武漢理工大學(xué)考研專用 第9章 滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)

第二十章滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)3．滾動(dòng)軸承部件組合設(shè)計(jì)（包括軸承內(nèi)外圈固定、間隙調(diào)整、軸承配合、軸承裝拆、潤(rùn)滑與密封等）——

重點(diǎn)型號(hào)（尺寸）選擇——軸承壽命計(jì)算——

重點(diǎn)類型選擇本章的主要內(nèi)容：2．滾動(dòng)軸承選擇難點(diǎn)：角接觸軸承軸向載荷FA的確定1．滾動(dòng)軸承的類型及代號(hào)——重點(diǎn)軸減速器軸承軸承的作用

支承軸和軸上零件軸承分類滑動(dòng)軸承滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)軸承滾動(dòng)摩擦，摩擦損失小。滑動(dòng)軸承軸瓦軸頸軸承座滾動(dòng)軸承齒輪軸齒輪軸滾動(dòng)軸承二、滾動(dòng)軸承的組成滾動(dòng)體保持架內(nèi)圈滾動(dòng)體的種類：總成外圈缺點(diǎn)：抗沖擊能力較差，高速時(shí)噪聲大，工作壽命不及液體摩擦的滑動(dòng)軸承，徑向尺寸比滑動(dòng)軸承大。二.滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)①摩擦系數(shù)小，啟動(dòng)力矩小，效率高；②軸向尺寸（寬度）較??；③某些滾動(dòng)軸承能同時(shí)承受徑向和軸向載荷，因此可使機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、緊湊；④徑向間隙小，還可預(yù)緊方法消除間隙，因此運(yùn)轉(zhuǎn)精度高；⑤潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，耗油量少，維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)便；⑥標(biāo)準(zhǔn)件，易于互換等優(yōu)點(diǎn)，所以獲得廣泛應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)：一．滾動(dòng)軸承的尺寸及性能參數(shù)§20-1

滾動(dòng)軸承的主要類型及代號(hào)

軸承內(nèi)徑d——軸承內(nèi)圈孔徑，它與軸頸直徑相同，是軸承公稱直徑；Dd軸承寬度B——

軸承兩端面之間的軸向距離。

一）滾動(dòng)軸承的主要尺寸軸承外徑D——

軸承外圈外徑，它與軸承座孔直徑相同；B三）滾動(dòng)軸承的主要性能參數(shù)

軸承的公稱接觸角α——滾動(dòng)體與套圈接觸處的法線與軸承的徑向平面之間的夾角。反映軸承承受軸向載荷的能力，α越大，軸承承受軸向載荷的能力越強(qiáng)。軸承的極限轉(zhuǎn)速nlim

>

軸承的工作轉(zhuǎn)速nα軸承內(nèi)外圈軸線相對(duì)偏斜角θ——反映軸承自動(dòng)調(diào)心的能力。調(diào)心軸承簡(jiǎn)圖調(diào)心球軸承θ按軸承所能受的載荷方向或公稱接觸角的不同可分為以下幾種

二．滾動(dòng)軸承分類ααα軸承類型公稱接觸角α向心軸承(主要承受徑向負(fù)荷FR)推力軸承(主要承受軸向負(fù)荷FA)徑向接觸向心角接觸推力角接觸軸向接觸α=0000<α≤450450<α<900α=900圖例三．滾動(dòng)軸承的主要類型和特點(diǎn)類型代號(hào)：（10000）承載類型——主承徑向負(fù)荷FR也能承受少量的雙向軸向負(fù)荷FAFRFAFAFRFAFA1.調(diào)心球軸承承載類型——主承徑向負(fù)荷FR

，也能承受少量的雙向軸向負(fù)荷FA特點(diǎn)——具有調(diào)心性能θ=20~302.調(diào)心滾子軸承特點(diǎn)—具有調(diào)心性能θ=0.50~20

類型代號(hào)：（20000）承載類型——能承受較大的徑向負(fù)荷FR

和單向的軸向負(fù)荷FA。FRFA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：內(nèi)外圈可分離,公稱接觸角有

120，260,α越大，承受軸向載

荷的能力就越大。3.推力調(diào)心滾子軸承類型代號(hào)：（29000）承載類型——可承很大的軸向負(fù)荷FA

和一定徑向負(fù)荷FR特點(diǎn)——具有調(diào)心性能，θ=20~304.圓錐滾子軸承使用要求：成對(duì)使用類型代號(hào)：（30000）FAFRFRα正裝（面對(duì)面安裝）圓錐滾子軸承安裝形式一：正裝簡(jiǎn)圖反裝（背對(duì)背安裝）圓錐滾子軸承安裝形式二：反裝簡(jiǎn)圖5.推力球軸承51000——單向推力球軸承，只能受單向FA類型代號(hào)：（50000）52000——雙向推力球軸承，能受雙向FA52000結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由緊圈松圈和滾動(dòng)體組成，套圈與滾動(dòng)體可分離。承載類型只能受軸向負(fù)荷FAFA51000松圈緊圈滾動(dòng)體松圈松圈緊圈FAFA極限轉(zhuǎn)速低6.深溝球軸承

承載類型——能同時(shí)承受徑向負(fù)荷FR與單向軸向負(fù)荷FAFRFAFAFRFA承載類型——主要承受徑向負(fù)荷FR，也可同時(shí)承受少量雙向軸向負(fù)荷FA類型代號(hào)：（60000）極限轉(zhuǎn)速高7.角接觸球軸承類型代號(hào)：（70000）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：公稱接觸角有150，250，400α越大，承軸向載荷的能力就越大。使用要求：成對(duì)使用α深溝球軸承正裝（面對(duì)面安裝）角接觸軸承安裝形式一：正裝簡(jiǎn)圖反裝（背對(duì)背安裝）角接觸軸承安裝形式二：反裝簡(jiǎn)圖8.圓柱滾子軸承FR（N0000）（NN0000）承載類型——只能承受徑向負(fù)荷FR，不能承受軸向負(fù)荷。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：內(nèi)外圈可分離類型代號(hào)：外圈無(wú)擋邊圓柱滾子軸承雙列圓柱滾子軸承FRN0000NN0000NA00009.滾針軸承類型代號(hào)：（NA0000）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：內(nèi)外圈可分離，可以沒有保持架FR承載類型——只能承受徑向負(fù)荷FR，不能承受軸向負(fù)荷。一）軸承代號(hào)組成——由基本代號(hào)、前置代號(hào)構(gòu)成。三.滾動(dòng)軸承的代號(hào)軸承代號(hào)前置代號(hào)

后置代號(hào)

×××××

類型代號(hào)尺寸系列代號(hào)內(nèi)徑代號(hào)向心軸承推力軸承直徑系列代號(hào)寬度系列代號(hào)高度系列代號(hào)結(jié)構(gòu)形狀、尺寸公差技術(shù)要求

成套分軸承部件基本代號(hào)

×××××

類型代號(hào)尺寸系列代號(hào)內(nèi)徑代號(hào)向心軸承推力軸承直徑系列代號(hào)寬度系列代號(hào)高度系列代號(hào)二.基本代號(hào)

圓錐滾子軸承:3推力球軸承

:5深溝球軸承:6角接觸球軸承:7圓柱滾子軸承:N窄:0正常:1寬:2特低：7低：9正常：1（單向）正常：2（雙向）輕：2中：3重：4特寬：3特寬：4特寬：5特寬：6d<20mm的軸承d=10mm代號(hào)：00d=12mm代號(hào)：01d=15mm代號(hào)：02d=17mm代號(hào)：03d=20mm～480mm的軸承d為：22、28、32及d>500mm以上軸承代號(hào)：/內(nèi)徑毫米表示特輕：0特輕：1調(diào)心球軸承

:1調(diào)心滾子軸承:2推力調(diào)心滾子軸承

:29滾針軸承:NA尺寸系列代號(hào)表示方法

直徑系列代號(hào)尺寸系列代號(hào)向心軸承寬度系列代號(hào)推力軸承高度系列代號(hào)0（窄）1（正常）2（寬）7（特低）9（低）1（正常）2（正常）2（輕）3（中）4（重）021222031323041424729212227393132374941424向心軸承中直徑系列正常寬度系列如：尺寸系列代號(hào)為：13雙向推力軸承輕直徑系列正常高度系列如：尺寸系列代號(hào)為：222213d02031324DDDBBBB表示同一公稱內(nèi)徑d的軸承，其外徑D和寬度B的變化情況軸承尺寸系列的含義輕窄系列中窄系列中寬系列重寬系列三）后置代號(hào)后置代號(hào)12345678內(nèi)部結(jié)構(gòu)

密封與防塵套圈變型

保持架及材料

軸承材料

公差等級(jí)

游隙

配置其他C：

角接觸球軸承，α=150

AC：角接觸球軸承，α=250

B：

角接觸球軸承，α=400

B：

圓錐滾子軸承，接觸角加大E：

加強(qiáng)型/P0：0級(jí)（省略不標(biāo)）/P6：6級(jí)/P6X：6X級(jí)/P5：5級(jí)/P4：4級(jí)/P2：2級(jí)6（0）2

06

3

32

15

E公差等級(jí)為0級(jí)加強(qiáng)型軸承內(nèi)徑d=75mm尺寸系列32,為特寬輕系列圓錐滾子軸承解答：軸承內(nèi)徑d=30mm尺寸系列（0）2,為窄輕系列深溝球軸承公差等級(jí)為0級(jí)例20-1

試說明軸承代號(hào)6206、33215E、7312C及52412/P6的含義。7（0）3

12

C/P55

14

10

/P6公差等級(jí)為6級(jí)軸承內(nèi)徑d=50mm尺寸系列14,為正常高度、重系列單向推力求軸承軸承內(nèi)徑d=60mm尺寸系列（0）3,為窄中系列角接觸球軸承公差等級(jí)為5級(jí)α=150四.滾動(dòng)軸承類型的選擇承受輕、中及較小波動(dòng)載荷的場(chǎng)合——承受重載及較大波動(dòng)的載荷的場(chǎng)合—一）根據(jù)軸承所受的載荷選載荷的大小、性質(zhì)載荷的方向深溝軸承（6類）圓柱滾子軸承（N類）及滾針軸承（NA類）純徑向負(fù)荷可選用純軸向負(fù)荷——可選用推力軸承（5類）同時(shí)受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷時(shí)徑向負(fù)荷為主——可用深溝球軸承（6類）徑向負(fù)荷，軸向負(fù)荷都很大角接觸球軸承（7類）圓錐滾子軸承（3類）可用推力調(diào)心滾子軸承（29類）也可用圓柱滾子N類（或深溝球軸承6類）與推力軸承（5類）聯(lián)合使用。軸向負(fù)荷很大徑向負(fù)荷較小球軸承滾子軸承轉(zhuǎn)速較高、負(fù)荷較小或要求旋轉(zhuǎn)精度較高時(shí)——轉(zhuǎn)速較低、負(fù)荷較大或有沖擊載荷時(shí)——二）軸承的轉(zhuǎn)速當(dāng)兩軸承座孔同心度難以保證，或軸受載后撓曲變形較大時(shí)，應(yīng)選用調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。三）調(diào)心性能的要求四）安裝和拆卸方便一般，球軸承價(jià)格最低，滾子軸承比球軸承價(jià)格高。軸承精度愈高，則價(jià)格愈高，選擇軸承時(shí)，在滿足工作要求的前提下，應(yīng)使成本最低。當(dāng)軸承座不是剖分式而必須沿軸向安裝和拆卸軸承時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承五）考慮經(jīng)濟(jì)性球軸承滾子軸承§20-2

滾動(dòng)軸承的主要失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則

一．滾動(dòng)軸承的受力及應(yīng)力分析（以深溝球軸承為例）δFR當(dāng)深溝球軸承承受徑向力FR時(shí)，由于各接觸點(diǎn)存在著彈性變形，使內(nèi)圈沿FR方向下移一距離δ。只有下半圈滾動(dòng)體受載，上半圈動(dòng)體不受載。沿FR作用線上滾動(dòng)體受載最大（FQ），而鄰近的滾動(dòng)體受載逐漸減?。‵Q>FQ1>FQ2)FQ2FQFQ1FQ1FQ2

一）受力分析向心軸承載荷的分布

二）軸承工作時(shí)元件上應(yīng)力的變化滾動(dòng)體——當(dāng)滾動(dòng)體進(jìn)入承載區(qū)后，所受負(fù)荷就由零逐漸增大到最大，然后，再逐漸減小到直至零。因此，對(duì)滾動(dòng)體某一點(diǎn)而言，它的應(yīng)力是周期性不穩(wěn)定變化的。

轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)圈——其上各點(diǎn)的受載情況類似于滾動(dòng)體。因此，旋轉(zhuǎn)圈上任一點(diǎn)的應(yīng)力是周期性不穩(wěn)定變化的。

固定的外圈——各點(diǎn)所受應(yīng)力隨位置不同而大小不同，對(duì)位于承載區(qū)內(nèi)的任一點(diǎn)，當(dāng)每個(gè)滾動(dòng)體滾過一次便受載一次，而所受負(fù)荷和應(yīng)力的最大值是不變的，承受穩(wěn)定的脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力。滾動(dòng)軸承工作時(shí)，一般是內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，外圈固定。σHt0σHt0σHt0通過承載區(qū)時(shí)間通過非承載區(qū)時(shí)間通過承載區(qū)時(shí)間通過非承載區(qū)時(shí)間滾動(dòng)體應(yīng)力的變化內(nèi)圈應(yīng)力的變化外圈應(yīng)力的變化1．疲勞點(diǎn)蝕滾動(dòng)軸承工作時(shí)，由于它的內(nèi)圈、外圈和滾動(dòng)體上任意點(diǎn)的接觸應(yīng)力都是變化的，工作一定時(shí)間后，其接觸表面就可能發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕發(fā)生后，噪聲和振動(dòng)加劇，發(fā)熱嚴(yán)重，致使軸承失效。一般在安裝、潤(rùn)滑和密封正常的情況下，疲勞點(diǎn)蝕是滾動(dòng)軸承的主要失效形式。二.滾動(dòng)軸承的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則一）失效形式2．塑性變形轉(zhuǎn)速很低或間歇往復(fù)擺動(dòng)的軸承，一般不會(huì)發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕，但在很大的靜載荷或沖擊載荷作用下，會(huì)使套圈滾道和滾動(dòng)體接觸處的局部應(yīng)力超過材料的屈服極限，以致表面出現(xiàn)塑性變形（凹坑），運(yùn)轉(zhuǎn)精度降低，并會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)和噪聲而不能正常工作

3．磨損在潤(rùn)滑不良和密封不嚴(yán)的情況下，軸承工作時(shí)易發(fā)生磨損。轉(zhuǎn)速愈高，磨損愈嚴(yán)重。軸承磨損后會(huì)降低旋轉(zhuǎn)精度，甚至失效。

對(duì)一般工作條件下的回轉(zhuǎn)滾動(dòng)軸承——經(jīng)常發(fā)生點(diǎn)蝕，主要進(jìn)行壽命計(jì)算，必要時(shí)進(jìn)行靜強(qiáng)度校核；對(duì)于不轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)或轉(zhuǎn)速低（n≦10r/min）的軸承，要求控制塑性變形，只需進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算；對(duì)于高速軸承——由于發(fā)熱而常常造成的粘著磨損、燒傷，除進(jìn)行壽命計(jì)算外，還需校驗(yàn)極限轉(zhuǎn)速。二）計(jì)算準(zhǔn)則§20-3

滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算是指軸承中任一滾動(dòng)體或內(nèi)、外圈滾道上出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前所經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下工作的小時(shí)數(shù)。一.軸承壽命的幾個(gè)概念L/（×106r）05101550100破壞卛指一批同型號(hào)的軸承，在相同的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，90%的軸承不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)定義為軸承的基本額定壽命，用L10

表示，單位為106轉(zhuǎn)（或用一定轉(zhuǎn)速下所能運(yùn)轉(zhuǎn)的總工作小時(shí)數(shù)Lh表示，單位為小時(shí)）。

設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)具體工作要求規(guī)定的軸承壽命，通常取機(jī)器的中修或大修期限作為軸承的預(yù)期壽命，用L′h

表示。10L10軸承的壽命軸承的基本額定壽命軸承的預(yù)期使用壽命二.軸承壽命計(jì)算的基本公式一)滾動(dòng)軸承的疲勞曲線,即:載荷—壽命曲線（P-L曲線）P/NL

/(×106r)L1L2P1P21C滾動(dòng)軸承的疲勞曲線曲線方程:

PεL10=Cε×106

=

常數(shù)疲勞曲線是表征軸承載荷P與基本額定壽命L之間關(guān)系的載荷—壽命曲線（P-L曲線）.二)滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算的基本公式由疲勞曲線方程可得壽命計(jì)算公式:C

＿＿基本額定動(dòng)載荷標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為：基本額定壽命為106轉(zhuǎn),可靠度為90%時(shí)軸承能承受的載荷值.以總轉(zhuǎn)數(shù)(r)為單位的壽命計(jì)算公式:實(shí)際計(jì)算時(shí)，用小時(shí)數(shù)表示軸承壽命:n____軸承的工作轉(zhuǎn)速,

r/min;式中:

Lh

____按小時(shí)數(shù)計(jì)算的軸承的基本額定壽命,h;P____軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷,N;對(duì)向心軸承為基本徑向額定動(dòng)載荷，以Cr表示對(duì)推力軸承為基本軸向額定動(dòng)載荷，以Ca表示C____軸承的基本額定動(dòng)載荷,NCr（或Ca）值根據(jù)軸承型號(hào)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)ft____

溫度系數(shù),是對(duì)軸承工作溫度高于120℃時(shí)的基本額定動(dòng)載荷

C值進(jìn)行修正的系數(shù)，ft可查表14-10。軸承工作溫度溫度系數(shù)ft125150175300350200225250?12010.950.800.900.850.750.500.700.60預(yù)期計(jì)算壽命L1h___通常取機(jī)器的中修或大修期限作為軸承的預(yù)期壽命。預(yù)期壽命一般約為5000~20000h，間歇、短期工作時(shí)取小值，連續(xù)長(zhǎng)期工作時(shí)取大值，表20-9的薦用值可供參考。

軸承正常工作的條件或按C≥C′從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中選擇軸承型號(hào)三.滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P當(dāng)量動(dòng)載荷：為了能與基本額定動(dòng)載荷在相同條件下比較,使軸承

壽命與實(shí)際復(fù)合載荷作用下等壽命的假想載荷2.

對(duì)只能承受純徑向載荷FR的圓柱滾子軸承及滾針軸承，當(dāng)量動(dòng)載荷為一）當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算公式1.向心角接觸軸承：在不變的徑向和軸向負(fù)荷作用下，其徑向當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為：P=fP(XFR+YFA)式中:FR——軸承所承受的名義徑向載荷；FA——軸承所承受的名義軸向載荷；X——徑向動(dòng)載荷系數(shù)，其值見表20-10；Y——軸向動(dòng)載荷系數(shù)，其值見表20-10；P=fP

FRP=

fP

FA

3.對(duì)只能承受純軸向載荷A的推力軸承，當(dāng)量動(dòng)載荷為fP

——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，考慮機(jī)械在工作中有沖擊，振動(dòng)等影響，使軸承壽

命降低而引入的對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷進(jìn)行修正的系數(shù)，見表20-11。

二）徑向動(dòng)載荷系數(shù)X和軸向動(dòng)載荷系數(shù)Y的確定——其值見表20-10；e

——軸向載荷影響系數(shù)，其數(shù)值受接觸角α變化的影響FA/Cor---反映軸向負(fù)荷的相對(duì)大小，它通過接觸角α的變化而影響e值。FA/FR----軸向載荷與徑向載荷的比值1.表20-10中各符號(hào)的含義X=1Y=0當(dāng)FA/FR

≤e時(shí)，表示軸向載荷對(duì)軸承壽命的影響可以忽略不計(jì)深溝球軸承和α=15°角接觸球軸承的e值，X和Y根據(jù)FA

/Cor的值，查表20-10當(dāng)FA/FR

＞e時(shí)，表示軸向載荷對(duì)軸承的壽命影響較大，計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P時(shí)必須考慮FA的影響α=25°

，α=40°角接觸球軸承的e值，X和Y值，直接查表20-10圓錐滾子軸承的e值，X和Y值，根據(jù)軸承型號(hào)查手冊(cè)2.X和Y值確定方法表20-10

當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷的系數(shù)X、Y軸承類型iFA/CoreFA/FR＞

eFA/FR

≤

eXYXY---深溝球軸承0.0250.040.070.130.250.500.220.240.270.310.370.442.01.81.61.41.21.000.561010101.611.531.401.261.121.000.340.360.390.430.490.550.0250.040.070.130.250.50α=150角接觸球軸承0.45圓錐滾子根據(jù)型號(hào)查手冊(cè)根據(jù)型號(hào)查手冊(cè)α=2500.70.410.851100α=4000.990.360.640.4四、角接觸球軸承與圓錐滾子軸承軸向力FA的計(jì)算αFRFS一）角接觸球軸承與圓錐滾子軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：角接觸球軸承與圓錐滾子軸承在滾動(dòng)體滾道接觸處存在著接觸角α二）角接觸球軸承與圓錐滾子軸承的承載特點(diǎn)：當(dāng)軸承只承徑向載荷FR時(shí)，由于滾動(dòng)體的載荷方向與軸承徑向平面成一接觸角α，故會(huì)派生出內(nèi)部軸向力FS，計(jì)算軸承軸向力FA時(shí)，必須將其內(nèi)部軸向力FS

考慮進(jìn)去。三）角接觸球軸承與圓錐滾子軸承內(nèi)部軸向力FS的大小和方向角接觸球軸承與圓錐滾子軸承內(nèi)部軸向力FS的大小角接觸球軸承軸承類型α=25°α=15°α=40°圓錐滾子軸承FS0.5FR0.7FR1.1FRFR/2YFS的方向:FS總是沿著內(nèi)圈和滾動(dòng)體對(duì)外圈脫離的方向。即：指向外圈的窄邊四）角接觸球軸承與圓錐滾子軸承軸向力FA的計(jì)算方法承受徑向負(fù)荷FR1、FR2時(shí)派生的內(nèi)部軸向力FS1、FS2大小及方向所有作用在軸上的軸向外負(fù)荷Fa兩軸承的安裝形式同一軸上兩軸承的軸向負(fù)荷FA1和FA2取決于以圓錐滾子軸承正裝為例FaFR1FS1FR2FS212FaFR1FR2FS1FS2軸承軸向力FA的計(jì)算12FS2FS1Fa12FS2FS1Fa12（1）FS1+

Fa>FS2?F軸有向右移動(dòng)的趨勢(shì)，使軸承2“壓緊”，軸承1“放松”。右端蓋的通過外圈，給分離體一個(gè)附加軸向平衡力ΔF。FS1+

Fa=FS2+?F分離體軸向受力的平衡條件為:FS1+

Fa>FS2?F=FS1+

Fa-FS2軸承1被“放松”，其軸向力為：軸承2被“壓緊”,其軸向力為：FS2FS1Fa12（2）FS1+

Fa<FS2ΔF′FaFR1FR2FS1FS212軸有向左移動(dòng)的趨勢(shì)，使軸承1“壓緊”，軸承2“放松”。左端蓋的通過外圈，給分離體一個(gè)附加軸向平衡力ΔF′。FS1+

Fa+ΔF′=FS2分離體軸向受力的平衡條件為:?F'=FS2-Fa-FS1軸承1被“壓緊”，其軸向力為：軸承2被“放松”，其軸向力為：軸承軸向力計(jì)算方法1）判明軸上全部軸向力合力指向，確定被“壓緊”和被“放松”軸承；2）“放松”端軸承的軸向力FA松

==軸承本身的內(nèi)部軸向力FS松3）“壓緊”端軸承的軸向力FA緊

==“放松”端軸承的內(nèi)部軸向力FS松±

軸向外載荷Fa

?！?”

用于FS松與Fa

同向，“-”用于FS松與Fa

方向相反§13-4滾動(dòng)軸承部件的組合設(shè)計(jì)

潤(rùn)滑和密封軸承的固定調(diào)整預(yù)緊配合裝拆軸承部件的組合設(shè)計(jì)，要解決的問題：滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一.已標(biāo)準(zhǔn)化，由專門的軸承工廠成批生產(chǎn).在機(jī)械設(shè)計(jì)中,只需根據(jù)工作條件選用合適的滾動(dòng)軸承類型和尺寸并進(jìn)行組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、軸系的軸向固定

軸系在工作中應(yīng)始終保持正確的工作位置。受軸向載荷時(shí)，能將載荷傳遞到機(jī)座上，而不致使軸發(fā)生軸向竄動(dòng)；由于工作溫度變化，軸產(chǎn)生熱變形時(shí)，應(yīng)保證軸能自由伸縮，而避免軸承中摩擦力矩過大或?qū)⑤S承卡死。

基本要求：1、兩端固定兩端各用一個(gè)深溝球軸承對(duì)于普通工作溫度下的短軸（跨距L≤400mm），常采用較簡(jiǎn)單的兩端固定方式。兩端各用一個(gè)圓錐滾子軸承兩個(gè)軸承各限制軸一個(gè)方向的軸向移動(dòng)。對(duì)軸熱伸長(zhǎng)的補(bǔ)償作用有限，僅適用于支承跨距較小、溫升不高的短軸。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝調(diào)整方便，應(yīng)用比較廣泛。特點(diǎn)：2、一端固定，一端游動(dòng)固定端用深溝球軸承游動(dòng)端用深溝球軸承固定端一對(duì)角接觸球軸承游動(dòng)端圓柱滾子軸承固定端用一對(duì)角接觸球軸承固定端用深溝球軸承與推力球軸承的組合

一個(gè)支點(diǎn)限制軸的雙向軸向移動(dòng)（固定端），一個(gè)支點(diǎn)不限制軸的移動(dòng)（游動(dòng)端）。適用于支承跨距較大、溫升高，因而軸受熱伸長(zhǎng)量較大的場(chǎng)合，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。特點(diǎn)：3、兩端游動(dòng)

軸系的兩個(gè)支點(diǎn)均不限制軸的移動(dòng)。當(dāng)軸系軸向位置通過其他途徑得以固定時(shí)，應(yīng)采用兩端游動(dòng)方式特點(diǎn)：外圈固定方法二、滾動(dòng)軸承的軸向固定

內(nèi)圈固定方法三、軸承組合的調(diào)整

1、軸承游隙的調(diào)整墊片調(diào)整螺釘調(diào)整圓螺母調(diào)整2、軸系位置的調(diào)整套杯與機(jī)座間的墊片用來調(diào)整錐齒輪軸的軸向位置通過增加或減少兩個(gè)大端蓋（軸承座）和箱體之間墊片墊片的厚度，對(duì)蝸輪軸系的軸向位置進(jìn)行調(diào)整四、提高軸系剛度的措施

1、提高支承部分的剛度和同心度

軸或軸承座的變形都會(huì)使軸承內(nèi)滾動(dòng)體受力不均勻及運(yùn)動(dòng)受阻，影響軸承的旋轉(zhuǎn)精度和降低軸承的壽命。因此，安裝軸承的外殼或軸承座應(yīng)有足夠的剛度。

如孔壁要有適當(dāng)?shù)暮穸?，壁板上軸承座的懸臂應(yīng)盡可能地縮短，并用加強(qiáng)筋來提高軸承座的剛度。

支承同一根軸上兩個(gè)軸承的軸承座孔，其孔徑應(yīng)盡可能相同，以便加工時(shí)一次將其鏜出，保證兩孔的同軸度。如果一根軸上裝有不同尺寸的軸承，可用鋼制套杯結(jié)構(gòu)（如圖）來安裝外徑較小的軸承。當(dāng)兩個(gè)座孔分別位于不同機(jī)殼時(shí)，應(yīng)將兩個(gè)機(jī)殼先進(jìn)行結(jié)合面加工再連接成一個(gè)整體，然后鏜孔。2、合理安排軸承的排列方式

在同一支點(diǎn)上成對(duì)采用同型號(hào)的角接觸向心軸承時(shí)，軸承的排列方式不同，支承的剛度也不同。

當(dāng)其背對(duì)背安裝時(shí)，兩軸承載荷作用中心間的距離B2較大，支承剛度較大。這種方案常見于機(jī)床主軸的前支承中。一般機(jī)器多采用面對(duì)面安裝，因?yàn)檫@樣安裝和調(diào)整都比較方便。

對(duì)于成對(duì)使用但處于不同支點(diǎn)的角接觸向心軸承，其安裝方式對(duì)軸系的支承剛度也有較大影響。3、軸承的預(yù)緊

對(duì)某些可調(diào)游隙式軸承，在安裝時(shí)給以一定的軸向壓緊力（預(yù)緊力），使內(nèi)外圈產(chǎn)生相對(duì)位移而消除游隙，并在套圈與滾動(dòng)體接觸處產(chǎn)生彈性預(yù)變形，借此提高軸的旋轉(zhuǎn)精度和剛度，這種方法稱為軸承的預(yù)緊。

常用的預(yù)緊方法

在兩軸承的內(nèi)圈或外圈之間放置墊片（圖a）或者磨窄一對(duì)軸承的內(nèi)圈或外圈（圖b）

預(yù)緊力的大小由墊片的厚度或軸承內(nèi)、外圈的磨削量來控制。（a）（b）在一對(duì)軸承的內(nèi)、外圈之間裝入長(zhǎng)度不等的套筒

預(yù)緊力的大小取決于兩套筒的長(zhǎng)度差。彈簧預(yù)緊預(yù)緊力穩(wěn)定。五、滾動(dòng)軸承的配合

內(nèi)圈與軸為基孔制，外圈與座孔為基軸制。轉(zhuǎn)速越高、載荷越大或工作溫度越高的場(chǎng)合應(yīng)選用較緊的配合；當(dāng)外載荷方向不變時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)套圈應(yīng)比固定套圈的配合緊一些；旋轉(zhuǎn)精度要求高時(shí)應(yīng)采用較緊的配合；游動(dòng)套圈應(yīng)取較松的配合。

選擇配合時(shí)，應(yīng)考慮載荷的方向、大小和性質(zhì)，以及軸承類型、轉(zhuǎn)速和使用條件等因素。七、滾動(dòng)軸承的裝拆錯(cuò)誤的施力正確的施力裝內(nèi)圈于軸上同時(shí)施力于內(nèi)外圈

從軸上拆軸承各類工具從軸上拆軸承五滾動(dòng)軸承的密封

在軸承蓋內(nèi)放置軟材料（毛氈、橡膠圈或皮碗等）與轉(zhuǎn)動(dòng)軸直接接觸而起密封作用。阻止?jié)櫥瑒┝魇Х乐雇饨缁覊m、水份及其它雜物浸入軸承一）滾動(dòng)軸承的密封作用:二）密封類型1．接觸式密封1）氈圈密封——在軸承蓋上開出梯形槽，將矩形剖面的細(xì)毛氈放置在梯形槽內(nèi)與軸接觸。這種密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但摩擦嚴(yán)重，主要用于ν＜4~5m/s的脂潤(rùn)滑場(chǎng)合。內(nèi)包骨架旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈密封之一（防止漏油為主）內(nèi)包骨架旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈密封之二（防外界雜質(zhì)侵入為主）箱體內(nèi)箱體內(nèi)2）皮碗密封——在軸承蓋中放置一個(gè)密封皮碗，它是用耐油橡膠等材料組成的，并組裝在一個(gè)鋼外殼之中（有的無(wú)鋼殼）的整體部件，皮碗直接壓在軸上。為增強(qiáng)密封效果，用一環(huán)形螺旋彈簧壓在皮碗的唇部。這種密封安裝方便，使用可靠，一般適用于ν＜10m/s的油潤(rùn)滑場(chǎng)合。

雙J形無(wú)骨架橡膠密封圈密封（相背安裝）既防止漏油，又防外界雜質(zhì)侵入箱體內(nèi)2．非接觸式密封這類密封沒有與軸直接接觸摩擦，多用于速度較高的場(chǎng)合。

1）油溝式密封——在軸與軸承蓋的通孔壁間留0.1~0.3mm的窄縫隙，并在軸承蓋上車出溝槽在槽內(nèi)充滿油脂。這種形式的密封，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多用于ν＜5~6m/s情況下。2）組合式密封箱體內(nèi)聯(lián)合采用兩種以上的密封方法，密封效果更好，多適用于密封要求較高的場(chǎng)合。

本章內(nèi)容小結(jié)3．滾動(dòng)軸承部件組合設(shè)計(jì)（包括軸承內(nèi)外圈固定、間隙調(diào)整、軸承配合、軸承裝拆、潤(rùn)滑與密封等）——

重點(diǎn)型號(hào)（尺寸）選擇——軸承壽命計(jì)算——

重點(diǎn)類型選擇2．滾動(dòng)軸承選擇難點(diǎn)：角接觸軸承軸向載荷FA的確定1．滾動(dòng)軸承的類型及代號(hào)——重點(diǎn)作業(yè)：18-1,18-4,18-5,18-6,18-7例20－1某傳動(dòng)裝置，軸上裝有一對(duì)6309軸承，兩軸承上的徑向負(fù)荷分別為：FR1＝5600N，F(xiàn)R2＝2500N，F(xiàn)a=1800N，軸的轉(zhuǎn)速為n＝1450r/min，預(yù)期壽命為L(zhǎng)h′＝2500h，工作溫度不超過100℃，但有中等沖擊。試校核軸承的工作能力。若工作能力不滿足要求，如何改進(jìn)？

解答：1．確定軸承軸向力FA1，F(xiàn)A2：由組合結(jié)構(gòu)可知，軸承I（左端）為固定支承，軸承II為游動(dòng)支承，其外部軸向力Fa由軸承I承受，軸承II不承受軸向力，兩軸承的軸向力分別是FA1＝Fa＝1800N，F(xiàn)A2=0。2．計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷P1，P2由手冊(cè)查得6309軸承的Cr＝40.8KN，COr=29.8KN,有中等沖擊，查P353表20-11得

f

p=1.5因軸承I同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷，故：

查P352表20-10由插值法

e=0.26+

而軸承II，因其只承受純徑向載荷，則3．校核軸承工作能力4．改進(jìn)措施改選軸承型號(hào)為6409軸承,經(jīng)計(jì)算（計(jì)算過程略）滿足軸承壽命要求。例20－2在圖示軸上安裝有一對(duì)70000AC角接觸球軸承。已知FR1＝3600N，F(xiàn)R2＝1800N。外加軸向力Fa＝1000N，載荷有輕微沖擊。試分別按圖示兩種裝配方案，計(jì)算兩軸承的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷。

FR1FR2Fa（a）FR1FR2Fa（b）解答1：計(jì)算（a）方案中兩軸承的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷

FS1＝0.7FR1=0.7×3600=2520NFS2=0.7FR2=0.7×1800=1260N1）求兩軸承在徑向載荷作用下產(chǎn)生的內(nèi)部軸向力2）求兩軸承的軸向力FA1FA2FA2／FR2=3520／1800=1.96>e=0.68，X=0.41，Y=0.85解（a）圖FR1FR2FaFS1FS2FA2＝FS1＋Fa＝3520N（壓緊端）因?yàn)椋篎S1+Fa＝2520＋1000＝3520N＞FS2=1260N所以，F(xiàn)A1＝FS1＝2520N（放松端）FA1／FR1

=2450N／3600=0.68=e，X=1，Y=0P1=fPFR1=1.2×

3600=4320NP2=fP(XFR2+YFA2)=1.2×(0.41×1800+0.85×3520)=4476N

3）求兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P1，P2解2：計(jì)算（b）方案軸向力FA1，F(xiàn)A2FS1＝0.7FR1=0.7×3600=2520NFS2=0.7FR2=0.7×1800=1260NFR1FR2解（b）圖FaFS2FS11）求兩軸承在徑向載荷作用下產(chǎn)生的內(nèi)部軸向力2）求兩軸承的軸向力FA1FA2FA2=FS1－Fa＝2520－1000＝1520N

（壓緊端）所以，F(xiàn)A1＝FS1＝2520N（放松端）因?yàn)椋篎S2＋Fa＝1260＋1000＝2260N＜Fs1＝2520N3）求兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P1，P2P2=fP(XFR2+YFA2)=1.2×(0.41×1800+0.85×1520)=2436NP1=fPFR1=1.2×

3600=4320NFA2／FR2=1520／1800=0.84>e，X=0.41，Y=0.85FA1／FR1

=2520N／3600=0.68=e，X=1，Y=0例20－3蝸輪軸上安裝有一對(duì)30207軸承，軸承上的載荷分別為FR1＝5000N，F(xiàn)R2＝2800N，軸向載荷Fa＝1000N，工作溫度低于125℃，載荷平穩(wěn)，n＝720r/min。試計(jì)算兩軸承的壽命。解答：對(duì)于30207軸承，Cr=51.5KN，e=0.37，Y=1.61.計(jì)算軸承軸向載荷

2.計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P1，P23.計(jì)算兩軸承的壽命Lh1，Lh2例20－4下圖為雙級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器輸出軸的軸系結(jié)構(gòu)圖，齒輪用油潤(rùn)滑，軸承采用脂潤(rùn)滑。試分析軸系結(jié)構(gòu)的錯(cuò)誤，在有錯(cuò)誤處標(biāo)明序號(hào)，說明原因并提出改正方法。1．聯(lián)軸器頂住端蓋，產(chǎn)生摩擦磨損，應(yīng)設(shè)計(jì)一定位軸肩；2．軸承蓋與軸應(yīng)有間隙，并設(shè)有密封件；3．應(yīng)加調(diào)整墊片，箱體加工面與非加工面應(yīng)分開；4．軸承端面距箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離，5．齒輪無(wú)法裝拆;6．鍵槽應(yīng)與聯(lián)軸器處鍵槽設(shè)置在同一方位上，且鍵頂部與