机械精度设计与检测_第07章_滚动轴承的公差配合综述

1、滚动轴承的公差配合,第7章,机械精度设计与检测课程组 制作,中南林业科技大学精品课程,本章重点 滚动轴承的精度指标；与滚动轴承配合的孔、轴公差带和它们的选用原则,本章内容,7.1 概述 7.2 滚动轴承的精度等级及其应用 7.3 滚动轴承与轴颈和外壳孔的配合及选用 7.4 孔、轴配合表面的形位公差与粗糙度,7.1 概 述,滚动轴承的组成,7.1 概述,2.内圈,1.外圈,4.保持架,3.滚动体,内圈与轴颈装配,外圈与外壳孔装配,滚动体是承载并使轴承 形成滚动摩擦的元件， 它们的尺寸、形状和 数量由承载能力和载荷 方向等因素决定。,保持架是一组隔离元件， 其作用是将轴承内一组滚 动体均匀分开，使每个滚 动体均匀地轮流承受相等 的载荷，并保持滚动体在 轴承内、外滚道间正常滚 动。,滚动轴承的分类,按滚动体分,球轴承,滚子轴承,滚针轴承,7.1 概述,滚动轴承的分类,按承受载荷型式分,向心轴承,推力轴承,向心推力轴承,7.1 概述,滚动轴承的外径D和内径d为轴承公称尺寸 分别与外壳孔与轴颈配合。,滚动轴承与外壳孔及轴颈的配合属 于光滑圆柱体配合,其互换性为完全 互换;而内、外滚道与滚动体的装

2、配 一般采用分组互换，其互换性为不 完全互换。,7.1 概述,滚动轴承国家标准构成：,对滚动轴承配合的基本尺寸D，d的精度、形位公差及表面粗糙度都作了规定。,7.1 概述,7.2 滚动轴承的精度等级及其应用,滚动轴承的等级（按GB/T307.31996分）,0（G）级,6（E）级,2（B）级,5（D）级,4（C）级,精度最低,精度最高,7.2滚动轴承的精度及其应用,滚动轴承的基本尺寸包括外径D、内径d、宽度B。其基本尺寸精度是指所有这些基本尺寸的精度。滚动轴承的旋转精度是指轴承内外圈的滚道摆动，轴承内外圈两端面的平行度，轴承外圈 圆柱面对基准端面的垂直度等。,7.2滚动轴承的精度及其应用,滚动轴承安装在机器上，其内圈与轴颈配合，外圈与外壳孔 配合，它们的配合性质应保证轴承的工作性能，因此，必须满足 下列两项要求： 1) 必要的旋转精度 轴承工作时其内、外圈和端面的跳动会引 起机件运动不平稳，而导致振动和噪声。 2) 滚动体与套圈之间有合适的径向游隙和轴向游隙。,X09系列轴承径向游隙测量仪,7.2滚动轴承的精度及其应用,G级轴承在机械制造中应用最广，通常用于旋转精度要求 不高、中等转速

3、、中等负荷的一般机构中。如汽车、拖拉机中 的变速机构，普通机床中的变速机构、进给机构，普通电动机、 压缩机、水泵、气轮机等旋转机构中 所用的轴承。,7.2滚动轴承的精度及其应用,E级、D级、C级轴承用于旋转精度要求较高或转速较高的 旋转机构中，例如普通机床的主轴前轴承采用D级轴承，后轴 承采用E级轴承，精密机床主轴轴承、精密仪器、仪表和其它精 密机械，航空、航海陀螺仪、高速摄影机等常采用C级轴承。,7.2滚动轴承的精度及其应用,B级轴承用于旋转精度和转速很高的旋转机构中，如精密 坐标镗床的主轴轴承、高精度仪器和高转速机构中使用的轴承。,7.2滚动轴承的精度及其应用,精密坐标镗床,7.3 与滚动轴承配合的孔、轴公差带及选用原则,7.3.1 滚动轴承内、外径的公差带及其特点 7.3.2 滚动轴承与轴和外壳孔的公差带,7.3 与滚动轴承配合的孔、轴公差带及选用原则,7.3.1 滚动轴承内、外径的公差带及其特点,滚动轴承标准GB/T307.1-1994滚动轴承 向心轴承 公差对轴 承内径和外径均分别规定了两种公差带： 一种为限定轴承内径和外径实际尺寸变动的公差带，也就是内、 外径尺寸的最大值和

4、最小值所允许的偏差，即单一内、外径偏差，其 主要目的是为了限制变形量； 另一种为限定同一轴承内径、外径实际尺寸的最大值和最小值的 算术平均值（dm或Dm）变动的公差带，即单一平面平均内、外径偏 差，其目的是用于轴承的配合。,GB/T307.1-1994中规定： 轴承内圈基准孔公差带位于以公称内径d为零线的下方； 轴承外圈外径公差带与一般基轴制公差带的位置相同，位于公称外径D为零线的下方。,7.3.1 滚动轴承内、外径的公差带及其特点,特点：所有公差等级的公差带均为单向制，而且统一采用上偏差为零、下偏差为负值。,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,（一）轴颈和外壳孔的公差带,滚动轴承属于标准零件，轴承内圈与轴颈的配合属基孔制的配 合，轴承外圈与壳体孔的配合属基轴制的配合。但轴承公差带均 采用上偏差为零、下偏差为负的单向制分布，故轴承内圈与轴颈 得到的配合比相应光滑圆柱体按基孔制形成的配合紧一些。,轴承与轴配合的常用公差带关系图,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,轴承与外壳配合的常用公差带关系图,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,标准对轴和外壳孔规定的公差带只适用于下列场合： 对

5、轴承的旋转精度和运转平稳性无特殊要求； 轴承的精度等级为G级和E级； 轴为实心或厚壁钢制轴； 外壳为铸钢或铸铁制件； 轴承的工作温度不超过100的使用场合。,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,（二）滚动轴承与轴和外壳孔的配合及选用,正确地选择轴承配合，对于保证机器正常运转,充分轴承 的承载能力，提高机械效率，延长使用寿命都有重要的意义。 滚动轴承配合的选择，实际上就是确定轴颈和外壳孔的公差带。,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,与G、E级轴承配合,与D级 轴承配合,轴一般取IT6，外壳孔一般取IT7,轴和外壳孔均取IT6，要求高的场合取IT5,与C级 轴承配合,轴取IT5，外壳孔取IT6,旋转精 度和运转平稳 有较高要求的场合,轴取IT5，外壳孔取IT6,要求更高的场合,轴取IT4，外壳孔取IT5,与轴承配合的轴颈与外壳孔的标准公差等级的选用,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,选择轴承配合时，应综合地考虑：轴承的工作条件、作用在 轴承上负荷的大小、方向和性质、工作温度、轴承类型和尺寸、 旋转精度和速度等一系列因素。 现仅以主要因素分析如

6、下：,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,1）负荷的方向和性质（负荷类型）,根据作用于轴承上合成径向负荷相对套圈的旋转情况， 可将所受负荷分为局部负荷、循环负荷和摆动负荷三类。,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,局部负荷 作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对静止。即该负荷 始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上，套圈所承受的这种 负荷就叫局部负荷。 承受这类负荷的套圈与壳体孔或轴的配合，一般选较松的 过渡配合，或较小的间隙配合。,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,循环负荷 作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对旋转，即合成径向 负荷顺次地作用在套圈滚道的整个圆周上，该套圈所承受的这种 负荷性质，称为循环负荷。 循环负荷的特点是：负荷与套圈相对转动，又称旋转负荷， 不会导致滚道局部磨损，此时要防止套圈相对于轴颈或外壳孔引 起配合面的磨损、发热。 通常承受循环负荷的套圈 与轴或外壳孔相配应选过盈配 合或较紧的过渡配合。,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,摆动负荷 作用于轴承上的合成径向负荷与所承受的套圈在一定区域内 相对摆动，即其负荷向量经常

7、变动地作用在套圈滚道的部分圆周 上，该套圈所承受的负荷性质，称为摆动负荷。 承受摆动负荷的套圈，其配合要求与循环负荷相同或略松一 些。,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,2）负荷大小,滚动轴承套圈与轴或壳体孔配合的最小过盈，取决于负荷的大 小。一般把径向负荷P0.07C的称为轻负荷，0.07CP0.15C， P称为正常负荷，P0.15C的称为重负荷。其中C为轴承的额定负 荷，即轴承能够旋转106次而不发生点蚀破坏的概率为90时的载 荷值。 承受较重的负荷或冲击负荷时，会引起轴承较大的变形，使 结合面间实际过盈减小和轴承内部的实际间隙增大，这时为了使 轴承运转正常，应选较大的过盈配合。同理，承受较轻的负荷， 可选用较小的过盈配合。,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,3）工作温度的影响 轴承运转时，因为摩擦发热和其它热源的影响，套圈的温度会 高于相配合零件的温度。因此，轴承内圈可能因热膨胀而导致它与 轴颈配合松动，而外圈的热膨胀则会引起它与外壳孔配合变紧。因 此、轴承工作温度一般应低于100，在高于此温度中工作的轴承， 应将所选用的配合适当修正。,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配

8、合,4）轴承尺寸大小 滚动轴承的尺寸越大，选取的配合应越紧。但对于重型机 械上使用的特别大尺寸的轴承，应采用较松的配合。,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,5）旋转精度和速度的影响 当机器要求有较高的旋转精度时，要选用较高等级轴承。与轴 承相配合的轴颈和外壳孔也要选用较高的精度等级。 对于负荷较大、有较高旋转精度要求的轴承，为了消除弹性变 形和振动的影响，应避免采用间隙配合，但也不宜太紧。当轴承的 旋转速度愈高时，配合应愈紧。对精密机床的轻负荷轴承，为避免 孔与轴的形状误差对轴承精度影响，常采用较小的间隙配合。,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,6）轴承外壳（或轴）结构和材料的影响 轴承套圈与其部件的配合，不应由于轴或外壳孔相配表面的形 位误差而导致轴承内、外圈的不正常变形。对开式的外壳，与轴承 外圈的配合宜采用较松的配合，以免过盈将轴承外圈夹扁、甚至将 轴卡住，但也不应使外圈在外壳孔内转动。为保证轴承有足够的连 接强度，当轴承安装于薄壁外壳、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。,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,7）不固定轴承的轴向游动

9、 当要求轴承的一个套圈（外圈或内圈）在运转中能沿轴向 游动时，该套圈与外壳孔或轴颈的配合应较松。,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,8）安装与拆卸的方便性 有时为了便于安装与拆卸，尤其对于重型机械，轴承宜采用较 松的配合。如果装拆方便而又需轴承紧配时，可采用分离型轴承或 内圈带锥孔和带紧定套或退卸套的轴承。,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,（三）滚动轴承的配合、轴颈及外壳孔的图样标注 由于滚动轴承用单一平面内平均直径作为轴承的配合尺寸， 其公差数值与国标GB/T1800.3-1998极限与配合中的标准公 差数值不同。因此，在装配图上标注滚动轴承与轴颈和外壳孔的 配合时，只需标注轴颈和外壳孔的公差带代号。,7.3.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合,7.4 孔、轴配合表面的形位公差与粗糙度,为了保证滚动轴承的工作质量和使用寿命，除了正确地选 用配合以外，还要使轴和外壳孔与轴承相配合的形位公差和表 面粗糙度选用得当。,7.4 孔、轴配合表面的形位公差与粗糙度,形状公差： 由于轴承套圈是薄壁件，装配后靠轴颈和外壳孔来矫正，所以 套圈工作时的形状与轴颈及外壳孔表面形状有很大关系，应对轴颈 和外壳孔表面提出圆柱度要求。,7.4 孔、轴配合表面的形位公差与粗糙度,位置公差： 为保证轴承工作时有较高的旋转精度，应限制与套圈端面接触 的轴肩及外壳孔的倾斜，以消除轴承装配后滚道位置不正而使旋转 不平稳，所以对轴肩和外壳孔肩的端面跳动公差提出了要求。,7.4 孔、轴配合表面的形位公差与粗糙度,表面粗糙度的大小直接影响轴承配合性质和连接强度，所以 规定了与轴承内、外圈配合的轴颈及外壳孔表面的粗糙度参数值。,7.4 孔、轴配合表面的形位公差与粗糙度,图7-6 轴颈形位公差标注 图7-7 外壳孔形位公差标注,7.4 孔、轴配合表面的形位公差与粗糙度,a)装配图 b)外壳图 c) 轴颈图,减速器轴承公差与配合图解,7.4 孔、轴配合表面的形位公差与粗糙度,

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