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，约束条件①球径约束：②球数约束：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bmin=1.5，Kzmin=1.11对胶木保持架bmin=1.9，Kzmin=1.134Kz值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约束：0.5（D+d）≤Dwp≤0.515（D+d）④K B ×Dw≤0.96B “C”型冲压保持架K B = 2.8Dw +1.12实体保持架K B=1.14Dw+1.202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Z 0，Dw 0，Dwp 0：Dwp 0=0.5（d+D），Dw 0=Kw＇（D-d），Z 0=π×Dwp 0Kz×Dw 0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）按下式取值：设常用钢球表中的每档球径为D Twk （K=1，2，…，M，其中M 为球径总数），将Dw 0与D Twk 按由小到大的顺序逐一进行比较，一旦Dw 0≤D Twk 成立，则停止比较，并记下此时的K 值，则3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。
接触角α的允差αDw(mm)α的允差超过到15°4.55±3.5°545±3°25°4.57+3°/-5°745+2°/-4°40°745+3°/-6°沟道曲率半径Ri、Re（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，提高轴承的极限转速，降低振动，改善轴承使用性能，最终达到提高轴承寿命的目的。
沟道曲率半径必须满足Rimax＜0.52Dw，Remax＜0.53Dw且Remax＞Rimax，按照GB/T6391的规定，沟曲率半径小于上述值，轴承的承载能力不一定提高；但是，沟曲率半径大于上述值，承载能力就要降低。
挡边直径内圈挡边直径d2=d1+K2×Dw外圈挡边直径D2=D1-K2W×Dw其中K 2N =0.186+（0.227+0.01135α）2K 2W =0.182+（0.192+0.01137α）2α的单位为度，K 2N 和K 2W 也可按下表取值。
D2和d2的取值精度为0.1，允差按下表采用（D2取上偏差，d2取下偏差）。
K 2N 和K 2W 值α15°25°40°K 2N 0.350.450.65K 2W0.310.410.60D2和d2的允差D2、d2超1018305080120180250315到18305080120180250315400非引导挡边允差d20.180.210.250.300.350.400.460.520.57D20.180.210.250.300.350.400.460.520.57引导挡边允差d20.0270.0330.0390.0460.0540.0630.0720.0810.089D20.0270.0330.0390.0460.0540.0630.0720.0810.089沟道直径及沟位置沟道直径计算图由上图所示：Aw=（Re-0.5Dw）cosα=（fe-0.5）Dw·cosαAn=（Ri-0.5Dw）cosα=（fi-0.5）Dw·cosα外圈沟道直径：De=Dwp+2（Re-Aw）=Dwp+[2fe-﹙2fe-1﹚cosα]·Dw内圈沟道直径：di=Dwp-2（Ri-An）=Dwp-[2fi-﹙2fi-1﹚cosα]·Dw沟位置：a e=B/2+Sw/2=B/2+（fe-0.5）·sinα·Dwa i=B/2+Sn/2=B/2+（fi-0.5）·sinα·Dw由于装配高要求：Tmax=a emax+a imax-0.5Smin≤B设a e和a i的允差为δ（绝对值）将上式化简得：Tmax=B+0.5S+2δ-0.5Smin≥B这表明装配高超差是不可避免的，为克服这个困难，将a e和a i减去2δ～2.5δ。
对7000C型、7000AC型及7200B型系列：a e=B/2+Sw/2=B/2+（fe-0.5）·sinα·Dw-2δa i=B/2+Sn/2=B/2+（fi-0.5）·sinα·Dw-2δ对7300B系列：a e=B/2+Sw/2=B/2+（fe-0.5）·sinα·Dw-2.5δa i=B/2+Sn/2=B/2+（fi-0.5）·sinα·Dw-2.5δ这样上式可写成：Tmax=B+0.5S+2δ-4δ-0.5Smin=B+0.5S-0.5Smin-2δ或：Tmax=B+0.5S+2δ-5δ-0.5Smin=B+0.5S-0.5Smin-3δ此时不等式Tmax≤B有可能成立，如经验算，仍不能满足装配高要求，则可进一步调整δ的倍数，直到满足装配高要求。
a e和a i影响装配高T和沟型公差，对接触角无影响。
其中δ为滚道位置的上偏差，其作用是为了防止装配高超差。
a e和a i的允差如下表：超过--18305080120250315 d到18305080120250315500允差（±）0.020.0250.030.040.0450.060.070.08锁口高度角接触球轴承的斜挡边都留有一定的“锁量”，以保证轴承不至于分离，因此在装配时必须将外圈加热至110°C左右，使其涨大，然后轻轻将已装好球的保持架与内圈组件压入外圈，装配过程即告完成。
外圈加热后，其膨胀量应满足下面的关系，见下图，锁口高度t的计算公式推导如下：锁口示意图2δ=a i·ΔT·D3=di+2Dw-D3由此得：D3=11+a i·ΔT(di+2Dw)式中：a i是轴承钢的线膨胀系数，ΔT是温升，δ是膨胀量，由于di+2Dw=De-g，2t=De-D3=De-11+a i·ΔT(di+2Dw)=De-11+a i·ΔT(De-g)将游隙g=2（fi+fe-1）（1-cosα）Dw代入上式得：t=a i·ΔT 2(1+a i·ΔT)·De+（fi+fe-1）（1-cosα）1+a i·ΔT·Dw考虑到接触角的公差，应将接触角的上限代入上式计算，式中a i=11.8×10-6mm/°C，ΔT=90°，设Kt=（fi+fe-1）（1-cosα）1+a i·ΔT则t=0.00053De+Kt·Dw+δt，考虑到锁口高度的偏差，加上一项δt。
Kt值α15°25°40°Kt0.002060.004840.01139δt值内径d超过--55120到55120--δt0.030.050.08t的取值精度为0.01，允差为-0.15t，或取下表数值：超过--0.070.100.200.290.39 t到0.070.100.200.290.39--允差-0.01-0.01-0.02-0.03-0.04-0.05非装配锁口高度（为2t）应略大于t，允差为-0.5t。
装配锁口与非装配锁口处的倾斜角为3°30′。
过去由于锁口高度无法精确测量。
加之游隙控制不准，因此锁口高度取值偏大，锁口高的允差范围过宽，致使装配时卡伤钢球或装配后轴承内外圈分离，钢球散落，为避免发生上述现象，保证成品轴承的精度，提高装配成品率，本次优化设计降低了锁口高度，压缩了锁口的公差，给出了最大锁量和最小锁量的验算公式及限制条件。