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1、機械設計機械設計第十三章 滾動軸承1第 十 三 章 滾 動 軸 承第十三章滾動軸承l(wèi)13-1 概述l13-2 滾動軸承的主要類型及其代號l13-3 滾動軸承類型的選擇l13-4 滾動軸承的工作情況l13-5 滾動軸承尺寸的選擇l13-6 滾動軸承裝置的設計l13-7其它第 十 三 章 滾 動 軸 承1、滾動軸承的結構內圈：外圈：滾動體：有球形、滾子形 保持架：避免滾動體直接接觸，減少發(fā)熱和磨損。2、滾動軸承的材料內圈、外圈、滾動體：軸承鉻鋼GCr15等 硬度 6065 HRC保持架：低碳鋼；銅、鋁、工程塑料131 概述概述第 十 三 章 滾 動 軸 承13-2 滾動軸承的類型及其代號滾動軸承的
2、類型及其代號一、滾動軸承的主要類型、結構和特點 按所承受載荷的方向可分為表表13-1l向心軸承：主要承受徑向載荷R 深溝球軸承（6）圓柱滾子軸承（N）l向心推力軸承：R+A 角接觸球軸承（7）圓錐滾子軸承（3）l推力軸承：只能承受軸向載荷A 推力球軸承（5）第 十 三 章 滾 動 軸 承一、滾動軸承的主要類型、結構和特點 P302表表13-114235NAN2967第 十 三 章 滾 動 軸 承二、滾動軸承的代號二、滾動軸承的代號前置代前置代號號分部件：內圈L外圈保持架 K 滾動體 基本代號 五 四 三 二 一 后置代號 特殊材料特殊結構 C15 AC25 B 40 公差/P2、4、5、6、6
3、x、0 游隙/C1、2、0、3、4、5直徑系列789012345寬度系列80123456類型代號內徑代號204805*代號內徑代號00 01 02 03 0496軸承內徑（mm）10 12 15 17 代號*5寬度系列0為窄系列一般不標注第 十 三 章 滾 動 軸 承二、滾動軸承的代號二、滾動軸承的代號例：7 2 11 C /P5角接觸球軸承正常寬度、輕系列直徑55接觸角15 5級精度；常用游隙。第 十 三 章 滾 動 軸 承一、滾動軸承的主要類型、結構和特點接觸角：向心推力軸承滾動體與外圈接觸處的法線與半徑方向的夾角。載荷角：軸承實際承受的徑向載荷R 與軸向載荷A的合力與半徑方向的夾角。NN
4、 RA角接觸球軸承（7）圓錐滾子軸承（3）第 十 三 章 滾 動 軸 承一、滾動軸承的主要類型、結構和特點 圓柱滾子軸承（N）第 十 三 章 滾 動 軸 承一、滾動軸承的主要類型、結構和特點承承 圓柱滾子軸承（N）第 十 三 章 滾 動 軸 承13-3 滾動軸承類型的選擇滾動軸承類型的選擇 1.軸承的載荷 大?。簼L子軸承優(yōu)于球軸承 方向：徑向R（6、1、N）軸向A（5）R+A（7、3、6）第 十 三 章 滾 動 軸 承13-3 滾動軸承類型的選擇滾動軸承類型的選擇 1.軸承的載荷 (方向)第 十 三 章 滾 動 軸 承13-3 滾動軸承類型的選擇滾動軸承類型的選擇 2.軸承的轉速極限轉速nli
5、m：載荷P0.1C，冷卻正常，0級公差時軸承的最大允許轉速。對高轉速的軸承：1.優(yōu)先選用球軸承（潤滑的阻力）2.輕系列軸承優(yōu)于中、重系列（離心力）3.實體保持架優(yōu)于沖壓保持架（易形成油膜減小摩擦）4.提高公差等級、改善潤滑條件等第 十 三 章 滾 動 軸 承13-3 滾動軸承類型的選擇滾動軸承類型的選擇 2.軸承的轉速推力軸承的主要承載能力表現(xiàn)在軸向，離心力過大時無法通過徑向反力平衡，將引起較大的反力，發(fā)熱大，極限轉速較低第 十 三 章 滾 動 軸 承13-3 滾動軸承類型的選擇滾動軸承類型的選擇 3.軸承的調心性能8162423第 十 三 章 滾 動 軸 承13-3滾動軸承類型的選擇滾動軸承
6、類型的選擇 4.軸承的安裝與拆卸 5.經濟性：球比滾子便宜，精度適宜第 十 三 章 滾 動 軸 承13-4滾動軸承的工作情況滾動軸承的工作情況一、軸承工作時軸承元件上的載荷分布二、軸承工作時軸承元件上的載荷及應力的變化三、軸向載荷對載荷分布的影響第 十 三 章 滾 動 軸 承一、軸承工作時軸承元件上的載荷一、軸承工作時軸承元件上的載荷分布分布1.運動關系：內外圈相對回轉；滾動體 既自轉又公轉。2.軸承中載荷的分布：l推力軸承 F0=Fa/zl向心軸承，在載荷F Fr r 的作用下,根據(jù)變形關系，最下邊中間滾動體受力 最大，向兩邊逐漸減小。FrFmaxFa承載區(qū)第 十 三 章 滾 動 軸 承二二
7、 軸承元件上的載荷及應力的變化軸承元件上的載荷及應力的變化R內圈（滾動體）固定套圈第 十 三 章 滾 動 軸 承三、軸向載荷對載荷分布的影響三、軸向載荷對載荷分布的影響角接觸軸承的載荷情況：軸向載荷對載荷分布的影響較大，可能半圈、多半圈或整圈受載。l Pi球軸承Fa/Fr1.22tg滾子軸承Fa/Fr1.26tg軸向載荷的利弊？Fa/Fr=tg FaFrl為保證半圈滾動體 受力，則：派生軸向力Fd：第 十 三 章 滾 動 軸 承13-5 13-5 滾動軸承尺寸的選擇滾動軸承尺寸的選擇一、滾動軸承的失效形式及基本額定壽命二、滾動軸承的基本額定動載荷三、滾動軸承壽命的計算公式四、滾動軸承的當量動載
8、荷五、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的徑向載荷Fr和軸向載荷Fa的計算六、不穩(wěn)定載荷和不穩(wěn)定轉速時軸承的壽命計算七、滾動軸承的動載荷八、不同可靠度時滾動軸承尺寸的選擇第 十 三 章 滾 動 軸 承一、滾動軸承的失效形式及基本額定壽命1、滾動軸承的失效形式及設計準則 失效形式 設計準則點蝕點蝕 壽命計算壽命計算塑性變形塑性變形 靜載荷計算靜載荷計算元件破裂 正確安裝 磨損 密封；潤滑、散熱，燒傷 限制極限轉速第 十 三 章 滾 動 軸 承一、滾動軸承的失效形式及基本額定壽命2、基本額定壽命和基本額定動載荷1）壽命：2）壽命分布曲線：P311圖13-113）基本額定壽命基本額定壽命基本額定壽命基本額定
9、壽命 ：一批相同的軸承中90的軸承不發(fā)生疲勞點蝕前的總轉數(shù)（以106為單位）或小時數(shù)?；绢~額定壽命用 L10或L10h 來表示。4）推薦的軸承的預期壽命P311圖13-3第 十 三 章 滾 動 軸 承二、二、滾動軸承的基本滾動軸承的基本額定動載荷基本額定動載荷：標準規(guī)定，基本額定壽命等于106轉時軸承所能承受的載荷稱為基本額定動載荷，用符號C表示。對于向心軸承，基本額定動載荷指純徑向載荷，對角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，指使套圈間產生相對徑向位移的載荷的徑向分量，稱為徑向基本額定動載荷用符號Cr表示；對推力軸承，指純軸向載荷，稱為軸向基本額定動載荷，用符號Ca表示。Cr、Ca可從手冊中查出。第
10、 十 三 章 滾 動 軸 承三、三、基本額定壽命計算基本額定壽命計算 由實驗作出軸承的疲勞曲線，圖中的曲線方程為：載荷壽命曲線（6208）第 十 三 章 滾 動 軸 承三、三、基本額定壽命計算基本額定壽命計算工作溫度高于工作溫度高于120120時：時：C Ct t=f ft tC C溫度系數(shù)溫度系數(shù) f ft t查表查表13-413-4小時106轉第 十 三 章 滾 動 軸 承三、三、基本額定壽命計算基本額定壽命計算第 十 三 章 滾 動 軸 承四、滾動軸承當量動載荷四、滾動軸承當量動載荷 P=fp（XFr+YFa）受純徑向載荷的軸承N類 P=fpFr受純軸向載荷的軸承 5、8類 P=fpFa
11、x x 徑向動載荷系數(shù)Y Y軸向動載荷系數(shù)fp 載荷系數(shù)軸承類型eyxyx深溝球軸承0.1720.3450.6891.3802.0703.4500.190.220.260.280.300.342.301.991.711.551.451.310.5601圓錐滾子軸承手冊手冊0.401表中f0可近似取平均值14.7，具體計算時查手冊第 十 三 章 滾 動 軸 承五、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的載荷計算五、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的載荷計算l由于接觸角存在，受徑向載荷作用時，滾動體的反力可分為徑向分力和軸向分力;軸承的軸向分力之和稱為內部軸向力。l表13-7角接觸軸承的內部軸向力Fd N NNFr
12、iFSiFi1、角接觸軸承的派生軸向力Fi角接觸球軸承圓錐滾子軸承7000C7000AC7000B0.4Fr0.68Fr1.14FrFr/2Y第 十 三 章 滾 動 軸 承五、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的載荷計五、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的載荷計算算2、派生軸向力的方向3、角接觸軸承安裝情況 正裝（面對面）反裝（背靠背)4、角接觸軸承的載 荷作用中心載荷作用中心與軸承端面距離可從手冊查出。5、徑向力Fr的計算由受力平衡條件求出FRFr1Fr2Fd1Fd2FRFr2Fr1Fd1Fd2第 十 三 章 滾 動 軸 承五、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的載荷計五、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的載荷計算算6
13、、角接觸軸承的軸向載荷計算作出軸承的受力：外載荷FR、FA派生軸向力FdFRFAFr1Fr2Fd1Fd2FAFRFd1Fr1Fr2Fd2第 十 三 章 滾 動 軸 承五、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的載荷計五、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的載荷計算算根據(jù)外加軸向載荷FA及內部軸向力Fd1、Fd2“判斷”：軸承 被壓緊，軸承被放松則 Fa1=FA+Fd2 Fd1 FA+Fd2 Fa2=Fd1-FA FRFAFr1Fd1Fd2 Fr2第 十 三 章 滾 動 軸 承七、滾動軸承的靜載荷計算七、滾動軸承的靜載荷計算 擺動、轉速極低及短期受沖擊的軸承會產生塑性變形。針對失效形式應進行靜載荷計算。l基本額定靜
14、載荷C0：使受載最大的滾動體與滾道接觸中心處引起的接觸應力達到一定值的載荷。l當量靜載荷P0：P0=X0Fr+Y0Fal靜載荷計算：S0 靜強度安全系數(shù)，表13-8S0 1？第 十 三 章 滾 動 軸 承八、不同可靠度時滾動軸承尺寸的八、不同可靠度時滾動軸承尺寸的選擇選擇修正額定壽命計算修正額定壽命計算結論：可靠度越高，壽命越低。第 十 三 章 滾 動 軸 承例：圖示斜齒輪軸系，兩端正裝兩個圓錐滾子軸承，軸頸d0=3035mm；齒輪分度圓直徑d=45mm，F(xiàn)t=3000N，F(xiàn)r=1200N，F(xiàn)a=900N；n=385rpm，中等沖擊載荷；計算軸承壽命。垂直平面 Rr1=Rr2=600 Ra1=
15、Ra2=202.5 則 RVI=397.5，RV2=802.5解：選取軸承型號7206 C=24.8kN，e=0.36，Y=1.75050Rr1Rr2Ra1Ra2 Rt1 Rt2R1R2Fr FaFt1.計算徑向力 水平平面 Rt1=Rt2=1500第 十 三 章 滾 動 軸 承 例軸承放松：軸向力 A1=FS1=456N軸承壓緊：軸向力A2=Fa+FS1=1356Nl3.計算當量動載荷R1R2Fa=900NFS1FS2P1=fPR1=1.51552=2328NP2=fP(X R2+Y A2)=1.5(0.4 1701+1.71356)=4478Nl2.計算軸向力由手冊 C=24.8kN，e=
16、0.36，Y=1.7第 十 三 章 滾 動 軸 承例l4.計算壽命第 十 三 章 滾 動 軸 承v一支承處成對安裝角接觸軸承的計算特一支承處成對安裝角接觸軸承的計算特點點 基本額定動載荷：計算當量載荷時，徑向和軸向載荷系數(shù)X、Y按雙列軸承查??；e 值按單列軸承查取。第 十 三 章 滾 動 軸 承v一支承處成對安裝角接觸軸承的計算特一支承處成對安裝角接觸軸承的計算特點點 例：如圖，由一組圓錐滾子軸承3210和軸承支承。已知Fr1=3000N,Fr2=2000N；軸向力FA=2200N,fp=1.2,n=880r/min，求軸承組壽命？解：查得軸承3210：Cr=-44400N,e=0.37Fr1
17、Fr2FA第 十 三 章 滾 動 軸 承v滾動軸承的極限轉速滾動軸承的極限轉速每種軸承的極限轉速nlim可從手冊中查出。其適用于：l l 潤滑、冷卻條件正常；l向心軸承僅受徑向載荷，推力軸承僅受軸向載荷；l0級公差；不符上述條件時應進行修正：第 十 三 章 滾 動 軸 承13-6 軸承裝置的設計軸承裝置的設計一、支撐部分的剛性和同心度二、軸承的配置三、滾動軸承的軸向緊固四、軸承游隙及軸上零件位置的調整五、滾動軸承的配合六、滾動軸承的預緊七、滾動軸承的潤滑八、滾動軸承的密封九、滾動軸承的裝拆第 十 三 章 滾 動 軸 承一、支撐部分的剛性和同心度一、支撐部分的剛性和同心度1、剛性：1）外殼及軸承
18、座孔壁應有足夠的厚度2）軸承座的懸臂應盡可能的縮短3）用加強肋增強支撐部位的剛性4）外殼是輕金屬或非金屬的安裝處應采用鋼或鑄鐵的套杯2、同心度1）采用整體結構，兩孔一次鏜出2）兩個軸承孔在兩個外殼上，應先組合兩個外殼再一起加工。第 十 三 章 滾 動 軸 承 軸系應有確定的位置，防止軸向竄動；防止溫升后卡死；軸承游隙的調整。軸承的支承形式：1.雙支點單向固定 2.單支點雙向固定 3.兩端游動二、軸承的配置二、軸承的配置第 十 三 章 滾 動 軸 承兩端的軸承各限制一個方向的軸向移動1.雙支點單向固定（兩端單向固定）雙支點單向固定（兩端單向固定）第 十 三 章 滾 動 軸 承軸系的一端限制兩個方
19、向的軸向移動2.一端固定一端游動（單支點雙向固定）一端固定一端游動（單支點雙向固定）第 十 三 章 滾 動 軸 承2.一端固定一端游動（單支點雙向固定）一端固定一端游動（單支點雙向固定）l細長軸；跨距大；溫升大第 十 三 章 滾 動 軸 承圖15-4 d)2.一端固定一端游動（單支點雙向固定）一端固定一端游動（單支點雙向固定）第 十 三 章 滾 動 軸 承人字齒輪的軸3.兩端游動兩端游動:第 十 三 章 滾 動 軸 承軸肩與軸環(huán)、套筒三、滾動軸承的軸向緊固三、滾動軸承的軸向緊固第 十 三 章 滾 動 軸 承彈性擋圈三、滾動軸承的軸向緊固三、滾動軸承的軸向緊固第 十 三 章 滾 動 軸 承三、滾
20、動軸承的軸向緊固三、滾動軸承的軸向緊固軸端擋圈圓螺母第 十 三 章 滾 動 軸 承緊定套三、滾動軸承的軸向緊固三、滾動軸承的軸向緊固止動環(huán)第 十 三 章 滾 動 軸 承l(wèi)端蓋及孔用彈性擋圈l螺紋環(huán)三、滾動軸承的軸向緊固三、滾動軸承的軸向緊固第 十 三 章 滾 動 軸 承四、軸承游隙及軸系的軸向位置調整四、軸承游隙及軸系的軸向位置調整l1、軸承間隙的調整l2、軸系軸向位置的調整第 十 三 章 滾 動 軸 承1、軸承間隙的調整、軸承間隙的調整軸承間隙的大小將影響軸承的旋轉精度、軸承壽命和傳動件工作的平穩(wěn)性。圓螺母調整墊片調整第 十 三 章 滾 動 軸 承1、軸承間隙的調整、軸承間隙的調整調整盤圓螺
21、母第 十 三 章 滾 動 軸 承2、軸系軸向位置的調整、軸系軸向位置的調整l目的是使軸上零件有準確的工作位置。如：蝸桿傳動、圓錐齒輪傳動等第 十 三 章 滾 動 軸 承五、滾動軸承的配合五、滾動軸承的配合v內徑用基孔制：公差帶為負值，比同類配合緊得多；v外徑用基軸制：公差帶為負值，外徑的配合也較緊；v選擇的原則：緊些的配合旋轉精度高、振動小l動圈比定圈要緊些：定圈稍松l轉速高、載荷大應緊些；l溫度影響：內圈稍緊；外圈稍松l支承的形式：游動端松些l薄壁座、空心軸：采用較緊的配合l對開式的外殼與軸承的外圈的配合，采用較松的配合v配合類型的選取及相應的形位公差查閱手冊第 十 三 章 滾 動 軸 承六
22、、滾動軸承的預緊六、滾動軸承的預緊P323目的：即安裝時消除游隙，使軸承中保持一定軸向力。提高精度、剛度，減小振動。第 十 三 章 滾 動 軸 承七、滾動軸承的潤滑七、滾動軸承的潤滑目的：降低阻力減小摩擦和磨損、散熱、緩沖、吸振和防銹方式：脂；浸油、滴油、噴油、油霧；固體潤滑與速度有關，參考有關手冊 潤滑脂的裝填量不超過軸承 空間的1/31/2浸油潤滑時，油面不高于最下方滾動體的中心第 十 三 章 滾 動 軸 承八、滾動軸承的密封裝置八、滾動軸承的密封裝置目的：防塵、防漏油方式：1.接觸式密封 氈圈密封 V57m/sO形密封圈密封V 3m/s唇形密封密封V1015m/s密封環(huán)密封 2.非接觸式密封 縫隙密封、溝槽密封離心式密封（甩油密封）曲路密封第 十 三 章 滾 動 軸 承1、接觸式密封、接觸式密封氈圈密封唇形密封圈第 十 三 章 滾 動 軸 承2、非接觸式密封（一）、非接觸式密封（一）縫隙、溝槽密封甩油密封第 十 三 章 滾 動 軸 承2、非接觸式密封（二）、非接觸式密封（二）曲路密封（迷宮密封）剖分式軸承蓋第 十 三 章 滾 動 軸 承九、滾動軸承的裝拆九、滾動軸承的裝拆第 十 三 章 滾 動 軸 承例題例題P331
機械設計：第十三章 滾動軸承
