軸承設(shè)計(jì)課件

軸承設(shè)計(jì)軸承設(shè)計(jì)11、軸承設(shè)計(jì)的任務(wù)：1）使所設(shè)計(jì)的軸承具有最高的壽命：L=（Cr/Pr）ε，當(dāng)額定動(dòng)載荷增加一倍，球軸承壽命提高八倍，滾子軸承壽命提高十倍。額定動(dòng)載荷提高與軸承材料、熱處理質(zhì)量、冷加工質(zhì)量等。2）使軸承的零件、尺寸、公差通用化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。3）軸承設(shè)計(jì)應(yīng)滿足動(dòng)態(tài)性能的要求。如噪聲、振動(dòng)、溫升、摩擦、密封等。4）設(shè)計(jì)過程中必須考慮工藝的難易、現(xiàn)有設(shè)備能否加工，在保證質(zhì)量前提下，盡可能工藝簡(jiǎn)單。1、軸承設(shè)計(jì)的任務(wù)：22、軸承的基本外形尺寸：指內(nèi)徑d、外徑D、套圈寬度B或C、軸承寬度T或H、裝配到角rsmin、r1smin、r2smin。這些數(shù)據(jù)在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中都能查到，設(shè)計(jì)新產(chǎn)品時(shí)應(yīng)盡量選用已標(biāo)準(zhǔn)化的基本外形尺寸。如GB/T273.1-1987《滾動(dòng)軸承圓錐滾子軸承外形尺寸方案》、GB/T273.2-1998《滾動(dòng)軸承推力軸承外形尺寸總方案》、GB/T273.3-1999《滾動(dòng)軸承向心軸承外形尺寸總方案》、GB/T274-2000《滾動(dòng)軸承倒角尺寸最大值》、GB/T276-1994《滾動(dòng)軸承深溝球軸承外形尺寸》、GB/T285-1994《滾動(dòng)軸承雙列圓柱滾子軸承外形尺寸》、GB/T288-1994《滾動(dòng)軸承調(diào)心滾子軸承外形尺寸》、GB/T296-94《滾動(dòng)軸承雙列角接觸球軸承外形尺寸》、GB/T294-94《滾動(dòng)軸承三點(diǎn)和四點(diǎn)接觸球軸承外形尺寸》、GB/T4663-94《滾動(dòng)軸承推力圓柱滾子軸承外形尺寸》、GB/T5859-94《滾動(dòng)軸承推力調(diào)心滾子軸承外形尺寸》等2、軸承的基本外形尺寸：33、滾動(dòng)軸承套圈和滾動(dòng)體材料軸承內(nèi)外圈滾道和滾動(dòng)體在很高的接觸應(yīng)力作用下進(jìn)行滾動(dòng)，滾動(dòng)體和滾道之間存在滑動(dòng)和摩擦，滾動(dòng)體、保持架、套圈檔邊之間也存在摩擦。材料是軸承質(zhì)量的基礎(chǔ)，為了使軸承獲得長(zhǎng)壽命、持久的高精度和低摩擦，軸承套圈和滾動(dòng)體的材料必須具備以下特性：接觸疲勞強(qiáng)度高，硬度高，耐磨性好，組織穩(wěn)定性好，純度高，加工性能好。滾動(dòng)軸承主要用鉻軸承鋼制造，也用滲碳鋼（軋機(jī)軸承、車輛）、不銹鋼、耐熱鋼和調(diào)質(zhì)鋼。3、滾動(dòng)軸承套圈和滾動(dòng)體材料44、保持架材料軸承旋轉(zhuǎn)中存在碰撞等交變應(yīng)力,保持架兜孔與滾動(dòng)體之間、保持架與套圈引導(dǎo)面之間存在滑動(dòng)摩擦，制造保持架的材料應(yīng)具有較好的疲勞強(qiáng)度，硬度比滾動(dòng)體低而耐磨，摩擦系數(shù)小，比重小，加工性能好。材料用途碳素結(jié)構(gòu)鋼沖壓保持架（08、08Al）碳素結(jié)構(gòu)鋼車制保持架（20、30、40、45）鉛黃銅、青銅車制保持架（ZCuZn40Pb2、ZCuAl10Fe3Mn2）工程塑料GRPA66-254、保持架材料材料用途碳素結(jié)構(gòu)鋼沖壓保持架（08、08Al）55、軸承鋼的選取及熱處理后的硬度GCr15鋼回火后硬度為61~65HRc、GCr15SiMn鋼回火后硬度為60~64HRc、滾動(dòng)體硬度比套圈硬度高1~2HRc時(shí)壽命可提高3~4倍。5、軸承鋼的選取及熱處理后的硬度6軸承設(shè)計(jì)課件76、滾子與檔邊的接觸形式1）圓柱滾子軸承檔邊與滾子端面接觸時(shí)，刮油，不利于潤(rùn)滑檔邊有一傾角，檔邊與滾子端面接觸形成油膜，有利于潤(rùn)滑6、滾子與檔邊的接觸形式檔邊與滾子端面接觸時(shí)，刮油，不利于潤(rùn)86、滾子與檔邊的接觸形式1）圓錐滾子軸承滾子球基面與錐形檔邊接觸，僅僅接觸一點(diǎn)，單位面積上的壓力大，引導(dǎo)滾子不穩(wěn)。6、滾子與檔邊的接觸形式滾子球基面與錐形檔邊接觸，僅僅接觸一96、滾子與檔邊的接觸形式2）圓錐滾子軸承滾子錐基面與錐形檔邊接觸，接觸為一條線，單位面積上的壓力有所減小，但仍是引導(dǎo)滾子不穩(wěn)。6、滾子與檔邊的接觸形式滾子錐基面與錐形檔邊接觸，接觸為一條106、滾子與檔邊的接觸形式4）圓錐滾子軸承滾子球基面與檔邊為曲率相同的兩個(gè)球基面，接觸為完全接觸，引導(dǎo)滾子非常好，單位面積上的壓力小。6、滾子與檔邊的接觸形式滾子球基面與檔邊為曲率相同的兩個(gè)球基116、滾子與檔邊的接觸形式3）圓錐滾子軸承滾子平基面與錐形檔邊接觸，僅僅兩點(diǎn)接觸，引導(dǎo)滾子平穩(wěn)，單位面積上的壓力仍然很大。6、滾子與檔邊的接觸形式滾子平基面與錐形檔邊接觸，僅僅兩點(diǎn)接12擋邊直母線滾子球基面滾道母線接觸點(diǎn)θSR擋邊與滾子接觸示意擋邊直母線滾子球基面滾道母線接觸點(diǎn)θSR擋邊與滾子接觸示意137、“等接觸應(yīng)力”設(shè)計(jì)原則所謂“等接觸應(yīng)力”，是指滾動(dòng)體與內(nèi)圈滾道、外圈滾道接觸處的最大接觸應(yīng)力之差應(yīng)力求最小，即兩應(yīng)力應(yīng)相等或接近。為滿足“等接觸應(yīng)力”這一原則，球軸承主要通過內(nèi)圈溝曲率系數(shù)fn和外圈溝曲率系數(shù)fw的適當(dāng)匹配關(guān)系來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)赫茲彈性接觸理論，代入球軸承相關(guān)幾何參數(shù)和高碳軸承鋼的彈性模量E=2.07x105Mpa，泊桑比γ=0.3，可得下列接觸應(yīng)力計(jì)算公式：7、“等接觸應(yīng)力”設(shè)計(jì)原則147、“等接觸應(yīng)力”設(shè)計(jì)原則pmaxn=857[Q(Σρn)2]1/3/(μυ)pmaxw=857[Q(Σρw)2]1/3/(μυ)Σρn=（4/Dw）+[2/（Dwp-Dw）]-[1/（fn*Dw）]Σρw=（4/Dw）+[2/（Dwp-Dw）]-[1/（fw*Dw）]Cosτn={[1/（fw*Dw）]+[2/（Dwp-Dw）]}/ΣρnCosτw={[1/（fw*Dw）]-[2/（Dwp+Dw）]}/ΣρwQmax=0.5*Cr/Z7、“等接觸應(yīng)力”設(shè)計(jì)原則157、“等接觸應(yīng)力”設(shè)計(jì)原則式中pmaxn、pmaxw——內(nèi)外圈滾道最大接觸應(yīng)力

Σρn、Σρw——內(nèi)外圈滾道主曲率和

Cosτn、Cosτw——內(nèi)外圈滾道輔助角

Qmax——最大滾動(dòng)體載荷

Dw——球直徑

Dwp——球節(jié)圓直徑

fn、fw——內(nèi)外圈滾道曲率系數(shù)

Z——一列球數(shù)通過上述接觸應(yīng)力計(jì)算公式，計(jì)算相應(yīng)各組fn、fw的匹配值，同時(shí)綜合考慮應(yīng)力分布、彈流潤(rùn)滑、磨損、摩擦，軸承振動(dòng)和噪聲及軸承失效模式等因素，調(diào)整了套圈內(nèi)外滾道曲率，采取外滾道曲率半徑大于內(nèi)滾道曲率半徑，并進(jìn)行合理匹配。即Rw=fw*Dw=0.525*Dw，Rn==fn*Dw=0.515*Dw。7、“等接觸應(yīng)力”設(shè)計(jì)原則168、深溝球軸承主參數(shù)的確定以Cr為目標(biāo)函數(shù)，滿足約束條件下，盡可能使Cr為最大。約束條件：1）鋼球直徑0.24（D-d）≤Dw≤0.32（D-d）2）鋼球中心圓直徑0.5（D+d）≤dm≤0.515（D+d）3）鋼球數(shù)量{180°/[2arcsin（Dw/dm）]}+1≤Z≤{Φ/[2arcsin（Dw/dm）]}+1填球角Φ過大（Φ≤186°），裝配困難，需要夾球。8、深溝球軸承主參數(shù)的確定178、圓柱滾子軸承主參數(shù)的確定以Cr為目標(biāo)函數(shù)，滿足約束條件下，盡可能使Cr為最大。約束條件：1）鋼球直徑0.24（D-d）≤Dw≤0.32（D-d）2）鋼球中心圓直徑