高職《機(jī)械化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》軸承、教案

****職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案

第27次課教學(xué)課型：理論課J實(shí)驗(yàn)課口習(xí)題課口實(shí)踐課口技能課口其它口

主要教學(xué)內(nèi)容

第15章軸承

15.1滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)

15.2滑動軸承的材料和軸瓦結(jié)構(gòu)

15.3滑動軸承的失效形式及材料

重點(diǎn)、難點(diǎn)

教學(xué)目的要求:

1.軸承的類型

2.會選用滑動軸承的結(jié)構(gòu)和材料

教學(xué)方法和教學(xué)手段:

多媒體講授

討論、思考題、作業(yè):

參考資料：

多媒體材料，網(wǎng)絡(luò)資料

備注

講稿內(nèi)容

第15章軸承

軸承是支撐軸的部件，按其工作時的摩擦性質(zhì)可以分為滑動摩擦軸承（簡稱滑動軸承）和

滾動摩擦軸承（簡稱滾動軸承）兩大類。雖然滾動軸承有一系列優(yōu)點(diǎn)，在一般機(jī)械中獲得廣泛

的應(yīng)用，但是在高速、高精度、重載、結(jié)構(gòu)上要求剖分等場合下，滑動軸承則獲得廣泛使用。

所以，本章主要討論滑動軸承。

15.1滑動軸承的特點(diǎn)、類型及應(yīng)用

滑動軸承的運(yùn)動形式是以軸頸與軸瓦相對滑動為主要特征，也即摩擦性質(zhì)為滑動摩擦。實(shí)

踐表明，由于滑動軸承的潤滑條件不同，會出現(xiàn)不同的摩擦狀態(tài)。軸承工作面的摩擦狀態(tài)分為

干摩擦狀態(tài)、邊界摩擦狀態(tài)、混合摩擦狀態(tài)和流體摩擦狀態(tài)四類，如圖所示。

兩摩擦表面直接接

彈性變形

觸，相對滑動，又不加入

任何潤滑劑，稱為干摩

擦；兩摩擦表面被流體型性變形

（液體或氣體）層完全隔

圖15—1摩擦狀態(tài)

a）干摩擦b）邊界摩擦C）液體摩擦d）混合摩擦

開，摩擦性質(zhì)僅取決于流

體內(nèi)部分子之間粘性阻力稱為流體摩擦;兩摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，摩擦性質(zhì)取

決于邊界膜和表面吸附性質(zhì)的稱為邊界摩擦狀態(tài);實(shí)際上，干摩擦狀態(tài)和邊界摩擦狀態(tài)很難精

確區(qū)分，所以這兩種摩擦狀態(tài)也常常歸并為邊界摩擦狀態(tài)。在實(shí)際應(yīng)用中，軸承工作表面有時

是邊界摩擦和流體摩擦并存的混合狀態(tài)，稱為混合摩擦。邊界摩擦和混合摩擦又長稱為非液體

摩擦。

所以，滑動軸承按其摩擦性質(zhì)可以分為液體滑動摩擦軸承和非液體滑動摩擦軸承兩類。

1）液體滑動摩擦軸承：由于在液體滑動軸承中，軸頸和軸承的工作表面被一層潤滑油膜

隔開，兩零件之間沒有直接接觸，軸承的阻力只是潤滑油分子之間的摩擦，所以摩擦系數(shù)很小，

一般僅為0.001~0.008。這種軸承的壽命長、效率高，但是制造精度要求也高，并需要在一定

的條件下才能實(shí)現(xiàn)液體摩擦。

2）非液體滑動摩擦軸承：非液體滑動摩擦軸承的軸頸與軸承工作表面之間雖有潤滑油的

存在，但在表面局部凸起部分仍發(fā)生金屬的直接接觸。因此摩擦系數(shù)較大，一般為0.1~0.3,

容易磨損，但結(jié)構(gòu)簡單，對制造精度和工作條件的要求不高，故此在機(jī)械中得到廣泛使用。

干摩擦的摩擦系數(shù)大，磨損嚴(yán)重，軸承工作壽命短。所以在滑動軸承中應(yīng)力求避免。

所以，高速長期運(yùn)行的軸承要求工作在液體摩擦狀態(tài)下，一般工作條件下軸承則維持在邊

界摩擦或混合摩擦狀態(tài)下工作。因此本章主要討論非液體滑動摩擦軸承。

按照軸承承受的載荷分類可以分為：1）徑向滑

動軸承，主要承受徑向載荷FR；2）止推滑動軸承，

主要承受軸向載荷FA（如圖所示）。

圖15-2

在機(jī)械中，雖然廣泛采用滾動軸承，但在許多情況下又必須采用滑動軸承。這是因?yàn)榛瑒?/p>

軸承有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是滾動軸承不能代替的?；瑒虞S承的主要優(yōu)點(diǎn)是：1）結(jié)構(gòu)簡單，制造、加

工、拆裝方便；2）具有良好的耐沖擊性和良好的吸振性能，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，旋轉(zhuǎn)精度高；3）壽命

長。但是也有其缺點(diǎn)，主要有：1）維護(hù)復(fù)雜，對潤滑條件較高；2）邊界潤滑軸承，摩擦損耗

較大。因而在大型汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、軋鋼機(jī)及高速磨床上多采用滑動軸承。此外，在

低速而帶有沖擊載荷的機(jī)器中，如水泥攪拌器、滾筒清砂機(jī)、破碎機(jī)等沖壓機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械中

也多采用滑動軸承。

15.2滑動軸承的結(jié)構(gòu)

1、徑向滑動軸承

常用的徑向滑動軸承，我國已經(jīng)制定了標(biāo)準(zhǔn)，通常情況下可以根據(jù)工作條件進(jìn)行選用。徑

向滑動軸承可以分為整體式和剖分式（對開式）兩大類。

（1）整體式徑向滑動軸承

整體式滑動軸承油杯螺紋孔

（JB/T2560-91）,如圖所示

為整體式滑動軸承。

它由軸承座和軸承套組

成。軸承套壓裝在軸承座孔

中，一般配合為H8/S7,軸承

座用螺栓與機(jī)座聯(lián)接，頂部設(shè)有安裝注油油杯的螺紋孔。軸套上開有油孔，并在其內(nèi)表面開油

溝以輸送潤滑油。這種軸承結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，但當(dāng)滑動表面磨損后無法修整，而且裝拆

軸的時候只能作軸向移動，有時很不方便，有些粗重的軸和中間具有軸頸的軸（如內(nèi)燃機(jī)的曲

軸）就不便或無法安裝。所以，整體式滑動軸承多用于低速、輕載和間歇工作的場合，例如手

動機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械中，等。

這類軸承座的標(biāo)記為:HZxxx

軸承座JB/T2560,其中H表示滑動軸

承座，Z表示整體

式，XXX表示軸承內(nèi)徑（單位

mm）。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為：HZ020-140。

（2）剖分式滑動軸承

圖15—4對開式二螺柱正滑動軸承

剖分式滑動軸承是由軸承蓋、軸1一軸承座2—軸承蓋3一軸瓦4-煤柱

承座、剖分軸瓦和螺栓組成。

對開式二（四）螺栓正滑動軸承（JB/T2561-91或JB/T2562-91）,如圖所示。

軸承座水平剖分為軸承座和軸承蓋兩部分，并用二（或四）個螺栓聯(lián)接。為了防止軸承蓋

和軸承座橫向錯動和便于裝配時對中，軸承蓋和軸承座的剖

分面做成階梯狀。對開式滑動軸承在裝拆軸時，軸頸不需要

軸向移動，裝拆方便。另外，適當(dāng)增減軸瓦剖分面間的調(diào)整

墊片，可以調(diào)節(jié)軸頸與軸承之間的間隙。這種軸承所受的徑

向載荷方向一般不超過剖分面垂線左右35。的范圍，否則應(yīng)

該使用斜剖分面軸承。為使?jié)櫥湍芫鶆虻胤植荚谡麄€工作

表面上，一般在不承受載荷的軸瓦表面開出油溝和油孔。

圖15-5

這類軸承軸瓦與座孔之間的配合為H8/m7。軸承座標(biāo)記為:H2xxx軸承座JB2561-91（或

H4xxx）,其中H表示滑動軸承座，2（4）表示螺栓數(shù)，xxx表示軸承內(nèi)徑（單位mm）。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為H2030~H2160(H4050~H4220)。

對開式四螺栓斜滑動軸承（JB/T2563-91）,如圖所示為對開式斜滑動軸承。軸承剖分面與

水平面成45。角，軸承載荷的方向應(yīng)位于垂

直剖分面的軸承中心線左右35。的范圍內(nèi),

其特點(diǎn)與對開式正滑動軸承相同。

軸承座的標(biāo)記為：HXxxx軸承座

JB/T2563-91,其中H表示滑動軸承座，X

表示斜座，Xxx表示軸承內(nèi)徑（單位mm）。

圖15-6

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為HX050-HX220o

當(dāng)軸頸較長（寬徑比大于L5~1.75）,軸的剛度較小，或由于兩軸承不是安裝在同一剛性

機(jī)架上，同心度較難保證時，都會造成軸瓦端部的局部接觸（如圖所示），使軸瓦局部嚴(yán)重磨損,

為此可采用能相對軸承自行調(diào)節(jié)軸線位置的滑動軸承，稱為回滑動軸承，如圖所示。

這種滑動軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是軸瓦的外表面做成凸形球面，與軸承蓋及軸承座上的凹形球面

箱配合，當(dāng)軸變形時，軸瓦可隨軸線自動I08級u

調(diào)節(jié)位置，從而保證軸頸和軸瓦為球面接

觸。

（3）軸承與軸瓦結(jié)構(gòu)

整體式軸承中與軸頸配合的零件稱

為軸套，結(jié)構(gòu)如圖所示，分為不帶擋邊和

帶擋邊的兩種結(jié)構(gòu)，其基本尺寸、公差參見

GB2509-81或GB2510-81.

對開式軸承的軸瓦由上下兩半組成，如圖所

示。為使軸瓦既有一定的強(qiáng)度，又有良好的減磨

性，常在軸瓦內(nèi)表面澆鑄一層減磨性好的材料（如

圖15-8徑向滑動軸承軸瓦

軸承合金），稱為軸承襯。軸承襯應(yīng)可靠的貼合在

軸瓦表面上，為此可以采用

如圖所示的結(jié)合形式（圖中

涂黑層表示軸承襯）

為了將潤滑油引入軸

圖15—9由瓦與軸承襯的結(jié)合形式

承，并布滿于工作表面，常

在其上開有供油孔和油溝；供油孔和油溝應(yīng)開在軸瓦的非承載區(qū)，否則會降低油膜的承載能力,

1n

J

圖15-10油溝布置對油膜承載能力的影響圖15-11

a＞正確b）錯誤

如圖13-10所示。軸向油溝也不應(yīng)在軸瓦全長上開

通，以免潤滑油自油溝端部大量泄漏。常見的油溝

油室

形式如圖13-11所示。

圖15T2油室

對于一些重型機(jī)器的軸承軸瓦，其上常開設(shè)油室。它既可以使?jié)櫥臻g增大，并有貯油和

保證潤滑油穩(wěn)定應(yīng)的作用，如圖所示。

瓦

2、推力滑動軸承瓦

推力滑動軸承用于承受軸向載荷。如圖15-13所示

為一簡單的推力軸承結(jié)構(gòu)，它由軸承座、套筒、

徑向軸瓦、止推軸瓦所組成。

為了便于對中，止推軸瓦底部制成球面形式，并用銷

圖15-13止推滑動軸承

釘來防止它隨軸頸轉(zhuǎn)動，潤滑油從底部進(jìn)入，上部流出。

其最簡結(jié)構(gòu)如圖15-14所示。

由于工作面上相對滑動速度不等，越靠近邊緣處

相對滑動速度越大，磨損越嚴(yán)重，會造成工作面上壓

強(qiáng)分布不均勻，相對滑動端面通常采用環(huán)狀端面。當(dāng)

載荷較大時，可采用多環(huán)軸頸，如圖15-14b所示，這

種結(jié)構(gòu)能夠承受雙向軸向載荷。

對于所示的結(jié)構(gòu)多用于低速輕載的場合。

15-14圖15-14推力滑動軸承

1—軸頸2一軸瓦

15.3滑動軸承的失效形式及材料

一、滑動軸承的失效形式

滑動軸承的失效形式通常由多種原因引起，失效的形式有很多種，有時幾種失效形式并存,

相互影響。

(1)磨粒磨損

進(jìn)入軸承間隙的硬顆粒物(如灰塵、砂礫等)有的嵌入軸承表面，有的游離于間隙中并隨

軸一起轉(zhuǎn)動，它們都將對軸頸和軸承表面起研磨作用。在機(jī)器起動、停車或軸頸與軸承發(fā)生邊

緣接觸時，他們都將加劇軸承磨損，導(dǎo)致幾何行狀改變、精度喪失，軸承間隙加大，使軸承性

能在預(yù)期壽命前急劇惡化。

(2)刮傷

進(jìn)入軸承間隙的硬顆?；蜉S頸表面粗糙的輪廓峰頂，在軸承傷劃出線狀傷痕，導(dǎo)致軸承因

刮傷而失效。

（3）膠合（也稱為燒瓦）

當(dāng)軸承溫升過高，載荷過大，油膜破裂時，或在潤滑油供應(yīng)不足的條件下，軸頸和軸承的

相對運(yùn)動表面材料發(fā)生粘附和遷移，從而造成軸承損壞，有時甚至可能導(dǎo)致相對運(yùn)動的中止。

（4）疲勞剝落

在載荷反復(fù)作用下，軸承表面出現(xiàn)與滑動方向垂直的疲勞裂紋，當(dāng)裂紋向軸承襯與襯背結(jié)

合面擴(kuò)展后，造成軸承襯材料的剝落。它與軸承襯和襯背因結(jié)合不良或結(jié)合力不足造成軸承襯

的剝離有些相似，但疲勞剝落周邊不規(guī)則，結(jié)合不良造成的剝離周邊比較光滑。

（5）腐蝕

潤滑劑在使用中不斷氧化，所生成的酸性物質(zhì)對軸承材料有腐蝕性，特別對制造銅鋁合金

中的鉛，易受腐蝕而形成點(diǎn)狀剝落。氧對錫基巴氏合金的腐蝕，會使軸承表面形成一層由SnC>2

和Sn。混合組成的黑色硬質(zhì)覆蓋層，它能擦傷軸頸表面，并使軸承間隙變小。此外，硫?qū)y

或銅的軸承材料的腐蝕，潤滑油中水分對銅鉛合金的腐蝕，都應(yīng)予以注意。

以上列舉了常見的幾種失效形式，由于工作條件不同，滑動軸承還可出現(xiàn)氣蝕、流體侵蝕、

電侵蝕和微動磨損等損傷。從美國、英國和日本三家汽車廠統(tǒng)計(jì)的汽車用滑動軸承故障原因的

平均比率來看，因不干凈或由異物進(jìn)入而導(dǎo)致鼓掌的比率較大。

安裝誤對中不

潤滑油制造精

故障原因不干凈超載腐蝕氣蝕其它

不足度低

差良

比率（%）38.311.115.98.16.05.65.52.86.7

二、軸承材料

軸瓦與軸承襯的材料通稱為軸承材料。針對以上所述的失效形式，軸承材料性能應(yīng)著重滿

足以下主要要求：

1）良好的減摩性、耐磨性和抗膠合性

減摩性是指材料副具有低的摩擦系數(shù)。耐磨性是指材料的抗磨性能（通常以磨損率表示）。

抗膠合性是指材料的耐熱性和抗粘附性。

2）良好的摩擦順應(yīng)性、嵌入性和磨合性

摩擦順應(yīng)性是指材料通過表層彈塑性變形來補(bǔ)償軸承滑動表面初始配合不良的能力。嵌入

性是指材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表面發(fā)生刮傷或磨粒磨損的性能。磨合性是

指軸瓦與軸頸表面經(jīng)過短期輕載運(yùn)轉(zhuǎn)后，易于形成相互吻合的表面粗糙度。

3）足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力

4）良好的導(dǎo)熱性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性等

應(yīng)該指出的是：沒有一種軸承材料全面具備上述性能,因而必須針對各種具體的情況，仔

細(xì)進(jìn)行分析后合理選用。

常用的材料可以分為三大類：1）金屬材料，如軸承合金、銅合金、鋁基合金和鑄鐵等；2）

多孔質(zhì)金屬材料；3）非金屬材料，如工程塑料、碳一石磨等。

1）軸承合金（通稱巴氏合金或白合金）

軸承合金是錫、鉛、狒、銅的合金，它以錫或鉛作為基體，其內(nèi)含有鏢錫（Sb-Sn）或銅

錫（Cu-Sn）的硬晶粒。硬晶粒起抗磨作用，軟基體則增加材料的塑性。軸承合金的彈性模量

和彈性極限都很低，在所有軸承材料中，它的嵌入性及摩擦順應(yīng)性最好，很容易和軸頸磨合，

也不易與軸頸發(fā)生膠合。但軸承合金的強(qiáng)度很低，不能單獨(dú)制作軸瓦，只能粘附在青銅、鋼或

鑄鐵軸瓦上作軸承襯。軸承合金適用于重載、中高速場合，價格較貴。

2）銅合金

銅合金具有較高的強(qiáng)度，較好的減磨性和耐磨性。由于青銅的減磨性和阿耐磨性比黃銅好,

故青銅是最常用的材料。青銅有錫青銅、鉛青銅和鋁青銅等幾種，其中錫青銅的減摩性和耐磨

性最好，應(yīng)用廣泛。但錫青銅比軸承合金硬度高，磨合性及嵌入性差，適用于重載及中速場合。

鉛青銅抗膠合能力強(qiáng)，適用于高速、重載軸承。鋁青銅的強(qiáng)度及硬度較高，抗膠合能力較差，

適用于低速重載軸承。在一般機(jī)械中有50%的滑動軸承采用青銅材料。

3）鋁基軸承合金

鋁基軸承合金在許多國家獲得了廣泛的應(yīng)用。它有相當(dāng)好的耐蝕性和較高的疲勞強(qiáng)度，摩

擦性也較好。這些品質(zhì)使鋁基軸承合金在部分領(lǐng)域取代了較貴的軸承合金和青銅。鋁基軸承合

金可以制成單金屬零件（如軸套、軸承等），也可以制成雙金屬零件，雙金屬軸瓦以鋁基軸承合

金為軸承襯，以鋼作襯背。

4）灰鑄鐵和耐磨鑄鐵

普通灰鑄鐵或加有鎂、輅鈦等合金成分的耐磨灰鑄鐵，或者是球墨鑄鐵，都可以用作軸承

材料。這類材料中的片狀或球狀石墨在材料表面上覆蓋后，可以形成一層起潤滑作用的石墨層，

故具有一定的減摩性和耐磨性。此外石墨能吸附碳?xì)浠衔?，有助于提高邊界潤滑性能，故?/p>

用灰鑄鐵作軸承材料時應(yīng)加潤滑油。由于鑄鐵性脆、磨合性能差，故只適用于輕載低速和不受

沖擊載荷的場合。

5）多孔質(zhì)金屬材料

這是不同于金屬粉末經(jīng)壓制、燒結(jié)而成的軸承材料。這種材料是多孔結(jié)構(gòu)的，孔隙約占體

積的10%~35%。使用前先把軸瓦在加熱的油中浸漬數(shù)小時，使孔隙中充滿潤滑油，因而通常

把這種材料制成的軸承稱為含油軸承。它具有自潤滑性。工作時，由于軸頸轉(zhuǎn)動的抽吸作用及

軸承發(fā)熱時油的膨脹作用，油便進(jìn)入摩擦表面間起潤滑作用；不工作時，因毛細(xì)管作用，油便

被吸回到軸承內(nèi)部，故在相當(dāng)長的時間內(nèi)，即使不加油仍能和好的工作。如果定期給以供油，

則使用效果更好。但由于其韌性較小，故宜用于平穩(wěn)無沖擊載荷及中低速情況。常用的有多孔

鐵和多孔質(zhì)青銅。多孔鐵常用來制作磨粉機(jī)軸套、機(jī)床油泵襯套、內(nèi)燃機(jī)凸輪軸襯套等，多孔

質(zhì)青銅常用來制作電唱機(jī)、電風(fēng)扇、紡織機(jī)械及汽車發(fā)電機(jī)的軸承。我國也有專門制造含油軸

承的生產(chǎn)廠家，需用時可根據(jù)設(shè)計(jì)手冊選用。

5）非金屬材料

非金屬材料中應(yīng)用最廣的是各種塑料，如酚醛樹脂、尼龍、聚四氟乙烯等。聚合物的特性

是：與許多化學(xué)物質(zhì)不起反應(yīng)，抗腐蝕性好，例如聚四氟乙烯（PTEE）能抗強(qiáng)酸和弱堿；具

有一定的自潤滑性，可以在無潤滑條件下工作，在高溫條件下具有一定的潤滑能力；具有包容

異物的能力（嵌入性好），不宜擦傷配合零件表面；減摩性及耐磨性比較好。

選擇聚合物作軸承材料時，必須注意以下一些問題：由于聚合物的熱傳導(dǎo)能力差，只有鋼

的百分之幾，因此必須考慮摩擦熱的消散問題，它嚴(yán)格限制著聚合物軸承的工作轉(zhuǎn)速及壓力值。

又因?yàn)榫酆衔锏木€脹系數(shù)比鋼大的多，因此聚合物軸承與鋼制軸頸的間隙比金屬軸承的間隙大。

此外聚合物材料的強(qiáng)度和屈服極限較低，因而在裝配和工作時能承受的載荷有限。另外聚合物

在常溫下回產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象，因而不宜用來制作間隙要求嚴(yán)格的軸承。

碳一石墨是電機(jī)電刷的常用材料，也是不良環(huán)境中的軸承材料。碳一石墨是由不同量的碳

和石墨構(gòu)成的人造材料，石墨含量越多，材料越軟，摩擦系數(shù)越小。可在碳一石墨材料中加入

金屬、聚四氟乙烯或二硫化鉗組分，也可以浸漬液體潤滑劑。碳一石墨軸承具有自潤滑性，它

的自潤性和減摩性取決于吸附的水蒸氣量。碳一石墨和含有碳輕化合物的潤滑劑有親和力，加

入潤滑劑有助于提高其邊界潤滑性能。此外，它還可以作水潤滑的軸承材料。

橡膠主要用于以水作潤滑劑或環(huán)境較臟污之處。橡膠軸承內(nèi)壁上帶有縱向溝槽，便于潤滑

劑的流通、加強(qiáng)冷卻效果并沖走臟物。

木材具有多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)，可用填充劑來改善其性能。填充聚合物能提高木材的尺寸穩(wěn)定性和

減少吸濕量，并能提高強(qiáng)度。采用木材（以溶于潤滑油的聚乙烯作填充劑）制成的軸承，可在

灰塵極多的條件下工作，例如用作建筑、農(nóng)業(yè)中使用的帶式輸送機(jī)支撐滾子的滑動軸承。

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第28次課|教學(xué)課型：理論課J實(shí)驗(yàn)課口習(xí)題課口實(shí)踐課口技能課口其它口

主要教學(xué)內(nèi)容

15.4滾動軸承的類型、結(jié)構(gòu)和代號

15.5滾動軸承裝置設(shè)計(jì)

重點(diǎn)、難點(diǎn)

滾動軸承的代號及選用

教學(xué)目的要求：

1.了解滾動軸承的分類，結(jié)構(gòu)、類型、代號;

2.掌握滾動軸承選擇的方法。

教學(xué)方法和教學(xué)手段:

多媒體講授

討論、思考題、作業(yè):

參考資料：

多媒體材料，網(wǎng)絡(luò)資料

備注

講稿內(nèi)容

滾動軸承是機(jī)器上一種重要的通用部件。它依靠主要元件間的滾動接觸來支撐轉(zhuǎn)動零件,

具有摩擦阻力小、容易起動、效率高、軸向尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，而且由于大量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，具有制

造成本低的優(yōu)點(diǎn)。因而在各種機(jī)械中得到了廣泛的使用。

滾動軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，由專門的工廠大量生產(chǎn)。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，我們的主要工作就是根據(jù)

具體的工作條件正確的選用軸承的類型和尺寸，并進(jìn)行

軸承安裝、調(diào)整、潤滑、密封等軸承組合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

15.4滾動軸承的結(jié)構(gòu)、類型和代號

15.4.1滾動軸承的主要類型及性能

滾動軸承的分類依據(jù)主要是其所能承受的載荷方

向（或公稱接觸角）和滾動體的種類。

所以滾動軸承的一個重要參數(shù)就是接觸角。接觸角

圖15-15

的概念:滾動體和套圈接觸處的法線與軸承徑向平面

（垂至于軸承軸心線的平面）之間的夾角a稱為公稱接觸角。a越大，則軸承承受軸向載荷的

能力就越大。

按軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和所能承受的外載荷或公稱接觸角的不同，滾動軸承分為：

1、向心軸承（用稱徑向軸承）:主要或只能承受徑向載荷的滾動軸承，其公稱壓力角為

0。~45,向心軸承按公稱接觸角的不同又可以分為小的向心軸承，如深溝球軸承、圓柱滾子

軸承和滾針軸承等。向心軸承按公稱接觸角的不同又可以分為

（1）徑向接觸軸承：公稱接觸角為伊的向心軸承，如深溝球軸承、圓柱滾子軸承和滾針

軸承等。其中深溝球軸承除了主要承受徑向載荷外，同時還可以承受一定的軸向載荷（雙向）,

在高轉(zhuǎn)速時甚至可以代替推力軸承來承受純軸向載荷，因此有時也把它看作向心推力軸承。它

的設(shè)計(jì)計(jì)算也與后述的向心推力軸承(角接觸球軸承、圓錐滾子軸承類似)。與尺寸相同的其

它軸承相比，深溝球軸承具有摩擦因數(shù)小、極限轉(zhuǎn)速高的優(yōu)點(diǎn)，并且價格低廉，故獲得了最為

廣泛的應(yīng)用。

(2)向心角接觸軸承：公稱接觸角在儼~45。的向心軸承，如角接觸球軸承、圓錐滾子

軸承、調(diào)心軸承等。

兩種調(diào)心軸承在主要承受徑向載荷的同時，也可以承受不大的軸向載荷。其主要特點(diǎn)在

于：允許內(nèi)外圈軸線有較大的偏斜(2。~3。)，因而具有自動調(diào)心的功能，可以適應(yīng)軸的撓曲

和兩軸承孔的同軸度誤差較大的情況。

2、推力軸承：主要用于承受軸向載荷的滾動軸承,其公稱接觸角為45。~90%推力軸承

按公稱接觸角的不同又分為

(1)軸向接觸軸承：公稱接觸角為9儼的推力軸承，如推力球軸承等。

(2)推力角接觸軸承：公稱接觸角為45。到90。的推力軸承，如推力角接觸軸承等。

按照承受單向軸向力和雙向軸向力可以分為單列和雙列推力軸承。

3、向心推力軸承:這類軸承包括角接觸球軸承和圓錐滾子軸承，可以同時承受徑向載荷

和較大的軸向載荷。

在工程上常用的滾動軸承五類：深溝球軸承、圓柱滾子軸承、單列推力球軸承、角接觸

球軸承和圓錐滾子軸承。

各類軸承的承載性能見教材表格所列。

15.4.2滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)

滾動軸承嚴(yán)格來說是一個組合標(biāo)準(zhǔn)件，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示。它主要有內(nèi)圈、—外圈、滾

型體型保持架等四個部分所組成。通常其內(nèi)圈用來與軸頸配合裝配，外圈的外徑用來與軸承座

或機(jī)架座孔相配合裝配。有時也有軸承內(nèi)圈與軸固定不動、外圈轉(zhuǎn)動的場合。

作為轉(zhuǎn)軸支撐的滾動軸承，顯然其中的滾動體是必不可少的元件；有時為了簡化結(jié)構(gòu)，

降低成本造價，可根據(jù)需要而省去內(nèi)圈、外圈、甚至保持架等。這時滾動體直接與軸頸和座孔

滾動接觸。例如自行車上的滾動軸承就是這樣的簡易結(jié)構(gòu)。

當(dāng)內(nèi)、外圈相對轉(zhuǎn)動時，滾動體即在內(nèi)外圈的滾道中滾動。

常見的滾動體形狀如圖所示，有

'球形

圓柱形

滾針Q)S)9

‘圓錐

球面滾子

俳對稱球面滾子

(d)</)

滾動軸承的內(nèi)、外圈和滾動體一般采用軸承輅鋼（如GCr9、Gcr15、GCr15SiMn等）經(jīng)

淬火制成,硬度HRC60以上。

保持架使?jié)L動體均勻分布在圓周上，填作用是:避免相鄰滾動體之間的接觸。保持架有

沖壓式和實(shí)體式兩種。

沖壓式：用低碳鋼沖壓制成。

實(shí)體式：用銅合金、鋁合金或工程塑料。具有較好的定心精度，適用于較高速的軸承。

15.4.3滾動軸承的代號（必須掌握）

滾動軸承的種類很多，而各類軸承又有不同結(jié)構(gòu)、尺寸和公差等級等，為了表征各類軸

承的不同特點(diǎn)，為了便于組織生產(chǎn)、管理、選擇和使用，國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了滾動軸承代號的表

示方法，由數(shù)字和字母所組成。

滾動軸承由代號有三個部分代號所組成:前置代號、基本代號和后置代號。見下表:

基本代號后置代號（組）

軸

前置密封

軸承尺寸軸承內(nèi)部防塵保持架承公差

圈

代號套（#游隙配置其它

型

類型系列內(nèi)徑結(jié)構(gòu)變料）材等級

料

1、基本代號

基本代號是表示軸承主要特征的基礎(chǔ)部分,一是我們應(yīng)著重掌握的內(nèi)容，包括軸承類型、

尺寸系列和內(nèi)徑。

類型代號用阿拉伯?dāng)?shù)字（以下簡稱數(shù)字）或大些拉丁字母（簡稱字母）表示，個別情況

下可以省略。

尺寸系列是是由軸承的直徑系列代號和寬（高）度系列代號組合而成，用兩位數(shù)字表示。

寬度系列是指徑向軸承或向心推力軸承的結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑和直徑都相同，而寬度為一系列不

同尺寸，依8、0、1……6次序遞增（推力軸承的高度依7、9、1、2順序遞增）。當(dāng)寬度系列

為。系列時，對多數(shù)軸承在代號種可以不予標(biāo)出（但對調(diào)心軸承需要標(biāo)出）。用基本代號右起

第四位數(shù)字表示

直徑系列表示同一類型、相

同內(nèi)徑的軸承在外徑和寬度上

的變化系列，用基本代號右起第

三位數(shù)字表示（滾動體尺寸隨之

直徑系列代號：1直徑系列代號：2直徑系列代號：3直徑系列代號：4

增大）。即按7、8、9、0、1..........

圖15-16

5順序外徑尺寸增大，如圖所示。

內(nèi)徑代號是用兩位數(shù)字表示軸承的內(nèi)徑：內(nèi)徑d=10~480mm的軸承內(nèi)徑表示方法見下表

（其它有關(guān)尺寸的軸承內(nèi)徑需查閱有關(guān)手冊和標(biāo)準(zhǔn)）。（用基本代號右起第一、二兩位位數(shù)字表

示）

內(nèi)徑代號0001020304?96

軸承內(nèi)徑（mm）10121517代號數(shù)X5

2、前置代號、后置代號

前置、后置代號是軸承在結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、公差、技術(shù)要求等有改變時，在基本代號左

右添加的補(bǔ)充代號。

前置代號用字母表示，用以說明成套軸承部件的特點(diǎn)，一般軸承無需作此說明，則前置代

號可以省略。

后置代號用字母和字母一數(shù)字的組合來表示，按不同的情況可以緊接在基本代號之后或

者用符號隔開，其含義見軸承代號表格所示。

常見的軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號及公差等級代號見下表：

（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號

代號含義及示例

角接觸球軸承公稱接觸角a=15。721OC

C

調(diào)心滾子軸承C型23122C

AC角接觸球軸承公稱接觸角a=25。721OAC

B角接觸球軸承公稱接觸角a=45。721OB

圓錐滾子軸承接觸角加大32310B

E力口強(qiáng)型（即內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)，增大軸承承載能力）N207E

（2）軸承公差代號

代號

含義和示例

新標(biāo)準(zhǔn)原標(biāo)準(zhǔn)

GB/T272-93GB272-88

/P0G公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。級，代號中省略不標(biāo)6203

/P6E公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)中的6級6203/P6

/P6XEX公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)中的6X級6203/P6X

P5D公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)中的5級6203/P5

P4C公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)中的4級6203/P4

P2B公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)中的2級6203/P2

其精度等級按上表中的順序依次提高。

其它各符號的含義可以查閱GB/T272-93,此處我們就不作過多介紹了。

【例】試說明軸承代號6206、32315E、7312c及51410/P6的含義。

【解】

鯉啦（從左至右）6深溝球軸承；2尺寸系列代號，直徑系列為2,寬度系列為0（省略）；

06為軸承內(nèi)徑30mm;公差等級為0級。

32315E:（從左至右）3為圓錐滾子軸承;23為尺寸系列代號，直徑系列為3、寬度系列

為2;15為軸承內(nèi)徑75mm;E加強(qiáng)型；公差等級為。級。

7312C:（從左至右）7為角接觸球軸承;3為尺寸系列代號，直徑系列為3、寬度系列為

0（省略）；12為軸承內(nèi)徑60mm;C公稱接觸角a=15。；公差等級為。級。

51410/P6:（從左至右）5為雙向推力軸承;14為尺寸系列代號，直徑系列為4、了寬度

系列為1；10為軸承直徑50mm;P6前有“/”，為軸承公差等級。

15.4.4滾動軸承的類型選擇

滾動軸承的類型很多，因此選用軸承首先是選擇類型。而選擇類型必須依據(jù)各類軸承的

特性，在教材表格中的最后一列中給出了各類軸承的性能特點(diǎn)，供我們選用時參考。同時，我

們在選用軸承時還要考慮下面幾個方面的因素。

一、軸承所受的載荷（大小、方向和性質(zhì)）

受純徑向載荷時應(yīng)選用向心軸承（如60000、N0000,NU0000型等）。受純軸向載荷應(yīng)選

用推力軸承（如50000型）。對于同時承受徑向載荷R和軸向載荷A的軸承，應(yīng)根據(jù)兩者（A/R）

的比值來確定：若A相對于R較小時，可選用深溝球軸承（60000型）、或接觸角不大的角接

觸球軸承（70000C型）及圓錐滾子軸承（30000型）；當(dāng)R相比較大時，可選用接觸角較大的

角接觸球軸承（70000AC型或70000C型）；當(dāng)A比R大很多時，則應(yīng)考慮采用向心軸承和推

力軸承的組合結(jié)構(gòu)，以分別承受徑向載荷和軸向載荷。

在同樣外廓尺寸的條件下，滾子軸承比球軸承的承載能力和抗沖擊能力要大。故載荷較

大、有振動和沖擊時，應(yīng)優(yōu)先選用滾子軸承。反之，輕載和要求旋轉(zhuǎn)精度較高的場合應(yīng)選擇球

軸承。

同一軸上兩處支承的徑向載荷相差較大時，也可以選用不同類型的軸承。

二、軸承的轉(zhuǎn)速

在一般轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)速的高低對類型選擇不發(fā)生什么影響，只有當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時，才會有比

較顯著的影響。在軸承樣本中列入了各種類型、各種尺寸軸承的極限轉(zhuǎn)速num值。這個極限轉(zhuǎn)

速是指載荷尸W0.1C（C為基本額定動載荷，后面我們再講），冷卻條件正常，且為0級公差

時的最大允許轉(zhuǎn)速。但n.值并不是一個不可超越的界限。所以，一般必須保證軸承在低于極

限轉(zhuǎn)速條件下工作。

（1）球軸承比滾子軸承的極限轉(zhuǎn)速高，所以在高速情況下應(yīng)選擇球軸承。

（2）當(dāng)軸承內(nèi)徑相同，外徑越小則滾動體越小，產(chǎn)生的離心力越小，對外徑滾道的作用

也小。所以，外徑越大極限轉(zhuǎn)速越低。

（3）實(shí)體保持架比沖壓保持架允許有較高的轉(zhuǎn)速。

（4）推力軸承的極限轉(zhuǎn)速低，所以當(dāng)工作轉(zhuǎn)速較高而軸向載荷較小時，可以采用角接觸

球軸承或深溝球軸承。

三、調(diào)心性能的要求

對于因支點(diǎn)跨距大而使軸剛性較差、或因軸承座孔的同軸度低等原因而使軸撓曲時，為

了適應(yīng)軸的變形，應(yīng)選用允許內(nèi)外圈有較大相對偏斜的調(diào)心軸承，例如10000系列和20000

系列的調(diào)心球軸承可以在內(nèi)外圈產(chǎn)生不大的相對偏斜時正常工作。

在使用調(diào)心軸承的軸上，一般不宜使用其它類型的軸承，以免受其影響而失去了調(diào)心作

用。

滾子軸承對軸線的偏斜最敏感，調(diào)心性能差。在軸的剛度和軸承座的支撐剛度較低的情

況下，應(yīng)盡可能避免使用。

四、拆裝方便等其它因素

選擇軸承類型時，還應(yīng)考慮到軸承裝拆的方便性、安裝空間尺寸的限制以及經(jīng)濟(jì)性問題。

例如，在軸承的徑向尺寸受到限制的時候，就應(yīng)選擇同一類型、相同內(nèi)徑軸承中外徑較小的軸

承，或考慮選用滾針軸承。

在軸承座沒有剖分面而必須沿軸向安裝和拆卸時，應(yīng)優(yōu)先選擇內(nèi)、外圈可分離的軸承。

球軸承比滾子軸承便宜，在能滿足需要的情況下應(yīng)優(yōu)先選用球軸承。

同型號不同公差等級的軸承價格相差很大，故對高精度軸承應(yīng)慎重選用，等等。

15.5滾動軸承裝置設(shè)計(jì)

為了保證軸承的正常工作，除了合理的選擇軸承的類型和尺寸外，我們還必須正確設(shè)計(jì)

軸承裝置（即軸承組合），正確地解決軸承安裝、配合、緊固、調(diào)整、潤滑和密封等問題。在

具體進(jìn)行設(shè)計(jì)時應(yīng)該主要考慮下面幾個方面的問題。

一、保證支撐部分的剛性和同心度

也就是說支撐部分必須有適當(dāng)?shù)膭傂院桶惭b精度。剛性不足或

安裝精度不夠，都會導(dǎo)致變形過大，從而影響滾動體的滾動而導(dǎo)致軸圖

承提前破壞。工―殖尾

增大軸承裝置剛性的措施很多。例如機(jī)殼上軸承裝置部分及軸通，

承座孔壁應(yīng)有足夠的厚度；軸承座的懸臂應(yīng)盡可能縮短，并采用加強(qiáng)

筋提高剛性；對于輕合金和非金屬機(jī)殼應(yīng)采用鋼或鑄鐵襯套。對于采公且

用剖分式結(jié)構(gòu)的，應(yīng)該采用組合加工方法；一組軸承的支撐應(yīng)該一次圖I。-“采用銅襯套的

軸承座孔

加工出來。

二、滾動軸承的軸向固定和調(diào)整

機(jī)器中的軸的位置是靠軸承來定位的。當(dāng)軸工作時，既要防止軸向傳動，又要保證軸承

工作受熱膨脹時的影響（不致受熱膨脹而卡死），軸承必須有適當(dāng)?shù)妮S向固定措施。常用的軸

向固定措施有兩種：

1）雙支撐單向固定（兩端固定式）

這種方法是利用軸肩和端蓋的擋肩單向固定內(nèi)、外圈，每一個支撐只能限制單方向移動，

兩個支撐共同防止軸的雙向移動。這種安裝主要用在兩個對成布詈圖；5—18.軸承或圓錐滾子

軸承的情況，同時考慮溫度升高后軸的伸長，為使軸的伸長不致引起附加應(yīng)力，在軸承蓋與外

圈端面之間留出熱補(bǔ)償間隙c=0.2~0.4mm（如圖b）。游隙的大小是靠端蓋

和外殼之間的調(diào)整墊片增減來實(shí)現(xiàn)的。

這種支撐方式結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝，適用于工作溫度不高變化的短軸。

圖15-19

2）單支撐雙向固定式（一端固定、

一端游動）

對于工作溫度較高的長軸，受熱后

伸長量比較大，應(yīng)該采用一端固定，而

另一端游動的支撐結(jié)構(gòu)。作為固定支撐

的軸承，應(yīng)能承受雙向載荷，故此內(nèi)、

固定支承游動支承游動支承

外圈都要固定（如左端圖）。作為游動支撐的

軸承，若使用的是可分離型的圓柱滾子軸承等，則其內(nèi)、外圈都應(yīng)固定（如右端圖）；若使用

的是內(nèi)外圈不可分離的軸承，則固定其內(nèi)圈，其外圈在軸承座孔中應(yīng)可以游動（如中間圖）。

三、滾動軸承裝置的調(diào)整

1、軸承間隙的調(diào)整

軸承在裝配時，一般要留有適當(dāng)間隙，以利軸

承正常運(yùn)轉(zhuǎn)。常用的條真?zhèn)€方法有以下幾種。

1）調(diào)整墊片

如圖所示結(jié)構(gòu)，時靠加減軸承蓋與機(jī)座之間的

墊片厚度來調(diào)整軸承間隙的。如左圖所示為軸承組

合位置調(diào)整的方法。

2）調(diào)節(jié)螺釘圖15-20

如右圖所示的結(jié)構(gòu)，是用螺釘1通過軸承外圈壓蓋3移動外圈的位置來進(jìn)行調(diào)整的。調(diào)

整后，用螺母2鎖緊

動軸承一般都要有預(yù)緊措施，也就是在安裝時采用某種方法，在軸承中產(chǎn)生并保持一定的軸向

力，以消除軸承中軸向游隙，并在滾動體與內(nèi)外圈接觸處產(chǎn)生預(yù)變形。

預(yù)緊力的大小要根據(jù)軸承的載荷、使用要求來決定。預(yù)緊力過小，會達(dá)不到增加軸承剛

性的目的；預(yù)緊力過大，又將使軸承中摩擦增加，溫度升高，影響軸承壽命。在實(shí)際工作中,

預(yù)緊力大小的調(diào)整主要依靠經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)來決定。常見的預(yù)緊結(jié)構(gòu)如圖所示（還有其它方法，需

要時可以參考有關(guān)手冊進(jìn)行）。

四、滾動軸承的配合及拆裝

1、滾動軸承的配合

滾動軸承的配合是指內(nèi)圈與軸徑、外圈與座孔

的配合（同學(xué)們還沒有學(xué)習(xí)過公差與技術(shù)測量），說

白了：就是軸與孔之間的間隙大小。這些配合的松勁

程度直接影響軸承間隙的大小，從而關(guān)系到軸承的運(yùn)

轉(zhuǎn)精度和使用壽命。

軸承內(nèi)孔與軸徑的配合采用基孔制，就是以軸承

內(nèi)孔確定軸的直徑；軸承外圈與軸承座孔的配合采用機(jī)軸制，就是用軸承的外圈直徑確定座孔

的大小。這是為了便于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。

在具體選取時，要根據(jù)軸承的類型和尺寸、載荷的大小和方向以及載荷的性質(zhì)來確定：

工作載荷不變時，轉(zhuǎn)動圈（一般為內(nèi)圈）要緊。轉(zhuǎn)速越高、載荷越大、振動越大、工作溫度變

化越大，配合應(yīng)該越緊。常用的配合有n6、m6>k6、js6;固定套圈（通常為外圈）、游動套

圈或經(jīng)常拆卸的軸承應(yīng)該選擇較松的配合。常用的配合有J7、J6、H7、G7.這一部分等同學(xué)

們學(xué)習(xí)過公差與配合之后會有更好的理解。使用時可以參考相關(guān)手冊或資料。

2、滾動軸承的裝配與拆卸

我們在設(shè)計(jì)任何一部機(jī)器時都必須考慮零件能夠裝得上、拆得下。在軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也

是一樣，必須考慮軸承的裝拆問題，而且要保證不因裝

拆而損壞軸承或其它零件。裝配軸承的長度，在滿足配

合長度的情況下，應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)的短一些。軸承內(nèi)圈與

軸頸的配合通