种类繁多,滚动轴承用量更为广泛。
轴承主要作用在于传递力与运动,有效降低机械运动过程中产生的摩擦损 耗。轴承属于高精密机械产品,依赖复杂的加工工艺。常见的轴承按照摩擦 性质可分为滚动轴承、滑动轴承。实际应用中,滚动轴承具有摩擦系数小、 消耗功率少、效率高的优点,故滚动轴承占据轴承的绝大多数。
滚动轴承:将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦,从而减少摩擦 损失的一种精密的机械元件。 滚动轴承组成:一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。内圈的作 用是与轴相配合并与轴一起旋转;外圈作用是与轴承座相配合,起支撑作用; 滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间,其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命;保持架能使滚动体均匀 分布,引导滚动体旋转起润滑作用。相比于滑动轴承,滚动轴承优点是摩擦 阻力小、标准化便于装拆、结构紧凑、精度高寿命长、易量产、润滑方便等, 能适应多种工况;缺点是抗冲击差、高速重载寿命低、振动噪声大、径向尺 寸大。 滚动轴承分类丰富,通常按滚动体、载荷方向等分类。按滚动体,分为滚珠 (球)轴承和滚子轴承,其中滚珠轴承依套圈配置分深沟型和角接触型,滚 子轴承按滚子形状分圆柱、滚针、圆锥和球面轴承;另外,也有悬浮类轴承 (磁、水、气等特殊介质轴承);按承受载荷方向和公称接触角 α(套圈与滚 动体接触处的法线和垂直于轴承轴心线间夹角,α 越大,轴承承受轴向载荷 能力越强)不同,可分为向心、推力、向心推力轴承,向心轴承主要承受径 向载荷,推力轴承主要承受轴向载荷,组合轴承能同时承受径向与轴向载荷; 按能否调心,分为调心轴承和非调心轴承(刚性轴承)。此外,还可按滚动 体列数(如单列、双列或四列)、可分离性分类。
滚动轴承应用范围较广。滚动轴承作为现代机械的核心元件,其应用覆盖了 工业生产的各个领域。深沟球轴承结构上套圈有特定沟型滚道,主要承受径 向载荷,也能承受一定轴向载荷,用于汽车、机床等。角接触轴承套圈与球 有接触角,可承受径向及双向轴向负荷,在机床主轴、油泵等设备中应用。 调心球轴承靠双排钢珠和内球面型外圈滚道自动调心,主要承受径向载荷, 用于木工机械等。圆锥滚子轴承装有圆台形滚子,能承受重负荷与冲击负荷, 适用于汽车、机床主轴等场景。总体而言,滚珠轴承适高速、轻载、径向价 廉,不适高负载、轴向价昂;滚子轴承适高负载、推力价廉,不适高速、径 向价高。

滑动轴承:滚动轴承和滑动轴承最明显的区别在于是否有滚动体,滑动轴 承没有滚动体,靠平滑的面来支撑转动轴,因而接触部位是一个面,是最基 础的轴承类型。 滑动轴承组成:主要由轴承盖、轴颈、轴瓦、轴承座等组成,其主要特点是 工作平稳、可靠、噪声小、能承受重载荷和较大的冲击载荷。 滑动轴承可按照承载方向、润滑剂种类、油膜厚度、轴瓦材料及厚度等进行 分类。滑动轴承按照承受载荷分为:滑动轴承的种类较多,按其承受载荷方 向不同,可分为径向轴承(承受径向载荷)和止推轴承(承受轴向载荷)。 按照结构可分为轴瓦式滑动轴承、油膜式滑动轴承和关节轴承等。关节轴承 也是一种常见的滑动轴承(球面滑动),其滑动接触表面是一个内球面和一 个外球面,运动时可以在任意角度旋转摆动,采用表面磷化、炸口、镶垫、 喷涂等多种特殊工艺处理方法制作而成。关节轴承具有载荷能力大,抗冲击, 抗腐蚀、耐磨损、调心、润滑好等特点。根据其不同的类型和结构,关节轴 承可以承受径向负荷、轴向负荷或径向、轴向同时存在的联合负荷。由于在 内圈的外球面上镶有复合材料,故该轴承在工作中可产生自润滑。一般用于 速度较低的摆动运动,和低速旋转,也可在一定角度范围内作倾斜运动,当 支承轴与轴壳孔不同心度较大时,仍能正常工作。
谐波减速器轴承:谐波减速器中通常使用 1 个交叉滚子轴承和 1 个柔性轴 承。谐波齿轮减速器是一种靠波发生器使柔轮产生可控的弹性变形波,通过 其与刚轮的相互作用,实现运动和动力传递的传动装置。谐波轴承包括刚性 轴承和柔性轴承两大类型,刚性轴承为交叉圆柱滚子结构,滚动体为圆柱滚 子,互成 90°排列在 V 型滚到中,可同时承受轴向载荷、径向载荷和倾覆 力矩等各方向的载荷。轴承具有高刚性、高精度、以及复合承载能力,主要 用于机器人小臂、大臂肩部等关节。柔性轴承(薄壁深沟球轴承)主要承受 交变应力。由于凸轮长轴和柔性轴承内圈为过盈配合,会迫使轴承内圈强制 变形;内圈则将变形通过滚动体传递到外圈,迫使外圈产生相应的径向和轴 向位移。整个外圈变形传递。柔性轴承作为谐波减速器的关键部件,与普通 轴承的主要区别在于其内外圈的厚度较小。
RV 减速器轴承:目前 RV 减速器在人形机器人应用较少。RV 减速器包括 前级的行星齿轮减速器与后级的摆线针轮减速器。这种传动方式是在经典 的针摆行星传动技术基础上进一步发展而成的,它集合了众多优势,如紧凑 的体积、轻巧的质量、宽广的传动比、长久的使用寿命、稳定的精度保持、 高效率以及平稳的传动性能。RV 减速器轴承是机器人减速机中常用轴承, 主要有但不限于以下几种类型: 1)薄壁角接触球轴承,具有较大接触角、高精度、高刚性,对减速器力矩 刚性影响较大。轴承内外圈一般不等高,这样可以避免轴承安装过程中出现 干涉问题,也可以方便轴承润滑散热。 2)薄壁深沟球轴承,主要用在减速器的输出部位,对精度要求高,输出平 稳。 3)薄壁圆锥滚子轴承,分为曲柄支撑用、主体支撑用两种。曲柄支撑用薄 壁圆锥滚子轴承要小一点,置于曲柄两侧,起到支撑曲柄用;主体支撑用薄 壁圆锥滚子轴承和薄壁角接触球轴承功能有点类似,用作减速器的主轴承。
行星减速器轴承:行星齿轮减速机是一种采用行星传动原理的减速机,具有 结构紧凑、传动平稳等优点。在使用过程中,轴承是非常重要的组成部分。 不同的部位使用的轴承类型不同的。1)行星轮支承轴承:行星轮支承轴承 的主要作用是支撑行星轮并使其围绕太阳轮旋转。行星轮支承轴承的种类 很多,如深沟球轴承、圆柱滚子轴承和锥形滚子轴承等,数量和行星齿轮数 量一样,一般为 3 个。其中,深沟球轴承是使用最多的一种,它具有结构简 单、安装方便等特点。2)行星架支承轴承:行星架支承轴承一般包括球形 或滚柱形轴承,在行星轮传动时,行星架支承轴承支撑着行星架,防止发生 轴向偏移。在使用中,轴承的选用应根据减速机的传动功率和转速来合理确 定,如深沟球轴承等,数量一般 2 个。
丝杠轴承:丝杆有根据安装方式不同,选取不同丝杠。丝杠是将旋转运动转 化为直线运动、或将直线运动转化为旋转运动的理想的产品,是工具机械和 精密机械上最常用的传动元件,其优势在于高速运动下保证定位精准,由于 摩擦力较低,其传动效率可达 90%。丝杠通过和螺母相对旋转,可将轴端电 机的转动转化为直线运动,进而实现高精度位移定位。特别地,丝杠还具有 传动可逆性,能够将直线运动变为回转运动。若按结构和工作原理,丝杠可 以分为滑动丝杠、滚珠丝杠、滚柱丝杠三大类。而轴承在丝杠中也有应用, 一般来讲,固定侧用和支持侧用的轴承不同,固定侧通常为角接触球轴承, 支撑侧通常为普通深沟球轴承。
电机轴承:电机常用轴承类型多样。球轴承是最常见的类型,凭借出色的径 向和轴向承载能力及高速运转性能,常用于支撑电机转子和法兰;滚柱轴承 可承受更高载荷与大径向负荷,适用于电机转子和端盖间支撑,也能承受大 轴向力;圆锥滚子轴承适合处理较大的径向和轴向负荷,常被用于电机轴承 座和法兰之间的支撑。 人形机器人的灵巧手通常采用空心杯电机作为驱动装置,一般采用球轴承 和滑动轴承。空心杯电动机属于直流永磁的伺服、控制电动机,也可以将其 归类为微特电机。在结构上突破了传统电机的转子结构形式,采用的是无铁 芯转子,也叫空心杯型转子。这种新颖的转子结构彻底消除了由于铁芯形成 涡流而造成的电能损耗。无框力矩电机是一种无外壳结构的永磁电机,其性 能主要通过输出的扭矩来衡量,并且不包含轴承结构。无框力矩电机是力矩 电机的一种,它以输出的扭矩大小作为性能指标,通常也是永磁电机的一种。 这种电机通过磁场的相互作用驱动转子转动,产生扭矩,适用于驱动人形机 器人的关节。与有框力矩电机相比,无框力矩电机省略了电机的外壳,仅保 留转子和定子两个核心部件。