角接触球轴承设计方法

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1、角接触球轴承设计方法优化设计目前已有很多成熟的方法，对于维数不高的具有离散型变量的设计系统，用网格法来进行优化筛选是方便的，该方法将设计变量直接在标准值上进行离散，使设计空间成为一个网格系统，然后在每一个网点上进行约束检验与有关计算，从中可挑选出最佳点，如果将以往的设计经验作为参考点，则优化只需要在附近的局部空间中进行，这便是“局部网格法”的思想。1主参数优化角接触轴承的优化设计原则是确定Dw、球数Z和球组中心圆直径Dwp在满足一定约束条件下，使轴承的额定动载荷尽可能地大。目标函数在充分保证轴承的使用性能的前

2、提下，以轴承径向基本额定动载荷Cr最大为目标函数。根据GB/T6391的规定：当Dw≤25.4mm时，当Dw＞25.4mm时，约束条件①球径约束：类型36000、4600066000直径系列KwminKwmaxKwminKwmax10.270.32--20.270.320.290.333--0.300.3351②球数约束：该保持架在中心圆处的兜孔直径为1.01Dw，如下图所示，此处最小梁宽为bmin，则即上式表明Kz随Dw的增大而减小，但应满足：Kz≥Kzmin根据设计经验和国外样品分析，可取对金属保持架bm

3、in=1.5，Kzmin=1.11对胶木保持架bmin=1.9，Kzmin=1.134Kz值Dw（Dw0）≤15＞151.5金属保持架1.01+1.11DwKz1.9胶木保持架1.01+1.134Dw保持架结构示意图注：若②式不成立，则可按步长0.002（D+d）逐步增大Dwp值。③球组中心圆直径约束为保证轴承套圈的最小壁厚不小于0.09（D-d），球组中心圆直径受下式2约束：0.5（D+d）≤Dwp≤0.515（D+d）④KB×Dw≤0.96B2.8“C”型冲压保持架KB=+1.12Dw1.14实体保持架K

4、B=+1.20Dw2局部网格法2.1当已知轴承的外形尺寸内径d、外径D、宽度B和公称接触角α（GB/T292）以后，根据设计经验确定球数、球径和球组中心圆直径Z0，Dw0，Dwp0：π×Dwp0Dwp0=0.5（d+D），Dw0=Kw＇（D-d），Z0=Kz×Dw0其中Kw＇按下表采用，Kz按上面的表（Kz值）采用。Kw＇值直径系列123Kw＇0.30.310.3172.2将Z和Dw各取N档数值（N为奇数，一般为5或7），这样就构成一个N×N的二维网格系统，每个网点的坐标Dwi和Zj（i，j=1，2，3…，N

5、）按下式取值：T设常用钢球表中的每档球径为Dwk（K=1，2，…，M，其中M为球径总数），TT将Dw0与Dwk按由小到大的顺序逐一进行比较，一旦Dw0≤Dwk成立，则停止比较，并记下此时的K值，则其中i=1，2，3…，N这样生成的网格，Z0，Dw0将位于网格的中心。33设计参数的研究一般的轴承设计，如果单纯追求轴承的额定动载荷能力，在限定的轴承横截面积内，一味加大钢球直径和增加球数是不现实的，必须对轴承进行精心的设计，在充分利用轴承横截面积的情况下，选择最佳的结构参数，改善轴承零件接触应力分布状态，采用有利于

6、润滑油膜形成的最优接触形状，来提高轴承的使用性能和使用寿命。接触角接触角是接触球轴承的重要设计参数，它对轴承内部的载荷分布、运动关系、摩擦、润滑等都有重要影响。目前，国内外通用角接触球轴承的公称接触角多为15°、25°和40°三种。过去大多采用控制径向游隙和装配高的方法来控制接触角，然而角接触球轴承径向游隙本身存着很大的测量误差，而且接触角不仅与径向游隙有关，还与内、外沟曲率半径和球径有关，因此仅用控制径向游隙的方法来控制接触角很难达到预期的要求。本次设计通过大量的分析计算，确定了径向游隙和接触角的关系，给出

7、适用的配套径向游隙计算公式，确定了接触角的允差，见下表：径向配套游隙计算公式：最小径向游隙gmin：gmin=2（Rimax+Remax-Dwmin）（1-cosαmin）最大径向游隙gmax：gmax=2（Rimin+Remin-Dwmax）（1-cosαmax）按以上公式计算出的径向游隙进行配套，其接触角允差基本落在规定的范围之内。4接触角α的允差Dw(mm)αα的允差超过到4.55±3.5°15°545±3°4.57+3°/-5°25°745+2°/-4°40°745+3°/-6°沟道曲率半径Ri、Re

8、（允差见附表）沟道曲率半径可表示为Ri=fi×Dw，Re=fe×Dw其中fi、fe分别为内、外圈的沟曲率半径系数。过去我国深沟球轴承一直采用相等的曲率系数。即fi=fe=0.515，由于制造公差的影响，对一套轴承来讲，就出现了内沟曲率半径大于外沟曲率半径的现象。从等强度概念出发，经过计算，取fi=0.515，fe=0.525比较合适，这样可使内、外圈沟道处的接触应力相近，有利于润滑，提高轴承的极限转