1、 產品開發部深溝球軸承優化設計2022/7/27優化設計2內容簡介 一、概述二、優化設計基礎（優化設計計算方法）三、深溝球軸承優化設計及主要參數四、結構及結構參數設計五、密封軸承設計六、軸承設計舉例七、深溝球軸承發展方向2022/7/27優化設計3一、概述深溝球軸承的特點： 量大面廣，其基型及其變形結構產品占軸承總產量的70%以上 優化設計水平與國外公司比較：規格型號數量111136038占總規格比例100%11.7%54.1%34.2% 1.0220.900.980.991.011.021.17水平比較高于SKF低于SKF與SKF相當高于SKF2022/7/27優化設計4一、概述深溝球軸承的

2、結構及特點深溝球軸承的主要結構形式有基本型、帶防塵蓋和帶密封圈深溝球軸承。帶防塵蓋的深溝球軸承 防塵蓋與內圈之間有徑向間隙，極限轉速與基本型深溝球軸承相同，軸承裝配時填入了適量潤滑劑，在使用過程中不用填加潤滑劑。帶密封圈的深溝球軸承 一般采用鋼骨架式丁腈橡膠密封圈，有接觸式和非接觸式之分。接觸式密封密封效果較好，但摩擦力矩較大，極限轉速較低；非接觸式密封，其極限轉速與基本型深溝球軸承相同。軸承裝配時填入了適量潤滑劑，在使用過程中不用填加潤滑劑。2022/7/27優化設計5二、優化設計方法機械優化設計包括建立優化設計問題的數學模型和選擇恰當的優化方法與程序兩方面的內容列出每個主題要花費的時間網格

3、法、牛頓法、共軛梯度法、坐標輪換法、鮑為爾法、隨機方向法、懲罰函數法、線形逼近法、廣義簡約梯度法等等2022/7/27優化設計6深溝球軸承優化設計的特點：就深溝球軸承優化設計而言，它屬于一種離散變量優化設計問題，其具體表現在：1 深溝球軸承的滾動體數量有限、為離散的自然數；2 深溝球軸承的滾動體已經標準化，其直徑為有限個離散值；3 深溝球軸承外型尺寸為一系列離散的標準值。 2022/7/27優化設計7網格法簡介：網格法是解非線形規劃的最簡單的方法，事實上它是一種窮舉法。設問題為：極小化 f(x), xEn滿足約束gi(x)0, j=1,m.變量的取值范圍為aixibi , I=1,n2022/

4、7/27優化設計8網格法簡介(2)：2022/7/27優化設計9三、深溝球軸承優化設計深溝球軸承的承載能力是以其額定動載荷Cr來衡量。 優化設計的目標函數2022/7/27優化設計10主要參數約束條件主參數: Z，Dw，Dwp 約束條件有三個:0.5(D+d)DWP0.515(D+d) 2022/7/27優化設計11形成網格點2022/7/27優化設計12判斷點是否符合條件判斷點是否符合條件2022/7/27優化設計13求最大值及對應點2022/7/27優化設計14四、結構及結構參數設計右圖為深溝球軸承簡圖其中: 1、滾動軸承幾何學2022/7/27優化設計152、深溝球軸承填球角研究容許填球

5、角有由幾何條件確定的容許填球角g 和由許用應力確定的容許最大填球角s 之分。右圖為幾何填球角計算模型2022/7/27優化設計162、深溝球軸承填球角研究由幾何條件確定的容許填球角g為： 當徑向游隙Gr=0時，上式可簡化為： 2022/7/27優化設計172、深溝球軸承填球角研究由許用應力確定的容許最大填球角s可近似地表示為：式中： K -系數，K=0.2324度/N/mm21/2-許用應力，N/mm2R -截面形心與外圈中心之距離，mmY -截面形心距擋邊距離，mm2022/7/27優化設計182、深溝球軸承填球角研究一般情況下，設計填球角應滿足：個別情況下，當gs時，允許大于g但不超過s，

6、此時，在外圈未變形之前將有一個鋼球不能進入滾道，只有在壓縮外圈的同時，最后一個鋼球才能進入滾道而完成裝配自動裝配時，深溝球軸承填球角理想值為181186，小于181，容易散球，大于186，自動裝配較為困難，這次優化設計規定填球角上限為：100系列195；200系列194，300系列，400系列192。據此設計的所有規格，都滿足s的條件，就是說，不會出現裝配分球時外圈產生殘余變形的情況2022/7/27優化設計192、深溝球軸承填球角研究另外，在設計填球角下，裝球分球所需壓力和壓縮量是裝配中需要的兩個重要參數，它們可分別表示為（假定=0）： 式中： Pmin最小裝配壓力 E彈性模量J外圈橫截面的

7、慣性矩 R截面形心與外圈中心距離0最小壓縮量 設計填球角2022/7/27優化設計203、外圈帶游隙設計 本次優化設計采用外圈帶游隙設計。即：Grmin、Grmax分別代表游隙下限和上限值。 2022/7/27優化設計214、內外溝道不等曲率設計溝曲率半徑一般可表示為： 設計中取：2022/7/27優化設計225、擋邊高度設計以6204為例 50年代擋邊高系數為0.295 60年代擋邊高系數為0.257 缺點： 在有較大徑向游隙，同時承受一定量的軸向負荷時 很容易造成接觸橢圓截斷現象，從而使軸承過早失效 2022/7/27優化設計235、擋邊高度設計國際上各大軸承公司深溝球軸承擋邊高系數不盡相

8、同一般取值范圍是：6000系列0.30.46200、6300、6400系列0.4左右 日本KOYO司Kdi=0.340.37Kde=0.300.35原因：外圈滾道接觸橢圓長短軸之比a/b比內圈小，Kde10mm的占20% 。七、深溝球軸承發展趨勢 2022/7/27優化設計864其他技術條件a 改變滾動體數目 改變滾動體的數目可以使軸承的固有頻率發生改變，從而避免與系統產生共振現象b 徑向游隙 軸承的徑向游隙越大，軸承的剛性越差，軸承易產生較大振幅的振動，易發生共振，因此應合理控制軸承的游隙。國外將游隙壓縮到只有普通軸承的1/21/3c 尺寸公差及旋轉精度 軸承的尺寸精度公差影響到軸承的安裝配合部位的精度，同時軸承外徑作為加工中的定位面，對軸承外溝道的加工有著直接影響，因此應對公差進行嚴格的規定d 對軸承零件的要求*選用高精度、低振動值的鋼球，表面必須經強化處理，無磕碰傷、劃傷、麻點和壓坑，表面