标准件、专门轴承厂生产，只需选型和组合设计。 §18.1 概述 标准件、专门轴承厂生产，只需选型和组合设计。

18.1.1构造 内圈 有时无 外圈 滚动体 核心元件：滑动→滚动 球 轴 承：球—点接触 滚子轴承：圆柱、圆锥、球 滚子、滚针—线接触 保持架 使滚动体等距离分布， ↓滚动体间的摩擦、磨损。

内外圈、滚动体：强度高、耐磨的铬锰高碳钢。 18.1.2 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。 18.1.3 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。

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；

18.2 滚动轴承的类型和选择 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。 α↑——承受轴向载荷能力↑ 按载荷方向、α的不用分为： 向心轴承——α= 0°~ 45°，主要径向载荷。 径向接触轴承：α=0°，如6、N类； 向心推力轴承 向心角接触轴承： ，如3、7类； 推力轴承——α= 45°~90°，主要轴向载荷； 轴向接触轴承： 推力角接触轴承：

主要掌握： 1、60000型:深沟球轴承 2、70000型:角接触球 轴承 3、30000型:圆锥滚子轴承 70000AC：α=25° 70000C：α=15° 70000B：α=40° 单向：单向Fa 4、N0000型:圆柱滚子轴承:内外圈间可自由移动 5、50000型:推力球轴承 双向：双向Fa 10000型：调心球 20000型：调心滚子 6、调心功能 外圈滚道为 内球面

同时Fa、Fr：角接触球轴承或圆锥滚子轴承； 18.2.2 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；

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

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↑↑； 举例： 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）

18.3 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。 表示轴承结构、形状、材料、公差等级等 有特殊要求时使用 基本代号 前置代号 后置代号 类型代号 尺寸系列 代号 内径代号 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

◆ 外径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)。 ◆内径代号特殊情况： 内径 d 10 12 15 17 代 号 00 01 02 03 ◆ 外径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)。 宽度系列代号：一般窄系列为“0”，通常不标注。 但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0”。 ◆ 公差等级代号：公差分2、4、5 、6(6x)、 0级，共五个级别。 高级 低级 以/P2 、/P4、 /P5、 /P6(/P6x)为代号，0级不标注 。

◆ 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 ◆ 配置代号 有时轴承需成对安装。 面对面（/DF） 背对背(/DB) 串联(/DT)

角接触球轴承，α=20°，d=30mm，精度为4级 举例： 7306AC/P4—— 角接触球轴承，α=20°，d=30mm，精度为4级 深沟球轴承 表示轴承内径 12 5=60mm 6 2 1 2 尺寸系列代号为2 圆柱滚子轴承 表示轴承内径 8 5=40mm N 2 2 0 8 尺寸系列代号为22 表示轴承内径 15 5=75mm 3 3 3 1 5 E 圆锥滚子轴承 加强型 尺寸系列代号为33

由于内部游隙，最多只有半圈滚动体受载，且受载大小不同。 18.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 18.4.1 向心轴承中作用力的分布 1、载荷分布 δ0——Fr作用线下滚动体变形量。 由于： δi <δ0 ∴ F2<F1<F0 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： 线接触轴承：

2、应力变化规律 内圈或滚动体上某一点σH的变化规律。 σH t 外圈上某一点σH的变化规律。 σH t 均为脉动循环。

18.4.2 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

∵ Fs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。 径向分力Fri 滚动体法向反力Fi 轴向分力Fsi （附加轴向力） 各种角接触轴承附加轴向力： 70000C 70000AC 70000B 30000 e —— 判断系数 P371 表18.4 Y —— 轴向动载系数 P371 表18.4 ∵ Fs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。

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。 简化画法 3类： 7类： = Fs Fs = Fs Fs Fs Fs 附加轴向力Fs是由于角接触轴承承受径向力Fr引起的。

1、疲劳点蚀：回转轴承上，各元件受脉动接触应力。 18.4.3 滚动轴承的失效 1、疲劳点蚀：回转轴承上，各元件受脉动接触应力。 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； 4、其它：电腐蚀、锈蚀、元件破裂等；

18.4.4 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） 2、摆动、n很低轴承( ）：静强度计算 3、高速轴承：寿命计算和 （=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

18.5 滚动轴承的动载荷和寿命计算 18.5.1 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。 最长寿命：不安全 计算时，若按 最低寿命：过于保守 ∴ 采用基本额定寿命。

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 发生疲劳点蚀前一套圈相对于另一套圈运转的总转数（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： 可靠性寿命修正系数 表18.10 （P380）

即：在C作用下，轴承工作106r而不点蚀失效的R=90% L10=106r时，轴承所能承受的最大恒定载荷。 3、基本额定动载荷C： 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 C 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 说明： 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

将Fr、Fa转化为与C性质相同的载荷——当量动载荷P 温度系数 硬度系数 18.5.2 当量动载荷 实际工作时，轴承可能同时受Fa、Fr 为了与C在相同条件下比较 转化 将Fr、Fa转化为与C性质相同的载荷——当量动载荷P —将Fr、Fa折合为Cr或Ca 式中： 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； 向心轴承：P=Fr；推力轴承：P=Fa

X、Y受e——轴向载荷“判断系数”影响 由 确定 1）当 时，Fa较小，忽略不计，取X=1、Y=0； ※ 2）当 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： fd——冲击载荷系数（表18.8）

18.5.3 基本额定寿命 1、已知： 时， 。 时， P—L曲线 球轴承：ε=3 ※ε— 寿命指数 滚子轴承：ε=10/3 ∴

工程中常用小时数表示寿命： n—轴承转速r/min ※注意：L10h与n有关，L10与n无关。 设计时，应： 用于校核寿命 ——轴承预期使用寿命 2、若已知 ，求得 （N） 查手册，选型号，使 用于设计选型

Fr作用点为“载荷作用中心”：位置用a表示。 18.5.4 角接触轴承的载荷计算 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）

18.5.4 角接触轴承的载荷计算 面对面安装

背对背安装

2、轴向载荷计算 （1）若 合力→右：轴有右移趋势 Fs1 Fs2 FA 阻止轴右移：F’s2 F’s2 右端轴承 “压紧” 左端轴承 “放松”

（2） 合力→左：轴有左移趋势 Fs1 Fs2 FA F’s1 左端“压紧” 右端“放松” 阻止轴左移：F’s1 正安装：合力指向端为“压紧端”

3）压紧端：Fa等于除本身Fs外，其它轴向力的代数和。 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。

1、求支反力（力平衡、力矩平衡）Fr1、Fr2； 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取 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； ？：是— X、Y查表，否— X=1、Y=0 4、根据 ？：是— X、Y查表，否— X=1、Y=0 ， 取

深沟球轴承：无Fs，∴FA由压紧端承受， 球轴承：ε=3 滚子轴承：ε=10/3 5、校核式： 设计选择式： 深沟球轴承：无Fs，∴FA由压紧端承受， 即：Fa压紧=FA， Fa放松=0 FA FR

18.6 滚动轴承的静载荷计算 18.6.1 基本额定静载荷 18.6.2 当量静载荷 计算方法如下： 取两式中大值 （18.15）

（18.16） （18.17） （18.18） 18.6.3 静载荷计算 （18.19）

18.7 极限转速 滚动轴承的极限转速N0是指轴承载一定工作条件下，达到所能承受最高热平衡温度时的转速值。

18.9 滚动轴承组合设计 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。 组合设计内容： 正确合理考虑轴承安装、固定、调整、密封、润滑、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。

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： 18.9.1 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） 6类

组合后，限制轴双向移动，承受双向轴向力FA。 3类和7类 用于 Δ 不大的轴。 t℃不高 每个轴承承受一个方向的轴向力。 组合后，限制轴双向移动，承受双向轴向力FA。

——允许轴少量热膨胀，用垫片或调整螺钉调节。 FA小:60000型 轴承类型 FA大:30000 70000 型 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。

2、一端双向固定、一端游动（单支点双向固定）： 用于 大的轴 Δ t℃较高 补偿Δ （游动端自由伸缩） 固定端：承受双向轴向力 （6；一对3、7类；向心推力组合） 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

6类 6类 N类

6类 一对7类 N类 一对3类

6类 向心推力组合

用于需左、右双向游动的轴，如人字齿轮的小齿轮轴。 3、两端游动 用于需左、右双向游动的轴，如人字齿轮的小齿轮轴。 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）

18.9.2 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。

温差法（大尺寸轴承）：热油＜80~90℃加热轴承或干冰冷却轴颈。 装： 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。 装： 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。 轴肩高度低于内圈高度的3/4。

从轴上拆轴承 各类工具

正安装：面对面安装(“×”),安装调整方便,用得较多。 18.9.3 滚动轴承的安装方式及调整 1、安装方式 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(“○”) 正、反安装将影响轴系刚度。

2、轴承组合的调整 1）轴承游隙的调整 垫片调整 螺钉调整 圆螺母调整

套杯与机座间的垫片用来调整锥齿轮轴的轴向位置 2）轴系位置的调整 套杯与机座间的垫片用来调整锥齿轮轴的轴向位置

通过增加或减少两个大端盖（轴承座）和箱体之间垫片垫片的厚度，对蜗轮轴系的轴向位置进行调整

18.9.4 滚动轴承的配合 游隙影响 运转精度 寿命 游隙↑→受载滚动体↓→承载↓ ∴ 游隙合适，其大、小受配合影响。 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）

∴ 选用双列轴承、滚子轴承、四点接触轴承。 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。 18.9.5 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。

可以↑轴承刚度、 ↑旋转精度、 ↑轴承寿命。 2、选择合理的轴承安装方式 悬伸端：反安装时，刚度↑ 两轴承间：正安装时，刚度↑ 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。

预紧方法 加金属垫片 磨窄套圈 内外套筒宽度

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。

18.10 润滑与密封 18.10.1 润滑 目的： 1. ↓摩擦阻力、↓磨损； 2. 吸振、冷却、防锈、密封等。 高速— 油润滑 方式： 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决定 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。

18.10.2 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 毡圈密封，脂润滑v＜5m/s 注意结构图 密封圈密封，油润滑v＜4~12m/s 静止件与运动件不能直接接触，轴与端盖间应有间隙。

非接触式——不受速度限制