机械设计第十三章1.ppt

机械机械设计第十三章第十三章1v轴承轴承支承轴及轴上零件支承轴及轴上零件保证轴的旋转精度保证轴的旋转精度减少轴与支承之间减少轴与支承之间的摩擦与磨损的摩擦与磨损v与滑动轴承相比与滑动轴承相比优点：优点：摩擦阻力小、启摩擦阻力小、启动容易、效率高、润滑动容易、效率高、润滑简便、易于更换；简便、易于更换；缺点：缺点：抗冲击能力差、抗冲击能力差、工作时有震动和噪声、工作时有震动和噪声、有些场合不适用。有些场合不适用。v设计时所要解决的主要问题设计时所要解决的主要问题轴承本身的设计轴承本身的设计根据工作条件，选择类型及尺寸；根据工作条件，选择类型及尺寸；轴承寿命校核轴承寿命校核滚动轴承装置的设计滚动轴承装置的设计与滚动轴承安装、调整、润滑、密封等有关与滚动轴承安装、调整、润滑、密封等有关的零件组合方案的设计。的零件组合方案的设计。本章内容本章内容v概述概述v滚动轴承的基本类型和及其代号滚动轴承的基本类型和及其代号v滚动轴承的类型的选择滚动轴承的类型的选择v滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况v滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算v轴承装置的设计轴承装置的设计v例题例题v内圈内圈1 1v外圈外圈2 2v滚动体滚动体3 3v保持架保持架4 41.1.滚动轴承的基本结构滚动轴承的基本结构滚动轴承的附加结构2.滚动轴承各部分的作用滚动轴承各部分的作用v内圈与轴颈配合；内圈与轴颈配合；v外圈与轴承座孔配合；外圈与轴承座孔配合；v内内圈圈外外表表面面和和外外圈圈内内表表面面上上有有滚滚道道，滚滚动动体体在在滚道上滚动。滚道上滚动。v保保持持架架均均匀匀分分隔隔各各滚滚动动体体，避避免免各各滚滚动动体体直直接接接触造成严重磨损。接触造成严重磨损。保持架的功能保持架的功能防止与滚动元件的直接接触防止与滚动元件的直接接触，使使摩擦和热量生成降到最低摩擦和热量生成降到最低引导滚动体在滚道上运转引导滚动体在滚道上运转提供润滑空间提供润滑空间在安装或拆卸可分离轴承时在安装或拆卸可分离轴承时，固固定滚动元件定滚动元件3.轴承各部分的材料轴承各部分的材料v内外圈、滚动体内外圈、滚动体强度高、耐磨的铬锰高碳钢。强度高、耐磨的铬锰高碳钢。v保持架保持架 冲压保持架和实体保持架冲压保持架和实体保持架冲压保持架：低碳钢板冲压后铆接或焊接。冲压保持架：低碳钢板冲压后铆接或焊接。实体保持架：铜合金、铝合金或塑料切削加工。实体保持架：铜合金、铝合金或塑料切削加工。4.常用滚动体的类型常用滚动体的类型球形、圆柱形、鼓形、圆锥形、滚针形、球形、圆柱形、鼓形、圆锥形、滚针形、非对称球面非对称球面本章内容本章内容v概述概述v滚动轴承的基本类型和及其代号滚动轴承的基本类型和及其代号v滚动轴承的类型的选择滚动轴承的类型的选择v滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况v滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算v轴承装置的设计轴承装置的设计v例题例题1、滚动轴承的主要类型、滚动轴承的主要类型v按照滚动体的形状按照滚动体的形状球轴承球轴承滚子轴承滚子轴承v按照承受载荷的方向按照承受载荷的方向向心轴承：主要承受径向载荷向心轴承：主要承受径向载荷推力轴承：主要承受轴向载荷推力轴承：主要承受轴向载荷向心推力轴承：可以承受两个方向的载荷。向心推力轴承：可以承受两个方向的载荷。滚动轴承的公称接触角滚动轴承的公称接触角v滚动体与外圈接触处的法线与轴承径向平面的夹角滚动体与外圈接触处的法线与轴承径向平面的夹角称为称为公称接触角公称接触角，简称，简称接触角接触角a a。轴线轴线轴线轴线轴线轴线我国机械工业常用轴承我国机械工业常用轴承v1调心球轴承调心球轴承v2调心滚子轴承调心滚子轴承v3圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承v5推力球轴承推力球轴承v6深沟球轴承深沟球轴承v7角接触球轴承角接触球轴承v8推力圆柱滚子轴承推力圆柱滚子轴承vN圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承vNA滚针轴承滚针轴承vNU 外球面轴承外球面轴承2、各种滚动轴承的性能、各种滚动轴承的性能调心球轴承调心球轴承 1主要承受径向载荷，也可同时承受少量的主要承受径向载荷，也可同时承受少量的双向的轴向载荷；双向的轴向载荷；外圈滚道为球面，具有自动调心性能。外圈滚道为球面，具有自动调心性能。FaFrself-aligning ball bearing 调心滚子轴承调心滚子轴承 2具有调心作用具有调心作用具有调心作用具有调心作用(12.5)(12.5)，主要承受径向载荷，能承受主要承受径向载荷，能承受主要承受径向载荷，能承受主要承受径向载荷，能承受少量的轴向载荷少量的轴向载荷少量的轴向载荷少量的轴向载荷，承载能力比调心球轴承高。，承载能力比调心球轴承高。，承载能力比调心球轴承高。，承载能力比调心球轴承高。FaFrself-aligning roller bearing 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 3 可同时可同时承受径向载荷和单向轴向载荷，承载能力大承受径向载荷和单向轴向载荷，承载能力大。FaFrTaped roller bearing推力球轴承推力球轴承 51（单列）、（单列）、52（双向）（双向）只只能能承承受受轴轴向向载载荷荷，载载荷荷作作用用线线必须与轴线重合。必须与轴线重合。Thrust Ball Bearing 轴圈轴圈轴圈轴圈座圈座圈座圈座圈座圈座圈推力球轴承推力球轴承 51（单列）、（单列）、52（双向）（双向）轴圈：与轴配合轴圈：与轴配合座圈：与机座配合座圈：与机座配合轴圈内径小于座圈内径。轴圈内径小于座圈内径。深沟球轴承深沟球轴承 6主要承受径向载荷，能承受少量的轴向载荷主要承受径向载荷，能承受少量的轴向载荷。大量生产，。大量生产，价格最低。价格最低。FaFrDeep Groove Ball Bearing角接触球轴承角接触球轴承 7可可承承受受径径向向载载荷荷和和单单向向轴轴向向载载荷荷。一一般般成成对对使使用用，接接触触角角越越大大，承承受受轴轴向向载载荷荷的的能能力越高。力越高。70000C a a=15=1570000AC a a=2570000B a a=40FaAngular Contact Bearing推力圆柱滚子轴承推力圆柱滚子轴承 8能承受能承受很大的单向轴向载荷很大的单向轴向载荷Thrust Roller BearingThrust Roller BearingFa轴向力的方向：由轴圈指向座圈。轴向力的方向：由轴圈指向座圈。圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承 NNNUNJ只只能能承承受受径径向向载载荷荷。由由于于滚滚动动体体与与内内外外圈圈是是面面接接触触，承承载能力比深沟球轴承大。载能力比深沟球轴承大。Cylindrical Roller BearingFr滚针轴承滚针轴承 NA RNA径径向向尺尺寸寸很很小小、只只能能承承受受径径向向载载荷荷，承承载载能能力力高高于于圆柱滚子轴承和深沟球轴承。圆柱滚子轴承和深沟球轴承。Needle Roller Bearing滚针推力滚子轴承滚针推力滚子轴承小小 结结v球轴承与滚子轴承相比，球轴承与滚子轴承相比，球轴承允许的极限转速较高（球形滚动体的重量较轻）球轴承允许的极限转速较高（球形滚动体的重量较轻）滚子轴承承受的载荷较大（滚子滚动体与内外圈线接触）。滚子轴承承受的载荷较大（滚子滚动体与内外圈线接触）。v下列轴承主要承受径向载荷，能承受少量的双向轴向载荷下列轴承主要承受径向载荷，能承受少量的双向轴向载荷深沟球轴承深沟球轴承调心球轴承调心球轴承调心滚子轴承调心滚子轴承v下列轴承只能承受径向载荷下列轴承只能承受径向载荷圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承滚针轴承滚针轴承v下列轴承能承受轴向（单向）和径向的联合载荷下列轴承能承受轴向（单向）和径向的联合载荷角接触球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承v下列轴承只能承受轴向载荷下列轴承只能承受轴向载荷推力球轴承推力球轴承推力圆柱滚子轴承推力圆柱滚子轴承3、滚动轴承的代号、滚动轴承的代号v代号：表示类型、结构、尺寸、公差等级、技术性能等代号：表示类型、结构、尺寸、公差等级、技术性能等特特征征的产品代号。的产品代号。前置前置代号代号基本代号基本代号后置代号后置代号（字母）或（字母）或加数字加数字数字数字字母字母数字数字数字数字数数字字数数字字成成套套轴轴承承分分部部件件代代号号类类型型代代号号尺寸系列代号尺寸系列代号内内径径系系列列代代号号内内部部结结构构改改变变、公公差差等等级级及及其其他他宽宽度度或或高高度度系系列列代代号号直直径径系系列列代代号号类型代号类型代号尺寸代号尺寸代号v尺寸系列代号由宽尺寸系列代号由宽(高高)度系列代号（基本代号左起度系列代号（基本代号左起第位）和直径系列代号第位）和直径系列代号(基本代号左起第位基本代号左起第位)组组合而成。合而成。直径与宽度系列直径与宽度系列直径系列直径系列宽度系列宽度系列高度系列高度系列尺寸系列尺寸系列宽度系列宽度系列直径系列直径系列向心轴承和推力轴承的常用尺寸系列代号向心轴承和推力轴承的常用尺寸系列代号直径系列代号直径系列代号推力轴承推力轴承向心轴承向心轴承01(0)0(0)1101120211011234特轻特轻轻轻中中重重(0)2(0)3(0)41213222324121314222324(0)1212窄窄正常正常宽宽正常正常尺寸系列代号尺寸系列代号宽度系列代号宽度系列代号高度系列代号高度系列代号内径代号内径代号轴承公称轴承公称内径内径（mm）内径代号内径代号示例示例1012151700010203深沟球轴承深沟球轴承620101表示轴承内径为表示轴承内径为12mm20480轴承公称内径除以轴承公称内径除以5的商数，的商数，商数为个位数时，则在商数商数为个位数时，则在商数左边补左边补0深沟球轴承深沟球轴承620505表示轴承内径为表示轴承内径为25mm轴承内部结构常用代号轴承内部结构常用代号 轴承类型轴承类型 代代 号号 含含 义义 示示 例例 B =40 7210B 角接触球轴承角接触球轴承 C =15 7210C AC =25 7210AC圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 B 接触角接触角加大加大 32310BE 加强型加强型 N207E后置代号后置代号密封及防尘密封及防尘精度等级精度等级游隙组别游隙组别代号代号含含 义义代号代号含义含义代号代号含义含义NNRRS2RSZZZ外圈带止动槽外圈带止动槽外圈带止动槽及止外圈带止动槽及止动环动环单面带密封圈单面带密封圈两面带密封圈两面带密封圈单面带防尘盖单面带防尘盖两面带防尘盖两面带防尘盖P0P6P5P4P2P0级精度，省级精度，省略不写略不写P6级精度级精度P5级精度级精度P4级精度级精度P2级精度级精度C2C0C3C4C5C2组游隙组游隙C0组游隙，省组游隙，省略不写略不写C3组游隙组游隙C4组游隙组游隙C5组游隙组游隙内部内部结构结构轴承后置代号排列顺序轴承后置代号排列顺序后置代号组后置代号组含含 义义1密封与防尘密封与防尘套圈变形套圈变形238保持架保持架及材料及材料游隙游隙轴承轴承材料材料公差公差等级等级配置配置其它其它7456轴承游隙轴承游隙径向游隙径向游隙轴向游隙轴向游隙温度对轴承游隙的影响温度对轴承游隙的影响游游隙隙压缩压缩扩扩张张冷冷热热安装对轴承游隙的影响安装对轴承游隙的影响压缩压缩扩张扩张减小的减小的径向游隙径向游隙安装游隙小安装游隙小于原始于原始游隙游隙滚动轴承代号示例滚动轴承代号示例 1 6 2 2 03轴承内径轴承内径 d=17 mm直径系列代号，直径系列代号，2(轻轻)系列系列 宽度系列代号，宽度系列代号，2(宽宽)系列系列 深沟球轴承深沟球轴承 公差等级为公差等级为0级级;游隙组为游隙组为0组；组；7 (0)3 12 AC /P6公称接触角公称接触角=25 轴承内径轴承内径 d=125=60 mm直径系列代号，直径系列代号，3(中中)系列系列 宽度系列代号，宽度系列代号，0(窄窄)系列，代号为系列，代号为0，不标出，不标出 角接触球轴承角接触球轴承 公差等级公差等级6级级 游隙组为游隙组为0组；组；滚动轴承代号示例滚动轴承代号示例 2 3 0 2 13轴承内径轴承内径 d=65 mm直径系列代号，直径系列代号，2(轻轻)系列系列 宽度系列代号，宽度系列代号，0(窄窄)系列系列 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 公差等级为公差等级为0级级;游隙组为游隙组为0组；组；轴承的各部分尺寸轴承的各部分尺寸轴承的各部分尺寸轴承的各部分尺寸本章内容本章内容v概述概述v滚动轴承的基本类型和及其代号滚动轴承的基本类型和及其代号v滚动轴承的类型的选择滚动轴承的类型的选择v滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况v滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算v轴承装置的设计轴承装置的设计v例题例题运行条件运行条件现有空间现有空间不对心不对心速度速度寿命寿命负荷大小负荷大小/方方向向/性质性质13-3 滚动轴承类型的选择滚动轴承类型的选择一、一、考虑轴承的载荷考虑轴承的载荷v载荷大小载荷大小滚子轴承滚子轴承 线接触线接触 承载能力强承载能力强球轴承球轴承 点接触点接触 承载能力较低承载能力较低v载荷方向载荷方向纯径向载荷纯径向载荷：深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承纯轴向载荷纯轴向载荷：推力球轴承或推力滚子轴承推力球轴承或推力滚子轴承径向与轴向联合载荷径向与轴向联合载荷：角接触轴承（角接触球轴承、圆锥滚子轴承）角接触轴承（角接触球轴承、圆锥滚子轴承）二、二、轴承的转速轴承的转速 转速过高转速过高 温度温度 润滑失效润滑失效 滚动体回火或胶滚动体回火或胶合破坏。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。具体可查阅设计手册或轴承样本。许的最高转速。具体可查阅设计手册或轴承样本。选用原则：选用原则：1.球轴承比滚子轴承的极限转速高，应优先选用球轴承；球轴承比滚子轴承的极限转速高，应优先选用球轴承；2.在高速时，以选用超轻、特轻及轻系列的轴承；内径相同时，在高速时，以选用超轻、特轻及轻系列的轴承；内径相同时，外径越小，滚动体就越轻小，产生的离心惯性力也小；外径越小，滚动体就越轻小，产生的离心惯性力也小；3.保保持持架架的的材材料料对对轴轴承承转转速速影影响响极极大大，实实体体保保持持架架比比冲冲压压保保持架允许有更高一些的转速；持架允许有更高一些的转速；4.推推力力轴轴承承的的极极限限转转速速很很低低，当当工工作作转转速速高高时时，若若轴轴向向载载荷荷不是十分大，可以采用角接触球轴承来承受纯轴向力；不是十分大，可以采用角接触球轴承来承受纯轴向力；5.若若工工作作转转速速超超过过了了轴轴承承样样本本，可可以以用用提提高高公公差差等等级级、适适当增大游隙、选用循环冷却等方法。当增大游隙、选用循环冷却等方法。v调调心心轴轴承承的的外外圈圈滚滚道道表表面面是是球球面面，能能自自动动补补偿偿两两滚滚道道轴轴心心线线的的角角偏偏差差，从从而而保保证证轴轴承承正正常工作。常工作。v滚滚针针轴轴承承对对轴轴线线偏偏斜斜最最为为敏敏感感，应应尽尽可可能能避避免在轴线有偏斜的情况下使用。免在轴线有偏斜的情况下使用。三、轴承的调心性能三、轴承的调心性能 由由于于安安装装原原因因造造成成 轴轴承承内内外外圈圈中中心心线线之之间间的的相相对对倾倾斜斜角角称称为为角偏差角偏差。各类轴承内圈轴线相对于外圈轴线的角偏差限度不同。各类轴承内圈轴线相对于外圈轴线的角偏差限度不同。角偏差产生的原因：角偏差产生的原因：角偏差产生的原因：角偏差产生的原因：轴刚度差、挠曲变形大，座孔轴线不平行或不同轴、多支点轴轴刚度差、挠曲变形大，座孔轴线不平行或不同轴、多支点轴轴刚度差、挠曲变形大，座孔轴线不平行或不同轴、多支点轴轴刚度差、挠曲变形大，座孔轴线不平行或不同轴、多支点轴两轴孔中心线相交两轴孔中心线相交两轴孔不同轴两轴孔不同轴轴发生挠曲变形轴发生挠曲变形轴承选型举例：轴承选型举例：1 1）直齿圆柱齿轮轴：）直齿圆柱齿轮轴：2 2）斜齿轮、锥齿轮、蜗轮轴：）斜齿轮、锥齿轮、蜗轮轴：3 3）悬臂圆锥齿轮轴：）悬臂圆锥齿轮轴：4 4）蜗杆轴：）蜗杆轴：本章内容本章内容v概述概述v滚动轴承的基本类型和及其代号滚动轴承的基本类型和及其代号v滚动轴承的类型的选择滚动轴承的类型的选择v滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况v滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算v轴承装置的设计轴承装置的设计v例题例题FN0FNiFNiF Fr r一、轴承工作时轴承元件上的载荷分布一、轴承工作时轴承元件上的载荷分布径径向向力力Fr通通过过轴轴径径传传给给向向心心轴轴承承的的内内圈圈，位位于于上上半半圈圈的的滚滚动动体体不不会会受受力力（非承载区）；（非承载区）；下下半半圈圈的的滚滚动动体体将将此此载载荷荷传传到到外外圈圈上（承载区）。上（承载区）。向心轴承承受径向载荷向心轴承承受径向载荷在在处处于于Fr作作用用线线上上的的接接触触点点处处接接触触载载荷最大，两边逐渐减小。荷最大，两边逐渐减小。径向游隙的存在使实际承载区的范围小于径向游隙的存在使实际承载区的范围小于180游隙较小游隙较小游隙较大游隙较大一、轴承工作时轴承元件上的载荷分布一、轴承工作时轴承元件上的载荷分布二、滚动体的应力变化情况二、滚动体的应力变化情况滚动体、动圈上确定点的应力变化滚动体、动圈上确定点的应力变化 HFNito承载区固定圈上确定点的应力变化承载区固定圈上确定点的应力变化 HFNito有载荷有载荷无载荷无载荷接触应力为稳定脉动循环接触应力为稳定脉动循环接触应力为周期性非稳定循环接触应力为周期性非稳定循环F1F2F2F3F3F Fr raFrO O载荷作用中心载荷作用中心可查轴承标准可查轴承标准Fn1F1Fd1Fd 内部轴向力，是由于内部轴向力，是由于结构原因而产生的附加内部轴结构原因而产生的附加内部轴向力。向力。其大小：其大小：查表，查表，方向：方向：如图。如图。FdFd使内外圈有分离趋势，使内外圈有分离趋势，向心推力轴承必须：向心推力轴承必须：成对使用，对称安装。成对使用，对称安装。三、派生轴向力的产生三、派生轴向力的产生v角角接接触触向向心心轴轴承承在在承承受受径径向向载载荷荷时时，要要产产生生派派生生轴轴向向力力Fd，Fd的方向总是由的方向总是由外圈的宽边指向窄边外圈的宽边指向窄边。v派派生生轴轴向向力力的的大大小小取取决决于于该该轴轴承承所所受受的的径径向向载载荷荷和和轴轴承承的结构。的结构。70000C70000AC70000B30000派生轴向力的计算派生轴向力的计算两种安装方式两种安装方式正装（面对面安装）正装（面对面安装）正装（面对面安装）正装（面对面安装）反装（背对背安装）反装（背对背安装）反装（背对背安装）反装（背对背安装）简图：简图：两外圈宽边相对两外圈宽边相对两外圈窄边相对两外圈窄边相对ddFFddFF反装（背靠背安装）反装（背靠背安装）反装（背靠背安装）反装（背靠背安装）正装（面对面安装）正装（面对面安装）正装（面对面安装）正装（面对面安装）说说 明明v圆圆锥锥滚滚子子轴轴承承和和角角接接触触球球轴轴承承总总是是在在径径向向和和轴轴向向载载荷荷联联合合作作用下工作。用下工作。v各各滚滚动动体体外外圈圈反反力力的的轴轴向向分分量量构构成成轴轴承承的的派派生生轴轴向向力力，使使外外圈与滚动体和内圈组合体有分离的趋势，即产生轴向窜动量。圈与滚动体和内圈组合体有分离的趋势，即产生轴向窜动量。v轴轴上上的的外外部部轴轴向向载载荷荷将将阻阻止止这这种种分分离离趋趋势势，减减轻轻轴轴向向窜窜动动量量，并使下半圈尽可能多的滚动体受载。并使下半圈尽可能多的滚动体受载。本章内容本章内容v概述概述v滚动轴承的基本类型和及其代号滚动轴承的基本类型和及其代号v滚动轴承的类型的选择滚动轴承的类型的选择v滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况v滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算v轴承装置的设计轴承装置的设计v例题例题13.5 滚动轴承寿命的计算滚动轴承寿命的计算v失效形式失效形式v轴承寿命轴承寿命v基本额定动载荷基本额定动载荷v轴承寿命计算公式轴承寿命计算公式v当量动载荷的计算当量动载荷的计算v角接触轴承轴向载荷的计算角接触轴承轴向载荷的计算v滚动轴承的静载荷计算滚动轴承的静载荷计算一、失效形式点蚀点蚀v金属疲劳：长时间的重复应力金属疲劳：长时间的重复应力v在使用时，轴承材料受到循环的压应力在使用时，轴承材料受到循环的压应力v即使是正确维护使用的轴承也会出现失效即使是正确维护使用的轴承也会出现失效一、失效形式v其它失效形式其它失效形式永久变形永久变形 磨粒磨损磨粒磨损胶合胶合由于安装时操作不当、维护不当。引起轴承元由于安装时操作不当、维护不当。引起轴承元件的破裂等其他失效形式。件的破裂等其他失效形式。保持架与滚动体摩擦产生的磨损保持架与滚动体摩擦产生的磨损外圈滚道塑性变形外圈滚道塑性变形内圈胀裂内圈胀裂内圈滚道磨损内圈滚道磨损安装不当占轴承提前失效原因的安装不当占轴承提前失效原因的16%润滑不当占轴承提前失效原因的润滑不当占轴承提前失效原因的36%润滑不当包括以下三种类型润滑不当包括以下三种类型:1、填充量错误、填充量错误:过多过多 过少过少2、润滑脂的选型错误、润滑脂的选型错误:性能质量达不到要求性能质量达不到要求 不能适应实际的应用需要不能适应实际的应用需要3、污染、污染:杂质混入润滑脂中杂质混入润滑脂中 操作不当操作不当(工作环境脏污工作环境脏污)滚动轴承的设计准则滚动轴承的设计准则中、高速下运转的轴承中、高速下运转的轴承(n10 r/min)按疲劳强度进行按疲劳强度进行设计。即保证轴承在规定的寿命期内不发生疲劳点蚀。设计。即保证轴承在规定的寿命期内不发生疲劳点蚀。对于转速很低（对于转速很低（n 10r/min)或在一定角度内缓慢摆动或在一定角度内缓慢摆动的轴承的轴承按静强度进行设计，即保证轴承在工作中不发按静强度进行设计，即保证轴承在工作中不发生超过允许的塑性变形。生超过允许的塑性变形。高速下运转的轴承高速下运转的轴承除按疲劳强度进行设计外，还应校除按疲劳强度进行设计外，还应校核极限转速。核极限转速。二、轴承的寿命 轴轴承承中中任任一一元元件件出出现现点点蚀蚀疲疲劳劳破破坏坏之之前前所所经经历历的的转转数数（以以10106 6转转为为单单位位）或或在在某某一一转转速速下下工工作作的的总小时数，称为总小时数，称为轴承的寿命轴承的寿命。最低寿命：过于保守最低寿命：过于保守最长寿命：不安全最长寿命：不安全计算时，若按计算时，若按 采用采用基本额定寿命基本额定寿命。轴承的基本额定寿命基基本本额额定定寿寿命命L10：一一批批相相同同的的轴轴承承，在在相相同同的的条条件件下下运运转转，其其中中90%的的轴轴承承不不发发生生点点蚀蚀以以前前能能运运转转的的转转数数（以以106转转为为单单位位）或或在在一一定定转转速速下下工工作作的的总总小时数小时数Lh。物理意义：物理意义：1）对一批轴承而言：指）对一批轴承而言：指90%轴承能达到或超过的寿命。轴承能达到或超过的寿命。2）对对一一个个具具体体轴轴承承而而言言：该该轴轴承承能能达达到到或或超超过过该该寿寿命命的的概概率为率为90%。表表13-3 轴承预期寿命轴承预期寿命Lh的参考值的参考值 使使 用用 场场 合合 不经常使用的仪器和设备不经常使用的仪器和设备 3003000 Lh/单位：单位：h 短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果 30008000 间断使用，中断时会引起严重后果间断使用，中断时会引起严重后果 800012000 每天每天8h工作的机械工作的机械 1200020000 每天每天24h连续工作的机械连续工作的机械 4000060000 每天每天24h连续工作的机械连续工作的机械,中断时会引起严重后果中断时会引起严重后果 100000200000 v基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命达到基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命达到106转转时，轴承所承受的载荷，用字母时，轴承所承受的载荷，用字母C表示。表示。对向心轴承对向心轴承 径向基本额定动载荷径向基本额定动载荷 Cr对推力轴承对推力轴承 轴向基本额定动载荷轴向基本额定动载荷 Ca对向心角接触轴承对向心角接触轴承载荷的径向分量。载荷的径向分量。v不同型号的轴承有不同的基本额定动载荷，表征了不同型号的轴承有不同的基本额定动载荷，表征了不同型号轴承承受载荷能力的大小。不同型号轴承承受载荷能力的大小。三、三、轴承的基本额定动载荷轴承的基本额定动载荷0 1 2 3 4 5 10 15 L(106)29.5252015105P KN通过试验得出如图所示通过试验得出如图所示6208轴承的载荷轴承的载荷寿命寿命曲曲线。线。曲曲线上对应于线上对应于 Lh=106 的载荷为的载荷为:29.5KN。四、四、滚动轴承的寿命计算公式滚动轴承的寿命计算公式载荷载荷-寿命曲线的公式：寿命曲线的公式：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 寿命指数寿命指数寿命指数寿命指数P 当量动载荷当量动载荷 N基本额定基本额定寿命寿命轴承转速，轴承转速，r/min当量动载当量动载荷，荷，N基本额定动载荷，查基本额定动载荷，查机械零件设计手册机械零件设计手册预期寿命，预期寿命，查表查表基本额定动载基本额定动载荷计算值荷计算值 工作温度高于工作温度高于120C时时引入温度系数引入温度系数ft（表表134）轴承工作温度轴承工作温度（）120125150200250300ft10.950.900.800.700.60修正后的计算公式：修正后的计算公式：五、滚动轴承的当量动载荷五、滚动轴承的当量动载荷v滚滚动动轴轴承承的的基基本本额额定定动动载载荷荷是是在在一一定定试试验验条条件件下下确定的。确定的。v将将工工作作中中的的实实际际载载荷荷换换算算为为与与基基本本额额定定动动载载荷荷条条件相同的当量动载荷件相同的当量动载荷P才能进行计算轴承寿命。才能进行计算轴承寿命。v当当量量动动载载荷荷P是是一一个个假假想想的的载载荷荷。在在当当量量动动载载荷荷P作作用用下下的的轴轴承承的的寿寿命命与与工工作作中中实实际际载载荷荷作作用用下下的的寿命相同。寿命相同。XX径向动载系数，径向动载系数，径向动载系数，径向动载系数，F Fr r对寿命影响效应的大小；对寿命影响效应的大小；对寿命影响效应的大小；对寿命影响效应的大小；YY轴向动载系数，轴向动载系数，轴向动载系数，轴向动载系数，F Fa a对寿命影响效应的大小；对寿命影响效应的大小；对寿命影响效应的大小；对寿命影响效应的大小；式中：式中：式中：式中：对只能承受径向载荷的向心轴承，如圆柱滚子轴承、对只能承受径向载荷的向心轴承，如圆柱滚子轴承、滚针轴承，滚针轴承，P=Fr，即即Y=0。对只能承受纯轴向力的推力轴承：对只能承受纯轴向力的推力轴承：P=Fa 即即X=0 五、滚动轴承的当量动载荷五、滚动轴承的当量动载荷轴承类型轴承类型Fa/FreFa/Fr e判断判断系数系数e名称名称代号代号XYXY调心球轴承调心球轴承100001Y10.65Y2调心滚子轴承调心滚子轴承200001Y10.67Y2圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承30000100.40Ye表表 13-5 动载荷系数动载荷系数 X、Y五、滚动轴承的当量动载荷五、滚动轴承的当量动载荷轴承类型轴承类型相对轴向载相对轴向载荷荷Fa/FreFa/Fr e判断系数判断系数e名称名称代号代号Fa/C0XYXY深沟球深沟球轴承轴承600000.0250.0400.0700.1300.2500.500100.562.01.81.61.41.21.00.220.240.270.310.370.44角接触角接触球轴承球轴承70000Ca=150.0150.0290.0580.0870.1200.170100.441.471.401.301.231.161.020.380.400.430.460.470.50五、滚动轴承的当量动载荷五、滚动轴承的当量动载荷 考虑到工作中的冲击和振动会使轴承寿命降低，考虑到工作中的冲击和振动会使轴承寿命降低，为此又引进载荷系数为此又引进载荷系数fP 载荷系数载荷系数 fP载荷性质载荷性质载荷系数载荷系数举例举例无冲击或轻微冲无冲击或轻微冲击击1.01.2电机、汽轮机、通风机、水泵等电机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击或中等中等冲击或中等惯性力惯性力1.21.8机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选矿机、冶金机械、卷扬机械等矿机、冶金机械、卷扬机械等强大冲击强大冲击1.83.0碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等六、六、轴承径向载荷和轴向载荷的确定轴承径向载荷和轴向载荷的确定径向载荷径向载荷Fr是外界作用在轴上的径向载荷在各轴是外界作用在轴上的径向载荷在各轴承上产生的径向支反力。承上产生的径向支反力。即：该轴承的即：该轴承的水平面内的支反力水平面内的支反力与与垂直面内的支反垂直面内的支反力力的矢量和，近似认为支反力的作用点位于的矢量和，近似认为支反力的作用点位于轴承宽轴承宽度的中点处度的中点处。1.轴承的径向载荷轴承的径向载荷 2.轴向载荷的确定轴向载荷的确定v轴轴向向载载荷荷并并不不完完全全由由外外界界作作用用在在轴轴上上的的轴轴向向作作用用力产生。力产生。深深沟沟球球轴轴承承的的轴轴向向载载荷荷由由作作用用在在轴轴上上的的总总轴轴向向力力Fae决决定定,Fae 指指向向的的轴轴承承Fa=Fae，另另一一轴轴承承所受轴向力为零；所受轴向力为零；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力力由由外外界界作作用用在在轴上的总轴向力和派生轴向力的平衡条件决定。轴上的总轴向力和派生轴向力的平衡条件决定。例题例题v某某轴轴由由一一对对代代号号为为6210深深沟沟球球轴轴承承支支承承，已已知知，轴轴受受径径向向外外载载荷荷FR15000N，轴轴向向外外载载荷荷Fae1500N，求求两两轴轴承承的的轴轴向载荷向载荷Fa。12FRFae200100 F Faeae指向轴承指向轴承指向轴承指向轴承2 2，则，则，则，则F Faeae由轴承由轴承由轴承由轴承2 2承受，轴承承受，轴承承受，轴承承受，轴承1 1不承受不承受不承受不承受轴向载荷，即：轴向载荷，即：轴向载荷，即：轴向载荷，即：例题例题 v一一农农用用水水泵泵，决决定定选选用用深深沟沟球球轴轴承承，轴轴颈颈直直径径d=35mm，转转速速n=1400r/min，已已知知径径向向载载荷荷Fr=1810N，轴轴向向载载荷荷Fa=740N，预预期计算寿命期计算寿命Lh=3000h，试选择轴承的型号。，试选择轴承的型号。解：解：1.安装轴承的轴颈为安装轴承的轴颈为35mm，试选用，试选用6007轴承，轴承，查表确定该轴承的查表确定该轴承的Cr=16.2 kN，Cor=10.5kN。则：则：Fa/Fr74018100.41相对轴向载荷相对轴向载荷 工作机为水泵，则取工作机为水泵，则取fp=1.1，ft=1查表查表1.1.若若 Fae+Fd2 Fd1 轴与内圈轴与内圈和滚动体有右移趋势和滚动体有右移趋势压紧端：压紧端：Fa1=Fae+Fd2 放松端：放松端：Fa2=Fd2 Fae外圈窄边相对安装外圈窄边相对安装(正装正装)a1a2O1O212Fd2Fr2Fd1Fr1向心推力轴承的轴向力计算向心推力轴承的轴向力计算Fae2.2.若若 Fae+Fd2 Fd1放松端：放松端：Fa1=Fd1 压紧端：压紧端：Fa2=Fd1-Fae结论：结论：放松端轴承的轴向载荷放松端轴承的轴向载荷 =自身派生轴向力自身派生轴向力 压紧端轴承的轴向载荷压紧端轴承的轴向载荷=其余轴向力的代数和其余轴向力的代数和Faea2a1O1O212外圈宽边相对安装外圈宽边相对安装(反装反装)FaeFd2Fr2Fd1Fr11.若若 Fae+Fd2 Fd1 则有：则有：压紧端：压紧端：Fa1=Fae+Fd2 放松端：放松端：Fa2=Fd2 2.2.若若 Fae+Fd2 Fd2Fr2Fr2Fr2Fr2Fr1Fr1Fr1Fr1Fd2Fd2Fd2Fd2Fd1Fd1Fd1Fd1 轴承轴承2被被压紧压紧，轴承，轴承1被被放松放松，故，故Fa2=Fd1+FA=3250 NFa1=Fd1=1250 N3 3、计算两轴承的当量动载荷、计算两轴承的当量动载荷P P查表查表13-5得得X1=1，Y1=0轴承轴承1 1的当量动载荷的当量动载荷P1P1：查表查表13-5得得X2=0.4，Y2=2轴承轴承2的当量动载荷的当量动载荷P2：4、验算两轴承的寿命、验算两轴承的寿命滚子轴承的滚子轴承的e e10/3，则轴承，则轴承1的寿命的寿命 由此可见，轴承由此可见，轴承由此可见，轴承由此可见，轴承2 2和轴承和轴承和轴承和轴承1 1都满足寿命要求。都满足寿命要求。都满足寿命要求。都满足寿命要求。