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1、第八章 滾動軸承設計,一、概述,1. 滾動軸承部件設計的主要內容,已知條件,設計內容,工作條件,載荷大小及性質,轉速,工作溫度,選擇軸承的類型,軸承的組合設計,軸承的固定和調整,軸承的配合,軸承的潤滑和密封,軸承尺寸的驗算,,,,,,2. 滾動軸承的基本結構,內圈 與軸配合,外圈 與機座配合,滾動體 在滾道中產生滾動摩擦,球,滾子,圓柱滾子,滾針,鼓形滾子,圓錐滾子,非對稱鼓形滾子,螺旋滾子,保持架 保持滾動體位置,,,除滾動體外，其它元件可有可無,3. 滾動軸承的主要類型,向心軸承,徑向接觸軸承,向心角接觸軸承,主要承受,球軸承亦能承受較小,,,：滾動體同外圈滾道接觸點的法線與垂直于軸承

2、軸心線的平面之間的夾角,推力軸承,推力角接觸軸承,軸向接觸軸承,也承受較小,主要承受,只能承受,,,,球軸承,滾子軸承,,4. 滾動軸承的代號,前置代號,基本代號,后置代號,,,用字母和數(shù)字表示軸承的結構、 公差及材料的特殊要求等,例如；,用字母表示軸承 的分部件,,,例如； L表示分離軸承 的可分離套圈,基本代號,6 1 2 0 6,,,,,,內徑代號,直徑系列代號 同一內徑有不同的直徑,寬度系列代號 內外徑相同時有不同的寬度,6 深溝 球軸承,,,,,類型代號,,,7 角接觸球軸承,3 圓錐滾子軸承,5 推力球軸承,二、滾動軸承的選擇,1. 類型選擇,(1) 載荷的大小、方向和性質,載

3、荷大小,,?。?球軸承 (點接觸),大：,滾子軸承 (線接觸),載荷方向,,：深溝球軸承 (6類),圓柱滾子軸承,：推力球軸承 (5類),推力滾子軸承,和,,(6類),(5類) + ( 6類),角接觸球軸承 (7類),圓錐滾子軸承 (3類),、,載荷性質,,平穩(wěn)：,球軸承,沖擊：,滾子軸承,(2) 轉速和旋轉精度,球軸承 極限轉速 和 旋轉精度 比滾子軸承的高,推力軸承 極限轉速 低 (離心力使?jié)L動體與保持架摩擦嚴重),整體保持架 極限轉速 比分離的高,球軸承,滾子軸承,高速、輕載,低速、重載,,,(3) 調心性能,(4) 其它,支承剛度差、軸承座孔不同心、多支點,內外圈相對偏轉一定角度仍可正

4、常運轉,裝拆方便,價格,球軸承比滾子軸承低,精度低的價格低 (一般公差等級選 0 級 ),,內外圈分離的軸承 (圓錐滾子軸承 ),2. 尺寸選擇,軸承內徑,與軸頸直徑相等,直徑系列,載荷很小,,,超輕或特輕系列,載荷很大,重系列,一般情況,輕或中系列,,寬度系列,一般選正常系列,,,,,,,,,,,三、滾動軸承的組合設計,1. 軸承的軸向固定,(1) 軸承內圈的軸向固定,軸肩,軸肩 + 彈性擋圈,軸肩 + 圓螺母與 止退墊圈,軸肩 + 軸端擋圈 與螺栓,不大時,較大時,較大時,(2) 軸承外圈的軸向固定,軸承端蓋,軸承座孔凸肩,孔用彈性擋圈,,,,較大時,較大時,較小時,(1) 兩

5、端固定,2. 軸承支承的結構形式,軸上兩個支點上的軸承，其內外圈的固定不能只從本身著眼,要求：,在軸向力作用下，軸不產生軸向竄動,軸受熱伸長時，不致于影響軸承運轉,,每個支點限制軸的一個方向移動， 合起來限制軸的雙向移動,間隙 C,,(2) 一端固定、一端游動,軸承內部不能游動,軸承內部可以游動,,,一個支點限制軸的雙向移動， 一個支點可以軸向移動,(3) 兩端游動,由于左右螺旋角加工誤差， 人字齒輪軸會左右竄動，,主動軸設計為兩端游動支承,從動軸設計為兩端固定支承,3. 軸承支承設計的兩個特殊問題,角接觸球軸承,圓錐滾子軸承,的排列,,正裝 “面對面”,反裝 “背靠背”,必須成對使用,懸臂受

6、力,調整間隙,變小,變大,變形小,變形大,方便,不便,跨距,典型支承結構,車床主軸的支承結構,一端固定、一端游動,螺母調整軸承游隙,螺母予緊軸承,,,4. 軸承間隙的調整,(1) 軸承內部游隙的調整,墊片調整,螺釘調整,圓螺母調整,,,,(2) 軸承組合位置的調整,(3) 軸承的予緊,套杯結構,利用金屬墊片,消除游隙、提高 旋轉精度和支承 剛度,,,,5. 軸承的配合,配合,內圈與軸,外圈與座孔,內圈(動圈) 取緊一點,外圈(不動圈) 取松一點,避免滾道上某一 接觸點始終停留 在 A 處,平穩(wěn) 取松一點,變化 取緊一點,,,,取松一點,6. 軸承的裝拆,定位軸肩高度應低于內圈高度,外圈應留拆卸

7、高度或設計拆卸螺孔,7. 軸承的潤滑與密封,(1) 軸承的潤滑,減摩、降溫,潤滑脂,潤滑油,重載、低速,定期添加,高速、精密件,手工定期加油、飛濺、油泵,,(2) 軸承的密封,接觸式,非接觸式,,,氈圈密封,密封圈密封,間隙密封,迷宮密封,防油流出、防塵進入,間隙密封,迷宮密封,密封圈密封,氈圈密封,四、滾動軸承的受力分析及計算準則,1. 受力分析,(1) 載荷分布,上半周滾動體不受載,下半周滾動體承載也不相同,滾動體個數(shù),,(2) 應力分布,滾動體上某點 a 的接觸應力,內圈上某點 b 的接觸應力,外圈上某點 c 的接觸應力,(以深溝球軸承 為例 ),,2. 失效形式及計算準則,控制動載荷,

8、控制靜載荷,控制動載荷,控制靜載荷,疲勞壽命計算,靜強度校核,,,五、滾動軸承的疲勞壽命計算,1. 基本額定壽命,單個軸承的壽命不能作為同型號的一批軸承的壽命,基本額定壽命：一批相同軸承在試驗條件下，10%的軸承發(fā)生 疲勞點蝕時所達到的壽命,對單個軸承而言，能達到此壽命的可靠度為 90%,2. 軸承的壽命計算式,(1) 載荷-壽命曲線,對一批軸承，在不同載荷下作 壽命試驗所得曲線,(2) 基本額定動載荷,基本額定動載荷 C,,徑向,軸向,向心軸承 純徑向載荷,推力軸承 純軸向載荷,同類軸承：,,,(3) 壽命計算式,外載為 P 時軸承的壽命,以小時表示,考慮到溫度變化，引入溫度系

9、數(shù),,,滾子軸承,球軸承,校核軸承壽命,已知,軸承型號 ( 即C ),外載,？,？,,選擇軸承型號 ( 即C ),已知,外載,,預期壽命,,,,,3. 軸承的當量動載荷,基本額定動載荷 C,,向心軸承,,純徑向載荷,純軸向載荷,推力軸承,,純載荷,當量動載荷,假想載荷,在該載荷作用下，軸承的壽命與實際復合載荷作用相同,,考慮實際工況，引入載荷系數(shù),徑向載荷系數(shù) X 和軸向載荷系數(shù) Y 的確定,基本額定靜載荷，軸承的極限靜載荷值，亦分,,,作用于滾動體的法向反力,徑向分力,軸向分力,由于存在接觸角,(1) 派生軸向力,派生軸向力,承受徑向載荷,,,,,,對軸承 1：,(2) 軸向載荷的計算,左端軸肩,內圈,外圈,端蓋,箱體,,,,,,,右端軸肩,軸承 2 的內圈,外圈,端蓋,箱體,,,,,兩者取較大值,對軸承 2：,兩者取較大值,軸承壽命計算步驟,派生軸向力,,,軸向載荷,當量動載荷,,,,校核,選擇,計算,計算,六、滾動軸承的靜強度和極限轉速校核,1. 靜強度校核,2. 極限轉速校核,靜強度安全系數(shù),當量靜載荷,最大工作轉速,載荷系數(shù),載荷分布系數(shù),軸承的極限轉速,,,,,,,,,,,,,