7.滚动轴承设计

机械工程中的滚动轴承设计与优化引言机械工程中的滚动轴承设计与优化是一个重要的课题，它直接影响机械设备的使用寿命和性能。

滚动轴承作为一种常见的机械零件，广泛应用于工业生产和日常生活中的许多设备。

本文将探讨滚动轴承的设计原理、参数选择以及优化方法，旨在为机械工程师提供有用的参考。

一、滚动轴承的基本原理滚动轴承是一种能够承受轴向和径向载荷的机械零件。

它由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。

滚动轴承的基本原理是通过滚动体在内外圈之间滚动来减小摩擦力和耐受载荷。

这种减小摩擦力的设计使得轴承能够在高速和高负荷下工作，并提高机械设备的效率和寿命。

二、参数选择在滚动轴承的设计过程中，参数选择是非常关键的。

以下是一些常见的参数：1. 轴承类型：滚动轴承有多种类型，包括球轴承、圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承等。

根据具体应用场景和要求，选择合适的轴承类型非常重要。

2. 内外圈直径：内外圈直径的选择直接影响到滚动轴承的承载能力和使用寿命。

一般来说，大直径的轴承能够承受更大的负荷，但也会增加轴承的摩擦力。

3. 滚动体数量和尺寸：滚动体的数量和尺寸对轴承的承载能力和刚度有重要影响。

合理选择滚动体的数量和尺寸可以提高轴承的寿命和性能。

4. 保持架材料：保持架是用于固定滚动体的组件。

选择合适的保持架材料可以提高轴承的寿命和耐磨性能。

三、滚动轴承设计的优化方法滚动轴承的设计优化是为了提高其性能和寿命。

以下是一些常见的优化方法：1. 材料选择：滚动轴承的材料选择对其性能有重要影响。

一般来说，高强度、高硬度和耐磨性好的材料是滚动轴承的理想选择。

2. 表面润滑：良好的表面润滑可以减小滚动轴承的摩擦力和磨损。

使用高质量的润滑油或润滑脂，并定期更换和维护，可以延长轴承的使用寿命。

3. 载荷分布：合理分布和控制载荷对轴承的寿命和性能有重要影响。

通过设计和优化机械结构，合理分配载荷，可以减小轴承的疲劳和磨损。

4. 减小振动和噪音：振动和噪音是滚动轴承设计中需要考虑的关键问题。

第17章滚动轴承1．基本代号：类型代号，尺寸系列、内径系列2．工况分析:套圈、滚动体的应力、循环特性r3．失效与准则: 疲劳破坏,永久变形,设计准则4．寿命计算：寿命指数,当量动载荷，当量静载荷，寿命计算5．组合设计:轴承的定位、调整、安装、配合，润滑与密封【思考题】17-1 在机械设计中,选择滚动轴承类型的原则是什么？一般优先选用什么类型的轴承？17—2 滚动轴承的代号由几部分组成?基本代号又分几项内容？基本代号中各部分代号是如何规定的？17-3 滚动轴承的应力特性和主要失效形式是什么？17—4 什么是滚动轴承的基本额定寿命?什么是滚动轴承的基本额定动载荷？17—5 当量动载荷的意义和用途是什么?如何计算？17—6 滚动轴承寿命计算一般式是什么？考虑温度系数、载荷系数、可靠性系数后的计算公式是什么？17-7 何时要进行滚动轴承的静载荷计算?17-8滚动轴承装置结构设计时应考虑哪些问题?17-9自行车前后轮采用的是何种轴承？有什么结构特点？A级能力训练题1.滚动轴承套圈及滚动体常用钢的牌号为。

(1）20Cr （2）20CrV （3）GCr15 （4）18CrMnTi2.滚动轴承代号由三组成,其中前段代号表示。

后段为补充代号,用来表示 .（1）轴承的厂牌名称 (2）对轴承制造提出的特殊要求(3）轴承游隙组别与精度等级（4)轴承精度等级与结构特点3.能很好地承受径向载荷与轴向载荷的联合作用的轴承类型是。

(1）圆锥滚子轴承（3）单列向心短圆柱滚子轴承（2）球面滚子轴承 (4）向心推力球轴承滚动轴承4.一批在同样载荷和同样工作条件下运转的型号相同的滚动轴承，它们的寿命。

（1）相同（2）不相同 (3）90℅轴承的相同（4）最低时应该相同5.一个滚动轴承的额定动载荷，是指该型号轴承，轴承所能承受的载荷。

（1）使用寿命为106转时 (2)额定寿命为106转时（3）平均寿命为106转时（4)该轴承可靠度为95％时6.滚动轴承的额定静载是指滚动体直径万分之一时的载荷。

滚动轴承的组合设计组合设计的内容包括：1）固定 2）调整 3）配合与装拆 4）润滑与密封。

组合设计合理与否将影响轴系的受力、运转精度、轴承寿命及机器性能。

1.滚动轴承的轴向固定实际上是对整个轴系起固定作用，承受轴向力，防止轴系发生轴向蹿动。

常用两种固定方法：1）两端固定这是最常见的固定方式，两个轴承外圈都在单方向用轴承盖进行固定。

适合于工作温升不高的短轴（跨距 L ≤ 400 mm），考虑到轴的受热伸长，应留出热补偿间隙 C （对于深沟球轴承：C=0.2-0.4mm；对于向心角接触轴承：其轴向间隙可在轴承内部调整，其值比深沟球轴承小得多）。

2）一端固定、一端游动适合于工作温升高的长轴（跨距 L ＞ 400 mm），固定支点的轴承外圈左右均固定，承担双向轴向力，游动支点的轴承只承受径向力，不承受轴向力，当轴受热伸长时，游动支点随轴一起向外移动，避免轴承受到附加载荷作用，防止轴承卡住。

A轴向力，R径向力。

注意：固定支点的内圈亦需进行轴向固定。

2.滚动轴承组合的调整1）间隙的调整与控制为保证轴承正常工作，装配轴承时一般要留出适当的游隙或间隙。

垫片调整：通过增、减垫片厚度来调整间隙。

螺钉调整：用于轴向力不是太大的轴承组合。

2）轴系部件位置的调整使轴上零件处于准确的工作位置（通常用垫片调整）。

3.滚动轴承的配合及装拆1）滚动轴承的配合内圈与轴颈：采用基孔制，孔的配合代号不用标注。

外圈与座孔：采用基轴制，轴的配合代号不用标注。

配合的选取原则：转动套圈、速度高、受载大、工作温度变化大——选较紧的配合（过盈）；不动套圈、常拆轴承——选较松的配合（间隙）。

2）滚动轴承的装拆轴肩高度应低于内圈厚度；轴肩开槽。

4.滚动轴承的润滑及密封润滑的目的：减少摩擦磨损、冷却、吸振、防锈。

密封的目的：防尘、防水、防止润滑剂流失。

转速不高时用接触式密封；转速较高时用非接触式密封。

滚动轴承的组合设计滚动轴承是一种常用的旋转运动传动元件，它通过滚动元件之间的滚动摩擦来实现对轴承载荷的支撑和传递。

滚动轴承的设计是一个复杂的过程，需要考虑多个因素，如轴承类型、尺寸、材料、精度等，以满足特定的工作条件和需要。

首先，滚动轴承的组合设计需要选择合适的轴承类型。

常见的滚动轴承类型包括深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承等。

不同类型的轴承适用于不同的工况和载荷条件，因此在组合设计时需要对轴承类型进行选择。

其次，滚动轴承的尺寸设计是关键。

尺寸设计是根据工件的要求（如轴承座孔径、外径、宽度等）和轴承的尺寸标准进行匹配。

在确定轴承尺寸时，需要考虑轴承的额定负荷、转速、安装条件等因素，以确保轴承在工作条件下能够稳定运行。

第三，滚动轴承的材料选择是十分重要的。

常见的轴承材料有钢、塑料、陶瓷等。

不同的材料具有不同的特性，如耐磨性、抗腐蚀性、疲劳寿命等。

在组合设计时，需要根据工作环境和轴承的要求来选择合适的材料。

第四，滚动轴承的精度设计是确保轴承性能和寿命的关键。

精度设计包括轴承的圆度、偏心度、内外圈的圆度误差、滚子直径误差等。

在组合设计时，需要根据轴承的使用要求和精度标准来选择合适的轴承精度等级，并保证轴承的加工和装配精度。

此外，滚动轴承的组合设计还需要考虑轴承的润滑和密封方式。

滚动轴承的润滑方式有油润滑和脂润滑两种，而密封方式则有金属盖封和橡胶密封等。

正确选择合适的润滑和密封方式，能够提高轴承的使用寿命和工作效率。

在滚动轴承的组合设计过程中，还需要进行轴承的寿命计算和强度校核。

轴承的寿命计算是根据工作条件和载荷计算轴承的额定寿命，并确定轴承的适用性。

强度校核则是根据轴承的负载情况和材料强度计算轴承的强度，并验证轴承的安全性。

总之，滚动轴承的组合设计是一个复杂的过程，需要综合考虑轴承类型、尺寸、材料、精度等因素。

只有在合理选择和设计的基础上，才能获得满足特定工作条件和要求的滚动轴承组合，提高轴承的性能和寿命。

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。