调心轴承

调心滚子轴承是在有两条滚道的内圈和滚道为球面的外圈之间，组装着鼓形滚子的轴承，如图4所示。调心滚子轴承具有两列滚子，主要承受径向载荷，同时也能承受任一方向的适量轴向载荷；有很高的径向载荷能力，特别适用于径向重载或振动载荷下工作，但不能承受纯轴向载荷。

调心滚子轴承的主要特点有：

(1)与调心球轴承类似，调心滚子轴承的外圈滚道是球面的一部分，其曲率中心在轴承轴线上，该类轴承外圈滚道是球面形，故其调心性能良好，能补偿同轴度误差，因此可以实现自动调心。

(2)在与滚动方向垂直的截面内，滚子母线是曲线，与内外滚道能够很好地吻合，滚子与滚道是线接触，能承受径向负荷及轴向负荷，具有较好的抗冲击能力。

(3)调心滚子轴承的滚子与滚道的吻合度高，并且都是曲线母线，因此相对滑动严重，摩擦要比圆柱滚子轴承大，所以调心滚子轴承所允许的工作转速较低。

(4)普通的凋心滚子轴承带有非对称型滚子，运转时会产生一个轴向分力，滚子受到这个分力的作用而与中心固定挡边相接触，对称型滚子的调心滚子轴承，它采用可沿轴向移动的活动中间挡圈，这样滚子不再受中心挡边的约束，并且省去了内圈滚道的退刀槽，可以采用更长的滚子，从而提高轴承的承载能力。

(5)单列调心滚子轴承的接触角为0。，在轴向载荷下接触角没有明显变化，很小的轴向载荷就会在滚子与滚道之间产生很大的接触力，因此当轴向载荷相对大于径向载荷时，单列调心滚子轴承不能承受径向和轴向的联合载荷。

(6)与调心球轴承类似，带紧定套的双列调心滚子轴承可以安装在光轴的任意位置上，不需要加工定位轴肩。

在径向滑动轴承中，整体式轴承、剖分式轴承和自动调心轴承广泛应用在机器上。

轴承宽度和直径的比是B/d。随着B/d的增大，轴的弯曲变形或轴孔的倾斜容易造成轴颈与轴瓦端部的局部接触，导致严重的磨损和发热，当B/d>1．5时，建议采用自动调心轴承。这种轴承的特点是轴承的球面与轴承座和轴承盖的内表面组合，其球心在轴颈的轴线上，因此当轴弯曲时，轴瓦能自动调整以满足轴颈的对中性要求 。

所谓调心轴承，是指套圈滚道是球面形的，能适应内外两滚道轴心线间的有角偏差运动的轴承，主要承受径向负荷，也可以承受少量的双向轴向负荷。

调心轴承特性

主要承受径向负荷，也可以承受少量的双向轴向负荷。

常用规格及适用场合

常用规格及适用场合如图1所示 ：

调心球轴承是两条滚道的内圈和滚道为球面的外圈之间，装配有圆球状滚动体的轴承。它可承受较大的径向载荷，同时也能承受一定的轴向载荷，如图2所示。该类轴承外圈滚道是球面．故具有调心性能。

调心球轴承的主要特点有：

(1)调心球轴承的外圈滚道是一个球面的一部分，曲率中心在轴承轴线上，因此该轴承具有调心功能，在轴、外壳出现挠曲时，可以自动调整．不增加轴承负担。

(2)可以承受径向负荷及两个方向的适量的轴向负荷。但不能承受力矩载荷。这类轴承接触角较小，轴向负荷下接触角几乎不变，轴向承载能力小，径向负荷能力大，适用于有重负荷、冲击负荷的情况。

(3)带紧定套和锁紧螺母的双列调心球轴承可以安装在光轴上的任意位置，不需要定位轴肩。如图3所示 。

根据轴承工作能力的主要准则，制作轴承的材料应该具有一定的承载能力、嵌入性、导热性、低摩擦系数、表面光滑、抗磨、抗疲劳和抗腐蚀。没有一种材料能完全满足所有的要求，这就是在绝大多数设计中常采用折中法的原因。

下面简要介绍几种轴承材料的性能和应用。

调心轴承轴承合金

轴承合金(巴氏合金)被广泛使用。它们通常有两种类型：锡基轴承合金和铅基轴承合金，它们具有跑合快的特点，很容易将表面变得非常平滑，它们通常作为轴承衬附在钢的轴瓦基体上。巴氏合金轴承具有很好的适应性，对于较小的不对中或存在缺陷的轴具有自动调节的特性。因为进入到润滑剂中的适量灰尘或外界杂物能被这种软材料吸收，防止轴出现胶合破坏，故这种嵌入性使得它们成为极优秀的轴承材料。轴颈材料可以是软钢、硬钢或铸铁。

调心轴承青铜

青铜轴承适用于轴和轴承对中性好的低速重载的场合，可由多种合金成分制成以获得各种不同的物理性能。

调心轴承铅铜

这种轴承的承载能力高于轴承合金，其适应性较差，因此用于轴的刚性好且对中性好的场合。

调心轴承铸铁

铸铁轴承材料广泛应用于要求不太严格的场合。轴颈的硬度必须高于轴瓦的硬度。工作表面要用石墨和油的混合胶质仔细地加以跑合。要求轴颈与轴承之间必须良好地对中。

调心轴承多孔轴承

首先将金属粉末进行烧结，然后将其浸在油中，就可制作出所谓“自润滑”或“多孔”轴承。各种不同成分的青铜被广泛使用在多孔轴承上，而较少使用铁。由于多孔轴承具有自润滑性能，所以它主要用于当使用一般润滑方法时，轴承难以或不可能获得可靠润滑的场合。

调心轴承碳和塑料

在高温场合，或传统的润滑方式不能使用时，纯碳轴承可以达到满意的效果。聚四氟乙烯是一种非常普通的塑料。由它做成的轴承具有极低的摩擦系数，并且用在无油润滑的场合，它可以在低速或间歇摆动且重载的工况下工作。实验表明，一些材料的组合可以很好地搭配工作，而有一些则不能。在一起不能很好搭配工作的材料组合将会出现过度的磨损。

调心球轴承外圈滚道呈球面，具有调心性能，因此可自动调整因轴或外壳的挠曲或不同心引起的轴心不正。 　产品特性：主要承受径向载荷，同时可承受较小轴向载荷。轴（外壳）的轴向位移限制在游隙限度内，具有自动调心性能，允许内、外围相对倾斜不大的条件下正常工作，适用于支承座孔不能严格保证同轴度的部件中。2100433B

运动姿态测量机构

球形转子的二自由度运动姿态可由二对行波定子驭动决定，通过控制各对的运动速度和转向，可使球形转子转向各个方向，为检测球转子的运动姿态，国外采用球绞结构和两个光电编码器但由于球绞实现困难，我们采用了调心轴承和连杆的测量结构。

在球转子上安装输出轴(其轴线通过球心)，输出轴上装有能两自由度回转的调心轴承，在调心轴承的轴承座圆环上与各自光电编码器相连的连杆连接，两连杆与调心轴承在同一平而内 (这一平而与四个行波定子组成平而平行)，当输出轴在中心位置时(即输出轴轴线垂直于四个行波定子组成的平而时)，两连杆是互相垂直的，即各连杆中心线与调心轴承中心相交，球转子转动时，调心轴承也随之向外移动并且两自由度转动，其轴承中心仍在两连杆组成的平而内。另外，各连杆与各光电编码器轴线垂直相交，连杆可在与光电编码器轴的相交点滑动，并带动光电编码轴回转;同时，为避免出现冗余自由度，连杆1与调心轴承座圆环固连，连杆2与调心轴承座圆环铰接，这样做，输出轴偏离中心位置时，即球转子运动姿态变化时，连杆1中心线继续保持通过调心轴承中心，而连杆2中心线则不能保证通过调心轴承中心。

运动姿态控制策略

对于球转子运动姿态可以用上述尸点在xoy平而的运动位置描述，即控制目标由球转子的运动姿态角转化为尸点的运动位置，由于姿态角与尸点关系较简单，这里就不再赘述了。

超声波电机的位置控制一般采用相位差控制、频率控制和调压控制等策略。对于二自由度超声波电机来说，由于要求四个行波定子在工作时的谐振频率基木一致，而定子由于加工、材料和工艺等原因，很难保证一致，修正行波定子外缘倾角大小的方法来使四个定子的谐振频率接近一致，且行波定子的谐振频率的带宽一般较小，所以不宜采用变频法。若采用调压控制，虽然可以实现一定的控制效果，提高电机的转速，但是硬件电路的实现比较复杂，而且由于调压时电机定子电压的峰一峰值在不断改变，因此电机会出现速度波动，这不利于电机的平稳运行。

对于球形二自由度超声波电机来说，采用相位差控制是比较理想的控制方案。相位差控制只需要用软件改变定子驭动信号的相位差，方法简单且可靠实用，不需要增加额外的硬件电路。只要控制得当，对电机输出转速的影响较小，可以实现电机的平稳运行。更重要的是因为电机是由两对定子驭动采用相位差控制有无可比拟的优越性，这是由于电机的静摩擦系数大于行波驭动时的摩擦系数。假设一对定子由行波驭动，另一对定子不驭动，这时不被驭动的这对定子与转子间为静摩擦，也就是说球转子无法在行波驭动的那对定子作用卜运动，这是因为静摩擦产生的阻力矩大于行波驭动定子的驭动力矩。若不被驭动的那对定子改为驻波驭动，虽然行波驭动的那对定子产生的驭动力矩不变，但是此时驻波驭动的定子与转子间为动摩擦，而动摩擦产生的阻力矩远小于静摩擦产生的阻力矩，因此，行波驭动定子的驭动力矩就大于动摩擦的阻力矩，这样，球转子就可以顺利地运转了。