【文档说明】机械设计第16章滚动轴承.pptx，共(71)页，2.497 MB，由精品优选上传

转载请保留链接：https://www.ichengzhen.cn/view-259751.html

以下为本文档部分文字说明：

第16章滚动轴承§16-1滚动轴承的基本类型和特点§16-2滚动轴承的代号§16-3滚动轴承的选择计算§16-4滚动轴承的润滑和密封§16-5滚动轴承的组合设计§16-1滚动轴承的基本类型和特点各零件的作用：外圈：支撑零件或轴系；保持架:将滚动体分开。内圈：支撑轴；滚动体：滑动➔滚动；硬度和接触疲

劳强度↑、耐磨性和冲击韧性↑用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：61~65HRC。工作表面需经磨削或抛光。保持架：低碳钢，冲压制成高速轴承：有色金属或塑料。滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。内外圈上有滚道，当

内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。装在机座或零件轴孔内；滚动副的材料要求：优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、和易于互换等。缺点：抗冲击能力差、高速时出现噪音。接触角：滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的平面之间的夹角称为公称接触角。

接触角↑→轴向承载能力↑α=0˚表16-1各类轴承的公称接触角轴承类型公称接触角向心轴承主要承受径向载荷推力轴承主要承受轴向载荷径向接触角接触轴向接触角接触0˚<α<45˚αα=90˚α它是滚动轴承的一个重要参数，轴承的受力分析和承载能力

等都与接触角有关。45˚<α<90˚α滚动轴承标准化;并由专业厂大批量生产。设计人员的主要任务是:熟悉标准，正确选用。轴承类型按载荷方向分按滚动体形状分向心轴承推力轴承圆柱滚子圆锥滚子球面滚子滚针球轴承滚子轴承分类：表16-2滚动轴承的主

要类型和特性轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用调心球轴承10000中2˚~3˚主要承受径向载荷，同时也能承受少量轴向载荷。因为外滚道表面是以轴承中点为中心的球面，故能调心。调心滚子轴承20000C低0.5˚~2˚比10000小能承受

很大的径向载荷和少量轴向载荷。承载能力大，具有调性能。圆锥滚子轴承30000中2’能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，称对使用。推力球轴承50000低不允许只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向

两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。a)单向表16-2滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用推力球轴承50000低不允许只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向

两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。b)双向深沟球轴承60000高8’~16’能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，

装拆方便，称对使用。角接触球轴承70000C(α=15˚)70000AC(α=25˚)70000B(α=40˚)较高2’~10’能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。α大，承载能力越大，有三种规格。称对使用。表16-2滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承

名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用表16-2滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用推力圆柱滚子轴承80000低不允许能承受很大的单向轴向载荷。圆柱滚子轴承N0000

较高2’~4’能承受较大的径向。因线性接触，内外圈只允许有小的相对偏转。除U结构外，还有内圈无挡边(NU)、外圈单挡边(NF)、内圈单挡边(NJ)等型式滚针轴承a)NA0000b)RNA0000低只能承受径向载荷。承载能

力大，径向尺寸特小。一般无保持架，因而滚针间有摩擦，极限转速低。不允许a)b)4.推力轴承→２(3)类→调心性能好、承载力较大滚动轴承的基本类型和特点表16-21.径向轴承(α＝0°)①深沟球轴承→６(0)类→nlim最高、价廉、优先采用→Ｎ(2)

类承载力较大,内外可分,只受FR→ＮＡ(4)类→径向尺寸小,只受FR②圆柱滚子轴承③滚针轴承2.调心轴承(α＝0°)④调心球轴承→１类→调心性能最好⑤调心滚子轴承⑦圆锥滚子轴承→承受FR+单向FA(∵α>

０°→∴要成对使用)→承载能力>７类→承受FR+单向FA(∵α＞０°→∴要成对使用)⑥角接触球轴承αα→７(6)类→３(7)类3.角接触轴承(０°＜α≤45°)→以FＡ为主→5(８)类→只承受轴向(FＡ)载荷⑧

推力球轴承⑨推力滚子轴承→８类→单向FA（大）双向FA单向FA4.推力轴承1.承载能力承受径向载荷为主；几点说明：由于结构不同，各类轴承的使用性能也不相同，现说明如下。滚子轴承≈(1.5~3)球轴承在同样的外形尺寸下。2.极限转速当d≤2

0mm时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。因滚子轴承贵角接触球轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷。0˚<α<45˚→45˚<α<90˚→承受轴向载荷为主；α=0˚→α=90˚→滚动体为滚子，则只能承受径向载荷；若滚动体为球，可承受一定的轴向载荷

。只能承受轴向载荷。转速过高→温度↑→润滑失效→滚动体回火或胶合破坏。极限转速----滚动轴承在一定载荷与润滑条件下，允许的最高转速。大载荷采用滚子轴承3.角偏差影响轴承正常运转。角偏差↑→可采用调心轴承。滚针轴承对轴线倾

斜最敏感，应紧可能避免在轴线有倾斜的情况下使用。轴承由于安装误差或轴的变形等都会引起内外圈中心线发生相对倾斜。其倾斜角称为角偏差。调心轴承θ滚动轴承的类型很多，而各类轴承又有不同的结构、尺寸、公差等级、

技术要求等，为便于组织生产和选用，规定了滚动轴承的代号，§16-2滚动轴承的代号宽(高)度系列代号直径系列代号前置代号基本代号共5位后置代号表16-3滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代表数字或加2.基本代号：表示轴承的基本类型、结构和尺寸。类型代号----代表轴承的

类型，用基本代号左起的第一位数字或字母表示，为0（双列角接触球轴承)则省略。是轴承代号的基础，有三项成套轴承分部件代号1.前置代号----成套轴承分部件代号。0内径代号调心滚子轴承20000C圆锥滚子轴承30000推力球轴承50000a)单向b)双向深

沟球轴承60000角接触球轴承70000推力圆柱滚子轴承80000圆柱滚子轴承N0000滚针轴承a)NA0000b)RNA0000调心球轴承10000内径相同，而直径系列代号不同的四种轴承的比较。000300400200尺寸系列代号----左起第二、三位。宽(高)度系列

代号直径系列代号前置代号基本代号后置代号表16-3滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代表数字或加内径代号成套轴承分部件代号为了满足不同承载能力的需要，把同一内径的轴承，做成不同的外径和宽

度。内径代号----基本代号左起第四、五位。表16-5轴承的内径代号内径代号轴承内径尺寸mm001001020304~99数字5121517宽(高)度系列代号直径系列代号前置代号基本代号后置代号表16-3滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代

表数字或加成套轴承分部件代号内径代号3.后置代号----用字母（或加数字）表示。置于基本代号右边，并空半个汉字距离或用符号“-”“/”分隔。内部结构表16-3轴承后置代号排列顺序后置代号组含义1密封与防尘套圈变形238保持架及材料游隙轴承材料公差等级配置其它7456宽(高)度

系列代号直径系列代号前置代号基本代号后置代号表16-3滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代表数字或加成套轴承分部件代号内径代号表16-6轴承内部结构常用代号轴承类型代号含义示例Bα=40˚7210B角接触球轴承Cα=15˚7210

CACα=25˚7210AC圆锥滚子轴承B接触角α加大32310BE加强型N207E表示同一类型轴承不同的内部结构，用字母表示，紧跟在基本代号的后面。注：公差等级中0级最低，向右依次增高，2级最高。表16-7公差等级代号代号省略/P6/P6x/P5/P4/P2公差等级符合标准的0级6级6

x级5级4级2级示例62036203/P630201/P6x6203/P56203/P46203/P2表示轴承的公差等级，用字母和数字表示。游隙代号常用的轴承径向游隙由小至大分为C1、C2、C0、C3、C4

和C5，其中C0是常用的基本组游隙，在代号中可省略不写。实例：说明滚动轴承62203和7312AC/P6的含义622037(0)312AC/P6轴承内径d=17mm直径系列代号，2(轻)系列宽度系列代号，2(宽)系列深沟球轴承公称接触

角α=25˚轴承内径d=12×5=60mm直径系列代号，3(中)系列宽度系列代号，0(窄)系列，代号为0，不标出角接触球轴承公差等级6级§16-3滚动轴承的选择计算一、滚动体的受力分析二、失效形式受纯径向载荷Fr时，上半圈滚动体不受力；下半圈各滚动体受力大小方向均不同。可以导出：z为滚动体的

总数。zFFr5max疲劳破坏永久变形工作过程中，滚动体相对内外圈不断转动，因此滚动体和滚道接触表面受脉动循环变应力，产生疲劳点蚀。当轴承转速很低或间歇摆动时，不会产生疲劳损坏。但很大的静载荷或冲击载荷作用下，会使滚道和

滚动体产生永久变形，从而使轴承在运转过程中产生剧烈振动和噪音而失效。早期磨损胶合内外圈和保持架破裂维护保养不当而造成。所有水平分力相互抵销，铅垂分力与外载荷平衡。受纯轴向载荷时，各滚动体受力相同；Fr径向载荷的分布Fmax

δ2051015501000R(%)轴承的寿命曲线L/(1×106r)对一组同一型号的轴承，由于材料、热处理和工艺等很多随机因素的影响，即使在相同条件下运转，寿命也不一样，有的甚至相差几十倍。因此，对一个具体的轴承，

很难预知其确切的寿命。实验表明：寿命与可靠性有关。如图三、轴承寿命定义：轴承在一定转速下，其中任何零件出现疲劳扩展迹象之前的工作小时数称为：可靠度：一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分比.基本额定寿命：一组同一型号轴承，在同一运转条件下，其可靠度R为90%时，能达到或超过的寿命L(L

h)在到达额定寿命时，有90%的轴承没坏，只损坏了10%。对于单个轴承而言，其损坏的可能性只有90%单位为百万转106r，或小时.基本额定动载荷：当一套轴承运转达到一百万转时，轴承所能承受的载荷C。.向心轴承记为：Cr，可查表

推力轴承记为：Ca寿命为1百万转时.可靠度为90%，寿命为5百万转时.可靠度只有50%，轴承寿命大量试验得如下关系：rPCL610=寿命指数：---球轴承---滚子轴承hPCnLh=60106用小时表示：P---当

量动载荷310/3ε=是一假想载荷，在这一假想的当量动载荷P作用下，轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相等。表16-8温度系数轴承工作温度℃温度系数ft10025020015012530010.950.900.700.800.60轴承样本中列出的基本额定动载荷数值是对一般轴承

而言的，当工作温度超过100℃时，基本额定动载荷C有所降低，故引进温度系数ft(ft≤l)，对C值予以修正。表16-9载荷系数载荷性质无冲击或轻微冲击中等冲击强烈冲击fP1.0~1.21.2~1.81.8~3.0NLnfPfChtP/161060

=或：hPfCfnLPth=60106修正结果：工作中冲击振动→C↓引进载荷系数fP进行修正。表16-10轴承预期寿命Lh的参考值使用场合不经常使用的仪器和设备500Lh/h短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果4000~8000间断使用

，中断时会引起严重后果8000~12000每天8h工作的机械12000~20000每天24h连续工作的机械40000~60000四、当量动载荷的计算滚动轴承的基本动载荷是在一定的实验条件下确定的。对于向心轴承是指轴承承受纯径向载荷；对于推力轴承是指承受中心

轴向载荷。实际情况可能既受径向载荷又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与实验条件相同的载荷后，才能和基本额定动载荷进行比较。换算后的载荷是一种假定载荷，称为当量载荷。含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重影响，经换算后的假想载荷。其效果

与某一个基本额定动载荷相当。计算公式：P=XFr+YFaX----径向动载荷系数；Y----轴向动载荷系数。向心轴承：P=Fr推力轴承：P=Fa查表16—11P280–对于向心轴承，当Fa/Fr>e时，可由表16-11查

出X和Y的数值；当Fa/Fr<e时，轴向力的影响可以忽略不计(这时表中Y=0,X=1)。e值列于轴承标准中，其值与轴承类型和Fa/C0r比值有关(C0r是轴承的径向额定静载荷)。五、角接触向心轴承轴向载荷的计算受力分析：Fr由于α的存在，即使在径向载荷的作用下，其接触力可分解为径向和

轴向两个分量。Fi=F’i+F”iF’iF”iαF’总轴向力F’=∑F’i为使内部轴向力平衡，以免轴串动，这种轴承应:成对使用，对称安装。下面分两个轴承面对面或背对背安装两种情况进行详细分析Fi表16-12角接触向心球轴承轴承类型角接触向心球轴承F’eF

r0.68Fr1.14Fr圆锥滚子轴承α=15˚α=25˚α=40˚Fr/(2Y)Y是的轴向系数>eFrFa----内部轴向力F’的近似值可按如下近似公式计算第i个滚动体1.若FA+F’2>F’1压紧端：Fa1=FA+F’2放松端

：Fa2=F’22.若FA+F’2<F’1放松端：Fa1=F’1压紧端：Fa2=F’1-FAFA外圈窄边相对安装(正装)结论：放松端轴承的轴向载荷=内部轴向力压紧端轴承的轴向载荷=其余轴向力的代数和本身除外轴承2(放松端)承受的轴向载荷：a1a2O1O212F’2Fr2F’1Fr1由于轴承1的右

端已固定，轴不能向右移动，轴承1被压紧。由平衡条件得轴承1(压紧端)承受的轴向载荷：则轴承2被压紧。由平衡条件得：a2a1O1O212外圈宽边相对安装(反装)FAF’2Fr2F’1Fr1反装时选左边的轴承为1，右边的轴承为2。1.若FA+F’2>F’1则有：结论与正装相

同！压紧端：Fa1=FA+F’2放松端：Fa2=F’22.若FA+F’2<F’1,则有：放松端：Fa1=F’1压紧端：Fa2=F’1-FA现将角接触轴承轴向载荷的计算方法归纳如下：–①比较内部向力和轴向外载荷，判断其合力的

指向，确定“压紧”端和“放松”端轴承；–②“压紧”端轴承的轴向载荷等于除了其本身内部轴向力以外的其他所有轴向力的代数和；–③“放松”端轴承的轴向载荷就等于其本身内部轴向力。•滚动轴承的静载荷计算–滚动轴承的

静载荷是指轴承内外圈之间相对转速为零或接近为零时作用在轴承上的载荷。为了限制滚动轴承在过载或冲击载荷下产生的永久变形，有时还需按静载荷进行校核。例题一、滚动轴承的润滑润滑剂润滑目的--减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。§19-4滚动轴承的润滑和密封密封目的-

-防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。润滑脂润滑油固体润滑剂用于特殊场合用速度因素dn值作为选择润滑剂的条件:---常用---高速、高温当dn<(1.5~2)×105mm·r/min时，采用脂润滑，否则用油润滑。脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一次，可运转较长

时间。油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环境下使用。dn间接反映了轴颈的圆周速度。二、滚动承的密封润滑油的选择：润滑油的粘度根据速度因素dn和工作温度t来确定。油量不宜过多，如果采用浸油润滑，则油面高度应不超过最低滚动体的中心，以免产生过大的搅油损耗

和热量。高速轴承通常采用喷油或喷雾方法润滑1000000500000200000100000500002000010000-40-20020406010012080dn/(mm·r/min)t/℃润滑油粘度的选择102065110250400滚动承的密封方式的选择与润滑的

种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度有关。分类接触式非接触式组合式密封毛毡圈密封密封圈密封间隙密封迷宫式密封---毛毡迷宫式密封110–为保证轴承在机器中正常工作，除合理选择轴承类型、尺寸外，还应正确进行轴承的组合设计，处理好

轴承与其周围零件之间的关系。也就是要解决轴承的轴向位置固定、轴承与其他零件的配合、间隙调整、装拆和润滑密封等一系列问题。一、轴承的固定1.两端固定–如图16-12a所示，使轴的两个支点中每一个支点都能限制轴的单向移动，两个支点合起来就限制了轴的双向移动，这种

固定方式称为两端固定。§16-5滚动轴承的组合设计–它适用于工作温度变化不大的短轴，考虑到轴因受热而伸长，在轴承盖与外圈端面之间应留出热补偿间隙c,c=0.2~0.3mm(图16-12b)。2.一端固定、一端游动❖两个支点中使一个支点双向固定以承受轴向力

，另一个支点则可作轴向游动(图16-13)。可作轴向游动的支点称为游动支点，显然它不能承受轴向载荷。❖适用于温度变化较大的长轴。–固定端可采用单个深沟球轴承、两个角接触球轴承或圆锥滚子轴承组合及向心轴承与推力轴承组合等，要求

轴承的内、外圈都要固定，以便能承受双向轴向载荷，保证轴系固定。–游动端既可采用深沟球轴承这样的内、外圈不可分离的轴承，也可采用内、外圈可分离的圆柱滚子轴承或滚针轴承。当采用内、外圈不可分离的轴承时，只需固定轴承内圈，而让外

圈可以在轴承座孔内自由游动(图16-13a)；当采用内、外圈可分离的轴承时，轴承的内、外圈均需固定，此时靠滚子与套圈间的游动来保证轴的自由伸缩(图b)。1)靠加减轴承盖与机座间垫片厚度进行调整（图16

-14a）2)利用螺钉1通过轴承外圈压盖3移动外圈位置进行调整（图16-14b），调整之后，用螺母2锁紧防松。二、轴承组合的调整1.轴承间隙的调整轴承间隙的调整方法有：2.轴承的预紧–所谓预紧，是指在安装时用某种方

法使轴承中产生并保持一个相当大的轴向力，以消除轴承的轴向游隙，并使滚动体与内、外圈接触处产生初始预变形。–预紧的目的是：①提高支承刚性；②减少振动和噪音；③提高旋转精度。–预紧力可以利用金属垫片（图16-1

5a）、磨窄套圈（图16-15b）等方法获得。❖由于预紧，轴承的载荷增大，预紧量过大，轴承在工作时的磨损和发热也大大增加，使轴承寿命相应降低，因此轴承是否采用预紧应按照需要决定。同时要严格控制预紧力，必要时应通过试验确定。3.轴承组合位置

的调整–轴承组合位置调整的目的，是使轴上的零件（如齿轮、带轮等）具有准确的工作位置。如图所示为圆锥齿轮轴承组合位置的调整，套杯与机座间的垫片用来调整圆锥齿轮轴的轴向位置，而套杯与轴承盖之间的垫片则用来调整轴承游隙。三、滚动轴承的配合–滚动轴承是标准件，因此，轴承内孔与轴的配合为

基孔制，轴承外圈与轴承座孔的配合为基轴制。–轴承配合的选择，应考虑轴承的类型和尺寸，载荷的大小、方向和性质，工作温度，旋转精度要求等因素。–选择原则：（1）载荷方向不变时，转动套圈应比固定套圈配合紧一些。对于内圈回转而外圈固定不动的轴承，轴承内孔与轴颈之间选过盈配合，如k6、

m6，外径与轴承座孔之间可选较松的过渡配合。（2）游动支承的轴承，外圈与座孔应选用间隙配合。四、轴承的装拆–设计轴承组合时，应考虑有利于轴承装拆，以便在装拆过程中不致损坏轴承和其他零件。–若轴肩高度大于轴

承内圈外径时，就难以放置拆卸工具的钩头。对外圈拆卸要求也是如此，应留出拆卸高度h1，（图16-18a、b）或在壳体上做出能放里拆卸螺钉的螺孔（图c）。本章重点(1)了解滚动轴承的基本结构和特点。(2)熟练掌握滚动轴承类型选择，轴承

代号。(3)掌握常用滚动轴承的尺寸选择计算。(4)能够进行滚动轴承的组合设计。