滚动轴承的简单设计
滚动轴承的简单设计
毕业设计
课题名称滚动轴承的简单设计⼆O⼀⼆年五⽉⼀⽇
装订线摘要 (2)
关键词
第⼀章概述 (3)
1.1 滚动轴承的基本构造 (3)
1.2 滚动轴承的材料 (4)
第⼆章滚动轴承的类型、代号和选择 (4)
2.1 滚动轴承的类型 (4)
2.2 滚动轴承的代号 (5)
2.3 滚动轴承的类型选择 (7)
第三章滚动轴承的受⼒分析、失效形式及计算准则 (8)
3.2 失效形式 (8)
3.3 计算准则 (9)
第四章滚动轴承的寿命计算 (10)
4.1 滚动轴承的基本额定寿命 (10)
4.2 滚动轴承的基本额定动载荷 (10)
4. 3 寿命计算 (12)
第五章静强度计算 (14)
5.1 额定静载荷C
(16)
5.2 当量静载荷P
滚动轴承的特点(16)
5.3 静强度计算 (16)
第六章极限转速的计算 (16)
第七章滚动轴承的摩擦与润滑 (17)
7.1 滚动轴承的摩擦 (17)
7.2 滚动轴承的润滑 (18)
第⼋章总结 (18)
参考⽂献
装订线
随着机械产业的不断发展，机械⾏业呈现欣欣向荣之势,⽽作为其重要⼀点的滚动轴承也以其强⼤的优点与不可代替性，在机械⾏业中占据重要位置.
滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从⽽减少摩擦损失的⼀种精密的机械元件。滚动轴承⼀般由内
圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作⽤是与轴相配合并与轴⼀起旋转；外圈作⽤是与轴承座相配合，起⽀撑作⽤；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状⼤⼩和数量直接影响着滚动轴承的使⽤性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，防⽌滚动体脱落，引导滚动体旋转起润作⽤.
本⽂主要对滚动轴承进⾏浅显的设计.主要涉及：滚动轴承的基础知识、滚动轴承的选定、⼀些⼏何参数的计算以及摩擦与润滑，还涉及了⼀些相关知识.
关键词滚动轴承润滑剂极限转速型号代号摩擦
装订线
第⼀章
概述
轴承是⽀撑轴或轴上回转体
的部分.根据其⼯作时接触⾯间
的摩擦性质分为滚动轴承和滑
动轴承两⼤类.滚动轴承依靠元
件间的滚动接触来承受载荷，相
对于滑动轴承，滚动轴承具有摩
擦阻⼒⼩、效率⾼、启动容易、润
滑简单等优点，故在中速、中载和⼀般
⼯作条件下运转的机器中得到⼴泛
应⽤.
1.1滚动轴承的基本构
造
滚动轴承的基本结
构如图所⽰，它⼀般由内
圈、外圈、滚动体、保持架
组成，特殊情况下可以没
内圈或者外圈,⽽由与之相配的轴颈或者轴承座孔壁代替.为了适应使⽤要求，有的轴承带防尘盖、密封圈及安装调整⽤的紧定套等.内圈与轴颈装配，外圈与轴承座装配.但是，在某些场合下，也有外圈运转，内圈固定起⽀承作⽤或者内圈、外圈都同时运转的。对于推⼒轴承，与轴紧配合并⼀起运动的称轴圈，与轴承座或机械壳体孔成过渡配合并起⽀承作⽤的称座圈。滚动体（钢球、滚⼦或滚针）在轴承内通常借助保持架均匀地排列在两个套圈之间作滚动运动，
装订线它的形状、⼤⼩和数量直接影响轴承的负荷能⼒和使⽤性能。保持架除能将滚动体均匀地分隔开以外，还能起引导滚动体旋转及改善轴承内部润滑性能等作⽤。
1.2滚动轴承的材料
滚动轴承的性能和可靠性，在很⼤程度上取决于轴承元件的材料.轴承的内外圈和滚动体，主要采⽤强度⾼、耐磨性能好的轴承铬锰碳钢制造，热处理后硬度为60~65HRC.
20世纪60、70年代国外开始研究陶瓷轴承，陶瓷具有强度⾼、耐磨性好、刚度⾼、耐腐蚀、耐⾼温、电绝缘、不导磁、密度⼩等⼀系列⾦属材料不具备的性能。适⽤于做轴承材料的陶瓷材料主要有氮化硅、氧化钴、氧化铝等。其中氮化硅综合性能最优，是陶瓷轴承的⾸选材料。
保持架选⽤较软材料制造，冲压保持架⼀般⽤碳钢板冲压制成。实体保持架⼀般⽤铜合⾦、铝合⾦等制成。
第⼆章滚动轴承的类型、代号和选择
2.1 滚动轴承的类型
轴承中在套圈与滚动体接触
处的法线和垂直于轴承轴⼼线的平
⾯间的夹⾓称为公称接触⾓（如下
图）。此⾓越⼤，承受轴向载荷越
强。按此⾓的⼤⼩可分为向⼼轴承
和推⼒轴承。
向⼼轴承：主要⽤于承受径向
载荷，公称接触⾓0°≦ａ≦45°。
a)当a=0°时，称为
径向接触轴承。
b)当0°
称为向⼼⾓接触
装订线
轴承。
推⼒轴承：主要承受轴向载荷，公称接触⾓45°
（1）当a=90o时，称为轴向接触轴承。
（2）当45o
我国常⽤滚动轴承的类型、名称及代号可查相关表
2.2滚动轴承的代号
在各类型滚动轴承中，每种类型⼜有⼏种不同的结构尺⼨、公差等级满⾜不同⼯况要求。GB/T272–93规定了轴承的表⽰⽅法。
GB/T272–93规定滚动轴承代号由三部分组成：前置代号、基本代号、后置代号，⽤字母和数字等表⽰。代号的构成见下表。基本代号是核⼼标志，前置代号和后置代号是补充，只有遇到对轴承的结构、形状、材料、公差等级或技术条件有特殊要求时才补充说明。⼀般可以部分或全部省略。
1. 基本代号
装订线
基本代号是轴承代号的核⼼，它表⽰轴承的基本类型、结构和尺⼨，前置代号和后置代号都是轴承代号的补充。
轴承的基本代号由类型代号、尺⼨系列代号和内径代号构成。
1）内径代号
轴承公称内径⼤⼩⽤基本代号右起的第⼀、第⼆位数字表⽰。对常⽤的内径d=20－480mm（其中22、28、32除外）的轴承，代号乘以5即为其内径的尺⼨。对于内径d<20mm和d≥500mm的轴承，其内经表⽰⽅法见下表：
2）尺⼨系列代号
⽤两位数字表⽰，右起第三位数字表⽰轴承的直径系列代号，第四位数字表⽰宽度系列或⾼度系列代号。直径系列是指结构相
同、内径相同的轴承在直径和宽度⽅⾯的变化系列。有超特轻、超轻、特轻、轻、中、重等系列，⽤0～9的数字表⽰。滚动轴承尺⼨系列代号见下表：
装订线
不填表⽰⽆此组合
3）轴承类型代号。⽤基本代号中右起第五位数字或字母表⽰。
轴承宽度系列代号和直径系列代号构成尺⼨系列代号，轴承类型代号和尺⼨系列代号则构成组合代号。
2. 前置、后置代号
前置代号⽤⼤写拉丁字母表⽰，⽤于表达成套轴承的分部件。当轴承的分部件具有某些特点时，就在基本代号前加上前置代号。
后置代号⽤⼤写拉丁字母或⼤写拉丁字母加阿拉伯数字表⽰，⽤于表达轴承内部结构特点、公差等级、游隙以及⼀些特殊要求等。后置代号内容很多，主要包括：内部结构代号、公差等级代号、游隙代号等。
⽰例 6028：表⽰内径为40mm，轻窄系列的深沟球轴承，正常结构，0级公差等级，0组径向游隙。
2.3滚动轴承的类型选择
选择轴承的类型，⼀般从以下⼏个⽅⾯考虑。
1.轴承载荷的⼤⼩、⽅向和性质
装订线
向⼼类轴承主要承受径向载荷；推⼒类轴承承受轴向载荷。相同条件下。滚⼦轴承的承载能⼒⾼于球轴承。
2.轴承的转速
⼀般情况下转速并不影响轴承类型的选择，只有转速较⾼时才会有⽐较显著的影响。因此各种规格尺⼨的轴承都规定了极限转速。
3.调⼼性能要求
所谓调⼼性是指轴承⾃动补偿轴与坐孔中⼼线的相对偏移，从⽽保证轴承正常⼯作的能⼒。对刚性低的轴，细⽽长的轴或多⽀撑的静不定轴，宜⽤调⼼轴承。
4.轴承的游动和轴向位移
当⼀根轴的两个⽀撑距离较远或⼯作前与⼯作中有较⼤温差时，为了适应轴和外部不同热膨胀的影响，防⽌⽀撑卡死，只需吧⼀端的轴承轴向固定，⽽另⼀端的轴撑使之以轴向游动。
5.安装与拆卸
当机械要求定期检查检修，轴承的拆装⽐较频繁的情况下，宜选⽤内外圈可分离的轴承。当轴承在长轴上安装时，为便于拆装，可选⽤带内锥孔的轴承。
6.经济性
经济性、供应情况都要考虑。球轴承⽐滚动轴承廉价。轴承公差等级越⾼，价越⾼。
第三章滚动轴承的受⼒分析、失效形式及计算准则
3.1 滚动轴承的受⼒分析
1.内部载荷分布
滚动轴承受中⼼轴向载荷作⽤
时，可认为滚动体所受载荷是均等
的。当受径向载荷作⽤时，以深沟球
轴承为例，在轴承⼯作的某⼀瞬间，
滚动体处于如图所⽰位置时，径向载
荷Fa
通过轴径作⽤于内圈，位于上
装订线半圈的滚动体不受载荷，⽽位于下半圆的滚动体受到⼒的作⽤并将Fa传到外圆上。假定内外圈的
⼏何形状不变，在载荷的、Fa的作⽤下，滚动体与内、外圈接触处共同产⽣局部变形，导致内外圈下沉⼀个距离δz，不在载荷Fa的作⽤线上的其他各点，虽然也下沉δz，但其有效变形量应是δz=δzCOS（iy），且有效变形量在Fa作⽤线两侧对称。虽然处于Fa作⽤线最下端的滚动体承载最⼤，⽽远离作⽤线的各滚动体，其承载逐渐减⼩。图中曲线L即表⽰接触载荷分布情况。
根据⼒的平衡原理，所⽤滚动体作⽤在内圈上的接触载荷Fs的向量和，必定与径向载荷Fa平衡，即
∑=
+
n
Fs
Fa
式中，n 为受载滚动体的数⽬。
2.轴承⼯作时套圈与滚动体的应⼒分析
根据上⾯的分析，轴承⼯作时，当滚动体进⼊承载后，所受载荷及接触应⼒即由零逐渐增加到最⼤值，然后再逐渐减到零，其变化如图 a 中虚线所⽰。就滚动体上某⼀
点⽽⾔，由于滚动
体的不断滚动，它
的载荷和应⼒是
按周期性不稳定
脉动循环变化的，
如图 a 中实线所
⽰。
对于不转的
套圈（图中为外
圆），其承载区内
各所受载荷及接
触应⼒，因其所在
位置不同⽽不同。
对于套圈液道上
装订线每⼀个具体点，每当滚过⼀个滚动体时，边承受⼀次载荷，其⼤⼩是不变的。这说明不转套圈承载区内某⼀点承受稳定

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