使用经验和研究表明，直母线接触的滚子轴承在滚子两端存在着严重的应力集中，可以高达中部应力的3～7倍，应力集中的长度占总接触长度的0.07～0.16。边缘应力集中导致早期疲劳剥落，降低了滚子轴承的承载能力。
边缘应力集中主要是由于直母线滚子接触的边缘效应和应用中的轴线偏斜引起的。赫兹的线接触理论假设两相当长而且等长度的平行圆柱接触时表面压力呈半椭圆柱分布，实际滚子轴承的接触长度和滚子直径及滚道直径相比远不是相当长的，并且滚道母线长度还往往大于滚子长度，因此，滚子轴承的接触情况不完全符合Hertz假设，表面压力分布不是理想的半椭圆柱，而是在两端存在应力集中。这种现象称为直母线滚子接触的边缘效应。对边缘效应可以作一直观的解释∶如下图所示，受挤压后滚子下面的滚道材料受压变形，滚子以外的滚道材料无受压变形，使位于滚子两端的滚道材料处于拉伸状态，增加了抵抗压缩变形的能力，压缩变形较小。因此，当滚子和套圈之间产生趋近量8时，滚子两端变形量必然要大些。这就可以理解为什么会出现边缘应力集中。
另一方面，在轴承应用中由于轴的弯曲或轴两端的轴承安装不同心造成轴承内外圈轴线相对偏斜时，也会产生滚子的端部应力集中。
因此，为了提高滚子轴承的承载能力和疲劳寿命，必须从轴承设计和应用两方面采取措施减小或消除边缘应力集中。设计方面通常的办法是减小滚子两端的直径，采用带凸度滚子，或者叫进行滚子母线修缘，改善滚子型面。也可以在滚子两端面上挖深穴，增加滚子端部的变形能力，也有采用带凸度滚道的。理想滚子型面能使应力沿接触线均匀分布，也有人提出了理想型面母线的对数曲线。下面介绍实用的母线修缘方法。
1.弧坡修缘，圆心在中线上
如下图所示，取滚子单面凸度等于滚子与一个滚道之间的弹性趋近量，即取∶c=δ
式中∶δ——滚子与一个滚道之间的弹性趋近量，由式δ=3.83×10-5×Q0.9/l0.8计算。
其中，Q是滚动体与滚道之间法向接触负荷。
母线修缘长度取∶lc=0.15l，圆弧半径近似取∶Rc=（l2-l12）/8c
式中∶l——滚子有效长度，l=L-2r;
l1——滚子中部直母线部分的长度，l1=l-2lc。
2.弧坡修缘，圆心在两侧
圆心在两侧的的弧坡修缘如下图所示,取c=δ；lc=0.15l;Rc=l2/88c,这种修缘方法中间直线部分和两端的圆弧相切，在理论上是光滑连接。
这种滚子的型面如同对称球面滚子，只是圆弧半径非常之大，如下图所示。这种修正方法的优点是不仅可以消除或减小边缘效应引起的应力集中，还可以有效地消除或减小轴线偏斜引起的端部应力集中。缺点是实际负荷小于计算负荷时实际接触长度减小，中部应力高，也会降低疲劳寿命。
全凸滚子取∶c=δ，Rc=l2/8c
计算滚子凸度时，也就是由式δ=3.83×10-5×Q0.9/l0.8计算趋近量时，式中的滚动体负荷Q应为轴承中受载最大的滚动体负荷Qmax。对于专用轴承，要根据实际轴承负荷计算出最大滚动体负荷。对于通用轴承，一般取当量动负荷为0.1～0.15额定动负荷，然后计算出最大滚动体负荷。凸度偏小时不足以消除边缘应力集中，凸度偏大时又出现两端不接触，中部应力高，两者都是不好的。最佳凸度不仅要根据实际负荷进行计算，还应该通过实验和使用经验来确定。对于全凸滚子，受载后接触椭圆长轴2a大于滚子有效长度而小于1.5倍有效长度时是较合适的修正线接触。
更多精彩资讯敬请
