本章第1讲 第9章轴承 9轴承的概述 1)目的任务:掌握滚动轴承的类型、特点及代号,了解滚动轴承 类型的选择,了解滑动轴承的一般知识。 2)重点:滚动轴承的类型、特点及代号 3)难点:滚动轴承类型的选择 4)教学方法:多媒体(结构演示) 5)讲授学时:2学时 轴承的功用:支承轴及轴上零件,保持轴的旋转精度,减少转轴与支 承之间的摩擦和磨损。 92滑动轴承 轴承是支承轴和轴上零件的部件 按摩擦性质分:滑动轴承和滚动轴承。 按受载方向分:受径向载荷的径轴承和受轴向载荷的推力轴承 921滑动轴承的结构 1.径向滑动轴承的结构形式 图92.1所示为整体式滑动轴承, 由轴承体1、轴承2、润滑装置等 组成。这种轴承结构简单,但装
本章第 1 讲 第 9 章 轴 承 9.1 轴承的概述 1）目的任务：掌握滚动轴承的类型、特点及代号，了解滚动轴承 类型的选择,了解滑动轴承的一般知识。 2）重点:滚动轴承的类型、特点及代号 3）难点：滚动轴承类型的选择 4）教学方法：多媒体（结构演示） 5）讲授学时： 2 学时 轴承的功用：支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度，减少转轴与支 承之间的摩擦和磨损。 9.2 滑动轴承 轴承是支承轴和轴上零件的部件。 按摩擦性质分：滑动轴承和滚动轴承。 按受载方向分：受径向载荷的径轴承和受轴向载荷的推力轴承。 9.2.1 滑动轴承的结构 1．径向滑动轴承的结构形式 图 9-2.1 所示为整体式滑动轴承， 由轴承体 1、轴承 2、润滑装置等 组成。这种轴承结构简单，但 装
拆时轴或轴承需轴向移动,而且轴套磨损后轴承间隙无法调整。整体式轴 承多用于间歇工作和低速轻载的机械 2.推力滑动轴承的结构形式 常见的止推面结构有:轴的端面(图9-2.3a,b)、轴段中制出的单环或多 环形轴肩(图9-12.3c,d)等。 922轴瓦和轴承衬 1、结构 轴瓦和轴套是滑动轴承中的重要零件。轴套用于整体式滑动轴承,轴 瓦用于剖分式滑动 k222 轴承。轴瓦有厚壁 壁厚8与直径D 之比大于0.5)和薄 壁两种(图9-24)。 薄壁轴瓦是将 轴承合金粘附在低碳 图9-24轴瓦 钢带上经冲裁、弯曲 a)薄壁轴瓦 b)厚壁轴承 变形及精加工而成, 这种轴瓦适合于大量生产,质量稳定,成本低。但刚性差,装配后不再修 刮内孔,轴瓦受力变形后形状取决于轴承座的形状,所以轴承座也应精加 轴瓦的主要参数是宽径比B/d,B是轴瓦的宽度,d是轴颈直径。对流 体磨擦滑动轴承,常取Bd=0.5~1;对边界和混合磨擦滑动轴承,常取 B/d=0.8~1.5。 2、材料 轴瓦和轴承衬的材料性能:①磨擦因数小;②导热性好,热胀系数小; ③耐磨、耐蚀、抗胶合能力强:④足够的机械强度和一定的可塑性;⑤对 润滑油的亲合性。 常用的轴瓦和轴承衬材料有: (1)铸造轴承合金又名巴氏合金或白合金
拆时轴或轴承需轴向移动，而且轴套磨损后轴承间隙无法调整。整体式轴 承多用于间歇工作和低速轻载的机械。 2．推力滑动轴承的结构形式 常见的止推面结构有：轴的端面（图 9-2.3a，b）、轴段中制出的单环或多 环形轴肩（图 9-12.3c，d）等。 9.2.2 轴瓦和轴承衬 1、结构 轴瓦和轴套是滑动轴承中的重要零件。轴套用于整体式滑动轴承，轴 瓦用于剖分式滑动 轴承。轴瓦有厚壁 （壁厚δ与直径 D 之比大于 0.5）和薄 壁两种（图 9-2.4）。 薄壁轴瓦是将 轴承合金粘附在低碳 图 9-2.4 轴瓦 钢带上经冲裁、弯曲 a) 薄壁轴瓦 b)厚壁轴承 变形及精加工而成， 这种轴瓦适合于大量生产，质量稳定，成本低。但刚性差，装配后不再修 刮内孔，轴瓦受力变形后形状取决于轴承座的形状，所以轴承座也应精加 工。 轴瓦的主要参数是宽径比 B/d，B 是轴瓦的宽度，d 是轴颈直径。对流 体磨擦滑动轴承，常取 B/d=0.5~1；对边界和混合磨擦滑动轴承，常取 B/d=0.8~1.5。 2、材料 轴瓦和轴承衬的材料性能：①磨擦因数小；②导热性好，热胀系数小； ③耐磨、耐蚀、抗胶合能力强；④足够的机械强度和一定的可塑性；⑤对 润滑油的亲合性。 常用的轴瓦和轴承衬材料有： （1）铸造轴承合金 又名巴氏合金或白合金
(2)铸造青铜 (3)粉末合金该合金又称金属陶瓷 (4)非金属材料大型滑动轴承(如水轮机轴承)可选用醛酚塑料 中小型轴承,可选用聚酰胺(尼龙)塑料 (5)碳-石墨、橡胶和木材。 93滚动轴承的概述 931滚动轴承的组成 滚动轴承一般由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成,如图9.3。 9.32滚动轴承的类型及特点 1、按受载荷的方向或公称接触角的不同可分为向心轴承和推力轴承。 推力轴承又可分为推力角接触轴承和轴向接触轴承 2、按滚动体的种类可分为球轴承和滚子轴承。 3、按工作时能否调心可分为调心轴承和非调心轴承。调心轴承允许 的偏位角大 4、按安装轴承时其内、外圈可否分别安装,分为可分离轴承和不可 分离轴承 5、按公差等级可分为0、6、5、4、2级滚动轴承。 6、按运动方式可分为回转运动轴承和直线运动轴承。 9.4滚动轴承的代号与选择 滚动轴承代号是表示其结构、尺寸、公差等级和技术性能等特征的产 品符号,由字母和数字组成。按GB/T272-93的规定,轴承代号由基本代号、 前置代号和后置代号构成,其表达方式如表9.3所列。 9.4.1基本代号 基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸,是轴承代号的基础。基 本代号由轴承类型代号、尺寸系列代号及内径代号三部分构成 1、类型代号用数字或大写拉丁字母表示,如表9.4所列
(2)铸造青铜 （3）粉末合金 该合金又称金属陶瓷 （4）非金属材料 大型滑动轴承（如水轮机轴承）可选用醛酚塑料； 中小型轴承，可选用聚酰胺（尼龙）塑料。 （5） 碳-石墨、橡胶和木材。 9.3 滚动轴承的概述 9.3.1 滚动轴承的组成 滚动轴承一般由内圈 1、外圈 2、滚动体 3 和保持架 4 组成，如图 9.3。 9.3.2 滚动轴承的类型及特点 1、按受载荷的方向或公称接触角的不同可分为向心轴承和推力轴承。 推力轴承又可分为推力角接触轴承和轴向接触轴承。 2、按滚动体的种类可分为球轴承和滚子轴承。 3、按工作时能否调心可分为调心轴承和非调心轴承。调心轴承允许 的偏位角大。 4、按安装轴承时其内、外圈可否分别安装，分为可分离轴承和不可 分离轴承。 5、按公差等级可分为 0、6、5、4、2 级滚动轴承。 6、按运动方式可分为回转运动轴承和直线运动轴承。 9.4 滚动轴承的代号与选择 滚动轴承代号是表示其结构、尺寸、公差等级和技术性能等特征的产 品符号，由字母和数字组成。按 GB/T272-93 的规定，轴承代号由基本代号、 前置代号和后置代号构成，其表达方式如表 9.3 所列。 9.4.1 基本代号 基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号的基础。基 本代号由轴承类型代号、尺寸系列代号及内径代号三部分构成。 1、类型代号 用数字或大写拉丁字母表示，如表 9.4 所列
2、尺寸系列代号由轴承的宽(高)度系列代号和直径系列代号组合 而成,见表9.5 直径系列代号表示内径相同的同类轴承有几种不同的外径和宽度,如 图9.5所示。 宽度系列代号表示内、外径相同的同类轴承宽度的变化 3、内径代号表示轴承的内径尺寸,见表9.5所列。 后置代号用字母或字母加数字表示。内部结构代号及含义如表9.8所 列:公差等级代号及含义如表9.9所列:游隙代号及含义如表9.10所列;、 配置代号及含义如表9.11所列。有关后置图9.5轴承的直径系列 代号的其他内容可查阅轴承标准及设计手册。 滚动轴承代号示例 71908/P5 7——轴承类型为角接触球轴承 19——尺寸系列代号。1为宽度系列代号,9为直径系列代号 内径代号,d=40mm P5——公差等级为5级。 6204 6——轴承类型为深沟球轴承; (0)2—一尺寸系列代号,宽度系列代号为0(省略),2为直径系列 代号 04——内径代号,d=20m 公差等级为0级(公差等级代号/PO省略)。 轴承代号中的基本代号最为重要,而7位数字中以右起头4位数字最 为常用。 9.4.3滚动轴承类型的选择 影响轴承承载能力的参数 1、游隙内、外圈滚道与滚动体之间的间隙称为游隙 2、极限转速在一定载荷和润滑条件下,允许最高转速叫极限转速
2、尺寸系列代号 由轴承的宽（高）度系列代号和直径系列代号组合 而成，见表 9.5。 直径系列代号表示内径相同的同类轴承有几种不同的外径和宽度，如 图 9.5 所示。 宽度系列代号表示内、外径相同的同类轴承宽度的变化。 3、内径代号 表示轴承的内径尺寸，见表 9.5 所列。 后置代号用字母或字母加数字表示。内部结构代号及含义如表 9.8 所 列；公差等级代号及含义如表 9.9 所列；游隙代号及含义如表 9.10 所列；、 配置代号及含义如表 9.11 所列。有关后置 图 9.5 轴承的直径系列 代号的其他内容可查阅轴承标准及设计手册。 滚动轴承代号示例： 71908/P5 7——轴承类型为角接触球轴承； 19——尺寸系列代号。1 为宽度系列代号，9 为直径系列代号。 08——内径代号，d=40mm； P5——公差等级为 5 级。 6204 6——轴承类型为深沟球轴承； （0）2——尺寸系列代号，宽度系列代号为 0（省略），2 为直径系列 代号； 04——内径代号，d=20mm； 公差等级为 0 级（公差等级代号/P0 省略）。 轴承代号中的基本代号最为重要，而 7 位数字中以右起头 4 位数字最 为常用。 9.4.3 滚动轴承类型的选择 一、 影响轴承承载能力的参数 1、游隙 内、外圈滚道与滚动体之间的间隙称为游隙。 2、极限转速 在一定载荷和润滑条件下，允许最高转速叫极限转速
3、偏位角 4、接触角 由轴承结构类型所决定的接触角称为分称接触角。 二、滚动轴承类型的选择 滚动轴承的选型原则 1、载荷条件 2、转速条件 3、装调性能 4、调心性能 5、经济性 在满足使用要求的情况下优先选用价格低廉的轴承。 本章第2讲 9.5滚动轴承的分析及计算 1)目的任务:掌握滚动轴承的寿命计算,理解基本额定寿命与基 本额定动载荷 2)重点:滚动轴承的寿命计算 3)难点:基本额定动载荷 4)教学方法:多媒体 5)讲授学时:2学时
3、偏位角 4、接触角 由轴承结构类型所决定的接触角称为分称接触角。 二、滚动轴承类型的选择 滚动轴承的选型原则： 1、载荷条件 2、转速条件 3、装调性能 4、调心性能 5、经济性 在满足使用要求的情况下优先选用价格低廉的轴承。 本章第 2 讲 9.5 滚动轴承的分析及计算 1）目的任务：掌握滚动轴承的寿命计算，理解基本额定寿命与基 本额定动载荷 2）重点:滚动轴承的寿命计算 3）难点：基本额定动载荷 4）教学方法：多媒体 5）讲授学时： 2 学时
95.1滚动轴承的受载情况分析 以深沟球轴承为例进行分析 9.5.2滚动轴承的失效形式和计算准则 1、失效形式 (1)疲劳点蚀 (2)塑性变形 (3)磨损 2.计算准则 (1)以于一般转速的轴承,即10 r/min<n<nim,应以疲劳强度计算为 依据进行轴承的寿命计算 (2)对于高速轴承,除疲劳点蚀外其工作表面的过热也是重要的失效 形式,因此除需进行寿命计算外还应校验其极限转速。 (3)对于低速轴承,即n<lr/min,可近似地认为轴承各元件是在静应 力作用下工作的,其失效形式为塑性变形,应进行以不发生塑性变形为准 则的静强度计算。 9.5.3滚动轴承的寿命计算 1.基本额定寿命和基本额定动载荷 (1)寿命 (2)可靠度 (3)基本额定寿命 (4)基本额定动载荷 2、当量动载荷 当量动载荷的计算公式为 p=fp(xF +YFa 式中J为载荷系数,是考虑机器工作时振动冲击对轴承寿命影响的系数, 对于只承受纯径向载荷的向心轴承,其当量动载荷为 对于只承受纯轴向载荷的推力轴承,其当量动载荷为
9.5.1 滚动轴承的受载情况分析 以深沟球轴承为例进行分析。 9.5.2 滚动轴承的失效形式和计算准则 1、失效形式 (1)疲劳点蚀 （2）塑性变形 （3）磨损 2. 计算准则 （1）以于一般转速的轴承，即 10r/min＜n＜nlim，应以疲劳强度计算为 依据进行轴承的寿命计算。 （2）对于高速轴承，除疲劳点蚀外其工作表面的过热也是重要的失效 形式，因此除需进行寿命计算外还应校验其极限转速。 （3）对于低速轴承，即 n＜lr/min，可近似地认为轴承各元件是在静应 力作用下工作的，其失效形式为塑性变形，应进行以不发生塑性变形为准 则的静强度计算。 9.5.3 滚动轴承的寿命计算 1.基本额定寿命和基本额定动载荷 (1)寿命 （2）可靠度 （3）基本额定寿命 （4）基本额定动载荷 2、当量动载荷 当量动载荷的计算公式为 ) ( p r YFa p = f xF + （9．1） 式中 p f 为载荷系数，是考虑机器工作时振动、冲击对轴承寿命影响的系数， 对于只承受纯径向载荷的向心轴承,其当量动载荷为 p Fr p = f (9.2) 对于只承受纯轴向载荷的推力轴承,其当量动载荷为 p = f p F (9.3)
3、滚轴承的寿命计算 滚动轴承的寿命计算基本公式为 当轴承的工作温度高于100℃时,其基本额定动载荷C的值将降低,需 引入温度系数f进行修正,得 L1 )≥[ (9.5) 60n p 若以基本额定动载荷C表示,可得 60nlL (9.6) f10 式中n为工作转速,单位为r/min;为温度系数,见表9.14:[乙]值 两支点轴向载荷的步骤如下: )根据轴承和安装方式,画出内部轴向力Fs和Fs2的方向 2)设内部轴向力Fs1与外载荷FA同向,Fs2与FA反向。通过比较FA+Fs 与Fs2的大小判断轴的移动趋势及轴承的压紧及放松端 3)压紧关的轴向载荷Fa等 于除去压紧关本身的人部轴向力 外,所以轴向力的代数和; 4)放松端的轴向载荷Fa等于 F 放松端本身的内部轴向力Fs 954滚动轴承的静强度计F 基本额定静载荷Co 基本额定静载荷对于向心轴承为径向额定静载荷Cor;对推力轴承为轴 向额定静载荷Coa。各类轴承的Co值可由轴承标准中査得 2、当量静载荷Po
3、滚轴承的寿命计算 滚动轴承的寿命计算基本公式为 (9.4) 当轴承的工作温度高于 100℃时，其基本额定动载荷 C 的值将降低，需 引入温度系数 ft 进行修正，得 h Lh p ftc n L = ( ) 60 106 10 (9.5) 若以基本额定动载荷 C 表示，可得 1 6 ) 10 60 ( n Lh ft p c (9.6) 式中 n 为工作转速，单位为 r/min；fT 为温度系数，见表 9.14； Lh 值。 两支点轴向载荷的步骤如下： 1）根据轴承和安装方式，画出内部轴向力 FS1 和 FS2 的方向； 2）设内部轴向力 FS1 与外载荷 FA 同向，FS2 与 FA 反向。通过比较 FA+FS1 与 FS2 的大小判断轴的移动趋势及轴承的压紧及放松端。 3）压紧关的轴向载荷 Fa 等 于除去压紧关本身的人部轴向力 外，所以轴向力的代数和； 4）放松端的轴向载荷 Fa 等于 放松端本身的内部轴向力 FS。 9.5.4 滚动轴承的静强度计 算 1、基本额定静载荷 C0 基本额定静载荷对于向心轴承为径向额定静载荷 C0r；对推力轴承为轴 向额定静载荷 C0a。各类轴承的 C0 值可由轴承标准中查得。 2、当量静载荷 P0 ( ) 10 p c L =
向心轴承的径向当量静载荷Por按下式计算: a=0°的向心滚子轴承为 Po =F 向心球轴承和a≠0°的向心滚子轴承为 P- =XoF+YF (9.8) 式中X0、Y0分别为静径各载荷系数和静轴向载荷系数,见表9.17取 式(9.8)中两式计算值的较大值。 推力轴承的轴向当量静载荷按下列公式计算 a=90°的推力轴承为 Po=F (9.9) a≠90°的推力轴承为 Po=2. 3F tan a+F (9.10) 3、静强度计算 即制轴承产生过大塑性变形的静强度计算公式为 (9.11) 式中S0为静强度安全系数,如表9.18所列:Co为基本额定静载荷, 单位为N:Po为当量静载荷,单位为N 955滚动轴承的选择 1、轴承类型的选择 应先选取几个轴承类型方案,然后进行全面的分析比较,最后才能 确定究竟选用哪一类型的轴承最为合适。 2、轴承尺寸的选择 在选定轴承的类型后,求出轴承的当量动载荷P(或当量静载荷P)
0 0 0 S p C 向心轴承的径向当量静载荷 P0r按下式计算： α=0°的向心滚子轴承为 P0r=Fr (9.7) 向心球轴承和α≠0°的向心滚子轴承为 P0r=X0Fr+Y0Fa P0r=Fr (9.8) 式中 X0、Y0 分别为静径各载荷系数和静轴向载荷系数，见表 9.17 取 式（9.8）中两式计算值的较大值。 推力轴承的轴向当量静载荷按下列公式计算： α=90°的推力轴承为 P0a=Fa （9.9） α≠90°的推力轴承为 P0a=2.3Frtanα+Fa (9.10) 3、静强度计算 即制轴承产生过大塑性变形的静强度计算公式为 （9.11） 式中 S0 为静强度安全系数，如表 9.18 所列；C0 为基本额定静载荷， 单位为 N；P0 为当量静载荷，单位为 N。 9.5.5 滚动轴承的选择 1、轴承类型的选择 应先选取几个轴承类型方案，然后进行全面的分析比较，最后才能 确定究竟选用哪一类型的轴承最为合适。 2、轴承尺寸的选择 在选定轴承的类型后，求出轴承的当量动载荷 P（或当量静载荷 PO）
代入式(9.6)求出基本额定动载荷C,然后查有关的轴承手册确定轴承 的尺寸 选择轴承尺寸的原则: (1)对于静止轴承、缓慢摆动或极低速动转的轴承(工作转速n<1 r/min),根据其失效形式可知选择轴承时应按静载荷计算 (2)对于一般运转的轴承(10<n≤nlim),按寿命计算进行轴承尺 寸的选择,使轴承寿命大于预期寿命 (3)当轴承的工作转速n在1~10r/min之间时,其轴承尺寸的选 择有两种方法:①按n=10r/min选择轴承尺寸;②一方面将实际的n值 代入寿命计算公式中计算出C值,另一方面按静载荷强度计算公式计算 出C值。将二者进行比较,把其中较大值对应的轴承尺寸作为所选的轴 承尺寸 (4)对于转速较高又同时承受冲击载荷的轴承,除进行寿命计算外 还要进行轴承的静强度校核。 (5)对于高速轴承,除进行寿命计算外还应检验极限转速。 若不能满足要求时则可放大轴承的尺寸。 3、公差等级的选择 对于同型号的轴承,其精度越高价格也越高,因此一般的机械传动 中宜选用普通级(P。)精度的轴承。 思考题与习题 P3241
代入式（9.6）求出基本额定动载荷 C，然后查有关的轴承手册确定轴承 的尺寸。 选择轴承尺寸的原则： （1）对于静止轴承、缓慢摆动或极低速动转的轴承（工作转速 n<1 r/min），根据其失效形式可知选择轴承时应按静载荷计算。 （2）对于一般运转的轴承（10<n≤nlim）,按寿命计算进行轴承尺 寸的选择，使轴承寿命大于预期寿命。 （3）当轴承的工作转速 n 在 1～10 r/min 之间时，其轴承尺寸的选 择有两种方法：①按 n=10r/min 选择轴承尺寸；②一方面将实际的 n 值 代入寿命计算公式中计算出 C 值，另一方面按静载荷强度计算公式计算 出 C0 值。将二者进行比较，把其中较大值对应的轴承尺寸作为所选的轴 承尺寸。 （4）对于转速较高又同时承受冲击载荷的轴承，除进行寿命计算外， 还要进行轴承的静强度校核。 （5）对于高速轴承，除进行寿命计算外还应检验极限转速。 若不能满足要求时则可放大轴承的尺寸。 3、公差等级的选择 对于同型号的轴承，其精度越高价格也越高，因此一般的机械传 动 中宜选用普通级（PO）精度的轴承。 思考题与习题 P324 1. 3. 6. 7
本章第3讲 9.6滚动轴承的组合设计 1)目的任务:能够正确的进行轴承的组合设计,滑动轴承和滚动 轴承的性能比较 2)重点:轴承的轴向固定 3)难点:轴承的调整,密封和润滑 4)教学方法:多媒体 5)本节学时:2学时 9.61轴承的轴向固定 1、内圈固定 为保证定位可靠,轴肩圆角半径必须小于轴承的圆角半径 2、外圈固定 轴向固定可以是单向固定也可以是双向固定。 9.6.2轴承组的轴向固定 常用轴承组轴向固定的方式有以下三种。 1、两端固定式 2、一端固定、一端游动式 3、两端游动式
本章第 3 讲 9.6 滚动轴承的组合设计 1）目的任务：能够正确的进行轴承的组合设计,滑动轴承和滚动 轴承的性能比较。 2)重点:轴承的轴向固定 3)难点：轴承的调整，密封和润滑。 4)教学方法：多媒体 5）本节学时： 2 学时 9.6.1 轴承的轴向固定 1、内圈固定 为保证定位可靠，轴肩圆角半径必须小于轴承的圆角半径。 2、外圈固定 轴向固定可以是单向固定也可以是双向固定。 9.6.2 轴承组的轴向固定 常用轴承组轴向固定的方式有以下三种。 1、两端固定式 2、一端固定、一端游动式 3、两端游动式