1、機械工程基礎第2版 主編第十七章軸承第一節概述第二節滑 動 軸 承第三節滾動軸承的結構、類型和代號第四節滾動軸承的失效形式和強度計算第五節滾動軸承的組合設計第一節概述一、軸承的功用軸承是在機器中用來支持軸和軸上零件的部件。二、軸承的類型和特點根據軸承工作時的摩擦性質不同，可分為滑動摩擦軸承（簡稱滑動軸承）和滾動摩擦軸承（簡稱滾動軸承）兩大類。圖17-1滑動軸承的摩擦狀態)液體摩擦狀態)非液體摩擦狀態第二節滑 動 軸 承一、非液體摩擦滑動軸承的結構和材料1.徑向滑動軸承的結構(1)結構形式常用的徑向滑動軸承，我國已制定了有關標準，通?？筛鶕ぷ鳁l件選用。1)整體式滑動軸承。圖17-2整體式滑動軸

2、承第二節滑 動 軸 承圖17-3對開式滑動軸承2)對開式滑動軸承。第二節滑 動 軸 承圖17-4對開式四螺柱斜滑動軸承第二節滑 動 軸 承圖17-5自位式滑動軸承3)自位式滑動軸承。第二節滑 動 軸 承圖17-6軸瓦的結構第二節滑 動 軸 承圖17-7幾種常見的油孔和油溝(2)軸瓦和軸承襯軸瓦是滑動軸承中直接與軸頸相接觸的重要零件，其結構形式和性能將直接影響軸承的承載能力、效率和使用壽命。第二節滑 動 軸 承圖17-8軸承襯與襯背的結合形式第二節滑 動 軸 承圖17-9推力滑動軸承2.推力滑動軸承的結構第二節滑 動 軸 承圖17-10推力軸頸)空心端面軸頸)環形軸頸)多環軸頸3.軸承材料第二節

3、滑 動 軸 承表17-1常用軸承材料的性能及應用 ()內為極限值，其余為一般值(潤滑良好)。對于液體動壓軸承，限制值無甚意義，因與散熱等條件關系很大。 分子為最小軸頸硬度，分母為合金硬度。 性能比較：1最佳；2良；3較好；4一般；5最差。二、非液體摩擦滑動軸承的設計計算第二節滑 動 軸 承1.設計準則2.設計步驟1)根據軸頸的直徑、轉速、載荷情況和工作要求等已知條件確定軸承的結構類型及軸瓦材料。2)根據軸頸直徑及寬徑比，確定軸承的寬度。3)校核軸承的工作能力。4)選擇軸承的配合。表17-2滑動軸承的常用配合5)潤滑劑和潤滑裝置的選擇(見第十八章第二節)。3.徑向滑動軸承的校核計算第二節滑 動

4、軸 承(1)驗算軸承的平均壓強(2)驗算軸承的值為了防止軸承工作時產生過高的熱量而導致摩擦面的膠合破壞，應限制軸承的摩擦功耗，摩擦功耗可用平均壓強和軸承的相對滑動速度的乘積值來表征。(3)驗算軸承的相對滑動速度對于載荷較輕、速度較高的軸承，即使與值都在許用范圍內，也可能由于過高的相對滑動速度而引起軸承加速磨損。4.推力滑動軸承的校核計算(1)驗算軸承的平均壓強(2)驗算軸承的值第二節滑 動 軸 承表17-3推力滑動軸承的值和v值例17-1已知一起重機卷筒的滑動軸承所承受的徑向載荷105，軸頸直徑85，轉速10，試設計此軸承。解(1)確定軸承的結構類型和材料因為軸承承受徑向載荷，故選用對開式徑向

5、滑動軸承。此軸承所承受的載荷大、速度低，由表17-1選用軸瓦材料為94Ni4Mn2，查得15，12,4。第二節滑 動 軸 承(2)確定軸承寬度選取軸承的寬徑比1.0，則軸承寬度85。(3)校核軸承的工作能力1)計算軸承的平均壓強2)計算軸承的值3)計算軸承的相對滑動速度(4)選擇軸承的配合由表17-2選擇軸承的配合為99。(5)潤滑劑和潤滑方式的選擇因為軸承的相對速度很低，故采用脂潤滑，由表18-8，選用3號鈣基脂。三、液體摩擦滑動軸承簡介液體摩擦是滑動軸承的理想摩擦狀態。1.液體動壓滑動軸承第二節滑 動 軸 承圖17-11液體動壓滑動軸承的工作原理)軸頸處于靜止)軸頸開始轉動)軸頸達到工作轉

6、速第二節滑 動 軸 承圖17-12液體靜壓滑動軸承的工作原理1油腔2油槽3節流器第二節滑 動 軸 承2.液體靜壓滑動軸承四、各類滑動軸承的使用性能比較各類滑動軸承的使用性能比較見表17 4。表17-4各類滑動軸承的使用性能比較第三節滾動軸承的結構、類型和代號圖17-13滾動軸承的結構1外圈2內圈3滾動體4保持架第三節滾動軸承的結構、類型和代號一、滾動軸承的結構如圖17 13所示，滾動軸承一般由外圈1、內圈2、滾動體3和保持架4組成。圖17-14常用的滾動體)球)圓柱滾子)圓錐滾子)球面滾子)滾針滾子第三節滾動軸承的結構、類型和代號123.tif第三節滾動軸承的結構、類型和代號圖17-15滾動軸

7、承的接觸角第三節滾動軸承的結構、類型和代號二、滾動軸承的類型及特性1.按滾動體的形狀分(1)球軸承球軸承的滾動體形狀為球。(2)滾子軸承除了球軸承以外，其他的滾動軸承均稱滾子軸承。2.按承受載荷的方向分(1)向心軸承向心軸承主要或只能承受徑向載荷，按其接觸角的大小不同，又可分為徑向接觸軸承(0)和角接觸向心軸承(045)兩類。1)徑向接觸軸承這類軸承包括深溝球軸承、圓柱滾子軸承和滾針軸承。2)角接觸向心軸承這類軸承主要有角接觸球軸承、圓錐滾子軸承、調心球軸承和調心滾子軸承等。第三節滾動軸承的結構、類型和代號(2)推力軸承推力軸承主要或只能承受軸向載荷，按其接觸角的大小不同，又可分為軸向接觸軸承

8、(90)和角接觸推力軸承(4590)兩類。1)軸向接觸軸承這類軸承只能承受軸向載荷，而不能承受徑向載荷，主要有推力球軸承、雙向推力球軸承和推力圓柱滾子軸承等。2)角接觸推力軸承這類軸承主要承受軸向載荷，也可以承受較小的徑向載荷，常用的有推力調心滾子軸承等。表17-5常用滾動軸承的類型和主要特性第三節滾動軸承的結構、類型和代號B170507.TIF第三節滾動軸承的結構、類型和代號B170508.TIF第三節滾動軸承的結構、類型和代號B170509.TIF第三節滾動軸承的結構、類型和代號B1705010.TIF第三節滾動軸承的結構、類型和代號B1705011.TIF第三節滾動軸承的結構、類型和代號

9、B1705012.TIF第三節滾動軸承的結構、類型和代號B1705013.TIF三、滾動軸承的代號第三節滾動軸承的結構、類型和代號滾動軸承類型很多，為了區別不同類型、結構、尺寸和精度的軸承，以便于組織生產和使用，國家標準規定了其識別符號，即軸承代號，并把它標印在軸承的端面上。表17-6滾動軸承的代號排列1.基本代號(1)類型代號滾動軸承的類型代號用數字或字母表示，常用滾動軸承類型代號表示方法，見表17-5。(2)尺寸系列代號尺寸系列代號由軸承的寬度系列代號(或高度系列代號)與直徑系列代號組合而成。第三節滾動軸承的結構、類型和代號表17-7尺寸系列代號第三節滾動軸承的結構、類型和代號(3)內徑代

10、號內徑代號表示滾動軸承內徑尺寸的大小，常用內徑尺寸代號的表示方法，見表17-8。表17-8滾動軸承的內徑代號2.前置代號和后置代號1)前置代號表示成套軸承分部件的特點，用字母表示。2)后置代號共分8組(見表17-6)，用字母(或加數字)表示，按不同情況可緊接在基本代號之后或者用“-”、“”符號隔開。例17-2說明滾動軸承代號6215、7320、302106的含義。解(1)(2)第三節滾動軸承的結構、類型和代號(3)四、選擇滾動軸承類型時應考慮的因素各類滾動軸承具有不同的特性，在選擇滾動軸承類型時，必須根據軸承實際工作情況合理選擇，一般應考慮下列因素。1.載荷的方向、大小和性質1)只承受徑向載荷

11、時，應選用向心軸承。2)在相同的外廓尺寸條件下，滾子軸承一般比球軸承的承載能力和抗沖擊能力大，故在載荷大且有沖擊時應選用滾子軸承；反之，則選用球軸承。2.軸承的轉速3.使用性能要求4.經濟性第四節滾動軸承的失效形式和強度計算一、滾動軸承的失效形式和設計準則1.滾動軸承主要失效形式(1)疲勞點蝕軸承工作時，作用于軸上的載荷是通過軸承的內圈、滾動體、外圈傳到機座上的，使滾動體與內、外圈的接觸表面產生接觸應力。(2)塑性變形當軸承的轉速很低(10)或間歇擺動時，一般不會發生疲勞點蝕，此時軸承往往會因受到過大的靜載荷或沖擊載荷而產生塑性變形，使軸承失效。2.滾動軸承設計準則(1)對于一般運轉的滾動軸承

12、，其主要失效形式是疲勞點蝕。第四節滾動軸承的失效形式和強度計算(2)對于不回轉、轉速很低(10)或間歇擺動的軸承，其失效形式是塑性變形，為防止塑性變形，以靜強度計算為依據，進行軸承的強度計算。二、滾動軸承的壽命計算1.基本概念(1)軸承的壽命和基本額定壽命1)滾動軸承的壽命是指軸承中任何一個滾動體或內、外圈滾道上出現疲勞點蝕前軸承轉過的總轉數，或在一定轉速下總的工作小時數。2)滾動軸承的基本額定壽命是指一批相同的軸承，在同樣條件下工作，其中10的軸承產生疲勞點蝕時轉過的總轉數，或在一定轉速下總的工作小時數。第四節滾動軸承的失效形式和強度計算(2)基本額定動載荷滾動軸承的基本額定動載荷是使軸承的

13、基本額定壽命為106時，所能夠承受的載荷值，以表示。(3)基本額定靜載荷滾動軸承的基本額定靜載荷是指在軸承承載區內，受載最大的滾動體與滾道的接觸應力達到一定值時，所對應的載荷，以表示。(4)當量動載荷滾動軸承的基本額定動載荷是在一定的運轉條件下確定的，例如其載荷條件為：向心軸承僅承受徑向載荷，推力軸承僅承受軸向載荷。2.壽命計算第四節滾動軸承的失效形式和強度計算表17-9溫度系數表17-10載荷系數表17-11滾動軸承使用壽命推薦值3.當量動載荷計算第四節滾動軸承的失效形式和強度計算表17-12徑向載荷系數和軸向載荷系數Y2.對于深溝球軸承和接觸角15的角接觸球軸承，需先計算，查出值，第四節滾

14、動軸承的失效形式和強度計算再計算并與比較后才能確定、值。3.對于的中間值，其和Y值可用線性插值法求得。圖17-16角接觸軸承的內部軸向力)圓錐滾子軸承)角接觸球軸承第四節滾動軸承的失效形式和強度計算三、角接觸軸承實際軸向載荷的計算1.內部軸向力表17-13角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的內部軸向力第四節滾動軸承的失效形式和強度計算圖17-17角接觸軸承實際軸向載荷的計算)正安裝)反安裝2.實際軸向載荷的計算第四節滾動軸承的失效形式和強度計算(1)當21時，軸有向左移動的趨勢，使左端軸承1的內、外圈與滾動體間相互壓緊，稱為緊端；右端軸承2的內、外圈與滾動體間相互放松，稱為松端。(2)當21時，軸有向

15、右移動的趨勢，則右端軸承2為緊端，左端軸承1為松端。1)先計算出兩支承處的內部軸向力1、2的大小，并繪出其方向。2)將外加軸向載荷及與之同向的內部軸向力之和與另一內部軸向力進行比較，以判定軸承的緊端與松端。3)由力的平衡條件確定兩端軸承的實際軸向載荷1和2。 對于松端，其實際軸向載荷就等于它自身的內部軸向力。第四節滾動軸承的失效形式和強度計算 對于緊端，其實際軸向載荷等于除它自身內部軸向力以外的所有軸上軸向力的代數和。四、滾動軸承的靜強度計算靜強度計算的目的是防止軸承產生過大的塑性變形。表17-14徑向載荷系數和軸向載荷系數表17-15靜強度安全系數五、壽命計算實例第四節滾動軸承的失效形式和強

16、度計算某機器上有一對型號為6310的深溝球軸承，該軸轉速960，承受的徑向載荷5500，軸向載荷2600，運轉過程中有輕微沖擊，常溫工作。解(1)計算當量動載荷3)比較與值的大小260055000.47。4)確定和值由表17-12，按查得0.56，并用插值法求得1.64。5)計算當量動載荷由式(17-9)得(0.5655001.642600)。(2)計算軸承壽命第四節滾動軸承的失效形式和強度計算1)確定、和值由表17-9，按溫度小于100查取1.0；由表17-10，查取1.2；取壽命指數3。2)計算軸承壽命由式(17-7)得1/601/6096036016。解(1)初選軸承的型號根據軸頸直徑3

17、0，由表17-16，初選6206型軸承，并查得19.5，11.5。(2)計算當量動載荷1)確定值根據表17-12，計算560115000.049；用插值法求得0.25。2)比較與值的大小156020000.28。第四節滾動軸承的失效形式和強度計算3)確定和值由表17-12，按查得0.56，并用插值法求得1.78。4)按軸承1計算當量動載荷1由式(17-9)得11(0.5620001.78560)2117。(3)由預期壽命求所需的1)確定、和值由表17-9，按溫度小于100查取1.0；由表17-10，查取1.2；取壽命指數3。2)計算由式(17-8)得122117/1018071。第四節滾動軸承

18、的失效形式和強度計算圖17-18斜齒圓柱齒輪減速器中的軸解(1)初選軸承的型號根據軸頸直徑40，由表17-17初選7208型軸承，并查得35.2、24.5。(2)計算軸承的內部軸向力1、2(3)計算軸承的實際軸向載荷1、2第四節滾動軸承的失效形式和強度計算(4)計算當量動載荷1、21)比較/與值的大小11272040000.68，查表17-12，取11、；22432020002.16，查表17-12，取20.41、20.87。2)計算1、2(5)計算軸承由預期壽命所需的1)確定、和值由表17-9，按溫度小于100，取1.0；由表17-10查取1.2；取壽命指數3。2)計算第四節滾動軸承的失效形

19、式和強度計算表17-16深溝球軸承(摘自2761994)第四節滾動軸承的失效形式和強度計算表17-16深溝球軸承(摘自2761994)98.502.表中、1分別為、1的單向最小倒角尺寸，為的單向最大倒角尺寸。3.軸承代號中的、分別代表軸承接觸角15、25、40。第五節滾動軸承的組合設計一、滾動軸承的軸向固定軸承內圈與軸以及外圈與軸承座孔之間必須有可靠的軸向固定，以防止軸承在承受軸向載荷時產生相對于軸或座孔的軸向移動。1)利用軸肩作單向固定(見圖17-19)。2)利用軸肩和彈性擋圈作雙向固定(見圖17-19)。3)利用軸肩和軸端壓板作雙向固定(見圖17-19)。4)利用軸肩和圓螺母、止動墊圈作雙

20、向固定(見圖17-19)。圖17-19滾動軸承內圈的軸向固定方法)利用軸肩作單向固定)利用軸肩和彈性擋圈作雙向固定)利用軸肩和軸端壓板作雙向固定)利用軸肩和圓螺母、止動墊圈作雙向固定第五節滾動軸承的組合設計1)利用軸承端蓋作單向固定(見圖17-20)。2)利用座孔內凸肩和彈性擋圈作雙向固定(見圖17-20)。3)利用軸承端蓋和座孔內凸肩作雙向固定(見圖17-20)。圖17-20滾動軸承外圈的軸向固定方法)利用軸承端蓋作單向固定)利用座孔內凸肩和彈性擋圈作雙向固定)利用軸承端蓋和座孔內凸肩作雙向固定二、軸系的軸向固定第五節滾動軸承的組合設計軸系軸向固定的目的是為了防止軸在工作時發生軸向竄動，保證

21、軸上零件有確定的工作位置。(1)兩端固定支承圖17-21兩端固定支承第五節滾動軸承的組合設計(2)一端固定、一端游動支承如圖和所示，一端軸承的內、外圈均作雙向固定，限制了軸的雙向移動；而另一端軸承外圈的兩側均不固定，成為游動支承(當軸伸長或縮短時軸承可隨之作軸向游動)。圖17-22一端固定、一端游動支承第五節滾動軸承的組合設計三、滾動軸承組合結構的調整滾動軸承組合結構的調整包括軸承間隙的調整和軸系軸向位置的調整。(1)軸承間隙的調整軸承間隙的大小將影響軸承的旋轉精度、軸承壽命和傳動零件工作的平穩性。1)利用增減軸承端蓋與箱體間墊片的厚度來調整(見圖17-23)。2)利用調整螺釘推動壓蓋移動滾動

22、軸進行調整，調整后用螺母鎖緊(見圖(2)軸系軸向位置的調整軸系軸向位置調整的目的是使軸上零件有準確的工作位置。四、滾動軸承的配合第五節滾動軸承的組合設計滾動軸承的配合是指軸承內圈與軸頸、軸承外圈與軸承座孔的配合。圖17-23滾動軸承間隙的調整第五節滾動軸承的組合設計圖17-24錐齒輪軸的軸承組合結構五、滾動軸承的裝拆第五節滾動軸承的組合設計進行滾動軸承組合設計時，應考慮到便于軸承的安裝和拆卸，并在裝拆的過程中不損壞06WD9A1.eps第五節滾動軸承的組合設計06WD9A2.eps第五節滾動軸承的組合設計圖17-25滾動軸承的裝配第五節滾動軸承的組合設計圖17-26滾動軸承的拆卸第五節滾動軸承

23、的組合設計圖17-27滾動軸承的預緊)在外圈(或內圈)之間加金屬墊片)磨窄外圈(或內圈)第五節滾動軸承的組合設計六、滾動軸承的預緊滾動軸承的預緊是指對于某些內部間隙可調整的軸承，在安裝時給予恰當的軸向預緊力，使內、外圈產生相對位移，從而消除了游隙，并使滾動體與滾道接觸處產生彈性預變形，借此提高軸的旋轉精度和剛性的方法。1.軸承是在機器中用來支持軸和軸上零件的部件。1)滑動軸承軸向尺寸較大，按其工作表面的摩擦狀態不同，分為液體摩擦滑動軸承和非液體摩擦滑動軸承。 液體摩擦滑動軸承摩擦表面完全被潤滑油隔開，軸承與軸頸的表面不直接接觸，因此避免了磨損，但制造精度要求高，多用于高速、精度要求較高或低速重

24、載的場合。根據獲得液體潤滑原理不同，分為液體動壓滑動軸承和液體靜壓滑動軸承兩種。第五節滾動軸承的組合設計 非液體摩擦滑動軸承摩擦表面不能被潤滑油完全隔開，摩擦表面易磨損，但結構簡單，制造精度要求較低，用于一般轉速、載荷不大和精度要求不高的場合。根據能夠承受載荷的方向不同，分為徑向滑動軸承和止推滑動軸承兩種。2)滾動軸承的摩擦阻力較小，機械效率較高，潤滑和維護方便，但徑向尺寸較大，在中、低轉速和精度要求較高的場合得到廣泛的應用。2.非液體摩擦滑動軸承1)徑向滑動軸承主要由軸瓦(或軸套)和軸承座組成，軸瓦(或軸套)是軸承的工作部分，工作時只能承受徑向載荷。2)推力滑動軸承由徑向軸瓦、推力軸瓦、襯套

25、和軸承座等組成，推力軸瓦是軸承的工作部分，工作時主要承受軸向載荷。第五節滾動軸承的組合設計3)軸瓦和軸承襯 軸瓦是滑動軸承中直接與軸頸相接觸的重要零件，其結構形式和性能將直接影響軸承的承載能力、效率和使用壽命。 軸承襯是指為了改善軸瓦工作表面的摩擦性能和提高承載能力，在軸瓦內表面澆鑄的一層減磨材料。4)軸承材料是指與軸頸直接接觸的軸瓦或軸承襯的材料。5)非液體摩擦滑動軸承的設計步驟非液體摩擦滑動軸承的最主要失效形式是軸瓦的磨損和膠合，設計準則是保證潤滑油膜不破裂。3.滾動軸承的概念1)滾動軸承由外圈、內圈、滾動體和保持架組成。2)滾動軸承的分類及特性第五節滾動軸承的組合設計 按滾動體的形狀不同

26、，滾動軸承分為球軸承和滾子軸承兩類。其中，球軸承制造工藝簡單，價格便宜，允許的極限轉速較高，但承載能力和耐沖擊能力較低；滾子軸承的承載能力和耐沖擊能力均較高，但允許的極限轉速較低，制造工藝較球復雜，價格較高。 按能夠承受載荷方向的不同，滾動軸承分為向心軸承和推力軸承兩類。其中，向心軸承主要或只能承受徑向載荷，根據其接觸角的大小不同，又可分為徑向接觸軸承(0)和角接觸向心軸承(045)兩類；推力軸承主要或只能承受軸向載荷，根據其接觸角的大小不同，又可分為軸向接觸軸承(90)和角接觸推力軸承(4590)兩類。 常用滾動軸承的類型和主要特性，見表17-5。第五節滾動軸承的組合設計3)滾動軸承的代號由

27、前置代號、基本代號和后置代號三段構成，其中基本代號是滾動軸承代號的基礎，必須重點掌握。4)選擇滾動軸承類型時應考慮：載荷的方向、大小和性質；軸承的轉速；使用性能要求和經濟性要求等。4.滾動軸承的強度計算1)滾動軸承設計基準： 對于一般運轉的滾動軸承，其主要失效形式是滾動體或內、外圈滾道的疲勞點蝕，故以疲勞強度為依據，進行壽命計算。 對于轉速很低(10r/min)的滾動軸承，其主要失效形式是塑性變形，故以靜強度為依據，進行靜強度計算。2)進行壽命計算時，要理解并掌握滾動軸承的基本額定壽命、基本額定動載荷、當量動載荷的概念和計算方法。第五節滾動軸承的組合設計5.滾動軸承的組合設計的目的是：處理好軸

28、承(內圈和外圈)的固定，軸系的軸向固定和調整，軸承的配合、裝拆、潤滑和密封等問題。1.液體摩擦滑動軸承和非液體摩擦滑動軸承各有何特點?應用場合有何不同?2.試述整體式、對開式和自位式滑動軸承的特點及應用場合。3.什么是軸瓦？什么是軸承襯？4.軸瓦上為什么要制出油孔和油溝？制出油孔和油溝時應注意些什么？5.什么是軸承材料？對軸承材料性能的要求是什么？常用軸承材料有哪些？第五節滾動軸承的組合設計6.對非液體摩擦滑動軸承為什么要驗算平均壓強、值和相對滑動速度？若驗算結果不滿足要求時，應采取什么措施？7.為什么滾動軸承在各種機械設備中能夠得到廣泛的應用？8.滾動軸承一般由哪些基本元件組成？各個元件的作用是什么？9