《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課件-第十三章 軸承

第十三章軸承第十三章軸承【本章導(dǎo)讀】在各種機(jī)器設(shè)備中廣泛使用著軸承。軸承的主要作用是支承軸及軸上零件，減少軸與支承之間的摩擦和磨損，保證軸的旋轉(zhuǎn)精度。在本章中主要介紹軸承的組成、類型，滾動(dòng)軸承類型的選擇、組合設(shè)計(jì)等內(nèi)容?；瑒?dòng)軸承僅作一般介紹。根據(jù)工作面摩擦性質(zhì)的不同（參見(jiàn)圖13-1），軸承可分為滑動(dòng)軸承（參見(jiàn)圖13-2，軸瓦內(nèi)表面和軸接觸）和滾動(dòng)軸承（參見(jiàn)圖13-3）。其中，滑動(dòng)軸承具有工作平穩(wěn)、無(wú)噪音、徑向尺寸小、耐沖擊和承載能力大等優(yōu)點(diǎn)；滾動(dòng)軸承工作時(shí)，滾動(dòng)體與套圈是點(diǎn)線接觸，為滾動(dòng)摩擦，其摩擦和磨損較小。滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)零件，可批量生產(chǎn)，成本低，安裝方便，所以廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械上。

圖13-1摩擦類型第十三章軸承圖13-2滑動(dòng)軸承

圖13-3滾動(dòng)軸承第十三章軸承

13.1滾動(dòng)軸承組成及類型13.1.1滾動(dòng)軸承的組成滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)如圖13-4所示，它由內(nèi)圈1、外圈2、滾動(dòng)體3和保持架4組成。內(nèi)圈裝在軸頸上，與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。外圈裝在機(jī)座的軸承孔內(nèi)，一般不轉(zhuǎn)動(dòng)。滾動(dòng)體的形狀多種多樣，常見(jiàn)的有球形、圓柱滾子、滾針、圓錐滾子、球面滾子等，如圖13-5所示。圖13-4滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)

圖13-5滾動(dòng)體形狀第十三章軸承第十三章軸承13.1.2滾動(dòng)軸承的主要類型滾動(dòng)軸承有多種分類方式，主要的分類方式有以下幾種。1．按軸承所能承受載荷的方向或公稱接觸角α的大小進(jìn)行分類（1）向心軸承（2）推力軸承2．其他分類方式按滾動(dòng)體的形狀，滾動(dòng)軸承可分為球軸承和滾子軸承。按工作時(shí)能否調(diào)心，滾動(dòng)軸承可分為調(diào)心軸承和非調(diào)心軸承。按安裝軸承時(shí)其內(nèi)、外圈是否可分別安裝，滾動(dòng)軸承可分為分離軸承和不可分離軸承等。13.2滾動(dòng)軸承的代號(hào)滾動(dòng)軸承代號(hào)是表示其結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級(jí)和技術(shù)性能等特征要求的產(chǎn)品符號(hào)，由字母和數(shù)字組成。按照GB/T272—1993規(guī)定，滾動(dòng)軸承代號(hào)按順序由前置代號(hào)、基本代號(hào)和后置代號(hào)組成，其表達(dá)方式如表13-3所示。表13-3滾動(dòng)軸承代號(hào)的構(gòu)成第十三章軸承第十三章軸承13.2.1基本代號(hào)基本代號(hào)表示軸承的基本類型、結(jié)構(gòu)和尺寸，是軸承代號(hào)的基礎(chǔ)，它由基本類型代號(hào)、尺寸系列代號(hào)和內(nèi)徑代號(hào)三部分組成。1．類型代號(hào)類型代號(hào)用數(shù)字或大寫(xiě)拉丁字母表示，如表13-4所示。

2．尺寸系列代號(hào)尺寸系列代號(hào)由軸承的寬（高）度系列和直徑系列代號(hào)組成，如表13-5所示。3．內(nèi)徑代號(hào)內(nèi)徑代號(hào)表示軸承的內(nèi)徑尺寸，用兩位數(shù)字表示，如表13-6所示。表13-4一般滾動(dòng)軸承的類型代號(hào)第十三章軸承表13-5尺寸系列代號(hào)第十三章軸承表13-6軸承內(nèi)徑代號(hào)第十三章軸承第十三章軸承13.2.2前置、后置代號(hào)前置代號(hào)和后置代號(hào)是指當(dāng)軸承的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、公差、技術(shù)要求等有所改變時(shí)，在其基本代號(hào)的左、右添加的，用來(lái)對(duì)改變情況進(jìn)行標(biāo)記的補(bǔ)充代號(hào)。1．前置代號(hào)

2．后置代號(hào)在基本代號(hào)的后面用字母或字母加數(shù)字表示，為補(bǔ)充說(shuō)明代號(hào)。（1）軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)（2）軸承公差等級(jí)（3）軸承游隙第十三章軸承13.3滾動(dòng)軸承的類型選擇合理選擇軸承是設(shè)計(jì)機(jī)械的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，一般先選擇軸承的類型，后選擇軸承的型號(hào)。選擇軸承的類型通常按以下原則進(jìn)行：

1．按載荷的大小、方向和性質(zhì)2．軸承的轉(zhuǎn)速

3．對(duì)調(diào)心性能的要求

4．裝調(diào)性能

5．經(jīng)濟(jì)性

第十三章軸承13.4滾動(dòng)軸承的尺寸選擇及壽命計(jì)算軸承類型確定之后，還要根據(jù)軸承的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則等來(lái)選擇軸承的尺寸（即具體型號(hào)），并計(jì)算其壽命。13.4.1滾動(dòng)軸承的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

1．滾動(dòng)軸承的受載情況分析2．滾動(dòng)軸承的失效形式滾動(dòng)軸承的失效形式有疲勞點(diǎn)蝕、塑性變形和磨損等。3．滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)準(zhǔn)則對(duì)于潤(rùn)滑密封良好、工作轉(zhuǎn)速較高且長(zhǎng)期使用的軸承，其主要失效形式是疲勞點(diǎn)蝕，應(yīng)按額定動(dòng)載荷進(jìn)行壽命計(jì)算。第十三章軸承13.4.2基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷1．軸承的基本額定壽命（1）軸承壽命（2）軸承壽命的可靠度（3）基本額定壽命2．軸承的基本額動(dòng)載荷軸承的壽命與所受載荷的大小有關(guān)，工作載荷越大，軸承的壽命越短。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷稱為基本額定動(dòng)載荷，用C表示，單位為N。第十三章軸承13.4.3當(dāng)量動(dòng)載荷滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷是指在特定理想受載條件下的載荷，而軸承實(shí)際工作載荷既有徑向載荷又有軸向載荷。為了計(jì)算方便，需要將實(shí)際工作載荷換算成一大小和方向恒定的載荷。在這一載荷作用下，軸承壽命與實(shí)際載荷作用下的壽命相等。這種換算后的假想載荷稱為當(dāng)量動(dòng)載荷，用

表示。13.4.4滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算13.4.5角接觸軸承的軸向力計(jì)算1．軸承支反力的作用點(diǎn)2．內(nèi)部軸向力

3．軸向載荷

的計(jì)算第十三章軸承13.4.6滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于不轉(zhuǎn)動(dòng)、低速旋轉(zhuǎn)或緩慢擺動(dòng)的軸承，由于主要失效形式為塑性變形，因此應(yīng)按靜載荷對(duì)軸承作校核計(jì)算。1．基本額定靜載荷

GB/T4662—1993規(guī)定，以使受載最大的滾動(dòng)體與滾道接觸中心處引起的接觸應(yīng)力達(dá)到一定值（對(duì)調(diào)心軸承為4600MPa，其他球軸承為4200MPa，所有滾子軸承為4000MPa）的載荷作為軸承靜強(qiáng)度的界限，稱為基本額定靜載荷，用C0表示。

2．當(dāng)量靜載荷P0當(dāng)量靜載荷被定義為大小和方向?yàn)楹愣ǖ撵o載荷，是一個(gè)假想的載荷。在該載荷作用下應(yīng)力最大的滾動(dòng)體和滾道接觸處總的永久變形量與實(shí)際載荷作用下的永久變形量相同。3．軸承靜強(qiáng)度的計(jì)算第十三章軸承13.5.1滾動(dòng)支承結(jié)構(gòu)的基本形式1．軸承組合的軸向固定（1）單個(gè)軸承內(nèi)圈的固定軸承內(nèi)圈常用的四種軸向固定方法如圖13-15所示。（2）單個(gè)軸承外圈的固定軸承外圈常用的三種軸向固定方法如圖13-16所示。

2．支承結(jié)構(gòu)的基本形式滾動(dòng)軸承組成的支承結(jié)構(gòu)必須滿足軸組件軸向定位可靠、準(zhǔn)確的要求，并要考慮軸在工作中的熱伸長(zhǎng)量能夠得到補(bǔ)償。（1）兩端單向固定（如圖13-17）（2）一端雙向固定，一端游動(dòng)（如圖13-18）（3）兩端游動(dòng)（如圖13-19）13.5.2軸的軸向位置調(diào)整（如圖13-20）圖13-17兩端單向固定第十三章軸承圖13-18一端雙向固定，一端游動(dòng)第十三章軸承圖13-19兩端游動(dòng)第十三章軸承圖13-20軸向位置的調(diào)整第十三章軸承第十三章軸承13.5.3滾動(dòng)軸承的配合和拆裝1．滾動(dòng)軸承的配合

2．滾動(dòng)軸承拆裝13.5.4提高支撐系統(tǒng)的剛度和同軸度與軸承配合的軸和軸承支座孔應(yīng)具有足夠的剛度，為保證軸承支座孔的剛度，可采用加強(qiáng)筋和增加軸承座孔的厚度。同一根軸上的軸承座孔應(yīng)保證同心，應(yīng)使兩軸承座孔直徑相同，以便加工時(shí)能一次定位鏜孔。第十三章軸承13.5.5滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑和密封根據(jù)滾動(dòng)軸承的實(shí)際工作條件選擇合適的潤(rùn)滑方式并設(shè)計(jì)可靠的密封結(jié)構(gòu)，是保證滾動(dòng)軸承正常工作的重要條件，對(duì)滾動(dòng)軸承的使用壽命有著重要的影響。1．滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑的目的在于降低摩擦阻力、減少磨損，同時(shí)也有防銹、散熱、吸振和降低接觸應(yīng)力等作用。

2．滾動(dòng)軸承密封滾動(dòng)軸承密封的目的是防止灰塵、水分和雜質(zhì)等進(jìn)入軸承，同時(shí)也阻止?jié)櫥瑒┑牧魇?。良好的密封可保證機(jī)器正常工作，降低噪音，延長(zhǎng)有關(guān)零件的壽命。第十三章軸承13.6滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承是指工作時(shí)軸承和軸頸面間形成直接或間接滑動(dòng)摩擦的軸承。13.6.1滑動(dòng)軸承的類型和結(jié)構(gòu)1．滑動(dòng)軸承的類型按其承受載荷的方向，滑動(dòng)軸承可分為徑向滑動(dòng)軸承和止推滑動(dòng)軸承等。其中，徑向滑動(dòng)軸承主要承受徑向載荷；止推滑動(dòng)軸承主要承受軸向載荷。按摩擦（潤(rùn)滑）狀態(tài)（參見(jiàn)圖13-23），滑動(dòng)軸承可分為液體摩擦（潤(rùn)滑）軸承和非液體摩擦（潤(rùn)滑）軸承。圖13-23摩擦狀態(tài)第十三章軸承第十三章軸承2．滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)（1）整體式滑動(dòng)軸承（2）對(duì)開(kāi)式滑動(dòng)軸承（3）自動(dòng)調(diào)心軸承（4）止推滑動(dòng)軸承13.6.2軸瓦和軸承襯材料以及軸瓦的結(jié)構(gòu)1．軸瓦和軸承襯材料軸瓦和軸承襯直接與軸頸接觸，它的材料和結(jié)構(gòu)對(duì)于軸承的性能有直接影響，必須十分重視。

2．軸瓦的結(jié)構(gòu)軸瓦分為整體式和對(duì)開(kāi)式兩種結(jié)構(gòu)。第十三章軸承13.