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第六章滚动轴承的公差与配合 本章学习的主要目的和要求 1 掌握滚动轴承的精度等级及其选用 2 掌握滚动轴承内径 外径公差带的特点 3 初步掌握滚动轴承配合的选择 6 1滚动轴承结合的精度设计内容 滚动轴承 rollingbearing 是一种标准部件 滚动轴承结合的精度设计主要包括 滚动轴承内圈与轴颈的配合 外圈与外壳空的配合 轴颈和外壳孔的尺寸公差带 几何公差和表面粗糙度参数值 目的就是保证滚动轴承的工作性能和使用寿命 6 2滚动轴承的使用要求和公差等级6 2 1滚动轴承的使用要求 图向心球轴承的结构 1 基本结构 2 互换性 3 满足的工作要求 必要旋转精度 合适的游隙 a 向心轴承b 圆锥滚子轴承c 角接触球轴承d 推力轴承图5 2滚动轴承的类型 6 2 2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 前者是指轴承内径d 外径D 宽度B等尺寸公差 后者是指轴承内 外圈的径向跳动 端面对滚道的跳动和端面对内孔的跳动 GB T307 32005 滚动轴承通用技术规则 规定 向心轴承 圆锥滚子轴承除外 分为0 6 5 4 2五级 圆锥滚子轴承分为0 6x 5 4 2五级 推力轴承分为0 6 5 4四级 2 各个公差等级的滚动轴承应用0级 普通级 用于低中速及旋转精度要求不高的一般旋转机构 它在机械中应用最广 例如 普通机床中的变速 进给机构中的轴承等 6级 高级 5级 精密级 用于转速和旋转精度较高的机构中 例如 普通机床主轴的前轴承多用5级 后轴承多用6级 4级和2级轴承 超精密轴承 用于旋转精度高和转速高的旋转机构 如精密机床的主轴轴承 精密仪器 高速摄影机等高速精密机械中的轴承 6 2 3滚动轴承内外径及相配的轴颈 外壳孔的公差带 1 滚动轴承内 外径公差带的特点 滚动轴承是标准件 其内圈内径与轴颈配合采用基孔制 外圈外径与外壳孔配合采用基轴制 滚动轴承内 外圈均为薄壁件 易变性 装配后得到矫正 因此国标规定 0 6 5级 为了便于制造 规定了单一平面平均外径偏差 Dmp和单一平面内平均内径偏差 dmp 4 2级向心轴承 为了限制变形 标准规定了 Dmp和 dmp 同时还规定了单一外径偏差 Ds和单一内径偏差 ds不能超过其极限尺寸 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 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 dmp表示 ds 单一径向平面内用两点法测得的内径尺寸 dmp dmp d 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 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 Dmp表示 Dmp Dmp D 滚动轴承内 外径的公差带 在滚动轴承与轴颈 外壳孔的配合中 起作用的是平均尺寸 对于各级轴承 单一平面平均内 外 径的公差带均为单向制 而且统一采用上偏差为零 下偏差为负值的布置方案 如图所示 2 与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的常用公差带在使用轴承时 它与轴颈和外壳孔的配合性质必须分别轴颈和外壳孔的公差带来确定 GB T275 1993规定了0级和6级轴承与轴颈和外壳孔配合时轴颈和外壳孔的常用公差带 适用范围 对轴承旋转精度 运转平稳性和工作温度无特殊要求 轴为实心或厚壁钢制作 外壳为铸钢或铸铁制作 轴承游隙为0组 图与滚动轴承配合的轴颈的常用公差带 与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的常用公差带 图与滚动轴承配合的轴颈的常用公差带 与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的常用公差带 6 3选择滚动轴承与轴颈 外壳孔的配合时应考虑的问题1 轴承套圈相对于负荷方向的运转状态 考虑滚道的磨损 作用方向与轴承套圈 内圈 外圈 存在以下三种关系 1 局部负荷 轴承套圈相对于负荷方向固定 2 循环负荷 轴承套圈相对于负荷方向旋转 3 摆动负荷 轴承套圈相对于负荷方向摆动 图轴承套圈相对于负荷方向的运转状态 内圈 旋转负荷外圈 定向负荷 内圈 定向负荷外圈 旋转负荷 内圈 旋转负荷外圈 摆动负荷 内圈 摆动负荷外圈 旋转负荷 轴承套圈相对于负荷方向不同 配合松紧程度也不同 套圈相对负荷方向固定套圈与轴颈或外壳孔的配合 稍松配合选择 平均间隙较小的过渡配合极小间隙的间隙配合目的 让套圈在振动或冲击下被滚道间的摩擦力矩带动 产生缓慢转位 使磨损均匀 提高轴承使用寿命 轴承套圈相对于负荷方向不同 配合松紧程度也不同 套圈相对负荷方向旋转套圈与轴颈或外壳孔的配合 紧一些配合选择 小过盈的配合过盈概率大的过渡配合目的 避免配合表面发生相对滑动 套圈相对负荷方向摆动套圈与轴颈或外壳孔的配合的松紧程度一般与套圈相对负荷方向旋转时选用的配合相同或稍松一些 2 负荷大小 轴承与轴颈或外壳孔的配合的松紧程度与负荷大小有关 P 径向当量动负荷C 径向额定动负荷轻负荷 P 0 07C 正常负荷 0 07C P 0 15C 重负荷 P 0 15C 随负荷的增大 轴承与轴颈或外壳孔的配合应逐渐变紧 承受变化负荷的配合应比承受平稳负荷的配合较紧一些 2 径向游隙 GB T4604 2006 滚动轴承径向游隙 规定 轴承 双列圆柱滚子轴承除外 的径向游隙分为 2组 0组 3 4 5组 游隙的大小依次由小到大 0组为基本游隙组 在常温状态的一般条件下工作 具有0组游隙的轴承 按表选取孔 轴公差带 一般都能保证配合过盈的适中 游隙比0组大的轴承 配合过盈应增加 游隙比0组小的轴承 配合过盈应减小 3 工作温度 轴承工作时 由于摩擦发热和其他热源的影响 而使轴承套圈的温度经常高于结合零件的温度 由于发热膨胀 轴承内圈与轴颈的配合可能变松 外圈与外壳孔的配合可能变紧 轴承工作温度一般应低于100 在高于此温度时 必须考虑温度影响的修正量 4 轴承尺寸大小 滚动轴承的尺寸愈大 选取的配合应愈紧 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 6 旋转精度和旋转速度 对于负荷较大且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 对精密机床的轻负荷轴承 为避免外壳孔与轴颈形状误差对轴承精度的影响 常采用较小的间隙配合 一般认为 轴承的旋转速度愈高 配合也应该愈紧 6 4与滚动轴承配合的轴颈 外壳孔的精度设计1 轴颈和外壳孔公差带的确定标准公差等级与轴承公差等级相协调 表6 32 几何公差轴颈 包容要求 且有同轴度或径向圆跳动 附表34 外壳空 最大实体要求的零几何公差 且有同轴度要求3 表面粗糙度附表35 例题 滚动轴承配合选用举例 例6 1如图6 6所示为图1 3减速器输出轴轴颈部分的装配图 已知 该减速器的功率为5kW 从动轴转速为83r min 其两端 55j6的轴承为6211深沟球轴承 d 55 D 100 试确定轴颈和外壳孔的公差带代号 形位公差和表面粗糙度参数值 并将它们分别标注在装配图和零件图上 解 1 减速器属于一般机械 轴的转速不高 应选用0级轴承 2 按它的工作条件 由有关计算公式求得该轴承的当量径向负荷P为833N 查得6211球轴承的额定动负荷C为33354N 所以P 0 03C 0 07C 此轴承类型属于轻负荷 3 轴承工作条件从表6 1和表6 2选取轴颈公差带为 5j6 基孔制配合 外壳孔公差带为100H7 基轴制配合 4 按表6 3选取形位公差值 轴颈圆柱度公差0 005 轴肩端面圆跳动公差0 015 外壳孔圆柱度公差0 01 外壳孔肩端面圆跳动公差0 025 如图1 3右端所示 5 按表6 4选取轴颈和外壳孔的表面粗糙度参数值 轴颈Ra 0 8 m 轴肩端面Ra 3 2 m 外壳孔Ra 1 6 m 外壳孔肩Ra 3 2 m 6 将确定好的上述公差标注在图样上 见图6 6 注意 由于滚动轴承为标准部件 因而在装配图样上只需标注相配件 轴颈和外壳孔 的公差带代号 图6 6轴颈 外壳孔公差在图样上的标注示例 a 装配图 b 外壳零件图 c 轴零件图 小结 1 滚动轴承的公差等级由高到低分为2 4 5 6 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 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