机械设计基础第五版滚动轴承.pptx
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1、第第1616章章 滚动轴滚动轴承承教学基本要求教学基本要求1.1.了解滚动轴承的结构、材料、特点和应用;了解滚动轴承的结构、材料、特点和应用;2.2.掌握滚动轴承的类型、代号和选择;掌握滚动轴承的类型、代号和选择;3.3.掌握滚动轴承的失效形式、设计准则及校核计算方掌握滚动轴承的失效形式、设计准则及校核计算方法;法;4.4.能正确进行滚动轴承的组合设计。能正确进行滚动轴承的组合设计。重点与难点重点与难点 1.1.滚动轴承的失效形式、设计准则及滚动轴承的选择;滚动轴承的失效形式、设计准则及滚动轴承的选择;2.2.角角接接触触球球轴轴承承和和圆圆锥锥滚滚子子轴轴承承轴轴向向载载荷荷的的计计算算以以
2、及及滚滚动动轴承基本额定寿命的计算;轴承基本额定寿命的计算;3.3.滚动轴承的组合设计。滚动轴承的组合设计。第1页/共53页概述概述箱体箱体齿轮齿轮轴轴轴承轴承轴承孔轴承孔v作用作用:v支持轴及轴上零件,保持轴的旋转精度支持轴及轴上零件,保持轴的旋转精度v减少转轴与支持面间的摩擦磨损减少转轴与支持面间的摩擦磨损第2页/共53页按摩擦性质按摩擦性质滑动轴承滑动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承设计的内容一般为:滚动轴承设计的内容一般为:根据工作条件合理选用滚动轴承的类型和尺寸,验根据工作条件合理选用滚动轴承的类型和尺寸,验算轴承的承载能力;算轴承的承载能力;综合考虑滚动轴承的定位、装拆、调整、润滑和密
3、综合考虑滚动轴承的定位、装拆、调整、润滑和密封等问题,进行轴承的组合结构设计。封等问题,进行轴承的组合结构设计。第3页/共53页滚动轴承的构造滚动轴承的构造1、组成:组成:内圈、外圈、滚动体、保持架内圈、外圈、滚动体、保持架外圈:与轴承座或零件外圈:与轴承座或零件的孔接触;的孔接触;保持架保持架:内圈:内圈:滚动体:滚动;滚动体:滚动;第4页/共53页2 2、滚动体形状、滚动体形状a)a)球球b)b)圆柱滚子圆柱滚子c)c)圆锥滚子圆锥滚子d)d)滚针滚针e)e)球面滚子球面滚子 e)e)非对称球面滚子非对称球面滚子第5页/共53页3、材料u轴承内、外圈和滚动体:轴承钢 如GCr15、GCr1
4、5SiMn等制造,热处理后硬度一般不低于60HRC,工作表面要求磨削和抛光。由于一般轴承的这些元件都经过150的回火处理,所以通常当轴承的工作温度不高于120时,零件的硬度不会下降。u保持架保持架冲压结构冲压结构实体结构实体结构低碳钢铜合金,铝合金,塑料,树脂等第6页/共53页1.1.摩擦力矩小且摩擦力矩小且稳定稳定,易启动。,易启动。2 2.轴向宽度小,结构紧凑。轴向宽度小,结构紧凑。3.3.能同时承受轴向力和径向力。能同时承受轴向力和径向力。4.4.易润滑。易润滑。5.5.批量生产成本低。批量生产成本低。6.6.对轴的材料和热处理要求低。对轴的材料和热处理要求低。7.7.承受冲击载荷能力差
5、。承受冲击载荷能力差。8.8.寿命短。寿命短。9.9.振动、噪声大。振动、噪声大。10.10.不不宜作成宜作成剖分剖分式式。5、工程应用、工程应用4、滚动轴承特点、滚动轴承特点第7页/共53页16-116-1滚动轴承的基本类型滚动轴承的基本类型1 1、按滚动体形状分按滚动体形状分1)1)球轴承球轴承 2)2)滚子轴承滚子轴承(1)(1)调心球轴承调心球轴承(2)(2)推力球轴承推力球轴承(3)(3)深沟球轴承深沟球轴承(4)(4)角接触球轴承角接触球轴承(1)(1)调心调心滚子滚子轴承轴承(2)(2)推力圆柱滚子轴承推力圆柱滚子轴承(3)(3)圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承(4)(4)圆柱滚子轴承圆
6、柱滚子轴承3)3)滚针轴承滚针轴承第8页/共53页2 2、按受载方向和公称接触角分:、按受载方向和公称接触角分:滚动体与套圈接触滚动体与套圈接触处的法线与轴承的处的法线与轴承的径向平面之间的夹径向平面之间的夹角角 注意:公称接触角越大,滚动轴承承受轴向载荷的能力越大。第9页/共53页按轴承所能承受的载荷方向或公称接触角按轴承所能承受的载荷方向或公称接触角按轴承所能承受的载荷方向或公称接触角按轴承所能承受的载荷方向或公称接触角 的不同的不同的不同的不同分分分分第10页/共53页3、滚动轴承的性能(1)承载能力)承载能力滚子轴承滚子轴承(1.53)球轴承球轴承(2)极限转速极限转速当当d 20 m
7、m时,两者承载能力接近,宜采用球轴承。时,两者承载能力接近,宜采用球轴承。转速过高转速过高 温度 润滑失效润滑失效 滚动体回火或滚动体回火或胶合破坏。胶合破坏。极限转速极限转速-滚动轴承在一定载荷与润滑条件下,允滚动轴承在一定载荷与润滑条件下,允许的最高转速。许的最高转速。大载荷大载荷 采用滚子轴承采用滚子轴承第11页/共53页(3 3)角偏差角偏差影响轴承正常运转。影响轴承正常运转。角偏差角偏差 可采用调心轴承。可采用调心轴承。轴承由于安装误差或轴的变形等都轴承由于安装误差或轴的变形等都会引起内外圈中心线发生相对倾斜。会引起内外圈中心线发生相对倾斜。其倾斜角称为角偏差。其倾斜角称为角偏差。调
8、心轴承第12页/共53页16-216-2滚动轴承的代滚动轴承的代号号滚动轴承的类型很多,而滚动轴承的类型很多,而各类轴承又有不同的结构、各类轴承又有不同的结构、尺寸、公差等级、技术要尺寸、公差等级、技术要求等,为便于组织生产和求等,为便于组织生产和选用,规定了滚动轴承的选用,规定了滚动轴承的代号。代号。内径系列代号尺寸系列代号直径系列代号宽度系列代号类型代号例例 K7211/P5K7211/P5例:61308/P50、1-特轻系列2-轻系列3-中系列4-重系列表示轴承分部件表示轴承公差、结构等0-窄系列(可省略)1正常系列2宽系列2 2、公差等级:、公差等级:/P2、/P4、/P5、/P6x、
9、/P6、/P0 高 低 /P0普通级(代号中不标注)直径系列的对比6410631062106110d表16-21 1、内部结构代号、内部结构代号表表16-616-6C1、C2、C0、C3、C4、C53 3、游隙代号、游隙代号第13页/共53页16-3 16-3 滚动轴承的选择计滚动轴承的选择计算算1.1.向心轴承的载荷分布向心轴承的载荷分布一、受力分析一、受力分析受纯径向载荷Fr时,上半圈滚动体不受力;下半圈各滚动体受力大小方向均不同。受纯轴向载荷时,各滚动体受力相同;如图受力情况,根据力的平衡条件可求出受载最大的滚动体所受的载荷为:第14页/共53页2.2.轴承元件上载荷及应力的变轴承元件上
10、载荷及应力的变化化在承载区,载荷零逐渐增大到最大,再逐在承载区,载荷零逐渐增大到最大,再逐渐减少到零渐减少到零不稳定脉动循环变应力不稳定脉动循环变应力 滚动体滚动体 动圈动圈固定圈:滚动体滚过便受力,大小不变固定圈:滚动体滚过便受力,大小不变稳定的脉动循稳定的脉动循 环变应力环变应力第15页/共53页二、滚动轴承的失效形式二、滚动轴承的失效形式 滚动轴承工作过程中,滚动体和内、外圈滚道分别受到脉滚动轴承工作过程中,滚动体和内、外圈滚道分别受到脉动循环交变应力的作用。在载荷的反复作用下,首先在表面下动循环交变应力的作用。在载荷的反复作用下,首先在表面下一定深度处产生疲劳裂纹,继而扩展到接触表面,
11、形成疲劳点一定深度处产生疲劳裂纹,继而扩展到接触表面,形成疲劳点蚀,使轴承不能正常工作。通常,疲劳点蚀是滚动轴承的主要蚀,使轴承不能正常工作。通常,疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式。失效形式。1 1疲劳点蚀疲劳点蚀疲劳点蚀的形成第16页/共53页2塑性变形 当轴承转速很低或间歇摆动时,一般不会产生疲劳破坏。但当轴承转速很低或间歇摆动时,一般不会产生疲劳破坏。但在很大的静载荷或冲击载荷作用下,会使轴承滚道和滚动体接触在很大的静载荷或冲击载荷作用下,会使轴承滚道和滚动体接触处产生永久变形(滚道表面形成塑性变形凹坑),而使轴承在运处产生永久变形(滚道表面形成塑性变形凹坑),而使轴承在运转中产生剧烈振
12、动和噪声,运转精度的下降,以至轴承不能正常转中产生剧烈振动和噪声,运转精度的下降,以至轴承不能正常工作。工作。第17页/共53页3.磨损润滑不良、密封不严、多尘条件润滑不良、密封不严、多尘条件 第18页/共53页4.胶合 通常在滚动体和套圈之间,特别是滚动体和保通常在滚动体和套圈之间,特别是滚动体和保持架之间有滑动摩擦,如果润滑不充分,发热严重时,持架之间有滑动摩擦,如果润滑不充分,发热严重时,可能使滚动体回火,甚至产生胶合现象。转速越高,可能使滚动体回火,甚至产生胶合现象。转速越高,发热越大,发生胶合的可能性就越高。发热越大,发生胶合的可能性就越高。第19页/共53页注注:其它还有锈蚀、电腐
13、蚀和由于操作、维护不当其它还有锈蚀、电腐蚀和由于操作、维护不当而引起的元件破裂等失效形式。而引起的元件破裂等失效形式。第20页/共53页三、滚动轴承的寿命计算三、滚动轴承的寿命计算1.1.基本额定寿命和基本额定动载荷基本额定寿命和基本额定动载荷滚动轴承的寿命:滚动轴承的寿命:轴轴承承中中任任一一元元件件出出现现疲疲劳劳点点蚀蚀前前所所经经历历的的总总转转数数,或或在在一定转速下的总工作小时数。一定转速下的总工作小时数。轴承寿命相当离散,应与一定的可靠度相联系。轴承寿命相当离散,应与一定的可靠度相联系。滚动轴承的基本额定寿命:滚动轴承的基本额定寿命:一批型号相同的轴承在相同条件下运转,有一批型号
14、相同的轴承在相同条件下运转,有1010的轴承的轴承 产生疲劳点蚀前的总转数或在一定转速下的总工作小时数。产生疲劳点蚀前的总转数或在一定转速下的总工作小时数。即可靠度为即可靠度为90%90%(失效概率为(失效概率为10%10%)时轴承的寿命。)时轴承的寿命。注意:额定寿命随运转条件而变化。注意:额定寿命随运转条件而变化。比如:外载增大,额定寿命降低。比如:外载增大,额定寿命降低。因此,额定寿命并不能直接反映轴承的承载能力。因此,额定寿命并不能直接反映轴承的承载能力。因此,额定寿命并不能直接反映轴承的承载能力。因此,额定寿命并不能直接反映轴承的承载能力。第21页/共53页基本额定动载荷实验条件:对
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