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轴承组合的类型及特点为了保证轴承能够正常工作，除了合理选择轴承类型、尺寸外，还应正确的进行轴承的组合结构设计。
即解决轴系的轴向位置固定、轴承与相关零件的配合、间隙的调整、装拆、润滑和密封等几个方面的问题。
一、不同轴承组合类型的特点及其适用场合注意事项1、内圈固定问题：1）轴肩固定：承受大的轴向力；2）轴肩和弹性挡圈：用于深沟球轴承，所受轴向力不大，且转速不高的场合；3）轴肩和轴端压板：用于高转速及承受中等大的轴向力的场合；4）轴肩和圆螺母及止推垫圈：用于承受大的轴向力的场合。
5）设计时应该注意轴肩处圆角应小于轴承内圈圆角；轴肩高度应小于轴承内圈厚度（通常应不大于轴承内圈高度的3/4，过高不便于轴承的拆卸）。
2、外圈固定问题：1）孔肩和孔用弹性挡圈：用于深沟球轴承，所受轴向力不大的场合；2）止动环嵌入轴承外圈的止动槽内；3）端盖固定：单向固定承受大的轴向力，用于转速及很大轴向力的各类轴承；4）螺纹环：转速高、轴向力大且不宜使用轴承盖紧固的场合。
5）为了拆卸方便，孔肩高度要小于轴承外圈；6）轴承组合设计时，一根轴上的两个轴承座孔，必须保证同轴度，应一次镗出：轴承尺寸不同时刻加衬筒。
二、滚动轴承轴系支点固定结构1、双支点单向固定普通工作温度（t≤70℃）的短轴（跨距L≤400mm），常采用双支点单向固定的型式。
即两端支点中的每个支点分别承受一个方向的轴向力，限制轴承一个方向的运动，两个支点合起来就限制了轴的双向移动。
轴向力不大时，可采用深沟球轴承。
轴向力较大时，可选用一对角接触球轴承或一对圆锥滚子轴承。
考虑到轴工作时因受热而伸长，在轴承盖与外圈端面之间应留出0.25~0.4mm热补偿间隙（间隙很小，结构图上不必画出），间隙或游隙的大小，常用垫片或调整螺钉调节。
2、单支点双向固定应用场合：当轴承的跨度较长或工作温度较高时，轴有较大的热膨胀伸缩量，这时应采用单支点双向固定的轴承组合结构。
结构特点：两个方向的轴向力由同一支点上的轴承承受，这个支点上的轴承应是可以承受双向轴向载荷的轴承或轴承组合，这一端称为固定端。
滚动轴承的结构设计
滚动轴承的结构设计如下：
一、内圈
内圈是滚动轴承的主要组成部分之一，通常与轴配合安装。
内圈的外表面是圆柱形，内孔与轴颈配合，以保持轴承在轴上的正确位置。
内圈的材质通常为高碳钢或不锈钢，经过淬火和回火处理，以提高其硬度和耐磨性。
二、外圈
外圈是滚动轴承的另一个主要组成部分，通常与轴承座或轴承盖配合安装。
外圈的外表面是圆柱形，内孔与内圈配合，以保持轴承的旋转精度和稳定性。
外圈的材质通常为中碳钢或不锈钢，经过淬火和回火处理，以提高其硬度和耐磨性。
三、滚动体
滚动体是滚动轴承的核心部分，通常由球形或圆柱形的钢球或滚珠组成。
滚动体在轴承工作时，在内外圈之间滚动，减少摩擦和磨损，同时传递载荷。
滚动体的材质通常为高碳钢或不锈钢，经过淬火和回火处理，以提高其硬度和耐磨性。
四、保持架
保持架是滚动轴承的重要部件之一，其主要作用是引导滚动体在轴承内正确运动，防止滚动体相互碰撞或卡滞。
保持架的材质通常为轻质材料，如铝合金或塑料，以减轻轴承的重量和提高其旋转效率。
保持架的设计应考虑到滚动体的数量、尺寸和排列方式等因素，以确保轴承的正常运转和使用寿命。
总之，滚动轴承的结构设计需要考虑到多个方面，包括内圈、外圈、滚动体和保持架等。
每个部件都有其特定的作用和要求，共同保证轴承的性能和使用寿命。
同时，在选择和使用滚动轴承时，还需注意其类型、尺寸、载荷、转速等参数是否与使用要求相匹配。
第六节滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计的内容包括：轴承的定位和紧固、轴承的配置设计、轴承位置的调节、轴承的润滑与密封、轴承的配合以及轴承的装拆等问题。
（一）支承部分的刚性和同心度：若座体刚度低，则滚动体受力增大，因此，应适当增加壁厚、采用加强筋，并使轴承座孔同心，减小轴的偏转。
（二）轴承的配置（轴系固定）：支承部件的主要功能是对轴系回转零件起支承作用，并承受径向和轴向作用力，保证轴系部件在工作中能正常地传递轴向力以防止轴系发生轴向窜动而改变工作位置。
为满足功能要求，必须对滚动轴承支承部件进行轴向固定。
固定的目的：当轴受到外载荷作用时，使轴有正确的位置、防止轴的轴向窜动以及轴受热膨胀后将轴承卡死。
固定方法：两端固定、一端固定一端游动、两端游动。
1、双支点单向固定（两端固定）：两个轴承各限制一个不同方向的轴的轴向移动（只固定内、外圈相对的一个侧面）。
适用于较短的轴系（跨距≤400）温升不高的场合。
为了补偿轴的受热膨胀，装配时应留有一定的轴向间隙。
(a) (b)图所示为两端固定方法，每个支点的外侧各有一个顶住轴承外圈的轴承盖，它通过螺钉与机座联接，每个轴承盖限制轴系一个方向的轴向位移，合起来就限制了轴的双向位移。
轴向力FA的力流路线是通过轴肩、内圈、外圈及轴承盖来实现的。
图(a)为采用深沟轴承的结构，只能承受少量的轴向力；图(b)为采用角接触轴承的结构，可承受较大轴向力。
这种支承形式属功能集中型，每个轴承均承受径向力、轴向力的复合作用，简化了支承结构。
轴系部件工作时，由于功率损失会使温度升高，轴受热后伸长，从而影响轴承的正常工作。
因此支承部件结构设计时必须考虑热膨胀问题。
a、预留轴向间隙对于上图所示的两端固定结构型式，其缺陷是显而易见的。
由于两支点均被轴承盖固定，当轴受热伸长时，势必会使轴承受到附加载荷作用，影响轴承的使用寿命。
因此，两端固定型式仅适合于工作温升不高且轴较短的场合(跨距L400mm)，还应在轴承外圈与轴承盖之间留出轴向间隙C，以补偿轴的受热伸长。
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y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：6090410429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）2kN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：时时竖直方向上：时时时Fdx 水平方向：竖直方向:120 Nm97.5 Nm由弯矩图判断可得：C点为危险点，故可得：解得所以，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，，强度足以达到要求。
三、受力条件及寿命要求选择轴承型号由前面的受力分析可知：所要设计的轴仅受径向作用力，故优先考虑选择深沟球轴承。
分析：若选择深沟球轴承，,,,，，，，所以：根据题意经查GB/T 276-1994，选择6412型深沟球轴承，，。
带入验证：所以，，符合要求，故选择6412。
以下为深沟球轴承6412的相关参数如下表所示：/mm|d: 60四、设计轴承与轴的组合装配结构1、确定轴上零件的位置及轴上零件的固定方式首先确定将B胶带轮放在箱体内部中央，深沟球轴承对称的分布在B胶带轮两边，轴的左侧外延伸端安装A胶带轮。
双列圆锥滚子轴承结构设计
双列圆锥滚子轴承是一种能够承受较高径向和轴向负荷的滚动轴承。
它的结构设计通常包括内圈、外圈、滚子、保持架和封盖等组成部分。
1. 内圈和外圈：双列圆锥滚子轴承的内圈和外圈的几何形状和尺寸通常根据承载条件和使用要求进行设计。
通常采用聚氨酯材料或钢制品作为内外圈的材料，以保证承载能力和耐磨性。
2. 滚子：滚子是双列圆锥滚子轴承的主要承载部件，通常由钢制品制成。
滚子的几何形状和尺寸会影响轴承的承载能力和摩擦系数，通常需要根据实际需求进行优化设计。
3. 保持架：保持架用于保持滚子的相对位置，通常采用成型钢板制成。
保持架的设计需要考虑到滚动和转动运动过程中的载荷变化和滚子的相互摩擦，以确保轴承的稳定性和耐久性。
4. 封盖：封盖用于保护轴承内部的润滑剂和防止灰尘和污染物进入轴承内部。
封盖的设计通常需要考虑到轴承运动过程中的温度变化和润滑剂的流动性，以确保封盖的密封性和可靠性。
总之，双列圆锥滚子轴承的结构设计需要考虑到轴承的承载能力、摩擦特性、稳定性和密封性等因素，以满足特定应用条件下的使用要求。
通过合理的结构设计，可以提高轴承的寿命和性能。
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 ～0.4mm 的补偿间隙 c （图 9 — 14b ）。
间隙值可用改变轴承盖和箱体之间的垫片厚度进行调整。
滚动轴承轴系结构的基本类型滚动轴承轴系结构设计要求轴、轴承及轴上零件相对于机座具有正确的相对位置，同时应使轴系在工作中不因轴的受热膨胀而产生过大的温度应力。
滚动轴承轴系结构按照轴向定位方法可以分为以下类型。
1．两端单向固定(a)角接触轴承正安装 (b) 角接触轴承反安装两端单向固定的轴系结构在这种轴系结构中位于轴两端的轴承各限制轴系在一个方向上的轴向移动，从而实现轴系的轴向固定。
上图所示为使用这种固定方式的两种轴系结构设计，图中方案a的左端轴承可将齿轮受到的向左的轴向力通过端盖传给机体，右端轴承可将齿轮受到的向右的轴向力通过端盖传给机体，这种安装方式称为正安装，也称面对面安装。
轴系在安装时，轴承外圈与端盖间应留有适当的间隙，间隙过大会使轴系开始工作时发生轴向窜动，间隙过小会使轴受热伸长时引起过大的温度应力。
这种轴系结构的实际支点跨距小于轴承间距，当径向载荷作用在两支点内时轴系具有较大的弯曲刚度，这种轴系结构简单，安装和调整方便，是应用最多的轴系结构形式。
图中方案b右端轴承可将齿轮将所受到的向左的轴向力传给机体，左端轴承可将齿轮受到的向右的轴向力传给机体，这种安装方式称为反安装，也称背对背安装。
轴系在安装时，应使一端轴承外圈与机体间有适当的间隙，以消除装配应力。
轴承外圈与端盖间有间隙，轴受热后可自由伸长，轴伸长后使轴系的轴向间隙增大。
这种轴系结构的实际支点跨距大于轴承间距，当径向载荷作用在支点外时使悬臂端长度减小，刚度增大。
两端单向固定轴系的最大轴向间隙与轴的最大热伸长量成正比。
这种类型的轴系结构适用于轴的支点跨距较小而且工作温升不高的情况。
两端单向固定轴系结构除可选用如图所示的角接触球轴承以外，还可以选用其他具有承受轴向载荷能力的向心轴承或向心推力轴承，如深沟球轴承、圆锥滚子轴承等，当轴系无轴向载荷时也可以选用调心球轴承、调心滚子轴承或内外圈均有挡边的圆柱滚子轴承。
2．一端固定、一端游动当轴的支点跨距较大或工作温升较高时应采用一端固定、一端游动的轴系结构。
滚动轴承的组合设计选择正确的轴承类型及尺寸后，还要考虑轴承与其他零件之间的相对关系。
即以轴承组合为主体的配套设计包括轴承轴向固定、轴承组合的调整、轴承与其他零件的配合装拆等机械结构的设计。
滚动轴承常用于机械设备中轴类零件的支承。
滚动轴承能够使轴的运转精度得到保障，能够发挥轴承的性能。
支承结构的设计，需要综合多方面的因素进行考虑，比如轴承的配置、轴承的固定、轴向定位结构与调整、轴承游隙调整、轴的热膨胀补偿、轴承的润滑和密封等问题。
滚动轴承的固定1、轴承配置轴类零件通常采用前后双点支承结构，每个支承由1或2个以上轴承组成。
可根据轴的载荷方向来选择轴承布局。
向心轴承对称布置，可以适用于纯径向载荷的轴，同型号的角接触轴承，可以适用于受径向和轴向载荷作用的轴。
两个角接触轴承的配置可采用下3种方式之一。
（1）背对背排列外圈宽面相对即称为背对背，背对背排列适用于载荷作用中心处于轴承中心线之外的结构形式。
这种排列方式优点较多，比如支点间跨距大，悬臂长度较小，其末端刚性大。
当轴受热膨胀伸长时，轴承游隙将变大，因此轴承不会出现卡死。
如果采用预紧安装,预紧量将会在轴受热膨胀伸长时减小。
（2）串联排列外圈窄面或外圈宽面都朝向一侧即称为串联排列，适用于载荷作用中心处于轴承中心线同一侧的结构形式。
（3）面对面排列外圈窄面相对即称为面对面，面对面适用于排列载荷作用中心处于轴承中心线之内的结构形式。
这种排列方式结构相对简单、装拆方便。
但是，当轴受热伸长时，由于轴承游隙减小，非常容易造成轴承卡顿或卡死，因此要注意轴承游隙的调整。
2、支承结构的基本形式轴的径向自由度通常由两个轴承支承来共同限定，而轴向限位则可以有多种不同的限位方式，机械工程中常见支承结构有以下3种基本形式。
（1）两端固定支承两个支承点分别限制轴的一个方向的轴向位移,称为两端固定支承。
两端固定支承适用于轴类零件所受纯径向载荷或者轴向载荷小的综合载荷作用。
通常采用滚动轴承组成两端固定支承时，在其中一个支承侧，使轴承外圆与外壳孔间采用过渡的配合，同时要在轴承外圈与端盖间预留少量的空隙,以提供轴的热膨胀长空间。
滚动轴承的组合结构设计
尹庆玲
[摘要] 笔者根据多年的教学经验，从滚动轴承的轴向固定定位、调整、装配和拆卸、润滑和密封四方面阐述了滚动轴承的组合结构设计。
[关键词] 滚动轴承轴向固定定位调整装配和拆卸润滑和密封
[作者简介] 尹庆玲，女，柳州运输职业技术学院机电工程系讲师。
广西柳州，545007
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。
一、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：
（一）两端固定
工作温度变化不大和支承跨距较小（跨距L<400mm）的短轴，宜采用两端都单向固定的形式，如图1所示。
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，。
3
2
1
图1
（二）一端固定，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。
（三）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。
二、滚动轴承装置的调整
（一）轴向间隙的调整
采用两端固定支承的轴承部件，为补偿轴在工作时的热伸长，在装配时应留有相应的轴向间隙。
轴承间隙的调整方法有：①通过加减轴承端盖与轴承座端面间的垫片厚度来实现，如图1(a)所示；②通过调整螺钉1，经过轴承外圈压盖3，移动外圈来实现，在调整后，应拧紧防松螺母2，如图1(b)所示。
（二）轴上传动件位置的调整
在某些机器部件中，轴上传动件需要准确的轴向位置，这可以通过调整移动轴承的轴向位置来达到。
如图4所示，是一小圆锥齿轮传动轴的结构图，轴系位置可以通过增减垫片1的厚度得以改变。
垫片2则是用来调整轴承的轴向游隙。
图
2 图 3
图4
三、滚动轴承的装配和拆卸
（一）装配
装配滚动轴承时，不可用手锤直接敲打轴承外圈和内圈，这样受力不均，容易倾斜，应加附具。
当轴承内圈与轴过盈较小时，可用铜或软钢制的套筒垫在内圈端面上用手锤敲入。
当过盈较大时，对于尺寸较小的轴承可用压入法，即用压力机在内圈上施加压力将轴承压套入轴颈中，对于尺寸较大的可用热胀法，即把内圈放在热油中加热，然后用压力机装在轴颈上，如图5(a)、(b)所示。
轴承上标有规格、牌号的端面应装在可见部位，以便将来更换。
（二）拆卸
最简单的办法是用錾子顶在内圈或外圈端面上，用手锤在周边轻轻敲击将轴承拆下。
一般使用拉出器拆卸，使用时将钩爪紧挂在内圈上，螺杆顶在轴端面，用手柄旋进螺杆，就能把轴承拉出，如图5(c)所示。
四、滚动轴承的润滑和密封
（一）滚动轴承的润滑
滚动轴承的润滑主要是为了降低摩擦阻力和减轻磨损，同时也有吸振、冷却、防锈等作用。
合理的润滑对提高轴承性能，延长轴承的使用寿命有重要意义。
滚动轴承的润滑材料有润滑油、润滑脂及固体润滑剂，具体润滑方式可根据速度因素dn 值，参考表1选择。
d 为轴颈直径，mm ；n 为工作转速，r/min 。
(a) (b) (c)
图5
表
1
滚动轴承润滑方式的选择
（二）滚动轴承的密封
为了充分发挥轴承的性能，要防止润滑剂中脂或油的泄漏，而且还要防止有害异物从外部侵入轴承内，因而有必要尽可能采用完全密封。
密封装置是轴承系统的重要设计环节之一。
设计要求应能达到长期密封和防尘作用；摩擦和安装误差都要小；拆卸、装配方便且保养简单。
密封按照其原理不同可分为接触式密封和非接触式密封两大类。
⑴接触式密封（如图6所示）
适用于低速，且要求接触处轴的表面硬度大于40HRC，粗糙度Ra<0.8μm。
①毡圈密封
适用于脂润滑，环境清洁，轴颈圆周速度V<4～5m/s，工作温度<90℃的场合。
②密封圈密封
适用于油润滑，轴颈圆周速度V<7m/s，工作温度在-40～100℃的场合，它是标准件。
⑵非接触式密封（如图7所示）
(a)毡圈密封(b)密封圈密封
图6
利用狭小和曲折的间隙密封，不直接与轴接触，故可用在高速场合。
①间隙密封
用于工作环境清洁、干燥的场合。
②迷宫密封
适用于脂润滑或油润滑，工作环境要求不高，密封可靠的场合。
参考文献
[1]刘孝民，黄卫萍.机械设计基础[M]，广州：华南理工大学出版社，2006
[2]肖永晓, 吕茂岩.滚动轴承选用的一般原则[J]，中国设备工程，2004（6）
[3]杨宗富. 汽车滚动轴承的使用与维护[J]，汽车运用，2006（12）
(a)间隙密封(b)迷宫密封
图7。
