力進(jìn)行條件性計(jì)算。二.徑向滑動(dòng)軸承的計(jì)算

1.驗(yàn)算軸承的平均壓力pMPa(12-2)F—軸承所受的徑向載荷Bd—軸承受載面的投影面積。

計(jì)算目的：保證潤滑油不被過大的壓力擠出，軸瓦不產(chǎn)生過度磨損。2.驗(yàn)算軸承的pv值MPam/s(12-3)v—軸頸的圓周速度。

計(jì)算目的：防止軸承的溫升過高，造成邊界油膜破裂。

pv值簡略地表征軸承的發(fā)熱因素，它與軸承單位面積上的摩擦功耗成正比。pv值越高，軸承的溫度越高，易引起邊界油膜破裂，限制pv值就可限制溫升。三.驗(yàn)算滑動(dòng)速度vm/s(12-4)

p和pv值均合格的軸承，由于滑動(dòng)速度過高，也會(huì)加速磨損而報(bào)廢。因?yàn)閜只是平均壓力，實(shí)際上軸的彎曲及不同心會(huì)引起一系列的誤差和震動(dòng)，使軸承邊緣產(chǎn)生相當(dāng)高的壓力，使局部pv值超限，造成軸承邊緣磨損。計(jì)算目的：避免軸承發(fā)生邊緣磨損。4.設(shè)計(jì)計(jì)算步驟

在軸承設(shè)計(jì)前，通過軸的設(shè)計(jì)確定軸的直徑d、轉(zhuǎn)速v和所承受的載荷F。

１)根據(jù)工作條件及使用要求，確定軸承的結(jié)構(gòu)形式及軸瓦材料。

２)根據(jù)B/d的推薦值和機(jī)器的尺寸要求，確定軸承的寬度B。

3)驗(yàn)算軸承的工作能力：p、pv和v

4)選擇軸頸與軸瓦的配合，保證合適的間隙，從而保證旋轉(zhuǎn)精度。

常用配合的選擇見P204表12-4。

二.推力滑動(dòng)軸承的計(jì)算1.校核軸承壓強(qiáng)p(12-5)MPaFa—軸向總載荷,N；d1—軸承孔內(nèi)徑，mm；

d2—軸環(huán)外徑，mm；Z—軸環(huán)數(shù)目。2.校核Pvm

值m/s(12-6)〔p〕和〔pv〕值由P205表12-5查取?！h(huán)形支撐面平均直徑dm處的圓周速度。47滾動(dòng)軸承48第六節(jié)滾動(dòng)軸承的類型、特點(diǎn)和選擇一、滾動(dòng)軸承的學(xué)習(xí)重點(diǎn)1.掌握滾動(dòng)軸承的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用，合理選用軸承；2.掌握軸承壽命計(jì)算；3.正確進(jìn)行軸承組合設(shè)計(jì)。49二、滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)和類型圖12-19滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)1)外圈

裝在機(jī)座或軸承孔內(nèi),一般不轉(zhuǎn)動(dòng)。2)內(nèi)圈

裝在軸頸上，隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。3)滾動(dòng)體

即自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)，是形成滾動(dòng)摩擦的主要元件。4)保持架均勻分隔滾動(dòng)體，避免滾動(dòng)體間產(chǎn)生摩擦和偏集。

502.滾動(dòng)體的形狀球滾子滾動(dòng)體形狀圓柱滾子圓錐滾子球面滾子滾針

513.滾動(dòng)軸承的分類（按承受的載荷方向分）1）向心軸承

用于承受徑向載荷或主要承受徑向載荷的軸承。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，有些向心軸承也能承受一定量的軸向載荷。如：深溝球軸承。2）推力軸承

只能承受軸向載荷的軸承。3）向心推力軸承（角接觸軸承）

能同時(shí)承受徑向和軸向載荷，一般以承受徑向載荷為主。4）推力向心軸承主要承受軸向載荷，也承受一定的徑向載荷。524.常用滾動(dòng)軸承的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要性能見P207表12-61）允許偏斜角軸承內(nèi)、外圈軸線相對(duì)偏斜的允許角度。2）接觸角αα是角接觸軸承的滾動(dòng)體與外圈滾道接觸點(diǎn)處的法線與軸承半徑方向的夾角。α角越大，軸承承受軸向載荷的能力越大。3）極限轉(zhuǎn)速

極限轉(zhuǎn)速是指當(dāng)量動(dòng)載荷P≤0.1C,冷卻條件正常，0級(jí)公差軸承的最大允許轉(zhuǎn)速。（C—基本額定動(dòng)載荷）53三、滾動(dòng)軸承的代號(hào)

為便于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了軸承的代號(hào)。代號(hào)打印在軸承的端面上。滾動(dòng)軸承代號(hào)的構(gòu)成541.內(nèi)徑代號(hào)

軸承的內(nèi)徑代號(hào)用基本代號(hào)右起第一、二兩位數(shù)字表示，對(duì)常用內(nèi)徑d=20~480mm的軸承，d=內(nèi)徑代號(hào)×5，如：04表示d=4×5=20mm。內(nèi)徑為10mm~20mm以下軸承的代號(hào)為：內(nèi)徑代號(hào)10mm12mm15mm17mm00010203

對(duì)于d<10mm及d>480mm軸承的代號(hào)，國標(biāo)另有規(guī)定。552.直徑系列代號(hào)用基本代號(hào)右起第三位數(shù)字表示。

表示內(nèi)徑相同的同類軸承有幾種不同的外徑、寬度和滾動(dòng)體。代號(hào)：7、8、9、0、1、2、3、4、5

內(nèi)徑相同，外徑和寬度依次遞增。直徑系列對(duì)比563.寬度系列代號(hào)用基本代號(hào)右起第四位數(shù)字表示。

表示結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑和直徑系列都相同的軸承其寬度的變化。

正常寬度系列的代號(hào)為“0”，多數(shù)軸承在代號(hào)中不必標(biāo)出。但對(duì)于調(diào)心滾子軸承（10000型）和圓錐滾子軸承（30000型）“0”必須標(biāo)出。574.軸承類型代號(hào)用基本代號(hào)右起第五位數(shù)字或字母表示。詳見表12-6。5.內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)（后置代號(hào)）表示同一類型軸承的不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如：角接觸球軸承70000Cα=150

70000ACα=250

70000Bα=400

585.軸承的公差等級(jí)（后置代號(hào)）

軸承的公差等級(jí)用后置代號(hào)中的字母和數(shù)字表示。

按精度由高到低排列為：等級(jí)代號(hào)24566x0/P2/P4/P5/P6/P6x/P0“0級(jí)”為普通級(jí)，在代號(hào)中省略?！?x級(jí)”僅適用于圓錐滾子軸承。596.游隙代號(hào)（后置代號(hào)）

常用軸承的徑向游隙系列按徑向間隙由小到大分為：組別代號(hào)120345/C1/C2/C0/C3/C4/C5“0”組游隙是常用的游隙組別，在軸承代號(hào)中不標(biāo)出。其余代號(hào)均須標(biāo)出。軸承代號(hào)舉例：1)6

2

04

（60204/P0

/C0

）內(nèi)徑d=4×5=20mm直徑系列2

深溝球軸承省略：

正常寬度系列0；“0級(jí)”公差；“0組”游隙。60

2)7

2

11

C/P55級(jí)公差接觸角α=150

內(nèi)徑d=11×5=55mm直徑系列2角接觸球軸承70211C/P5/C0

省略：0組游隙正常寬度系列0613）3

0

3

12

B/P6x/C55組游隙6x級(jí)公差接觸角α=270~300內(nèi)徑d=12×5=60mm直徑系列3寬度系列0（必須標(biāo)出）圓錐滾子軸承62四、滾動(dòng)軸承的類型選擇1.考慮載荷的大小和性質(zhì)載荷大且有沖擊振動(dòng)時(shí)，宜選用滾子軸承；載荷小且平穩(wěn)時(shí)，可選用球軸承。2.軸承轉(zhuǎn)速軸承的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)低于其極限轉(zhuǎn)速。

球軸承的極限轉(zhuǎn)速高于滾子軸承，當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，宜選用球軸承。

同類軸承中，直徑系列小的（外徑?。┹S承宜用于高速，反之用于低速。633.載荷方向1）承受純徑向載荷60000—深溝球軸承N0000—圓柱滾子軸承2）承受純軸向載荷單向：51000—單向推力球軸承雙向：52000—雙向推力球軸承3）同時(shí)承受徑向和軸向載荷30000、70000C、30000B、70000AC、70000B、6000圓錐滾子軸承角接觸球軸承深溝球軸承644.調(diào)心性能

主要用于軸的彎曲變形大、跨距大、軸承座的剛度低、多支點(diǎn)等場合。10000—調(diào)心球軸承

20000—調(diào)心滾子軸承5.裝拆要求

對(duì)需要經(jīng)常裝拆，或支承長軸的軸承，為便于裝拆，應(yīng)選用內(nèi)、外圈可分離的軸承。30000—圓錐滾子軸承

N0000—圓柱滾子軸承656.結(jié)構(gòu)尺寸要求

當(dāng)徑向尺寸受到限制時(shí)，可選用滾針軸承(NA0000)，如：曲柄銷及萬向聯(lián)軸器中的軸承。7.經(jīng)濟(jì)性要求1）特殊結(jié)構(gòu)軸承較一般結(jié)構(gòu)軸承的價(jià)格高；2）滾子軸承較球軸承價(jià)格高；3）公差等級(jí)不同，價(jià)格相差懸殊。在滿足使用要求的前提下，應(yīng)盡量選用0級(jí)公差軸承。8.當(dāng)徑向載荷與軸向載荷均較大時(shí)可將徑向軸承和推力軸承組合使用。66第七節(jié)滾動(dòng)軸承的失效形式和選擇計(jì)算

軸承工作時(shí)只有下半圈滾動(dòng)體受載，滾動(dòng)體作行星運(yùn)動(dòng)，受周期性不穩(wěn)定變應(yīng)力作用。

轉(zhuǎn)動(dòng)圈滾道上各點(diǎn)的受力情況與滾動(dòng)體相同。

固定圈在承載區(qū)內(nèi)的各接觸點(diǎn)，處在不同位置，接觸應(yīng)力大小不同。對(duì)某一具體的點(diǎn)，只有與滾動(dòng)體接觸時(shí)才受載，載荷大小不變。故為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力。滾動(dòng)體、內(nèi)圈和外圈工作時(shí)均受變載荷作用。67二、失效形式1.滾動(dòng)體與內(nèi)、外圈滾道的表面發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕；2.對(duì)轉(zhuǎn)速很低或間歇擺動(dòng)軸承，在過大靜載荷或沖擊載荷作用下，會(huì)使軸承元件在接觸處產(chǎn)生局部塑性變形。3.磨損5.元件破損內(nèi)、外圈及保持架破裂。

在安裝、潤滑、維護(hù)良好條件下工作的軸承，其主要失效形式是疲勞點(diǎn)蝕。4.膠合（高速、潤滑不良）68三、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.一般工作條件下的軸承，主要失效形式是疲勞點(diǎn)蝕，應(yīng)進(jìn)行壽命計(jì)算。2.對(duì)于擺動(dòng)或轉(zhuǎn)速極低的軸承，主要失效形式是塑性變形，應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。3.高速轉(zhuǎn)動(dòng)軸承會(huì)產(chǎn)生膠合破壞，除需作壽命計(jì)算外，還應(yīng)校核極限轉(zhuǎn)速。69四、滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算1.滾動(dòng)軸承的壽命（疲勞壽命）

軸承在其任一元件出現(xiàn)第一個(gè)疲勞點(diǎn)蝕坑前所經(jīng)歷的運(yùn)轉(zhuǎn)總轉(zhuǎn)數(shù)或在一定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)的總小時(shí)數(shù)，稱為軸承壽命。

受材質(zhì)和熱處理的不均勻性及制造誤差等因素影響，既使完全相同的軸承在相同的條件下工作，各軸承的壽命差異很大，故很難預(yù)知一個(gè)軸承的壽命。

故計(jì)算軸承時(shí)，以在概率條件下的軸承基本額定壽命為依據(jù)。702.軸承的基本額定壽命1）軸承的壽命分布曲線

該圖由實(shí)驗(yàn)得出，表明軸承的壽命與可靠度間的關(guān)系。

要求軸承的可靠度越高，則軸承的壽命就越低。2）基本額定壽命

軸承可靠度—一組相同軸承能夠達(dá)到或超過規(guī)定壽命的百分率稱為軸承壽命的可靠度R。

基本額定壽命—90%的軸承不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前所能達(dá)到的壽命。以L10表示。軸承壽命分布曲線713.基本額定動(dòng)載荷疲勞壽命取決于應(yīng)力的大小和應(yīng)力作用的次數(shù)。

為了比較軸承抵抗疲勞點(diǎn)蝕破壞的承載能力，規(guī)定軸承在一定的條件下：即壽命為106轉(zhuǎn)，可靠度為90%時(shí)，所能承受的載荷為基本額定動(dòng)載荷。

基本額定動(dòng)載荷—軸承的基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時(shí)所能承受的載荷。

基本額定動(dòng)載荷C表征了不同型號(hào)軸承的抗疲勞點(diǎn)蝕失效的能力，是選擇軸承型號(hào)的主要依據(jù)。72基本額定動(dòng)載荷的確定條件：1）軸承材料為高質(zhì)量的淬硬鋼；2）軸承的可靠度為90%；3）基本額定壽命為：L10=106r；4)對(duì)向心軸承，受大小、方向恒定的純徑向載荷，軸承內(nèi)、外圈之間只產(chǎn)生純徑向位移；5)對(duì)推力軸承，受大小、方向恒定的純軸向載荷，軸承內(nèi)、外圈之間只產(chǎn)生純軸向位移；6）工作溫度t≤1200。734.軸承的壽命計(jì)算

右圖為滾動(dòng)軸承的疲勞曲線，表明軸承的載荷與壽命間的關(guān)系。曲線方程：（12-7）當(dāng)L=1(106轉(zhuǎn))時(shí)，P=C(12-8)ε—壽命指數(shù)球軸承：ε=3滾子軸承：ε=10/3

滾動(dòng)軸承的疲勞曲線74當(dāng)軸承的壽命以小時(shí)（h）表示時(shí)；（h）(12-9)使用上述計(jì)算式時(shí)還應(yīng)考慮兩個(gè)修正系數(shù)：1）載荷系數(shù)fP

軸承的基本額定動(dòng)載荷C是在穩(wěn)定載荷條件下確定的，當(dāng)軸承受非穩(wěn)定載荷時(shí)，會(huì)使軸承壽命相應(yīng)降低。應(yīng)引入fP

修正C值,fP由P212表12-10查取。2）溫度系數(shù)ft

軸承的基本額定動(dòng)載荷C是在軸承工作溫度t≤1200時(shí)確定的，當(dāng)t>1200時(shí)，也將影響軸承的承載能力，應(yīng)引入ft修正C值。ft由P212表12-9查取。75

在考慮載荷系數(shù)和溫度系數(shù)后，軸承壽命計(jì)算式為：（12-10）（12-11）或：—軸承的預(yù)期壽命，由P213表12-11確定。765.滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P

軸承的基本額定動(dòng)載荷C是在特定條件下確定的，軸承的工作條件一般與特定條件不同，故計(jì)算軸承壽命時(shí)，需將實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換成與確定基本額定動(dòng)載荷C時(shí)的條件相一致的假想載荷，在其作用下的軸承壽命與實(shí)際載荷作用下的壽命相同，這一假想載荷稱為當(dāng)量動(dòng)載荷P。當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算1）當(dāng)軸承同時(shí)受徑向和軸向載荷作用時(shí)2）當(dāng)軸承只受純徑向載荷作用時(shí)3）當(dāng)軸承只受純軸向載荷作用時(shí)77

X—徑向載荷系數(shù)

Y—軸向載荷系數(shù)X、Y由P213表12-12根據(jù)Fa/Fr與e的關(guān)系確定。

e—軸向載荷Fa對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷P的影響程度系數(shù)。當(dāng)Fa/Fr≤e時(shí)不計(jì)Fa的影響，當(dāng)Fa/Fr>e時(shí)應(yīng)計(jì)入。

對(duì)深溝球軸承（60000）及角接觸球軸承（70000C)應(yīng)先計(jì)算相對(duì)軸向載荷，再由表12-12查出e。中間值用內(nèi)插法計(jì)算。786.角接觸軸承的軸向載荷計(jì)算1）內(nèi)部軸向力S

承載區(qū)內(nèi)的滾動(dòng)體受法向載荷Fi，各滾動(dòng)體的徑向分力之和∑Fri=∑Ficosα與外載荷Fr平衡。各滾動(dòng)體的軸向分力之和為內(nèi)部軸向力,S=∑Fai=∑Fisinα。當(dāng)半圈滾動(dòng)體受載時(shí)，S≈1.25Frtanα。S的近似計(jì)算公式見P215表12-13。角接觸軸承的內(nèi)部軸向力a）角接觸球軸承b）圓錐滾子軸承792)角接觸軸承的裝配形式

角接觸向心軸承（30000、70000）通常成對(duì)使用，并反向安裝。a)正裝（面對(duì)面安裝）

正裝可縮短軸的支承跨距。

兩軸承的內(nèi)部軸向力相對(duì)。80正裝：便于軸承間隙調(diào)整。調(diào)整墊片81b)反裝（背靠背安裝）

反裝會(huì)加大軸的跨距，常用于支承外伸梁，以減小懸臂長度。

兩軸承的內(nèi)部軸向力相背。82反裝：軸承間隙調(diào)整不便。833）成對(duì)安裝角接觸軸承軸向載荷的計(jì)算正裝：a)當(dāng)S2+Fa>S1時(shí)III

軸有向左移動(dòng)趨勢，為保持平衡需對(duì)軸承I施加一個(gè)向右的平衡力。軸承I被壓緊

軸承II被放松84

被壓緊軸承所受的軸向力等于除本身內(nèi)部軸向力以外的所有軸向力的代數(shù)和。被放松軸承所受的軸向力就是其內(nèi)部軸向力。85b)當(dāng)S2+Fa<S1

時(shí)：

軸有向右移動(dòng)趨勢，為保持平衡需對(duì)軸承II施加一個(gè)向左的平衡力。軸承II被壓緊：

軸承I被放松：III86

被壓緊軸承所受的軸向力等于除本身內(nèi)部軸向力以外的所有軸向力的代數(shù)和。被放松軸承所受的軸向力就是其內(nèi)部軸向力。a)、b)兩種情況的結(jié)論相同。軸承采用反裝的受力分析請(qǐng)自己推導(dǎo)。87角接觸軸承軸向載荷的計(jì)算方法歸納如下：1.根據(jù)軸承的類型和布置方式計(jì)算軸承的內(nèi)部軸向力，并確定其指向。（正裝相對(duì)、反裝相背）2.判斷軸向合力指向，確定哪個(gè)軸承被壓緊，哪個(gè)軸承被放松。

a)正裝：軸向合力指向的軸承被壓緊，背向的軸承被放松。

b)反裝：軸向合力指向的軸承被放松，背向的軸承被壓緊。3.計(jì)算軸向力

被壓緊軸承所受的軸向力等于除本身內(nèi)部軸向力以外的所有軸向力的代數(shù)和。被放松軸承所受的軸向力就是其內(nèi)部軸向力。887.滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算

滾動(dòng)軸承靜強(qiáng)度計(jì)算的目的是限制軸承在靜載荷或沖擊載荷作用下產(chǎn)生過大的塑性變形。靜強(qiáng)度條件：C0—軸承的基本額定靜載荷。

在GB/T4662-1993中規(guī)定，使受載最大滾動(dòng)體與滾道接觸中心處的計(jì)算接觸應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)的靜載荷。89P0—當(dāng)量靜載荷，是作用在軸承上的徑向載荷Fr和軸向載荷Fa折合成的假想載荷。X0—徑向載荷系數(shù)Y0—軸向載荷系數(shù)

S0—靜強(qiáng)度安全系數(shù)，根據(jù)使用條件由216表12-14確定。90例1：

圖示軸由一對(duì)6210深溝球軸承支承，支承尺寸如圖示。作用在齒輪上的圓周力Ft=5000N，徑向力Fr=3000N，軸的工作轉(zhuǎn)速n=500r/min，軸承的基本額定動(dòng)載荷C=35KN，載荷平穩(wěn)、常溫下工作，計(jì)算該對(duì)軸承的壽命。II600400FtFrIFtFH1FH2H:解：1.計(jì)算軸承支反力91FV2V:FV1Fr922.計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷3.計(jì)算軸承壽命載荷平穩(wěn)，取fP=1；

常溫下工作，取ft=1；軸承轉(zhuǎn)速n=500r/min；深溝球軸承，ε=3（年）93

例2：

圖示軸由一對(duì)7214AC軸承支承，采用正裝。兩軸承的徑向支反力分別為：Fr1=3500N，F(xiàn)r2=1200N，外部軸向力Fa=800N，方向如圖所示。載荷平穩(wěn)、在常溫下工作，軸承轉(zhuǎn)速n=800r/min，軸承的基本額定動(dòng)載荷C=69.2KN。計(jì)算該對(duì)軸承的壽命。FaIIIFr1Fr294FaIIIFr1Fr2解：1.計(jì)算軸承的內(nèi)部軸向力7214AC軸承：表12-13S1S22.軸承所受的軸向力II軸承被壓緊，I軸承被放松。953.計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷70000AC軸承:e=0.68表12-12軸承I：｛表12-12

軸承II：｛964.計(jì)算軸承壽命載荷平穩(wěn)，取fP=1；常溫下工作，取ft=1；70000軸承，ε=3；n=800r/min，C=69.2KN；P1>P2,按P1計(jì)算軸承壽命。97第八節(jié)滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)

軸承的組合設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：軸承的布置、固定、間隙調(diào)整、預(yù)緊、配合、裝拆、潤滑和密封等。一、滾動(dòng)軸承的支承結(jié)構(gòu)形式1.兩端固定支承（雙支點(diǎn)單向固定）

每個(gè)支點(diǎn)限制軸的單向移動(dòng)。熱補(bǔ)償間隙：C=0.2~0.4mm

適用于工作溫度不高的短軸。深溝球軸承兩端固定的支承結(jié)構(gòu)982.一端固定另一端游動(dòng)支承（單支點(diǎn)雙向固定）此種支承形式適用于工作溫度較高，跨距較大的軸。方案1：一端固定一端游動(dòng)支承（軸承的外圈在機(jī)座孔內(nèi)沿軸向游動(dòng)）99方案2：一端固定一端游動(dòng)支承（軸承內(nèi)圈沿軸向游動(dòng)）1003.兩端游動(dòng)支承

用于人字齒輪傳動(dòng)中支承小齒輪，以便調(diào)整小齒輪的軸向位置，保證良好嚙合。兩端游動(dòng)支承101

二、滾動(dòng)軸承的軸向定位和固定a)擋肩高度應(yīng)低于軸承內(nèi)圈厚度，以便于拆卸軸承。

b)