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 ～
浅析轴承的类型及组合设计
为了保证轴及轴上零件准确地绕规定的轴线转动，必须按照机械运动学原理约束轴的5个自由度，仅保留一个绕规定轴线转动的自由度。轴承就是用来支承轴及轴上零件、保持轴的旋转精度和减少转轴与支承之间摩擦和磨损的部件。
按轴承工作时的摩擦性质不同，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承。按其承受载荷的方向，可分为承受径向载荷的向心轴承、承受轴向载荷的推力轴承和同时承受径向载荷与轴向载荷的向心推力轴承。
滑动轴承按其工作表面的摩擦状态可分为液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承。液体摩擦滑动轴承的轴颈与轴承的工作表面完全被油膜隔开，所以摩擦因数很小，一般仅为0.001-0.008；非液体摩擦滑动轴承的轴颈与轴承工作表面之间虽有润滑油存在，但在表面局部凸起部分仍会发生金属的直接接触，因此，摩擦因数较大，容易磨损。
滚动轴承是精密机械中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的。与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小、启动灵活、效率高、润滑方便和互换件好等优点，而且它已标准化，对设计、使用、润滑、维护都很方便，因此在一般精密机械中应用较广。其缺点是抗干扰能力差，工作时有噪声，工作寿命不及液体摩擦滑动轴承。
1、滚动轴承的结构 滚动轴承的基本结构由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。内圈用来和轴颈装配，外圈用来和轴承座装配。通常是内圈随轴颈回转，外圈固定，但也有外圈回转而内圈不动，或是内、外圈同时回转的情况。当内、外圈相对转动时，滚动体即在内、外圈的滚道间滚动。常用的滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子、球面滚子、非对称球面滚子等几种。轴承内、外圈上的滚道，有限制滚动体侧向位移的作用。
保持架的主要作用是均匀地隔开滚动体。如果没有保持架，则滚动体转动时将会因两滚动体接触处产生的较大相对滑动速度而发生磨损。保持架有冲压的和实体的两种。冲压保持架一般用低碳钢冲压制成，它与滚动体间有较大的间隙。实体保持架常用铜合金、铝合金或塑料经切削加工制成，有较好的定心作用。
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。
滚动轴承的设计和选择
滚动轴承是工业生产中常见的机械零件。它属于支承类轴承，由外环、内环、滚子和保持架等几部分组成。轴承的作用是支撑和定位旋转的轴，承受轴向和径向力以及翻转和倾斜力。滚动轴承的使用广泛，主要应用于轴的支承和旋转导向，在许多机械设备中都有应用。
设计滚动轴承时，需要考虑多个因素。滚动轴承的选用与设计密切相关，需要满足不同的使用条件，例如轴的转速、负荷、耐磨性、可靠性和润滑情况。以下是滚动轴承的设计和选择所需考虑的几个因素：
1. 轴承类型
常见的轴承类型包括深沟球轴承、圆锥滚子轴承、调心球轴承、调心滚子轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承等。每种轴承类型具有不同的特点和适用范围，应根据实际需要进行选择。
2. 轴承精度等级
轴承精度等级决定了轴承在旋转时的稳定性、噪声和寿命等特性。标准的轴承精度等级由高到低依次为P0、P6、P5、P4、P2。在实际应用中，一般选择P5或P4等级的轴承。
3. 轴承负荷
轴承负荷分为径向负荷、轴向负荷和复合负荷。在设计和选择轴承时，需要考虑到轴承的额定静载荷和额定动载荷，并根据工作负荷确定实际的轴承尺寸。
4. 轴承尺寸和材料
轴承的尺寸和材料的选择要根据受力情况和轴承使用环境来确定。轴承的尺寸通常由外径、内径和厚度等参数来定义，轴承材料应具有高的强度、硬度和耐磨性，在选择时应考虑经济性和可靠性。
5. 轴承的润滑方式
轴承的润滑方式有干摩擦润滑和润滑油润滑两种。干摩擦润滑是指轴承在不需要油脂或润滑油的情况下能够正常工作，并且还能够减小生产成本。润滑油润滑则需要使用润滑油来润滑，以减少轴承的磨损和延长使用寿命。
除以上因素外，滚动轴承的设计和选择时还需要考虑噪音、震动和可靠性等因素。实际应用中，为了保证轴承的长期可靠性，其工作寿命需要预计和估算。同时应根据实际工况选取合适的轴承类型和材料，并为轴承提供充足的润滑和保养。
总的来说，滚动轴承的设计和选择需要考虑众多因素，只有在加以综合考虑的前提下才能满足实际需要。正确的设计和选择是保证滚动轴承准确运行、高效工作和持久耐用的关键。
