机械设计基础课件第17章滚动轴承.ppt

1、机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础第四篇第四篇 轴系零部件轴系零部件滑滑动动轴轴承承滚滚动动轴轴承承轴轴联联轴轴器、器、离离合合器器第十七章第十七章 滚动轴承滚动轴承17-1概述17-2滚动轴承的主要类型和代号17-3滚动轴承的类型选择17-4滚动轴承的工作情况17-5滚动轴承尺寸的选择17-6轴承装置的设计机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础功用：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。轴承轴承的功用及组成的功用及组成分类：分类：根据支承处相对运动表面的摩擦性质，轴承分为滑动摩擦轴承和滚动摩擦轴承，分别简称为滑动轴承和滚动轴承。机械

2、设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础标准件标准件标准件标准件、专门轴承厂批量生产专门轴承厂批量生产17-1 17-1 概述概述 滚动轴承是现代机器中广泛应用的零件之一，它滚动轴承是现代机器中广泛应用的零件之一，它是依靠主要元件间的是依靠主要元件间的滚动接触滚动接触来支承转动零件的。来支承转动零件的。设计人员的任务主要是熟悉设计人员的任务主要是熟悉标准、正确选用。标准、正确选用。机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础滚动轴承的应用：滚动轴承的应用：机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础滚动轴承在减速器中的应用滚动轴承在减速器中的应用机械设计基础机械设计基础机械设计基础

3、机械设计基础滚动轴承在海上钻井平台上的应用滚动轴承在海上钻井平台上的应用机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础 滚动轴承的类型和代号（认识轴承）滚动轴承的类型和代号（认识轴承）滚动轴承的选用（包括类型选择、尺寸选择、滚动轴承的选用（包括类型选择、尺寸选择、承载能力验算）承载能力验算）滚动轴承的装置设计（安装、调整、润滑、滚动轴承的装置设计（安装、调整、润滑、密封密封学习本章的目的主要解决三个问题学习本章的目的主要解决三个问题机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础一、构造一、构造外圈外圈保持架保持架内圈内圈滚动体滚动体gundti使滚动体等距离分布，使滚动体等距离分布，滚动体

4、间的摩擦、磨损滚动体间的摩擦、磨损有时无有时无机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础q组成 内内圈圈1、外外圈圈2、滚滚动动体体3和和保保持持架架4四四个个基基本本元元件件组组成。成。q关系 轴轴承承的的内内圈圈装装在在轴轴颈颈上上，外外圈圈装装在在轴轴承承座座孔孔或或其其它它零件的轴承孔内零件的轴承孔内。v轴轴承承内内、外外圈圈上上都都开开有有凹凹槽槽滚滚道道，它它起起着着降降低低接接触触应应力力及及限限制制滚滚动动体体轴向移动的作用轴向移动的作用。机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础核心元件核心元件核心元件核心元件：滑动：滑动滚动滚动滚动体滚动体滚子轴承滚子轴承：圆柱

5、、圆锥、圆柱、圆锥、球面滚子、滚针球面滚子、滚针线接触线接触球轴承球轴承：球：球点接触点接触 滚动体是滚动轴承的核心元件，当滚动体是滚动轴承的核心元件，当内、外圈相对转动时，滚动体即在内、外圈滚内、外圈相对转动时，滚动体即在内、外圈滚道间滚动，它使相对运动表面间的滑动摩擦变道间滚动，它使相对运动表面间的滑动摩擦变为滚动摩擦。滚动体的形状、大小及数量直接为滚动摩擦。滚动体的形状、大小及数量直接影响轴承的承载能力。影响轴承的承载能力。机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础q保持架的的作作用用是是把把滚滚动动体体均均匀匀地地相相互互隔隔开开，防防止止滚滚动动体体脱脱落落，改改善善轴轴承承内

6、内部部载载荷荷分分配配及及引引导导滚滚动动体体运运动动。保保持持架架有有冲冲压压的的和和实实体体的的(如如右右图图)两两种种。冲冲压压保保持持架架一一般般用用低低碳碳钢钢板板冲冲压压后后铆铆接接或或焊焊接接而而成成，它它与与滚滚动动体体间间有有较较大大间间隙隙。实实体体保保持持架架常常用用铜铜合合金金、铝铝合合金金或或工工程程塑塑料料经经切切削削加加工工而而成成，它具有良好的定心作用，适用于高速轴承。它具有良好的定心作用，适用于高速轴承。q滚滚动动轴轴承承的的性性能能和和可可靠靠性性在在很很大大程程度度上上取取决决于于内内、外外圈圈及及滚滚动动体体的的材材料料，它它要要求求具具有有高高的的接接

7、触触疲疲劳劳强强度度，良良好好的的耐耐磨磨及及耐耐腐腐蚀蚀性性。一一般般用用含含铬铬合合金金钢钢制制造造，经经热热处处理理后后硬硬度度可可达达6165HRC，工工作作表面须经磨削和抛光。表面须经磨削和抛光。机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础滚动轴承的类型滚动轴承的类型按照滚动轴承所能承受的主要负荷方向滚动轴承所能承受的主要负荷方向，又可分为：向心轴承：向心轴承：主要承受径向载荷推力轴承：推力轴承：承受轴向载荷向心推力轴承：向心推力轴承：能同时承受径向载荷和轴向载荷根据滚动体的形状滚动体的形状，滚动轴承分为：球轴承承载能力低，极限转速高 滚子轴承承载能力高，极限转速低机械设计基础机

8、械设计基础机械设计基础机械设计基础二、二、滚动轴承的结构特点滚动轴承的结构特点机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础二、材料二、材料内内内内 外圈和滚动体外圈和滚动体外圈和滚动体外圈和滚动体-强度高耐磨性好的铬锰高碳钢（轴承钢）强度高耐磨性好的铬锰高碳钢（轴承钢）强度高耐磨性好的铬锰高碳钢（轴承钢）强度高耐磨性好的铬锰高碳钢（轴承钢）GCr15,GCr15SiMn,GCr15,GCr15SiMn,GCr15,GCr15SiMn,GCr15,GCr15SiMn,(61HRC(61HRC(61HRC(61HRC65HRC65HRC65HRC

9、65HRC）保持架保持架保持架保持架-较软材料较软材料较软材料较软材料,低碳钢冲压后铆接或焊接低碳钢冲压后铆接或焊接低碳钢冲压后铆接或焊接低碳钢冲压后铆接或焊接常用常用常用常用:铜合金铜合金铜合金铜合金 铝合金铝合金铝合金铝合金 酚醛层压布板酚醛层压布板酚醛层压布板酚醛层压布板 工程塑料工程塑料工程塑料工程塑料机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础三、与滑动轴承比较三、与滑动轴承比较优点优点：摩擦阻尼小，启动灵活摩擦阻尼小，启动灵活 可同时承受径向和轴向载荷，简化了支承结构；可同时承受径向和轴向载荷，简化了支承结构；径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此回转精度高；径向间隙小，还可

10、用预紧方法消除间隙，因此回转精度高；互换性好，易于维护。互换性好，易于维护。不需有色金属，标准件，成本低。不需有色金属，标准件，成本低。缺点：缺点：抗冲击能力较差抗冲击能力较差；高速时噪声大，寿命较低；高速时噪声大，寿命较低；径向尺寸大径向尺寸大;有的场合无法使用有的场合无法使用机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础1 1、按可承受的外载荷分类：、按可承受的外载荷分类：向心轴承：向心轴承：主要用来承受径向载荷主要用来承受径向载荷推力轴承：推力轴承：只能承受轴向载荷只能承受轴向载荷向心推力轴承：向心推力轴承：能同时承受径向载荷和轴向载荷能同时承受径向载荷和轴向载荷一、滚动轴承的主要类型

11、、性能与特点一、滚动轴承的主要类型、性能与特点17-217-2、滚动轴承的主要类型及代号、滚动轴承的主要类型及代号机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础径向平面径向平面接触点法线接触点法线径向支反力径向支反力R RN N支点总反力支点总反力S S轴向支反力轴向支反力接触角接触角载荷角载荷角2.2.载荷角载荷角：总载荷总载荷N N与径向平面的夹角与径向平面的夹角1.1.接触角接触角：滚动体与外圈轨道接触点的法线滚动体与外圈轨道接触点的法线 与轴承径向平面的夹角与轴承径向平面的夹角机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础滚动体与套圈接滚动体与套圈接触处的法线与轴触处的法线与轴承的

12、径向平面之承的径向平面之间的夹角间的夹角，称，称为为公称接触角公称接触角。向心轴承：向心轴承：045主要承受径向载荷主要承受径向载荷径向接触轴承径向接触轴承0的向心轴承；的向心轴承；向心角接触轴承向心角接触轴承045的向心轴承；的向心轴承；径径向向接接触触轴轴承承向向心心角角接接触触轴轴承承机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础推力轴承：推力轴承：4590，主要承受轴向载荷；主要承受轴向载荷；轴向接触轴承轴向接触轴承90的推力轴承的推力轴承推力角接触轴承推力角接触轴承45只有一个滚动体受载时派只有一个滚动体受载时派生的轴向力生的轴向力轴向力轴向力单个滚动体受载产生的内部轴向力单个滚动

13、体受载产生的内部轴向力多个滚动体受载的条件多个滚动体受载的条件机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础结论：结论：1）角角接接触触轴轴承承及及圆圆锥锥滚滚子子轴轴承承必必须须在在Fr和和Fa的的联合作用下工作，或成对使用对称安装。联合作用下工作，或成对使用对称安装。2）为使更多的滚动体受载应使）为使更多的滚动体受载应使3）Fr不不变变时时，Fa由由最最小小值值（一一个个滚滚动动体体受受载载）逐逐渐增大（即载荷角增大），则受载滚动体数渐增大（即载荷角增大），则受载滚动体数当时当时，下半圈滚动体受载，下半圈滚动体受载4）实际工作时，至少达到下半圈滚动体受载，）实际工作时，至少达到下半圈滚动

14、体受载，安装安装3和和7类轴承不能有较大的轴向窜动量。类轴承不能有较大的轴向窜动量。机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础滚动体滚动体转动套圈转动套圈在在承载区，载荷从零逐渐增大到最大，承载区，载荷从零逐渐增大到最大，再逐渐减少到零。再逐渐减少到零。二、轴承工作时轴承元件上的载荷及应力的变化二、轴承工作时轴承元件上的载荷及应力的变化固定套圈：固定套圈：滚动体滚过便受力，大小不变滚动体滚过便受力，大小不变稳定的脉动稳定的脉动循环载荷。循环载荷。结论：结论：结论：结论：根据受力分析可见，滚动轴承的各个元件所受根据受力分析可见，滚动轴承的各个元件所受载荷为循环变载荷，其表面接触应力为循环变

15、应力。载荷为循环变载荷，其表面接触应力为循环变应力。F0，HF0，H机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础三、滚动轴承的失效形式三、滚动轴承的失效形式外圈过大塑变内圈滚道磨损滚动体点蚀内圈滚道点蚀机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础1 1）疲劳点蚀）疲劳点蚀）疲劳点蚀）疲劳点蚀 在安装、润滑和维护良好的条件下，轴承元件在在安装、润滑和维护良好的条件下，轴承元件在 交交交交变变变变接接接接触触触触应应应应力力力力作作作作用用用用下下下下导导导导致致致致元元元元件件件件点点点点蚀蚀蚀蚀（主主主主要要要要失失失失效效效效形形形形式式式式和轴承寿命计算的依据）。和轴承寿命计算的依

16、据）。和轴承寿命计算的依据）。和轴承寿命计算的依据）。机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础2 2 2 2、塑塑塑塑变变变变过过过过大大大大静静静静载载载载或或或或冲冲冲冲击击击击载载载载荷荷荷荷致致致致局局局局部部部部塑塑塑塑变变变变（低低低低速速速速轴轴轴轴承承承承失效形式）。失效形式）。失效形式）。失效形式）。机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础3 3 3 3、胶胶胶胶合合合合、磨磨磨磨损损损损、套套套套圈或保持架断裂。圈或保持架断裂。圈或保持架断裂。圈或保持架断裂。维维护护不不当当、润润滑滑 不良、密封不严、不良、密封不严、多尘条件多尘条件 机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础接触疲劳接触疲劳寿命计算（针对点蚀）寿命计算（针对点蚀）寿命计算（针对点蚀）寿命计算（针对点蚀）静强度校核。静强度校核。重点、难点重点、难点四、计算准则：四、计算准则：一般工作条件下的滚动轴承：一般工作条件下的滚动轴承：摆动、摆动、n n很低轴承很低轴承(）：）：静强度计算静强度计算静强度计算静强度计算高速轴承：高速轴承：寿命计算和寿命计算和机械设计基础机械设计基础机械设