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　　第 14 章轴承 § 14.1 轴承的功用和类型 § 14.2 滚动轴承的组成、类型及特点 § 14.3 滚动轴承的代号 § 14.4 滚动轴承类型的选择 § 14.5 滚动轴承的工作情况分析及计算 § 14.6 滚动轴承的选择 § 14.7 滚动轴承的组合设计 § 14.8 汽车轴承概述 14.1轴承的功用和类型 轴承的作用是支承轴。轴在工作时可以是旋转的，也可以是静止的。 一、轴承应满足如下基本要求： 1．能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。 2．具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。 3．具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。 二、轴承的分类 根据轴承中摩擦的性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。 根据能承受载荷的方向，可分为向心轴承、推力轴承、向心推力轴承。 (或称为径向轴承、止推轴承、径向止推轴承）。 14.2滚动轴承的组成、类型及特点 14.2.1滚动轴承的组成 滚动轴承一般由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成。 内圈装在轴径上，与轴一起转动。外圈装在机座的轴承孔内，一般不转动。 内外圈上设置有滚道，当内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着滚道滚动。 保持架使滚动体均匀分布在滚道上，减少滚动体之间的碰撞和磨损。 1 1 2 3 4 2 3 3 14.2滚动轴承的组成、类型及特点 ◆内圈通常与轴是紧配合，并与轴一起旋转。 ◆外圈通常与轴承座孔或机械部件的壳体配合，起支撑作用。 ◆滚动体借助保持架均匀的排列在内、外圈之间，它的 形状、大小和数量直接决定轴承的承载能力。 ◆保持架将滚动体均匀的分隔开，引导滚动体在正确的 轨道上运动。 14.2滚动轴承的组成、类型及特点 滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和接触疲劳强度、良好的 耐磨性和冲击韧性。 ?一般用特殊轴承钢制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、 GCr9等 滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光，以提高其接触疲劳强度。 保持架多用低碳钢板通过冲压成形方法制造，也可采用有色金属或塑料 等材料。 为适应某些特殊要求，有些滚动轴承还要附加其他特殊元件或采用特殊 结构，如轴承无内圈或外圈、带有防尘密封结构或在外圈上加止动环等。 14.2滚动轴承的组成、类型及特点 常见的滚动体有六种形状，一种是球形，五种是滚子。 14.2滚动轴承的组成、类型及特点 滚珠（钢球） 轴滚 承子 载形 荷状 和、 性大 能小 的、 影数 响量 ？对 球面滚子(对称形)球面滚子(非对称形) 圆柱滚子滚针 圆锥滚子 14.2滚动轴承的组成、类型及特点 黑色金属保持架 非金属保持架 有色金属保持架 低碳钢\不锈钢胶木\塑料(尼龙66)黄铜\青铜\铝合金 14.2滚动轴承的组成、类型及特点 为了适用于某些特殊 的使用要求，有的轴承会 增加或减少一些零件。 带油脂密封轴承外圈带止动环轴承 无外圈轴承无内圈轴承既无外圈也无内圈 14.2滚动轴承的组成、类型及特点 ? ◆具有较高的接触疲劳强度； ◆良好的耐磨性； ◆有较高的弹性极限； ◆有适宜的硬度； ◆有一定的韧性； ◆有良好的尺寸稳定性； ◆有一定的防锈性能； ◆有良好的工艺性能； 14.2滚动轴承的组成、类型及特点 ? 滚动轴承钢的冶炼质量，如钢的纯洁度、组织和均匀性等均比一般工 业用钢要求高。 一般轴承用钢主要是铬轴承钢，含碳 1% 左右 (0.95~1.05) ，加入铬 1.5% 左右 (1.3~1.65) 并含有少量的锰、硅的共析钢。 铬可以改善轴承钢的热处理性能、提高淬透性、组织均匀性、回火稳 定性。热处理后，使钢获得较高而均匀的硬度以及提高耐磨性和获得均 匀组织。铬还可以提高钢的防锈性能和磨削性能，但当铬含量超过 1.65% 时，钢的热处理性能会明会下降。因此，铬含量一般控制在 1.65% 以下。 14.2滚动轴承的组成、类型及特点 ? ◆高碳铬轴承钢。如 GCr15 和 GCr15SiMn 淬透性 后者优 于前者 ◆渗碳轴承钢。经渗碳后，表面硬度高，心部韧性好 ◆耐腐蚀轴承钢。如常说的不锈钢轴承 ◆高温轴承钢。可在大于 250 ℃环境中正常工作 14.2滚动轴承的组成、类型及特点 14.2.2滚动轴承的类型 1、按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同可分为向心轴承和推力轴承 向心轴承 径向接触轴承：公称接触角α=0 °， 主要承受径向载荷，可承受较 小的轴向载荷。 向心角接触轴承：公称接触角α=0 °～ 45 °， 同时承受径向载荷和 轴向载荷。 推力轴承 推力角接触轴承：公称接触角α=45 °～ 90 °， 主要承受轴向载荷， 可承受较小的轴向载荷。 轴向接触轴承：公称接触角α=90 °， 只能承受轴向载荷。 滚动轴承公共接触角 14.2滚动轴承的组成、类型及特点 14.2滚动轴承的组成、类型及特点 深沟球圆柱滚子角接触圆锥滚子 向心角接触轴承 球面滚子 径向接触轴承 14.2滚动轴承的组成、类型及特点 推力球圆柱滚子角接触 推力角接触轴承 圆锥滚子 轴向接触轴承 14.2滚动轴承的组成、类型及特点 2、按滚动体的种类 可分为球轴承和滚 子轴承 ?在外廓尺寸相同的 条件下，滚子轴承比 球轴承的承载能力和 耐冲击能力都好，但 球轴承摩擦小、高速 性能好。 球 轴 承 滚 子 轴 承 14.2滚动轴承的组成、类型及特点 ●从形状上看，滚针和滚柱区别的标准有两种：第一就是比例 2.5 为分界点。 第二种标准是以比例 4 为标准。 ●从受力的角度来讲，滚针完全不承受轴向力（滚针的端面是不磨的，如果 和挡肩接触，则摩擦非常大），而滚柱，如果滚道带挡肩的话是可以承受一定 轴向力的，当然不能太大，原则是不超过径向力的 1/10 。 ●从应用上看，滚针主要应用于空间受限制的场合，所以汽车，摩托车，纺机 上应用广泛。而且滚针的内圈是选配的，说白了就是如果轴的硬度，粗糙度等 符合要求的，可以不配内圈（空间本来就有限），但是如果轴的加工程度比较 低，或者比较软，则需要另配内圈作为滚道。而滚柱常用于支撑轴的浮动端， 以吸收轴的膨胀量。扎机上四列滚柱用的较多，主要是滚柱承载力非常大。 14.2滚动轴承的组成、类型及特点 3.按工作时能否调心可分为调心轴承和非调心轴承。 4.按安装轴承时其内、外圈可否分别安装，分为可分离轴承和不可分离轴承。 5.按公差等级可分为0、6、5、4、2级滚动轴承，其中2级精度最高，0级 为普通级。另外还只有用于圆锥滚子轴承的6x公差等级。。 6.按照运动方式可分为回转运动轴承和直线.按照轴承滚动体的列数分类。 8.按照轴承的外形尺寸大小分类。 14.2 滚动轴承的组成、类型及特点 1、微型轴承 —— 公称外径尺寸范围 D 26mm 的轴承； 2、小型轴承 —— 公称外径尺寸范围为 26 ≤D 60mm 的轴承； 3、中小型轴承 —— 公称外径尺寸范围为 60≤D 120mm 的轴承； 4、中大型轴承 —— 公称外径尺寸范围为 120≤D 200mm 的轴承； 5、大型轴承 —— 公称外径尺寸范围为 200≤D 400mm 的轴承； 6、特大型轴承 —— 公称外径尺寸范围 400≤D 2000mm 的轴承； 7、重大型轴承 —— 公称外径尺寸范围 D≥2000mm 的轴承； 14.2 滚动轴承的组成、类型及特点 14.2 滚动轴承的组成、类型及特点 14.2.3 ◆摩擦系数小，能耗少，机械效率高； ◆外形尺寸已标准化，具有互换性，安装、拆卸和维 一修都很方便； ◆轴向结构紧凑，使机器的轴向尺寸大为减少； ◆精度高、磨损小、寿命长，且能在较长的时间内保 一持轴的安装精度； ◆具有自动调心特性的轴承，当主轴有轻微挠曲或配 一合部件不同心时仍能正常工作； ◆适宜于专业化大批量生产，质量稳定、可靠，生产 一效率高，成本低； 14.3 滚动轴承的代号 代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272规定。 滚动轴承代号构成： 前置代号 轴 承 的 分 部 件 代 号 五 基本代号 四 三 二 一 尺寸系 列代号 宽 直 度 径 系 系 列 列 代 代 号 号 内 部 结 构 代 号 密 封 与 防 尘 结 构 代 号 保 持 架 及 其 材 料 代 号 后置代号 特 殊 轴 承 材 料 代 号 公 差 等 级 代 号 游 隙 代 号 多 轴 承 配 置 代 号 其 它 代 号 类 型 代 号 内 径 代 号 基本代号——表示轴承的类型与尺寸等主要特征。 后置代号——表示轴承的精度与材料的特征。 前置代号——表示轴承的分部件。 14.3 滚动轴承的代号 14.3 滚动轴承的代号 基本代号由轴承类型代号，尺寸系列代号和内径代号三部分自左 至右顺序排列组成。 1、类型代号 ◆ 0—双列角接触轴承 ◆ 1—调心球轴承 ◆ 2—调心滚子轴承和 推力调心滚子轴承 ◆ 6 —深沟球轴承 ◆ 7 —角接触球轴承 ◆ 8 —推力圆柱滚子轴承 ◆ N —圆柱滚子轴承 ◆ 3—圆锥滚子轴承 ◆ 4—双列深沟球轴承 ◆ 5—推力球轴承 ◆ U —外球面球轴承 ◆ QJ—四点接触球轴承 14.3 滚动轴承的代号 前置 代号 基本代号 类型 尺 代号 寸 系 列 代 号 6 NUP 内 径 代 号 后置代号 1 内 部 结 构 2 密 封 结 构 3 保 持 架 及 其 材 料 4 轴 承 材 料 5 公 差 等 级 6 游 隙 7 配 置 8 其 他 举例 成套 轴承 分部 件 6204-2Z/P63 NUP207E 02 04 02 07 E 2Z P6 C3 51840/P52 5 18 40 P5 C2 14.4 滚动轴承的类型的选择 14.4.1影响轴承承载能力的参数 1.游隙 内、外滚道与滚动体之间的间隙称为游隙，即为当一个座圈固定时，另 一座圈沿径向或轴向的最大移动量。 游隙可影响轴承的运动精度、寿命、噪声、承载能力等。 14.4 滚动轴承的类型的选择 ◆滚动轴承的游隙分为径向游隙和轴向游隙。 径向游隙：在无载荷时，当一个套圈固定不动，另一个套圈 相对于固定套圈沿径向由一个极端位置到另一个极端位置的移 动量。 轴向游隙：在无载荷时，当一个套圈固定不动，另一个套圈 相对于固定套圈沿轴向由一个极端位置到另一个极端位置的移 动量。 14.4 滚动轴承的类型的选择 径向游隙 轴向游隙 14.4 滚动轴承的类型的选择 ◆轴承游隙又分为原始游隙、安装游隙和工作游隙。 原始游隙：轴承未安装前的游隙； 安装游隙：轴承安装后的游隙。由于过盈配合的关系，安装游 隙要小于原始游； 工作游隙：轴承在实际运转条件下的游隙。当工作游隙为微 负值时，轴承的疲劳寿命最长但随着负游隙的增大疲劳寿命同 显著下降。因此，选择轴承的游隙时，一般使工作游隙为零或 略为正为宜。 14.4 滚动轴承的类型的选择 1 、原始游隙 2 、安装游隙 3 、工作游隙 14.4 滚动轴承的类型的选择 ◆轴承的游隙对轴承的载荷分布、振动、噪声、摩擦、使用寿命和机 械的运动精度等有很大的影响。 ◆由于游隙是决定轴承能否正常工作的一个重要因素。选择适宜的轴 承游隙，可以使载荷在滚动体之间合理分布；能限制轴（或外壳）的 轴向和径向位移以保证轴的旋转精度；使轴承在要求的温度下能正常 工作；可减少轴承工作时的振动和噪声等。由此可见，轴承游隙对轴 承寿命、温升、振动和噪声有很大的影响。因此，为保证轴承的正常 工作，必须根据使用条件，选择适宜的轴承游隙。 ◆使用经验表明，对于球轴承最适宜的工作游隙近似为零；对于滚子 轴承最适宜的工作状况应保持少量的工作游隙。在要求支承刚性良好 的部件中（例如机床主轴），也可以有一定数值的预紧，因少量的预 载荷对轴承没有损伤性的影响。 14.4 滚动轴承的类型的选择 2.极限转速 滚动轴承在一定载荷和润滑条件下，允许的最高转速称为极限转速。转 速过高会产生高温，润滑失效产生破坏。 3.偏位角 安装误差或轴的变形等都会引起轴承内外圈中心线法线相对倾斜，其倾 斜角d称为偏位角。 3.接触角 由轴承结构类型所决定的接触角称为公称接触角。 14.4 滚动轴承的类型的选择 14.4.2滚动轴承类型的选择 载荷条件 轴承受载荷的大小、方向和性质是选择轴承类型的主要依据 转速条件 选择轴承类型时应注意其允许的极限转速n lim 装调性能 3类和N类的内外圈分离，便于拆装。为方便长轴上轴承的拆装， 可选用带内锥孔和紧定套的轴承 调心性能 轴承内、外圈轴线间的偏位角应控制在极限之内，对安装精度 差的轴承，宜选用调心轴承。 经济性 在满足使用条件的情况下优先选用价格低廉的轴承。 14.5 滚动轴承的工作情况分析及计算 14.5.1滚动轴承的受载情况分析 轴承转动时，承 受径向载荷Fr，外圈 固定。当内圈随轴转 动时，滚动体滚动， 内、外圈与滚动体的 接触点不断发生变化， 其表面接触应力随着 位置的不同作脉动循 环变化。滚动体在上 面位置时不受载荷， 滚到下面位置受载荷 最大，两侧所受载荷 逐渐减小。所以轴承 元件受到脉动循环的 接触应力。 点击上图观看动画演示 14.5 滚动轴承的工作情况分析及计算 14.5.2滚动轴承的失效形式和计算准则 1.失效形式 正 常 破 坏 形 式 14.5 滚动轴承的工作情况分析及计算 滚动轴承在安装、配合、润滑、密封和维护保养正常的情况下，绝 大多数轴承因疲劳剥落而破坏，或因摩擦磨损使轴承精度丧失而不能 继续使用。疲劳和磨损属于正常的破坏。 ◆疲劳剥落 ◆裂纹和断裂 14.5 滚动轴承的工作情况分析及计算 ◆压痕 ◆磨损 ◆电流腐蚀 ◆锈蚀 14.5 滚动轴承的工作情况分析及计算 ◆保持架断裂 14.5 滚动轴承的工作情况分析及计算 2.计算准则 对于一般转速的轴承，即10r/min