深沟球轴承的组成和工作原理

成绩：

《精密机械设计基础A》综合性练习

学 院 精密仪器与光电子工程学院 专 业 测控技术与仪器 年 级 2011级 班 级 3班 姓 名 蔡逸 学 号 3011202065

2013 年 5 月 4 日

深沟球轴承的组成和工作原理

【摘要】轴承可分为滑动轴承和滚动轴承两类，而深沟球轴承是滚动轴承中使用最多、应用最广、生产最普遍的一种。深沟球轴承结构相对简单，易于大批量生产，所以要达到较高的制造精度难度较小。人们的生活中到处都有深沟球轴承的影子，例如眼下高档的山地自行车，其花鼓部位就需要深沟球轴承支撑车轴和辐条、保证转速和旋转精度以及减少转子的磨损。本文从组成原理和运动实现等方面，论述深沟球轴承在人们日常生活中的应用。

【关键词】高精度 日常机械 组成原理 运动实现

【引言】深沟球轴承虽然承载能力较低，但是摩擦小，极限转速高，实际运用中,还可以适当增大其径向游隙使其轴向承载能力加大，所以，深沟球轴承广泛地应用到生活中的一般机械，人们在山地车、悠悠球中都能轻易找到深沟球轴承的影子，乃至贪玩的孩童都对深沟球轴承略知一二。笔者正是一个山地车爱好者，拥有一辆捷安特ATX660，深谙不同的轴承对山地车性能的重要性。ATX660共6处装配有轴承，其中中轴选用的是VP-BC73密封式轴承中轴，此外前叉碗组、前后轴、脚踏和后变速导轮各处均选用60000型02系列或10系列深沟球轴承。轴承作为我们身边的精密机械，其不同类型的正确选用对于山地车性能的影响不容忽视，同理，生活中各种机械都要求装配合适的轴承，这就需要我们对于轴承有相当的认识。

一、深沟球轴承的结构组成

轴承是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。轴承可以降低在轴上彼此相对运动的其它机件在动力传递过程中的摩擦系数，并且保持轴中心位置固定。以运动元件摩擦性质不同可分为滚动轴承和滑动轴承。

首先，深沟球轴承归为滚动轴承。滚动轴承通常由外圈、内圈、滚动体和保持架四部分组成。内圈装在轴颈上, 外圈装在轴承座孔内, 多数情况下内圈与轴一起转动, 外圈保持不动。而滚动轴承按滚动体的不同又可分为滚子轴承和球轴承，其对应的滚动体分别为圆柱滚子和球体。深沟球轴承即每个套圈均具有横截面大约为球的周长三分之一的连续沟型滚道的向心球轴承。

下图即为山地自行车常用的6000轴承和6200轴承的CAD图纸。

图1、6200轴承的CAD图纸

图2、6000轴承的CAD图纸

深沟球轴承也可以在其基本型上作变形。例如可以变形为外圈有止动槽的深沟球轴承、带密封圈的深沟球轴承、带防尘盏的深沟球轴承等等。

二、深沟球轴承的工作原理

工作的时候，一半内圈转动而外圈不动，则滚动体在内外圈间滚动,。此时保持架将滚动体均匀地隔开, 以减少滚动体之间的摩擦和磨损。保持架还起到了使滚动等距离分布的作用，这样就减少了滚动体间的摩擦和磨损。滚动体不仅绕自身轴线自转，还沿套圈滚道、绕轴承的轴线公转，并在滚动的同时，伴随有一定的滑动。滚动体将相对运动表面间的摩擦变为滚动摩擦。

了解了上述深沟球轴承各部分在工作时的运动情况，再对深沟球轴承进行瞬时受力分析。

深沟球轴承静止时，滚动体与内外圈接触面承受静载荷，而外圈滚道表面则总是局部循环或静止受力。当滚动体位于最低点时，滚动体、内、外套圈出现最大应力。当深沟球轴承开始工作，内圈同轴转动而外圈不动的情况下，滚动体沿套圈滚道产生摩擦力，则滚动体和内圈在接触前后瞬时，接触面会产生循环的交变压力。可以看出静止和运动时，深沟球轴承承受载荷的效果不同，所以在实际装配中，还要加以区分轴承的额定静载荷和额定动载荷。

由以上分析可知，深沟球轴承主要承受接触面上的径向载荷，但一定情况下也可同时承受径向载荷和轴向载荷，只是其轴向载荷的能力相对较小。当其仅承受径向载荷时，接触角为零，有轴向力作用时，接触角大于零。故具有较大的径向游隙的深沟球轴承具有角接触轴承的性能，可使轴向承载能力增加。

综上，总体来说深沟球轴承不耐冲击，不能够承受过重载荷，但是摩擦系数小，极限转速高。

深沟球轴承装配之后，在轴向游隙范围内，外壳或轴两个方向的轴向位移都被限制，所以深沟球轴承能够在两个方向上作定位。值得一提的是，深沟球轴承有一定的调心能力，比如当轴承对于外壳孔倾斜2′～10′时，不计对轴承寿命所造成的影响，整个结构还是能够正常工作的。

当然，基于深沟球轴承基本型所改造的变形体也具有相似的工作原理，但是为了满足某些机械运动的需要，人们赋予了它们更多的功能。例如：带止动槽深沟球轴承，当止动环装入止动槽后，轴承的位置就在机壳中被确定了，以此简化轴承定位机构。

而带橡胶密封圈深沟球轴承则是在60000型的基础上，加装带骨架的橡胶密封圈，改装后的深沟球轴承防水、防尘性以及密封可靠性大大提高。此类轴承在低噪声的机械设备中应用十分广泛。带防尘盏的深沟球轴承则是在基本结构上的挡边外侧加工槽安装防尘盖。此类轴承通常一次性使用，所以适量的润滑脂对其装配很重要。故其在润滑不良且尘土较多的环境下使用频繁，可长期工作，无需保养。

【结论】轴承虽小，却举足轻重。在机械装配过程中，唯有深刻认识各类轴承的构成和工作原理，才能最大地发挥它的功能。

【参考文献】

【1】曹岩. 常用滚动轴承手册与三维图库[M]. 北京: 化学工业出版社, 2011:23-26

【2】鲁东. 实用轴承手册[M]. 北京: 北京出版社, 1993:18-22

【3】哈里斯. 滚动轴承分析[M]. 北京: 机械工业出版社, 2010:29-33 【4】陈龙. 滚动轴承应用技术[M]. 北京: 机械工业出版社, 2010:46-47

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