第十三章 滚动轴承
§ 13— 1 概 述
一、滚动轴承的构造
内圈、外圈、滚动体、保持架
滚动轴承
滚动体的形状
二, 滚动轴承的材料
三、滚动轴承的特点
§ 13— 2 滚动轴承的类型与选择
一、滚动轴承的主要类型与特点
接触角 ?
?
??
? =0 0< ? ≤ 45 ° 45 ° < ? <90 ° ? =90 °
(a) (b) (c) (d)
向心轴承
径向力
向心角接触轴承 推力角接触轴承 推力轴承
径向力（主要）
轴向力
径向力
轴向力 （主要）
轴向力
滚子轴承 —— 承载能力高，极限转速低
按滚动体形状,
球 轴承 —— 承载能力低，极限转速高
常用滚动轴承的类型 表 13— 1
最常用几种,
① 深沟球轴承（向心球轴承） —— 6
?
?
表 3 - 1 图
③ 角接触球轴承 —— 7 ② 圆锥滚子轴承 —— 3
?
?
?
?
二、滚动轴承的代号
前置代号
（字母）
基本代号（数字、字母） 后置代号
(字母 +数字 )
五 四 三 二 一
∣
轴
承
分
部
件
代
号
∣
内
径
代
号
∣
宽
度
系
列
代
号
∣
直
径
系
列
代
号
∣
类
型
代
号
∣
其
他
代
号
∣
公
差
等
级
代
号
∣
特
殊
轴
承
材
料
代
号
∣
保
持
架
及
材
料
代
号
∣
密
封
与
防
尘
代
号
∣
内
部
结
构
代
号
∣
游
隙
代
号
1、基本代号
（ 1）轴承类型
1
3
5
6
7
N
— 深沟球轴承
— 圆锥滚子轴承
— 角接触球轴承
— 调心球轴承
— 圆柱滚子轴承
— 推力球轴承
基本代号右起五位
（ 2）尺寸系列 基本代号右起三、四位
宽度系列 —— 右起第四位
0系列（正常宽度）可省略
有时 1系列也可省略 见 498页表
数字 0 ~ 9
直径系列 —— 右起第三位 数字 0 ~ 9
（ 3）轴承的内径 —— 右起一二位数字
a) d=10,12,15,17mm 时
代号 00 01 02 03
b) d= 20 ~ 480mm 时
d=代号 × 5(mm)
c) d<10mm,d>500mm,d=22,28,32mm 时
代号 = 内径尺寸
直径代号 / 内径代号
2、前置代号 —— 表示轴承的分部件，用字母表示
尺寸系列
L,K,R,NU,WS,GS
3、后置代号
—— 轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等
（ 1）内部结构代号
C,AC,B—— 角接触球轴承的接触角
?? 15? ?25 ?40
（ 2）密封、防尘与外部形状变化代号
（ 3）轴承的公差等级
精度高 ———————————— →低
代号 /P2,/P4,/P5,/P6,/P6X,/P0
公差等级 2 4 5 6 6X 0 — 普通级
可省略
滚动轴承的代号
（ 4）轴承的径向游隙
（ 5）保持架代号
三、滚动轴承类型的选择
工作载荷、转速、支承刚性、安装精度
1） n高, 载荷小, 旋转精度高 → 球轴承
n低，载荷大，或冲击载荷 → 滚子轴承
2）主要受 Fr → 向心轴承
主要受 Fa,n不高时 →推力轴承
—— 角接触球轴承 7类（ n较高时）
同时受 Fr和 Fa均较大时
—— 圆锥滚子轴承 3类（ n较低时）
Fr较大,Fa较小时
Fa较大,Fr较小时
3）要求 n<nlim—— 极限转速
6,7,N—— nlim较高
5—— nlim较低
4）轴的刚性较差，轴承孔不同心 —— 调心轴承
—— 深沟球轴承
—— 深沟球轴承 +推力球轴承
推力角接触轴承
5）便于装拆和间隙调整 —— 内、外圈不分离的轴承
6） 3,7两类轴承应成对使用，对称安装
7）旋转精度较高时 —— 较高的公差等级和较小的游隙
8）优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承
滚动轴承的选择
§ 13— 3 滚动轴承的受力分析、
失效形式及计算准则
一、滚动轴承的载荷分布
1、受轴向载荷 Fa
各滚动体平均分担
2、受径向载荷 Fr
上半圈滚动体不受力
下半圈滚动体受力
Q max
R
n
?
3、角接触轴承同时受 Fr 和 Fa
（ 1）角接触轴承的 派生轴向力 FS
S A
O
F
R
Q iR i
S i
?
?
FS≈1.25Fr tgα
FS方向 —— 有使内、外圈分离的趋势。
∴ 要成对使用、对称安装
（ 2）轴向载荷对载荷分布的影响
① 当只有最下面一个滚动体受载时
—— 载荷角,Fa与 Fr的合力 F与径向平面的夹角 ?
?? tgFrFaFrFstg ??? ?? ?
② 受载滚动体增多时
S A
O
F
R
Q iR i
S i
?
?
在同样 Fr作用下，派生轴向力 FS↑
多个滚动体受载派生的轴向力的
合力 > 只有一个滚动体受载时
派生的轴向力
?? tgFrtgQiF s iFs
n
i
n
i
????? ? ?
? ?1 1
Fr
Fstg ?? ?tg
Fr
Fa ?? ?tgFrFa ???
轴向力 > 单个滚动体受载产生的派生轴向力
—— 多个滚动体受载的条件
结论,
1） 角接触轴承及圆锥滚子轴承必须在 Fr和 Fa的联
合作用下工作, 或成对使用对称安装 。
2）为使更多的滚动体受载应使 ?tgFrFa ??
3） Fr不变时, Fa由最小值 （ 一个滚动体受载 ） 逐
渐增大 （ 即载荷角增大 ）, 则受载滚动体数 ↑
?? tgtg 25.1?当时,下半圈滚动体受载
4）实际工作时，至少达到下半圈滚动体受载，
∴ 安装 3和 7类轴承不能有较大的轴向窜动量。
二、轴承工作时轴承元件上载荷与应力的变化
滚动体 —— 不稳定脉动循环变应力
固定套圈 —— 稳定的脉动循环变应力
进入非承载区进入承载区
Q
,?
H
Q
,?
H
T T
进入非承载区进入承载区
Q
,?
H
Q
,?
H
T T
三、滚动轴承的失效形式和计算准则
主要失效形式,
1）疲劳点蚀
安装润滑和维护良好
2）塑性变形
转速很低或作间歇摆动
3）磨损
润滑不良,
密封不严,
多尘条件
计算准则,
一般轴承 —— 疲劳寿命计算（针对点蚀）
静强度计算
低速或摆动轴承 —— 只进行静强度计算
高速轴承 —— 进行疲劳寿命计算, 校验极限转速 。
滚动轴承的制造和组装
§ 13— 4 滚动轴承的动载荷和寿命计算
一, 基本额定寿命和基本额定动载荷
1、基本额定寿命 L10
轴承寿命 基本额定寿命 L10
—— 同一批轴承在相同工作条件下工作,
其中 90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运
转的总转数 L10（ 以 106为单位 ） 或一定转
速下的工作时数 Lh
轴承的基本额定寿命 L10=1时，轴承所能承受的载荷
2、基本额定动载荷 C
由试验得到
二、滚动轴承的当量动载荷 P（实际载荷）
1,对只能承受径向载荷 Fr的轴承 （ N,NA轴承 ）
P = Fr
3,同时受径向载荷 Fr和轴向载荷 Fa的轴承
2．对只能承受轴向载荷 Fa的轴承（ 5和 8）
P = Fa
P = X Fr +Y Fa
X—— 径向载荷系数
Y—— 轴向载荷系数 表 13-5
引入载荷系数 fp 表 13-6 P = fp Fr P = fP Fa
P = fP ( X Fr + Y Fa )
三、滚动轴承的寿命计算公式
C
P 1
P 2
O
1 L 1 L 2 L
10 (10 r)
6
P (N)
?
P L 10 = 常数
载荷与寿命的关系
c o n s tLP ?10?
=3 球轴承
= 10/3 滚子轴承
? —— 寿命指数
110 ?? ?? CLP ?)(10
P
CL ? ?)(
60
10 6
P
C
n
L h ?
代入一组数据求解
P=C L10=1（ 106r）
或
?)(
10 P
CfL t? ?)(
60
10 6
P
Cf
n
L th ?
?
10
60 h
t
Ln
f
PC ??
当工作 t>120℃ 时，因金属组织硬度和润滑条件
等的变化，轴承的基本额定动载荷 C有所下降
∴ 引入温度系数 f t —— 表 13-7
当 P,n已知，预期寿命为 Lh`,
则要求选取的轴承的额定动载荷为
—— 选轴承型号和尺寸
四、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷 Fa的计算
1）派生轴向力大小方向
a)正装（面对面）
S 1
1 2
F a
S 2
S 2S 1
R 1 R 2
F r
F a
S 1S 2
F a
F r
2 1 S
1S 2
F a
R 1R 2
S 1
1 2
F a
S 2
S 2S 1
R 1 R 2
F r
F a
S 1S 2
F a
F r
2 1 S
1S 2
F a
R 1R 2
S 1
1 2
F a S
2
S 2S 1
R 1 R 2
F r
F a
S 1S 2
F a
F r
2 1 S 1S 2
F a
R 1R 2
S 1
1 2
F a
S 2
S 2S 1
R 1 R 2
F r
F a
S 1S 2
F a
F r
2 1 S 1S 2
F a
R 1R 2
适合于传动零件
位于两支承之间
b)反装（背靠背）
适合于传动零件
处于外伸端
2）实际轴向载荷 Fa的确定
S 1
1 2
F a
S 2
S 2S 1
R 1 R 2
F r
F a
S 1S 2
F a
F r
2 1 S
1S 2
F a
R 1R 2
（ 1）当
12 FsFsF a ??
轴有向左移动的趋势,轴承 1被“压紧”，轴承 2被
“放松” 轴承 1上的派生轴向力由 Fs
1增大到 Fa+Fs2,阻止轴左移
轴承 2上的轴向力, 力平衡
—— 本身的派生轴向力
21 FsFFa a ??
22 FsFa ?
∴ 轴承 1的实际轴向载荷为
S 1
1 2
F a
S 2
S 2S 1
R 1 R 2
F r
F a
S 1S 2
F a
F r
2 1 S
1S 2
F a
R 1R 2
（ 2）当
12 FsFsF a ??
轴有右移的趋势，轴承 2被“压紧”，轴承 1被
“放松” 轴承 2上的派生轴向力由 Fs
2增大到 Fa-Fs1,阻止轴右移
∴ 轴承 2实际所受的轴向力为
aFFsFa ?? 12
轴承 1实际所受的轴向力, 由力的平衡条件
—— 本身派生轴向力
11 FsFa ?
结论,—— 实际轴向力 Fa的计算方法
1）分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷，判定被
“压紧”和“放松”的轴承。
2）“压紧”端轴承的轴向力等于除本身派生轴向
力外，轴上其他所有轴向力代数和。
3）“放松”端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力
五, 不稳定载荷和转速下的轴承寿命计算
载荷 P和转速 n变化时，求平均当量转速 nm和平均
当量动载荷 Pm →求轴承寿命
六、不同可靠度时滚动轴承的寿命 Lh
为计算不同可靠度时轴承的寿命,
引入寿命修正系数 a1,101 LaL n ?
§ 13— 5 滚动轴承的静载荷与极限转速
一、滚动轴承的静载荷
1、基本额定静载荷 C0
当轴承转速很低或作间歇摆动时，轴承的
失效形式为塑性变形
2、按静载选择轴承的条件
000 PSC ?
二、滚动轴承的极限转速 n lmin
轴承实际许用转速为
l i m21m a x nffn ?
高速轴承
§ 13— 6 滚动轴承的组合结构设计
一、滚动轴承支承的结构型式
1、两端固定支承
?
调整垫片
调整垫片
(a) (b)
一端单向固定 两端单向固定
正装
3,7类轴承在大端轴向固定
图 13 - 16
(a) (b)
图 13 - 17
L 1
b
L 2
b
正装
2、一端双向固定，一端游动
3、两端游动 —— 人字齿轮高速主动轴
低速齿轮轴必须两端固定
圆柱滚子轴承的游动 深沟球轴承的游动
二、滚动轴承的轴向固定
内圈与轴,
5）开口圆锥
紧定套 +圆螺
母和止动垫圈
1） 轴肩
2）轴用弹性挡圈
3）轴端档圈
+紧固螺钉
4）圆螺母
+止动垫圈
外圈与座孔,
1）孔用弹性挡圈
2）轴承外圈止动槽
内嵌入止动环固定
3）轴承端盖 4）轴承座孔凸肩 5）螺纹环
6）轴承套环
斜齿轮轴系安装 锥齿轮轴系安装
三、支承的刚度和座孔的同心度
提高支承刚度的措施,
1）增加轴承座孔的壁厚
2）减小轴承支点相对于箱体孔壁的悬臂
减小悬臂
加筋板
支点悬臂大3）采用加强筋加强支承部位的刚性
保证轴上两个支承的座孔的同心度的方法
1）整体机座，两轴承座孔一次镗出
2）如轴上两轴承外径不同 —— 采用套杯结构
四、滚动轴承游隙和轴系轴向位置的调整
通过带螺纹的零件或端盖下的垫片来调节
轴承的调整,
1）轴承游隙的调整
2）轴系轴向位置的调整
注意：圆锥齿轮和蜗杆必须调整轴系的轴向位置
L 2
b
方法：调整套杯端面与轴承座端面间垫片厚度
五、滚动轴孔的配合
轴承内圈与轴
松 ———— →紧
js6,j6,k6,m6,n6
松 ———— →紧
G7,H7,JS7,J7
轴承外圈与轴承座孔
?
D
H7
?
d
k6
轴承座孔公差带
G7
H7
Js7
J7
n6
m6
k6
j6
js6
?
0
?
?
0
?
轴承外径公差带
轴外径公差带
轴承内径公差带
基孔制,
基轴制,
?
D
H7
?
d
k6
轴承座孔公差带
G7
H7
Js7
J7
n6
m6
k6
j6
js6
?
0
?
?
0
?
轴承外径公差带
轴外径公差带
轴承内径公差带
5）与空心轴配合的轴承应取较紧的密合。
滚动轴承配合的选择原则,
1）转动圈比不动圈配合松一些
2）高速、重载、有冲击、振动时，配合应紧一些，
载荷平稳时，配合应松一些
3）旋转精度要求高时，配合应紧一些
4）常拆卸的轴承或游动套圈应取较松的配合
六、滚动轴承的预紧
预紧的目的 预紧原理
常用预紧方法,
1）用垫片和长短隔套预紧
(a) (b)
l + ?
l
l
l + ?
(a) (b)
(a) (b)
l + ?
l
l
l + ?
(a) (b)
2）夹紧一对磨窄了的外圈（或内圈）的角接触轴承
(a) (b)
图 13 - 28 图 13 - 29
(b)(a)
(a) (b)
图 13 - 28 图 13 - 29
(b)(a)
3）夹紧一对圆锥滚子轴承
4）利用弹簧预紧
七、滚动轴承的装拆
要求,
1）压力应直接加于配合较紧的套圈上
2）不允许通过滚动体传递装拆力
3）要均匀施加装拆力
拆卸,
安装,
轴肩高度应低
于轴承内圈高度
压头
压力
轴
钩爪
手柄
螺杆
螺母
八、滚动轴承的润滑
润滑方式,1、脂润滑
2、油润滑
油浴或飞溅润滑、滴油润滑、喷油润滑、油雾润滑
3、固体润滑
九、滚动轴承的密封
密封的作用
密封的类型,
1、接触式密封 毡圈密封
(a) (b)
橡胶密封
2、非接触式密封
油沟密封 甩油密封
(a) (b)
曲路密封
(a) (b)
图 13 - 38
(a) (b)
图 13 - 38
3,组合式密封
12
10
6
13
9 9
14
11
7
1
12
8
4
5
2
3
作业 13-7
