《机械设计基础 教学课件 ppt 作者 高英敏第13章滚动轴承设计第13章滚动轴承》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础 教学课件 ppt 作者 高英敏第13章滚动轴承设计第13章滚动轴承（111页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,第十三章 滚动轴承设计 学习目标： 1) 了解滚动轴承的结构、类型及其代号； 2) 掌握滚动轴承的选择方法，能对所选择的轴承进行寿命计算； 3) 掌握滚动轴承装置的设计方法。,2,一、滚动轴承的特点,（1）摩擦阻力小；,（2）功率消耗低；,（3）启动容易；,（4）润滑简便；,（5）易于互换。,3,二、滚动轴承的结构,保持架,内圈,外圈,滚动体,4,三、滚动轴承的类型,1.按载荷方向分,向心轴承,推力轴承,Fr,Fa,Fr+Fa,向心推力轴承,5,三、滚动轴承的类型,2.按滚子形状分,球,滚子,圆柱,圆锥,球面,滚针,6,三、滚动轴承的类型,3. 滚子轴承已经标准化,7,三、滚动轴承的类型,
2、4.滚动轴承的接触角 （1）-定义,滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的平面之间的夹角称为接触角。,8,三、滚动轴承的类型,4.滚动轴承的接触角 （2）-轴承类型,9,三、滚动轴承的类型,4.滚动轴承的接触角 （3）-分析,接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力越强。,10,三、滚动轴承的类型,5.常见滚动轴承类型简介,11,三、滚动轴承的类型,6.调心性能认识,12,四、滚动轴承的代号,1.代号已经标准化,代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272规定。,13,四、滚动轴承的代号,2.代号的构成,前置代号轴承的分部件。,基本代号轴承的类型与尺寸等主要特征；,后置代号
3、轴承的精度与材料的特征。,14,四、滚动轴承的代号,3.代号的具体含义,15,四、滚动轴承的代号,4.代号示例,16,五、滚动轴承类型的选择,1.整体认识,17,五、滚动轴承类型的选择,2.考虑载荷条件（1）-载荷方向,主要是径向力,轴向力,径向和轴向 力联合作用,向心轴承,向心推力轴承,推力轴承,18,五、滚动轴承类型的选择,2.考虑载荷条件（2）-载荷大小,载荷较大或冲击载荷,滚子轴承,载荷不大或平稳载荷,球轴承,19,五、滚动轴承类型的选择,3.考虑转速（1）-极限转速,滚动轴承在一定载荷与润滑条件下，允许的最高转速。具体数值可查阅设计手册或轴承样本；,20,五、滚动轴承类型的选择,3.
4、考虑转速（2）-超速的后果,温升过高润滑失效回火或胶合,21,五、滚动轴承类型的选择,3.考虑转速（3）-选择1/2,（1）球轴承比滚子轴承的极限转速高，应优先选用球轴承；,（2）高速时，宜选用超轻、特轻及轻系列轴承；,（3）高速时，宜选用超轻、特轻及轻系列轴承；,22,五、滚动轴承类型的选择,3.考虑转速（3）-选择2/2,（4）保持架的材料对轴承转速影响极大，实体保持架比冲压保持架允许有更高一些的转速；,（5）推力轴承的极限转速很低，当工作转速高时，若轴向载荷不是十分大，可以采用角接触球轴承来承受纯轴向力；,23,五、滚动轴承类型的选择,3.考虑转速（4）-措施,若工作转速超过了轴承样本，
5、可以用提高公差等级、适当增大游隙、选用循环冷却等方法。,24,五、滚动轴承类型的选择,4.考虑调心功能（1）-角偏差定义,轴承由于安装误差或轴的变形等都会引起内外圈中心线发生相对倾斜。其倾斜角称为角偏差；,25,五、滚动轴承类型的选择,4.考虑调心功能（2）-角偏差的后果,角偏差影响轴承正常运转,26,五、滚动轴承类型的选择,4.考虑调心功能（3）-认识调心,27,五、滚动轴承类型的选择,4.考虑调心功能（4）-选择,可采用调心轴承；,28,五、滚动轴承类型的选择,5.考虑拆装,在轴承座没有剖分面而必须沿轴向安装和拆卸时，应优先选择内、外圈可分离的轴承；,29,五、滚动轴承类型的选择,6.考虑
6、经济性（1）-分析,（1）球轴承的价格一般低于滚子轴承；,（2）轴承的精度越高，价格也越高；,（3）同精度的轴承，深沟球轴承价格最低；,（4）同型号不同公差等级的轴承，其价格比为：P0：P6：P5：P4=1：1.5：1.8：6；,30,五、滚动轴承类型的选择,6.考虑经济性（2）-原则,在满足使用条件的情况下优先选用价格低廉的轴承。,31,六、滚动轴承的受载情况分析,1.感性认识,32,六、滚动轴承的受载情况分析,2.结论,（3）内、外圈与滚动体表面接触应力随着位置的不同作脉动循环变化,（2）接触载荷在处于Fr作用线上接触处最大；,（1）轴承相对Fr的下半圈受载，称为承载区；,33,七、滚动轴
7、承的失效形式,1.疲劳点蚀（1）-感性认识,34,七、滚动轴承的失效形式,1.疲劳点蚀（2）-原因,大量重复的承受变化的接触应力所致,35,七、滚动轴承的失效形式,1.疲劳点蚀（3）-补充,是最常见的、正常的失效形式,36,七、滚动轴承的失效形式,1.疲劳点蚀（4）-后果,轴承运转时出现较强烈的振动、噪声和发热,37,七、滚动轴承的失效形式,2.磨损（1）-感性认识,38,七、滚动轴承的失效形式,2.磨损（2）-原因,轴承润滑不良、密封效果差或装配不当,39,七、滚动轴承的失效形式,3.胶合（1）-感性认识,40,七、滚动轴承的失效形式,3.胶合（2）-原因,高速轴承润滑不良、密封效果差或装配
8、不当,41,八、滚动轴承的设计准则,1.一般转速（10r/minnnlim ）,轴承的主要失效形式为疲劳点蚀,以疲劳强度计算为依据进行轴承的寿命计算,42,八、滚动轴承的设计准则,2.高速轴承,除疲劳点蚀外，工作表面过热也是重要的失效形式,疲劳强度计算、校核极限转速,43,八、滚动轴承的设计准则,3. 低速（n1r/min）轴承,失效主要为为塑性变形,不发生塑性变形为准则,44,九、滚动轴承设计计算步骤,1.先计算寿命后选轴承,45,2.先试选轴承后校核寿命,九、滚动轴承设计计算步骤,46,十、滚动轴承的寿命计算,1.寿命（1）-定义,指轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀之前，轴承的转数或相应的运
9、转小时数,47,十、滚动轴承的寿命计算,1.寿命（2）-分析,对一组同一型号的轴承，由于材料、热处理和工艺等很多随机因素的影响，即使在相同条件下运转，寿命也不一样，有的甚至相差几十倍。,48,十、滚动轴承的寿命计算,2.可靠度,一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分比,49,十、滚动轴承的寿命计算,3.基本额定寿命（1）-定义,具有90可靠度时轴承的寿命，用L10表示,50,十、滚动轴承的寿命计算,3.基本额定寿命（2）-分析,在到达额定寿命时，有90%的轴承没坏，只损坏了10%，对单个轴承而言，其损坏可能性只有10%,51,十、滚动轴承的寿命计算,4.基本额定动载荷（1）-定义,使轴承的基本
10、额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的载荷值，用字母C表示。,52,十、滚动轴承的寿命计算,4.基本额定动载荷（2）-分析,不同轴承该值不一样，它表征了轴承的承载特性。需要时可从设计手册或轴承样本中查得。,53,十、滚动轴承的寿命计算,5. 预期寿命,54,十、滚动轴承的寿命计算,6.当量动载荷（1）-引入的必要性,基本额定动载荷是单向载荷（径向或轴向）试验条件下得出的。实际情况可能受到双重载荷作用。很显然，单向载荷与双向载荷作用下，轴承的寿命是不一样的。,55,十、滚动轴承的寿命计算,6.当量动载荷（2）-定义,当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重影响，经换算后的假想载荷。其效果与某
11、一个基本额定动载荷相当，计算出的轴承寿命与实际情况相同。,56,十、滚动轴承的寿命计算,6.当量动载荷（3）-公式,P=fp（X Fr+Y Fa）,X-径向动载荷系数，从国家标准中查得；,Y-轴向动载荷系数，从国家标准中查得；,Fr-径向载荷；,Fa-轴向载荷（可能包含派生的轴向力）；,fp-载荷系数，见下页表；,57,十、滚动轴承的寿命计算,6.当量动载荷（4）-径向动载荷系数X,58,十、滚动轴承的寿命计算,6.当量动载荷（5）-轴向动载荷系数Y,59,十、滚动轴承的寿命计算,6.当量动载荷（6）-载荷系数fp,60,十、滚动轴承的寿命计算,7. 寿命计算（1）-计算的必要性,对于具有基本
12、额定动载荷C的轴承，当它所受的载荷P（计算值）等于C时，其基本额定寿命就是106r。但是，轴承工作条件是千变万化各不相同的，当PC时，轴承的寿命是多少？,61,十、滚动轴承的寿命计算,7. 寿命计算（2）-公式,3-球轴承,10/3 -滚子轴承,用小时表示,寿命指数 =,N轴承转速,62,十、滚动轴承的寿命计算,8. C的计算（1）-条件,如果载荷P和转速n为已知，预期计算寿命已经给定，则轴承应具有的基本额定动载荷C可以计算出来，作为选择轴承尺寸的依据。,63,十、滚动轴承的寿命计算,8. C的计算（2）-公式,64,1.感性认识,十一、向心角接触或圆锥滚子轴承内部轴向力Fd,65,2.理论分
13、析,角接触球轴承和圆锥滚子轴承的结构特点是在滚动体和滚道接触处存在着接触角。当它承受径向载荷时，径向载荷Fr要产生派生的轴向力。,十一、向心角接触或圆锥滚子轴承内部轴向力Fd,66,3.Fd的方向,方向由轴承外圈的宽边指向窄边,十一、向心角接触或圆锥滚子轴承内部轴向力Fd,67,4.Fd的大小,十一、向心角接触或圆锥滚子轴承内部轴向力Fd,68,1.轴承的安装（1）-分析,角接触球轴承和圆锥滚子轴承的结构特点使得它只能单向承受载荷，为了固定零件，轴承经常成对使用。,十二、角接触或圆锥滚子轴承Fa的计算,69,1.轴承的安装（2）-正装,（1）轴承外圈窄边相对；,（2）实际支承点在内侧。,十二、
14、角接触或圆锥滚子轴承Fa的计算,70,1.轴承的安装（3）-反装,（1）轴承外圈窄边相背；,（2）实际支承点在外侧。,十二、角接触或圆锥滚子轴承Fa的计算,71,十二、角接触或圆锥滚子轴承Fa的计算,2.正装分析（1）-Fae+Fd2Fd1,压紧端：Fa1 = Fae+ Fd2,放松端：Fa2 = Fd2,轴有向左移动的趋势 左侧轴承被压紧,72,2.正装分析（2）-Fae+Fd2Fd1,轴有向右移动的趋势 右侧轴承被压紧,压紧端：Fa2 = Fd1- Fae,放松端：Fa1 = Fd1,十二、角接触或圆锥滚子轴承Fa的计算,73,2.正装分析（3）-结论,（1）松端轴承轴向载荷Fa=自身内部
15、轴向力Fd；,（2）压紧端轴承的轴向载荷 = 除自身内部轴向力外，其余所有轴向力的代数和（使轴承压紧为正，放松为负）。,十二、角接触或圆锥滚子轴承Fa的计算,74,3.反装分析（1）-Fae+Fd2Fd1,压紧端：Fa1 = Fae+ Fd2,放松端：Fa2 = Fd2,轴有向左移动的趋势 左侧轴承被放松,十二、角接触或圆锥滚子轴承Fa的计算,75,3.反装分析（2）-Fae+Fd2Fd1,轴有向右移动的趋势 右侧轴承被防松,压紧端：Fa2 = Fd1- Fae,放松端：Fa1 = Fd1,十二、角接触或圆锥滚子轴承Fa的计算,76,3.反装分析（3）-结论,（1）松端轴承轴向载荷Fa=自身内
16、部轴向力Fd；,（2）压紧端轴承的轴向载荷 = 除自身内部轴向力外，其余所有轴向力的代数和（使轴承压紧为正，放松为负）。,十二、角接触或圆锥滚子轴承Fa的计算,77,十三、滚动轴承的静强度计算,1.计算的必要性,（1）转速很低（n10r/min）或在缓慢摆动条件下工作的滚动轴承，主要失效形式是塑性变形，这时应按静强度进行计算。 （2）对在重载荷或冲击载荷下转速较高的轴承，除按疲劳寿命计算外，为安全起见，也要按静强度对进行验算。,78,2. 基本额定静载荷C0,GB/T4662-1993规定：使受载最大的滚动体与滚道接触中心处引起的接触应力达到一定值（对于向心球轴承为4200MPa）的载荷，称为基本额定静载荷，用C0表示，作为轴承静强度的界限。C0可由轴承手册中查出。,十三、滚动轴承的静强度计算,79,3. 当量静载荷P
