徐小斌《机械设计》课件第13章滚动轴承1

长江大学专用作者：潘存云教授第13章滚动轴承§13-1概述§13-2滚动轴承的主要类型和代号§13-3滚动轴承的类型选择§13-4滚动轴承的工作情况§13-5滚动轴承尺寸的选择§13-6轴承装置的设计§13-7滚动轴承与滑动轴承性能对照§13-8滚动轴承例题分析长江大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制§13-1概述各零件的作用：外圈：支撑零件或轴系；保持架:将滚动体分开。内圈：支撑轴；滚动体：滑动滚动；硬度和接触疲劳强度↑、耐磨性和冲击韧性↑用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：61~65HRC。工作表面需经磨削或抛光。保持架：低碳钢，冲压制成高速轴承：有色金属或塑料。滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。装在机座或零件轴孔内；滚动副的材料要求：长江大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、和易于互换等。缺点：抗冲击能力差、高速时出现噪音。滚动轴承按其承受载荷的方向（接触角）和滚动体的形状分类。接触角：滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的平面之间的夹角称为公称接触角。接触角↑轴向承载能力↑α=0˚表13-1各类轴承的公称接触角轴承类型公称接触角向心轴承主要承受径向载荷推力轴承主要承受轴向载荷径向接触角接触轴向接触角接触0˚α45˚αα=90˚α它是滚动轴承的一个重要参数，轴承的受力分析和承载能力等都与接触角有关。45˚α90˚α滚动轴承标准化;并由专业厂大批量生产。设计人员的主要任务是:熟悉标准，正确选用。长江大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制向心推力轴承向心轴承潘存云教授研制潘存云教授研制推力轴承轴承类型按载荷方向分按滚动体形状分向心轴承推力轴承一、分类向心推力轴承潘存云教授研制§13-2滚动轴承的主要类型和代号FrFaFrFa长江大学专用作者：潘存云教授圆柱滚子圆锥滚子球面滚子滚针球轴承滚子轴承表13-2滚动轴承的主要类型和特性轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用调心球轴承10000中2˚~3˚主要承受径向载荷，同时也能承受少量轴向载荷。因为外滚道表面是以轴承中点为中心的球面，故能调心。潘存云教授研制轴承类型按载荷方向分按滚动体形状分向心轴承推力轴承一、分类向心推力轴承长江大学专用作者：潘存云教授调心滚子轴承20000C低0.5˚~2˚比10000小能承受很大的径向载荷和少量轴向载荷。承载能力大，具有调性能。圆锥滚子轴承30000中2’能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，称对使用。潘存云教授研制推力球轴承50000低不允许只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。潘存云教授研制(a)单向表13-2滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用潘存云教授研制长江大学专用作者：潘存云教授推力球轴承50000低不允许只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。潘存云教授研制潘存云教授研制(b)双向深沟球轴承60000高8’~16’能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，称对使用。潘存云教授研制角接触球轴承70000C(α=15˚)70000AC(α=25˚)70000B(α=40˚)较高潘存云教授研制2’~10’能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。α大，承载能力越大，有三种规格。称对使用。表13-2滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用长江大学专用作者：潘存云教授表13-2滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用推力圆柱滚子轴承80000低不允许能承受很大的单向轴向载荷。圆柱滚子轴承N0000较高2’~4’能承受较大的径向。因线性接触，内外圈只允许有小的相对偏转。除U结构外，还有内圈无挡边(NU)、外圈单挡边(NF)、内圈单挡边(NJ)等型式潘存云教授研制滚针轴承(a)NA0000(b)RNA0000低只能承受径向载荷。承载能力大，径向尺寸特小。一般无保持架，因而滚针间有摩擦，极限转速低。不允许a)b)长江大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制滚动轴承的类型很多，而各类轴承又有不同的结构、尺寸、公差等级、技术要求等，为便于组织生产和选用，规定了滚动轴承的代号，二、滚动轴承的代号宽(高)度系列代号直径系列代号前置代号基本代号共5位后置代号表13-3滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代表数字或加2.基本代号——表示轴承的基本类型、结构和尺寸。类型代号——左起第一位，为0（双列角接触球轴承）则省略。是轴承代号的基础，有三项成套轴承分部件代号1.前置代号——成套轴承分部件代号。0长江大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制推力球轴承50000滚针轴承(a)NA0000(b)RNA0000潘存云教授研制调心球轴承10000潘存云教授研制潘存云教授研制调心滚子轴承20000C潘存云教授研制潘存云教授研制圆锥滚子轴承30000潘存云教授研制(a)单向潘存云教授研制潘存云教授研制(b)双向潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制深沟球轴承60000潘存云教授研制潘存云教授研制角接触球轴承70000潘存云教授研制推力圆柱滚子轴承80000圆柱滚子轴承N0000潘存云教授研制潘存云教授研制长江大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制6深沟球轴承L直线轴承5推力球轴承U外球面球轴承4双列深沟球轴承NA滚针轴承3圆锥滚子轴承N圆柱滚子轴承29推力调心滚子轴承9推力圆锥滚子轴承2调心滚子轴承8推力滚子轴承1调心球轴承7角接触球轴承0双列角接触球轴承代号轴承类型代号轴承类型滚动轴承主要类型代号表长江大学专用作者：潘存云教授内径相同，而直径系列代号不同的四种轴承的比较。000潘存云教授研制300潘存云教授研制400潘存云教授研制200尺寸系列代号——左起第二、三位。宽(高)度系列代号直径系列代号前置代号基本代号后置代号表13-3滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代表数字或加成套轴承分部件代号长江大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制表13-4向心轴承和推力轴承的常用尺寸系列代号直径系列代号推力轴承向心轴承01(0)0(0)1101120211011234特轻轻中重(0)2(0)3(0)41213222324121314222324(0)1212窄正常宽正常尺寸系列代号宽度系列代号高度系列代号长江大学专用作者：潘存云教授内径代号——基本代号左起第四、五位。表13-5轴承的内径代号内径代号轴承内径尺寸/mm001001020304~99数字5121517宽(高)度系列代号直径系列代号前置代号基本代号后置代号表13-3滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代表数字或加成套轴承分部件代号长江大学专用作者：潘存云教授3.后置代号——用字母（或加数字）表示。内部结构表13-6轴承后置代号排列顺序后置代号组含义1密封与防尘套圈变形238保持架及材料游隙轴承材料公差等级配置其它7456宽(高)度系列代号直径系列代号前置代号基本代号后置代号表13-3滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代表数字或加成套轴承分部件代号长江大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制注：公差等级中0级最低，向右依次增高，2级最高。表13-7轴承内部结构常用代号轴承类型代号含义示例Bα=40˚7210B角接触球轴承Cα=15˚7210CACα=25˚7210AC圆锥滚子轴承B接触角α加大32310BE加强型N207E表13-8公差等级代号代号省略/P6/P6x/P5/P4/P2公差等级符合标准的0级6级6x级5级4级2级示例62036203/P630201/P6x6203/P56203/P46203/P2长江大学专用作者：潘存云教授三、滚动轴承代号示例622037(0)312AC/P6轴承内径d=17mm直径系列代号，2(轻)系列宽度系列代号，2(宽)系列深沟球轴承公称接触角α=25˚轴承内径d=12×5=60mm直径系列代号，3(中)系列宽度系列代号，0(窄)系列，代号为0，不标出角接触球轴承公差等级6级公差等级为0级;游隙组为0组；游隙组为0组；长江大学专用作者：潘存云教授N105/P5公差等级5级轴承内径d=25mm直径系列代号，1(特轻)系列圆柱滚子轴承游隙组为0组；30213轴承内径d=65mm直径系列代号，2(轻)系列宽度系列代号，0(窄)系列圆锥滚子轴承公差等级为0级;游隙组为0组；长江大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制§13-3滚动轴承的类型选择滚动轴承是标准零件，要求设计者应能在机械设计过程中，根据使用的要求较合理地选择滚动轴承的类型与规格。一、滚动轴承选择的一般过程根据载荷性质选择轴承的类型和直径系列按轴径确定轴承内径不进行承载能力验算NYEND合格吗？校核承载能力Y有严格要求吗？N长江大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制1）轴承的载荷由于结构不同，各类轴承的使用性能也不相同，现说明如下。二、滚动轴承选择应考虑的问题载荷方向向心轴承用于受径向力Fr长江大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制1．轴承的载荷二、滚动轴承选择应考虑的问题载荷方向向心轴承用于受径向力向心推力轴承用于承受径向力和周向力联合作用FaFr长江大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制推力轴承1．轴承的载荷二、滚动轴承选择应考虑的问题载荷方向向心轴承用于受径向力推力轴承用于受轴向力向心推力轴承用于承受径向力和周向力联合作用Fa载荷大小：一般：滚子轴承≈(1.5~3)球轴承当d≤20mm时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。大载荷采用滚子轴承因滚子轴承贵角接触球轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷。在同样的外形尺寸下，滚子轴承的承载能力大于球轴承。长江大学专用作者：潘存云教授承受径向载荷为主；0˚α45˚45˚α90˚承受轴向载荷为主；α=0˚α=90˚滚动体为滚子，则只能承受径向载荷；若滚动体为球，可承受一定的轴向载荷。只能承受轴向载荷。2.轴承的转速转速过高温度↑润滑失效滚动体回火或胶合破坏。极限转速——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。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；(2)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，；长江大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制调心轴承3.轴承的调心行性能影响轴承正常运转。角偏差↑可采用调心轴承。滚针轴承对轴线倾斜最敏感，应紧可能避免在轴线有倾斜的情况下使用。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。其倾斜角称为角偏差。(3)保持架的材料对轴承转速影响极大，实体保持架比冲压保持架允许有更高一些的转速；(4)推力轴承的极限转速很低，当工作转速高时，若轴向载荷不是十分大，可以采用角接触球轴承来承受纯轴向力；(5)若工作转速超过了轴承样本，可以用提高公差等级、适当增大游隙、选用循环冷却等方法。θ长江大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制Fr§13-4滚动轴承的工作情况一、滚动体的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。可以导出z为滚动体的总数。zFFrmax5≈所有水平分力相互抵销，铅垂分力与外载荷平衡。受纯轴向载荷时，各滚动体受力相同；径向载荷的分布