1
机械设计第十三章滚动轴承第 十 三 章 滚 动 轴 承第十三章滚动轴承
§ 13-1 概述
§ 13-2 滚动轴承的主要类型及其代号
§ 13-3 滚动轴承类型的选择
§ 13-4 滚动轴承的工作情况
§ 13-5 滚动轴承尺寸的选择
§ 13-6 滚动轴承装置的设计
§ 13-7其它第 十 三 章 滚 动 轴 承
1、滚动轴承的结构内圈：
外圈：
滚动体：有球形、滚子形保持架：避免滚动体直接接触，减少发热和磨损。
2、滚动轴承的材料内圈、外圈、滚动体：
轴承铬钢 GCr15等硬度 60~65 HRC
保持架：低碳钢；铜、
铝、工程塑料
§ 13－ 1 概述第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-2 滚动轴承的类型及其代号一,滚动轴承的主要类型、结构和特点按所承受载荷的方向可分为 表 13-1
向心轴承：主要承受径向载荷 R
深沟球轴承 （ 6）
圆柱滚子轴承 （ N）
向心推力轴承,R + A
角接触球轴承 （ 7）
圆锥滚子轴承 （ 3）
推力轴承：只能承受轴向载荷 A
推力球轴承 （ 5）
第 十 三 章 滚 动 轴 承一,滚动轴承的主要类型、结构和特点
P302表 13-1
14 2 3 5
NAN296 7
第 十 三 章 滚 动 轴 承二、滚动轴承的代号前置代号分部件：
内圈 L
外圈保持架
K
滚动体基本代号五 四 三 二 一后置代号特殊材料特殊结构
C15? AC25?
B 40?
公差 /P2,4,5、
6,6x,0
游隙 /C1,2,0、
3,4,5
直径系列
78
90
12
34
5
宽度系列
80
12
34
56
类型代号内径代号
20~480
5*代号内径代号 00 01 02 03 04~96
轴承内径 （ mm） 10 12 15 17 代号 *5
宽度系列 0
为窄系列一般不标注第 十 三 章 滚 动 轴 承二、滚动轴承的代号例：
7 2 11 C /P5
角接触球轴承正常宽度
、
轻系列直径
55
接触角
15?
5
级精度；
常用游隙
。
第 十 三 章 滚 动 轴 承一,滚动轴承的主要类型、结构和特点接触角?,向心推力轴承滚动体与外圈接触处的法线与半径方向的夹角。
载荷角?,轴承实际承受的径向载荷 R 与轴向载荷
A的合力与半径方向的夹角 。
N
N
RA
角接触球轴承 （ 7） 圆锥滚子轴承 （ 3）
第 十 三 章 滚 动 轴 承一,滚动轴承的主要类型、结构和特点圆柱滚子轴承 （ N）
第 十 三 章 滚 动 轴 承承圆柱滚子轴承 （ N）
第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-3 滚动轴承类型的选择
1.轴承的载荷大小：滚子轴承优于球轴承方向：径向 R（ 6,1,N） 轴向 A（ 5） R+ A（ 7,3,6）
第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-3 滚动轴承类型的选择
1.轴承的载荷 (方向 )
第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-3 滚动轴承类型的选择
2.轴承的转速极限转速 nlim,载荷 P?0.1C，冷却正常,0级公差时轴承的最大允许转速。
对高转速的轴承：
1.优先选用球轴承 （润滑的阻力）
2.轻系列轴承优于中、重系列 （离心力）
3.实体保持架优于冲压保持架 （易形成油膜减小摩擦）
4.提高公差等级、改善润滑条件等第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-3 滚动轴承类型的选择
2.轴承的转速推力轴承的主要承载能力表现在轴向，离心力过大时无法通过径向反力平衡，将引起较大的反力，
发热大，极限转速较低第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-3 滚动轴承类型的选择
3,轴承的调心性能
8~16‘ 2~4‘2~3°
第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-3滚动轴承类型的选择
4,轴承的安装与拆卸
5.经济性：球比滚子便宜，精度适宜第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-4滚动轴承的工作情况一、轴承工作时轴承元件上的载荷分布二、轴承工作时轴承元件上的载荷及应力的变化三、轴向载荷对载荷分布的影响第 十 三 章 滚 动 轴 承一、轴承工作时轴承元件上的载荷分布
1.运动关系：内外圈相对回转；滚动体 既自转又公转。
2.轴承中载荷的分布：
推力轴承 F0 =Fa /z
向心轴承，在载荷 Fr 的作用下,
根据变形关系，最下边中间滚动体受力 最大，向两边逐渐减小。
zFF
zFF
r
r
/6.4
/5:
m a x
m a x
滚子：
球
：假设下半圈滚动体受力
Fr
Fmax
Fa
承载区第 十 三 章 滚 动 轴 承二 轴承元件上的载荷及应力的变化
R
内圈（滚动体）
固定套圈第 十 三 章 滚 动 轴 承三、轴向载荷对载荷分布的影响角接触轴承的载荷情况：轴向载荷对载荷分布的影响较大，可能半圈、多半圈或整圈受载。
Pi
球轴承 Fa/Fr?1.22tg?
滚子轴承 Fa/Fr?1.26tg?
轴向载荷的利弊？F
a/Fr = tg?
Fa Fr
为保证半圈滚动体受力，则：
派生轴向力 Fd：
第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-5 滚动轴承尺寸的选择一、滚动轴承的失效形式及基本额定寿命二、滚动轴承的基本额定动载荷三、滚动轴承寿命的计算公式四、滚动轴承的当量动载荷五、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷 Fr和轴向载荷 Fa的计算六、不稳定载荷和不稳定转速时轴承的寿命计算七、滚动轴承的动载荷八、不同可靠度时滚动轴承尺寸的选择第 十 三 章 滚 动 轴 承一、滚动轴承的失效形式及基本额定寿命
1,滚动轴承的失效形式及设计准则失效形式 设计准则点蚀 寿命计算塑性变形 静载荷计算元件破裂 正确安装磨损 密封；润滑、散热，
烧伤 限制极限转速第 十 三 章 滚 动 轴 承一、滚动轴承的失效形式及基本额定寿命
2、基本额定寿命和基本额定动载荷
1）寿命：
2）寿命分布曲线,P311图 13-11
3） 基本额定寿命,一批相同的轴承中 90％的轴承不发生疲劳点蚀前的总转数（以 106为单位）
或小时数。基本额额定寿命用 L10或 L10h 来表示。
4）推荐的轴承的预期寿命 P311图 13-3
第 十 三 章 滚 动 轴 承二,滚动轴承的基本 额定动载荷基本额定动载荷：标准规定，基本额定寿命等于
106转时轴承所能承受的载荷称为基本额定动载荷，用符号 C表示。
对于向心轴承，基本额定动载荷指纯径向载荷，
对角接触球轴承或圆锥滚子轴承，指使套圈间产生相对径向位移的载荷的径向分量，称为径向基本额定动载荷用符号 Cr表示；
对推力轴承，指纯轴向载荷，称为轴向基本额定动载荷，用符号 Ca表示。
Cr,Ca可从手册中查出 。
第 十 三 章 滚 动 轴 承三,基本额定寿命计算由实验作出轴承的疲劳曲线，图中的曲线方程为：
载荷 — 寿命曲线 （ 6208）
rPCL 610 10)(常数 CLp 10
3/10
3
＝滚子
＝球轴承寿命指数：
第 十 三 章 滚 动 轴 承三,基本额定寿命计算
)(
10 P
CL?
)(
60
10 6
10 P
C
n
L h?
NLnPC h? 6
10
60
工作温度高于 120° 时,Ct=ftC温度系数 ft查表 13-4
小时
106转第 十 三 章 滚 动 轴 承三,基本额定寿命计算第 十 三 章 滚 动 轴 承四、滚动轴承当量动载荷
P = fp（ XFr+YFa）
受纯径向载荷的轴承 N类
P = fpFr
受纯轴向载荷的轴承
5,8类
P = fpFa
x —— 径向动载荷系数
Y—— 轴向动载荷系数
fp —— 载荷系数轴承类型 e
y x y x
深沟球轴承
0.172
0.345
0.689
1.380
2.070
3.450
0.19
0.22
0.26
0.28
0.30
0.34
2.30
1.99
1.71
1.55
1.45
1.31
0.56 0 1
圆锥滚子轴承手册 手册 0.4 0 1
0
0
C
Ff a eF
F
r
a? e
F
F
r
a?
表中 f0可近似取平均值 14.7，具体计算时查手册第 十 三 章 滚 动 轴 承五、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的载荷计算
由于接触角存在，受径向载荷作用时，滚动体的反力可分为径向分力和轴向分力 ;
轴承的轴向分力之和称为内部轴向力。
表 13-7角接触轴承的内部轴向力 Fd?
N
N
N
Fr
i
FSi
F
i
1、角接触轴承的派生轴向力
Fi
角接触球轴承 圆锥滚子轴承7000C 7000AC 7000B
0.4Fr 0.68Fr 1.14Fr Fr/2Y
第 十 三 章 滚 动 轴 承算
2、派生轴向力的方向
3、角接触轴承安装情况正装（面对面）
反装（背靠背 )
4、角接触轴承的载 荷作用中心载荷作用中心与轴承端面距离可从手册查出 。
5、径向力 Fr的计算由受力平衡条件求出
FR
Fr1 F
r2
Fd1 Fd2
FR
Fr2Fr
1
Fd1 Fd2
第 十 三 章 滚 动 轴 承算
6,角接触轴承的轴向载荷计算作出轴承的受力：
外载荷 FR,FA
派生轴向力 Fd
FR
FAFr1 F
r2
Fd1 Fd2
FA
FR
Fd1
Fr1 Fr2
Fd2
第 十 三 章 滚 动 轴 承算根据外加轴向载荷 FA及内部轴向力 Fd1,Fd2
,判断”：
轴承?被压紧，轴承?被放松则 Fa1= FA + Fd2
Fd1< FA + Fd2 Fa2= Fd2
结论,1.,放松,轴承的轴向力等于其内部轴向力；
2.,压紧,轴承的轴向力等于外力的代数和。
轴承? 被压紧，轴承? 被放松则 Fa1= Fd1
Fd1> FA+Fd2 Fa2= Fd1 -FA
FR
FAFr1
Fd1 Fd2
Fr2
第 十 三 章 滚 动 轴 承七、滚动轴承的静载荷计算摆动、转速极低及短期受冲击的轴承会产生塑性变形。针对失效形式应进行静载荷计算。
基本额定静载荷 C0：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的载荷。
当量静载荷 P0,P0 =X0Fr+Y0Fa
静载荷计算：
000
000
/ SPC
PSC
或
S0 —— 静强度安全系数，表 13-8 S0?1？
第 十 三 章 滚 动 轴 承选择修正额定寿命计算
10321 LaaaL n
由厂家给出。
分析及实验确定，使用条件修正系数，由厂家给出；材料特性修正系数，由可靠性修正系数，表表示失效概率；，任意使用条件下的寿命
3
2
1
913
a
a
a
nL
n
结论：可靠度越高，寿命越低。
第 十 三 章 滚 动 轴 承例：图示斜齿轮轴系，两端正装两个圆锥滚子轴承，轴颈
d0=30~35mm； 齿轮分度圆直径 d=45mm,Ft=3000N，
Fr=1200N,Fa=900N； n=385rpm，中等冲击载荷；计算轴承寿命。
垂直平面 Rr1= Rr2 = 600
Ra1=Ra2=202.5
则 RVI=397.5,RV2=802.5
解：选取轴承型号 7206
C=24.8kN,e=0.36,Y=1.7
NR 1 5 5 25.3 9 71 5 0 0 221
NR 1 7 0 15.8 0 21 5 0 0 222
50 50
Rr1 Rr2
Ra1 Ra2
Rt1 Rt2
R1 R2
Fr Fa
Ft
1.计算径向力水平平面 Rt1= Rt2=1500
第 十 三 章 滚 动 轴 承例轴承?放松：轴向力 A1= FS1 =456N
轴承?压紧：轴向力 A2 = Fa + FS1 =1356N
3.计算当量动载荷
NYRF S 4 5 67.121 5 5 22 11 NY
RF
S 5 0 07.12
1 7 0 1
2
2
2
R1 R2
Fa=900NFS1 FS2
P1=fPR1=1.5?1552=2328N
P2=fP (X R2 +Y A2 ) =1.5 (0.4? 1701+1.7?1356)=4478N
2.计算轴向力由手册 C=24.8kN,e=0.36，
Y=1.7；0129.01 5 5 2456
1
1
Y
Xe
R
A
7.1
4.080.0
1701
1356
2
2
Y
Xe
R
A
第 十 三 章 滚 动 轴 承例
4.计算寿命
h
P
C
n
L 1 1 5 1 5 5)
2 3 2 8
2 4 8 0 0(
3 8 5
1 6 6 6 7)(
60
10 3/10
1
6
1
h
P
C
n
L 13010)
4478
24800(
385
16667)(
60
10 3/10
2
6
2
第 十 三 章 滚 动 轴 承点基本额定动载荷：
))8.0~6.0(:
)(71.12
)(62.12
00
9/7
7.0
nn
CCC
CCC
rrr
rrr
极限转速滚子轴承球轴承计算当量载荷时，
径向和轴向载荷系数 X、
Y按双列轴承查取； e
值按单列轴承查取。
第 十 三 章 滚 动 轴 承点例：如图，由一组圆锥滚子轴承 3210和轴承支承。
已知 Fr1=3000N,Fr2=2000N；轴向力 FA=2200N,fp=1.2,
n=880r/min，求轴承组寿命？
39.2,67.073.03 0 0 02 2 0 0
1
YXeFF
r
a 查表得：由解：查得轴承 3210,Cr =-44400N,e=0.37
7 5 9 2 44 4 4 0 071.12239 9/7 rr CC）轴承组：由式（
N
YFXFfP arp
8 7 2 2)2 2 0 039.23 0 0 067.0(2.1
)( 1
当量动载荷
h
P
C
n
L h
25704)
8722
75924
(
880
16670
)(
16670
3/10
10
轴承组寿命
Fr1 Fr2FA
第 十 三 章 滚 动 轴 承
滚动轴承的极限转速每种轴承的极限转速 nlim可从手册中查出。其适用于：
润滑、冷却条件正常；
向心轴承仅受径向载荷，推力轴承仅受轴向载荷；
0级公差；
不符上述条件时应进行修正,
载荷分布系数。
载荷系数，
__
__
2
1
lim21
f
f
nffn?
CP 1.0?
第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-6 轴承装置的设计一、支撑部分的刚性和同心度二、轴承的配置三、滚动轴承的轴向紧固四、轴承游隙及轴上零件位置的调整五、滚动轴承的配合六、滚动轴承的预紧七、滚动轴承的润滑八、滚动轴承的密封九、滚动轴承的装拆第 十 三 章 滚 动 轴 承一、支撑部分的刚性和同心度
1、刚性：
1）外壳及轴承座孔壁应有足够的厚度
2）轴承座的悬臂应尽可能的缩短
3）用加强肋增强支撑部位的刚性
4）外壳是轻金属或非金属的安装处应采用钢或铸铁的套杯
2、同心度
1）采用整体结构，两孔一次镗出
2）两个轴承孔在两个外壳上，应先组合两个外壳再一起加工。
第 十 三 章 滚 动 轴 承轴系应有确定的位置，防止轴向窜动；防止温升后卡死；轴承游隙的调整。
轴承的支承形式：
1,双支点单向固定
2,单支点双向固定
3,两端游动二、轴承的配置第 十 三 章 滚 动 轴 承两端的轴承各限制一个方向的轴向移动
1,双支点单向固定（两端单向固定）
第 十 三 章 滚 动 轴 承轴系的一端限制两个方向的轴向移动
2,一端固定一端游动（单支点双向固定）
第 十 三 章 滚 动 轴 承
2,一端固定一端游动（单支点双向固定）
细长轴；跨距大；温升大第 十 三 章 滚 动 轴 承图 15-4 d)
2,一端固定一端游动（单支点双向固定）
第 十 三 章 滚 动 轴 承人字齿轮的轴
3.两端游动,
第 十 三 章 滚 动 轴 承轴肩与轴环,套筒三、滚动轴承的轴向紧固第 十 三 章 滚 动 轴 承弹性挡圈三、滚动轴承的轴向紧固第 十 三 章 滚 动 轴 承三、滚动轴承的轴向紧固轴端挡圈圆螺母第 十 三 章 滚 动 轴 承紧定套三、滚动轴承的轴向紧固止动环第 十 三 章 滚 动 轴 承
端盖及孔用弹性挡圈
螺纹环三、滚动轴承的轴向紧固第 十 三 章 滚 动 轴 承四、轴承游隙及轴系的轴向位置调整
1、轴承间隙的调整
2、轴系轴向位置的调整第 十 三 章 滚 动 轴 承
1、轴承间隙的调整轴承间隙的大小将影响轴承的旋转精度、轴承寿命和传动件工作的平稳性。
圆螺母调整 垫片调整第 十 三 章 滚 动 轴 承
1、轴承间隙的调整调整盘第 十 三 章 滚 动 轴 承
2、轴系轴向位置的调整
目的是使轴上零件有准确的工作位置。如：蜗杆传动、圆锥齿轮传动等第 十 三 章 滚 动 轴 承五、滚动轴承的配合
内径用基孔制：公差带为负值，比同类配合紧得多；
外径用基轴制：公差带为负值，外径的配合也较紧；
选择的原则：紧些的配合旋转精度高、振动小
动圈比定圈要紧些：定圈稍松
转速高、载荷大应紧些；
温度影响：内圈稍紧；外圈稍松
支承的形式：游动端松些
薄壁座、空心轴：采用较紧的配合
对开式的外壳与轴承的外圈的配合，采用较松的配合
配合类型的选取及相应的形位公差查阅手册第 十 三 章 滚 动 轴 承六、滚动轴承的预紧 P323
目的：
即安装时消除游隙，使轴承中保持一定轴向力。
提高精度、刚度，减小振动。
第 十 三 章 滚 动 轴 承七、滚动轴承的润滑
目的：降低阻力减小摩擦和磨损、散热、缓冲、
吸振和防锈
方式：脂；浸油、滴油、喷油、油雾；固体润滑
与速度有关，参考有关手册
润滑脂的装填量不超过轴承 空间的 1/3～ 1/2
浸油润滑时，油面不高于最下方滚动体的中心第 十 三 章 滚 动 轴 承八、滚动轴承的密封装置目的：防尘、防漏油方式,1.接触式密封毡圈密封 V?5~7m/s
O形密封圈密封 V ~3m/s
唇形密封密封 V?10~15m/s
密封环密封
2.非接触式密封缝隙密封、沟槽密封离心式密封（甩油密封）
曲路密封第 十 三 章 滚 动 轴 承
1、接触式密封毡圈密封 唇形密封圈第 十 三 章 滚 动 轴 承
2、非接触式密封（一）
缝隙、沟槽密封 甩油密封第 十 三 章 滚 动 轴 承
2、非接触式密封（二）
曲路密封（迷宫密封）
剖分式轴承盖第 十 三 章 滚 动 轴 承九、滚动轴承的装拆第 十 三 章 滚 动 轴 承例题 P331
机械设计第十三章滚动轴承第 十 三 章 滚 动 轴 承第十三章滚动轴承
§ 13-1 概述
§ 13-2 滚动轴承的主要类型及其代号
§ 13-3 滚动轴承类型的选择
§ 13-4 滚动轴承的工作情况
§ 13-5 滚动轴承尺寸的选择
§ 13-6 滚动轴承装置的设计
§ 13-7其它第 十 三 章 滚 动 轴 承
1、滚动轴承的结构内圈：
外圈：
滚动体：有球形、滚子形保持架：避免滚动体直接接触，减少发热和磨损。
2、滚动轴承的材料内圈、外圈、滚动体：
轴承铬钢 GCr15等硬度 60~65 HRC
保持架：低碳钢；铜、
铝、工程塑料
§ 13－ 1 概述第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-2 滚动轴承的类型及其代号一,滚动轴承的主要类型、结构和特点按所承受载荷的方向可分为 表 13-1
向心轴承：主要承受径向载荷 R
深沟球轴承 （ 6）
圆柱滚子轴承 （ N）
向心推力轴承,R + A
角接触球轴承 （ 7）
圆锥滚子轴承 （ 3）
推力轴承：只能承受轴向载荷 A
推力球轴承 （ 5）
第 十 三 章 滚 动 轴 承一,滚动轴承的主要类型、结构和特点
P302表 13-1
14 2 3 5
NAN296 7
第 十 三 章 滚 动 轴 承二、滚动轴承的代号前置代号分部件：
内圈 L
外圈保持架
K
滚动体基本代号五 四 三 二 一后置代号特殊材料特殊结构
C15? AC25?
B 40?
公差 /P2,4,5、
6,6x,0
游隙 /C1,2,0、
3,4,5
直径系列
78
90
12
34
5
宽度系列
80
12
34
56
类型代号内径代号
20~480
5*代号内径代号 00 01 02 03 04~96
轴承内径 （ mm） 10 12 15 17 代号 *5
宽度系列 0
为窄系列一般不标注第 十 三 章 滚 动 轴 承二、滚动轴承的代号例：
7 2 11 C /P5
角接触球轴承正常宽度
、
轻系列直径
55
接触角
15?
5
级精度；
常用游隙
。
第 十 三 章 滚 动 轴 承一,滚动轴承的主要类型、结构和特点接触角?,向心推力轴承滚动体与外圈接触处的法线与半径方向的夹角。
载荷角?,轴承实际承受的径向载荷 R 与轴向载荷
A的合力与半径方向的夹角 。
N
N
RA
角接触球轴承 （ 7） 圆锥滚子轴承 （ 3）
第 十 三 章 滚 动 轴 承一,滚动轴承的主要类型、结构和特点圆柱滚子轴承 （ N）
第 十 三 章 滚 动 轴 承承圆柱滚子轴承 （ N）
第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-3 滚动轴承类型的选择
1.轴承的载荷大小：滚子轴承优于球轴承方向：径向 R（ 6,1,N） 轴向 A（ 5） R+ A（ 7,3,6）
第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-3 滚动轴承类型的选择
1.轴承的载荷 (方向 )
第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-3 滚动轴承类型的选择
2.轴承的转速极限转速 nlim,载荷 P?0.1C，冷却正常,0级公差时轴承的最大允许转速。
对高转速的轴承：
1.优先选用球轴承 （润滑的阻力）
2.轻系列轴承优于中、重系列 （离心力）
3.实体保持架优于冲压保持架 （易形成油膜减小摩擦）
4.提高公差等级、改善润滑条件等第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-3 滚动轴承类型的选择
2.轴承的转速推力轴承的主要承载能力表现在轴向，离心力过大时无法通过径向反力平衡，将引起较大的反力，
发热大，极限转速较低第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-3 滚动轴承类型的选择
3,轴承的调心性能
8~16‘ 2~4‘2~3°
第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-3滚动轴承类型的选择
4,轴承的安装与拆卸
5.经济性：球比滚子便宜，精度适宜第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-4滚动轴承的工作情况一、轴承工作时轴承元件上的载荷分布二、轴承工作时轴承元件上的载荷及应力的变化三、轴向载荷对载荷分布的影响第 十 三 章 滚 动 轴 承一、轴承工作时轴承元件上的载荷分布
1.运动关系：内外圈相对回转；滚动体 既自转又公转。
2.轴承中载荷的分布：
推力轴承 F0 =Fa /z
向心轴承，在载荷 Fr 的作用下,
根据变形关系，最下边中间滚动体受力 最大，向两边逐渐减小。
zFF
zFF
r
r
/6.4
/5:
m a x
m a x
滚子：
球
：假设下半圈滚动体受力
Fr
Fmax
Fa
承载区第 十 三 章 滚 动 轴 承二 轴承元件上的载荷及应力的变化
R
内圈（滚动体）
固定套圈第 十 三 章 滚 动 轴 承三、轴向载荷对载荷分布的影响角接触轴承的载荷情况：轴向载荷对载荷分布的影响较大，可能半圈、多半圈或整圈受载。
Pi
球轴承 Fa/Fr?1.22tg?
滚子轴承 Fa/Fr?1.26tg?
轴向载荷的利弊？F
a/Fr = tg?
Fa Fr
为保证半圈滚动体受力，则：
派生轴向力 Fd：
第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-5 滚动轴承尺寸的选择一、滚动轴承的失效形式及基本额定寿命二、滚动轴承的基本额定动载荷三、滚动轴承寿命的计算公式四、滚动轴承的当量动载荷五、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷 Fr和轴向载荷 Fa的计算六、不稳定载荷和不稳定转速时轴承的寿命计算七、滚动轴承的动载荷八、不同可靠度时滚动轴承尺寸的选择第 十 三 章 滚 动 轴 承一、滚动轴承的失效形式及基本额定寿命
1,滚动轴承的失效形式及设计准则失效形式 设计准则点蚀 寿命计算塑性变形 静载荷计算元件破裂 正确安装磨损 密封；润滑、散热，
烧伤 限制极限转速第 十 三 章 滚 动 轴 承一、滚动轴承的失效形式及基本额定寿命
2、基本额定寿命和基本额定动载荷
1）寿命：
2）寿命分布曲线,P311图 13-11
3） 基本额定寿命,一批相同的轴承中 90％的轴承不发生疲劳点蚀前的总转数（以 106为单位）
或小时数。基本额额定寿命用 L10或 L10h 来表示。
4）推荐的轴承的预期寿命 P311图 13-3
第 十 三 章 滚 动 轴 承二,滚动轴承的基本 额定动载荷基本额定动载荷：标准规定，基本额定寿命等于
106转时轴承所能承受的载荷称为基本额定动载荷，用符号 C表示。
对于向心轴承，基本额定动载荷指纯径向载荷，
对角接触球轴承或圆锥滚子轴承，指使套圈间产生相对径向位移的载荷的径向分量，称为径向基本额定动载荷用符号 Cr表示；
对推力轴承，指纯轴向载荷，称为轴向基本额定动载荷，用符号 Ca表示。
Cr,Ca可从手册中查出 。
第 十 三 章 滚 动 轴 承三,基本额定寿命计算由实验作出轴承的疲劳曲线，图中的曲线方程为：
载荷 — 寿命曲线 （ 6208）
rPCL 610 10)(常数 CLp 10
3/10
3
＝滚子
＝球轴承寿命指数：
第 十 三 章 滚 动 轴 承三,基本额定寿命计算
)(
10 P
CL?
)(
60
10 6
10 P
C
n
L h?
NLnPC h? 6
10
60
工作温度高于 120° 时,Ct=ftC温度系数 ft查表 13-4
小时
106转第 十 三 章 滚 动 轴 承三,基本额定寿命计算第 十 三 章 滚 动 轴 承四、滚动轴承当量动载荷
P = fp（ XFr+YFa）
受纯径向载荷的轴承 N类
P = fpFr
受纯轴向载荷的轴承
5,8类
P = fpFa
x —— 径向动载荷系数
Y—— 轴向动载荷系数
fp —— 载荷系数轴承类型 e
y x y x
深沟球轴承
0.172
0.345
0.689
1.380
2.070
3.450
0.19
0.22
0.26
0.28
0.30
0.34
2.30
1.99
1.71
1.55
1.45
1.31
0.56 0 1
圆锥滚子轴承手册 手册 0.4 0 1
0
0
C
Ff a eF
F
r
a? e
F
F
r
a?
表中 f0可近似取平均值 14.7，具体计算时查手册第 十 三 章 滚 动 轴 承五、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的载荷计算
由于接触角存在，受径向载荷作用时，滚动体的反力可分为径向分力和轴向分力 ;
轴承的轴向分力之和称为内部轴向力。
表 13-7角接触轴承的内部轴向力 Fd?
N
N
N
Fr
i
FSi
F
i
1、角接触轴承的派生轴向力
Fi
角接触球轴承 圆锥滚子轴承7000C 7000AC 7000B
0.4Fr 0.68Fr 1.14Fr Fr/2Y
第 十 三 章 滚 动 轴 承算
2、派生轴向力的方向
3、角接触轴承安装情况正装（面对面）
反装（背靠背 )
4、角接触轴承的载 荷作用中心载荷作用中心与轴承端面距离可从手册查出 。
5、径向力 Fr的计算由受力平衡条件求出
FR
Fr1 F
r2
Fd1 Fd2
FR
Fr2Fr
1
Fd1 Fd2
第 十 三 章 滚 动 轴 承算
6,角接触轴承的轴向载荷计算作出轴承的受力：
外载荷 FR,FA
派生轴向力 Fd
FR
FAFr1 F
r2
Fd1 Fd2
FA
FR
Fd1
Fr1 Fr2
Fd2
第 十 三 章 滚 动 轴 承算根据外加轴向载荷 FA及内部轴向力 Fd1,Fd2
,判断”：
轴承?被压紧，轴承?被放松则 Fa1= FA + Fd2
Fd1< FA + Fd2 Fa2= Fd2
结论,1.,放松,轴承的轴向力等于其内部轴向力；
2.,压紧,轴承的轴向力等于外力的代数和。
轴承? 被压紧，轴承? 被放松则 Fa1= Fd1
Fd1> FA+Fd2 Fa2= Fd1 -FA
FR
FAFr1
Fd1 Fd2
Fr2
第 十 三 章 滚 动 轴 承七、滚动轴承的静载荷计算摆动、转速极低及短期受冲击的轴承会产生塑性变形。针对失效形式应进行静载荷计算。
基本额定静载荷 C0：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的载荷。
当量静载荷 P0,P0 =X0Fr+Y0Fa
静载荷计算：
000
000
/ SPC
PSC
或
S0 —— 静强度安全系数，表 13-8 S0?1？
第 十 三 章 滚 动 轴 承选择修正额定寿命计算
10321 LaaaL n
由厂家给出。
分析及实验确定，使用条件修正系数，由厂家给出；材料特性修正系数，由可靠性修正系数，表表示失效概率；，任意使用条件下的寿命
3
2
1
913
a
a
a
nL
n
结论：可靠度越高，寿命越低。
第 十 三 章 滚 动 轴 承例：图示斜齿轮轴系，两端正装两个圆锥滚子轴承，轴颈
d0=30~35mm； 齿轮分度圆直径 d=45mm,Ft=3000N，
Fr=1200N,Fa=900N； n=385rpm，中等冲击载荷；计算轴承寿命。
垂直平面 Rr1= Rr2 = 600
Ra1=Ra2=202.5
则 RVI=397.5,RV2=802.5
解：选取轴承型号 7206
C=24.8kN,e=0.36,Y=1.7
NR 1 5 5 25.3 9 71 5 0 0 221
NR 1 7 0 15.8 0 21 5 0 0 222
50 50
Rr1 Rr2
Ra1 Ra2
Rt1 Rt2
R1 R2
Fr Fa
Ft
1.计算径向力水平平面 Rt1= Rt2=1500
第 十 三 章 滚 动 轴 承例轴承?放松：轴向力 A1= FS1 =456N
轴承?压紧：轴向力 A2 = Fa + FS1 =1356N
3.计算当量动载荷
NYRF S 4 5 67.121 5 5 22 11 NY
RF
S 5 0 07.12
1 7 0 1
2
2
2
R1 R2
Fa=900NFS1 FS2
P1=fPR1=1.5?1552=2328N
P2=fP (X R2 +Y A2 ) =1.5 (0.4? 1701+1.7?1356)=4478N
2.计算轴向力由手册 C=24.8kN,e=0.36，
Y=1.7；0129.01 5 5 2456
1
1
Y
Xe
R
A
7.1
4.080.0
1701
1356
2
2
Y
Xe
R
A
第 十 三 章 滚 动 轴 承例
4.计算寿命
h
P
C
n
L 1 1 5 1 5 5)
2 3 2 8
2 4 8 0 0(
3 8 5
1 6 6 6 7)(
60
10 3/10
1
6
1
h
P
C
n
L 13010)
4478
24800(
385
16667)(
60
10 3/10
2
6
2
第 十 三 章 滚 动 轴 承点基本额定动载荷：
))8.0~6.0(:
)(71.12
)(62.12
00
9/7
7.0
nn
CCC
CCC
rrr
rrr
极限转速滚子轴承球轴承计算当量载荷时，
径向和轴向载荷系数 X、
Y按双列轴承查取； e
值按单列轴承查取。
第 十 三 章 滚 动 轴 承点例：如图，由一组圆锥滚子轴承 3210和轴承支承。
已知 Fr1=3000N,Fr2=2000N；轴向力 FA=2200N,fp=1.2,
n=880r/min，求轴承组寿命？
39.2,67.073.03 0 0 02 2 0 0
1
YXeFF
r
a 查表得：由解：查得轴承 3210,Cr =-44400N,e=0.37
7 5 9 2 44 4 4 0 071.12239 9/7 rr CC）轴承组：由式（
N
YFXFfP arp
8 7 2 2)2 2 0 039.23 0 0 067.0(2.1
)( 1
当量动载荷
h
P
C
n
L h
25704)
8722
75924
(
880
16670
)(
16670
3/10
10
轴承组寿命
Fr1 Fr2FA
第 十 三 章 滚 动 轴 承
滚动轴承的极限转速每种轴承的极限转速 nlim可从手册中查出。其适用于：
润滑、冷却条件正常；
向心轴承仅受径向载荷，推力轴承仅受轴向载荷；
0级公差；
不符上述条件时应进行修正,
载荷分布系数。
载荷系数，
__
__
2
1
lim21
f
f
nffn?
CP 1.0?
第 十 三 章 滚 动 轴 承
§ 13-6 轴承装置的设计一、支撑部分的刚性和同心度二、轴承的配置三、滚动轴承的轴向紧固四、轴承游隙及轴上零件位置的调整五、滚动轴承的配合六、滚动轴承的预紧七、滚动轴承的润滑八、滚动轴承的密封九、滚动轴承的装拆第 十 三 章 滚 动 轴 承一、支撑部分的刚性和同心度
1、刚性：
1）外壳及轴承座孔壁应有足够的厚度
2）轴承座的悬臂应尽可能的缩短
3）用加强肋增强支撑部位的刚性
4）外壳是轻金属或非金属的安装处应采用钢或铸铁的套杯
2、同心度
1）采用整体结构，两孔一次镗出
2）两个轴承孔在两个外壳上，应先组合两个外壳再一起加工。
第 十 三 章 滚 动 轴 承轴系应有确定的位置，防止轴向窜动；防止温升后卡死；轴承游隙的调整。
轴承的支承形式：
1,双支点单向固定
2,单支点双向固定
3,两端游动二、轴承的配置第 十 三 章 滚 动 轴 承两端的轴承各限制一个方向的轴向移动
1,双支点单向固定（两端单向固定）
第 十 三 章 滚 动 轴 承轴系的一端限制两个方向的轴向移动
2,一端固定一端游动（单支点双向固定）
第 十 三 章 滚 动 轴 承
2,一端固定一端游动（单支点双向固定）
细长轴；跨距大；温升大第 十 三 章 滚 动 轴 承图 15-4 d)
2,一端固定一端游动（单支点双向固定）
第 十 三 章 滚 动 轴 承人字齿轮的轴
3.两端游动,
第 十 三 章 滚 动 轴 承轴肩与轴环,套筒三、滚动轴承的轴向紧固第 十 三 章 滚 动 轴 承弹性挡圈三、滚动轴承的轴向紧固第 十 三 章 滚 动 轴 承三、滚动轴承的轴向紧固轴端挡圈圆螺母第 十 三 章 滚 动 轴 承紧定套三、滚动轴承的轴向紧固止动环第 十 三 章 滚 动 轴 承
端盖及孔用弹性挡圈
螺纹环三、滚动轴承的轴向紧固第 十 三 章 滚 动 轴 承四、轴承游隙及轴系的轴向位置调整
1、轴承间隙的调整
2、轴系轴向位置的调整第 十 三 章 滚 动 轴 承
1、轴承间隙的调整轴承间隙的大小将影响轴承的旋转精度、轴承寿命和传动件工作的平稳性。
圆螺母调整 垫片调整第 十 三 章 滚 动 轴 承
1、轴承间隙的调整调整盘第 十 三 章 滚 动 轴 承
2、轴系轴向位置的调整
目的是使轴上零件有准确的工作位置。如：蜗杆传动、圆锥齿轮传动等第 十 三 章 滚 动 轴 承五、滚动轴承的配合
内径用基孔制：公差带为负值，比同类配合紧得多；
外径用基轴制：公差带为负值，外径的配合也较紧；
选择的原则：紧些的配合旋转精度高、振动小
动圈比定圈要紧些：定圈稍松
转速高、载荷大应紧些；
温度影响：内圈稍紧；外圈稍松
支承的形式：游动端松些
薄壁座、空心轴：采用较紧的配合
对开式的外壳与轴承的外圈的配合，采用较松的配合
配合类型的选取及相应的形位公差查阅手册第 十 三 章 滚 动 轴 承六、滚动轴承的预紧 P323
目的：
即安装时消除游隙，使轴承中保持一定轴向力。
提高精度、刚度，减小振动。
第 十 三 章 滚 动 轴 承七、滚动轴承的润滑
目的：降低阻力减小摩擦和磨损、散热、缓冲、
吸振和防锈
方式：脂；浸油、滴油、喷油、油雾；固体润滑
与速度有关，参考有关手册
润滑脂的装填量不超过轴承 空间的 1/3～ 1/2
浸油润滑时，油面不高于最下方滚动体的中心第 十 三 章 滚 动 轴 承八、滚动轴承的密封装置目的：防尘、防漏油方式,1.接触式密封毡圈密封 V?5~7m/s
O形密封圈密封 V ~3m/s
唇形密封密封 V?10~15m/s
密封环密封
2.非接触式密封缝隙密封、沟槽密封离心式密封（甩油密封）
曲路密封第 十 三 章 滚 动 轴 承
1、接触式密封毡圈密封 唇形密封圈第 十 三 章 滚 动 轴 承
2、非接触式密封（一）
缝隙、沟槽密封 甩油密封第 十 三 章 滚 动 轴 承
2、非接触式密封（二）
曲路密封（迷宫密封）
剖分式轴承盖第 十 三 章 滚 动 轴 承九、滚动轴承的装拆第 十 三 章 滚 动 轴 承例题 P331
