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机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承1 1滚动轴承.机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承2 2p如何根据工作条件选用合适的滚动轴承类如何根据工作条件选用合适的滚动轴承类型和代号？型和代号？p如何结合滚动轴承可能的失效形式进行性如何结合滚动轴承可能的失效形式进行性能参数的校核计算？能参数的校核计算？p如何理解基本额定动载荷、基本额定寿命如何理解基本额定动载荷、基本额定寿命和当量动载荷和当量动载荷p如何进行滚动轴承的寿命计算？如何进行滚动轴承的寿命计算？p如何进行角接触轴承和轴向载荷如何进行角接触轴承和轴向载荷FA的计算？的计算？机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承3 31、滚动轴承的结构、类型和代号标准件标准件标准件标准件、专门轴承厂生产，只需选型和组合设计。第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承4 4一、结构一、结构核心元件：滑动滚动使滚动体等距离分布，滚动体间的摩擦、磨损。滚子轴承：圆柱、圆锥、球面滚子、滚针线接触保持架保持架保持架保持架内圈内圈内圈内圈外圈外圈外圈外圈滚动体滚动体滚动体滚动体有时无球轴承：球点接触第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承5 5二、材料二、材料内外圈、滚动体：强度高、耐磨的铬锰高碳钢。保持架：软材料，低碳钢板冲压后铆接或焊接。三、特点：与滑动轴承比较三、特点：与滑动轴承比较优点：优点：1）起动力矩小，可在负载下起动；2）径向游隙较小，运动精度高；3）轴向宽度较小；4）可同时承受径向、轴向载荷,轴承组合较简单;5）便于密封、易于维护；6）不需有色金属，标准件，成本低。第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承6 6缺点：缺点：1）承受冲击载荷能力差；2）振动、噪音较大；3）径向尺寸较大；4）有的场合无法使用；第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承7 7基本代号基本代号基本代号基本代号前置代号前置代号后置代号后置代号类型代号内径代号尺寸系列代号数字或字母表示不同类型的轴承表示结构、内径相同的轴承在外径和宽度（高度）方面的变化系列表示轴承公称直径的大小20480mm 代号5=内径mm有特殊要求时使用表示轴承结构、形状、材料、公差等级等四、滚动轴承的代号（四、滚动轴承的代号（GB/T27293GB/T27293）代号：表示类型、结构、尺寸、公差等级、技术性能等特征的产品代号。第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承8 8但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0”外径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)。宽度系列代号：一般正常宽度为“0”，通常不标注。公差等级代号：公差分2、4、5、6(6x)、0级，共五个级别。以/P2、/P4、/P5、/P6(/P6x)为代号，0级不标注。高级 低级 内径 d10121517代 号00010203内径代号特殊情况：第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承9 9 内部结构代号：具体见手册，主要掌握：1）圆锥滚子轴承：30000(=1018)30000B(=2730大锥角)2）角接触球轴承：70000C（=15）、70000AC（=25）、70000B（=40）。3）E：加强型,N207E第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承10 10举例：7306AC/P4 角接触球轴承，=25，d=30mm，精度为4级第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承11 116 2 1 2N 2 2 0 8尺寸系列代号为2 2表示轴承内径 8 5=40mm 深沟球轴承圆柱滚子轴承表示轴承内径 12 5=60mm 尺寸系列代号为22223 3 3 1 5 E表示轴承内径 15 5=75mm 圆锥滚子轴承尺寸系列代号为3333加强型第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承12 12五、滚动轴承的类型和选择五、滚动轴承的类型和选择(1)(1)滚动轴承的主要类型滚动轴承的主要类型主要掌握：5、50000型:推力球轴承单向：单向Fa双向：双向Fa1、60000型:深沟球轴承深沟球轴承深沟球轴承深沟球轴承2、70000型:角接触球轴角接触球轴角接触球轴角接触球轴承承承承70000AC：=2570000C：=1570000B：=404、N0000型:圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承:内外圈间可自由移动3、30000型:圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承6、调心功能10000型：调心球20000型：调心滚子外圈滚道为内球面第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承1313按载荷方向、的不用分为：承受承受承受承受轴向载荷轴向载荷轴向载荷轴向载荷能力能力能力能力向心轴承向心轴承向心轴承向心轴承=0 45，主要径向载荷径向载荷。向心角接触轴承向心角接触轴承：，如3、7类；径向接触轴承径向接触轴承：=0，如6、N类；推力轴承推力轴承推力轴承推力轴承=4590，主要轴向载荷轴向载荷；轴向接触轴承轴向接触轴承：推力角接触轴承推力角接触轴承：公称接触角接触角接触角接触角 ：套圈与滚动体接触处的法线和垂直于轴承轴心线间夹角。向向向向心心心心推推推推力力力力轴轴轴轴承承承承第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承14 14(2)(2)类型的选择类型的选择1、球轴承为点接触、滚子轴承为线接触。承载能力：球轴承滚子轴承耐冲击：球轴承滚子轴承nlim：球轴承滚子轴承载荷大、有冲击载荷大、有冲击载荷大、有冲击载荷大、有冲击时选滚子轴承，转速高滚子轴承，转速高滚子轴承，转速高滚子轴承，转速高时选球轴承。球轴承。球轴承。球轴承。2、载荷性质同时Fa、Fr：角接触球轴承角接触球轴承或圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承；Fr大、Fa小：深沟球轴承深沟球轴承；Fa大、Fr 小：推力角接触轴承；第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承15 153、轴刚度差、挠曲变形大、座孔不平行、不同轴、多支点轴：调心轴承调心轴承调心轴承调心轴承。第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承16 16举例：4、轴承装拆、调整方便：内、外圈可分离型(如3、QJ类)。5、经济性：球轴承比滚子轴承便宜。精度价；1）直齿圆柱齿轮轴：2）斜齿轮、锥齿轮、蜗轮轴：3）悬臂圆锥齿轮轴：4）蜗杆轴：分别承受Fa、Fr5）滑轮轴：4类：双列深沟球轴承（轴较长）第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承17 172、滚动轴承的受力和应力分析及失效形式第九章一、球轴承受力分析机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承18 18 H Ht t内圈或滚动体上某一点H的变化规律。外圈上某一点H的变化规律。H Ht t均为脉动循环。脉动循环。脉动循环。脉动循环。第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承19 19二、二、角接触轴承角接触轴承中的附加轴向力中的附加轴向力F Fs s70000型、30000型由于“公称接触角公称接触角”存在：F F F FR R R R作用作用作用作用F F F Fs s s sF Fs s第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承2020滚动体法向反力Fi径向分力FRi轴向分力Fsi（附加轴向力）（附加轴向力）（附加轴向力）（附加轴向力）各种角接触轴承附加轴向力：70000C70000AC70000B30000e 判断系数 P173 表7-7Y 轴向动载系数 P173 表7-7 Fs存在 30000型、70000型轴承成对使用，使Fs与Fs方向相反，使轴受力合理。第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承21 21 F F F Fs s s s方向方向方向方向：由轴承外圈的宽边指向窄边外圈的宽边指向窄边外圈的宽边指向窄边外圈的宽边指向窄边，通过内圈作用于轴上,附加轴向力附加轴向力附加轴向力附加轴向力F F F Fs s s s是由于角接触轴承承受是由于角接触轴承承受是由于角接触轴承承受是由于角接触轴承承受径向力径向力径向力径向力F F F Fr r r r引起的。引起的。引起的。引起的。即即即即“接触线箭头接触线箭头接触线箭头接触线箭头”方向。方向。方向。方向。3类：6类：=Fs=FsFsFsFsFsFsFs简简简简化化化化画画画画法法法法第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承2222三、滚动轴承的失效三、滚动轴承的失效2、塑性变形：静载荷、冲击作用下变形凹坑。3、磨损：磨粒磨损、粘着磨损；1、疲劳点蚀：回转轴承上，各元件受脉动脉动接触应力。4、其它：电腐蚀、锈蚀、元件破裂等；第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承2323四、滚动轴承计算准则四、滚动轴承计算准则1、一般条件下的回转滚动轴承：接触疲劳寿命计算寿命计算寿命计算寿命计算、静强度计算。（重点、难点）2、摆动、n很低轴承(）：静强度计算3、高速轴承：寿命计算和（=N0修正系数）三个基本性能参数：Cr、Ca 基本额定动载荷：疲劳寿命C0r、C0a 基本额定静载荷：静强度N0 极限转速：控制磨损第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承242444、滚动轴承的动态承载能力计算、滚动轴承的动态承载能力计算一、基本额定动载荷和基本额定寿命一、基本额定动载荷和基本额定寿命1、轴承寿命轴承寿命轴承寿命轴承寿命：轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的总转数或一定转速下的工作小时数。同型号轴承：离散性大离散性大离散性大离散性大、寿命相差数十倍。一批轴承：服从一定的概率分布规律。最低寿命：过于保守 采用基本额定寿命基本额定寿命基本额定寿命基本额定寿命。最长寿命：不安全计算时，若按第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承25252、基本额定寿命基本额定寿命基本额定寿命基本额定寿命：一批相同轴承在同样工作条件下运转，其中10%的轴承发生疲劳点蚀前运转的总转数（L10），或一定工作转速下工作的小时数（L10h）。可靠度R=90%L10的物理意义：1）对一批轴承而言：指90%轴承能达到或超过的寿命。2）对一个具体轴承而言：该轴承能达到或超过该寿命的概率为90%。第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承26263、基本额定动载荷基本额定动载荷基本额定动载荷基本额定动载荷C C C C：L L L L10101010=10=10=10=106 6 6 6r r r r时，轴承所能承受的最大恒定载荷。即：在C作用下，轴承工作106r而不点蚀失效的R=90%Cr：径向径向径向径向基本额定动载荷对向心轴承（6、N）：Cr纯径向载荷对角接触轴承（3、7）：Cr载荷的径向分量Ca：轴向轴向轴向轴向基本额定动载荷：5类 Ca纯轴向载荷C1）C由试验得出，查手册；2）C 轴承抗疲劳承载能力；同类不同型号轴承，C不同。3）设计时需满足：一定工况下的轴承所需的轴承所需的轴承所需的轴承所需的C C C CCCCC说明：第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承2727二、当量动载荷二、当量动载荷P P实际工作时，轴承可能同时受FA、FR将FR、FA转化为与与C C性质相同性质相同的载荷当量动载荷当量动载荷当量动载荷当量动载荷P P P PX径向径向动载系数动载系数，确定FR对寿命影响效应的大小；Y轴向轴向动载系数动载系数，确定FA对寿命影响效应的大小；将FR、FA折合为Cr或Ca为了与C在相同条件下比较转化式中：向心轴承：P=FR；推力轴承：P=FA第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承2828由表7-7知，X、Y受e轴向载荷“判断系数”影响由确定（C0r额定静载荷额定静载荷额定静载荷额定静载荷）1）当时，FA较小，忽略不计，取X=1、Y=0；2）当时，需计入FA影响，X1，Y0，查手册三、寿命计算三、寿命计算已知：时，。时，第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承2929PL曲线 寿命指数寿命指数寿命指数寿命指数球轴承：球轴承：球轴承：球轴承：=3=3=3=3滚子轴承：滚子轴承：滚子轴承：滚子轴承：=10/3=10/3=10/3=10/3 第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承3030工程中常用小时数表示寿命：n轴承转速r/min注意：L Lh h与与n n有关，有关，L L1010与与n n无关无关。第九章考虑温度和载荷的影响：fT温度系数，表9-5fP载荷系数，表9-6机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承3131设计时，应：若已知，求得（N）查手册，选型号，使用于校核寿命用于设计选型轴承预期使用寿命第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承3232四、角接触轴承和轴向载荷四、角接触轴承和轴向载荷F FA A的计算的计算1、作用于轴上的外载荷第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承3333FR在、成对安装的轴承上产生径向载荷FR1FR2轴上有外载荷：FR和FA第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承3434FR作用点为“载荷作用中心”：位置用a表示。a：载荷作用中心至轴承外侧端面距离（查手册）第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承3535由前知：FR1、FR2Fs1、Fs2（轴向）产生Fs1、Fs2、FA如何作用到轴承上？2、轴向载荷计算 正安装时正安装时正安装时正安装时（面对面）：（面对面）：（面对面）：（面对面）：“”“”“”“”型型型型第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承3636右端轴承“压紧”左端轴承“放松”（1）若合力右：轴有右移趋势Fs1Fs2Fa阻止轴右移：Fs2Fs2第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承3737左端“压紧”右端“放松”正安装正安装正安装正安装：合力指向端为：合力指向端为：合力指向端为：合力指向端为“压紧端压紧端压紧端压紧端”（2）合力左：轴有左移趋势Fs1Fs2Fa阻止轴左移：Fs1Fs1第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承3838反安装：反安装：反安装：反安装：合力合力合力合力指向端指向端指向端指向端为为为为“放松端放松端放松端放松端”1）根据轴承安装方式安装方式安装方式安装方式和 F F F Fa a a a、F F F Fs1s1s1s1、F F F Fs2s2s2s2合力合力合力合力指向，判定“压紧端压紧端压紧端压紧端”和“放松端放松端放松端放松端”。2）放松端放松端放松端放松端：F F F FA A A A等于本身等于本身等于本身等于本身F F F Fs s s s。3）压紧端压紧端压紧端压紧端：F F F FA A A A等于除本身等于除本身等于除本身等于除本身F F F Fs s s s外，其它轴向力的代数和外，其它轴向力的代数和外，其它轴向力的代数和外，其它轴向力的代数和。反安装时：反安装时：反安装时：反安装时：背对背背对背背对背背对背-“”-“”-“”-“”型型型型总结：总结：总结：总结：第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承3939角接触滚动轴承寿命计算小结：角接触滚动轴承寿命计算小结：1、求支反力（力平衡、力矩平衡）FR1、FR2；2、求附加轴向力Fs1、Fs2(对3类：Y取时值)3、根据轴承安装方式及合力的指向判定“压紧”、“放松”端，求出FA1、FA2；4、根据？：是 X、Y查表，否 X=1、Y=0？：是 X、Y查表，否 X=1、Y=0，取第九章（P205，表9-8）；机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承40405、校核式：设计选择式：深沟球轴承深沟球轴承深沟球轴承深沟球轴承：无Fs，Fa由压紧端压紧端压紧端压紧端承受，即：F F F FA A A A压紧压紧压紧压紧=F=F=F=Fa a a a，F F F FA A A A放松放松放松放松=0=0=0=0球轴承：=3滚子轴承：=10/3FaFr第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承41 4155、滚动轴承的静态承载能力计算（自学）、滚动轴承的静态承载能力计算（自学）第九章机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承4242机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承4343机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承4444机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承4545机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承4646布置预习内容布置预习内容二级项目的支撑件的设计计算二级项目的支撑件的设计计算-轴、轴承、联轴轴、轴承、联轴器等的设计计算。器等的设计计算。如何根据工作条件选用合适的滑动轴承材料和结构？如何结合滑动轴承可能的失效形式进行工作能力设计计算？产生液体动压润滑形成的必要条件和充分条件是什么？如何进行热平衡计算？分析相对间隙、偏心率、索氏数S0、最小油膜厚度hmin、油粘度和宽径比B/d等对承载能力的影响。机械设计机械设计第十章第十章第十章第十章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承4747此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢