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深沟球轴承是结构最简单的球轴承之一，如图2-1所示。由图中所示几何关系可知，深沟球轴承的节圆直径 D pw 等于内滚道沟底直径 F 和外滚道沟底直径 E 的平均值，即
图2-1 有径向游隙的深沟球轴承
1.密合度和沟曲率半径系数
密合度是指垂直于滚动方向的滚动体曲率半径与沟曲率半径之比，用来描述滚动体与滚道的密接程度。钢球与滚道的密合度决定了球轴承的承载能力，在相同的负载下，轴承的密合度越大，其应力越小，因此承载能力越高，但摩擦也越大。从图2-1中可以看到，对于钢球和滚道配合，密合度 ϕ 表示为
式中， r 为滚道沟曲率半径。
应当注意，由于轴承内、外圈的沟曲率半径一般不相等，因此对于内滚道和外滚道接触，密合度也是不相等的。
另外，对于球轴承，也常用沟曲率半径系数 f 来表示钢球与滚道的密接程度，即
沟曲率半径系数是一个很重要的设计参数，它能够体现轴承的承载能力，沟曲率半径系数越大，钢球与滚道的密接程度越低，承载能力越小。此外，它还影响轴承的接触角和运动状态。一般球轴承的沟曲率半径系数 f =0.515～0.525。
2.接触角和游隙
由于深沟球轴承通常具有径向游隙，它在无载荷状态下可以在轴向自由浮动，所以深沟球轴承也存在轴向游隙。消除轴向游隙后，将使钢球和滚道发生接触并与径向平面形成倾斜角，从而产生一个不等于0 ° 的接触角。而角接触球轴承就是为了承受轴向力而设计的，轴承的初始接触角将由无载荷时的游隙以及滚道沟曲率共同确定。
图2-2所示为消除轴向游隙后深沟球轴承的几何关系。从中可以看出，内、外沟曲率中心之间的距离为
把 r = fD w 代入，得
式中， B 为轴承的总曲率， B = f e + f i -1。
从图2-2中还可以看出，初始接触角 α o 是球与内、外滚道接触点连线和垂直于轴承旋转轴线的径向平面之间的夹角，其大小可由表示如下
图2-2 深沟球轴承内、外圈轴向移动后球和滚道的接触
轴承游隙，即指轴承在未安装于轴或轴承座时，将其内圈或外圈的一方固定，然后使未被固定的一方做径向或轴向移动时的最大移动量。根据移动方向，可分为径向游隙和轴向游隙。一般地，球轴承和其他向心滚动轴承，如圆柱滚子轴承等都有游隙。从图2-1中可以看出，径向游隙 G r 可表示如下：
由于存在径向游隙，深沟球轴承在无载荷状态下可以在轴向自由浮动。初始轴向游隙 G a 定义为零载荷下内圈相对于外圈的最大轴向移动量。由图2-2得
图2-3所示为单列球轴承初始接触角和轴向游隙与 G a /D w 的关系。
轴承的初始轴向游隙可以表示如下：
式中， S d 为有垫片时的原始径向游隙。
如图2-4所示，双半内圈球轴承的内圈在磨削时，在两半内圈之间加有垫片。垫片的宽度与垫片角有关，当移去垫片并将双半内圈靠紧后就可以确定垫片角 α s 。
由图2-5可以确定垫片的宽度 w s 为
当已知垫片角和有垫片时轴承的径向游隙后，就可以确定初始接触角。由图2-5可以确定移去垫片后轴承的原始径向游隙
这样，由图2-2所表示的轴承的初始接触角为
图2-3 单列球轴承初始接触角和轴向游隙与 G a / D w 的关系
图2-4 双半内圈球轴承内圈的磨削垫片
图2-5 双半内圈球轴承的垫片
3.自由偏转角
在无载荷时，径向游隙还能使球轴承产生轻微的偏转。自由偏转角 θ 定义为轴承在受力之前，内圈轴线相对于外圈轴线转动的最大角度。在图2-6中，利用余弦定理可得
图2-6 自由偏转角
于是轴承的自由偏转角 θ 为
由三角恒等式
以及由于 θ i -θ e 接近于零，所以
4.曲率与相对曲率
两个在一对主平面内有着不同曲率半径的回转体在无载荷作用的情况下彼此在一点发生接触，这种状况被称为点接触，如图2-7所示。
在图2-7中，上面的物体记为Ⅰ，下面的物体记为Ⅱ，主平面分别用1和2表示。由于 r 是曲率半径，则曲率 ρ 可定义为
尽管曲率半径总是正值，但曲率可能为正，也可能为负，规定对凸表面为正，凹表面为负。
为了描述两个对应的回转面之间的接触状态，要用到下面的定义：
1）曲率和
2）曲率差
图2-7 接触体的几何关系
在式（2-19）和式（2-20）中，采用了凸、凹表面曲率的符号约定。此外 F （ ρ ）必须取正值。
定义曲率和、曲率差的概念是为了将两个物体的接触转化为一个等效椭球体与半平面的接触来分析。有了这个概念，前面关于曲率符号的约定就变得容易理解了。凹的表面将使接触体更加贴近，这相当于增大等效半径或者减小曲率。相反，凸的表面相当于减小等效半径或增加曲率。由于是一个椭球体，曲率差就仅与正交平面内两个等效半径之差有关。如果这两个半径相等（球体），曲率差就为零。如果曲率差为无穷大，则等效椭球体将近似为圆柱体。各类轴承的曲率计算公式见表2-1和表2-2。
表2-1 球轴承接触点曲率计算公式
表2-2 滚子轴承接触线中心点曲率计算公式
下面用一个例子来确定钢球与内滚道接触的 F （ ρ ）值。
令
则
对于钢球与外滚道接触，
1.密合度
密合度的概念也适用于如图2-8所示的调心滚子轴承，这里的滚子和滚道在垂直于滚动方向上都有曲率。在这种情况下，密合度 ϕ 定义为
式中， R 是滚子轮廓半径。
2.节圆直径和径向游隙
式（2-1）也可以用来计算滚子轴承的节圆直径。图2-8中所示的径向游隙可表示如下
式中， r i 、 r e 是内、外滚道轮廓半径。
图2-8 调心滚子轴承法向接触角、径向游隙和轴向游隙
3.接触角和轴向游隙
调心滚子轴承装配后一般都带有初始径向游隙，因此也就存在初始轴向游隙。从图2-8中可以看出
于是可以得到
4.曲率
对于滚子与滚道呈点接触的调心滚子轴承，曲率和及曲率差的公式如下：
式中， R b 是调心滚子母线的曲率半径。
1.节圆直径和游隙
式（2-1）表示的深沟球轴承节圆直径计算公式对圆柱滚子轴承同样有效。当单一径向载荷作用在轴承上时，在轴承的承载区可能出现滚子与内、外滚道都发生接触的情况。深沟球轴承的径向游隙计算公式也同样适用于圆柱滚子轴承。应当注意，在滚子与引导挡边之间存在着轴向游隙 G a ，为
式中， L f 是套圈上引导挡边之间的距离； L ws 是滚子的总长度。
对于内、外圈都带有两个引导挡边的圆柱滚子轴承，除了承受径向载荷外，还能承受较轻的轴向载荷。轴承的轴向游隙不仅会影响承受轴向载荷的滚子数目，还会影响轴承运转时可能产生的歪斜角度。
2.曲率
为了避免边缘载荷下的应力集中效应，大多数圆柱滚子轴承都采用带凸度的滚子。对于这种滚子，其凸度或者轮廓的半径 R 是非常大的。此外，滚道也可以带有凸度，但 R = r i = r e ⇒∞。考虑到描述内、外滚道接触处的曲率和[式（2-30）和式（2-32）中这些半径的倒数之差约等于零]，所以
对于圆柱滚子轴承， F （ ρ ） i = F （ ρ ） e =1。
1.节圆直径
圆锥滚子轴承的节圆直径与其他类型的滚子轴承是有区别的。例如，在图2-9中可以看到，轴承的运转与轴承节圆有关，可以用式（2-1）来计算轴承的节圆直径 D pw 。
图2-9 圆锥滚子轴承示意图
2.游隙
单列圆锥滚子轴承通常是成对安装的。一般情况下滚子与内、外圈之间留有一定的游隙，这是因为轴承安装时一般采用过盈配合，这时内、外圈将发生变形进而影响游隙的大小。另外，圆锥滚子在高温下运行时所产生的热胀冷缩也将影响游隙的大小。
单列圆锥滚子轴承轴向游隙需要用户在安装时进行调整，可以通过千分尺测轴的轴向极限位置来确定圆锥滚子轴承的安装游隙。而双列、四列或配对圆锥滚子轴承在安装前就根据轴承的使用、安装情况进行了游隙的预设。预设过游隙的轴承，轴承原始轴向游隙已固定，用户可以直接安装使用而无须调整隔圈，从而简化了安装程序。预设游隙也可根据JB/T 8236—2010《滚动轴承 双列和四列圆锥滚子轴承游隙及调整方法》进行选择和调整。
3.曲率
对于单列圆锥滚子轴承，外滚道接触角要大于内滚道接触角。因此，内、外滚道接触处的曲率和公式为
式中
由于滚子平均半径所在的平面与滚道滚动半径所在的平面有一个微小的夹角，所以以上公式给出的只是关于曲率和计算的近似值。
对于圆锥滚子轴承， F （ ρ ） i = F （ ρ ） e =1。