模块六 滚动轴承与孔、轴结合的精度设计综述

模块六 滚动轴承的精度与检测 滚动轴承的精度设计 一、概述 n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。 n分类： n滑动轴承（铜轴瓦）： n滚动轴承 ： n按滚动体结构：球轴承、滚子轴承、滚针轴承 n按承受载荷形式：向心轴承、推力轴承、向心推力轴 承 轴承的作用及分类： 2滚动轴承的组成： n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： n外圈与箱体上的轴承座配合 ，内圈与旋转的轴颈配合。 n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。 n 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： n滚动轴承是一种标准件。 n有内外两种互换性。 n滚动轴承的精度要求很高。 5有关滚动轴承的国标规定 ： n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。 二滚动轴承的精度设计 包括滚动轴承制造的尺寸精度、形 位公差、表面粗糙度等。 公差等级： n滚动轴承公差等级是根据其外形精度和旋 转精度确定的。GB/T307.3 -2005把轴承（ 圆锥滚子轴承除外）的公差等级分为2、4 、5、6、0五级，圆锥滚子轴承的公差等级 分为4、5、6X、0四级和推力轴承的公差等 级分为4、5、6、0四级。前者分别相当于 旧标准的B、C、D、E、G级；后者分别相 当于旧标准的C、D、EX、G级。它们依次 由高到低，2级最高，0级最低。 (老国标有 GB/T307.3 -1996 和GB307.3-1984)。 公差带 n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。 n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： 0 6 5 4 2 0 6 5 4 2 + 0 - + 0 - D d 轴承外径Dmp的公差带 轴承内径dmp的公差带 滚动轴承的基本尺寸及公差要求（1） ： n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和轴承宽度B。 n轴承的配合尺寸：由于轴承内、外圈均为薄壁 结构，制造和存放时易变形，但在装配后能够 得到矫正。为了便于制造，允许有一定的变形 。为保证轴承与结合件的配合性质，所限制的 仅是内、外圈在其单一平面内的平均直径，即 轴承的配合尺寸。 n外径： Dmp=（Dsmax+Dsmin）/2 n内径： dmp=（dsmax+dsmin）/2 Dsmax、Dsmin为加工后测得的最大、最小单一外径。 dsmax、dsmin为加工后测得的最大、最小单一内径。 滚动轴承的基本尺寸及公差要求（2） ： n尺寸制造公差：国家标准对轴承内径和外径 尺寸公差作了两种规定：一是规定了内、外 径尺寸的最大值和最小值所允许的偏差，即 单一内、外径偏差，其目的是为了限制变形 量；二是规定了内、外径实际尺寸的最大值 和最小值的平均值偏差，即单一平面平均内 、外径偏差，目的是用于轴承的配合。二者 应符合国家标准标准。 n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。 + 0 - + 0 - 90 50 已知轴承的基本尺寸 如图所示。根据实际 工况采用E级（相当于 /P6）向心轴承，试画 出轴承孔轴公差带并 标注有关尺寸。 查表：教材P129 es=0 ES=0 ei=-0.013 EI=-0.01 轴承公差带标注示例： 、滚动轴承精度等级的选择 ： 主要考虑以下几点： n机器功能对轴承部件的旋转精度要求。 n0：用于旋转精度要求不高的一般机构中。 n6、5、4：用于旋转精度要求较高或转速较高 的机构中。 n2：用于高精度、高转速的特别精密部件上。 n转速的高低：转速高时，由于与轴承配合的旋 转轴或孔可能随轴承的跳动而跳动，势必造成 旋转的不平稳，产生振动和噪音。因此，转速 高时，应选用精度高的轴承。 5、滚动轴承的选择： n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）。 n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。 三滚动轴承配合的精度设计 滚动轴承配合制： n前面在讨论配合制时，谈到一般情况下，采 用基孔制，但若为标准件，则与之相配合的 零件的配合性质由标准件决定。就滚动轴承 而言，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 。 n轴承内圈与轴的配合是基孔制，虽然滚动轴 承内圈所有公差等级的公差带公差带都在零线的下 方且上偏差为零。其主要原因是轴承配合的 特殊要求。在大多数情况下，轴承的内孔要 随轴一起转动，两者之间的配合必须有一定 的过盈。 轴颈、轴承座配合公差等级的选择： n与滚动轴承相配合的孔、轴的公差等 级与轴承的公差等级密切相关。一般 与6、0级轴承配合的轴，其公差等级 多为IT5IT7，箱体孔多为IT6IT8 等。 配合性质的选择： n轴承配合性质的选择即是确定与轴承 相配合的轴颈和轴承座的基本偏差代 号。 n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： n局部负载：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区域上。通常采用 小间隙配合或过渡配合。 n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圆周上。通常采用过盈或 较紧的过渡配合。 n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的部分圆周圆周上。 负载类型示例： 负载的大小： n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： n轻负载： P0.07C n正常负载：0.07CP0.15C n重负载： P0.15C 其中：C为轴承的额定负载，数据可以从有关手 册中查找。 工作温度： n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。 旋转精度和旋转速度： n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。 形位公差及表面粗糙度的确定： n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。 n形状公差：主要是轴颈和箱体孔的表面圆柱度圆柱度要求 。 n位置公差：主要是轴肩端面的跳动公差跳动公差。 n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、外圈配合与轴承内、外圈配合 的表面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P147相应表格。 四滚动轴承配合 选用示例及图样标注 55j6 100H7 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。 100H7（ ） +0.035 0 A 0.015 A 0.06 1.6 2 +0.012 55j6（ ） -0.007 0.04 0.01 A A 0.63 1.25 2、在零件图上的标注： 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 与滚动轴承配合的轴颈及外壳孔 的精度检测 n直接法 n相对法 作业： P139 6.1.2