毕业设计论文滚动轴承的选择及组合设计模板Word格式.docx
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向心角接触轴承公称角的范围为α0～45度，能同时承受径向载荷和轴向载荷。
推力轴承又可分为推力角接触轴承和轴向接触轴承。
推力角接触轴承α的范围为45～90度，主要承受轴向载荷，也可以承受较小的径向载荷；
轴向接触轴承的α=90度，只能承受轴向载荷。
2按滚动体的种类可以分为球轴承和滚子轴承
球轴承的滚动体为球，球与滚道表面的接触为点接触；
滚子轴承的滚动体为滚子，滚子与滚道表面的接触为线接触。
按滚子的形状又可分为圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承和调心滚子轴承。
在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承的承载能力和耐冲击能力都好，但是球轴承摩擦小、高速性能好。
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，其中2级精度最高，0级为普通级。
另外还有只用于圆锥滚子轴承的6x公差等级。
6按运动方式可分为回转运动轴承和直线运动轴承。
<
2>
滚动轴承的特点
滚动轴承是用来支承传动轴的组件，具有结构紧凑、摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、旋转精度高、润滑简便和装拆方便、动能损耗小等优点。
滚动轴承是标准件，其结构、尺寸均已标准化，有专业厂家生产，需要时可根据设计要求选择。
第三节滚动轴承的代号
滚动轴承的代号是表示其结构、尺寸、公差等级和技术性能等特征的产品符号，有字母和数字组成。
按GB/T272-93的规定，轴承代号由基本代号和后置代号构成。
其表达方式如下
轴承的代号构成
前置代号
基本代号
后置代号
字母
字母和数字
字母和数字
XXXXXXX
内部结构的改变
类宽直
度径
密封、防尘与外部形状变化
成套轴承的分部件
型系系
列列
保持架结构、材料改变及轴承材料
代代代
公差等级和游隙
号号号
其他
（1）基本代号
基本代号表示轴承的基本类型、结构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组成。
1类型代号用字母或拉丁字母表示如表所示
轴承类型
代号
原代号
双列角接触球轴承
6
深沟球轴承
6
O
调心球轴承
1
1
角接触球轴承
7
调心滚子轴承和推力调心滚子轴承
2
3和9
推力圆柱滚子轴承
8
9
圆锥滚子轴承
3
圆柱滚子轴承
N
2
双列深沟球轴承
4
0
外球面球轴承
U
推力球轴承
5
四点接触球轴承
QJ
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；
宽度系列代号表示内外径相同的同类轴承宽度的变化。
如表所示
直径系列代号
（外径）
向心轴承
推力轴承
宽度系列代号（宽度）
高度系列代号（高度）
8
6
7
9
尺寸系列代号
7
-
-
17
37
08
18
28
38
48
58
68
09
19
29
39
49
59
69
00
10
20
30
40
50
60
70
90
01
11
21
31
41
51
61
71
91
82
02
12
22
32
42
52
62
72
92
3
83
03
13
23
33
73
93
4
04
24-
74
94
14
24
5
95
3径内代号表示轴承的内径尺寸如图所示
轴承公称内径/mm
内径代号
示例
0.6到10（非整数）
直接用公称内径毫米数表示，在其与尺寸
系列代号之间用“/”分开
深沟球轴承618/2.5
d=2.5㎜
1到9（整数）
直接用公称内径毫米数表示，对深沟球轴
承及角接触球轴承7、8、9直径系列，内
径与尺寸系列代号之间用“/”分开
深沟球轴承625
618/5d=5㎜
10到17
10
12
15
17
00
01
02
03
深沟球轴承6200
d=10mm
20到480（22,28,
32除外）
用公称内径除以5的商数表示，商数为
一位时，需在商数左边加“0”，如08
调心滚子轴承23208
d=40mm
大于和等于500以
及22,28,32
直接用公称内径毫米表示，但在其与尺
寸系列代号之间用“/”分开
调心滚子轴承230/500
d=500mm
例：
调心滚子轴承232242-类型代号32-尺寸系列代号24-内径代号d=120mm
3>
前置代号和后置代号
前置代号和后置代号是当轴承的结构形状、公差、技术要求等有改变时在轴承基本代号左右添加的补充代号。
其含义及代号如表
基
本
后置代号
含义
F
L
R
WS
GS
KOW-
KIW-
K
凸缘外圈的向心球d≤10mm
可分离内圈或外圈轴承
不可分离内圈或外圈轴承
推力滚子圆柱滚子轴承圈
无轴圈推力轴承
无座圈圆锥轴承
滚子和保持架组件
F618/4
LNU207
RUN207
WS81107
GS81107
KOW-51108
KIW-51108
K81107
内
部
结
构
密
封
与
防
尘
套
圈
保
持
架
及
材
料
轴
承
公
差
等
级
游
隙
配
置
其
他
后置代号用字母或字母加数字表示。
公差等级代号及含义如表
/P0
公差等级符合标准规定的0级在代号中可以省略不表示（普通级）
6203
/P6
公差等级符合标准规定的6级
6203/P6
/P6X
公差等级符合标准规定的6X级
30210/P6X
/P5
公差等级符合标准规定的5级
6023/P5
/P4
公差等级符合标准规定的4级
6023/P4
/P2
公差等级符合标准规定的2级
6023/P2
滚动轴承的代号示例：
71908/P5
7-轴承的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=40㎜；
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/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4位数字最为常用。
第三章滚动轴承的工作情况分析及计算
第一节滚动轴承的受载情况分析
以深沟球轴承为例进行分析，如图。
轴承承受径向载荷Fr时，各滚动体承受的载荷大小是不同的。
处于最低位置的滚动体承受的载荷最大。
随着轴承内圈相对于外圈的转动；
滚动体也随着运动。
轴承元件所承受的载荷呈周期性变化，即各元件是在交换的接触应力下工作的
第二节滚动轴承的失效形式和计算准则
（1）失效形式：
滚动体的失效形式主要有三种疲劳点蚀、塑性变形和磨损。
1疲劳点蚀：
滚动体和套圈滚道在交变接触应力的作用下会发生表面疲劳点蚀，这是滚动轴承的主要失效形式。
点蚀使轴承在运转中产生振动和噪音，回转精度降低而且工作温度升高，使轴承丧失正常的工作能力。
为防止点蚀需要进行疲劳寿命计算。
2塑性变形：
在静载荷或冲击载荷作用下，滚动体和套圈滚道可产生塑性变形，出现凹坑，由此导致摩擦增大，运动精度降低，使轴承产生剧烈的振动和噪声，不能正常的工作。
为防止塑性变形，需对轴承进行静强度计算。
3磨损：
轴承在多尘或密封不可靠、润滑不良的条件下工作时，滚动体或套圈滚道易产生磨粒磨损。
（2）计算准则：
在选择滚动轴承类型后要确定其型号和尺寸，为此需要针对轴承的主要形式进行计算。
其计算准则为：
1对于一般转速轴承，即10r/min<
n<
nlin，如果轴承的制造、保管、安装、使用等条件均良好时，轴承的失效形式为疲劳点，因此应以疲劳强度计算为依据进行轴承的计算。
2对于高速轴承除疲劳点蚀外其工作表面的过热而导致的轴承失效也是重要的失效形式，因此除需要进行寿命计算外还要校验其极限转速。
3对于低速轴承，即n<
1r/min,可近似的认为轴承各元件是在静力作用下工作的，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。
第三节滚动轴承的寿命计算
在一般条件下工作的轴承，只要轴承类型选择合适，能正确安装与维护；
绝大数轴承是因为疲劳点蚀而报废。
因此滚动轴承的型号选择主要取决于疲劳强度的要求。
（1）基本额定寿命和基本额定动载荷
1寿命：
轴承中任一元件首次出现疲劳点蚀前轴承所经历的总转数或轴承在恒定转速下的总工作小时数称为轴承的寿命。
2可靠度：
在同一工作条件运转的一组近似于相同的轴承能达到或超过某一规定寿命的百分率，称为轴承的可靠度。
3基本额定寿命
基本额定寿命是指一批同型号的轴承在相同条件下运转时，90%的轴承未发生疲劳点蚀前运转的总转数，或在恒定转速下运转的总工作小时数，分别用L10和L10h表示。
按基本额定寿命计算选用轴承时，可能有10%以内的轴承提前失效、也即可能有90%以上的轴承超过预期寿命。
4基本额定动载荷
轴承抵抗点蚀破坏的承载能力可由基本额定动载荷表示。
基本额定寿命为10^6转，即L10=1（单位为10^6r）时轴承受的最大载荷称为基本额定动载荷，用符合C表示。
当量载荷
当轴承受到径向载荷Fr和轴向载荷Fa的作用时，为了计算轴承寿命时与基本额定动载荷作等价比较，需将实际工作载荷化为等效的当量动载荷P。
P的含义是轴承在当量动载荷P作用下的寿命与实际工作载荷条件下的寿命相等，当量载荷的计算公式为P=fp（xFr+yFa）式中fp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如表所示为径载荷系数
载荷系数fp
载荷性质
举例
fp
无冲击或轻微冲击
电机、汽轮机、水泵、通风机
1.0～1.2
中等冲击
机床、车辆、内燃机、冶金机械、起重机、减速机
1.2～1.8
强大冲击
轧钢机、破碎机、钻探机、剪床
1.8～3.0
当量载荷系数X,Y
Fa/FOR
e
单列轴承
双列轴承（或成对安装单列轴承）
名称
类型代号
Fa/Fr≤e
Fa/Fr>
X
Y
深
沟
球
0.014
0.028
0.056
0.084
0.11
0.17
0.28
0.42
0.56
0.19
0.22
0.26
0.30
0.34
0.38
0.44
2.30
1.99
1.71
1.55
1.45
1.31
1.15
1.04
1.00
0.56
2.3
1.99
1.71
1.55
1.45
1.31
1.15
1.04
1.00
角
接
触
α=15
α=25
0.015
0.029
0.087
0.12
0.29
0.58
0.40
0.43
0.46
0.47
0.50
0.55
0.68
1.47
1.40
1.30
1.23
1.19
1.12
1.02
1.65
1.57
1.46
1.38
1.34
1.26
1.14
0.92
0.72
2.39
2.28
2.11
2.00
1.93
1.82
1.66
1.63
1.41
对于只承受纯径向载荷向心轴承其当量载荷为P=fPFr
对于只承受纯轴向载荷的推力轴承当量动载荷为P=fpFr
滚动体的寿命计算
实验证明滚动轴承所承受的载荷P与寿命L有关系方程式为
P^εL10=常数，式中P为当量载荷,单位为N；
L10为基本额定寿命，单位为10^6转；
ε=3，对于滚子轴承ε=10/3。
基本额定载荷可以定义为P^εl10=C^e,因此滚动轴承的寿命计算基本公式为L10=（C/P）^ε
若给定转速下的工作小时数L10h=10^6/60n（C/P）^ε当轴承的工作温度100℃时，其基本额定动载荷C的值将降低，需要引入温度系数ft进行修正，得L10h=10^6/60n（ftC/P）^ε≥[Lh]。
温度系数ft
轴承工作温度/℃
100
125
150
175
200
225
250
300
ft
0.95
0.90
0.85
0.80
0.75
0.70
o.60
轴承预期寿命[Lh]的参考值
机器种类
预期寿命/h
不经常使用的仪器及设备
500
航空发动机
500～2000
间断使用的机器
中断使用不至引起严重后果的手动机械、农业机械等
4000～8000
中断使用会引起严重后果的机械设备，如升降机、输送机、吊车等
8000～12000
每天工作8h的机器
利用率不高的齿轮传动、电机等
12000～20000
利用率较高的通风机、机车等
20000～30000
连续工作24h的机器
一般可靠性的空气压缩机、电机、水泵等
30000～50000
高可靠性的电站设备、给排水装置等
>
100000
例如：
振动电机选用深沟球轴承，已知轴的直径d=50mm,转速为n=3000r/min；
轴承所受径向载荷Fr=8000N，轴向载荷Fa=2150N，工作温度正常ft=1,由于振动电机无间歇运动要求轴承预期寿命[Lh]=2500小时试选择轴承型号
解：
求当量载荷P根据公式P=fp（XFr+YFa）查表可得fp=1.1式中径向载荷系数X和轴向载荷系数Y要根据Fa/Fr的值查取。
Cor是轴承的径向额定静载荷，未选轴承型号前故用试算法计算。
根据表暂取Fa/Fr=0.056,则e=0.26。
由Fa/Fr=2150/8000=0.268>
e,由表知X=0.56，Y=1.71则
P=1.1×
（0.56×
8000＋1.71×
2150）N=8071N
计算所需的径向额定动载荷由公式C=P/ft（60n[Lh]/10^6）^1/3
C=8071×
（60×
3000÷
10^6×
2500）^1/3N=56479N
选用轴承型号查有关手册，根据d=50mm选择6130轴承，其
Cr=61800>
56497，Cor=38000。
6130轴承的Fa/Cor=2150/38000=0.565,与初定值相近所以选用深沟球轴承6130合适。
例如:
工程机械的传动装置中根据工作条件决定采用一对向心接触球轴承（如图）,并初选轴承型号为7211AC。
已知轴承承受的载荷Fr1=3300N,Fr2=1000N,轴向载荷Fa=900N轴的转速n=1750r/min,轴承在常温下工作。
运转中受中等冲击轴承预期寿命11000h。
试问所选轴承型号是否恰当？
计算轴承的轴向力Fa1、Fa2由表可知7211AC轴承内部轴向力的计算公式为Fs=0.68Fr,Fs1=0.68×
3300N=2244N方向如图所示
Fs2=0.68Fr2=0.68×
1000N=680N方向如图所示，
因为Fs2＋Fa=680＋900=1580N<
Fs1所以以轴承2为压紧端，故有
Fa1=Fs1=2244N,Fa2=Fs1－Fa=（2244－900）=1344N
计算轴承的当量载荷P1、P2由表可知7211AC的e=0.68而Fa/Fc=2244/3300=0.68=eFa2/Fr2=1344/1000=1.344>
e可知X1=1,
Y1=0；
X2=0.41，Y2=0.87。
取fp=1.4则轴承的当量载荷为
P1=fp（X1Fr1＋Y1Fa1）=1.44×
（3300＋2244）N=4620N
P2=fp（X2Fr2＋Y2Fa2）=1.4×
（0.41×
1000＋0.87×
1344）=2211N
计算轴承的寿命
因此两个轴承的型号相同，所以其中当量载荷大的寿命短。
P1>
P2所以只需计算轴承1的寿命。
由表可知7211AC轴承的Cr=50500N,取ε=3、ft=1,则L10h=10^6/60n（ftCr/P）^ε
L10h=10^6/60×
1750×
（50500/4620）^3=12437h
由此可见轴承的寿命大于轴承的预期寿命，所以选轴承类型合适。
第四节滚动轴承的静强度计算
基本额定静载荷Co：
基本额定静载荷是指轴承的最大载荷滚动体与滚道中心处引起一下接触应力时的载荷；
调心轴承4600Mpa，所有其他型号的轴承为4200Mpa，滚子轴承为4000Mpa。
当量静载荷Po向心轴承的径向当量载荷Po按下式计算
a=0的向心滚子轴承位Po=Fr,向心球轴承和α≠0的向心滚子轴承为Po=XoFr＋YoFa,Po=Fr式中Xo、Yo分别为静径向载荷系数和静轴向载荷系数，取两式计算值较大值。
静强度计算：
限制轴承产生较大的塑性变形的静强度计算公式为C0/P0≥S0式中S0为静强度安全系数，C0为基本额定静载荷，单位为N；
P0为当量静载荷，单位为N
试对7205AC角接触轴承进行强度计算。
已知轴承所受轴向载荷Fa=1300N，径向载荷Fr=1800N，载荷系数fp=1.2工作转速n=460r/min,每天工作12小时。
解:
计算当量载荷查手册得7205AC轴承的C0r=9880；
由表的X0=0.5,Y0=0.38P0=X0Fr＋Y0Fa=（0.5×
1800＋0.38×
1300）=1394N
P0=Fr=1800N取两者中较大值为计算值即P0=1800N
静强度校核:
由表可知对于旋转精度和平稳性要求高的轴承取S0=1.2～2.5C0r=9880/1800=5.5>
S0所以轴承的强度足够。
第四章滚动轴承的选择及组合设计
第一节影响轴承承载能力
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