机械设计基础 滚动轴承

机械设计基础第章滚动轴承轴向力的计算滚动轴承是一种重要的机械传动部件，广泛应用于各种机械设备中。

在滚动轴承的设计中，轴向力的计算是重要的一环。

轴向力是指作用在轴承上的沿轴向方向的力，它对轴承的正常工作和寿命具有重要影响。

轴承在工作过程中，常常受到来自外部或内部的轴向力的作用。

外力主要包括：1.传动装置的轴向力：在一些传动装置中，由于齿轮、联轴器、皮带轮等传动元件的轴向对各来的作用，会使得轴承受到轴向力的作用。

2.轴向定位力：当轴承所选择的结构形式为非推力轴承，即由轴承的其他结构形式来决定轴承承受的轴向力，比如圆锥滚子轴承、调整心形滚子轴承等。

3.实际工况的影响力：比如离心力、旋转不平衡力等，由于转子的形状和运动特性，往往会使得轴承受到轴向力的作用。

内力主要包括：1.轴的伸长引起的力：当轴受到拉伸力或拉压力时，会产生轴向力作用于滚动轴承上。

2.温度变化引起的力：由于温度变化引起的轴线伸长或缩短导致的轴向力。

3.轴的变形引起的力：由于轴的变形导致的轴向力，如轴端的盖板，轴承座两侧安装的螺钉张紧方式的变形。

1.当轴承承受的轴向力为外力时，根据传动装置的轴向力大小和方向来计算。

一般可以通过传动装置的设计手册或相关文献来获取。

2.当轴承承受的轴向力为内力时，可以通过相关的计算公式来计算。

比如，当轴受到拉伸力时，轴向力可以通过公式F=σ×A计算，其中F为轴向力，σ为轴的应力，A为轴截面积。

3.当轴承承受的轴向力为温度变化引起的力时，可以通过计算轴线伸长或缩短的量来计算轴向力。

在滚动轴承的设计中，合理计算轴向力是十分重要的，轴向力过大或者过小都会对轴承的使用寿命和运行效果产生负面影响。

因此，在设计滚动轴承时，需要结合实际应用情况，充分考虑轴向力的计算，以确保轴承正常工作并具有较长的使用寿命。

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。

机械设计基础第节滚动轴承轴向力的计算滚动轴承是一种常用的机械元件，用于支撑与传递轴向载荷和径向载荷。

在机械设计中，计算滚动轴承轴向力是非常重要的一部分，涉及到轴承的选型和设计。

本文将介绍滚动轴承轴向力的计算方法。

一、轴向载荷的种类在机械系统中，轴向载荷分为静载荷和动载荷两种。

1.静载荷：轴向载荷恒定不变的情况下的载荷称为静载荷。

静载荷通常由设备的自重、安装在轴上的其他零件的重量、负荷的重量等构成。

2.动载荷：轴向载荷大小在运行过程中有变化的载荷称为动载荷。

动载荷通常通过计算得出，可以是来自于负载的力或力矩引起的轴向力。

二、静载荷的计算静载荷的计算主要包括扭矩产生的轴向力、径向载荷以及其他附加载荷的计算等。

1.扭矩产生的轴向力：扭矩产生的轴向力是由于传递扭矩而引起的轴向力。

一般情况下，扭矩产生的轴向力可以通过计算得出，计算公式如下：Fa=(KT×Md)/L其中，Fa为扭矩产生的轴向力，KT为轴向力系数，Md为传递的扭矩，L为轴承的有效传递长度。

2.径向载荷：径向载荷是指垂直于轴向的力。

径向载荷通常由设备的自重、传动装置的重量、负载的重量等构成。

径向载荷的计算需要考虑设备的结构和工作环境等因素。

3.其他附加载荷：其他附加载荷通常包括轴向预紧力、温度变化引起的载荷、振动引起的载荷等。

这些附加载荷需要在设计过程中进行综合考虑。

三、动载荷的计算动载荷的计算需要考虑到设备在运行中的工况、运行速度、负载类型等因素。

常见的动载荷计算方法有以下几种：1.动载荷的估计：根据设备的工作环境和使用条件，根据经验公式或实验结果进行动载荷的估计。

2.动载荷的测量：通过测量设备在运行过程中的实际载荷，得到动载荷的大小。

3.动载荷的模拟计算：通过建立设备的动态模型，对工作过程进行模拟计算，得到动载荷的大小。

四、滚动轴承轴向力的选型在计算得到滚动轴承的轴向力后，还需要根据轴承的轴向载荷容量、速度等特性进行选型。

轴向载荷容量是指滚动轴承在承受轴向力时的极限载荷能力，通常通过轴向载荷容量图进行选型。

机械设计基础了解滚动轴承的基本原理滚动轴承是一种常见的机械装置，用于支撑和导向旋转机械零件。

了解滚动轴承的基本原理对于机械设计非常重要。

本文将介绍滚动轴承的结构和工作原理，并探讨了其在机械设计中的应用。

一、滚动轴承的结构滚动轴承主要由内外圈、滚动体和保持架组成。

内外圈分别与轴和壳体连接，滚动体则位于内外圈之间，保持架则固定滚动体的相对位置。

这种结构可以有效地减小摩擦阻力，并改善轴承的传递能力。

二、滚动轴承的工作原理滚动轴承通过滚动体在内外圈之间滚动来传递轴向负荷和径向负荷。

滚动体通常为钢球、圆柱形或圆锥形滚子等。

当外力作用于滚动体时，滚动体将在内外圈之间滚动，从而实现轴向和径向负荷的传递。

三、滚动轴承的应用滚动轴承广泛应用于各种机械设备中，如汽车、机床、电机等。

它们用于支撑和导向旋转部件，减小摩擦损失，并保证机械设备的正常运行。

滚动轴承的选择要根据负荷、转速、工作环境等因素进行合理选择。

四、滚动轴承的优势和局限性滚动轴承具有承载能力强、摩擦小、寿命长等优势。

然而，滚动轴承也存在一些局限性，例如在高速旋转和高温环境下，会产生摩擦、振动和噪音等问题。

因此，在设计中需要根据具体情况选择合适的轴承类型和润滑方式。

五、滚动轴承的维护保养为了保证滚动轴承的正常运行，需要进行定期的维护保养。

包括定期清洗、检查和润滑等。

正确的维护措施可以延长轴承的使用寿命，减少故障和停机时间。

六、总结滚动轴承作为一种常见的机械装置，在机械设计中起着重要的作用。

了解滚动轴承的基本原理可以帮助工程师在设计过程中选择合适的轴承类型，并保证机械设备的正常运行。

在实际应用中，需要根据具体情况进行轴承的选择、维护和保养，以提高机械设备的性能和可靠性。