【机械设计】轴承部件结构设计的 5 大核心维度，新手也能看懂

一.滚动轴承部件结构设计

滚动轴承部件包括：传动件、轴、滚动轴承、机体、润滑、密封装置等；对于滚动轴承部件的结构设计可以从以下五个方面为思路切入点开展设计工作：

1.轴向固定

为确保传动部件处于正确的工作位置，防止轴进行轴向窜动。应合理设计轴承部件，使轴承部件应准确定位于机体上并可靠固定，并能把作用于传动件上的轴向力传递到机体上。

轴肩与套筒：通过轴自身的轴肩、套筒等结构，与轴承内圈配合，实现轴向定位，如电机轴上通过轴肩对轴承内圈进行轴向固定。

锁紧螺母：可对轴承内圈进行轴向固定，适用于轴向载荷较小的场合，如在一些小型机械的轴系结构中使用。

端盖：轴承端盖能对轴承外圈进行轴向固定，常见于各种机械设备的箱体结构中，如减速器箱体通过端盖固定轴承外圈 。

弹性挡圈：轴向固定的弹性挡圈是一种利用自身弹性卡装在轴或孔的沟槽内，用于限制零件轴向位移的环形薄片零件。

2.轴承部件调整

轴承间隙调整

补偿轴工作时的热伸长，避免轴承因间隙不当出现过度磨损、发热甚至卡死等问题，确保轴承正常运转。可以通过加减轴承端盖与轴承座端面间的垫片厚度，或利用调整螺钉移动轴承外圈等方法来调整间隙 。

轴上传动件位置调整

为保证传动件处于正确工作位置，如使锥齿轮的两个节圆锥顶点重合，确保传动精度和效率，避免出现噪声、振动等问题。常通过增减套杯与机体间、套杯与轴承盖间的垫片来调整传动件位置 。

3.滚动轴承的配合

使轴承与轴、轴承座孔之间能可靠传递载荷，同时保证轴承的正常运转精度和使用寿命，设计中需考虑轴承内圈孔与轴、外圈与轴承座孔的配合。

与轴的配合：依据载荷大小、性质、转速等因素，通常采用过渡配合或过盈配合。轻载、高速时，可选择过渡配合；重载、低速时，倾向于过盈配合，例如机床主轴与轴承内圈常采用过渡配合 。

与轴承座孔的配合：一般采用间隙配合或过渡配合，以方便安装和拆卸，如一般机械的轴承座孔与轴承外圈采用过渡配合 。

4.轴承的装拆

安装

确保安装环境清洁，零件无损伤、无杂质；准备合适的安装工具，如压套、加热设备等。过盈配合的轴承，可采用压入法（使用压力机通过压套将轴承压入轴或轴承座孔）或热装法（加热轴承使其膨胀后再进行安装 ）；间隙配合的轴承，可直接进行安装。

拆卸

在设计时预留拆卸空间或设置拆卸螺孔等结构。使用专用拆卸工具，如拉拔器等，避免损坏轴承、轴和轴承座等零件；对于过盈配合的轴承，还可通过加热轴承座或冷却轴来辅助拆卸 。

5.轴承的润滑和密封

润滑

轴承润滑可减少内部摩擦和磨损，降低发热，延长轴承使用寿命；同时起到防锈、减振等作用。分为脂润滑和油润滑。脂润滑适用于中低速、轻载或不便于经常补充润滑剂的场合；油润滑适用于高速、重载或工作温度较高的场合，常见的油润滑方式有油浴润滑、飞溅润滑、喷油润滑等 。

密封

为防止润滑剂泄漏，避免外界灰尘、水分、腐蚀性介质等进入轴承内部，影响轴承正常工作，需进行密封设计。包括：接触式密封，如唇形密封圈、毡圈密封，密封效果好但有一定摩擦；非接触式密封，如迷宫密封、间隙密封，适用于高速或高温环境，摩擦小 。

二.轴向固定细节

1.两端单向固定支承

每个支承承受一个方向轴向力，限制轴单方向移动，两个支承共同限制轴双向运动 。轴向力不大时，用一对深沟球轴承；轴向力较大时，选一对角接触球轴承或圆锥滚子轴承 。

如下图，在深沟球轴承结构中：

（1）轴向力传递（以传动件轴向力向左为例，）：传动件--轴--左轴承--轴承盖--螺钉传递至机体 。

（2）适用于工作温度变化不大、两支点间跨距l≤300mm的短轴 。

（3）轴工作受热伸长，安装时需补偿。对向心球轴承，轴承外圈与轴承盖间留间隙c（通常c=0.25~0.4mm，如下图）。

2.一端固定，一端游动支承

固定支承端轴承限制轴的两个方向移动，可以承受双向轴向力，游动支承端允许轴向自由游动，以补偿由于温度变化引起的轴的伸缩。

如下图，以不可分离的深沟球轴承为例：

（1）轴承力传递（以传动件轴向力向右为例）：传动件--轴--圆螺母--左轴承--轴承座孔凸肩。

（2）主要用于温度变化较大、两支点间距l＞300mm的长轴。

（3）游动支承端注意事项

轴承外圈与轴承座孔之间为间隙配合；

外圈与端盖之间留有较大间隙：2~3mm；

轴承外圈相对于轴承座孔相对移动。

（4）游动支承端的变型

当游动支承端采用可分离型的圆柱滚子或滚针轴承时，轴承的内外圈都需要固定，轴向游动发生在滚动体与轴承座圈滚道之间。如下如，游动支承端以圆柱滚子轴承为例：

（5）固定支承端的变型

当轴向力较大时，固定端可采用推力轴承、圆锥滚子轴承、或成对使用角接触球轴承。

3.两端游动支承

人字齿是齿轮传动中一种特殊结构，其齿向呈对称的左右螺旋（形似 “人” 字），这一特性使其在传递动力时具有抵消轴向力的作用，进而允许轴的两端采用游动支承方式。

人字齿的核心特性：左右对称的螺旋齿在啮合传动时，会产生两个大小相等、方向相反的轴向力，两者相互平衡，使整个齿轮轴几乎不受轴向载荷。因此，轴在轴向方向上不会因齿轮传动产生额外的轴向推力，无需通过轴承限制轴向位移来平衡轴向力。

游动支承的适配性：游动支承是指轴承在轴向保留一定活动空间，允许轴相对于轴承座有少量轴向移动。由于人字齿已抵消轴向力，轴的轴向位置无需严格固定，采用游动支承可适应轴因温度变化产生的热胀冷缩，避免轴系因刚性约束而产生附加应力，同时同时还可以补偿人字齿因加工误差而带来的两侧齿螺旋角不绝对对称、进而进入的轮齿受力不均的问题。

一般地，通过齿轮啮合传动的两根轴，其中一根采用两端游动支承，另一根多采用两端固定支承，对于人字齿啮合传动的轴，通常大齿轮轴承部件采用两端固定支承的方式。