9—3 滚动轴承轴系结构设计
滚动 轴承轴系的结构设计，主要是解决轴承在机器中的固定、调整、预紧、配合、装拆、润滑与密封等问题。
一、支承部分的刚度和同轴度
轴承在载荷的作用下应具有一定的旋转精度和寿命，这就要求轴承以及与轴承相配的轴、轴承座或箱体都应具有足够的刚度。一般外壳及轴承座孔壁均应有足够的厚度，壁板上的轴承座的悬臂应尽可能地缩短，并用加强筋来增强支承部位的刚度 ( 图 9 － 12) 。如果外壳是用轻合金或非金属制成的，安装轴承处应采用钢或铸铁制的套杯 ( 图 9 － 13) 。
对于一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持同心，以免轴承内外圈间产生过大的偏斜。最好的办法是采用整体结构的外壳，并把安装轴承的两个孔一次镗出。如在一根轴上装有不同尺寸的轴承时，外壳上的轴承孔仍应一次镗出，这时可利用衬筒来安装尺寸较小的轴承。当两个轴承孔分在两个外壳上时，则应把两个外壳组合在一起进行镗孔。
图 9—12 用加强筋 增强轴承座孔刚度
图 9—13 利用 套杯安装轴承
二、滚动轴承的轴向固定
滚动轴承的轴向固定，包括轴承外圈与机座的固定和轴承内圈与轴的固定。对这两种固定的要求取决于轴系 ( 轴、轴上零件、轴承与机座的组合 ) 的使用和布置情况。一方面，轴和轴承相对于机座应有确定的位置，以保证轴上零件能正常地传递力和运动；另一方面，由于工作中轴和机座的温度不相等 ( 通常轴的温度高于机座的温度 ) ，而温差可能产生较大的温度应力。为保证轴系中不致产生过大的温度应力，应在适当的部位设置足够大的间隙，使轴可以自由伸缩。常见的滚动轴承的轴向固定形式有如下几种。
1 . 两端固定支承
如图 9 － 14 所示，轴两端的轴承各限制轴在一个方向的轴向移动，合起来就限制轴的双向移动。为补偿轴的受热伸长，轴承盖与外圈端面之间应留有 0.25 ～
Harbin Institute of Technology
设计说明书
设计课题： 滚动轴承，轴系的组合结构设计
课程名称： 机械学基础
姓 名： 潘瑞
学 号：
班 级： 0936104
院 系： 英才学院自动化
设计要求：
一钢制圆轴，装有两胶带轮A和B，两轮有相同的直径D=360mm，重量为P=1kN，A轮上胶带的张力是水平方向的，B轮胶带的张力是垂直方向的，它们的大小如下图所示。设圆轴的许用应力[σ]=80MPa，轴的转速n=960r/min，带轮宽b=60mm，寿命为50000小时。
1). 按强度条件求轴所需的最小直径
2). 选择轴承型号（按受力条件及寿命要求）
3). 按双支点单向固定的方法，设计轴承与轴的组合装配结构，画出装配图（3号图纸）
4). 从装配图中拆出轴，并画出轴的零件图（3号图纸）
设计步骤：
一、 根据强度条件计算轴所需的最小直径
1、 先计算C、D支点处的受力
从而可得D点所受轴向力
从而可得D点所受轴向力 2、计算弯矩，求得最小直径
水平方向上：
0120x时 10AMFx 12.5Mx
120300x时 2(120)0ACyMFxFx 255003Mx
竖直方向上：
0120x时 10AMPx 1Mx
120210x时 2(120)ACyMPxFx 22941012Mx
210300x时 3(120)()(120)0ACyBBMPxFxFPx
由弯矩图判断可得：C点为危险点，故可得：
解得 22332323.1127037.7[]dmm
所以，最小直径为37.7mm。
二、轴材料的确定
根据已知条件的[σ]=80MPa，为对称循环应力状态下的许用弯曲力，确定材料为合金钢。以上最小直径是按弯曲扭转组合强度计算而得来的，即在[σ]=80MPa的合金钢情况下，37.3dmm，强度足以达到要求。
Harbin Institute of Technology
设计说明书
设计课题： 滚动轴承，轴系的组合结构设计
课程名称： 机械学基础
姓 名： 潘瑞
学 号：
班 级： 0936104
院 系： 英才学院自动化
设计要求：
一钢制圆轴，装有两胶带轮A和B，两轮有相同的直径D=360mm，重量为P=1kN，A轮上胶带的张力是水平方向的，B轮胶带的张力是垂直方向的，它们的大小如下图所示。设圆轴的许用应力[σ]=80MPa，轴的转速n=960r/min，带轮宽b=60mm，寿命为50000小时。
1). 按强度条件求轴所需的最小直径
2). 选择轴承型号（按受力条件及寿命要求）
3). 按双支点单向固定的方法，设计轴承与轴的组合装配结构，画出装配图（3号图纸）
4). 从装配图中拆出轴，并画出轴的零件图（3号图纸）
设计步骤：
一、 根据强度条件计算轴所需的最小直径
1、 先计算C、D支点处的受力
从而可得D点所受轴向力
从而可得D点所受轴向力
2、计算弯矩，求得最小直径
水平方向上：
0120x时 10AMFx 12.5Mx 120300x时 2(120)0ACyMFxFx 255003Mx
竖直方向上：
0120x时 10AMPx 1Mx
120210x时 2(120)ACyMPxFx 22941012Mx
210300x时 3(120)()(120)0ACyBBMPxFxFPx
由弯矩图判断可得：C点为危险点，故可得：
解得 22332323.1127037.7[]dmm
所以，最小直径为37.7mm。
二、轴材料的确定
根据已知条件的[σ]=80MPa，为对称循环应力状态下的许用弯曲力，确定材料为合金钢。以上最小直径是按弯曲扭转组合强度计算而得来的，即在[σ]=80MPa的合金钢情况下，37.3dmm，强度足以达到要求。
●■ 中 ｚｏ ６ 期 ＴＥ￣ ＯＧＹ ＩＮ￣ 。 ＴＩＯＮ ２０－“ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８９７２．２０１０，２０。０６３ 滚动轴承的组合结构设计应考虑的问题 廉振红’王增胜 １，郑州职业技术学院机械工程系汽车教研室；２，黄河科技学院机械工程教研室
在 机械设计基础 课程教学中，滚 动轴承装置设计这部分内容是生产一线技 术人员直接接触最为广泛的实际问题。而 传统教学中对此却不太重视，因此，把轴 承的固定、装拆、调整、润滑、密封等实 践性很强的技术问题重新整合为轴承的组 合结构设计，使结构设计与工程实际技术 问题紧密结合。 １轴承的轴向固定定位 为保证滚动轴承轴系能正常传递轴向 力且不发生窜动，在轴上零件定位固定的 基础上，必须合理地设计轴系支点的轴向 固定结构。典型的结构形式有三类： １．１两端固定 工作温度变化不大和支承跨距较小 （跨距Ｌ＜４ＯＯｍｍ）的短轴，宜采用两端都 单向固定的形式…，如图ｌ所示。为允许 轴工作时有少量热膨胀，轴承安装时应留 有０．２５ｍｍ～０．４ｍｍ的轴向间隙（间隙很 小，结构图上不必画出），间隙量常用垫片 或调整螺钉调节。利用轴上两端轴承各限 制一个方向的轴向移动，合在一起就可以 限制轴的双向移动，轴的热伸长量可由轴 承自身的游隙进行补偿，或用调整垫片调 节。 图１ １．２一端双向固定、一端游动 当轴较长或工作温度较高时，轴的热 膨胀收缩量较大，宜采用一端双向固定、 一端游动的支点结构，如图２所示。固定 端由单个轴承或轴承组承受双向轴向力， 而游动端则保证轴伸缩时能自由游动。为 避免松脱，游动轴承内圈应与轴作轴向固 定（常采用弹性挡圈）。用圆柱滚子轴承作 游动支点时，轴承外圈要与机座作轴向固 定，靠滚子与套圈间的游动来保证轴的自 由伸缩。 图 １．３两端游动 要求能左右双向游动的轴，可采用两 端游动的轴系结构。如图３所示，为人字 齿轮传动的高速主动轴，为了自动补偿轮 齿两侧螺旋角的误差，使轮齿受力均匀， 采用允许轴系左右少量轴向游动的结构， 故两端都选用圆柱滚子轴承。与其相啮合 的低速齿轮轴系则必须两端固定，以便两 轴都得到轴向定位。 另外，轴承在轴上一般用轴肩或套筒 定位，定位端面与轴线保持良好的垂直 度。为保证可靠定位，轴肩圆角半径ｒ１必 须小于轴承的圆角半径ｒ。轴肩的高度通 常不大于内圈高度的３／４，过高不便于轴 承拆卸Ｉ ２ｌ。如图４。 圈４ 轴承内圈的轴向固定应根据轴向载荷 的大小选用轴端挡圈、圆螺母、轴用弹性 挡圈等结构。外圈则采用机座孔端面、孔 用弹性挡圈、压板、端盖等形式固定。如 图５所示。 一～盎．一盘 ２滚动轴承的配合
