滾動軸承設(shè)計計算

關(guān)于滾動軸承設(shè)計計算第1頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三保持架第2頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三雙列球軸承調(diào)心軸承第3頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三調(diào)心軸承第4頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三按滾動體列數(shù)分：1、單列2、雙列第5頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三第六章

滾動軸承§1.概述§2.滾動軸承的受力分析、失效和計算準(zhǔn)則§3.滾動軸承的壽命計算§4.滾動軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計第6頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三一、功能軸軸上零件解決運動和支承問題2、以滾動摩擦代替滑動摩擦，以減少運動副間的摩擦,使之運轉(zhuǎn)靈活，提高效率。1、支承轉(zhuǎn)動或擺動的零件第7頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三二、組成球短圓柱滾子錐形滾子鼓形滾子滾針不可缺少內(nèi)圈轉(zhuǎn)外圈不轉(zhuǎn)--支承轉(zhuǎn)軸；外圈轉(zhuǎn)，內(nèi)圈不轉(zhuǎn)--支承軸上零件.1、滾動體2、內(nèi)圈3、外圈4、保持架低碳鋼；銅、鋁、工程塑料軸承鉻鋼GCr15，硬度

60~65HRC第8頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三三、滾動軸承的分類:③

按載荷分類:向心軸承、向心推力軸承、推力軸承①滾動體分類圓柱、滾針圓錐鼓形②滾動體列數(shù)分類:單列、雙列承載能力：最大轉(zhuǎn)速：小大小大調(diào)心軸承球、滾子第9頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三四、滾動軸承的代號:前置代號基本代號后置代號五位數(shù)字表達(dá)部件代號結(jié)構(gòu)特點前置代號、后置代號只有在對軸承有特殊要求時才使用。字母組成，表示軸承分部件代號8項內(nèi)容第10頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三(一)滾動軸承的基本代號內(nèi)徑代號直徑系列寬度系列類型代號特輕—0，1輕—2中—3重—4正常0尺寸系列第11頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三（二）后置代號內(nèi)部結(jié)構(gòu)密封及防塵保持架及其材料特殊軸承材料公差等級游隙代號多軸承配置其它1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)：7類軸承，接觸角有150、250、400三種，分別以C、AC和B表示。例：7000C（36000）、7000AC（46000）、7000B（66000）。第12頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三2、公差等級：/P0、/P6X、/P6、/P5、/P4、/P2。/P0、普通級（G）不標(biāo)出。

/P2（B）、最高級。/P6X用于圓錐滾子軸承0、6、5、4、2=G、E、D、C、B例1：71224AC/P4----4級精度，內(nèi)徑為120mm，寬度系列為1的輕系列列角接觸球軸承，接觸角250

。第13頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三內(nèi)徑代號直徑系列寬度系列類型代號特輕—0，1輕—2中—3重—4d=□□×5正常0尺寸系列例2：滾動軸承的基本代號6020662067311C角接觸球軸承α=15°—Cα=25°—ACα=40°—B30310不標(biāo)第14頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三例3：下列軸承，哪個直徑最大？哪些是球軸承？哪個是可調(diào)心的軸承?302106218N206513061205例4、滾動軸承30208型與7208比較承載能力—最大速度—例5、下列標(biāo)記代表的意義：

30310——7306AC——B—2240——08A—1x50——第15頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三五、滾動軸承的選擇（一）、常用軸承的主要特性球滾子承載能力：最大轉(zhuǎn)速：小大小大第16頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三類型選擇1（二）滾動軸承的類型選擇1、滾動軸承選擇的一般過程如下：選擇軸承的類型和直徑系列按軸徑確定軸承內(nèi)徑對沒有嚴(yán)格要求的軸承可不進(jìn)行承載能力驗算END進(jìn)行承載能力驗算合格不合格對有較嚴(yán)格要求的軸承第17頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三2、滾動軸承類型選擇應(yīng)考慮的問題1）承受載荷情況2）尺寸的限制方向：向心軸承用于受徑向力；推力軸承用于受軸向力；向心推力軸承用于承受徑向力和軸向力聯(lián)合作用。大?。簼L子軸承或尺寸系列較大的軸承能承受較大載荷；球軸承或尺寸系列較小的軸承則反之。當(dāng)對軸承的徑向尺寸有較嚴(yán)格的限制時，可選用滾針軸承。第18頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三5）安裝要求3）轉(zhuǎn)速的限制4）調(diào)心性要求一般情況下球軸承和輕系列的軸承能適應(yīng)較高的轉(zhuǎn)速，滾子軸承和重系列的軸承則反之；推力軸承的極限轉(zhuǎn)速很低。調(diào)心球軸承和調(diào)心滾子軸承均能滿足一定的調(diào)心要求。是否需要內(nèi)或外圈可分離。6）經(jīng)濟(jì)性要求精度越高價格越高，另外球軸承便宜，滾子軸承價格貴，有特殊結(jié)構(gòu)的軸承價格高。第19頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三7）游隙滾動軸承中滾動體與內(nèi)外圈滾道之間的間隙。

徑向游隙：一個座圈不動，另一個座圈沿徑向從一極端位置移至另一極限位置的移動量。

軸向游隙：一個座圈不動，另一個座圈沿軸向從一極端移至另一極限位置的移動量。第20頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三3類型選擇1、載荷大小、方向、性質(zhì)2、轉(zhuǎn)速要求3、尺寸限制4、安裝要求5、經(jīng)濟(jì)性另外球軸承便宜，滾子軸承價格高，有特殊結(jié)構(gòu)的軸承價格高。第21頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三二、滾動軸承的應(yīng)力分析

三、滾動軸承的失效形式和計算準(zhǔn)則一、滾動軸承的載荷分析§2滾動軸承的受力分析、失效和計算準(zhǔn)則第22頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三1）向心軸承：FR0max在徑向力Fr的作用下深溝球60000圓柱滾子N0000半圈滾動體受載各滾動體受力不均受的最大力為FR0maxFr一、滾動軸承的載荷分析—第23頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三2）推力軸承：承受純軸向載荷Fa，各滾動體受力均勻單個滾子受載荷FA0

=

Fa/Z推力球軸承—50000。FaFA0FA0第24頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三3)向心推力軸承在承受徑向載荷Fr

時產(chǎn)生派生軸向力FS。它會使軸承產(chǎn)生內(nèi)外圈分離，以致整個軸承只剩下一個滾子受載，此時FS=Frtanα。所以滾動軸承可以加軸向載荷Fa以平衡FS。

FrFRiFSiαFRiFRi第25頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三分析FS：1）FS是接觸角α的函數(shù)，當(dāng)α一定時，F(xiàn)S=eFr

。系數(shù)e因軸承結(jié)構(gòu)不同而不同。滾子軸承角接觸球軸承7000C7000AC7000BFs=FR/(2Y）FS=eFRFS=0.68FR

FS=1.14FRY和e查表2）FS使內(nèi)外圈分開，減少承載滾子數(shù)目，使?jié)L子受載增加，壽命下降。3）外載荷Fa不同時，對軸承的影響不同。第26頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三1、取內(nèi)圈上一點A。

FrnABC2、外圈上一點B3、取滾子上一點C總的應(yīng)力特征為：變應(yīng)力，周期性。二、滾動軸承的應(yīng)力分析—在交變應(yīng)力下工作。變應(yīng)力第27頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三三、滾動軸承的失效形式和計算準(zhǔn)則點蝕、塑性變形、其它非正常失效計算準(zhǔn)則：1、n↑→點蝕失效為主→疲勞壽命計算→控制點蝕；

n↑↑→粘著磨損或燒傷為主→疲勞壽命計算→再進(jìn)行極限轉(zhuǎn)速校核；2、n↓↓、間歇運動、重載→塑性變形為主→靜強(qiáng)度計算3、其它非正常失效→軸承組合設(shè)計控制非….失效形式：第28頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三§3.滾動軸承的壽命計算:一、幾個概念：二、軸承的壽命計算：三、當(dāng)量動載荷四、向心推力軸承的徑向力Fr和軸向力Fa:（h）X=？Y=？e—α，α’FA1=？

，F(xiàn)A2=？

第29頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三1.軸承壽命—

一個軸承在載荷作用下，當(dāng)其中任一元件首先出現(xiàn)點蝕時，所轉(zhuǎn)過的總?cè)?shù)，稱為該軸承的疲勞壽命。一批軸承（相同型號、尺寸、材料和相同的制造工藝）在相同的工作條件下，失效概率為10%時，所能運轉(zhuǎn)的總?cè)?shù)，或在一定轉(zhuǎn)速條件下所能工作的小時數(shù)，稱為基本額定壽命?？煽慷葹?0%，用L10或Lh表示。2.基本額定壽命—一、幾個概念：第30頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三壽命曲線可靠度壽命

99%L10=105r90%L10=106r50%L10=5×106r1%L10=40×106r50%90%轉(zhuǎn)數(shù)n載荷PL1L2第31頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三3.基本額定動載荷

C—30%10%PLL=106CPL2L1壽命曲線方程C—實驗條件·載荷平穩(wěn)···常溫＜100°c··可靠度90%····對向心、向心推力軸承是純徑向力；對推力軸承是純軸向力?；绢~定壽命為106(百萬轉(zhuǎn))時,軸承所能夠承受的最大純徑向或純軸向載荷。第32頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三二、軸承的壽命計算：（r）球軸承ε=3滾子軸承ε=10/3且：載荷平穩(wěn);常溫＜1000C可靠度90%;

對向心、向心推力軸承是純徑向力；對推力軸承是純軸向力。C—基本額定動載荷P—軸承所受動載荷指數(shù)ε：—當(dāng)量動載荷第33頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三工程上常用小時表示：（h）當(dāng)在高溫（＞1000C）下工作,載荷有沖擊時，引入—fT、fP

：n—軸承的轉(zhuǎn)速（h）通式第34頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三例66212軸承，承受徑向力FR=5500N的平穩(wěn)載荷，轉(zhuǎn)速n=1250r/min，正常溫度，試求壽命Lh

。解：∵純徑載∴P=FR=5500NC=47.8KN∵

球軸承∴

ε=3查手冊：∵

正常溫度平穩(wěn)載荷∴

fT=1；fP=1第35頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三例7：軸徑d=50mm,純徑向載荷FR=6000N,載荷平穩(wěn)，常溫下工作，轉(zhuǎn)速n=1250r/min,預(yù)期壽命Lh=5000h.試選擇此軸承.

解：∵純徑載P=FR2,3,4？106C6210=27kNC6310=47.5kNC6410=71kNC≥C/=43.27（kN）∴選型號為6310軸承？∴60000或N0000，無特殊要求取60000查設(shè)計手冊：∵

正常溫度平穩(wěn)載荷∴

fT=1；fP=1；球∴ε=3第36頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三三、當(dāng)量動載荷1.當(dāng)量動載荷2.徑向力影響系數(shù)X;軸向力影響系數(shù)Y3.判斷系數(shù)e值:第37頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三1、當(dāng)量動載荷（壽命）KN①純徑向力FR,軸向力FA=0—(60000,N0000)②純軸向力FA,徑向力FR=0—(50000)徑向力影響系數(shù)軸向力影響系數(shù)當(dāng)軸承受載是:Y=1X=1第38頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三③軸向力FA≠0,徑向力FR≠0

（60000，70000，30000）X=？Y=？徑向力影響系數(shù)——軸向力影響系數(shù)——第39頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三3.判斷系數(shù)e值:Fa≤

FSX=1,Y=0Fa＞

FS

e反映軸向載荷對軸承壽命的影響以與e值進(jìn)行比較。X＜1,Y＞0第40頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三例8：某軸徑d=20mm，采用向心推力圓錐滾子支承，軸承上作用軸向載荷FA=3.55KN，徑載FR=4KN，工作壽命Lh=25000h，n=1250r/min，載荷平穩(wěn)，試選擇此軸承？解：試選30204，查手冊（p117）e=0.35C=28.2kN=3.55/4=0.88>e查手冊X=0.4，Y=1.7。第41頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三載荷平穩(wěn)∴fP=1；常溫∴fT=1；

P=XFR+YFA=4×0.4+3.55×1.7=7.64kN∴30204不適用第42頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三再選30304查手冊C=33kN>C/=31.5KN,可以嗎？不可以?！叽藭re、x、Y、P值均發(fā)生了變化。選軸承30304查表：Cr=33kNX=0.4Y=2e=0.3P30304P=XFR+YFA

=0.4×4000+2×3550=8700NC/=35.87＞Cr30304仍不能用。第43頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三C/L1L=106CPL90%<90%解決方法：3、降低壽命4、降低可靠度1、增大直徑-----會有一系列的影響2、選用寬系列軸承第44頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三（1）α角不變的軸承X＜1,Y＞0X=1,Y=0e值是定值30000型----每一個軸承有一個確定的接觸角70000AC型70000B型—接觸角α=40°；e=1.14—接觸角α=25°；e=0.68每一個軸承有一個相應(yīng)的e值。第45頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三例9：已知，平穩(wěn)載荷FA=6700N，F(xiàn)R=2500N，分別求6210，6310軸承的P=？取fp=1C06210=23.2kN，C06310=38kN分析：e≤＞α’=2.68e=0.21e=0.19e＞Y=2.0Y=2.35X=0.56P=0.56×FR＋2×FA=14800P=0.56×FR

＋2.35×FA=17145=0.29=0.18查表第46頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三四、向心推力軸承的徑向力FR和軸向力FA:FrFR1FR2①FR1,FR2—支反力:FA1=0

FA2=

Fa②FA1,FA2=?1.對于60000軸承—FrFaⅠⅡ

由于結(jié)構(gòu)的原因，在Fa作用下整個軸系右移只有軸承Ⅱ承受軸向載荷。第47頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三2.對70000,30000軸承

軸系受力FS1,FS2、FaFS1+Fa＞FS2

軸系有向右移動趨勢受壓軸承Ⅱ—FA2=FS1+Fa放松軸承Ⅰ—FS1FS2S’S’FS2FS1FaⅡFrFaⅠⅡ

假設(shè)：判斷承載軸承—方向與FS2

反向—方向與FS1

反向FA1=

FS1FA1,FA2=?

FR1FR2FA1FA2Fs1

Fs2S/Fa第48頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三假設(shè)：FS1+Fa＜FS2S’FS2－Fa軸系向有左移動趨勢受壓軸承Ⅰ—

FA1

=FS2

－Fa放松軸承Ⅱ—

FA2

=

FS2判斷承載軸承Ⅰ＋S’FS1FrFaⅠⅡFS1FS2FR1FR2FA1FA2Fs1S/FaⅡFs2第49頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三小結(jié)1）用軸系的全部軸向力確定移動趨勢。3）受壓軸承的軸向力=除自身軸向力外的全部軸向力的合力。放松軸承的軸向力=自身內(nèi)部軸向力。2）判斷受壓軸承和放松軸承。4）方向與自身內(nèi)部軸向力相反。第50頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三例7：FS1FS2FR1FR2FrFaⅠⅡ反裝與正裝之分假設(shè)：FS2+Fa＞FS1軸系向有右移動趨勢判斷承載軸承受壓軸承—FA1=FS2

＋Fa放松軸承Ⅱ—FA2

=FS2FA1FA2第51頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三習(xí)題:1．圖示采用一對30208（7208）滾動軸承,已知徑向力FR1=9600N,FR2=15600N,軸向力Fa1=3000N,Fa2=8000N。請求出兩軸承的軸向力FA1,FA2

。Fa1R2ⅠⅡFa2FS1FS2FR1FR2第52頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三2）計算FS1=?FS2=?并畫出受力圖解：

1）查表7-8FS=FR/2Y，查設(shè)計手冊：

Y＝1.6(手冊),e＝0.373）判斷緊端和松端4）計算FA1和FA25）計算FA/FR

并與e比較查設(shè)計手冊得X和Y6）計算P1和P27）計算LhFS1=4000NFS2=5600N第53頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三習(xí)題:

2．圖示采用一對30208（7208）滾動軸承,已知FR1=2400N,FR2=3200N,軸向力Fa=500N,請求出兩軸承的軸向力FA1,FA2

。（FS=FR/2Y，Y=1.6）

FS1FR1FR2FrFaⅠⅡFrFaⅠⅡFS2FS1FR1FS2FR2第54頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三§3.滾動軸承的靜強(qiáng)度計算:靜強(qiáng)度條件:（kN）P0—當(dāng)量靜載荷C0—額定靜載荷S0—靜強(qiáng)度安全系數(shù)1.

當(dāng)n＜10r/min,以C0≥S0P選軸承。應(yīng)用條件:2.

當(dāng)n＞10r/min且Dmn＜10000時，選軸承要同時考慮C和C0

。疲勞壽命計算點蝕、磨粒磨損、塑性變形結(jié)構(gòu)設(shè)計密封潤滑靜強(qiáng)度計算P0=X0FR+Y0FAKN第55頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三§4.滾動軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計:

1.兩端單向固定—一、軸系的固定方式:2.一端固定一端游動—2.兩端游動—軸系相對箱體或機(jī)架的固定方式。第56頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三二、滾動軸承和軸上零件固定方式:套筒緊定螺釘圓螺母與止推墊片細(xì)牙雙圓螺母軸端擋彈性擋圈1.軸上零件的軸向固定方法第57頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三

軸上零件的固定方式周向固定方法:第58頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三2.滾動軸承與箱體的固定方法:第59頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三§4.滾動軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計:三、軸上零件和滾動軸承的調(diào)整:1.滾動軸承游隙的調(diào)節(jié)—墊片2.錐頂距的調(diào)節(jié)—套杯3.蝸桿傳動的調(diào)節(jié)第60頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三四、密封與潤滑:氈圈密封迷宮式密封軸向立軸綜合密封徑向密封圈密封油溝密封擋圈密封甩油密封第61頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三§4.滾動軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計:1.軸上零件的固定方式:軸向和周向2.滾動軸承與箱體的固定方法:二、軸上零件和滾動軸承的固定方式:一、軸系的固定方式:三、軸上零件和滾動軸承的調(diào)整:四、密封與潤滑:第62頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三練習(xí)1.判斷軸系的剛度.FrⅠⅡⅡFrⅠFrⅠⅡFrⅠⅡ(一)(二)LLLL第63頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三

軸系結(jié)構(gòu)改錯7305C7305C第64頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三軸系結(jié)構(gòu)改錯第65頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三滾動體的類型第66頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三△L第67頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三第68頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三滾動軸承的類型第69頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三第70頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三滾動軸承的組成：第71頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三1、向心軸承Fr2、推力軸承Fa3、向心推力軸承FrFa FreFrFdN按承載性質(zhì)分:α FrFdN FreFrFrFaeFaFaα=00＜α≤450α=900 Fre第72頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三滾動軸承參數(shù)第73頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三2、內(nèi)徑尺寸代號00～99代號×5=內(nèi)徑尺寸（除00、01、02、03、之外）00---10mm、01---12mm、02---15mm、03---17mm例：6005d=05×5=25mm當(dāng)d<10mm及d=22、28、32mm時，直接用“/”分開例：618/6深溝球軸承，內(nèi)徑 d=6mm第74頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三（1）直徑系列89012-輕系列3-中系列4-重系列第75頁，講稿共89頁，2023年5月2日，星期三（