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第七章滚动轴承的公差与配合


第七章 滚动轴承的公差与配合
学 习 指 导 学习目的: 掌握滚动轴承的公差与配合标准,为合理选用滚动轴 承的配合打下基础。 学习要求: 了解滚动轴承的公差等级由轴承的尺寸公差和旋转精度 决定和与滚动轴承配合的轴颈及外壳孔的常用公差带; 理解滚动轴承内圈与轴颈采用基孔制配合、外圈与外壳 孔采用基轴制配合的依据和滚动轴承旋转精度和游隙的 概念; 掌握滚动轴承公差等级的划分

,了解各个公差等级的滚 动轴承的应用和滚动轴承内、外圈公差带的特点。

第一节 滚动轴承的互换性和公差等级
一、 滚动轴承
1.轴承的作用及分类:
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(铜轴瓦) 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

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。

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。 ? 通常外圈固定不动——因而 外圈与轴承座为过盈配合; 内圈随轴一起旋转——内圈 与轴也为过盈配合。 ? 考虑到运动过程中轴会受热 变形延伸,一端轴承应能够 作轴向调节;调节好后应轴 向锁紧。

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。

T 外圈 内圈 T C α

D d

D

d

d

D

D

d

滚动体

保持架
B

a) 向心轴承

b) 圆锥滚子轴承

c) 角接触球轴承

H

d) 推力轴承

滚动轴承的类型

二、 滚动轴承的公差等级及其应用
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

三、滚动轴承内、外径公差带及其特点
1.单一平面平均内径:在轴承内圈任一横截面内测得的内 圈内径的最大与最小直径的平均值,用dmp表示。 2.单一平面平均外径:在轴承外圈任一横截面内测得的 外圈外径的最大与最小直径的平均值,用Dmp表示。 3.单一平面平均内径偏差:单一平面平均内径与公称直 径(用d表示)的差,用Δdmp表示。 4.单一平面平均外径偏差:单一平面平均外径与公称直径 (用D表示)的差,用ΔDmp表示。

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。

+
0 D + 2 d 0 5 4 0 6(6x)

5

4

2

0

6(6x)

滚动轴承单一平面平均内dmp、外径Dmp的公差带

部分向心轴承Δd mp和ΔD mp的极限值
公差等级
基本尺寸/mm 大于 到 上 偏 差 下 偏 差 上 偏 差 下 偏 差

0

6

5
极限偏差/μ m 上 偏 差 下 偏 差 上 偏 差

4

2

下 偏 差

上 偏 差

下 偏 差

内圈

18 30

30 50

0 0

-10 -12

0 0

-8 -10

0 0

-6 -8

0 0

-5 -6

0 0

-2.5 -2.5

Δd mp

外圈 ΔD mp

50 80

80 120

0 0

-13 -15

0 0

-11 -13

0 0

-9 -10

0 0

-7 -8

0 0

-4 -5

第二节、轴和外壳孔与滚动轴承的配合
一、滚动轴承的内、外径公差带
p6 n6 r6

m5
k5 + 0 g5 g6 d h7 js6 js5 h6 h5 j6 j5 k6

m6

h8
内圈公差带

与滚动轴承配合的轴颈的17种公差带

G7 H8 H7 + 0 D H6 JS7 JS6 J7 J6

外圈公差带

K6 K 7 M6 M7 N6 N7 P6 P7

与滚动轴承配合的外壳孔的16种公差带

二、滚动轴承与轴颈、外壳孔配合选用
一)、选择滚动轴承与轴颈、外壳孔配合时应考虑 的主要因素
1.负载类型: 作用在轴承上的径向负荷,一般是由定向负荷 (如皮带的拉力或齿轮的作用力)和旋转负荷 (如机件的离心力)合成的。按照作用方向与 套圈的相对运动关系,径向负荷可以分以下几 种情况为:

1. 轴承套圈相对于负荷方向的运转状态(考虑滚道的磨损) (1) 轴承套圈相对于负荷方向固定:与套圈相对静止的径向负荷称 为局部负荷。作用在静止套圈上的方向不变的径向负荷Fr即为局部 负荷,如图(a)中的外圈和图(b)中的内圈所承受的负荷。

(2) 轴承套圈相对于负荷方向旋转:与套圈相对旋转的径向负荷称 为循环负荷。作用在旋转套圈上的方向不变的径向负荷Fr,即为循 环负荷,如图(a)中的内圈和图(b)中的外圈所承受的负荷。

(3) 轴承套圈相对于负荷方向摆 动、如图
局部负荷与较小的循环负荷的 合成称为摆动负荷。承受摆动 负荷的套圈,其合成的径向负 荷相对于套圈在有限范围内摆 动,因此,只有套圈的一部分 受到负荷的作用。例如在图 (C)和图(d)所示,当定 向负荷Fr大于旋转负荷Fc时, 二者的合成负荷的大小将周期 性的变化,且在一定区域内摆 动如图所示。此时静止的套圈 承受摆动负荷,而旋转套圈则 仍承受循环负荷。

Fc

Fc

F A Fr F

B

F

F

F

摆动负荷

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,该套圈与轴颈 或外壳孔的配合的松紧程度,一般与套圈相对于负 荷方向旋转时选用的配合相同,或稍松一些。

2. 负荷的大小
轴承与轴颈或外壳孔配合的选择,应依据所承受载荷的性质(轻、正常、 重负荷)依次越来越紧。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。

3.径向游隙
GB/T 4604—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。 0组径向游隙值适用于一般的运转条件、 常规温度及常用的过盈配合,对于采用较 紧配合、内外圈温差较大、需要降低摩擦 力矩及深沟球轴承承受较大轴向载荷或需 改善调心性能的工况,宜采取3、4、5组 游隙值。

4.为轴承的安装与拆卸方便,对重型机械用的大型或特 大型的轴承,宜采用较松的配合;随着轴承尺寸的增大, 过盈配合的过盈应随之增大,间隙配合的间隙应随之增 大;当轴承的旋转速度较高,又在冲击振动负荷下工作 时,轴承与轴和外壳孔的配合最好都选过盈配合。 5.轴承工作时的温度形成轴向移动: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。 6.其他因素: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。等等

二)、与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔 的公差等级的确定
轴颈和外壳孔的公差等级随轴承的公差等级、 旋转精度和运动平稳性的提高而应相应提高。与 0、6两公差等级的轴承相配合的轴颈和外壳孔 的公差等级,一般分别为IT6和IT7。 综上所述,影响滚动轴承配合选用的因素很 多,通常难以用计算法确定,所以在实际设计时 常采用类比法。课本中表分别列出安装向心轴承 和角接触轴承的轴颈和外壳孔的公差带的选择, 可供设计时参考。

三、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P146相应 表格。

四、滚动轴承的标注
在装配图上标注滚动轴承与轴和外壳孔的配合时,只需 标注轴和外壳孔的公差带代号。下图即为滚动轴承与轴、 外壳孔在装配图上的标注,以及轴颈、外壳孔零件图的 标注示例。

与轴承结合件的标注

1、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

φ55j6

2、在零件图上的标注
0.015 A

B、形状公差 C、位置公差 D、表面粗糙度

Φ100H7( 0

A、尺寸公差

+0.035



0.06

+0.012 Φ55j6( -0.007)

在零件图上, 应标注以下参 数:

0.63

0.04

2

1.6
0.01

A

1.25
A

A

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,称为普通及,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

(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。
(4)滚动轴承与轴颈和壳体孔配合的基准制(由标准件决定) (5)滚动轴承配合的选择一般采用类比法。 (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。


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