滚动轴承教案.doc

汽车机械基础 　　　　　　　　　　第55、56课时　　　　　　　　　　　　　
课 题： 滚动轴承
课 型： 理论讲授
教学目的： 使学生了解了解滚动轴承的分类，结构、类型、代号
掌握滚动轴承选择的方法，能进行寿命计算等
教学要求： 要求学生掌握掌握滚动轴承选择的方法。
重点： 滚动轴承选择的方法
难点： 行星轮系结构
教 具： 挂图，多媒体
教学方法与手段： 图表分析，说明结论，实例讲解
实例讲解法， 实施步骤：
引入：滚动轴承是机器上一种重要的通用部件。它依靠主要元件间的滚动接触来支撑转动零件，具有摩擦阻力小、容易起动、效率高、轴向尺寸小等优点，而且由于大量标准化生产，具有制造成本低的优点。因而在各种机械中得到了广泛的使用。
正题：
初步采用的方法:概念的理解，用举例法引入滚动轴承的概念。
滚动轴承的结构、类型和代号
一、滚动轴承的基本结构
滚动轴承严格来说是一个组合标准件，其基本结构如图所示。它主要有内圈、外圈、滚动体和保持架等四个部分所组成。通常其内圈用来与轴颈配合装配，外圈的外径用来与轴承座或机架座孔相配合装配。有时也有轴承内圈与轴固定不动、外圈转动的场合。
作为转轴支撑的滚动轴承，显然其中的滚动体是必不可少的元件；有时为了简化结构，降低成本造价，可根据需要而省去内圈、外圈、甚至保持架等。这时滚动体直接与轴颈和座孔滚动接触。例如自行车上的滚动轴承就是这样的简易结构。
图14－2
当内、外圈相对转动时，滚动体即在内外圈的滚道中滚动。
常见的滚动体形状如图14-2所示，有
图14－1

滚动轴承的内、外圈和滚动体一般采用轴承铬钢（如GCr9、Gcr15、GCr15SiMn等）经淬火制成，硬度HRC60以上。
保持架使滚动体均匀分布在圆周上，其作用是：避免相邻滚动体之间的接触。保持架有冲压式和实体式两种。
冲压式：用低碳钢冲压制成。
实体式：用铜合金、铝合金或工程塑料。具有较好的定心精度，适用于较高速的轴承。
二、滚动轴承的主要类型及性能
滚动轴承的分类依据主要是其所能承受的载荷方向（或公称接触角）和滚动体的种类。
所以滚动轴承的一个重要参数就是接触角。接触角的概念：滚动体和套圈接触处的法线与轴承径向平面（垂至于轴承轴心线的平面）之间的夹角α称为公称接触角。α越大，则轴承承受轴向载荷的能力就越大。
按轴承的内部结构和所能承受的外载荷或公称接触角的不同，滚动轴承分为：
1、向心轴承（也称径向轴承）：主要或只能承受径向载荷的滚动轴承，其公称压力角为0º～45º。向心轴承按公称接触角的不同又可以分为0º的向心轴承，如深沟球轴承、圆柱滚子轴承和滚针轴承等。向心轴承按公称接触角的不同又可以分为
（1）径向接触轴承：公称接触角为0º的向心轴承，如深沟球轴承、圆柱滚子轴承和滚针轴承等。其中深沟球轴承除了主要承受径向载荷外，同时还可以承受一定的轴向载荷（双向），在高转速时甚至可以代替推力轴承来承受纯轴向载荷，因此有时也把它看作向心推力轴承。它的设计计算也与后述的向心推力轴承（角接触球轴承、圆锥滚子轴承类似）。与尺寸相同的其它轴承相比，深沟球轴承具有摩擦因数小、极限转速高的优点，并且价格低廉，故获得了最为广泛的应用。
（2）向心角接触轴承：公称接触角在0º～45º的向心轴承，如角接触球轴承、圆锥滚子轴承、调心轴承等。
两种调心轴承在主要承受径向载荷的同时，也可以承受不大的轴向载荷。其主要特点在于：允许内外圈轴线有较大的偏斜（2º～3º），因而具有自动调心的功能，可以适应轴的挠曲和两轴承孔的同轴度误差较大的情况。
2、推力轴承：主要用于承受轴向载荷的滚动轴承，其公称接触角为45º～90º。推力轴承按公称接触角的不同又分为
（1）轴向接触轴承：公称接触角为90º的推力轴承，如推力球轴承等。
（2）推力角接触轴承：公称接触角为45º到90º的推力轴承，如推力角接触轴承等。
按照承受单向轴向力和双向轴向力可以分为单列和双列推力轴承。
3、向心推力轴承：这类轴承包括角接触球轴承和圆锥滚子轴承，可以同时承受径向载荷和较大的轴向载荷。
在工程上常用的滚动轴承五类：深沟球轴承、圆柱滚子轴承、单列推力球轴承、角接触球轴承和圆锥滚子轴承。
各类轴承的承载性能见教材表格所列。
三、滚动轴承的代号（必须掌握）
滚动轴承的种类很多，而各类轴承又有不同结构、尺寸和公差等级等，为了表征各类轴承的不同特点，为了便于组织生产、管理、选择和使用，国家标准中规定了滚动轴承代号的表示方法，由数字和字母所组成。
滚动轴承的代号有三个部分代号所组成：前置代号、基本代号和后置代号。见下表：
前置代号
基本代号
后置代号（组）
轴承类型
尺寸系列
轴承内径
内部结构
密封防尘套圈变型
保持架
（材料）
轴承材料
公差等级
游隙
配置
其它

1、基本代号
基本代号是表示轴承主要特征的基础部分，也是我们应着重掌握的内容，包括轴承类型、尺寸系列和内径。
类型代号用阿拉伯数字（以下简称数字）或大些拉丁字母（简称字母）表示，个别情况下可以省略。
尺寸系列是是由轴承的直径系列代号和宽（高）度系列代号组合而成，用两位数字表示。
宽度系列是指径向轴承或向心推力轴承的结构、内径和直径都相同，而宽度为一系列不同尺寸，依8、0、1……6次序递增（推力轴承的高度依7、9、1、2顺序递增）。当宽度系列为0系列时，对多数轴承在代号种可以不予标出（但对调心轴承需要标出）。用基本代号右起第四位数字表示
图14－3
直径系列表示同一类型、相同内径的轴承在外径和宽度上的变化系列，用基本代号右起第三位数字表示（滚动体尺寸随之增大）。即按7、8、9、0、1、……5顺序外径尺寸增大，如图所示。
内径代号是用两位数字表示轴承的内径：内径d=10～480mm的轴承内径表示方法见下表（其它有关尺寸的轴承内径需查阅有关手册和标准）。（用基本代号右起第一、二两位位数字表示）
内径代号
00
01
02
03
04～96
轴承内径（mm）
10
12
15
17
代号数×5

2、前置代号、后置代号
前置、后置代号是轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等有改变时，在基本代号左右添加的补充代号。
前置代号用字母表示，用以说明成套轴承部件的特点,一般轴承无需作此说明，则前置代号可以省略。
后置代号用字母和字母—数字的组合来表示，按不同的情况可以紧接在基本代号之后或者用“－”、“/”符号隔开，其含义见轴承代号表格所示。
常见的轴承内部结构代号及公差等级代号见下表：
（1）内部结构代号
代号
含义及示例
C
角接触球轴承 公称接触角 α＝15º 7210C
调心滚子轴承 C型 23122C
AC
角接触球轴承 公称接触角 α＝25º 7210AC
B
角接触球轴承 公称接触角 α＝45º 7210B
圆锥滚子轴承 接触角加大 32310B
E
加强型（即内部结构设计改进，增大轴承承载能力）N207E
（2）轴承公差代号
代号
含义和示例
新标准
GB/T272－93
原标准
GB272－88
/P0
G
公差等级符合标准规定的0级，代号中省略不标 6203
/P6
E
公差等级符合标准中的6级 6203/P6
/P6X
EX
公差等级符合标准中的6X级 6203/P6X
P5
D
公差等级符合标准中的5级 6203/P5
P4
C
公差等级符合标准中的4级 6203/P4
P2
B
公差等级符合标准中的2级 6203/P2
其精度等级按上表中的顺序依次提高。
其它各符号的含义可以查阅GB/T272－93，此处我们就不作过多介绍了。
【例】试说明轴承代号6206、32315E、7312C及51410/P6的含义。
【解】
6206：（从左至右）6深沟球轴承；2尺寸系列代号，直径系列为2，宽度系列为0（省略）；06为轴承内径30mm；公差等级为0级。
32315E：（从左至右）3为圆锥滚子轴承；23为尺寸系列代号，直径系列为3、宽度系列为2；15为轴承内径75mm；E加强型；公差等级为0级。
7312C：（从左至右）7为角接触球轴承；3为尺寸系列代号，直径系列为3、宽度系列为0（省略）；12为轴承内径60mm；C公称接触角α＝15º；公差等级为0级。
51410/P6：（从左至右）5为双向推力轴承；14为尺寸系列代号，直径系列为4、了宽度系列为1；10为轴承直径50mm；P6前有“/”，为轴承公差等级。
§14.2 滚动轴承的类型选择
滚动轴承的类型很多，因此选用轴承首先是选择类型。而选择类型必须依据各类轴承的特性，在教材表格中的最后一列中给出了各类轴承的性能特点，供我们选用时参考。同时，我们在选用轴承时还要考虑下面几个方面的因素。
一、轴承所受的载荷（大小、方向和性质）
受纯径向载荷时应选用向心轴承（如60000、N0000、NU0000型等）。受纯轴向载荷应选用推力轴承（如50000型）。对于同时承受径向载荷R和轴向载荷A的轴承，应根据两者（A/R）的比值来确定：若A相对于R较小时，可选用深沟球轴承（60000型）、或接触角不大的角接触球轴承（70000C型）及圆锥滚子轴承（30000型）；当R相比较大时，可选用接触角较大的角接触球轴承（70000AC型或70000C型）；当A比R大很多时，则应考虑采用向心轴承和推力轴承的组合结构，以分别承受径向载荷和轴向载荷。
在同样外廓尺寸的条件下，滚子轴承比球轴承的承载能力和抗冲击能力要大。故载荷较大、有振动和冲击时，应优先选用滚子轴承。反之，轻载和要求旋转精度较高的场合应选择球轴承。
同一轴上两处支承的径向载荷相差较大时，也可以选用不同类型的轴承。
二、轴承的转速
在一般转速下，转速的高低对类型选择不发生什么影响，只有当转速较高时，才会有比较显著的影响。在轴承样本中列入了各种类型、各种尺寸轴承的极限转速nlim值。这个极限转速是指载荷（C为基本额定动载荷，后面我们再讲），冷却条件正常，且为0级公差时的最大允许转速。但nlim值并不是一个不可超越的界限。所以，一般必须保证轴承在低于极限转速条件下工作。
（1）球轴承比滚子轴承的极限转速高，所以在高速情况下应选择球轴承。
（2）当轴承内径相同，外径越小则滚动体越小，产生的离心力越小，对外径滚道的作用也小。所以，外径越大极限转速越低。
（3）实体保持架比冲压保持架允许有较高的转速。
（4）推力轴承的极限转速低，所以当工作转速较高而轴向载荷较小时，可以采用角接触球轴承或深沟球轴承。
三、调心性能的要求
对于因支点跨距大而使轴刚性较差、或因轴承座孔的同轴度低等原因而使轴挠曲时，为了适应轴的变形，应选用允许内外圈有较大相对偏斜的调心轴承，例如10000系列和20000系列的调心球轴承可以在内外圈产生不大的相对偏斜时正常工作。
在使用调心轴承的轴上，一般不宜使用其它类型的轴承，以免受其影响而失去了调心作用。
滚子轴承对轴线的偏斜最敏感，调心性能差。在轴的刚度和轴承座的支撑刚度较低的情况下，应尽可能避免使用。
四、拆装方便等其它因素
选择轴承类型时，还应考虑到轴承装拆的方便性、安装空间尺寸的限制以及经济性问题。例如，在轴承的径向尺寸受到限制的时候，就应选择同一类型、相同内径轴承中外径较小的轴承，或考虑选用滚针轴承。
在轴承座没有剖分面而必须沿轴向安装和拆卸时，应优先选择内、外圈可分离的轴承。
球轴承比滚子轴承便宜，在能满足需要的情况下应优先选用球轴承。
同型号不同公差等级的轴承价格相差很大，故对高精度轴承应慎重选用，等等。

课堂小结：
同学们，经过今天的学习，我们应该掌握轴传动。回去以后，对这些概念进行复习，认识到他们的区别，不要混淆。

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