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1、第八章 滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì),一、概述,1. 滾動(dòng)軸承部件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容,已知條件,設(shè)計(jì)內(nèi)容,工作條件,載荷大小及性質(zhì),轉(zhuǎn)速,工作溫度,選擇軸承的類(lèi)型,軸承的組合設(shè)計(jì),軸承的固定和調(diào)整,軸承的配合,軸承的潤(rùn)滑和密封,軸承尺寸的驗(yàn)算,,,,,,2. 滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu),內(nèi)圈 與軸配合,外圈 與機(jī)座配合,滾動(dòng)體 在滾道中產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦,球,滾子,圓柱滾子,滾針,鼓形滾子,圓錐滾子,非對(duì)稱(chēng)鼓形滾子,螺旋滾子,保持架 保持滾動(dòng)體位置,,,除滾動(dòng)體外，其它元件可有可無(wú),3. 滾動(dòng)軸承的主要類(lèi)型,向心軸承,徑向接觸軸承,向心角接觸軸承,主要承受,球軸承亦能承受較小,,,：滾動(dòng)體同外圈滾道接觸點(diǎn)的法線(xiàn)與垂直于軸承

2、軸心線(xiàn)的平面之間的夾角,推力軸承,推力角接觸軸承,軸向接觸軸承,也承受較小,主要承受,只能承受,,,,球軸承,滾子軸承,,4. 滾動(dòng)軸承的代號(hào),前置代號(hào),基本代號(hào),后置代號(hào),,,用字母和數(shù)字表示軸承的結(jié)構(gòu)、 公差及材料的特殊要求等,例如；,用字母表示軸承 的分部件,,,例如； L表示分離軸承 的可分離套圈,基本代號(hào),6 1 2 0 6,,,,,,內(nèi)徑代號(hào),直徑系列代號(hào) 同一內(nèi)徑有不同的直徑,寬度系列代號(hào) 內(nèi)外徑相同時(shí)有不同的寬度,6 深溝 球軸承,,,,,類(lèi)型代號(hào),,,7 角接觸球軸承,3 圓錐滾子軸承,5 推力球軸承,二、滾動(dòng)軸承的選擇,1. 類(lèi)型選擇,(1) 載荷的大小、方向和性質(zhì),載

3、荷大小,,?。?球軸承 (點(diǎn)接觸),大：,滾子軸承 (線(xiàn)接觸),載荷方向,,：深溝球軸承 (6類(lèi)),圓柱滾子軸承,：推力球軸承 (5類(lèi)),推力滾子軸承,和,,(6類(lèi)),(5類(lèi)) + ( 6類(lèi)),角接觸球軸承 (7類(lèi)),圓錐滾子軸承 (3類(lèi)),、,載荷性質(zhì),,平穩(wěn)：,球軸承,沖擊：,滾子軸承,(2) 轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)精度,球軸承 極限轉(zhuǎn)速 和 旋轉(zhuǎn)精度 比滾子軸承的高,推力軸承 極限轉(zhuǎn)速 低 (離心力使?jié)L動(dòng)體與保持架摩擦嚴(yán)重),整體保持架 極限轉(zhuǎn)速 比分離的高,球軸承,滾子軸承,高速、輕載,低速、重載,,,(3) 調(diào)心性能,(4) 其它,支承剛度差、軸承座孔不同心、多支點(diǎn),內(nèi)外圈相對(duì)偏轉(zhuǎn)一定角度仍可正

4、常運(yùn)轉(zhuǎn),裝拆方便,價(jià)格,球軸承比滾子軸承低,精度低的價(jià)格低 (一般公差等級(jí)選 0 級(jí) ),,內(nèi)外圈分離的軸承 (圓錐滾子軸承 ),2. 尺寸選擇,軸承內(nèi)徑,與軸頸直徑相等,直徑系列,載荷很小,,,超輕或特輕系列,載荷很大,重系列,一般情況,輕或中系列,,寬度系列,一般選正常系列,,,,,,,,,,,三、滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì),1. 軸承的軸向固定,(1) 軸承內(nèi)圈的軸向固定,軸肩,軸肩 + 彈性擋圈,軸肩 + 圓螺母與 止退墊圈,軸肩 + 軸端擋圈 與螺栓,不大時(shí),較大時(shí),較大時(shí),(2) 軸承外圈的軸向固定,軸承端蓋,軸承座孔凸肩,孔用彈性擋圈,,,,較大時(shí),較大時(shí),較小時(shí),(1) 兩

5、端固定,2. 軸承支承的結(jié)構(gòu)形式,軸上兩個(gè)支點(diǎn)上的軸承，其內(nèi)外圈的固定不能只從本身著眼,要求：,在軸向力作用下，軸不產(chǎn)生軸向竄動(dòng),軸受熱伸長(zhǎng)時(shí)，不致于影響軸承運(yùn)轉(zhuǎn),,每個(gè)支點(diǎn)限制軸的一個(gè)方向移動(dòng)， 合起來(lái)限制軸的雙向移動(dòng),間隙 C,,(2) 一端固定、一端游動(dòng),軸承內(nèi)部不能游動(dòng),軸承內(nèi)部可以游動(dòng),,,一個(gè)支點(diǎn)限制軸的雙向移動(dòng)， 一個(gè)支點(diǎn)可以軸向移動(dòng),(3) 兩端游動(dòng),由于左右螺旋角加工誤差， 人字齒輪軸會(huì)左右竄動(dòng)，,主動(dòng)軸設(shè)計(jì)為兩端游動(dòng)支承,從動(dòng)軸設(shè)計(jì)為兩端固定支承,3. 軸承支承設(shè)計(jì)的兩個(gè)特殊問(wèn)題,角接觸球軸承,圓錐滾子軸承,的排列,,正裝 “面對(duì)面”,反裝 “背靠背”,必須成對(duì)使用,懸臂受

6、力,調(diào)整間隙,變小,變大,變形小,變形大,方便,不便,跨距,典型支承結(jié)構(gòu),車(chē)床主軸的支承結(jié)構(gòu),一端固定、一端游動(dòng),螺母調(diào)整軸承游隙,螺母予緊軸承,,,4. 軸承間隙的調(diào)整,(1) 軸承內(nèi)部游隙的調(diào)整,墊片調(diào)整,螺釘調(diào)整,圓螺母調(diào)整,,,,(2) 軸承組合位置的調(diào)整,(3) 軸承的予緊,套杯結(jié)構(gòu),利用金屬墊片,消除游隙、提高 旋轉(zhuǎn)精度和支承 剛度,,,,5. 軸承的配合,配合,內(nèi)圈與軸,外圈與座孔,內(nèi)圈(動(dòng)圈) 取緊一點(diǎn),外圈(不動(dòng)圈) 取松一點(diǎn),避免滾道上某一 接觸點(diǎn)始終停留 在 A 處,平穩(wěn) 取松一點(diǎn),變化 取緊一點(diǎn),,,,取松一點(diǎn),6. 軸承的裝拆,定位軸肩高度應(yīng)低于內(nèi)圈高度,外圈應(yīng)留拆卸

7、高度或設(shè)計(jì)拆卸螺孔,7. 軸承的潤(rùn)滑與密封,(1) 軸承的潤(rùn)滑,減摩、降溫,潤(rùn)滑脂,潤(rùn)滑油,重載、低速,定期添加,高速、精密件,手工定期加油、飛濺、油泵,,(2) 軸承的密封,接觸式,非接觸式,,,氈圈密封,密封圈密封,間隙密封,迷宮密封,防油流出、防塵進(jìn)入,間隙密封,迷宮密封,密封圈密封,氈圈密封,四、滾動(dòng)軸承的受力分析及計(jì)算準(zhǔn)則,1. 受力分析,(1) 載荷分布,上半周滾動(dòng)體不受載,下半周滾動(dòng)體承載也不相同,滾動(dòng)體個(gè)數(shù),,(2) 應(yīng)力分布,滾動(dòng)體上某點(diǎn) a 的接觸應(yīng)力,內(nèi)圈上某點(diǎn) b 的接觸應(yīng)力,外圈上某點(diǎn) c 的接觸應(yīng)力,(以深溝球軸承 為例 ),,2. 失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則,控制動(dòng)載荷,

8、控制靜載荷,控制動(dòng)載荷,控制靜載荷,疲勞壽命計(jì)算,靜強(qiáng)度校核,,,五、滾動(dòng)軸承的疲勞壽命計(jì)算,1. 基本額定壽命,單個(gè)軸承的壽命不能作為同型號(hào)的一批軸承的壽命,基本額定壽命：一批相同軸承在試驗(yàn)條件下，10%的軸承發(fā)生 疲勞點(diǎn)蝕時(shí)所達(dá)到的壽命,對(duì)單個(gè)軸承而言，能達(dá)到此壽命的可靠度為 90%,2. 軸承的壽命計(jì)算式,(1) 載荷-壽命曲線(xiàn),對(duì)一批軸承，在不同載荷下作 壽命試驗(yàn)所得曲線(xiàn),(2) 基本額定動(dòng)載荷,基本額定動(dòng)載荷 C,,徑向,軸向,向心軸承 純徑向載荷,推力軸承 純軸向載荷,同類(lèi)軸承：,,,(3) 壽命計(jì)算式,外載為 P 時(shí)軸承的壽命,以小時(shí)表示,考慮到溫度變化，引入溫度系

9、數(shù),,,滾子軸承,球軸承,校核軸承壽命,已知,軸承型號(hào) ( 即C ),外載,？,？,,選擇軸承型號(hào) ( 即C ),已知,外載,,預(yù)期壽命,,,,,3. 軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷,基本額定動(dòng)載荷 C,,向心軸承,,純徑向載荷,純軸向載荷,推力軸承,,純載荷,當(dāng)量動(dòng)載荷,假想載荷,在該載荷作用下，軸承的壽命與實(shí)際復(fù)合載荷作用相同,,考慮實(shí)際工況，引入載荷系數(shù),徑向載荷系數(shù) X 和軸向載荷系數(shù) Y 的確定,基本額定靜載荷，軸承的極限靜載荷值，亦分,,,作用于滾動(dòng)體的法向反力,徑向分力,軸向分力,由于存在接觸角,(1) 派生軸向力,派生軸向力,承受徑向載荷,,,,,,對(duì)軸承 1：,(2) 軸向載荷的計(jì)算,左端軸肩,內(nèi)圈,外圈,端蓋,箱體,,,,,,,右端軸肩,軸承 2 的內(nèi)圈,外圈,端蓋,箱體,,,,,兩者取較大值,對(duì)軸承 2：,兩者取較大值,軸承壽命計(jì)算步驟,派生軸向力,,,軸向載荷,當(dāng)量動(dòng)載荷,,,,校核,選擇,計(jì)算,計(jì)算,六、滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度和極限轉(zhuǎn)速校核,1. 靜強(qiáng)度校核,2. 極限轉(zhuǎn)速校核,靜強(qiáng)度安全系數(shù),當(dāng)量靜載荷,最大工作轉(zhuǎn)速,載荷系數(shù),載荷分布系數(shù),軸承的極限轉(zhuǎn)速,,,,,,,,,,,,,