1
第二十五章 轴承
（ 一 ） 教学要求
● 了解滑动轴承特点, 分类和主要结构
● 掌握常用滚动轴承的类型与特点, 了解其受载及失效情况
● 掌握寿命计算方法和滚动轴承组合结构设计的方法
（ 二 ） 教学的重点与难点
? 重点,滚动轴承的寿命计算及其滚动轴承的组合结构设计
? 难点,当量动载荷的计算
（ 三 ） 教学内容
2
§ 25-1 概述
§ 25-2 滑动轴承的结构与材料
§ 25-3 不完全液体润滑轴承的设计计算
§ 25-4 滚动轴承的主要类型与选择
§ 25-5 滚动轴承的计算原理和尺寸选择
§ 25-6 滚动轴承组合结构设计
第二十五章 轴承
结束
3
一, 滚动轴承,由于是滚动摩擦, 所以摩擦阻力小, 发热量小, 效率高, 起动灵敏, 维护方便, 并且已标准化, 便于选用与更换, 因此使用
十分广泛 。
二, 滑动轴承
1.类型：流体润滑轴承；非流体润滑轴承；无润滑轴承 。
2.优点,1） 承载能力高； 2） 工作平稳可靠, 噪声低；
3） 径向尺寸小； 4） 精度高；
5） 流体润滑时, 摩擦, 磨损较小 。
缺点,1） 非流体摩擦滑动轴承, 摩擦较大, 磨损严重 。
2） 设计, 制造, 维护费用较高 。
3.应用,1） 转速特高或特低的轴； 2） 冲击, 振动较大时；
3） 承受特大载荷； 4） 对回转精度要求特别高的轴；
5） 径向尺寸受限制或轴承要求做成剖分式的结构 。
概 述
4
滑动轴承的结构与材料
一, 滑动轴承的结构
1,径向滑动轴承的结构
1） 整体式径向滑动轴承
由轴承座, 整体轴套, 油孔等组成 。
2） 对开式径向滑动轴承
由轴承座, 轴承盖, 剖分轴瓦 （ 附轴承衬 ）,
双头螺柱 ( 调整垫片 )等 组成 。
2,止推滑动轴承
5
滑动轴承的结构与材料
二, 滑动轴承的材料及轴瓦结构 1,滑动轴承的材料
滑动轴承的主要失效形式：磨损和胶合, 疲劳破坏等
1） 对轴承材料的要求
① 良好的减摩性, 耐磨性和抗胶合性；
② 良好的顺应性, 嵌入性和磨合性；
③ 足够的强度和必要的塑性； ④ 良好的耐腐蚀性, 热化学性能；
⑤ 良好的工艺性和经济性等 。
2） 常用材料：金属材料；粉末冶金；非金属材料 。
（ 1） 金属材料 ① 铸铁 ② 轴承合金 ③ 铜合金 ④ 铝合金
（ 2） 多孔质金属材料
（ 3） 非金属材料：塑料, 橡胶
6
2,轴瓦结构
1） 轴瓦的形式与结构
2） 轴瓦的定位与配合
3） 油孔, 油槽和油室
滑动轴承的结构与材料
7
不完全液体润滑轴承的设计计算
径向滑动轴承的设计计算
1,轴承压强 p的验算
目的：避免在载荷作用下润滑油被完全挤出, 而导致轴承过度磨损 。
][ pdBFp r ??
2,轴承压强 速度值 pυ的验算
][1 9 1 0 01 0 0 060 pvBnFdndBFpv rr ????? ?
3,滑动速度 υ的验算
][1 0 0 060 v
dnv ?
??
?
计算不满足的措施,1） 选用较好的轴承材料；
2） 增大轴颈直径或轴承宽度 。
8
滚动轴承的主要类型与选择
一, 概述
1,滚动轴承的基本结构
组成：内圈, 外圈, 滚动体 （ 基本元件 ）, 保持架 。
2,滚动轴承的材料
内 （ 外 ） 圈, 滚动体材料：常用 GCr15,GCr15-SiMn等轴承钢 。
保持架材料：低碳钢, 铜合金或塑料, 聚四氟乙烯
9
滚动轴承的主要类型与选择
二, 滚动轴承的特点, 类型及代号
1,滚动轴承的三个重要结构特性
（ 1） 接触角：外圈与滚动体接触的法线与
垂直于轴线的平面的夹角 。
（ 2） 游隙
（ 3） 角偏位和偏位角
10
滚动轴承的主要类型与选择
2,类型
按承载方向分
① 向心轴承；
② 推力轴承；
③ 向心推力轴承 。
按滚动体形状分
球 轴 承,承载能力低, 极限转速高
滚子轴承,承载能力高, 极限转速低
11
滚动轴承的主要类型与选择
3,滚动轴承的性能和特点
● 深沟球轴承：主要承受径向载荷, 结构简单, 价格低, 最常用 。
● 调心球轴承：主要承受径向载荷，能自动调心，适于轴刚性较差场合。
● 圆柱滚子轴承：只能承受径向载荷，不能承受轴向载荷，承载能力大,
支承刚性好，外圈或内圈可以分离，或不带内外圈,
适于要求径向尺寸较小的场合。
● 角接触球轴承：能同时承受径向载荷和轴向载荷，接触角越大，承轴向
载荷的能力越高。
● 圆锥滚子轴承：能同时承受径向载荷和轴向载荷，接触角越大，承受轴
向载荷能力越大。
● 推力球轴承：只能承受轴向载荷。
● 滚针轴承：径向承载能力较高。
12
滚动轴承的主要类型与选择
4,滚动轴承的代号
1） 基本代号表示,
① 轴承类型；
② 尺寸系列：宽度系列, 直径系列；
③ 轴承的内径 。
2） 前置代号：表示轴承的分部件, 用字母表示 。
3） 后置代号：反映轴承的结构, 公差, 及材料的特殊要求等 。
① 内部结构代号；
② 密封, 防尘与外部形状变化代号；
③ 轴承的公差等级；
④ 轴承的径向游隙；
⑤ 保持架代号；
13
滚动轴承的主要类型与选择
5,滚动轴承类型的选择
1） 转速高, 载荷小, 采用球轴承； 转速低, 载荷大或有冲击载荷时,
采用滚子轴承；
2） 主要承受径向载荷时采用向心轴承，主要承受轴向载荷时，采用推
力轴承；同时承受径向载荷和轴向载荷时，可采用角接触球轴承或
圆锥滚子轴承；
3） 当轴的刚性较差或轴承孔不同心时宜用调心轴承；
4） 为便于装拆和间隙调整, 可选用内, 外圈不分离的轴承；
5） 优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承 。
14
滚动轴承的计算原理和尺寸选择
一, 滚动轴承的受力分析, 失
效形式和设计准则
1,滚动轴承的受力分析,
位于下半圈的滚动体受力,
内圈将下沉距离 δ0处于作用线
最下位置的滚动体承载最大 。
15
滚动轴承的计算原理和尺寸选择
2．滚动轴承的应力分析,
16
滚动轴承的计算原理和尺寸选择
3,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 2） 塑性变形 3） 磨损
计算准则,
一般转速的轴承, 进行疲劳寿命计算 （ 针对点蚀 ） ；
低速轴承：只进行静强度计算；
高速轴承,① 进行疲劳寿命计算；
② 校验极限转速 。
17
滚动轴承的计算原理和尺寸选择
二, 滚动轴承的动载荷和寿命计算
1,基本额定寿命和基本额定动载荷
（ 1） 轴承寿命,单个滚动轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的
总转数或在一定转速下的工作小时数 。
（ 2） 轴承基本额定寿命 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 （ 以 106为单位 ）
或一定转速下的工作时数, 失效概率为 10%。
（ 3） 滚动轴承基本额定动载荷
轴承的基本额定寿命 L10 =1（ 106转 ） 时, 轴承所能承受的载荷 。
在基本额定动载荷作用下, 轴承可以转 106转而不发生点蚀失效的可靠
度为 90%。
① 径向基本额定动载荷 （ 向心轴承 ） ；
② 轴向基本额定动载荷 （ 推力轴承 ） 。
18
滚动轴承的计算原理和尺寸选择
2,滚动轴承的当量动载荷
定义,将实际载荷转换为作用效果与之相当的假想载荷, 该
假想载荷称为当量动载荷 P。
在当量动载荷 P作用下的轴承寿命与实际载荷作用下的轴承
寿命相同 。
1） 对只能承受径向载荷 FR的轴承,P=PR=FR
2） 对只能承受轴向载荷 FA的轴承,P=Pa=FA
3） 同时受径向载荷 FR 和轴向载荷 FA 的轴承,P=X FR +Y FA
19
滚动轴承的计算原理和尺寸选择
3,滚动轴承的寿命计算公式
载荷与寿命的关系曲线方程为,
引入温度系数 ft 与载荷系数 fp,
?)(1 6 6 6 7
10 Pf
Cf
nL p
th ?
要求选取的轴承的额定动载荷,
? 6 101060 h
t
p Ln
f
PfC ???
c o n s tLP ?10?
?? )(16667)(6010 610 PCnPCnL h ??
20
滚动轴承的计算原理和尺寸选择
4,角接触球轴承和圆锥滚子轴承径向载荷 FR和轴向载荷的计算 FA的计算
（ 1） 派生轴向力方向,指向大端
（ 2） 安装方式,
a) 正装 （ 面对面 ）, 支点跨距小, 适于传动零件位于两支承之间；
b) 反装 （ 背靠背 ）, 实际支距变大, 适于传动零件处于外伸端 。
（ 3） 轴向载荷 FA的确定
结论,
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
力的代数和 。
3）, 放松, 端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力
21
滚动轴承的计算原理和尺寸选择
三, 滚动轴承的静强度计算
1.基本额定静载荷 C0
2.当量静载荷 P0
000 PSC ?
AR FYFXP 000 ??
3.按静载能力选择轴承的条件,
22
滚动轴承组合结构设计
一, 滚动支承的结构型式
正常的滚动轴承支承应使轴能正
常传递载荷而不发生轴向窜动及轴
受热膨胀后卡死等现象 。 常用的滚
动轴承支承结构型式有三种,
1,两端固定支承
2,固游式,
一端双向固定, 一端游动
3,两端游动
23
滚动轴承组合结构设计
二, 滚动轴承的轴向固定
1,轴承内圈在轴上的常用固定方法,
24
轴
承
外
圈
与
座
孔
的
常
用
固
定
方
法
滚
动
轴
承
组
合
结
构
设
计
25
滚动轴承组合结构设计
三, 滚动轴承游隙和轴上零件位置的调整
1,轴承游隙的调整
2, 轴上零件位置的调整
四, 滚动轴承的配合与装拆
轴承内圈与轴的配合为基孔制
轴承外圈与轴承座孔的配合为基轴制
安装方法,
1） 用软锤均匀敲击套圈装入；
2） 压力机压入 （ 较大的轴承 ） 。
拆卸方法,
1） 压力机压出轴颈；
2） 轴承拆卸器将内圈拉下 。
五, 提高轴承系统的刚度和同轴度
第二十五章 轴承
（ 一 ） 教学要求
● 了解滑动轴承特点, 分类和主要结构
● 掌握常用滚动轴承的类型与特点, 了解其受载及失效情况
● 掌握寿命计算方法和滚动轴承组合结构设计的方法
（ 二 ） 教学的重点与难点
? 重点,滚动轴承的寿命计算及其滚动轴承的组合结构设计
? 难点,当量动载荷的计算
（ 三 ） 教学内容
2
§ 25-1 概述
§ 25-2 滑动轴承的结构与材料
§ 25-3 不完全液体润滑轴承的设计计算
§ 25-4 滚动轴承的主要类型与选择
§ 25-5 滚动轴承的计算原理和尺寸选择
§ 25-6 滚动轴承组合结构设计
第二十五章 轴承
结束
3
一, 滚动轴承,由于是滚动摩擦, 所以摩擦阻力小, 发热量小, 效率高, 起动灵敏, 维护方便, 并且已标准化, 便于选用与更换, 因此使用
十分广泛 。
二, 滑动轴承
1.类型：流体润滑轴承；非流体润滑轴承；无润滑轴承 。
2.优点,1） 承载能力高； 2） 工作平稳可靠, 噪声低；
3） 径向尺寸小； 4） 精度高；
5） 流体润滑时, 摩擦, 磨损较小 。
缺点,1） 非流体摩擦滑动轴承, 摩擦较大, 磨损严重 。
2） 设计, 制造, 维护费用较高 。
3.应用,1） 转速特高或特低的轴； 2） 冲击, 振动较大时；
3） 承受特大载荷； 4） 对回转精度要求特别高的轴；
5） 径向尺寸受限制或轴承要求做成剖分式的结构 。
概 述
4
滑动轴承的结构与材料
一, 滑动轴承的结构
1,径向滑动轴承的结构
1） 整体式径向滑动轴承
由轴承座, 整体轴套, 油孔等组成 。
2） 对开式径向滑动轴承
由轴承座, 轴承盖, 剖分轴瓦 （ 附轴承衬 ）,
双头螺柱 ( 调整垫片 )等 组成 。
2,止推滑动轴承
5
滑动轴承的结构与材料
二, 滑动轴承的材料及轴瓦结构 1,滑动轴承的材料
滑动轴承的主要失效形式：磨损和胶合, 疲劳破坏等
1） 对轴承材料的要求
① 良好的减摩性, 耐磨性和抗胶合性；
② 良好的顺应性, 嵌入性和磨合性；
③ 足够的强度和必要的塑性； ④ 良好的耐腐蚀性, 热化学性能；
⑤ 良好的工艺性和经济性等 。
2） 常用材料：金属材料；粉末冶金；非金属材料 。
（ 1） 金属材料 ① 铸铁 ② 轴承合金 ③ 铜合金 ④ 铝合金
（ 2） 多孔质金属材料
（ 3） 非金属材料：塑料, 橡胶
6
2,轴瓦结构
1） 轴瓦的形式与结构
2） 轴瓦的定位与配合
3） 油孔, 油槽和油室
滑动轴承的结构与材料
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不完全液体润滑轴承的设计计算
径向滑动轴承的设计计算
1,轴承压强 p的验算
目的：避免在载荷作用下润滑油被完全挤出, 而导致轴承过度磨损 。
][ pdBFp r ??
2,轴承压强 速度值 pυ的验算
][1 9 1 0 01 0 0 060 pvBnFdndBFpv rr ????? ?
3,滑动速度 υ的验算
][1 0 0 060 v
dnv ?
??
?
计算不满足的措施,1） 选用较好的轴承材料；
2） 增大轴颈直径或轴承宽度 。
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滚动轴承的主要类型与选择
一, 概述
1,滚动轴承的基本结构
组成：内圈, 外圈, 滚动体 （ 基本元件 ）, 保持架 。
2,滚动轴承的材料
内 （ 外 ） 圈, 滚动体材料：常用 GCr15,GCr15-SiMn等轴承钢 。
保持架材料：低碳钢, 铜合金或塑料, 聚四氟乙烯
9
滚动轴承的主要类型与选择
二, 滚动轴承的特点, 类型及代号
1,滚动轴承的三个重要结构特性
（ 1） 接触角：外圈与滚动体接触的法线与
垂直于轴线的平面的夹角 。
（ 2） 游隙
（ 3） 角偏位和偏位角
10
滚动轴承的主要类型与选择
2,类型
按承载方向分
① 向心轴承；
② 推力轴承；
③ 向心推力轴承 。
按滚动体形状分
球 轴 承,承载能力低, 极限转速高
滚子轴承,承载能力高, 极限转速低
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滚动轴承的主要类型与选择
3,滚动轴承的性能和特点
● 深沟球轴承：主要承受径向载荷, 结构简单, 价格低, 最常用 。
● 调心球轴承：主要承受径向载荷，能自动调心，适于轴刚性较差场合。
● 圆柱滚子轴承：只能承受径向载荷，不能承受轴向载荷，承载能力大,
支承刚性好，外圈或内圈可以分离，或不带内外圈,
适于要求径向尺寸较小的场合。
● 角接触球轴承：能同时承受径向载荷和轴向载荷，接触角越大，承轴向
载荷的能力越高。
● 圆锥滚子轴承：能同时承受径向载荷和轴向载荷，接触角越大，承受轴
向载荷能力越大。
● 推力球轴承：只能承受轴向载荷。
● 滚针轴承：径向承载能力较高。
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滚动轴承的主要类型与选择
4,滚动轴承的代号
1） 基本代号表示,
① 轴承类型；
② 尺寸系列：宽度系列, 直径系列；
③ 轴承的内径 。
2） 前置代号：表示轴承的分部件, 用字母表示 。
3） 后置代号：反映轴承的结构, 公差, 及材料的特殊要求等 。
① 内部结构代号；
② 密封, 防尘与外部形状变化代号；
③ 轴承的公差等级；
④ 轴承的径向游隙；
⑤ 保持架代号；
13
滚动轴承的主要类型与选择
5,滚动轴承类型的选择
1） 转速高, 载荷小, 采用球轴承； 转速低, 载荷大或有冲击载荷时,
采用滚子轴承；
2） 主要承受径向载荷时采用向心轴承，主要承受轴向载荷时，采用推
力轴承；同时承受径向载荷和轴向载荷时，可采用角接触球轴承或
圆锥滚子轴承；
3） 当轴的刚性较差或轴承孔不同心时宜用调心轴承；
4） 为便于装拆和间隙调整, 可选用内, 外圈不分离的轴承；
5） 优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承 。
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滚动轴承的计算原理和尺寸选择
一, 滚动轴承的受力分析, 失
效形式和设计准则
1,滚动轴承的受力分析,
位于下半圈的滚动体受力,
内圈将下沉距离 δ0处于作用线
最下位置的滚动体承载最大 。
15
滚动轴承的计算原理和尺寸选择
2．滚动轴承的应力分析,
16
滚动轴承的计算原理和尺寸选择
3,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 2） 塑性变形 3） 磨损
计算准则,
一般转速的轴承, 进行疲劳寿命计算 （ 针对点蚀 ） ；
低速轴承：只进行静强度计算；
高速轴承,① 进行疲劳寿命计算；
② 校验极限转速 。
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滚动轴承的计算原理和尺寸选择
二, 滚动轴承的动载荷和寿命计算
1,基本额定寿命和基本额定动载荷
（ 1） 轴承寿命,单个滚动轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的
总转数或在一定转速下的工作小时数 。
（ 2） 轴承基本额定寿命 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 （ 以 106为单位 ）
或一定转速下的工作时数, 失效概率为 10%。
（ 3） 滚动轴承基本额定动载荷
轴承的基本额定寿命 L10 =1（ 106转 ） 时, 轴承所能承受的载荷 。
在基本额定动载荷作用下, 轴承可以转 106转而不发生点蚀失效的可靠
度为 90%。
① 径向基本额定动载荷 （ 向心轴承 ） ；
② 轴向基本额定动载荷 （ 推力轴承 ） 。
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滚动轴承的计算原理和尺寸选择
2,滚动轴承的当量动载荷
定义,将实际载荷转换为作用效果与之相当的假想载荷, 该
假想载荷称为当量动载荷 P。
在当量动载荷 P作用下的轴承寿命与实际载荷作用下的轴承
寿命相同 。
1） 对只能承受径向载荷 FR的轴承,P=PR=FR
2） 对只能承受轴向载荷 FA的轴承,P=Pa=FA
3） 同时受径向载荷 FR 和轴向载荷 FA 的轴承,P=X FR +Y FA
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滚动轴承的计算原理和尺寸选择
3,滚动轴承的寿命计算公式
载荷与寿命的关系曲线方程为,
引入温度系数 ft 与载荷系数 fp,
?)(1 6 6 6 7
10 Pf
Cf
nL p
th ?
要求选取的轴承的额定动载荷,
? 6 101060 h
t
p Ln
f
PfC ???
c o n s tLP ?10?
?? )(16667)(6010 610 PCnPCnL h ??
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滚动轴承的计算原理和尺寸选择
4,角接触球轴承和圆锥滚子轴承径向载荷 FR和轴向载荷的计算 FA的计算
（ 1） 派生轴向力方向,指向大端
（ 2） 安装方式,
a) 正装 （ 面对面 ）, 支点跨距小, 适于传动零件位于两支承之间；
b) 反装 （ 背靠背 ）, 实际支距变大, 适于传动零件处于外伸端 。
（ 3） 轴向载荷 FA的确定
结论,
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
力的代数和 。
3）, 放松, 端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力
21
滚动轴承的计算原理和尺寸选择
三, 滚动轴承的静强度计算
1.基本额定静载荷 C0
2.当量静载荷 P0
000 PSC ?
AR FYFXP 000 ??
3.按静载能力选择轴承的条件,
22
滚动轴承组合结构设计
一, 滚动支承的结构型式
正常的滚动轴承支承应使轴能正
常传递载荷而不发生轴向窜动及轴
受热膨胀后卡死等现象 。 常用的滚
动轴承支承结构型式有三种,
1,两端固定支承
2,固游式,
一端双向固定, 一端游动
3,两端游动
23
滚动轴承组合结构设计
二, 滚动轴承的轴向固定
1,轴承内圈在轴上的常用固定方法,
24
轴
承
外
圈
与
座
孔
的
常
用
固
定
方
法
滚
动
轴
承
组
合
结
构
设
计
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滚动轴承组合结构设计
三, 滚动轴承游隙和轴上零件位置的调整
1,轴承游隙的调整
2, 轴上零件位置的调整
四, 滚动轴承的配合与装拆
轴承内圈与轴的配合为基孔制
轴承外圈与轴承座孔的配合为基轴制
安装方法,
1） 用软锤均匀敲击套圈装入；
2） 压力机压入 （ 较大的轴承 ） 。
拆卸方法,
1） 压力机压出轴颈；
2） 轴承拆卸器将内圈拉下 。
五, 提高轴承系统的刚度和同轴度
