滚动轴承的公差与配合

第六章滚动轴承的公差与配合第一节概述作用：轴承是一种传动支承部件，它既可以用于支承旋转的轴，又可以减少轴与支承部件之间的摩擦力，广泛地用于机械传动中。分类：滑动轴承滚动轴承：按滚动体结构：球轴承、滚子轴承、滚针轴承按承受载荷形式：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承１．轴承的作用及分类：2．滚动轴承的组成：滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。TBTCHDddDd外圈内圈滚动体保持架DαdDa)向心轴承b)圆锥滚子轴承c)角接触球轴承d)推力轴承图滚动轴承的类型3．滚动轴承的安装形式：外圈与箱体上的轴承座配合，内圈与旋转的轴颈配合。4．滚动轴承的结构特点：滚动轴承是一种标准件。有内外两种互换性。滚动轴承的精度要求很高。5．有关滚动轴承的国标规定：滚动轴承的国家标准不仅规定了滚动轴承本身的尺寸公差、旋转精度（跳动公差等）、测量方法，还规定可与滚动轴承相配的箱体孔和轴颈的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。第二节滚动轴承的公差等级包括滚动轴承制造的尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等。1．滚动轴承的公差等级滚动轴承的公差等级由轴承的尺寸公差和旋转精度决定。公差等级分为2、4、5、6(6x)、0共五个级，它们依次由高到低，2级最高，0级最低。2．各个公差等级的滚动轴承的应用0级轴承在机械制造中应用最广，常称为普通级轴承。通常用于旋转精度不高，中等负荷、中等转速的一般机构中。例如普通机床的进给机构；汽车和拖拉机的变速机构；普通电机、水泵、压缩机等一般通用机械的旋转机构。6级轴承用于旋转精度和旋转速度较高的旋转机构中。例如普通车床、铣床的传动轴承，精密车床、铣床的后轴承。5，4级轴承用于旋转精度和旋转速度都高的旋转机构中。例如精密车床、精密铣床的主轴轴承多用5级。高精度磨床、螺纹磨床则用4级。2级轴承用于旋转精度和旋转速度要求特别高的旋转机构中。例如高精度坐标镗床磨床、高精度齿轮磨床和精密丝杠车床的主轴轴承。第三节滚动轴承内径和外径的公差带及其特点1、滚动轴承的尺寸精度基本尺寸：滚动轴承的基本尺寸是指滚动轴承的内径d、外径D和内圈宽度B、外圈宽度C和装配高度T的制造精度。d和D是轴承内径和外径的公称尺寸。ds和Ds是轴承的单一内径和外径。它是指与实际的内孔(外圈）和一径向平面的交线相切的两平行直线间的距离。∆ds和∆DS是轴承单一内径，外径偏差。Vdsp和VDsp是指轴承单一平面内径和外径的变动量。minmaxminmax,,ssDspssdspsDssdsDDVddVDDdddmp和Dmp是指同一轴承单一平面平均内径和外径。Δdmp和ΔDmp是指同一轴承单一平面平均内径和外径偏差单一平面平均内（外）径偏差用于控制轴承与轴和外壳孔装配后的配合尺寸偏差。Dmp=（Dsmax+Dsmin）/2dmp=（dsmax+dsmin）/2Δdmp=dmp-dΔDmp=Dmp-DVdmp和VDmp是指是指同一轴承平均内径和外径的变动量。minmaxminmax,mpmpDmpmpmpdmpDDVddV用于控制轴承与轴和外壳孔装配后，在配合面上的圆柱度误差。B、C是内圈、外圈宽度的公称尺寸。∆Bs和∆Cs是指轴承内圈、外圈宽度的偏差。用于控制内圈、外圈宽度的实际偏差。VBs和VCs是指轴承内圈、外圈宽度的变动量。用于控制轴承内圈、外圈宽度方向的形位误差。minmaxminmaxssCsssBssCssBsCCVBBVCCBB2、滚动轴承的旋转精度滚动轴承的旋转精度：是指轴承内外圈的径向跳动公差；轴承内、外圈的端面对内孔轴线的端面跳动公差等),(eaiaKK滚动轴承的代号滚动轴承的代号由三部分组成：前置代号、基本代号、，后置代号；基本代号是轴承代号的核心。前置代号和后置代号都是轴承代号的补充，只有在遇到对轴承的结构，形状、材料、公差等级、技术等有特殊要求时才使用，一般情况的可部分或全部省略。滚动轴承的代号（续）轴承的基本代号包括三项内容：类型代号、尺寸系列代号、内径代号。类型代号：用数字或字母表示不同类型的轴承。尺寸系列代号：有两位数字组成。前一位数字代表宽度（向心）系列或高度系列（推力轴承）后一位数字代表直径系列。尺寸系列表示内径相同的轴承可具有不同外径，而同样外径又有不同宽度，由此用以满足各种不同要求的承载能力。内径代号：表示轴承公称内径的大小，用数字表示。60208—表示内径为40mm，轻系列的向心球轴承3、滚动轴承内、外径公差带特点任何尺寸的公差带由两个因素决定：公差带的宽窄和公差带的位置。滚动轴承的公差带也不例外，其公差带如图所示。轴承内、外径公差带的特点是：所有公差带都单向偏置在零线下方，即上偏差为0，下偏差为负值。轴承内外径公差带图：0654206542+0-+0-Dd轴承外径Dmp的公差带轴承内径dmp的公差带+0-+0-φ90φ50已知轴承的基本尺寸如图所示。根据实际工况采用6级向心轴承，试画出轴承孔轴公差带并标注有关尺寸。查表es=0ES=0ei=-0.013EI=-0.01轴承公差带标注示例：滚动轴承的选择：结构型式的选择：属于《机械零件》的范畴。主要对轴进行受力分析，确定轴承的类型（向心、推力、向心推力）、轴承的基本尺寸（内径、外径、轴承宽度）。轴承配合的精度计算：轴承是根据工况选用；与轴承相配合的轴颈、轴承座则需进行精度设计：包括配合性质的确定、形位公差的确定、表面粗糙度的确定等。这部分内容由互换性解决。第四节滚动轴承与轴和外壳孔的配合及其选择一、轴和外壳孔尺寸公差带滚动轴承由于是标准件，与外圈相配合的部分采用基轴制；与内圈相配合的轴采用基孔制。根据生产实际情况，国家标准对与轴承相配合的轴和壳体孔的公差带是从极限与配合的国家标准中选出的。但由于轴承内圈平均内径的公差带在零线以下，而极限与配合的国家标准中基准孔的公差带在零线之上，所以轴承内圈与轴的配合比极限与配合的国家标准中的同名配合要紧得多。滚动轴承外圈与外壳孔配合采用基轴制。其平均外径公差带的位置与一般基准轴相同，但是平均外径公差值是特殊规定的，其数值相对略小些。所以滚动轴承外圈与外壳孔配合的松紧程度与极限与配合的国家标准中的同名配合相比也不完全相同。表6-5r6m5m6j6js5k5js6h5h6h8h7g6g5d内圈公差带k6n6p60+j5图6-3与滚动轴承配合的轴颈的常用公差带M6K7M7N6N7P6P7K6J6J7JS6JS7H6H7H8G7外圈公差带0+D图6-3与滚动轴承配合的外壳孔的常用公差带二、轴承配合的选择轴承配合性质的选择即是确定与轴承相配合的轴颈和外壳孔的基本偏差代号。选择轴承配合性质的依据是：轴承内外圈所受的负载类型、轴承所受负载的大小、轴承的工作条件、与轴承相配合的孔和轴的材料和装卸要求等。负载类型：定向负载：作用于轴承上的合成径向负载与套圈相对静止，即负载方向始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上。通常采用小间隙配合或过渡配合。循环负载：作用于轴承上的合成径向负载与套圈相对旋转，即合成径向负载顺次作用在套圈的整个圆周上。通常采用过盈或较紧的过渡配合。摆动负载：作用于轴承上的合成径向负载与所承载的套圈在一定区域内相对摆动，即合成径向负载经常变动地作用在套圈滚道的小于180°的部分圆周上。图6-5摆动负荷ABFFcFrFFcFFFFra)图6-4轴承套圈相对于负荷方向的运转状态Frb)FrFcc)图6-4轴承套圈相对于负荷方向的运转状态FrFcd)结论：（1）当套圈相对于负荷方向固定时，该套圈与轴颈或外壳孔的配合应稍松些，一般选用具有平均间隙较小的过渡配合或具有极小间隙的间隙配合。（2）当套圈相对负荷方向旋转时。该套圈与轴颈或外壳孔的配合应较紧，一般选用过盈小的过盈配合或过盈概率大的过渡配合。必要时，过盈量的大小可以通过计算确定。（3）当套圈相对于负荷方向摆动时，内外圈都采用过盈配合。负载的大小：轴承在负载的作用下，套圈会发生变形，使配合面受力不均匀，引起松动。因此，受重负载时配合应紧些，受轻负载时配合应松些。一般地，负载如下分类：轻负载：P≤0.07C正常负载：0.07C＜P≤0.15C重负载：P＞0.15C其中：C为轴承的额定负载，数据可以从有关手册中查找。轴承游隙指径向游隙。GB/T4604—1993规定，轴承的径向游隙共分五组：第2组，0组，第3、4、5组，游隙的大小依次由小到大。其中，0组为基本游隙组。游隙的大小影响较大，如果游隙过大，不仅使转轴发生径向跳动与轴向跳动，还会使轴承产生振动和噪声。相反，游隙过小，使轴承滚动体与套圈产生较大的接触应力。轴承摩擦发热，从额影响轴承工作寿命。旋转精度和旋转速度：当对轴承有较高旋转精度要求时，为消除弹性变形和振动的影响，应避免采用带间隙的配合，但也不能太紧。轴承转速越高，应选用愈紧的配合。工作温度：轴承旋转时，套圈的温度经常高于相邻零件的温度。轴承的内圈可能因热胀而使配合变松；外圈会因热胀而使配合变紧。选择配合时应考虑温度的影响。其他因素（1）轴与外壳孔的结构和材料轴承套圈与其部件的配合，不应由于轴和外壳孔表面不规则而导致内外圈变形。对开式外壳，与轴承外圈的配合，不宜采用过盈配合，但也不能使外圈在外壳孔内转动。为了保证有足够的支撑面，当轴承安于薄壁外壳，轻合金外壳或空心轴上时，应采用比厚壁外壳，铸铁外壳或实心轴更紧的配合。（2）安装与拆卸方便形位公差及表面粗糙度的确定：为了保证轴承的正常运转，除了正确地选择轴承与轴颈及箱体孔的公差等级及配合外，还应对轴颈和箱体孔的形位公差及表面粗糙度提出要求。形状公差：主要是轴颈和箱体孔的表面圆柱度要求。位置公差：主要是轴肩端面的跳动公差。表面粗糙度：表面粗糙度值的高低直接影响着配合质量和连接强度，因此，凡是与轴承内、外圈配合的表面通常都对表面粗糙度提出较高的要求。具体选择参见教材相应表格。四．滚动轴承配合选用示例及图样标注φ55j6φ100H71、在装配图上的标注：在装配图上，不用标注轴承的公差等级代号，只需标注与之相配合的轴承座及轴颈的公差等级代号。Φ100H7（）+0.0350A0.015A0.0063.26.3+0.012Φ55j6（）-0.0070.0030.01AA1.66.32、在零件图上的标注：6在零件图上，应标注以下参数：A、尺寸公差B、形状公差C、位置公差D、表面粗糙度小结（1）滚动轴承的公差等级由高到低分为2、4、5、6（6x）、0，其中0级精度最低，称为普通级，应用最广。（2）滚动轴承与轴颈和壳体孔配合的配合尺寸公差带的特点滚动轴承单一平面平均内、外径（dmp、Dmp）是滚动轴承内、外圈分别与轴颈和壳体孔配合的配合尺寸，它们的公差带均在零线下方，且上偏差均为零。（3）与滚动轴承相配合的轴颈和壳体孔的公差带是从《极限与配合》标准中选出的，见图6-3、图6-4。（4）滚动轴承与轴颈和壳体孔配合的基准制（由标准件决定）由于滚动轴承是标准件，所以内圈与轴颈的配合采用基孔制；外圈与壳体孔的配合采用基轴制。值得注意的是：内圈与轴颈的配合的配合性质，不能只看轴的基本偏差代号。例如，内圈与基本偏差为h的轴配合，形成的是过渡配合，与k、m、n的轴形成的是过盈配合。（5）滚动轴承配合的选择一般采用类比法。选择时需考虑的因素较多，可根据轴承所受负荷的类型，先大致确定配合类别，具体选择可参见表6-4～表6-7。6）轴颈和外壳孔的尺寸公差、形位公差与表面粗糙度轮廓幅度参数值等的选择参见表6-8、表6-9。