機(jī)械設(shè)計(jì)哈10滾動(dòng)軸承 課件

1、第十章,滾動(dòng)軸承,10.1,滾動(dòng)軸承的構(gòu)造和特點(diǎn),1,2,3,4,1,、滾動(dòng)軸承的組成,外圈,1,、內(nèi)圈,2,、滾動(dòng)體,3,、保持架,4,滾動(dòng)體的種類有,2,、,特點(diǎn)（與滑動(dòng)軸承相比）,1),摩擦系數(shù)小，,f,=0.0010.004,2),啟動(dòng)靈活；,3),潤(rùn)滑容易,4),標(biāo)準(zhǔn)化、互換,5),但抗沖擊載荷能力差，很難做成剖分式,?,滾動(dòng)軸承中的承載形式為點(diǎn)或線接觸，最大接觸應(yīng)力,可以高達(dá),4000MPa,；,3,、,材料、熱處理及用途,套圈及滾動(dòng)體：,GCr15,普通,、,9Cr18,（,440,0,C,）,-,防銹、,GCr4Mo4V(M50),高溫,. G,代表專用滾動(dòng)軸,承鋼,保持架：,

2、高聚物、低碳鋼、銅、夾布膠木,各類軸承及滾動(dòng)體,10.2,滾動(dòng)軸承的類型和選擇,一、滾動(dòng)軸承的類型,按滾動(dòng)體的形狀分,球軸承,滾子軸承,軸承公稱接觸角,:,滾動(dòng)體與外圈軌道接觸點(diǎn)的法線和軸承半,徑方向的夾角,?,?,?,0,?,?,0,?,?,90,?,?,1.,向心軸承,(,0,),?,?,徑,向,接,觸,軸,承,(,0,4,5,),?,?,?,向,心,角,接,觸,軸,承,2.,推力軸承,(,9,0,),?,?,軸,向,接,觸,軸,承,(,4,5,9,0,),?,?,?,推,力,角,接,觸,軸,承,按受力分：,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),GB/T272-1993,中，按載荷方向及結(jié)構(gòu)不同進(jìn)行分類,單列,雙列,

3、按滾動(dòng)體列數(shù)分：,多列,二、滾動(dòng)軸承類型的選擇,選擇滾動(dòng)軸承類型時(shí)可參考以下幾點(diǎn)：,（,1,）當(dāng)載荷加大后有沖擊載荷時(shí)，宜用滾子軸承；,當(dāng)載荷較小時(shí)，宜用球軸承。,（,2,）當(dāng)只受徑向載荷時(shí)，或雖同時(shí)受徑向和軸向載,荷，但以徑向載荷為主時(shí)，應(yīng)用向心軸承。,當(dāng)只受軸向載荷時(shí)，一般應(yīng)用推力軸承，而當(dāng),轉(zhuǎn)速很高時(shí)，可用角接觸球軸承或深溝球軸承。,當(dāng)徑向和軸向載荷都較大時(shí)，應(yīng)采用角接觸軸,承。,（,4,）當(dāng)要求支承具有較大剛度時(shí)，應(yīng)用滾子軸承。,（,5,）當(dāng)軸的撓曲變形大或軸承座孔不同、跨度大而,對(duì)支承有調(diào)心要求時(shí)，應(yīng)選用調(diào)心軸承。,（,6,）為便于軸承的裝拆，可選用內(nèi)、外圈分離的軸,承。,（,7,）

4、從經(jīng)濟(jì)角度看，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。,（,3,）當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，宜用球軸承；當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，,可用滾子軸承，也可用球軸承。,10.3,滾動(dòng)軸承代號(hào),下表表示滾動(dòng)軸承代號(hào)的構(gòu)成,前置代號(hào),基本代號(hào),后置代號(hào),成,套,軸,承,分,部,件,類,型,代,號(hào),尺,寸,系,列,代,號(hào),內(nèi),徑,代,號(hào),內(nèi),部,結(jié),構(gòu),代,號(hào),密封,防塵,與外,圈形,狀變,化代,號(hào),保持,架結(jié),構(gòu)及,材料,變化,代號(hào),軸,承,材,料,變,化,代,號(hào),公,差,等,級(jí),代,號(hào),游,隙,組,代,號(hào),配,置,代,號(hào),其,它,1.,類型代號(hào)：,2.,尺寸系列代號(hào)：,承載

5、能力發(fā)生變化,更全見(jiàn)表,10-4,寬度系列與直徑系列,（見(jiàn)表,10-2,）,3.,內(nèi)徑代號(hào)：,內(nèi)徑大小,軸承內(nèi)徑,d/(mm),內(nèi)徑代號(hào),示例,10,00,12,01,15,02,1017,17,03,深溝球軸承,6201,內(nèi)徑,d=12mm,20495,(22,、,28,、,32,除外,),用內(nèi)徑除以,5,得的商數(shù)表示。,當(dāng)商數(shù)只有個(gè)位數(shù)時(shí)，需在十,位數(shù)處用,0,占位,深溝球軸承,6210,內(nèi)徑,d=50mm,500,?,以及,22,、,28,、,32,用內(nèi)徑毫米數(shù)直接表示，并在,尺寸系列代號(hào)與內(nèi)徑代號(hào)之,間用“,/,”號(hào)隔開(kāi),深溝球軸承,62/500,內(nèi)徑,d=500mm,62/22,內(nèi)徑

6、,d=22mm,4.,內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào),代,號(hào),示,例,對(duì),應(yīng),舊,標(biāo),準(zhǔn),C,角,接,觸,球,軸,承,公,稱,接,觸,角,1,5,?,?,7,2,1,0,C,3,6,2,1,0,A,C,角,接,觸,球,軸,承,公,稱,接,觸,角,2,5,?,?,7,2,1,0,A,C,4,6,2,1,0,B,角,接,觸,球,軸,承,公,稱,接,觸,角,4,0,?,?,7,2,1,0,B,6,6,2,1,0,圓,錐,滾,子,軸,承,接,觸,角,加,大,3,2,3,1,0,B,-,-,-,E,加,強(qiáng),型,改,進(jìn),結(jié),構(gòu),設(shè),計(jì),增,大,承,載,能,力,N,U,2,0,7,E,3,2,2,0,7,E,5.,公差等級(jí)代

7、號(hào),精,度,低,精,度,高,示,例,/,P,0,/,P,6,/,P,5,/,P,4,/,P,2,6,2,0,6,/,P,5,對(duì),應(yīng),舊,標(biāo),準(zhǔn),G,E,D,C,B,D,2,0,6,6.,配置代號(hào),代號(hào),/DB,/DF,/DT,含義,背對(duì)背安裝方式,面對(duì)面安裝方式,串聯(lián)安裝方式,示例,舊標(biāo),準(zhǔn),236210,336210,436210,7.,軸承代號(hào)的編制規(guī)則,(1),軸承代號(hào)按順序從左至右排列。,(2),當(dāng)軸承類型代號(hào)用字母表示時(shí),字母與其,后的數(shù)字之間應(yīng)空一個(gè)字符。,(3),基本代號(hào)與后置代號(hào)之間應(yīng)空一個(gè)字符,但當(dāng)后置代號(hào)中有“,-,”,號(hào)或“,/”,號(hào)時(shí),不再留,空。,(4),公差等級(jí)代號(hào)

8、中的,/P0,省略不寫(xiě)。,例如,:,7,2,10,C,7210 C/P5/DF,/P5,/DF,軸承類型為角接觸球軸承,尺寸類型代號(hào),其中,寬度類型代號(hào)為,0,窄系列,省略不寫(xiě),直徑系列代號(hào)為,2,輕系列,軸承內(nèi)徑,5,1,0,5,0,d,m,m,?,?,空一個(gè)字符,公稱接觸角,15,?,?,軸承公差等級(jí)為,5,級(jí),面對(duì)面配置,32210/P3/DB,練習(xí),背對(duì)背安裝,3,級(jí)精度,直徑,50mm,寬、輕系列,圓錐滾子軸承,10.4,滾動(dòng)軸承的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則,一、滾動(dòng)軸承的失效形式,各接觸點(diǎn)受力：,受交變載荷,鋼球疲勞點(diǎn)蝕,陶瓷球疲勞點(diǎn)蝕,1.,疲勞點(diǎn)蝕：,滾動(dòng)軸承最常見(jiàn)的失效形式。,內(nèi)環(huán)上

9、的疲勞點(diǎn)蝕,軸承膠合,2.,塑性變形：,受較大靜載或沖擊載荷,3.,磨粒磨損：,雜質(zhì)進(jìn)入,4.,膠合：,高速、重載、發(fā)熱,二、滾動(dòng)軸承的計(jì)算準(zhǔn)則,壽命計(jì)算：,對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)的滾動(dòng)軸承，疲勞點(diǎn)蝕是,其主要失效形式，因而主要是進(jìn)行壽命計(jì)算，,必要時(shí)再作靜強(qiáng)度校核。,靜強(qiáng)度計(jì)算：,對(duì)于不轉(zhuǎn)動(dòng)、低速或擺動(dòng)的軸承，,局部塑性變形是其主要失效形式，因而主要是,進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。,校核極限轉(zhuǎn)速：,對(duì)于高速軸承，發(fā)熱以至膠合,是其主要失效形式，因而除進(jìn)行,壽命計(jì)算,外還,應(yīng)該,校核極限轉(zhuǎn)速,。,10.5,滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,一、基本公式,基本額定動(dòng)負(fù)荷：,軸承工作溫度在,1,0,0,C,以下,基本額定壽命,6,1,1

10、,0,L,r,?,?,時(shí)，軸承所能承受的最大載荷，,用,C,表示。,基本額定動(dòng)負(fù)荷,的方向,:,對(duì)于推力軸承為中心軸向載荷,對(duì)于角接觸向心軸承為載荷的徑向分量,基本額定壽命,：,一批相同軸承，在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，,90%,軸,承在疲勞點(diǎn)蝕前轉(zhuǎn)過(guò)的,轉(zhuǎn)數(shù)，單位為,10,6,r,。,對(duì)于向心軸承為徑向載荷,疲勞曲線,疲勞壽命威布爾分布,10,5,10,6,10,7,10,8,5,10,20,30,40,50,60,70,80,90,95,5,10,20,30,40,50,60,70,80,90,95,失,效,概,率,，,循環(huán),次數(shù)，次,10,5,10,6,10,7,10,8,5,10,20,30,4

11、0,50,60,70,80,90,95,5,10,20,30,40,50,60,70,80,90,95,失,效,概,率,，,循環(huán),次數(shù)，次,載荷,P,1,載荷,P,2,載荷,P,1,載荷,P,2,由實(shí)驗(yàn)得到的曲線,1,C,?,?,?,常,數(shù),1,C,L,?,?,?,?,?,P,在當(dāng)量動(dòng)載荷,P,作用下的基本額定壽命為,?,?,6,10,C,L,r,P,?,?,?,?,?,?,?,?,滾動(dòng)軸承的載荷與壽命之間的關(guān)系,:,P,L,?,?,常,數(shù),:,3,;,1,0,/,3,?,?,?,?,?,?,?,壽,命,指,數(shù),對(duì),于,球,軸,承,對(duì),于,滾,子,軸,承,。,6,10,60,h,C,L,h,n

12、,P,?,?,?,?,?,?,?,?,常用小時(shí)數(shù)表示基本額定壽命,L,h,引入溫度系數(shù),f,T,h,P,C,f,n,L,T,h,?,?,?,?,?,?,?,?,60,10,6,9,10,10,60,6,?,?,見(jiàn)表,選擇軸承,根據(jù),需要的,（中或大修），可以求,如知道預(yù)期壽命,h,h,t,h,L,C,nL,f,P,C,C,L,?,二、當(dāng)量動(dòng)載荷,把實(shí)際載荷折算為與基本額定動(dòng)負(fù)荷的方向相,同的一假想載荷，在該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，則稱該假想載荷為,當(dāng)量動(dòng)載荷，用,P,表示。,向心軸承,P,為徑向載荷,推力,軸承,P,為軸向載荷,當(dāng)量動(dòng)載荷,P,的計(jì)算式：,X,Y,

13、?,?,、,徑,向,系,數(shù),和,軸,向,系,數(shù),r,a,F,F,?,?,、,軸,承,的,徑,向,載,荷,和,軸,向,載,荷,11,10,),(,?,?,?,?,負(fù)荷系數(shù)，見(jiàn)表,p,a,r,p,f,YF,XF,f,P,三、角接觸軸承的內(nèi)部軸向力,軸承類型,角接觸球軸承,圓錐滾子軸承,7000C,型,(,=15,0,),7000AC,型,(,=25,0,),7000B,型,(,=40,0,),S,0.5,F,r,0.7,F,r,1.1F,r,F,r,/2Y,內(nèi)部軸向力方向,-,內(nèi)、外圈脫離,(,看著外圈固定,),表,10-12,內(nèi)部軸向力,S,由力的平衡條件得,2,1,W,S,S,A,?,?,?,

14、軸承壓緊,作用在軸承,上的軸向載荷為,軸承,?,放松,作用在軸承,?,上,的軸向載荷只有自身的內(nèi)部,軸向力,即,1,1,a,F,S,?,2,2,1,a,F,W,S,AS,?,?,?,?,取軸承內(nèi)圈和軸為分離體,(1),若,2,1,S,A,S,?,?,由力的平衡條件得,在軸承,?,上,指向左,軸承,?,壓緊,作用在軸承,?,上的軸向載荷為,軸承,?,?,放松,作用在軸承,?,?,上的軸向載荷只有自身的,內(nèi)部軸向力,即,(2),若,2,1,S,A,S,?,?,2,1,S,W,A,S,?,?,?,A,S,W,S,F,a,?,?,?,?,2,1,1,2,2,S,F,a,?,W,(3),若,軸向力判斷,

15、:,1),判斷壓緊端,放松端,2),壓緊端軸向力為除自身內(nèi)部軸向力外其他軸向,力的合成,3),放松端軸向力為自身內(nèi)部軸向力,同一支點(diǎn)成對(duì)安裝同一型號(hào)角接觸軸承計(jì)算特點(diǎn),(,自學(xué),),2,1,S,A,S,?,?,1,1,S,F,a,?,2,2,S,F,a,?,10.6,滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算,基本額定靜負(fù)荷,C,0,：,滾動(dòng)軸承中受載最大的滾動(dòng)體與最弱座,圈滾道的接觸處的塑性變形量之和為滾動(dòng)體的,1/10 000,時(shí)的載,荷。,滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度校核公式：,0,0,0,0,0,C,S,P,S,P,N,?,?,?,?,?,靜強(qiáng)度安全系數(shù),當(dāng)量靜載荷,當(dāng)量靜載荷,P,0,：,是一個(gè)假想載荷，在當(dāng)量靜載荷

16、作用下，軸承,的受載最大滾動(dòng)體與滾道接觸處的塑性變形總量與實(shí)際載荷,作用下的塑性變形總量相同。,，由表,10-14,查取,見(jiàn)手冊(cè),按不同軸承取不同值，,0,C,對(duì)于向心軸承、角接觸軸承，當(dāng)量靜載荷取下面兩式中,計(jì)算出的較大值,對(duì)于推力軸承,=90,;,90,0,0,0,r,a,P,X,F,Y,F,?,?,00,X,Y,?,?,、,分,別,為,靜,徑,向,系,數(shù),和,靜,軸,向,系,數(shù),0,r,P,F,?,a,F,P,?,0,a,r,F,F,P,?,?,?,tan,3,.,2,0,10.7,滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速,極限轉(zhuǎn)速,:,軸承在一定載荷和潤(rùn)滑條件下所允許的最高,轉(zhuǎn)速。查手冊(cè)取值,.,l,i,m

17、,n,載荷系數(shù),：,當(dāng)軸承的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷,P,超過(guò),0.1C,時(shí),需將手冊(cè),中的極限轉(zhuǎn)速乘以小于,1,的系數(shù)。,1,f,載荷分布系數(shù),：,當(dāng)向心軸承受軸向載荷時(shí),需將手冊(cè)中,查得的極限轉(zhuǎn)速乘以小于,1,的系數(shù)。,2,f,最高轉(zhuǎn)速,lim,2,1,max,n,f,f,n,?,10.8,滾動(dòng)軸承部件組合設(shè)計(jì),軸承部件：,在機(jī)器中,傳動(dòng)件、軸、滾動(dòng)軸承、機(jī)體、潤(rùn)滑及,密封等組成為一個(gè)相互聯(lián)系的有機(jī)整體。,在進(jìn)行軸承部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題。,一、軸承部件的軸向固定,軸向固定：,軸向力的承受方式,1.,兩端固定支承,分析軸向力如何承受，,即力如何傳到支承上,為補(bǔ)嘗軸受熱變形,間,隙,C,=

18、0.250.35,支點(diǎn)跨距,l, 300500,2.,一端固定、一端游動(dòng)支承,外圈與端蓋間隙：,23mm,固定端如何固定,游動(dòng)端如何游動(dòng),3.,兩端游動(dòng)支承,由于人字齒輪存在誤差齒向載,荷不均,小齒輪軸做成兩端游動(dòng),大齒輪軸必須做成兩端固定,見(jiàn)圖,10-25,4.,支承剛度,反裝,(,背靠背,),跨距大，受力情況不好,軸的剛度小,正裝,(,面對(duì)面,),跨距小，受力情況好,軸的剛度大,二、軸承部件的調(diào)整,1.,軸承游隙的調(diào)整,2.,軸上傳動(dòng)件位置的調(diào)整,(a),加減墊片,(b),調(diào)整螺釘,墊片,1,調(diào)整錐齒輪位置,墊片,2,調(diào)整軸承間隙,徑向位置由中,心距保證,軸向位置用墊,片調(diào)整,蝸輪位置調(diào)整

19、,二、軸承部件的調(diào)整,3.,軸承預(yù)緊,預(yù)先施加外力,使內(nèi)外圈產(chǎn)生變形,消除游隙,提高剛度與旋轉(zhuǎn)精度,.,施加外力必須適當(dāng),可以通過(guò)試驗(yàn)確定,.,三、滾動(dòng)軸承的配合,配合標(biāo)注：,內(nèi)圈與軸：只標(biāo)注軸,外圈與孔：只標(biāo)注孔,配合種類：,緊配合：轉(zhuǎn)速高、載荷大、溫度高、有振動(dòng)、,內(nèi)圈與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng),松配合：經(jīng)常拆卸、,外圈靜止、半圈受載,四、軸承的裝拆,1.,加熱,(,8090,0,C,),2.,利用拆裝工具,注意：內(nèi)、外環(huán)用不同工具,注意：h1/4外環(huán)厚度,五、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑和密封,1.,滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑,潤(rùn)滑的目的：,減少摩擦磨損、吸收振動(dòng)、降低溫度,潤(rùn)滑方式：,脂潤(rùn)滑：可承受較大載荷，,便于密封及維護(hù)

20、，,不宜填充過(guò)多,dn,（,1.52,）,10,5,mm r/min,油潤(rùn)滑：噴油或浸油、浸油高度不超過(guò)滾動(dòng)體中心,dn,（,1.52,）,10,5,mm r/min,具體方式見(jiàn)表,10-17,浸油潤(rùn)滑,2.,滾動(dòng)軸承的密封,密封類型,圖例,適用場(chǎng)合,說(shuō)明,脂潤(rùn)滑。要求環(huán),境清潔，軸頸圓,周速度,v,不大于,4m/s5m/s,，工作,溫度不超過(guò),90o,C,矩形斷面的毛氈,圈安裝在梯形槽,內(nèi)，毛氈受到壓,力而緊貼在軸,上，從而起到密,封作用,接觸式密封,脂或油潤(rùn)滑。軸,頸圓周速度,v7m/s,工作溫度,范圍,-40o,C100o,C,唇型密封圈用皮,革、塑料或耐油,橡膠制成，有的,具有金屬骨架

21、，,有的沒(méi)有骨架，,是標(biāo)準(zhǔn)件,單向密封,密,封,類,型,圖,例,適,用,場(chǎng),合,說(shuō),明,脂,潤(rùn),滑,。,干,燥,清,潔,環(huán),境,靠,軸,與,蓋,間,的,細(xì),小,環(huán),節(jié),間,隙,密,封,間,隙,愈,小,愈,長(zhǎng),效,果,愈,好,間,隙,取,0.1,m,m,0.3,m,m,非,接,觸,式,密,封,脂,潤(rùn),滑,或,油,潤(rùn),滑,。,工,作,溫,度,不,高,于,密,封,用,脂,的,滴,點(diǎn),。,這,種,密,封,效,果,可,靠,將,旋,轉(zhuǎn),件,與,靜,止,件,之,間,的,間,隙,作,成,迷,宮（,曲,路,）形,式,，,在,間,隙,中,充,填,潤(rùn),滑,油,或,潤(rùn),滑,脂,以,加,強(qiáng),密,封,效,果,。,迷,宮,或,密,封,分,徑,向,、,軸,向,兩,種,：,圖,（,a,）,徑,向,曲,路,，,徑,向,間,隙,不,大,于,0.1,m,m,0.2,m,m,;,圖,(,b,),軸,向,曲,路,考,慮,軸,的,伸,長(zhǎng),間,隙,可,取,大,些,10.9,減速器輸出軸部件設(shè)計(jì),一級(jí)圓柱齒輪減速器由輸入軸部件、輸出軸部件和機(jī)體組成,輸出軸部件設(shè)計(jì)過(guò)程主要包括：,（,1,）初定尺寸,（,2,）畫(huà)結(jié)構(gòu)草圖,（,3,）校核計(jì)算,（,4,）完成部件圖設(shè)計(jì),（,5,）完成零件圖設(shè)計(jì),4.,軸的受力分析,5.,校核軸的強(qiáng)度,6.,校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度,7.,校核軸承壽命,1883,年德國(guó)的,Fischer,先生發(fā)明了磨,制