第十四章滚动轴承设计 《机械设计基础》教案(机电专业90学时) 第十四章滚动轴承设计 1.教学目标 1.了解滚动轴承的分类,结构、类型、代号 2.掌握滚动轴承选择的方法,能进行寿命计算等; 3.重点掌握滚动轴承的装置设计方法; 2.教学重点和难点 【重点】轴承寿命计算;轴承组合设计。 【难点】角接触轴承轴向载荷的计算;轴承组合设计。 3.讲授方法:多媒体和演示柜教学 正文 滚动轴承是机器上—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 251
第十四章 滚动轴承设计 《机械设计基础》教案（机电专业 90 学时） 251 第十四章 滚动轴承设计 1．教学目标 1．了解滚动轴承的分类，结构、类型、代号； 2．掌握滚动轴承选择的方法，能进行寿命计算等； 3．重点掌握滚动轴承的装置设计方法； 2．教学重点和难点 【重点】 轴承寿命计算；轴承组合设计。 【难点】 角接触轴承轴向载荷的计算；轴承组合设计。 3．讲授方法：多媒体和演示柜教学 正 文 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
第十四章滚动轴承设计 《机械设计基础》教案(机电专业90学时) 滚动轴承已经标准化,由专门的工厂大量生产。在机械设计中,我们的主要工作就是根据具 体的工作条件正确的选用轴承的类型和尺寸,并进行轴承安装、调整、润滑、密封等轴承组合的 结构设计。 §141滚动轴承的结构、类型和代号 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 当内、外圈相对转动时,滚动体即在内外圈的滚道中滚(ad (e) 常见的滚动体形状如图14-2所示,有 「球形 圆柱形 滚针 圆锥 球面滚子 非对称球面滚子 滚动轴承的内、外圈和滚动体一般采用轴承铬钢(如GCr9、Gcr15、Gcr15SMn等)经淬 252
第十四章 滚动轴承设计 《机械设计基础》教案（机电专业 90 学时） 252 滚动轴承已经标准化，由专门的工厂大量生产。在机械设计中，我们的主要工作就是根据具 体的工作条件正确的选用轴承的类型和尺寸，并进行轴承安装、调整、润滑、密封等轴承组合的 结构设计。 §14.1 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。 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 非对称球面滚子 球面滚子 圆锥 滚针 圆柱形 球形 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 图 14－1 图 14－2
第十四章滚动轴承设计 《机械设计基础》教案(机电专业90学时) 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a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0° 45°。向心轴承按公称接触角的不同又可以分为0的向心轴承,如深沟球轴承、圆柱滚孑轴承和 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∶公称接触角为郇的向心轴承,如深沟球轴承、囻柱滚孑轴承和滚针轴 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λ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0~45°的向心轴承,如角接触球轴承、圆锥滚子轴 承、调心轴承等
第十四章 滚动轴承设计 《机械设计基础》教案（机电专业 90 学时） 253 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
第十四章滚动轴承设计 《机械设计基础》教案(机电专业90学时) 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 允许內外圈轴线有较大的偏斜(2°~3°),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45°~90°。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90°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45°到90°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 、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紛分代号所组城:前置代号、基本代号和后置代号。见下表 基本代号 后置代号(组) 前置 轴承尺寸轴承内部密封 代号 防尘保挂如轴承公差 套圈(材料 游隙配置其它 类型系列内径结构变型 材料等级 254
第十四章 滚动轴承设计 《机械设计基础》教案（机电专业 90 学时） 254 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
第十四章滚动轴承设计 《机械设计基础》教案(机电专业90学时) 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 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 直径系列代号:1直径系列代号:2直径系列代号:3直径系列代号:4 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。 图14-3 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 00010203 04~96 轴承内径 12 1517代号数×5 mm 2、前置代号、后置代号 255
第十四章 滚动轴承设计 《机械设计基础》教案（机电专业 90 学时） 255 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 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 图 14－3