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为保证轴承正常工作，除正确选择轴承类型和确定型号外，还需要合理的进行轴承的组合设计，主要解决轴系的轴向固定、轴承与相关零件的配合、间隙调整和润滑密封等方面的问题。
1．轴系支点的轴向固定型式为保证滚动轴承轴系能正常传递轴向力且不发生串动，在轴上各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。
（1）两端单向固定如图13、图14所示，轴系中的每个轴承分别承受轴系一个方向的轴向力，限制轴系的一个方向的移动，两个支点的轴承合起来就能承受轴系双向的轴向力，从而限制了轴系沿轴向的双向移动，这种固定方式称为两端单向固定。
它适用于工作温度变化不大的短轴，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，结构图上不必画出间隙。
图13两端固定的深沟球轴承轴系图14两端固定的角接触轴承轴系（2）一端双向固定、一端游动如图15a、b、c所示，轴系中一个支点为固定端，由单个轴承或轴承组承受轴系的双向轴向力，限制轴系的双向移动，另一个支点为游动端，能使轴沿轴向自由游动。
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，靠滚子与套图间的游动来保证轴的自由伸缩。
这种固定方式适用于较长的轴或工作温度变化大的轴，此时轴的热膨胀伸缩量大。
a) b) c)图15一端固定、一端游动轴系（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。
图16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制造误差，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。
轴承在轴上的轴向定位常用轴肩或套筒，定位端面应与轴线有较好的垂直度。
为保证可靠定位，轴肩圆角半径rl必须小于轴承的圆角半径r。
轴肩高度通常不大于内圈高度的3/4，过高不便于轴承拆卸（图17）。
第十六章滚动轴承（一）教学要求1、掌握常用滚动轴承的类型与特点，了解其受载及失效情况2、掌握寿命计算方法和滚动轴承，组合结构设计的方法与原则（二）教学的重点与难点1、滚动轴承的类型、特点、代号，滚动轴承的疲劳点蚀2、寿命计算、当量动、静载荷，滚动轴承的组合结构设计（三）教学内容滚动轴承由于是滚动摩擦，∴摩擦阻力小，发热量小，效率高，起动灵敏、维护方便，并且已标准化，便于选用与更换，因此使用十分广泛。
一、滚动轴承的构造标准滚动轴承的组成：内圈1、外圈2、滚动体3（基本元件）、保持架4一般内圈随轴一起回转，外圈固定（也有相反）内外圈上均有凹的滚道，滚道一方面限制滚动体的轴向移动，另一方面可降低滚动体与滚道间的接触应力。
球——滚珠轴承滚动体的形状短圆柱形柱形长圆柱形螺旋滚子滚柱轴承圆锥滚子鼓形滚子滚针保持架能使滚动体均匀分布以避免滚动体相互接触引起磨损与发热二、滚动轴承的材料内、外圈、滚动体；GCr15、GCr15-SiMn等轴承钢，热处理后硬度：HRC60~65保持架：低碳钢、铜合金或塑料、聚四氟乙烯优点：1）f小起动力矩小，η高；2）运转精度高（可用预紧方法消除游隙）；3）轴向尺寸小；4）某些轴能同时承受Fr和Fa，使机器结构紧凑；5）润滑方便、简单、易于密封和维护；6）互换性好（标准零件）缺点：1）承受冲击载荷能力差；2）高速时噪音、振动较大；3）高速重载寿命较低；4）径向尺寸较大（相对于滑动轴承）应用：广泛应用于中速、中载和一般工作条件下运转的机械设备。
§16-1 滚动轴承的基本类型与特点一、滚动轴承的主要类型与特点接触角α——如表16-1，外圈与滚动体接触处的法线与垂直于轴线的平面的夹角。
类型——按承载方向：12向心轴承——1、径向轴承（°=0α），主要承受径向载荷，可受一定Fa ，如深沟球。
2、向心角接触轴承)450(°≤<°α（0、3、7）推力轴承——1、°=90α（如表16-1）5（推力球），8（推力圆柱滚子） 2、推力角接触轴承（°<<°9045α）2（推力调心滚子轴承） 按滚动体形状：球~——承载能力低，极限转速高 滚子~——承载能力高，极限转速低 常用滚动轴承的类型与特性见表16—2注意代号结构特点：承受载荷的大小，方向，极限转速高低，是否有调心性能等。
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。
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。
对于图a所示的深沟球轴承，可取C＝0.2～0.4 mm，由于间隙较小，图上可不画出。
对于图b所示的角接触轴承，热补偿间隙靠轴承内部的游隙保证。
b、设置游动支点当轴较长(跨距L>400mm)且工作温升较高时，轴的热膨胀量大，预留间隙的方法已不足以补偿轴的伸长量。
此时应设置一个游动支点，采取一端固定一端游动的支承型式，如下图左端均为固定支点，承受双向轴向力；右端为游动支点，只承受径向力，轴受热伸长时可作轴向游动。
设计时应注意不要出现多余的或不足的轴向固定。
2.单支点双向固定（一端固定一端游动）：一端支承处轴承内、外圈均固定，限制轴的双向移动，另一端轴承的外圈不固定，轴可作轴向伸缩移动，为防止为防止轴承脱落，游动端轴承内圈两侧应固定。
适用于温升较高、热变形较大的场合。
一端固定、一端游动支承(形式一) 一端固定、一端游动支承(形式二) 对于固定支点，轴向力不大时可采用深沟球轴承，其外圈左右两面均被固定。
图中上半部分靠轴承座孔的凸肩固定，这种结构使座孔不能一次镗削完成，影响加工效率和同轴度。
轴向力较小时可用孔用弹性挡圈固定外圈，如图中下半部分所示。
为了承受向右的轴向力，固定支点的内圈也必须进行轴向固定。
对于游动支点，常采用深沟球轴承，径向力大时也可采用圆柱滚子轴承(中下半部分)。
选用深沟球轴承时，轴承外圈与轴承盖之间留有较大间隙，使轴热膨胀时能自由伸长，但其内圈需轴向固定，以防轴承松脱。
当游动支点选用圆柱滚子轴承时，因其内、外圈轴向可相对移动，故内、外圈均应轴向固定，以免外圈移动，造成过大错位。
上图中固定支点采用两个角接触轴承(向心角接触或推力角接触轴承)对称布置，分别承受左、右两方向的轴向力，共同承担径向力，适用于轴向载荷较大的场合。
为了便于装配调整，固定支点采用了套杯结构，此时，选择游动支点轴承的尺寸时，一般应使轴承外径与套杯外径相等，以利于两轴承座孔的加工。
对于作用力较大的支承，为保证轴承工作能力的充分发挥及有利于轴承的寿命计算，应根据结构设计准则采取任务合理分配的支承形式。
如图所示，左端支点由一个深沟球轴承和两个推力球轴承组成。
工作时，两支点的深沟球轴承只需承受径向力，推力球轴承则承受左、右两个方向的轴向力。
图中分别显示了轴向力FA向左和向右时的力流路线。
这种支承结构功能明确、力流关系清楚，有利于提高轴承的使用寿命。
缺点是结构较复杂、庞大。
3.两端游动支承：对于一对齿轮轴，由于人字齿轮本身的轴向限位作用，设计时，应保证其中一根轴相对机座有固定的轴向位置，而另一根轴上的两个轴承都必须是游动的，防止齿轮卡死或人字齿的两侧受力不均匀。
图所示为人字齿轮传动，啮合时齿轮的轴向力相互抵消。
当大齿轮轴两端固定以后，小齿轮轴的轴向工作位置靠轮齿的形锁合来保证。
另外，由于加工误差，齿轮两侧螺旋角不易做到完全一致，为使轮齿受力均匀，啮合传动时，应允许小齿轮轴系能作少量的轴向移动，故此时小齿轮轴系沿轴向不应固定。
图中小齿轮轴两端均选用圆柱滚子轴承，这种轴承内、外圈可相互错动，不会限制轴的位移。
但为防止轴承因振动而松脱，对这种轴承的内、外圈应分别进行轴向固定，如图内圈靠轴用弹性挡圈固定，外圈则靠孔用弹性挡圈及轴承盖固定。
由上述支承结构可知，对轴系固定就是对滚动轴承进行轴向固定，其方法都是通过内圈与轴的紧固、外圈与座孔的紧固来实现的。
（三）滚动轴承的轴向紧固：1、滚动轴承内圈的固定方法：轴承内圈的紧固应根据轴向力的大小选用轴用弹性挡圈、轴端挡圈、圆螺母等(图中a、b、c)，图d为紧定衬套与圆螺母结构，用于光轴上轴向力和转速都不大的调心轴承。
一般来说，当轴系采用两端固定支承型式时，轴承内圈不需采取上述的紧固措施。
(a)轴用弹性档圈 (b)轴端挡圈 (c)圆螺母(d)紧定衬套2、滚动轴承外圈的固定方法：轴承外圈的紧固常采用轴承盖、孔用弹性挡圈、座孔凸肩、止动环等结构措施。
(a)孔用弹性档圈与凸肩 (b)止动环(c)轴承盖（四）滚动轴承组合的调整1、轴承游隙的调整为保证轴承正常运转，通常在轴承内部留有适当的轴向和径向游隙。
游隙的大小对轴承的回转精度、受载、寿命、效率、噪声等都有很大影响。
游隙过大，则轴承的旋转精度降低，噪声增大；游隙过小，则由于轴的热膨胀使轴承受载加大，寿命缩短，效率降低。
因此，轴承组合装配时应根据实际的工作状况适当地调整游隙，并从结构上保证能方便地进行调整。
调整游隙的常用方法有以下三种：(1)垫片调整角接触轴承组合，通过增加或减少轴承盖与轴承座间的垫片组的厚度来调整游隙。
、深沟球轴承组合的热补偿间隙C也是靠垫片调整。
(2)螺钉调整用螺钉1和碟形零件3调整轴承游隙，螺母2起锁紧作用。
这种方法调整方便，但不能承受大的轴向力。
轴承游隙的调整(3)圆螺母调整两圆锥滚子轴承反装结构，轴承游隙靠圆螺母调整。
但操作不太方便，且螺纹会削弱轴的强度。
2、轴承组合位置的调整某些传动零件在安装时要求处于准确的轴向工作位置，才能保证正确啮合。
所示的圆锥齿轮传动简图，装配时要求两个齿轮的节锥顶点重合，因此，两轴的轴承组合必须保证轴系能作轴向位置的调整。
位置调整简图图为小锥齿轮轴组合部件，为便于齿轮轴向位置的调整，采用了套杯结构。
图a中轴承正装，有两组调整垫片，套杯与轴承座之间的垫片1用来调整锥齿轮的轴向位置，而轴承盖与套杯之间的垫片2是用来调整轴承的游隙。
图b轴承是反装，齿轮轴向位置的调整与图a相同，垫片2只起密封作用。
（五）滚动轴承的配合与装配轴承的配合是指内圈与轴的配合及外圈与座孔的配合，轴承的周向固定是通过配合来保证的。
由于滚动轴承是标准件，所以与其他零件配合时，轴承内孔为基准孔，外圈是基准轴，其配合代号不用标注。
实际上轴承的孔径和外径都具有公差带较小的负偏差，与一般圆柱体基准孔和基准轴的偏差方向、数值都不相同，所以轴承内孔与轴的配合比一般圆柱体的同类配合要紧得多。
轴承配合种类的选择应根据转速的高低、载荷的大小、温度的变化等因素来决定。
配合过松，会使旋转精度降低，振动加大；配合过紧，可能因为内、外圈过大的弹性变形而影响轴承的正常工作，也会使轴承装拆困难。
一般来说，转速高、载荷大、温度变化大的轴承应选紧一些的配合，经常拆卸的轴承应选较松的配合，转动套圈配合应紧一些，游动支点的外圈配合应松一些。
与轴承内圈配合的回转轴常采用n6、m6、k5、k6、j5、js6；与不转动的外圈相配合的轴承座孔常采用J6、J7、H7、G7等配合。
由于滚动轴承的配合通常较紧，为便于装配，防止损坏轴承，应采取合理的装配方法保证装配质量，组合设计时也应采取相应措施。
安装轴承时，小轴承可用铜锤轻而均匀地敲击配合套圈装入。
大轴承可用压力机压入。
尺寸大且配合紧的轴承可将孔件加热膨胀后再进行装配。
需注意的是，力应施加在被装配的套圈上，否则会损伤轴承。
拆卸轴承时，可采用专用工具，所示，为便于拆卸，轴承的定位轴肩高度应低于内圈高度，其值可查阅轴承样本。
套杯内的轴承装拆时轴向移动的距离较长，通常采用圆锥滚子轴承，其内、外圈分别装配，操作较方便，且套杯内孔非配合部分的直径应稍大些(图)，既利于轴承外圈的装入，又减少了内孔精加工面积。
（六）滚动轴承的预紧由于轴承内部有一定的游隙，外载荷作用下轴承的滚动体与套圈接触处也会产生弹性变形，所以工作时内、外圈之间会发生相对移动，从而使轴系的支承刚度及旋转精度下降。
对于精度要求高的轴系部件(如精密机床的主轴部件)常采用预紧的方法增强轴承的刚度。
预紧是指在安装轴承部件时，采取一定措施，预先对轴承施加一轴向载荷，使轴承内部的游隙消除，并使滚动体和内、外套圈之间产生一定的预变形，处于压紧状态。
预紧后的轴承在工作载荷作用时，其内、外圈的轴向及径向的相对移动量比未预紧时小得多，支承刚度和旋转精度得到显著的提高。
但预紧量应根据轴承的受载情况和使用要求合理确定，预紧量过大，轴承的磨损和发热量增加，会导致轴承寿命降低。
通常是对成对使用的角接触轴承进行预紧。
常用的预紧方法见图。
图a正装的圆锥滚子轴承通过夹紧外圈而预紧；图b角接触球轴承反装，在两轴承外圈之间加一金属垫片（其厚度控制预紧量大小）通过圆螺母夹紧内圈使轴承预紧，也可将两轴承相邻的内圈端面磨窄，其效果与外圈加金属垫相同；图c在一对轴承中间装入长度不等的套筒，预紧量由套筒的长度差控制；图d用弹簧预紧，可得到稳定的预紧力。
（七）滚动轴承的润滑与密封1. 润滑的目的润滑可以降低滚动轴承内部的摩擦，减少磨损和发热量；轴承的摩擦发热使轴承升温，油润滑可以到起冷却作用，从而降低轴承的工作温度，延长使用寿命；良好的润滑状态，可在滚动体与滚道间形成一层使两者隔开的油膜，可以使接触压力减小轴承零件表面覆盖一层润滑剂，可以防止表面氧化生锈。
