機械設計第十四章滾動軸承

第一節概述

第二節滾動軸承的類型和代號

第三節滾動軸承的類型選擇

第四節滾動軸承的工作情況分析、失效形式與計算準則

第五節滾動軸承的壽命計算

第六節滾動軸承的靜強度計算

第七節滾動軸承的極限轉速

第八節滾動軸承的組合設計返回章目錄第一節概述

滾動軸承是利用滾動摩擦原理設計而成的支承零件，在各種機器中被廣泛使用。

各種滾動軸承產品起動及運轉時摩擦力矩小，起動靈活，效率高潤滑簡便，易于維護旋轉精度高可應用的范圍廣泛（F、n、精度等）標準化、使用成本低抗沖擊能力較差，噪聲大徑向尺寸大，軸承無法剖分，安裝受限一、滾動軸承的特點（與滑動軸承相比）二、滾動軸承的組成滾動體保持架內圈滾動體的種類：總成外圈三、滾動軸承的材料滾動軸承內、外圈與滾動體均采用硬度高、抗疲勞性強、耐磨性好的高碳鉻軸承鋼制造，如GCr15、GCr15SiMn等，熱處理后硬度應達到60～65HRC。保持架多用低碳鋼板沖壓形成，也可用有色金屬（如黃銅）、塑料等材料。

滾動軸承是標準件，由專業化工廠大量生產供應市場，類型和尺寸系列很多。設計時，一般只需根據具體的工作條件，正確選擇軸承的類型、尺寸和公差等級，并合理地進行軸承組合結構設計。第二節滾動軸承的類型和代號一、滾動軸承的主要類型

按滾動體的種類分

球軸承滾子軸承按能承受的載荷方向或公稱接觸角分

指軸承的徑向平面（垂直于軸線）與滾動體和滾道接觸點的公法線之間的夾角

徑向接觸軸承（＝0）角接觸向心軸承（0<45）

向心軸承（主要承受徑向載荷）推力軸承（主要承受軸向載荷）角接觸推力軸承（45<<90）軸向接觸軸承（＝90）按軸承所能承受的載荷方向或公稱接觸角、滾動體的種類綜合分類，常用的滾動軸承的類型和特點

深溝球軸承圓柱滾子軸承角接觸球軸承圓錐滾子軸承

主要用于承受徑向載荷，也可承受一定的軸向載荷。此類軸承摩擦系數小，極限轉速高。結構簡單、使用方便，是生產批量大、制造成本低、使用極為普遍的一類軸承只能承受徑向載荷，且徑向承載能力大。內、外圈可分離，裝拆比較方便，極限轉速較高。可以同時承受徑向載荷和軸向載荷，也可以承受純軸向載荷，其軸向載荷能力由接觸角決定，并隨接觸角增大而增大，極限轉速較高。通常成對使用。主要承受以徑向載荷為主的徑向與軸向聯合載荷。軸承內、外圈可分離，裝拆方便，成對使用。調心球軸承推力球軸承主要承受徑向載荷，能承受少量的軸向載荷，不宜承受純軸向載荷，極限轉速高。外圈滾道為內球面形，具有自動調心的性能，可以補償軸的兩支點不同心產生的角度偏差主要用于承受徑向載荷，同時也能承受一定的軸向載荷。有高的徑向載荷能力，特別適用于重載或振動載荷下工作，但不能承受純軸向載荷。調心性能良好，能補償同軸度誤差只能承受徑向載荷，且徑向承載能力大。與其它類型的軸承相比，在內徑相同的條件下，其外徑尺寸最小。內、外圈可分離，極限轉速低分離型軸承，只能承受軸向載荷。高速時離心力大，滾動體與保持架摩擦發熱嚴重，壽命較低，故其極限轉速很低單向推力球軸承只能承受一個方向的軸向載荷。雙向推力球軸承能承受兩個方向的軸向載荷。調心滾子軸承滾針軸承二、滾動軸承的代號

前置代號

基本代號

后置代號類型代號尺寸系列代號內徑代號用數字或字母表示1—調心球軸承3—圓錐滾子軸承5—推力球軸承6—深溝球軸承7—角接觸球軸承N—圓柱滾子軸承由軸承的寬度系列和直徑系列代號（2位數字）組成。寬度系列：直徑系列：0—窄；0—特輕；1—正常；1—特輕；2—寬；2—輕；3、4—特寬；3—中；5、6—特寬。4—重。內徑尺寸代號100012011502170320~500d/522、28、32及500以上/內徑后置代號用于表示軸承的結構、公差及材料的特殊要求，用字母或數字表示；如：接觸角為15°、25°

和40°

的角接觸球軸承，分別用C、AC和B表示內部結構的不同。又如：軸承的公差等級分別為2級、4級、5級、6x級、6級和0級，共6個級別，依次由高級到低級，其代號分別為：/P2、/P4、/P5、/P6x、/P6和/P0。前置代號前置代號用字母表示。代號及其含義可參閱GB/T272－1993。第三節滾動軸承的類型選擇

載荷性質、大小和方向載荷大或沖擊大－選滾子軸承（線接觸）；軸向載荷不大時，可用深溝球軸承載荷小或沖擊小－選球軸承（點接觸）；方向:純徑向載荷－選深溝球軸承（6）、圓柱滾子軸承（N)純軸向載荷－選推力軸承（5或8）性質、大小:聯合載荷一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承

安裝與調整軸剛性差、軸承座孔同軸度差或多點支承——選調心軸承（“1”類或“2”類）；軸承的轉速轉速高－選球軸承；轉速低－選滾子軸承；軸承的調心性經濟性安裝拆卸較頻繁選用分離型結構的軸承，如圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承、滾針軸承和推力軸承等各種推力軸承的極限轉速均低于向心軸承。

球軸承的價格低于滾子軸承，應優先選用球軸承不同公差等級的軸承，價格相差懸殊，選用高精度軸承必須慎重第四節滾動軸承的工作情況分析、失效形式與計算準則

1.載荷分析一、滾動軸承的工作情況分析向心軸承載荷的分布

當軸承承受徑向載荷Fr時，各滾動體所受的載荷不相等，位于上半圈的滾動體不受載，位于下半圈的滾動體受載，其大小取決于滾動體與套圈接觸變形量的大小。

2．軸承工作時軸承元件的應力分析各元件中應力變化情況軸承工作時，由于滾動體受變載荷，所以軸承內、外圈滾道與滾動體接觸表面接觸點受到的都是脈動循環變化的接觸應力。

二、懸滾動拒軸承疏的失款效形弦式與舞計算繳準則滾動纖體表勿面、注套圈乘滾道朵都可封能發稿生點扶蝕。疲勞音點蝕——最主現要的筐失效鋸形式防止渴點蝕尚破壞桌，是礙計算紗滾動私軸承省的主煙要目遍的。接觸國應力岔過大爐，元美件表主面出衡現較裙大塑救性變樹形。塑性浪變形——低速琴軸承塘的主揉要失畫效形君式原因很是載逝荷過羞大或宇沖擊昂載荷住作用攏。磨損辯、膠僻合、簽保持渴架斷套裂等使用葵維護咸不當射而引纏起的魂，屬癥于非開正常葬失效所。1．失稿效形暮式2．計擠算準趣則對一券般轉神速（n>核10踢r伙/m初in）的誼軸承做，疲哲勞點熄蝕是售其主遲要的丸失效膝形式勻，軸歇承應劣進行覆壽命桃校核浙計算嗎；對靜攝止或絨極慢怒轉速濟（n≤1每0死r/斷mi靜n）的描軸承久，軸誓承的崗承載民能力堡取決伍于所晌允許譯的塑侮性變扒形，傷應進縫行靜特強度灶計算毫；對高奏速軸墨承，病為防通止由惜發熱鑰引起鉤膠合賊，除墻進行溪壽命澤計算滑外，洽還應萬進行碼極限兼轉速吃校核納計算撞。對于劣磨粒求磨損拋失效持，目片前尚撐無統佩一、納有效免的計靠算方曠法。第五輔節察滾括動軸俱承的遺壽命如計算一、龜基本識概念受與壽蜘命計陷算公繳式1．滾暗動軸倦承的鄙基本衰額定炮壽命滾動患軸承遵的壽頓命指軸議承的貢一個嬸套圈銜或滾義動體暖材料準出現清第一揚個疲叨勞擴悉展跡適象之驅前，擦一個粘套圈番相對哪另一劍個套好圈旋駛轉的響轉數之。滾動搖軸承碗的可用靠度指一岡組在彩相同條條件脅下運辱轉、虎近于稈相同同的滾真動軸抗承期獻望達采到或畝超過避規定齊壽命講的百拳分率腹，對胡單個情滾動絡軸承匙是指輸該軸羅承達鳳到或局超過遮規定塘壽命忘的概褲率。滾動酷軸承霜的基淘本額灶定壽叼命指單泥個滾陸動軸務承或濤一組燙在相潑同條炕件下啟運轉絕、近押于相橡同的將滾動李軸承區，其辭可靠堅度為90杜%時的在壽命形，用L10表示雄（單怨位為106r）。2．滾哥動軸裁承的焰基本影額定軟動載墳荷滾動男軸承尼的基本聲額定逃動載像荷，就表是使罷軸承憐的基墳本額蒜定壽南命恰哲好為106r時，害軸承站所能梳承受劈燕的載跑荷值雀，用C表示至。3．滾蜘動軸清承的畜當量臺動載袍荷一假斯想載淋荷，鬼與C同類討型，買它對泳軸承豬的作爸用與話實際邀載荷晉的作蛛用等棟效，潮用P表示錄。——壽命亮指數，球軸窄承=3，滾子灘軸承＝10撇/3載荷P與基本蹦額定而壽命L10的關茂系：PL10=C×1=Co蹲ns失t.4．滾擴動軸央承的崗壽命嶼計算休公式用小吧時數咸表示慘：計入征溫度帽的影們響和剩載荷枝的不攜同性攪質，今引入溫度絮系數fT和載荷魂系數fd對基瞧本額虛定壽醋命加肚以修放正得下式（校核烏用）若載斑荷P和轉撇速n已知槍，并速取軸辰承的虎預期扭使用比壽命鵝為L10攤h′，則所么選軸堵承應嚴具有哪的基態本額聾定動餐載荷C′可由狼上驕式得造出（設計施用）表14萄-6中給擴出了材某些曉機器結上軸糖承的舞預期之使用茂壽命L10罰h′的推亮薦值柜。5．當趙量動汗載荷攜的計出算公請式P池=塊X道Fr+堪YFaX—執—徑向摘載荷萄系數Y——孟軸向兔載荷違系數*X、Y的取記值與區軸承法類型涂有關*X、Y的取盼值還涼與判釋斷系銳數e有關e——判斷系數跨，對布單列料向心映軸承壩，當Fa/Fr≤勾e時，X=1,Y彩=0當Fa/Fr>夢e時，X≠1,Y拾≠0e由手冤冊查襖取（角錯接觸露球軸終承70菜00輔0類、把圓錐攪滾子怒軸承30卡00票0類）軸承例的受雁載特訓點二、下角接零觸球阻軸承啞和圓呼錐滾崗子軸照承的翼軸向間載荷姑的計棟算支反潤力作熄用點構不在簽軸承學寬度斜中心結構女本身被產生暴派生密軸向博力S軸向遮力的杰計算垮壓緊隔放松漁判別連法使用豆中的費安裝仿形式后（成裂對使暖用）面對約面（君正裝桐）背對胖背（肺反裝楊）①若S1+FAS2，則軸街系有私向右歪移動街的趨酸勢，謙軸承2是“養壓緊側”軸伙承，膀軸承1是“柱放松獅”軸態承。②若S1+FAS2，則哲軸系苗有向意左移拾動的跡趨勢株，軸兔承1是“只壓緊炮”軸升承，彈軸承2是“永放松齡”軸予承。已知壤軸系濁所受菠外載臣荷受力朝分析確定搜派生貍軸向新力確定煮壓緊架和放濤松軸火承確定撲軸向慰力步驟另：由力輸分析呼確定禁作用斥于軸輪承上蘆的徑尸向力根據紛軸承撈類型痛和徑叢向力棕的大暈小確慣定根據急軸向滅外載脫荷FA和派由生軸章向力S1和S2三者爽的關腳系確麻定壓緊方軸承搬所受重軸向賞載荷眨的大清小等脆于除原本身圈派生龜軸向責力以速外的查其他粉所有瘦軸向稠力的捷代數紹和；銹放松細軸承字的軸永向載剛荷等齡于本微身的觸派生伯軸向陪力三、艇一個撞支點邁成對序安裝被同型呢號角為接觸丘球軸湊承或省圓錐孤滾子租軸承鋸的計糠算對于擺將兩餐個相朱同的螞單列熟角接曉觸球僻軸承腐或圓成錐滾辮子軸守承以近面對總面或算背對宗背形槳式安俘裝于眼一個久支點曠上（無如上攪圖中挽的右篇端支偏點）返的軸勢承計樸算，踐可以系近似筒地將悅其視潔為一廁個雙瓦列軸紹承，仰認為傷該支鈴點的丑支反年力Fr通過表兩軸蹲承中雁點，睜派生餓軸向率力相殘互抵皂消。計算錦當量蜜動載撒荷時俘的徑端向系安數和朵軸向聯系數躺均采閑用雙憐列軸鼓承的耽數值筐，由鞋表14－7或手刪冊查典出。聾該支乖點軸懼承總梯的徑冒向基漠本額右定動山載荷CrΣ和徑挽向基污本額將定靜太載荷C0Σ按下清式計駕算：四、棟不同摟可靠個度的善軸承業壽命歐計算在軸安承材易料、恨運轉鈴條件亮不變溫的情倡況下甲，不晨同可位靠度者的壽刮命計涂算公傘式為LRh=a1L10直h式中酷，L10齊h為可呼靠度濕為90％的秤軸承花壽命堡，即怠基本蓮額定瞎壽命輕；a1為壽命蠶修正男系數，見釀表14－9；LRh為修正刻的額遣定壽昏命。可靠住度為10取0％的葬壽命藍（即判最小詠壽命臉），蜻可近虛似取漲為LRm夾in=0陶.0僻5L10神h。第六擇節抗滾蔑動軸朵承的能靜強樸度計悉算1．基頑本額評定靜倚載荷基本訊額定盡靜載承荷C0是指結在最各大載慶荷滾罰動體懼和滾炕道接飛觸中母心處睬產生賄與下蠅列計煉算應搬力相勉當的惱靜載播荷。——浴46莫00幫MP蘇a調心巷球軸竟承；——器42靠00跡MP雪a所有要其他坐類型叔的球研軸承憤；——旨40那00故MP陜a所有吵滾子趟軸承炕。2．當蓄量靜劉載荷當量狼靜載上荷P0是指蜓在最劑大載競荷滾茶動體比與滾飯道接地觸中仆心處掠產生議與實焰際載鍛荷條煙件下值相同膏接觸兵應力且的靜慌載荷挪。徑頃向當汁量靜籃載荷P0r指徑糟向靜招載荷蛇，軸嚼向當統量靜網載荷P0a指中李心軸斜向靜購載荷餓。基本丈額定題靜載插荷分為醉徑向送基本吧額定國靜載躍荷C0r和軸介向基沖本額蔽定動評靜載坡荷C0a。徑誓向基撫本額顏定靜梢載荷晶指相鋼當的志徑向統靜載刻荷；請軸向典基本竄額定糕靜載懸荷是楊指相善當的隙中心治軸向車靜載艦荷。3．靜撕強度吹計算淘公式4．當劣量靜敲載荷僚的計坊算公廟式式中君，C0為額工定靜某載荷遞（N）；P0為當冒量靜準載荷貢（N）；S0為安濾全系緣瑞數，想查表14尤-1耗0。式中僅，X0、Y0分別拐為徑驕向、音軸向僻靜載回荷系修數，巧查表14庸-1谷1。第七漢節澆滾忌動軸勺承的剩極限搞轉速nli湯m規定破為一撤般潤濱滑條蝦件下高，P＝0.型1C的普無通級梯軸承阻的最堤高轉和速值。當P但>0.麗1C要乘降低女系數，實際梨允許荒最高拼轉速斗為nma殖x≤f1f2nli薦mf1為載昏荷系昏數f2為載遲荷分政布系獵數第八作節思滾故動軸碧承的沉組合捏設計為了拐保證叔軸承剝正常始工作撥，除烤了正宜確選么擇軸吐承類際型和棋尺寸默外，屠還要側進行頂合理榨的軸壩承組說合設姻計。席組合嚷設計臣的內映容是鳴正確丙處理肌軸承未的配施置、以緊固門、調他整、豬裝拆作、潤需滑和演密封過等問棋題。一、搜軸系的的軸慚向固針定軸系級在工口作中忙應始閥終保弄持正購確的殺工作場位置互。受熊軸向要載荷堆時，漫能將請載荷賄傳遞葵到機牢座上岡，而仗不致歐使軸拆發生障軸向轟竄動峰；由香于工公作溫吼度變瓶化，襪軸產嫩生熱弱變形放時，村應保諒證軸妥能自寺由伸借縮，箏而避吸免軸邊承中任摩擦強力矩兆過大以或將譽軸承稠卡死輛。基本摘要求螺：1、除兩端飼單向獻固定兩端截各用忌一個略深溝怒球軸謠承兩端究各用仆一個趕圓錐騙滾子收軸承兩個四軸承杏各限影制軸拆一個吳方向久的軸蜜向移邀動。攔對軸斜熱伸狠長的修補償過作用貿有限版，僅珠適用存于支碼承跨草距較狠小、批溫升護不高朱的短漲軸。腦結構釀簡單瘋，安扶裝調樸整方孕便，卵應用蘇比較朵廣泛史。特點黨：2、一小端雙些向固音定，獎一端代游動固定術端用才深溝蹄球軸昌承游動鹿端用范深溝港球軸段承游動艘端用廳圓柱互滾子瓣軸承固定佩端用炭一對司角接霜觸球霜軸承固定贊端用伴深溝助球軸嚷承與題推力過球軸斯承的雕組合一個蜂支點堵限制廳軸的鑄雙向蹤蝶軸向絨移動浴（固百定端骨），遷一個搞支點壇不限橡制軸蘇的移留動（元游動礦端）竭。適魄用于走支承彎跨距煌較大鼓、溫霞升高嗚，因近而軸犯受熱居伸長用量較注大的蹦場合披，但日結構敏較復斤雜。特點嘩：3、尸兩端體游動軸系定的兩閘個支鬼點均召不限開制軸亡的移定動。符當軸黎系軸突向位軋置通埋過其己他途叉徑得術以固蔽定時陽，應業采用剝兩端身游動掃方式特點錘：外圈廣固定蠅方法二、惹滾動斜軸承慣的軸竟向固尊定內圈崖固定蔥方法三、產軸承允組合營的調因整1、化軸承踢游隙經的調節整墊片肌調整螺釘龜調整圓螺栗母調況整2、閉軸系雙位置霜的調繡整套杯爽與機例座間弦的墊宅片用租來調討整錐戒齒輪細軸的給軸向查位置通過齡增加東或減妻少兩鍵個大仙端蓋愈（軸廣承座可）和憂箱體捕之間瞎墊片葛墊片困的厚渡度，制對蝸井輪軸墓系的閥軸向狂位置稻進行承調整四、吳提高取軸系轎剛度杯的措羅施1、提高反支承畜部分揚的剛蒸度和節同心狹度軸或姓軸承疾座的假變形付都會談使軸疫承內鮮滾動損體受勝力不辱均勻妄及運殃動受餓阻，吳影響哥軸承煮的旋抓轉精替度和詠降低發軸承迎的壽世命。辰因此奧，安額裝軸怖承的進外殼茂或軸達承座窮應有漠足夠盤的剛傍度。如孔展壁要瘡有適卸當的陷厚度屆，壁箱板上余軸承精座的憂懸臂鏟應盡街可能般地縮緩短，朝并用體加強喚筋來信提高流軸承尖座的繡剛度平。支承盆同一燈根軸練上兩藏個軸音承的贏軸承鞋座孔芒，其稀孔徑恥應盡訓可能煎相同者，以舊便加衫工時勒一次角將其囑鏜出屢，保狼證兩注孔的已同軸道度。宅如果搖一根穴軸上狀裝有播不同焰尺寸賄的軸斬承，缸可用見組合向鏜刀階一次浪鏜出哪兩個縣尺寸色不同忍的座句孔，惱用鋼槍制套蠅杯結騎構（腐如圖趴）來俱安裝蕉外徑沉較小監的軸痛承。往當兩以個座影孔分牲別位腎于不時同機臣殼時宜，應圈將兩土個機良殼先麥進行杜結合倒面加蒙工再乒連接嗓成一績個整麥體，車然后椒鏜孔舉。2、合理腹安排電軸承厚的排住列方蘇式在同久一支為點上沿成對旺采用亞同型值號的楊角接烤觸向寬心軸精承時虜，軸北承的態排列廈方式藥不同舍，支版承的悔剛度餓也不胳同。當其顏背對唐背安厘裝時繪，兩乞軸承歪載荷聚作用括中心怎間的員距離B2較大漏，支衣承剛法度較胃大。希這種隸方案觀常見劍于機衰床主晴軸的歲前支銜承中產。一亦般機番器多社采用鎮面對學面安謠裝，潤因為茅這樣翁安裝秧和調鈴整都店比較基方便旅。對于膊成對逗使用奪但處陸于不沾同支果點的搖角接拒觸向覺心軸見承，嫩其安碌裝方馳式對崗軸系絨的支鑄承剛待度也外有較費大影搬響。3、鞭軸承恥的預品緊對某豆些可傍調游今隙式勻軸承賠，在乎安裝夾時給慕以一撇定的剩軸向苗壓緊宜力（且預緊桑力）觸，使武內外縱圈產繭生相京對位初移而婚消除拆游隙煎，并犁在套勿圈與病滾動喝體接弓觸處做產生袋彈性糧預變本形，前借此富提高丸軸的堤旋轉平精度恭和剛秀度，摘這種搏方法容稱為軸承鳥的預疏緊。預緊撓的原飼理和剖方法角接觸球軸承的剛度曲線與預緊（a）單個軸承；（b）軸承組

常用狼的預征緊方糖法在兩因軸承榆的內艱圈或