§ 1、概述
§ 2、滚动轴承的代号
§ 3、滚动轴承的类型和选择
§ 4、滚动轴承的力分析、失效和计算准则
§ 5、滚动轴承的动载荷和寿命计算
§ 6、静载荷计算（自学）
§ 7、极限转速（自学）
§ 8、成对安装角接触轴承的计算特点（自学）
§ 9、滚动轴承组合设计
第十章 滚动轴承
机械设计 第十章 滚动轴承 2
§ 1、概述
标准件,专门轴承厂生产，只需选型和组合设计。
机械设计 第十章 滚动轴承 3
一、构造
核心元件,滑动 →滚动
使滚动体等距离分布，
↓滚动体间的摩擦、磨损。
滚子轴承,圆柱、圆锥、
球面滚子、滚
针 —线接触
保持架
内圈
外圈
滚动体
有时无
球轴承,球 —点接触
机械设计 第十章 滚动轴承 4
二、材料
内外圈、滚动体：强度高、耐磨的铬锰高碳钢。
保持架：软材料，低碳钢板冲压后铆接或焊接。
三、特点：与滑动轴承比较
优点,1）起动力矩小，可在负载下起动；
2）径向游隙较小，运动精度高；
3）轴向宽度较小；
4）可同时承受径向、轴向载荷,轴承组合较简单 ;
5）便于密封、易于维护；
6）不需有色金属，标准件，成本低。
机械设计 第十章 滚动轴承 5
缺点,1）承受冲击载荷能力差；
2）振动、噪音较大；
3）径向尺寸较大；
4）有的场合无法使用；
机械设计 第十章 滚动轴承 6
基本代号前置代号 后置代号
类型代号 内径代号尺寸系列代号
数字 或 字母 表示
不同类型的轴承
表示 结构、内径
相同 的轴承 在外
径和宽度（高度 ）
方面的变化系列
表示轴承 公称直径
的大小 20~480mm
代号 ?5=内径 mm
? 有特殊要求时使用
?表示轴承结构、形状、
材料、公差等级等
§ 2、滚动轴承的代号（ GB/T272— 93）
代号：表示类型、结构、尺寸、公差等级、技术性能
等特征的产品代号。
机械设计 第十章 滚动轴承 7
但对圆锥滚子轴承 (3类 )和调心滚子轴承 (2类 )不能省略, 0”。
◆ 外径系列代号, 特轻 (0,1)、轻 (2)、中 (3)、重 (4)。
宽度系列代号, 一般正常宽度为, 0”，通常不标注。
◆ 公差等级代号,公差分 2,4,5, 6(6x),0级，共五个级别。
以 /P2, /P4,/P5,/P6(/P6x)为代号,0级不标注 。
高级 低级
内径 d 10 12 15 17
代 号 00 01 02 03
◆ 内径代号特殊情况：
机械设计 第十章 滚动轴承 8
◆ 内部结构代号：具体见手册，主要掌握：
1）圆锥滚子轴承,30000(α=10° ~18° )
→30000B(α=27 ° ~30° 大锥角 )
2）角接触球轴承,70000C（ α=15° ）、
70000AC（ α=25° ）、
70000B（ α=40° ）。
3） E：加强型,N207E
机械设计 第十章 滚动轴承 9
◆ 配置代号 有时轴承需成对安装。
举例：
7306AC/P4—— 角接触球轴承,α=20°,d=30mm，精度为 4级
面对面（ /DF） 背对背 (/DB) 串联 (/DT)
机械设计 第十章 滚动轴承 10
6 2 1 2
N 2 2 0 8
尺寸系列代号为 2
表示轴承内径 8 ?5=40mm
深沟球轴承
圆柱滚子轴承
表示轴承内径 12 ?5=60mm
尺寸系列代号为 22
3 3 3 1 5 E
表示轴承内径 15 ?5=75mm
圆锥滚子轴承
尺寸系列代号为 33
加强型
机械设计 第十章 滚动轴承 11
§ 3、滚动轴承的类型和选择
一、滚动轴承的主要类型
主要掌握：
5,50000型,推力球轴承 单向：单向 Fa
双向：双向 Fa
1,60000型,深沟球轴承
2,70000型,角接触球轴承 70000AC,α=25°
70000C,α=15°
70000B,α=40°
4,N0000型,圆柱滚子轴承,内外圈间可自由移动
3,30000型,圆锥滚子轴承
6,调心 功能 10000型：调心球
20000型：调心滚子
外圈滚道为
内球面
机械设计 第十章 滚动轴承 12
按载荷方向,α的不用分为：
α↑ —— 承受 轴向载荷 能力 ↑
向心轴承 ——α= 0° ~ 45°,主要 径向载荷 。
向心角接触轴承, ???? 450 ?,如 3,7类；
径向接触轴承, α=0°,如 6,N类；
推力轴承 ——α= 45° ~90°,主要 轴向载荷 ；
轴向接触轴承, ?? 90?
推力角接触轴承, ???? 9045 ?
公称 接触角 α：套圈与滚动体接触处的法线和垂直于轴
承轴心线间夹角。
向
心
推
力
轴
承
机械设计 第十章 滚动轴承 13
二、类型的选择
1、球轴承为点接触、滚子轴承为线接触。
承载能力：球轴承＜滚子轴承
耐冲击,球轴承＜滚子轴承
nlim,球轴承＞滚子轴承
∴ 载荷大、有冲击 时选 滚子轴承，转速高 时选 球轴承。
2、载荷性质
同时 Fa,Fr,角接触球轴承 或 圆锥滚子轴承 ；
Fr大,Fa小,深沟球轴承 ；
Fa大,Fr 小：推力角接触轴承；
机械设计 第十章 滚动轴承 14
3、轴刚度差、挠曲变形大、座孔不平行、不同轴、
多支点轴,调心轴承 。
座孔不平形 不同轴 挠曲变形
机械设计 第十章 滚动轴承 15
举例：
4、轴承装拆、调整方便：内、外圈可分离型 (如 3,QJ类 )。
5、经济性：球轴承比滚子轴承便宜。精度 ↑ ——价 ↑↑ ；
1）直齿圆柱齿轮轴：
2）斜齿轮、锥齿轮、蜗轮轴：
3）悬臂圆锥齿轮轴：
4）蜗杆轴,分别承受 Fa,Fr
5）滑轮轴,4类：双列深沟球轴承 （ ∵ 轴较长）
机械设计 第十章 滚动轴承 16
F 2
F r
F 1
F 1 c o s φ
F 2 c o s 2 φ
F 2
F 2 c o s 2 φ
F 1
F 1 c o s φ
φ
2 φ
δ 0
§ 4、滚动轴承的力分析、失效和计算准则
一、向心轴承中作用力的分布
由于内部游隙，最多只有
半圈滚动体受载，且受载大小
不同。
点接触轴承：
rFzFF ???
5
0m a x0
线接触轴承：
rFzFF ???
6.4
0m a x0
δ0——Fr作用线下滚动体变形量。
由于,δi <δ0 ∴ F 2<F1<F0
1、载荷分布
机械设计 第十章 滚动轴承 17
σH
t
内圈或滚动体上某一点 σH的变化规律。
外圈上某一点 σH的变化规律。
σH
t
均为 脉动循环。
2、应力变化规律
机械设计 第十章 滚动轴承 18
F r
F r 0
F s 0
F 0
α
F r 2
F r 1
F r 0
F r
F r 1
F r 2
二,角接触轴承 中的附加轴向力 Fs
70000型,30000型
由于, 公称接触角 α”存在,Fr作用 Fs
Fs
机械设计 第十章 滚动轴承 19
滚动体法向反力 Fi
径向分力 Fri
轴向分力 Fsi
rri FF ??
ssi FF ??
（附加轴向力）各种角接触轴承附加轴向力：
70000C
?? 15?
rs eFF ?
70000AC
?? 25?
rs FF 68.0?
70000B
?? 40?
rs FF 14.1?
30000
Y
FF r
s 2?
e —— 判断系数 P374 表 18.7
Y —— 轴向动载系数 P374 表 18.7
∵ F s存在 ∴ 30000型,70000型轴承成对
使用，使 FsⅠ 与 FsⅡ 方向相反，使轴受力合理。
机械设计 第十章 滚动轴承 20
Fs方向,由轴承 外圈的宽边指向窄边,通过内
圈作用于轴上,
附加轴向力 Fs是由于角接触轴承承受 径向力 Fr引起的。
即, 接触线箭头, 方向。
3类,6类：
= Fs = Fs
Fs
Fs Fs Fs Fs
Fs
简
化
画
法
机械设计 第十章 滚动轴承 21
三、滚动轴承的失效
2、塑性变形：静载荷、冲击作用下 变形凹坑。
3、磨损：磨粒磨损、粘着磨损；
1,疲劳点蚀,回转轴承上，各元件受 脉动 接触应力。
4、其它：电腐蚀、锈蚀、元件破裂等；
机械设计 第十章 滚动轴承 22
四、滚动轴承计算准则
1、一般条件下的回转滚动轴承：
接触疲劳 寿命计算,静强度计算。
（重点、难点）
m in10 rn ?2、摆动,n很低轴承 ( ）：静强度计算
3、高速轴承：寿命计算和 limm a x nn ? （ =N0? 修正系数）
三个基本性能参数：
Cr,Ca — 基本额定动载荷：疲劳寿命
C0r,C0a — 基本额定静载荷：静强度
N0 — 极限转速：控制磨损
机械设计 第十章 滚动轴承 23
§ 5、滚动轴承的动载荷和寿命计算
一、基本额定动载荷和基本额定寿命
1,轴承寿命,轴承中 任一元件 出现疲劳点蚀前运转的
总转数或一定转速下的工作小时数。
同型号轴承,离散性大,寿命相差数十倍。
一批轴承：服从一定的 概率分布 规律。
最低寿命：过于保守
∴ 采用 基本额定寿命 。
最长寿命：不安全
计算时，若按
机械设计 第十章 滚动轴承 24
2,基本额定寿命,一批相同轴承在同样工作条件下运转，
其中 10%的轴承 发生疲劳点蚀 前运
转的总转数（ L10），或一定工作转
速下工作的小时数（ L10h）。可靠度 R=90%
L10的物理意义：
1）对一批轴承而言：指 90%轴承能达到或超过的寿命。
2）对一个具体轴承而言：该轴承能达到或超过该寿命
的概率为 90%。
3）当可靠度不为 90%时，对 L10进行修正：
101 LaL n ??
可靠性寿命修正系数
表 18.10 （ P380）
机械设计 第十章 滚动轴承 25
3,基本额定动载荷 C,L10=106r时，轴承所能承受的最大
恒定载荷。
即：在 C作用下，轴承工作 106r而不点蚀失效的 R=90%
Cr,径向 基本额定动载荷
对向心轴承（ 6,N）,Cr—纯径向载荷
对角接触轴承（ 3,7）,Cr—载荷的径向分量
Ca,轴向 基本额定动载荷,5类 Ca—纯轴向载荷
C
1） C由试验得出，查手册；
2） C↑ — 轴承抗疲劳承载能力 ↑ ；同类不同型号
轴承,C不同。
3）设计时需满足：一定工况下的 轴承所需的 C′ ≤C
说明：
机械设计 第十章 滚动轴承 26
材质、工作温度、零件硬度变化：对 C修正
CgC TT ??
温度系数
CgC HH ??
硬度系数
二、当量动载荷
实际工作时，轴承可能 同时受 Fa,Fr
将 Fr,Fa转化为 与 C性质相同 的载荷 —— 当量动载荷 P
ar FYFXP ????
X—径向 动载系数, Fr对寿命影响效应的大小；
Y—轴向 动载系数, Fa对寿命影响效应的大小；
—将 Fr,Fa折合为 Cr或 Ca
为了与 C在相同条件下比较 转化
式中：
向心轴承,P=Fr；推力轴承,P=Fa
机械设计 第十章 滚动轴承 27
由表 18.7知,X,Y受 e——轴向载荷, 判断系数, 影响
ora CF
由 确定
1）当
eFF
r
a ? 时,Fa较小，忽略不计，取 X=1,Y=0；
2）当
eFF
r
a ? 时，需计入 Fa影响,X＜ 1,Y＞ 0，查手册
考虑机器 冲击振动, P的公式为：
)( ard YFXFfP ?? fd——冲击载荷系数（表 18.8）
※
三、基本额定寿命
已知,CP ? 时,rL 610 10? 。 CP ? 时,?
10 ?L
机械设计 第十章 滚动轴承 28
P—L曲线
c o n s tLP ?? 10?
※ε — 寿命指数 球轴承,ε=3
滚子轴承,ε=10/3
∴
101 LPC ??? ?? ? ?r
P
CL 6
10 10
?
?
?
??
?
??
机械设计 第十章 滚动轴承 29
工程中常用小时数表示寿命：
??
?
?
??
?
???
?
??
?
??
P
C
nP
C
n
L h 1 6 6 7 0
60
10 6
10
n—轴承转速 r/min
※ 注意,L10h与 n有关,L10与 n无关 。
设计时，应：
hh LL ??10
若已知
PLh，?
，求得
? hLnPC ????
1 6 6 7 0
（ N）
查手册，选型号，使 CC ??
用于校核寿命
用于设计选型
例 18.1,P376
hL?
——轴承预期使用寿命
机械设计 第十章 滚动轴承 30
α
F r 1
F s 1
F R
F A
F r 2
F s 2
α
Ⅰ Ⅱ
Ⅰ Ⅱ
F s 1 F
s 2
F A
F s 1
F A
F s 2
F s 1
F A
F s 2
F s 1 +F A >F s 2
F a 1 =F s 1 F a 2 =F s 1 +F A (=F s 2 +F s 2 ' )
F s 2 '
F s 1 '
F s 1 +F A <F s 2
F a 1 =F s 2 -F A (=F s 1 +F s 1 ' ) F a 2 =F s 2
四、角接触轴承的载荷计算
1、作用于轴上的外载荷
FR在 Ⅰ, Ⅱ 成对安装的轴承上产生径向载荷
Fr1
Fr2
轴上有外载荷,FR和 FA
机械设计 第十章 滚动轴承 31
B
a
B/2
α
D
pw
a
C
B
α
Fr作用点为, 载荷作用中心,,位置用 a表示。
a, 载荷作用中心至轴承外侧端面距离（查手册）
机械设计 第十章 滚动轴承 32
Ⅰ Ⅱ
由前知,Fr1,Fr2 Fs1,Fs2（轴向）产生
Fs1,Fs2,FA如何作用到轴承上？
2、轴向载荷计算
?正安装时：, ×,型
机械设计 第十章 滚动轴承 33
右端轴承, 压紧,
左端轴承, 放松,
ASssa FFFFF ????? 1222
11 sa FF ?
（ 1）若
21 sAs FFF ??
合力 → 右：轴有右移趋势
Fs1 Fs2FA
阻止轴右移,F’s2
F’s2
机械设计 第十章 滚动轴承 34
左端, 压紧,
右端, 放松,
Asssa FFFFF ????? 2111
22 sa FF ?
正安装,合力指向端为, 压紧端,
（ 2）
21 sAS FFF ??
合力 → 左：轴有左移趋势
Fs1 Fs2FA
阻止轴左移,F’s1
F’s1
机械设计 第十章 滚动轴承 35
反安装：
合力指向端为, 放松端,
1）根据轴承 安装方式 和 FA, Fs1,Fs2合力 指向，判
定, 压紧端, 和, 放松端, 。
2） 放松端, Fa等于本身 Fs。
3） 压紧端, Fa等于除本身 Fs外，其它轴向力的代数和 。
?反安装时：, ○, 型
总结：
机械设计 第十章 滚动轴承 36
角接触滚动轴承寿命计算小结：
1、求支反力（力平衡、力矩平衡） Fr1,Fr2；
2、求 附加轴向力 Fs1,Fs2(对 3类：
Y
FF r
s 2?
Y取
eFF
r
a ? 时值 )
3、根据轴承 安装方式 及 合力的指向 判定, 压紧,,
,放松, 端，求出 Fa1,Fa2；
4、根据
eFF
r
a ?
1
1？：是 — X,Y查表，否 — X=1,Y=0
eFF
r
a ?
2
2？：是 — X,Y查表，否 — X=1,Y=0
)( 111 arP YFXFfP ?? )( 222 arP YFXFfP ??，
取 ),m a x (
21 PPP ?
机械设计 第十章 滚动轴承 37
5、校核式：
hh LP
C
n
L ???
?
??
?
?? ?1 6 6 7 0
10
设计选择式：
CLnPC h ???? ?
1 6 6 7 0
深沟球轴承,无 Fs,∴ FA由 压紧端 承受，
即,Fa压紧 =FA,Fa放松 =0
球轴承,ε=3
滚子轴承,ε=10/3
FA
FR
机械设计 第十章 滚动轴承 38
§ 6、静载荷计算（自学）
§ 7、极限转速（自学）
§ 8、成对安装角接触轴承的计算特点（自学）
机械设计 第十章 滚动轴承 39
§ 9、滚动轴承组合设计
?组合设计内容：
正确合理考虑轴承安装、固定、调整、密封、
润滑、轴系刚度、精度问题。
?组合设计要求：
固定可靠、运转灵活、保证精度、调整方便。
轴承不是单一的个体，它是用来支承轴
的，而轴又要带动轴上零件工作。所以轴承
的设计一定包含合理设计轴承的组合。
机械设计 第十章 滚动轴承 40
6类
一、滚动轴承轴系的固定
在轴向载荷、附加轴向力作用下，滚动轴承轴系有
,左移,,, 右移, 趋势，防止轴向窜动，三种固定结
构：
1,两端单向固定 （双支点单向固定）
机械设计 第十章 滚动轴承 41
3类和 7类
机械设计 第十章 滚动轴承 42
安装时，轴承外圈与端盖 间隙,0.25~0.4mm
很小，不必画出
——允许轴少量热膨胀，用 垫片 或调整螺钉调节。
用于 mml 400?
t℃ 不高
每个轴承承受 一个方向的轴向力 。
Δ 不大 的轴。
组合后，限制轴双向移动，承受双向轴向力 FA。
FA大,30000
70000
型
FA小,60000型
轴承类型
机械设计 第十章 滚动轴承 43
2,一端双向固定, 一端游动 （单支点双向固定）：
用于 mml 400?
t℃ 较高
固定端, 承受双向轴向力
（ 6；一对 3,7类；向心推力组合）
大 的轴Δ
补偿 Δ （游动端自由伸缩）
游动端, 补偿,防止卡死Δ
N类,滚子与外圈间游动
6类,外圈与座间游动 内圈与轴固定
机械设计 第十章 滚动轴承 44
6类6类
N类
机械设计 第十章 滚动轴承 45
6类
N类
一对 7类
一对 3类
机械设计 第十章 滚动轴承 46
6类 向心推力组合
机械设计 第十章 滚动轴承 47
3,两端游动
与其相啮合的齿轮轴系：两端单向固定 （保证两轴都得到
轴向定位）
用于需左、右双向游动的轴，如人字齿轮的小齿轮轴。
机械设计 第十章 滚动轴承 48
二、轴承的轴向固定及装拆
1、轴承内、外圈的轴向固定
根据轴向载荷大小选用不同结构，如轴端挡圈、圆
螺母、套筒、弹性挡圈、端盖等。
机械设计 第十章 滚动轴承 49
2、装拆
温差法 （大尺寸轴承）：热油＜ 80~90℃ 加热轴
承 或干冰 冷却轴颈 。
压入法 （大批量）：中小型轴承用软锤敲入或用
一段管子压住内圈敲入。
装：
机械设计 第十章 滚动轴承 50
轴肩高度低于内圈高度的 3/4。
拆：专用拆卸器。
机械设计 第十章 滚动轴承 51
三、滚动轴承的安装方式及调整
1、安装方式
正、反安装将影响轴系刚度。
正安装, 面对面 安装 (“×,),安装调整方便,用得较多。
反安装, 背对背 安装 (“○,)
机械设计 第十章 滚动轴承 52
L 1
b
2、轴承（轴系）调整
1） 轴承间隙 的调整
2） 轴系位置 的调整
锥齿轮传动,要求两齿轮 锥顶重合 。
机械设计 第十章 滚动轴承 53
蜗杆传动,要求 蜗轮中间平面通过蜗杆轴线 。
四、滚动轴承的配合
游隙 ↑→ 受载滚动体 ↓→ 承载 ↓
∴ 游隙合适，其大、小受 配合 影响。
游隙 影响 运转精度寿命
机械设计 第十章 滚动轴承 54
+
-
0
+
-
0
G7
H7
J s 7
J7
j s 6
j6
k6
m6
n6
DH7
dk6
过盈配合 内圈膨胀
外圈收缩
游隙 ↓
标准件：内圈 ——基孔制
外圈 ——基轴制 （不标注）
机械设计 第十章 滚动轴承 55
原则：
1、尺寸大、载荷大、振动大、转速高，工作温度高：
选紧一点的配合。
2、经常拆卸、游动套圈：采用较松的配合。
3、与轴承相配合的轴与孔：较高的加工精度，形位
公差要求。 P391、表 18.15
五、提高轴系刚度的措施
刚度 ↑ — 旋转精度 ↑,噪音 ↓,振动 ↓
1、选用合理轴承类型
滚子轴承刚度＞球轴承
∴ 选用双列轴承、滚子轴承、四点接触轴承。
机械设计 第十章 滚动轴承 56
2、选择合理的轴承安装方式
3、轴承预紧
向心角接触轴承 预变形预紧 轴承带负游隙运行
可以 ↑ 轴承刚度,↑ 旋转精度,↑ 轴承寿命。
悬伸端：反安装时，刚度 ↑
两轴承间：正安装时，刚度 ↑
机械设计 第十章 滚动轴承 57
加金属垫片 磨窄套圈 内外套筒宽度
预紧方法
机械设计 第十章 滚动轴承 58
4、机架上安装轴承处加筋或增加厚度。
5、一根轴上，两个轴承尽量取同一型号；若型号不同，则
在小外径轴承外加一套圈，保证相同孔径，以便一次镗
出，保证同心度。
机械设计 第十章 滚动轴承 59
六、润滑与密封
1、润滑
目的,1,↓ 摩擦阻力,↓ 磨损；
2,吸振、冷却、防锈、密封等。
方式：
高速 — 油润滑
低速 — 脂润滑
高温、真空 — 固体润滑
由 速度因数 dn查表 18.17
脂润滑：装填量＜轴承空间得 1/3~1/2,否则,摩擦发热 ↑
润滑剂：取决于速度、载荷、温度等。
载荷大、工作温度高时 ——高粘度油，易形成油膜；
dn大或喷雾润滑 ——低粘度油，搅油损失小、冷却好。
机械设计 第十章 滚动轴承 60
2、密封
目的,1,防止润滑剂从轴承中流失；
2,防止灰尘、水分浸入。
分类,接触式 —线速度较低时用
注意结构图
静止件与运动件不能直接接触,轴 与 端盖 间应有间隙。
毡圈密封，脂润滑 v＜ 5m/s
密封圈密封，油润滑 v＜ 4~12m/s
机械设计 第十章 滚动轴承 61
非接触式 ——不受速度限制
§ 2、滚动轴承的代号
§ 3、滚动轴承的类型和选择
§ 4、滚动轴承的力分析、失效和计算准则
§ 5、滚动轴承的动载荷和寿命计算
§ 6、静载荷计算（自学）
§ 7、极限转速（自学）
§ 8、成对安装角接触轴承的计算特点（自学）
§ 9、滚动轴承组合设计
第十章 滚动轴承
机械设计 第十章 滚动轴承 2
§ 1、概述
标准件,专门轴承厂生产，只需选型和组合设计。
机械设计 第十章 滚动轴承 3
一、构造
核心元件,滑动 →滚动
使滚动体等距离分布，
↓滚动体间的摩擦、磨损。
滚子轴承,圆柱、圆锥、
球面滚子、滚
针 —线接触
保持架
内圈
外圈
滚动体
有时无
球轴承,球 —点接触
机械设计 第十章 滚动轴承 4
二、材料
内外圈、滚动体：强度高、耐磨的铬锰高碳钢。
保持架：软材料，低碳钢板冲压后铆接或焊接。
三、特点：与滑动轴承比较
优点,1）起动力矩小，可在负载下起动；
2）径向游隙较小，运动精度高；
3）轴向宽度较小；
4）可同时承受径向、轴向载荷,轴承组合较简单 ;
5）便于密封、易于维护；
6）不需有色金属，标准件，成本低。
机械设计 第十章 滚动轴承 5
缺点,1）承受冲击载荷能力差；
2）振动、噪音较大；
3）径向尺寸较大；
4）有的场合无法使用；
机械设计 第十章 滚动轴承 6
基本代号前置代号 后置代号
类型代号 内径代号尺寸系列代号
数字 或 字母 表示
不同类型的轴承
表示 结构、内径
相同 的轴承 在外
径和宽度（高度 ）
方面的变化系列
表示轴承 公称直径
的大小 20~480mm
代号 ?5=内径 mm
? 有特殊要求时使用
?表示轴承结构、形状、
材料、公差等级等
§ 2、滚动轴承的代号（ GB/T272— 93）
代号：表示类型、结构、尺寸、公差等级、技术性能
等特征的产品代号。
机械设计 第十章 滚动轴承 7
但对圆锥滚子轴承 (3类 )和调心滚子轴承 (2类 )不能省略, 0”。
◆ 外径系列代号, 特轻 (0,1)、轻 (2)、中 (3)、重 (4)。
宽度系列代号, 一般正常宽度为, 0”，通常不标注。
◆ 公差等级代号,公差分 2,4,5, 6(6x),0级，共五个级别。
以 /P2, /P4,/P5,/P6(/P6x)为代号,0级不标注 。
高级 低级
内径 d 10 12 15 17
代 号 00 01 02 03
◆ 内径代号特殊情况：
机械设计 第十章 滚动轴承 8
◆ 内部结构代号：具体见手册，主要掌握：
1）圆锥滚子轴承,30000(α=10° ~18° )
→30000B(α=27 ° ~30° 大锥角 )
2）角接触球轴承,70000C（ α=15° ）、
70000AC（ α=25° ）、
70000B（ α=40° ）。
3） E：加强型,N207E
机械设计 第十章 滚动轴承 9
◆ 配置代号 有时轴承需成对安装。
举例：
7306AC/P4—— 角接触球轴承,α=20°,d=30mm，精度为 4级
面对面（ /DF） 背对背 (/DB) 串联 (/DT)
机械设计 第十章 滚动轴承 10
6 2 1 2
N 2 2 0 8
尺寸系列代号为 2
表示轴承内径 8 ?5=40mm
深沟球轴承
圆柱滚子轴承
表示轴承内径 12 ?5=60mm
尺寸系列代号为 22
3 3 3 1 5 E
表示轴承内径 15 ?5=75mm
圆锥滚子轴承
尺寸系列代号为 33
加强型
机械设计 第十章 滚动轴承 11
§ 3、滚动轴承的类型和选择
一、滚动轴承的主要类型
主要掌握：
5,50000型,推力球轴承 单向：单向 Fa
双向：双向 Fa
1,60000型,深沟球轴承
2,70000型,角接触球轴承 70000AC,α=25°
70000C,α=15°
70000B,α=40°
4,N0000型,圆柱滚子轴承,内外圈间可自由移动
3,30000型,圆锥滚子轴承
6,调心 功能 10000型：调心球
20000型：调心滚子
外圈滚道为
内球面
机械设计 第十章 滚动轴承 12
按载荷方向,α的不用分为：
α↑ —— 承受 轴向载荷 能力 ↑
向心轴承 ——α= 0° ~ 45°,主要 径向载荷 。
向心角接触轴承, ???? 450 ?,如 3,7类；
径向接触轴承, α=0°,如 6,N类；
推力轴承 ——α= 45° ~90°,主要 轴向载荷 ；
轴向接触轴承, ?? 90?
推力角接触轴承, ???? 9045 ?
公称 接触角 α：套圈与滚动体接触处的法线和垂直于轴
承轴心线间夹角。
向
心
推
力
轴
承
机械设计 第十章 滚动轴承 13
二、类型的选择
1、球轴承为点接触、滚子轴承为线接触。
承载能力：球轴承＜滚子轴承
耐冲击,球轴承＜滚子轴承
nlim,球轴承＞滚子轴承
∴ 载荷大、有冲击 时选 滚子轴承，转速高 时选 球轴承。
2、载荷性质
同时 Fa,Fr,角接触球轴承 或 圆锥滚子轴承 ；
Fr大,Fa小,深沟球轴承 ；
Fa大,Fr 小：推力角接触轴承；
机械设计 第十章 滚动轴承 14
3、轴刚度差、挠曲变形大、座孔不平行、不同轴、
多支点轴,调心轴承 。
座孔不平形 不同轴 挠曲变形
机械设计 第十章 滚动轴承 15
举例：
4、轴承装拆、调整方便：内、外圈可分离型 (如 3,QJ类 )。
5、经济性：球轴承比滚子轴承便宜。精度 ↑ ——价 ↑↑ ；
1）直齿圆柱齿轮轴：
2）斜齿轮、锥齿轮、蜗轮轴：
3）悬臂圆锥齿轮轴：
4）蜗杆轴,分别承受 Fa,Fr
5）滑轮轴,4类：双列深沟球轴承 （ ∵ 轴较长）
机械设计 第十章 滚动轴承 16
F 2
F r
F 1
F 1 c o s φ
F 2 c o s 2 φ
F 2
F 2 c o s 2 φ
F 1
F 1 c o s φ
φ
2 φ
δ 0
§ 4、滚动轴承的力分析、失效和计算准则
一、向心轴承中作用力的分布
由于内部游隙，最多只有
半圈滚动体受载，且受载大小
不同。
点接触轴承：
rFzFF ???
5
0m a x0
线接触轴承：
rFzFF ???
6.4
0m a x0
δ0——Fr作用线下滚动体变形量。
由于,δi <δ0 ∴ F 2<F1<F0
1、载荷分布
机械设计 第十章 滚动轴承 17
σH
t
内圈或滚动体上某一点 σH的变化规律。
外圈上某一点 σH的变化规律。
σH
t
均为 脉动循环。
2、应力变化规律
机械设计 第十章 滚动轴承 18
F r
F r 0
F s 0
F 0
α
F r 2
F r 1
F r 0
F r
F r 1
F r 2
二,角接触轴承 中的附加轴向力 Fs
70000型,30000型
由于, 公称接触角 α”存在,Fr作用 Fs
Fs
机械设计 第十章 滚动轴承 19
滚动体法向反力 Fi
径向分力 Fri
轴向分力 Fsi
rri FF ??
ssi FF ??
（附加轴向力）各种角接触轴承附加轴向力：
70000C
?? 15?
rs eFF ?
70000AC
?? 25?
rs FF 68.0?
70000B
?? 40?
rs FF 14.1?
30000
Y
FF r
s 2?
e —— 判断系数 P374 表 18.7
Y —— 轴向动载系数 P374 表 18.7
∵ F s存在 ∴ 30000型,70000型轴承成对
使用，使 FsⅠ 与 FsⅡ 方向相反，使轴受力合理。
机械设计 第十章 滚动轴承 20
Fs方向,由轴承 外圈的宽边指向窄边,通过内
圈作用于轴上,
附加轴向力 Fs是由于角接触轴承承受 径向力 Fr引起的。
即, 接触线箭头, 方向。
3类,6类：
= Fs = Fs
Fs
Fs Fs Fs Fs
Fs
简
化
画
法
机械设计 第十章 滚动轴承 21
三、滚动轴承的失效
2、塑性变形：静载荷、冲击作用下 变形凹坑。
3、磨损：磨粒磨损、粘着磨损；
1,疲劳点蚀,回转轴承上，各元件受 脉动 接触应力。
4、其它：电腐蚀、锈蚀、元件破裂等；
机械设计 第十章 滚动轴承 22
四、滚动轴承计算准则
1、一般条件下的回转滚动轴承：
接触疲劳 寿命计算,静强度计算。
（重点、难点）
m in10 rn ?2、摆动,n很低轴承 ( ）：静强度计算
3、高速轴承：寿命计算和 limm a x nn ? （ =N0? 修正系数）
三个基本性能参数：
Cr,Ca — 基本额定动载荷：疲劳寿命
C0r,C0a — 基本额定静载荷：静强度
N0 — 极限转速：控制磨损
机械设计 第十章 滚动轴承 23
§ 5、滚动轴承的动载荷和寿命计算
一、基本额定动载荷和基本额定寿命
1,轴承寿命,轴承中 任一元件 出现疲劳点蚀前运转的
总转数或一定转速下的工作小时数。
同型号轴承,离散性大,寿命相差数十倍。
一批轴承：服从一定的 概率分布 规律。
最低寿命：过于保守
∴ 采用 基本额定寿命 。
最长寿命：不安全
计算时，若按
机械设计 第十章 滚动轴承 24
2,基本额定寿命,一批相同轴承在同样工作条件下运转，
其中 10%的轴承 发生疲劳点蚀 前运
转的总转数（ L10），或一定工作转
速下工作的小时数（ L10h）。可靠度 R=90%
L10的物理意义：
1）对一批轴承而言：指 90%轴承能达到或超过的寿命。
2）对一个具体轴承而言：该轴承能达到或超过该寿命
的概率为 90%。
3）当可靠度不为 90%时，对 L10进行修正：
101 LaL n ??
可靠性寿命修正系数
表 18.10 （ P380）
机械设计 第十章 滚动轴承 25
3,基本额定动载荷 C,L10=106r时，轴承所能承受的最大
恒定载荷。
即：在 C作用下，轴承工作 106r而不点蚀失效的 R=90%
Cr,径向 基本额定动载荷
对向心轴承（ 6,N）,Cr—纯径向载荷
对角接触轴承（ 3,7）,Cr—载荷的径向分量
Ca,轴向 基本额定动载荷,5类 Ca—纯轴向载荷
C
1） C由试验得出，查手册；
2） C↑ — 轴承抗疲劳承载能力 ↑ ；同类不同型号
轴承,C不同。
3）设计时需满足：一定工况下的 轴承所需的 C′ ≤C
说明：
机械设计 第十章 滚动轴承 26
材质、工作温度、零件硬度变化：对 C修正
CgC TT ??
温度系数
CgC HH ??
硬度系数
二、当量动载荷
实际工作时，轴承可能 同时受 Fa,Fr
将 Fr,Fa转化为 与 C性质相同 的载荷 —— 当量动载荷 P
ar FYFXP ????
X—径向 动载系数, Fr对寿命影响效应的大小；
Y—轴向 动载系数, Fa对寿命影响效应的大小；
—将 Fr,Fa折合为 Cr或 Ca
为了与 C在相同条件下比较 转化
式中：
向心轴承,P=Fr；推力轴承,P=Fa
机械设计 第十章 滚动轴承 27
由表 18.7知,X,Y受 e——轴向载荷, 判断系数, 影响
ora CF
由 确定
1）当
eFF
r
a ? 时,Fa较小，忽略不计，取 X=1,Y=0；
2）当
eFF
r
a ? 时，需计入 Fa影响,X＜ 1,Y＞ 0，查手册
考虑机器 冲击振动, P的公式为：
)( ard YFXFfP ?? fd——冲击载荷系数（表 18.8）
※
三、基本额定寿命
已知,CP ? 时,rL 610 10? 。 CP ? 时,?
10 ?L
机械设计 第十章 滚动轴承 28
P—L曲线
c o n s tLP ?? 10?
※ε — 寿命指数 球轴承,ε=3
滚子轴承,ε=10/3
∴
101 LPC ??? ?? ? ?r
P
CL 6
10 10
?
?
?
??
?
??
机械设计 第十章 滚动轴承 29
工程中常用小时数表示寿命：
??
?
?
??
?
???
?
??
?
??
P
C
nP
C
n
L h 1 6 6 7 0
60
10 6
10
n—轴承转速 r/min
※ 注意,L10h与 n有关,L10与 n无关 。
设计时，应：
hh LL ??10
若已知
PLh，?
，求得
? hLnPC ????
1 6 6 7 0
（ N）
查手册，选型号，使 CC ??
用于校核寿命
用于设计选型
例 18.1,P376
hL?
——轴承预期使用寿命
机械设计 第十章 滚动轴承 30
α
F r 1
F s 1
F R
F A
F r 2
F s 2
α
Ⅰ Ⅱ
Ⅰ Ⅱ
F s 1 F
s 2
F A
F s 1
F A
F s 2
F s 1
F A
F s 2
F s 1 +F A >F s 2
F a 1 =F s 1 F a 2 =F s 1 +F A (=F s 2 +F s 2 ' )
F s 2 '
F s 1 '
F s 1 +F A <F s 2
F a 1 =F s 2 -F A (=F s 1 +F s 1 ' ) F a 2 =F s 2
四、角接触轴承的载荷计算
1、作用于轴上的外载荷
FR在 Ⅰ, Ⅱ 成对安装的轴承上产生径向载荷
Fr1
Fr2
轴上有外载荷,FR和 FA
机械设计 第十章 滚动轴承 31
B
a
B/2
α
D
pw
a
C
B
α
Fr作用点为, 载荷作用中心,,位置用 a表示。
a, 载荷作用中心至轴承外侧端面距离（查手册）
机械设计 第十章 滚动轴承 32
Ⅰ Ⅱ
由前知,Fr1,Fr2 Fs1,Fs2（轴向）产生
Fs1,Fs2,FA如何作用到轴承上？
2、轴向载荷计算
?正安装时：, ×,型
机械设计 第十章 滚动轴承 33
右端轴承, 压紧,
左端轴承, 放松,
ASssa FFFFF ????? 1222
11 sa FF ?
（ 1）若
21 sAs FFF ??
合力 → 右：轴有右移趋势
Fs1 Fs2FA
阻止轴右移,F’s2
F’s2
机械设计 第十章 滚动轴承 34
左端, 压紧,
右端, 放松,
Asssa FFFFF ????? 2111
22 sa FF ?
正安装,合力指向端为, 压紧端,
（ 2）
21 sAS FFF ??
合力 → 左：轴有左移趋势
Fs1 Fs2FA
阻止轴左移,F’s1
F’s1
机械设计 第十章 滚动轴承 35
反安装：
合力指向端为, 放松端,
1）根据轴承 安装方式 和 FA, Fs1,Fs2合力 指向，判
定, 压紧端, 和, 放松端, 。
2） 放松端, Fa等于本身 Fs。
3） 压紧端, Fa等于除本身 Fs外，其它轴向力的代数和 。
?反安装时：, ○, 型
总结：
机械设计 第十章 滚动轴承 36
角接触滚动轴承寿命计算小结：
1、求支反力（力平衡、力矩平衡） Fr1,Fr2；
2、求 附加轴向力 Fs1,Fs2(对 3类：
Y
FF r
s 2?
Y取
eFF
r
a ? 时值 )
3、根据轴承 安装方式 及 合力的指向 判定, 压紧,,
,放松, 端，求出 Fa1,Fa2；
4、根据
eFF
r
a ?
1
1？：是 — X,Y查表，否 — X=1,Y=0
eFF
r
a ?
2
2？：是 — X,Y查表，否 — X=1,Y=0
)( 111 arP YFXFfP ?? )( 222 arP YFXFfP ??，
取 ),m a x (
21 PPP ?
机械设计 第十章 滚动轴承 37
5、校核式：
hh LP
C
n
L ???
?
??
?
?? ?1 6 6 7 0
10
设计选择式：
CLnPC h ???? ?
1 6 6 7 0
深沟球轴承,无 Fs,∴ FA由 压紧端 承受，
即,Fa压紧 =FA,Fa放松 =0
球轴承,ε=3
滚子轴承,ε=10/3
FA
FR
机械设计 第十章 滚动轴承 38
§ 6、静载荷计算（自学）
§ 7、极限转速（自学）
§ 8、成对安装角接触轴承的计算特点（自学）
机械设计 第十章 滚动轴承 39
§ 9、滚动轴承组合设计
?组合设计内容：
正确合理考虑轴承安装、固定、调整、密封、
润滑、轴系刚度、精度问题。
?组合设计要求：
固定可靠、运转灵活、保证精度、调整方便。
轴承不是单一的个体，它是用来支承轴
的，而轴又要带动轴上零件工作。所以轴承
的设计一定包含合理设计轴承的组合。
机械设计 第十章 滚动轴承 40
6类
一、滚动轴承轴系的固定
在轴向载荷、附加轴向力作用下，滚动轴承轴系有
,左移,,, 右移, 趋势，防止轴向窜动，三种固定结
构：
1,两端单向固定 （双支点单向固定）
机械设计 第十章 滚动轴承 41
3类和 7类
机械设计 第十章 滚动轴承 42
安装时，轴承外圈与端盖 间隙,0.25~0.4mm
很小，不必画出
——允许轴少量热膨胀，用 垫片 或调整螺钉调节。
用于 mml 400?
t℃ 不高
每个轴承承受 一个方向的轴向力 。
Δ 不大 的轴。
组合后，限制轴双向移动，承受双向轴向力 FA。
FA大,30000
70000
型
FA小,60000型
轴承类型
机械设计 第十章 滚动轴承 43
2,一端双向固定, 一端游动 （单支点双向固定）：
用于 mml 400?
t℃ 较高
固定端, 承受双向轴向力
（ 6；一对 3,7类；向心推力组合）
大 的轴Δ
补偿 Δ （游动端自由伸缩）
游动端, 补偿,防止卡死Δ
N类,滚子与外圈间游动
6类,外圈与座间游动 内圈与轴固定
机械设计 第十章 滚动轴承 44
6类6类
N类
机械设计 第十章 滚动轴承 45
6类
N类
一对 7类
一对 3类
机械设计 第十章 滚动轴承 46
6类 向心推力组合
机械设计 第十章 滚动轴承 47
3,两端游动
与其相啮合的齿轮轴系：两端单向固定 （保证两轴都得到
轴向定位）
用于需左、右双向游动的轴，如人字齿轮的小齿轮轴。
机械设计 第十章 滚动轴承 48
二、轴承的轴向固定及装拆
1、轴承内、外圈的轴向固定
根据轴向载荷大小选用不同结构，如轴端挡圈、圆
螺母、套筒、弹性挡圈、端盖等。
机械设计 第十章 滚动轴承 49
2、装拆
温差法 （大尺寸轴承）：热油＜ 80~90℃ 加热轴
承 或干冰 冷却轴颈 。
压入法 （大批量）：中小型轴承用软锤敲入或用
一段管子压住内圈敲入。
装：
机械设计 第十章 滚动轴承 50
轴肩高度低于内圈高度的 3/4。
拆：专用拆卸器。
机械设计 第十章 滚动轴承 51
三、滚动轴承的安装方式及调整
1、安装方式
正、反安装将影响轴系刚度。
正安装, 面对面 安装 (“×,),安装调整方便,用得较多。
反安装, 背对背 安装 (“○,)
机械设计 第十章 滚动轴承 52
L 1
b
2、轴承（轴系）调整
1） 轴承间隙 的调整
2） 轴系位置 的调整
锥齿轮传动,要求两齿轮 锥顶重合 。
机械设计 第十章 滚动轴承 53
蜗杆传动,要求 蜗轮中间平面通过蜗杆轴线 。
四、滚动轴承的配合
游隙 ↑→ 受载滚动体 ↓→ 承载 ↓
∴ 游隙合适，其大、小受 配合 影响。
游隙 影响 运转精度寿命
机械设计 第十章 滚动轴承 54
+
-
0
+
-
0
G7
H7
J s 7
J7
j s 6
j6
k6
m6
n6
DH7
dk6
过盈配合 内圈膨胀
外圈收缩
游隙 ↓
标准件：内圈 ——基孔制
外圈 ——基轴制 （不标注）
机械设计 第十章 滚动轴承 55
原则：
1、尺寸大、载荷大、振动大、转速高，工作温度高：
选紧一点的配合。
2、经常拆卸、游动套圈：采用较松的配合。
3、与轴承相配合的轴与孔：较高的加工精度，形位
公差要求。 P391、表 18.15
五、提高轴系刚度的措施
刚度 ↑ — 旋转精度 ↑,噪音 ↓,振动 ↓
1、选用合理轴承类型
滚子轴承刚度＞球轴承
∴ 选用双列轴承、滚子轴承、四点接触轴承。
机械设计 第十章 滚动轴承 56
2、选择合理的轴承安装方式
3、轴承预紧
向心角接触轴承 预变形预紧 轴承带负游隙运行
可以 ↑ 轴承刚度,↑ 旋转精度,↑ 轴承寿命。
悬伸端：反安装时，刚度 ↑
两轴承间：正安装时，刚度 ↑
机械设计 第十章 滚动轴承 57
加金属垫片 磨窄套圈 内外套筒宽度
预紧方法
机械设计 第十章 滚动轴承 58
4、机架上安装轴承处加筋或增加厚度。
5、一根轴上，两个轴承尽量取同一型号；若型号不同，则
在小外径轴承外加一套圈，保证相同孔径，以便一次镗
出，保证同心度。
机械设计 第十章 滚动轴承 59
六、润滑与密封
1、润滑
目的,1,↓ 摩擦阻力,↓ 磨损；
2,吸振、冷却、防锈、密封等。
方式：
高速 — 油润滑
低速 — 脂润滑
高温、真空 — 固体润滑
由 速度因数 dn查表 18.17
脂润滑：装填量＜轴承空间得 1/3~1/2,否则,摩擦发热 ↑
润滑剂：取决于速度、载荷、温度等。
载荷大、工作温度高时 ——高粘度油，易形成油膜；
dn大或喷雾润滑 ——低粘度油，搅油损失小、冷却好。
机械设计 第十章 滚动轴承 60
2、密封
目的,1,防止润滑剂从轴承中流失；
2,防止灰尘、水分浸入。
分类,接触式 —线速度较低时用
注意结构图
静止件与运动件不能直接接触,轴 与 端盖 间应有间隙。
毡圈密封，脂润滑 v＜ 5m/s
密封圈密封，油润滑 v＜ 4~12m/s
机械设计 第十章 滚动轴承 61
非接触式 ——不受速度限制
