基本要求
第十三章 滚动轴承
1.了解滚动轴承的构成、结构特点和类型。
2.了解滚动轴承的代号规定，能识别最一般的代号。
3.了解滚动轴承的失效形式，能根据失效作出正确的分析。
4,能根据使用要求正确选用滚动轴承。
5.工作能力计算。
6.会根据使用要求正确的作出滚动轴承的组合设计（滚动
轴承装置 的设计：安装、调整、润滑、密封等）。
不是如何设计 滚动轴承，而是如何选用
重点,轴承的代号及寿命计算,滚动轴承的组合设计 。
难点,轴承的当量动载荷计算。
§13-1 概述
一,滚动轴承的构造与材料
构成,内圈 +外圈 +滚动体 +保持架
保持架 外圈 内圈
滚动体
保持架
保持架,有冲压的和实体的两种，常用软钢冲压，特
殊场合也可用铜合金与工程塑料等；
内外圈和滚动体,则采用专用的轴承钢，并经淬火处
理和精磨。
材料：
二,滚动轴承的优缺点
1.摩阻小、效率高，起动灵敏；
2.运转精度高（可通过预紧消除间隙）；
3.轴向尺寸较小；
4.组合结构简单、便于使用维护；
5.标准化程度高，质优价廉；
6.抗冲击能力较差；
7.振动及噪音较大；
8.高速重载下寿命较低；
9.径向尺寸较大。
三,应用范围
一般尺寸、中速、中载的一般工作条件下和运动机械中。
§13-2 滚动轴承的主要类型及其代号
一, 滚动轴承的主要类型
1.按滚动体分,球轴承：
滚子轴承,圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子、
非对称球面滚子、滚针
2.按所承受的载荷分,向心轴承、向心推力轴承、推力轴承
3.按轴承可否调心,调心轴承、
非调心轴承
14 2 3 5
NAN296 7
通常是根据滚动轴承滚动体的形状、结构特点和承载
性质等,GB将滚动轴承分为 9个大类（教材 P302表 13-1）。
返回
角接触球轴承 （ 7） 圆锥滚子轴承 （ 3）
1,接触角 α,
二, 表征轴承特性的有关因素：
? ?
?
N
N
FRF
a
载荷角 ?：
r
a
F
Ftg ??
α 的大小反应了轴承承受轴向力的大小。
轴承实际承受的径向载荷 Fr与轴向载荷 Fa的合
力与半径方向的夹角。
2,游隙,内外圈相对移动量的最大值。 ur,ua
配合越紧，温差越大，轴的变形量越大，润滑冷却
条件越差，则应选游隙越大的轴承。
3,极限转速,在一定的载荷和润滑条件下，允许的最高转
速。 在同等精度下，点接触轴承的摩擦阻力
较线接触轴承小，因而极限转速要高些。
4,角偏差 （调心性能）：
在同等
精度下，点
接触的轴承
较线接触的
轴承的调心
性能好。
由于制造、安装或轴的变形，引起轴承内外圈轴线
发生的相对倾斜，其倾斜角 称角偏差。
? 向心轴承,主要承受径向载荷
? 推力轴承,只能承受轴向载荷
? 向心推力轴承,Fr + Fa
深沟球轴承 （ 6）
推力球轴承 （ 5）
角接触球轴承 （ 7） 圆锥滚子轴承 （ 3）
圆柱滚子轴承 （ N） 调心球轴承 （ 1）
圆柱滚子轴承 （ N）
三,滚动轴承的代号
滚动轴承类型繁多，各类型中又有不同的结构、尺寸和精
度等，为便于组织生产及选用，国标对滚动轴承的代号作了具
体规定。
6420
6220
6320
返回
基本代号前置代号 后置代号
二 一三四五
内径代号
=直径 /5
（ 20-495mm）
d<20mm时,
00 01 02 03
10 12 15 17
尺寸系
列代号
直径
系列
代号
宽
（高）
度系
列代
号
类
型
代
号
其
它
代号
游
隙
代号
特
殊
轴
承
材
料
代号
密
封
与
防
尘
结
构
代号
保
持
架
及
其
材
料
代号
公
差
等
级
代号
内
部
结
构
代号
轴
承
分
部
件
代
号
? 基本代号
/P2/P4/P5/P6/P6X省略代号
6203/P26203/P46203/P56203/P630321/P6X6203示例
2级4级5级6级6x级0级公差等级
公差等级代号（等级：低 ?高）
轴承内部结构代号
N207E加强型E
32310B接触角 α加大B圆锥滚子轴承
7210B
7210AC
7005C
α=40°
α=25°
α=15°
B
AC
C
角接触球轴承
实例含义代号轴承类型
/C5/C4/C3省略/C2/C1代号
5组4组3组0组2组1组径向游隙系列
游隙代号（间隙小 ?大）
? 后置代号
? 前置代号 用于表示轴承的分部件，用字母表示。
基本代号
7 1 2 0 6 C /P5
内径代号
直径系列代号
同一内径有不同的直径
宽度系列代号
内外径相同时有不同的宽度类型代号
?
5内径一般为：
代号 0 1 2 3~6
宽度 窄 正常 宽 特宽
代号 0,1 2 3 4
直径 特轻 轻 中 重
精度等级代号
内部结构代号 ?15??
5级
§13-3 滚动轴承类型的选择
一, 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 （ 5）,Fr+Fa（ 7,3,6）
类型、尺寸
? 类型选择 应考虑的因素
不同类型的轴承所能承受的载荷的类型不尽相同，
同一类型的轴承其承载能力随直径系列的不同而不同。
轴工作时弯曲变形较
大或轴的跨距较大、支承
刚度差、轴承座孔不同心、
多支点时应采用 调心性能
好的轴承。
二, 轴承的转速
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
三, 轴承的调心性能
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。
2~3° 8~16' 2~4'
内外圈相对偏转一定角度仍可正常运转
五, 轴承的安
装与拆卸
六, 经济性 应考虑市场供应情况、轴承价格、精度等级等。
四, 对轴承尺寸的限制
径向尺寸受限制时,选轻、特轻、超轻系列的轴承，必要
时选滚针轴承。
轴向尺寸受限制时,可选窄系列轴承
? 尺寸选择
轴承内径 与轴颈直径相等
直径系列
载荷很小 超轻或特轻系列
载荷很大 重系列
一般情况 轻或中系列
校核计算选择轴承类型
宽度系列 一般选正常系列 代号 0 1 2 3~6
宽度 窄 正常 宽 特宽
代号 0,1 2 3 4
直径 特轻 轻 中 重
§13-4 滚动轴承的工作情况
一, 滚动轴承工作时轴承元件上的载荷分布
以向心轴承为例由于游隙及各元件的弹性变形 ……,。
承载区 非承载区
载荷 轴向力,由滚动体平均分担
rFzF
5
m a x ?
受载滚动
体的数目
游隙
弹性变形量
影响
承载区 ? 180?
受最大径向载荷的滚动体负载为：
径向载荷：
二, 滚动轴承工作时轴承元件上的应力分布
三, 轴向载荷对应力分布的影响
对于角接
触球轴承或圆
柱滚子轴承，
在 Fr的作用下,
diF
NiF分解
NiF?
当只有最下面
一个滚动体受载时：
?tgFFF rda ??
当受载滚动体数目增多时：
??
??
??
n
i
Ni
n
i
did tgFFF
11
?
? ?tgFr?
在 Fr的作用下，由于内部结构的原因还存在一个 附加
（或派生）的轴向力 F′ 的作用。 F′ 有使内圈和滚动体
连同轴颈与外圈分离的趋势。
大小,见 P315表 13-7 方
向,…角接触轴承要 成对使用，对称安装。（面对面或背靠背）
?? tgFtgFFF r
n
i
Ni
n
i
did ??? ??
?? 11
?
1）角接触轴承总在 Fr和 Fa联合作用下，为了保持较多的滚动
体受载应使 ；
2）对同一轴承 （即 ?相同）在相同 Fr作用下，当受载滚动体
数目不同时，派生的轴向力也不同，就需要不同的轴向力
Fa来平衡它。也就是说,Fa ?,N? 。
?tgFF ra,?
对于角接触轴承,为了保证可靠地工作，应使至少下
半圈滚动体全部受载。
结论
§13-5 滚动轴承尺寸的选择
一,滚动轴承的失效形式和基本额定寿命
? 滚动轴承的失效形式
失效形式 对策
1,点蚀 寿命计算
2,塑性变形 静载荷计算，正确使用
3,磨损 润滑，密封
4,元件回火 润滑，散热，限制最高转速
? 寿命：
5,元件破裂 正确安装使用
轴承一个套圈或滚动体的
材料首次出现疲劳扩展之前，
一个套圈相对另一套圈的转数
或工作小时数称为 轴承的寿命 。
? 基本额定寿命：
亦即,轴承达到基本额定寿命，失效的概率为 10%。
轴承达到基本额定寿命，未效的概率为 90%。
二,滚动轴承的基本额定动载荷
基本额定动载荷,额定寿命为 106转时轴承所能承受的载荷 。
常用字母 C（ Cr,Ca） 表示 。
注意，对向心轴承，额定动载荷 Cr指的是载荷的径向
分量；对推力轴承，额定动载荷 Ca指的是中心轴向载荷。
各类轴承的额定动载荷可参考手册
。
采用常规材料、常规制造方法的一批型号相同的滚动
轴承，在相同的常规运转条件（实验室条件）下工作，其
中 10%的轴承发生疲劳点蚀,90%的轴承未发生疲劳点蚀前
的运转总转数或一定转速下的工作小时数。记为 L10或 Lh。
同类轴承,C 轴承尺寸 承载能力
三,滚动轴承寿命的计算公式
？时，，当时,???? 10610 10 LCPLCP
滚动轴承的基本额定寿命和载荷间的关系为：
co n stLP ?10? 于是有 101 LPC ??? ??
)10()( 610 ?PCL ?
寿命指数 ε
球轴承 ε =3，
滚子轴承 ε =10/3
6610 10/60m in )/()10( ??? rnLL h转
以小时表示
hL
P
C
n
L hh '
6
60
10 ??
?
??
?
?? ?
预期寿命,设计时给定的目
标寿命 。 各类机械中轴承的
预期寿命参考 P311表 13-3
考虑到温度变化，引入温度系数 （ P313表 13-4）
hL
P
Cf
n
L hth '
6
60
10 ??
?
??
?
?? ? NLn
f
PC
h
t
?
1
610
60
?
?
??
?
??
四,滚动轴承的当量动载荷
基本额定动载荷 C 向心轴承 纯径向载荷纯轴向载荷推力轴承
?
6
'
'
10
60 hnL
PC ?
1.校核轴承寿命
已知 轴承型号 ( 即 C )外载
P
hPCfnL th ?)(6010
6
?
?hL
轴承寿命
'hL
预期寿命？
？
2.选择轴承型号 ( 即 C )
已知 外载
P
'hL预期寿命
?'C 所选轴承的满足预期寿命时轴承的 C
滚动轴承寿命的计算公式的应用
ar YFXF ?
转化
P当量动载荷
在该载荷作用下，轴承的寿命与实际复合载荷作用相同。
?P
对只承受 的推力轴承：
aF
径向载荷系数 P314表 13-5
轴向载荷系数
P314表 13-5
1） 对实际接触角为零的向心轴承,Y恒为零；对实际接触
角为 90?的推力轴承,X恒为零。
2） 由表 13-5可知，对于角接触轴承（单列），当
时,X=1,Y=0。这说明只要轴向力没有大于一定程度，
寿命计算时可以不考虑轴向力的影响，为什麽呢？
eFF ra ?/
说明
同时承受, 复合载荷的向心轴承：
rF aF
实际工作中，轴承同时受, 复合作用
rF aF
Pf aF
rFPf
对只承受 的向心轴承：
rF
）（Pf
考虑实际工况，引入载
荷系数 （ P315表 13-6）
Pf
eaF
erF
eaF
erF
1）径向力 Fr,作用点：
大小：
2）内部轴向力 Fd：
计算角接触轴承的
轴向载荷时要同时考虑
由轴承径向载荷引起的
附加轴向力 和作用于轴
上的 其他轴向力的合力 。
3）轴向载荷 Fa的计算：
大小：
作用点：
方向：
）（ arp YFXFfP ??
Fr2Fr1
Fd1 Fd2
Fr2
Fd2
Fr1
Fd1
见 P315表 13-7
五,角接触轴承的径向载荷轴向载荷的计算：
Ⅰ Ⅱ
FeaFd1 Fd2
22
2112111
da
eadddeadda
FF
FFFFFFFWF
?
????????
112 WFFF dead ???
121 dead FFFW ???
1）
12 dead FFF ??
时
V
W1
V
W2
讨论 压紧 放松
放松 压紧
12 dead FFF ?
<=
>
122 dead FWFF ??? eadd FFFW ??? 212
eadddeadda
da
FFFFFFFWF
FF
????????
?
1221222
11
2）
12 dead FFF ??
时
3）
12 dead FFF ??
时
1., 放松, 轴承的轴向力等于其派生轴向力；
2., 压紧, 轴承的轴向力等于外部轴向力的代数和。结论
１）标明各个轴向力（内、外的方向）。
２）根据合力，判断轴承, 放松端, 和, 压紧端, 。
３）放松端轴承的轴向力 Fa=它自身的附加轴向力；
压紧端轴承的轴向力 Fa=除去它自身的附加轴向力外，
其余轴向力的矢量合力。
）（ arp YFXFfP ??eFF
r
a
>?
YX,
CLh,
4）
hL
P
Cf
n
L hth '
6
60
10 ?
?
?
??
?
?? ? NLn
f
P
C h
t
?
1
610
60
?
?
?
?
?
??
计算轴承寿命的方法归纳：
判别系数,e
1）初选
1e
11 rd eFF ?
22 rd eFF ?
1aF
2aF
101
3.12 e
C
F a ?
2）再算 1e
1e 比
较
2）
相差较
大重新
计算
相差不大
输出结果
11 rd eFF ?
22 rd eFF ?
1aF
2aF
102
3.12 eCF a ?
102
3.12 e
C
F a ?
101
3.12 e
C
F a ?
转速小于 10r/min,静强度计算
转速大于 10r/min,寿命计算
高速轴承，寿命计算，校验极限转速
七,滚动轴承的静载荷计算
ar FYFXP 000 ??
? 当量静载荷：
0
0
0 S
P
C ?
静强度安全系数，
P318表 13-8
? 慢摆动或转速极低的轴承失效形式是塑性变形。
? 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。
? 静强度计算：
八,不同可靠度时滚动轴承尺寸的选择
hPCfnL tn ?? )(6010 1
6
? 101
LL n ??
寿命修正系数
1,某深沟球轴承的预期寿命为 8000小时，试计算下列三
种情况下的寿命各为多少？
(1) 当它承受的当量动载荷增加一倍时；
(2) 当它的转速提高一倍时；
(3)当它的基本额定动载荷 rC 增加一倍时。
例题分析
h
P
Cf
n
L th ?)(
60
10 6?
hh LL 32
1??
hh LL 2
1??
hh LL 32??
2,图示斜齿轮轴系，两端正装两个圆锥滚子轴承 30205，
轴上径向载荷 FR=3000N,轴向载荷 FA=500N,求轴承的轴
向载荷。
Fr1
50 50
1 2FR
FA
Fr1 Fr2
Fa=500N
21
1.计算径向力
2.计算内部轴向力 Fd
查手册 Y=1.6，由表 13-7
NYFFF rdd 7.4686.1215002 121 ?????
3.计算轴向载荷
21 dAd FFF ??
轴承 1放松,Fa1=Fd1=468.7N
轴承 2压紧,Fa2 = FA + Fd1=968.7N
解：
Fr2
Fd1 Fd2
Fr1= Fr2= 1500N
§13-6 滚动轴承的组合设计
除正确选择轴承类型和型号外，还必须合理设计轴承
的组合结构，才能保证轴承和轴系的正常工作。轴承的组
合设计主要包括：安装、调整、润滑、密封等。
1,轴向固定
2,周向固定：
配合
一, 轴承的固定形式
二, 滚动轴承与轴颈和座孔的配合
? 滚动轴承是标准
件，其内孔与外径配合
不必标注公差。内圈与
轴颈的配合是基孔制，
外圈与座孔为基轴制。
? 圆柱公差中基准
孔的 公差带在零线之上，
而 轴承内圈孔的公差带
在零线之下,所以轴承
内圈与轴的配合比圆柱
公差标准中规定的基孔制同类配合要紧的多。
? 轴承外圈与外壳孔的配合与圆柱公差标准中规定的
基轴制同类配合相比, 配合性质基本一致, 但由于轴承外
经的公差值较小, 因而配合也较紧 。
1）载荷的类型：摆动载荷、定向载荷
? 滚动轴承回转套圈一般受旋转载荷，应选紧配合，不回
转套圈受局部载荷应选较松的配合。
? 当轴承受摆动载荷时，内外圈均应选较紧配合。具体应
考虑以下几个方面：
承受摆动载荷
时，特别是承受重
载时，内外圈均应
选过盈配合
承受回转载荷
的内圈与轴应选过
度配合，承受局部
载荷的外圈一般选
用较松配合
重载宜紧、轻载宜松
轴承回转时，套圈的
温度通常比相邻零件的温
度高，应考虑热膨胀作用，
低温宜紧、高温宜松
轴承旋转精度
和运转平稳性要求
较高时，尽量避免
采用间隙配合
如果轴或轴承箱表面形状不
规则，将导致轴承内外圈的不
正常变形。对开式轴承箱与轴
承外圈的配合不宜采用过盈配
合。当轴承安装于薄壁、轻合
金轴承箱或空心轴上时，应选
较紧一些的配合
为了有利于装拆，特别
对于重型机械，为了缩短换
轴承中停时间，常采用间隙
配合，当根据其他条件决定
需用过盈配合时，可采用可
分离型轴承和带紧定套等特
殊结构的轴承
要求轴承套圈能在轴上有一
定的游动量时，通常承受固定载
荷的套圈以间隙配合安装。如果
内外圈为无挡边的圆柱滚子轴承
或滚针轴承作为游动端时，内外
圈均可采用过盈配合
2）载荷大小；
3）工作温度；
4）旋转精度；
5）结构要素；
6）装拆方便；
7）轴向位移。
1,双支点单向固定
一个轴承限制一个方向的轴向位移, 适合于普通工
作温度下的短轴, 预留间隙应使稳定工作时的径向间隙
合适 。
三, 轴系的固定形式
双支点单向固定
双支点单向固定
注意,这种情况下，随轴承安装方式的不同（背对背或面
对），轴系的刚度和拆卸、调整性能有较大的差异，
应视具体情况采用合适的安装方式。
安装方式,正装（面对面） 反装（背靠背 )
刚度好
刚度好
2,单支点双向固定，另一支点游动：
适合长轴或工作温度较高的轴。
单支点双向固定
细长轴；
跨距大；
温升大。
单支点双向固定
细长轴；
跨距大；
温升大。
3,两端游动
仅用于装人字齿轮的轴, 为减小轴向窜动惯量, 一
般小齿轮轴游动, 装大齿轮的轴双向固定 。
1,预紧
四, 轴承预紧和轴系位置的调整
目的：提高旋转精度、刚度，减小振动。
即安装时消除游隙，使轴承中保持一定轴向力。
2,轴系位置调整
原理是使两个轴承同时作轴向移动。视具体情况，
可将预紧和调整位置综合或分置。
垫片圆螺母
圆螺母
调整盘
定位轴肩高度应低于内圈高度
五, 轴承的装拆：
外圈应留拆卸高度或设计拆卸螺孔
六, 润滑
1,润滑的目的 — 减摩, 降温, 防锈, 吸振, 当采用润滑
脂时, 还有密封作用 。
2,润滑剂,润滑油、润滑脂、固体润滑剂。
根据速度因数（ dn值）参考 P324表 13-10选取。
3,润滑方法：
? 油谷润滑：
? 滴油润滑：
?飞溅润滑：
1.接触式密封 结构简单、密封可靠，但适应的转速不大，
通常轴颈的表面粗糙度值要求较小。
毡圈 V?5?7m/s
唇形密封圈 V?10?15m/s
密封环
2.非接触式密封 间隙密封无磨损，适应的转速可以很大，
对轴颈的加工精度要求也低，但结构复，有些结构要求剖
分结构，应用不如接触密封广。必要的情况下，可采用组
合密封，效果最好。
缝隙密封
甩油密封
曲路密封 （迷宫密封）
七,滚动轴承的密封装置
目的,防尘、防漏油
方式：
唇形密封圈
1.接触式密封
缝隙密封
曲路密封（迷宫密封）
2.非接触式密封
1,选用滚动轴承一般应考虑哪些问题？
2,解释名词：滚动轴承的基本额定寿命, 滚动轴承的基本额定动
载荷 。
3,寿命计算的目的是什么？ 静强度计算的目的又是什么？
4,简述求角接触轴承所受轴向力的方法 。
5,滚动轴承的组合设计一般应考虑哪些问题？
6,间隙密封和接触密封各有哪些特点？ 各适
于什么情况？
7,图示轴支承在两个 7207AC轴承上, 跨度为
240mm,轴上载荷 Fr = 2800N,Fa = 750N，
力的方向和作用点如图 。 试计算轴承 C,D
所受的轴向载荷 AC,AD。
8,今有一深沟球轴承, 原来承受的当量动载荷为 P,寿命为 Lh。 问：
若载荷由 P变为 2P,寿命 Lh怎样变化？ 若转速由 n变为 n/2,寿命
Lh又怎样变化？
9,滚动轴承的工况可是如下两种之一,① 外圈固定内圈转 ② 内圈
固定外圈转 。 设载荷与转速都不变, 问这两种工况下, 哪一种
更容易产生疲劳点蚀？ 为什么？
思
考
题
机械设计作业集（ 1）,P28
题 13-23
Fd1 Fd2
Fr1 Fr2ea
er
V
1）
12 dead FFF ??
时
W1 W2
压紧 放松
压紧放松
V
2）
12 dead FFF ??
时
