项目十 轴系零部件课件.ppt

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1、v火车轮对火车轮对用用是于机车车辆在钢轨是于机车车辆在钢轨上的运行和转向，承受来自机车车上的运行和转向，承受来自机车车辆的全部静、动载荷。辆的全部静、动载荷。v车轮通过压装方式与车轴固定在车轮通过压装方式与车轴固定在一起。在车轴轴颈上连接轮对与转一起。在车轴轴颈上连接轮对与转向架构架的部件称为轴箱装置。向架构架的部件称为轴箱装置。v车轴在工作过程中，只承受弯矩，车轴在工作过程中，只承受弯矩，不承受扭矩，主要用于支撑轮对和不承受扭矩，主要用于支撑轮对和轴箱装置。轴箱装置。任务一 火车轮对及轴箱装置的认识任务二 轴的分类及应用轴的轴的功用功用： 1 1）支撑回转件；）支撑回转件； 2 2）传递运动

2、和动力。）传递运动和动力。 轴是组成机器的主要零件之一。轴是组成机器的主要零件之一。 转轴转轴同时同时承受弯矩和扭矩承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。的轴，如减速器的轴。 心轴心轴只只承受弯矩承受弯矩的轴，如火车车轮轴。的轴，如火车车轮轴。 传动轴传动轴只只承受扭矩承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。的轴，如汽车的传动轴。转动心轴转动心轴固定心轴固定心轴按按承承受受的的载载荷荷不不同同 按轴线形状的不同，轴可分：按轴线形状的不同，轴可分： 可以随意弯曲，把回转运动灵活地传到任意空间位置。可以随意弯曲，把回转运动灵活地传到任意空间位置。曲轴曲轴直轴直轴钢丝软轴钢丝软轴：光轴：光轴：主要用于心轴和传动轴

3、主要用于心轴和传动轴阶梯轴阶梯轴：主要用于转轴。主要用于转轴。实心轴实心轴空心轴空心轴: : 有特殊要求时，如有特殊要求时，如航空发动机的主轴。航空发动机的主轴。合金钢比碳钢有更高的强度合金钢比碳钢有更高的强度和和更好的淬火性能更好的淬火性能。一般情况下用碳钢，。一般情况下用碳钢，重要的轴用合金钢。重要的轴用合金钢。毛坯多用圆钢或锻件毛坯多用圆钢或锻件, ,最常用的是最常用的是4545号钢号钢 。 碳钢碳钢合金钢合金钢钢钢球墨铸铁：球墨铸铁： 用于外形复杂的轴。价廉、吸振性和耐磨性好，用于外形复杂的轴。价廉、吸振性和耐磨性好，对应力集中的敏感性较低，但是质较脆。对应力集中的敏感性较低，但是质较

4、脆。正火正火调质调质淬火淬火等等常用热处理常用热处理 合金钢代替碳钢并不能提高轴的刚度。合金钢代替碳钢并不能提高轴的刚度。 各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（如喷丸、滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。（如喷丸、滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。任务三 轴的材料及选择任务四 轴的设计 轴的结构设计轴的结构设计 根据轴上零件的安装、定位以根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，及轴的制造工艺等方面的要求，合理确定轴的合理确定轴的结构形式结构形式和和尺寸尺寸。 轴的工作能

5、力计算轴的工作能力计算 轴的轴的强度、刚度强度、刚度和和振动稳定性振动稳定性等方面的计算。等方面的计算。 结构设计结束之后，对轴进行适当简化，并进行受力分析，计算出轴结构设计结束之后，对轴进行适当简化，并进行受力分析，计算出轴所受的载荷，即可对轴进行校核计算。所受的载荷，即可对轴进行校核计算。 进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。v 对于仅仅承受扭矩的轴对于仅仅承受扭矩的轴( (传动轴传动轴),),应按扭转强度条件计算；应按扭转强度条件

6、计算；v 对于只承受弯矩的轴（心轴），应按弯曲强度条件计算；对于只承受弯矩的轴（心轴），应按弯曲强度条件计算；v 对于既承受弯矩又承受扭矩的轴（转轴），应按弯扭合成强度条件对于既承受弯矩又承受扭矩的轴（转轴），应按弯扭合成强度条件进行计算，需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核。进行计算，需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核。 此外，对于瞬时过载很大或应力循环不对称性较为严重的轴，还应此外，对于瞬时过载很大或应力循环不对称性较为严重的轴，还应按峰尖载荷校核其静强度，以免产生过量的塑性变形。按峰尖载荷校核其静强度，以免产生过量的塑性变形。1.轴的最小直径计算轴的最小直径计算这种方法用于这种方法用于

7、只受转矩或主要受转矩作用只受转矩或主要受转矩作用轴的强度计算。通常按这种方轴的强度计算。通常按这种方法法估算估算转轴的直径转轴的直径。实心轴的直径为：实心轴的直径为： 30332.0109550nPAnPdT2 . 010955033TTTdnPWT扭转强度条件为：扭转强度条件为：空心轴的直径为：空心轴的直径为： 式中式中d1/d，即空心轴的内径，即空心轴的内径d1与外径与外径d之比，通常取之比，通常取0.50.6。 当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。度的削弱。v对于直径对于直径d100mm的轴，有一个键槽时，轴径增大

8、的轴，有一个键槽时，轴径增大3%；有两个键槽时，应增大有两个键槽时，应增大7%。v对于直径对于直径d100mm的轴，有一个键槽时，轴径应增大的轴，有一个键槽时，轴径应增大5%7%；有两个键槽时，应增大；有两个键槽时，应增大10%15%。然后将轴径圆。然后将轴径圆整为标准直径。整为标准直径。 这样求出的直径，只能作为承受扭转作用的轴段的最小直这样求出的直径，只能作为承受扭转作用的轴段的最小直径径dmin。 2.轴的结构设计轴的结构设计u 轴的合理外形轴的合理外形u 全部结构尺寸全部结构尺寸 轴环轴环 （2）轴上零件的轴向定位与固定）轴上零件的轴向定位与固定v零件在轴上作轴向定位与固定是为了防止零

9、零件在轴上作轴向定位与固定是为了防止零件作轴向移动，并将作用在零件上的轴向力件作轴向移动，并将作用在零件上的轴向力通过轴传递给轴承。通过轴传递给轴承。齿齿轮轮套套筒筒轴轴承承盖盖轴轴颈颈轴轴颈颈轴轴环环轴轴头头轴轴身身轴轴头头滚动轴承滚动轴承联轴器联轴器轴端挡圈轴端挡圈轴轴肩肩5 5）为便于零件的装拆而设计的为便于零件的装拆而设计的非定位轴肩非定位轴肩高度（高度（半径差半径差）h h 1 12mm2mm。 2 2）与标准件配合的轴径应与标准件配合的轴径应根据标准件的尺寸设根据标准件的尺寸设计计。1 1）按轴所受的扭矩初步）按轴所受的扭矩初步估算的轴径估算的轴径作为作为轴上最轴上最细处的直径细处

10、的直径。4 4） 滚动轴承的定位轴肩，应滚动轴承的定位轴肩，应小于轴承内圈的厚度小于轴承内圈的厚度。3 3） 定位轴肩定位轴肩的高度（的高度（半径差半径差） h h（0.07 0.07 0.10.1）d d1 12mm2mm 。1 1） 轴头的长度应比轮毂的宽度小轴头的长度应比轮毂的宽度小2 23mm3mm ，以保证固定可靠。以保证固定可靠。2 2） 轴颈的长度一般等于轴承的宽度。轴颈的长度一般等于轴承的宽度。2. 2. 长度的确定原则长度的确定原则（3）轴上零件的周向定位与固定）轴上零件的周向定位与固定v轴上零件的周向定位与固定是为了防止零件与轴产生相对轴上零件的周向定位与固定是为了防止零件

11、与轴产生相对转动并保证同心度，以更好地传递运动转动并保证同心度，以更好地传递运动与与转矩，避免轴上零转矩，避免轴上零件与轴发生相对转动。件与轴发生相对转动。常用的固定方式有常用的固定方式有键键、花键、销、紧、花键、销、紧定螺钉及过盈配合定螺钉及过盈配合。v在进行轴的结构设计时，必须综合考虑轴上载荷的大小和在进行轴的结构设计时，必须综合考虑轴上载荷的大小和性质、轴的转速、轴上零件的类型及使用要求等，合理作出性质、轴的转速、轴上零件的类型及使用要求等，合理作出固定选择。固定选择。v齿轮与轴一般采用平键连接；当传递小转矩时，可采用销齿轮与轴一般采用平键连接；当传递小转矩时，可采用销或紧定螺钉连接。或

12、紧定螺钉连接。 在满足使用要求的前提下，轴的结构越简单越好。在满足使用要求的前提下，轴的结构越简单越好。 轴上应设计加工和装配所需要的轴上应设计加工和装配所需要的倒角倒角、螺纹、螺纹退刀槽退刀槽和和砂轮越程槽砂轮越程槽等。等。 不同轴段的键槽应设计在同一母线上不同轴段的键槽应设计在同一母线上。（4）轴的结构工艺性）轴的结构工艺性 合理布置轴上零件以减小轴的载荷合理布置轴上零件以减小轴的载荷 为了减小轴所承受的弯矩，传动件应尽量靠近轴承，并尽可能不采用悬臂的为了减小轴所承受的弯矩，传动件应尽量靠近轴承，并尽可能不采用悬臂的支承形式，力求缩短支承跨距及悬臂长度等。支承形式，力求缩短支承跨距及悬臂长

13、度等。图中图中a)方案方案较较b)方案优。方案优。 改进轴上零件的结构以减小轴的载荷改进轴上零件的结构以减小轴的载荷 通过改进轴上零件的结构也可减小轴上的载荷。下图的两种结构中通过改进轴上零件的结构也可减小轴上的载荷。下图的两种结构中b)方案方案(双联双联)均优于均优于a)方案方案(分装分装)，因为，因为a)方案中轴方案中轴既受弯矩又受扭矩，既受弯矩又受扭矩，而而b)方案中轴方案中轴只受扭矩。只受扭矩。 图中图中b)方案方案较较 a)方案优。方案优。 改进轴的结构以减小应力集中的影响改进轴的结构以减小应力集中的影响 改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度 v 轴的

14、表面愈粗糙，疲劳强度也愈低。应合理减小轴的表面及圆角轴的表面愈粗糙，疲劳强度也愈低。应合理减小轴的表面及圆角处的加工粗糙度值。处的加工粗糙度值。v 表面强化处理的方法有：表面高频淬火等热处理；表面渗碳、氰表面强化处理的方法有：表面高频淬火等热处理；表面渗碳、氰化、氮化等化学热处理；碾压、喷丸等强化处理。化、氮化等化学热处理；碾压、喷丸等强化处理。拟定轴上零件的装配方案拟定轴上零件的装配方案圆锥圆柱齿轮减速器圆锥圆柱齿轮减速器 第一种方案第一种方案第二种方案第二种方案 3.轴的强度计算轴的强度计算v轴的强度计算是设计轴的重要内容之一，其目的在于根据轴轴的强度计算是设计轴的重要内容之一，其目的在于

15、根据轴的受载情况及相应的强度条件来确定轴的直径，或对轴的强度的受载情况及相应的强度条件来确定轴的直径，或对轴的强度进行校核。进行校核。v常用的轴的强度计算方法有三种：常用的轴的强度计算方法有三种：v（1）按扭转强度计算；）按扭转强度计算；v（2）按弯扭合成强度计算；）按弯扭合成强度计算；v（3）安全系数校核计算。）安全系数校核计算。（1）按扭转强度条件计算）按扭转强度条件计算v传动轴只受转矩作用，可仅按转矩计算轴的直径；转轴既传动轴只受转矩作用，可仅按转矩计算轴的直径；转轴既受转矩又受弯矩作用，可先用转矩计算法估算轴的最小直径，受转矩又受弯矩作用，可先用转矩计算法估算轴的最小直径，然后进行轴的

16、结构设计，并用弯扭合成强度校核。然后进行轴的结构设计，并用弯扭合成强度校核。v实心圆轴扭转的强度条件为实心圆轴扭转的强度条件为2.010955033dnPWTT（2）按弯扭合成强度条件计算）按弯扭合成强度条件计算 通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸、轴上零件通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸、轴上零件的位置、以及外载荷和支反力的作用位置均已确定，的位置、以及外载荷和支反力的作用位置均已确定，轴上的载荷（弯矩和扭矩）已可以求得，因而可按弯轴上的载荷（弯矩和扭矩）已可以求得，因而可按弯扭合成强度条件对轴进行强度校核计算。一般的轴使扭合成强度条件对轴进行强度校核计算。一般的轴使用这种方法计算即可。用

17、这种方法计算即可。 作出轴的计算简图（即力学模型）作出轴的计算简图（即力学模型） v 轴所受的载荷是从轴上零件传来的。计算时，常将轴上的轴所受的载荷是从轴上零件传来的。计算时，常将轴上的分布载荷简化为集中力分布载荷简化为集中力,其作用点取为载荷分布段的中点。作用其作用点取为载荷分布段的中点。作用在轴上的扭矩，一般从传动件轮毂宽度的中点算起。通常把轴在轴上的扭矩，一般从传动件轮毂宽度的中点算起。通常把轴当作置于铰链支座上的梁，支反力的作用点与当作置于铰链支座上的梁，支反力的作用点与 有关。有关。v 在作计算简图时，应先求出轴上受力零件的载荷，并将其在作计算简图时，应先求出轴上受力零件的载荷，并将

18、其分解为水平分力和垂直分力，然后求出各支承处的水平反力分解为水平分力和垂直分力，然后求出各支承处的水平反力FNH和垂直反力和垂直反力FNV。 作出弯矩图作出弯矩图 根据上述简图，分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯根据上述简图，分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩，并按计算结果分别作出水平面上的弯矩矩，并按计算结果分别作出水平面上的弯矩MH图和垂直面图和垂直面上的弯矩上的弯矩MV图，然后按下式计算总弯矩并作出图，然后按下式计算总弯矩并作出M图：图： 作出扭矩图作出扭矩图 作出轴所受的扭矩图（为了使扭矩图符合下述强度计算作出轴所受的扭矩图（为了使扭矩图符合下述强度计算公式，图中把公式，图中把T

19、折算为折算为T)。 作出计算弯矩图作出计算弯矩图 根据已作出的总弯矩和扭矩图，求根据已作出的总弯矩和扭矩图，求出计算弯矩出计算弯矩Mca，并作出，并作出Mca图，图，Mca的的计算公式为：计算公式为：式中式中是考虑扭转和弯矩的加载情况及产生应是考虑扭转和弯矩的加载情况及产生应力的循环特征差异的系数。当扭转切应力为力的循环特征差异的系数。当扭转切应力为静应力时取静应力时取0.3；扭转切应力为脉动循环变；扭转切应力为脉动循环变应力时，取应力时，取0.6；若扭转切应力亦为对称循；若扭转切应力亦为对称循环变应力时，则取环变应力时，则取1。 校核轴的强度校核轴的强度 已知轴的计算弯矩后，即可针对某些危险

20、截面（即计算弯已知轴的计算弯矩后，即可针对某些危险截面（即计算弯矩大而直径可能不足的截面）作强度校核计算。按第三强度矩大而直径可能不足的截面）作强度校核计算。按第三强度理论，计算弯曲应力：理论，计算弯曲应力：式中：式中： W轴的抗弯截面系数轴的抗弯截面系数m 。 -1轴的许用弯曲应力。轴的许用弯曲应力。 心轴工作时只承受弯矩而不承受扭矩，所以在应用心轴工作时只承受弯矩而不承受扭矩，所以在应用上式时，应取上式时，应取T T0 0，亦即，亦即M Mcaca=M=M。 转动心轴转动心轴的弯矩在轴截面上所引起的应力是对称循的弯矩在轴截面上所引起的应力是对称循环变应力；环变应力； 固定心轴，考虑起动、停

21、车等的影响，弯矩在轴截固定心轴，考虑起动、停车等的影响，弯矩在轴截面上所引起的应力可视为脉动循环变应力面上所引起的应力可视为脉动循环变应力, ,所以在应所以在应用上式时用上式时, ,其许用应力应为其许用应力应为0 0(0 0 为脉动循环为脉动循环变应力时的许用弯曲应力变应力时的许用弯曲应力),),0 01.71.7-1-1 。（3 3）按疲劳强度条件进行精确校核）按疲劳强度条件进行精确校核 这种校核计算的实质在于确定变应力情况下轴的安全程这种校核计算的实质在于确定变应力情况下轴的安全程度度。在已知轴的外形、尺寸及载荷的基础上，即可通过分。在已知轴的外形、尺寸及载荷的基础上，即可通过分析确定出一

22、个或几个危险截面（这时不仅要考虑计算弯曲析确定出一个或几个危险截面（这时不仅要考虑计算弯曲应力的大小，而且要考虑应力集中和绝对尺寸等因素的影应力的大小，而且要考虑应力集中和绝对尺寸等因素的影响程度）按公式求出计算安全系数响程度）按公式求出计算安全系数Sca，并应使其稍大于或，并应使其稍大于或至少等于设计安全系数至少等于设计安全系数S，即，即 仅有法向应力时，应满足仅有法向应力时，应满足仅有扭转切应力时，应满足仅有扭转切应力时，应满足 设计安全系数值可按下述情况选取：设计安全系数值可按下述情况选取：vS1.31.5，用于材料均匀，载荷与应力计算精确时；，用于材料均匀，载荷与应力计算精确时；vS1

23、.51.8，用于材料不够均匀，计算精确度较低时；，用于材料不够均匀，计算精确度较低时；vS1.82.5，用于材料均匀性及计算精确度很低，或轴的，用于材料均匀性及计算精确度很低，或轴的直径直径d200mm时。时。（4）按静强度条件进行校核）按静强度条件进行校核 v静强度校核的目的在于评定轴对塑性变形的抵抗能力静强度校核的目的在于评定轴对塑性变形的抵抗能力。这。这对那些瞬时过载很大，或应力循环的不对称性较为严重的的对那些瞬时过载很大，或应力循环的不对称性较为严重的的轴是很有必要的。轴是很有必要的。轴的静强度是根据轴上作用的最大瞬时载轴的静强度是根据轴上作用的最大瞬时载荷来校核的荷来校核的。v静强度

24、校核时的强度条件是：静强度校核时的强度条件是：4. 轴的刚度计算轴的刚度计算 轴在载荷作用下，将产生弯曲或扭转变形。若变形量超过允轴在载荷作用下，将产生弯曲或扭转变形。若变形量超过允许的限度，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机器应许的限度，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机器应有的工作性能。有的工作性能。 例如：安装齿轮的轴，若弯曲刚度不足而导致挠度过大时，例如：安装齿轮的轴，若弯曲刚度不足而导致挠度过大时，将影响齿轮的正确啮合，使齿轮沿齿宽和齿高方向接触不良，将影响齿轮的正确啮合，使齿轮沿齿宽和齿高方向接触不良，造成载荷在齿面上严重分布不均。又如采用滑动轴承的轴，若造成载荷在齿面

25、上严重分布不均。又如采用滑动轴承的轴，若挠度过大而导致轴颈偏斜过大时，将使轴颈和滑动轴承发生边挠度过大而导致轴颈偏斜过大时，将使轴颈和滑动轴承发生边沿接触，造成不均匀磨损和过度发热。沿接触，造成不均匀磨损和过度发热。 因此，在设计有刚度要求的轴时，必须进行刚度的校核计算因此，在设计有刚度要求的轴时，必须进行刚度的校核计算。 弯曲刚度以挠度或偏转角来度量弯曲刚度以挠度或偏转角来度量； 扭转刚度以扭转角来度量扭转刚度以扭转角来度量。 轴的刚度校核计算通常是计算出轴在受载轴的刚度校核计算通常是计算出轴在受载时的变形量，并控制其不大于允许值。时的变形量，并控制其不大于允许值。 常见的轴大多可视为简支梁

26、。常见的轴大多可视为简支梁。| 若是若是光轴光轴，可直接用材料力学中的公式计算其挠度或偏转角；，可直接用材料力学中的公式计算其挠度或偏转角；| 若是若是阶梯轴阶梯轴，如果对计算精度要求不高，则可用当量直径法作，如果对计算精度要求不高，则可用当量直径法作近似计算。即近似计算。即把阶梯轴看成是当量直径为把阶梯轴看成是当量直径为dv的光轴的光轴，然后再按材，然后再按材料力学中的公式计算。当量直径为：料力学中的公式计算。当量直径为： 当载荷作用于两支承之间时，当载荷作用于两支承之间时，Ll（l为支承跨距）；为支承跨距）； 当载荷作用于悬臂端时，当载荷作用于悬臂端时，L=l+K（K为轴段的悬臂长度）。为

27、轴段的悬臂长度）。轴的弯曲刚度条件为：轴的弯曲刚度条件为：v挠度：挠度：yy mmv偏转角：偏转角： radyF 轴的扭转变形用每米长的扭转角轴的扭转变形用每米长的扭转角 来表示来表示。圆轴扭转角。圆轴扭转角 的计的计算公式为：算公式为： 光轴光轴 阶梯轴阶梯轴 轴的扭矩刚度条件为轴的扭矩刚度条件为 对于一般传动轴，可取对于一般传动轴，可取 0.51；对于精密传动轴，可取对于精密传动轴，可取 0.250.5 ；对于精度要求不高的轴，对于精度要求不高的轴， 可大于可大于1 5. 轴的设计计算轴的设计计算v初步估算轴径初步估算轴径v初步结构设计初步结构设计v按弯扭合成强度计算按弯扭合成强度计算v修

28、正结构设计修正结构设计v按疲劳强度精确核算按疲劳强度精确核算v绘制工作图绘制工作图任务五任务五 滚动轴承的认识滚动轴承的认识 滚动轴承是现代机器中广泛应用的零件之一，它滚动轴承是现代机器中广泛应用的零件之一，它是是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的。的。 常用的滚动轴承绝大多数已经常用的滚动轴承绝大多数已经标准化标准化，并由专业，并由专业工厂大量制造即供应各种规格常用的轴承。工厂大量制造即供应各种规格常用的轴承。 滚动轴承构成：内圈、外圈、滚动体、保持架滚动轴承构成：内圈、外圈、滚动体、保持架 内圈外圈滚动体保持架一、滚动轴承的基本结构一、滚动轴承的

29、基本结构 内圈用来和轴颈装配。内圈用来和轴颈装配。 外圈用来和轴承座孔装配。外圈用来和轴承座孔装配。 保持架的作用主要是均匀地隔开滚动体。保持架的作用主要是均匀地隔开滚动体。 滚动体的基本类型有：钢球、圆柱滚子、圆锥滚子、鼓形滚滚动体的基本类型有：钢球、圆柱滚子、圆锥滚子、鼓形滚子、不对称鼓形滚子、滚针子、不对称鼓形滚子、滚针 。 通常是内圈随轴颈回转，外圈通常是内圈随轴颈回转，外圈固定，但也可以用于外圈回转固定，但也可以用于外圈回转而内圈不动，或是内、外圈同而内圈不动，或是内、外圈同时回转的场合。当内、外圈相时回转的场合。当内、外圈相对转动时，滚动体即在内、外对转动时，滚动体即在内、外圈的滚

30、道内滚动。圈的滚道内滚动。冲压：低碳钢冲压制成，与滚冲压：低碳钢冲压制成，与滚动体间有较大间隙。动体间有较大间隙。实体：常用铜合金、铝合金或实体：常用铜合金、铝合金或塑料等经切削加工制成，定心塑料等经切削加工制成，定心作用较好。作用较好。 与滑动轴承相比，滚动轴承具有旋转精度与滑动轴承相比，滚动轴承具有旋转精度高、启动力矩小、是标准件、选用方便等高、启动力矩小、是标准件、选用方便等特点。特点。滚动轴承的常用材料滚动轴承的常用材料内、外套圈和滚动体：内、外套圈和滚动体：用滚动轴承钢（用滚动轴承钢（GCr15GCr15、GCr15SiMnGCr15SiMn等）制造。淬等）制造。淬火后表面硬度可达火

31、后表面硬度可达585866HRC66HRC。保持架：保持架： 用比较软的低碳钢、铜合金、铝或塑料制造。用比较软的低碳钢、铜合金、铝或塑料制造。二、滚动轴承的主要型号及其代号二、滚动轴承的主要型号及其代号 （一）滚动轴承的主要类型、性能与特点（一）滚动轴承的主要类型、性能与特点按用于承受外载荷方向的不同来分按用于承受外载荷方向的不同来分向心轴承向心轴承：承受径向载荷：承受径向载荷FrFr的轴承，其中有几种可承受不大的轴承，其中有几种可承受不大的轴向载荷；的轴向载荷；推力轴承推力轴承：只能承受轴向载荷：只能承受轴向载荷FaFa的轴承；的轴承；向心推力轴承向心推力轴承：能同时承受径向载荷与轴向载荷的

32、轴承。：能同时承受径向载荷与轴向载荷的轴承。接触角接触角-向心推力轴承的滚动体与外圈滚道接触点（线）处的向心推力轴承的滚动体与外圈滚道接触点（线）处的法线法线N-NN-N与半径方向的夹角与半径方向的夹角。载荷角载荷角-轴承实际所承受的径向载荷轴承实际所承受的径向载荷FrFr与轴向载荷与轴向载荷FaFa的合力与的合力与半径方向的夹角半径方向的夹角。 接触角接触角 能同时承受径向力能同时承受径向力和较大的轴向力和较大的轴向力 主要用来承受轴向力主要用来承受轴向力主要用来承受径向力主要用来承受径向力径向接触轴承径向接触轴承向心角接触轴承向心角接触轴承轴向接触轴承轴向接触轴承接触角接触角：滚动体的载荷

33、方向线与轴承径向平面之间的夹角滚动体的载荷方向线与轴承径向平面之间的夹角。，承受轴向力的能力承受轴向力的能力。RFAFRFAF 按可承受的载荷方向不同，滚动轴承分为三类：按可承受的载荷方向不同，滚动轴承分为三类：向心轴承向心轴承推力轴承推力轴承向心推力轴承向心推力轴承 按结构形式不同，标准滚动轴承分为按结构形式不同，标准滚动轴承分为1313类，最常用的有六类类，最常用的有六类: :深沟球轴承（深沟球轴承（6 6）圆柱滚子轴承（圆柱滚子轴承（N N、NUNU）推力球轴承（推力球轴承（5 5）角接触球轴承（角接触球轴承（7 7）圆锥滚子轴承（圆锥滚子轴承（3 3）调心球轴承（调心球轴承（1 1）调

34、心滚子轴承（调心滚子轴承（2 2）滚针轴承（滚针轴承（NANA) )向心角接向心角接触轴承触轴承径向接径向接触轴承触轴承推力滚子轴承（推力滚子轴承（8 8）轴向接轴向接触轴承触轴承类型代号类型代号成对使用，成对使用， 反向安装反向安装13-2 滚动轴承的代号（二）滚动轴承的代号前置代号 基 本 代 号 后 置 代 号 轴承组件内部结构代号密封与防尘结构代号保持架及其材料代号特殊轴承材料代号公差等级代号游隙代号承配置代号其它代号类型代号尺寸系列代号内径代号宽度系列代号直径系列代号滚动轴承代号构成滚动轴承代号构成1 1、基本代号、基本代号用代号表示轴承的结构、尺寸、类型、精度等内容，并打印在轴承上

35、。用代号表示轴承的结构、尺寸、类型、精度等内容，并打印在轴承上。 内径代号：内径代号：代代 号号000001010202030304049696内径内径 d d1010121215151717代号代号5 5 类型代号：常用轴承有：类型代号：常用轴承有：6 6、7 7、3 3、5 5、N N等类型。等类型。 公差等级代号：公差等级代号： 分为分为 /P0/P0 、/P6 (/P6x) /P6 (/P6x) 、/P5 /P5 、/P4 /P4 、/P2 /P2 共五级。共五级。游隙分为：游隙分为： /C1 /C1 、/C2/C2、 0 0 、/C3 /C3 、/C4 /C4 、/C5 /C5 共六

36、个组别。共六个组别。 低级低级 高级高级 游隙值：游隙值：小小 大大 尺寸系列代号：尺寸系列代号：直径系列代号：特轻直径系列代号：特轻(0(0、1)1)、轻、轻(2)(2)、中、中(3)(3)、重、重(4)(4)。宽度系列为正常宽度时，代号为宽度系列为正常宽度时，代号为“0 0”，省略不标省略不标。尺寸系列尺寸系列：指内径相同时，轴承有不同的外径（：指内径相同时，轴承有不同的外径（直径直径系列系列）和不同的宽度（）和不同的宽度（宽度系列宽度系列）。）。0 0级省略级省略 0 0组省略。组省略。 2 2、后置代号、后置代号 游隙代号：游隙代号：游隙：指一个套圈相对于另一个套圈，沿径向或沿轴向，游

37、隙：指一个套圈相对于另一个套圈，沿径向或沿轴向， 从一个极限位置到另一个极限位置的移动量。从一个极限位置到另一个极限位置的移动量。 内部结构代号：内部结构代号：7000C7000C： 1515；7000AC7000AC：2525；7000B7000B： 4040； 配置代号：配置代号：/DB/DB：背对背安装（反装）：背对背安装（反装）/DF/DF：面对面安装（正装）：面对面安装（正装）63086308：深沟球轴承，深沟球轴承，33中系列，内径中系列，内径d d=40mm=40mm， 公差为公差为0 0级，游隙为级，游隙为0 0组；组； N105/P5C3N105/P5C3：圆柱滚子轴承，圆柱

38、滚子轴承，11特轻系列，内径特轻系列，内径d d=25mm=25mm，公差为，公差为5 5级，游隙为级，游隙为3 3组；组；7214AC/P47214AC/P4：77角接触球轴承，角接触球轴承，22轻系列，内径轻系列，内径d d=70mm=70mm，公差为，公差为4 4级，游隙为级，游隙为0 0组，组，公称接触角公称接触角=25=25；3021330213：圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承，22轻系列，内径轻系列，内径d d=65mm=65mm，公差为，公差为0 0级，游隙为级，游隙为0 0组；组；注：遇到看不懂的代号时，查阅注：遇到看不懂的代号时，查阅GB/T272-93GB/T272-93。 滚

39、动轴承是标准零件，在机械设计过程中应能较熟练滚动轴承是标准零件，在机械设计过程中应能较熟练地选择滚动轴承的类型与规格。地选择滚动轴承的类型与规格。（一）在机械设计中，滚动轴承选择的一般过程如下图（一）在机械设计中，滚动轴承选择的一般过程如下图所示三、滚动轴承类型的选择三、滚动轴承类型的选择 选择轴承类型时主要考虑以下问题：选择轴承类型时主要考虑以下问题：1 1）载荷方向载荷方向；当当F FA A很大时，选很大时，选 6 6（N N）5 5（8 8）组合使用。）组合使用。当当F FA A较小时，可选较小时，可选 6 6类。类。只受只受 F FR R 时，选时，选径向径向接触轴承（接触轴承（1 1

40、、2 2、6 6、N N）。）。只受只受 F FA A 时，选时，选轴向轴向接触轴承（接触轴承（5 5、8 8）或选（）或选（7 7、3 3）类。）类。同时受同时受 F FR R和和 F FA A时，选时，选向心角向心角接触轴承（接触轴承（7 7、3 3）。2 2）载荷大小载荷大小； 载荷大或有冲击振动时，宜选滚子轴承。载荷大或有冲击振动时，宜选滚子轴承。3 3）转速高低转速高低；转速高或要求旋转精度高时，宜选球轴承。转速高或要求旋转精度高时，宜选球轴承。轴向接触轴承不适宜高转速，轴向接触轴承不适宜高转速，可用可用6 6或或7 7类代替类代替。4 4）调心要求调心要求；轴的刚度低、轴承座孔的同

41、轴度低或多支点轴，选调心轴承。轴的刚度低、轴承座孔的同轴度低或多支点轴，选调心轴承。5 5）经济性经济性； 精度高的价格高，滚子轴承比球轴承价格高。精度高的价格高，滚子轴承比球轴承价格高。（二）滚动轴承类型选择应注意的问题（二）滚动轴承类型选择应注意的问题四、滚动轴承失效形式及设计原则四、滚动轴承失效形式及设计原则 1.1. 滚动轴承的失效形式及基本额定寿命滚动轴承的失效形式及基本额定寿命点蚀胶合磨损1 1）疲劳点蚀疲劳点蚀： 是最常见的失效形式。是最常见的失效形式。 滚动体和套圈滚道承受循环接触应力。滚动体和套圈滚道承受循环接触应力。 点蚀使轴承产生振动和噪音而失效。点蚀使轴承产生振动和噪音

42、而失效。2 2）塑性变形塑性变形： 对于对于转速很低转速很低或或间歇摆动间歇摆动的轴承，会因过大的载荷或冲击载荷，的轴承，会因过大的载荷或冲击载荷，使滚动体或内、外圈滚道产生使滚动体或内、外圈滚道产生塑性变形，形成不均匀的凹坑。塑性变形，形成不均匀的凹坑。3 3）磨粒磨损、粘着磨损磨粒磨损、粘着磨损（胶合）（胶合） 多尘条件下工作的轴承，易产生磨粒磨损。多尘条件下工作的轴承，易产生磨粒磨损。 润滑不良的高速轴承，易产生粘着磨损润滑不良的高速轴承，易产生粘着磨损（胶合）（胶合） 。计算准则：计算准则：1. 1. 转速较高的轴承转速较高的轴承，主要失效形式为，主要失效形式为“点蚀点蚀”，需，需进行

43、寿命计进行寿命计算算。2. 2. 转速很低或摆动的轴承转速很低或摆动的轴承，主要失效形式为，主要失效形式为塑性变形塑性变形，需，需计计算静强度算静强度。3. 3. 高转速轴承高转速轴承，主要失效形式为，主要失效形式为粘着磨损粘着磨损，需，需校核极限转速校核极限转速。滚动轴承的寿命滚动轴承的寿命：指轴承的滚动体或套圈首次出现：指轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀点蚀之前，轴之前，轴承的转数或相应的运转小时数。承的转数或相应的运转小时数。滚动轴承的承载能力滚动轴承的承载能力计算主要是指轴承的寿命计算。计算主要是指轴承的寿命计算。与一般结构的疲劳寿命一样，滚动轴承的疲劳寿命的离散性也是与一般结构的疲劳寿

44、命一样，滚动轴承的疲劳寿命的离散性也是相当大的。相当大的。工程中定义具有工程中定义具有9090可靠度的轴承寿命为可靠度的轴承寿命为轴承的基本额定寿命轴承的基本额定寿命 (L10)(L10) 。基本额定寿命基本额定寿命：指一批相同的轴承，在相同的条件下运转，：指一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中恰有其中恰有9090的轴承尚未产生点蚀时的寿命，用的轴承尚未产生点蚀时的寿命，用 L L10 10 或或 L Lh h1010表示。表示。 L L10 10 的的可靠度可靠度 R R9090。基本额定动载荷基本额定动载荷： 指指L L1010恰为恰为 10106 6 转时，轴承所能承受转时，轴承所能

45、承受的载荷，用的载荷，用 C C 表示。表示。 径向接触轴承的径向接触轴承的 C C 是径向载荷，用是径向载荷，用C Cr r 表示。表示。 向心角接触轴承的向心角接触轴承的 C C 是所受载荷的径向分量，也用是所受载荷的径向分量，也用 C Cr r 表示。表示。 轴向接触轴承的轴向接触轴承的 C C 是中心轴向载荷，用是中心轴向载荷，用 C Ca a 表示。表示。2.2.滚动轴承的基本额定动载荷滚动轴承的基本额定动载荷3.3.当量动载荷当量动载荷当量动载荷当量动载荷：是由轴承实际所受载荷转换得到的与基本额定动载荷：是由轴承实际所受载荷转换得到的与基本额定动载荷 C C 的确的确定条件及性质相

46、同的假想载荷，用定条件及性质相同的假想载荷，用 P 表示。表示。 arYFXFPaFP 径向当径向当量动载荷量动载荷Pr 轴向当轴向当量动载荷量动载荷Pa 当量动载荷当量动载荷X X 、Y Y 分别为分别为轴承的径向载荷系轴承的径向载荷系数与轴向载荷系数数与轴向载荷系数 表表11-811-8查询查询对于只受到径向对于只受到径向载荷载荷FrFr的轴承的轴承rFP 对于只受到轴向对于只受到轴向载荷载荷FaFa的轴承的轴承FrFr、Fa Fa 轴承实轴承实际载荷的径向分量际载荷的径向分量和轴向分量和轴向分量 )(arpYFXFfPapFfP 对于只受到径向对于只受到径向载荷载荷FrFr的轴承的轴承r

47、pFfP 对于只受到轴向对于只受到轴向载荷载荷FaFa的轴承的轴承 实际计算时，轴承当量动载荷为实际计算时，轴承当量动载荷为pf（据经验而定的载荷系数（据经验而定的载荷系数 ）例题例题1 一水泵选用深沟球轴承，已知轴颈一水泵选用深沟球轴承，已知轴颈d=35mm，转，转速速n=2900r/min，轴承所受的径向力，轴承所受的径向力Fr=2300(N)，轴向力轴向力Fa=540(N)，要求使用寿命，要求使用寿命L10h=5000h，试，试选择轴承型号。选择轴承型号。4.角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷与轴向载荷计算角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷与轴向载荷计算正装反装122112ddaeF

48、FF1 1 当当F FaeaeF Fd2d2F Fd1d1时时, ,则轴有向左窜动的趋势则轴有向左窜动的趋势, ,相当于轴承相当于轴承1 1被被“压紧压紧”, ,轴承轴承2 2被被“放松放松”, ,但实际上轴必须处于平衡位置，所以被但实际上轴必须处于平衡位置，所以被“压紧压紧”的轴承的轴承1 1所受的所受的总轴向力总轴向力F Fa1a1必须与必须与F FaeaeF Fd2d2平衡，即平衡，即 Fa1FaeFd2 而被而被“放松放松”的轴承的轴承2 2只受其本身派生的轴向力只受其本身派生的轴向力F Fd2d2，即，即 F Fa2 a2 F Fd2d2 2 2 当当F FaeaeF Fd2d2F

49、Fd1d1时时, ,同前理，被同前理，被“放松放松”的轴承的轴承1 1只受其本身派生的轴向只受其本身派生的轴向力力F Fa1a1，即，即 F Fa1a1F Fd1d1而被而被“压紧压紧”的轴承的轴承2 2所受的总轴向力为所受的总轴向力为: :F Fa2a2F Fd1d1F Faeae五、滚动轴承的组合设计五、滚动轴承的组合设计 组合设计是合理解决轴承的润滑与密封、位置组合设计是合理解决轴承的润滑与密封、位置固定固定、配合关系、间隙调整和装拆等问题。、配合关系、间隙调整和装拆等问题。1. 滚动轴承的轴向固定滚动轴承的轴向固定 要保证轴系正常工作，滚动轴承的内圈和外圈需要轴向固定。要保证轴系正常工

50、作，滚动轴承的内圈和外圈需要轴向固定。（1）内圈固定）内圈固定轴肩固定一端的位置，轴肩高度轴肩固定一端的位置，轴肩高度既既要保证与轴承端面充分接触，还要便于轴承要保证与轴承端面充分接触，还要便于轴承拆卸。拆卸。弹性挡圈结构紧凑，装拆方便，用于承受较小的轴向载荷和转速不高的场合弹性挡圈结构紧凑，装拆方便，用于承受较小的轴向载荷和转速不高的场合。轴端挡圈用螺钉固定在轴端，可承受中等轴向载荷轴端挡圈用螺钉固定在轴端，可承受中等轴向载荷。圆螺母与止动垫圈用于轴向载荷较大、转速较高的场合。圆螺母与止动垫圈用于轴向载荷较大、转速较高的场合。（2）外圈固定）外圈固定外圈的轴向固定装置外圈的轴向固定装置a）挡