机械精度设计与检测技术 第6章-典型零部件精度设计与检测

第1章绪

论第2章尺寸精度设计与检测第3章几何精度设计与检测第4章表面精度设计与检测第5章渐开线圆柱齿轮的精度设计第6章典型零部件精度设计第6章典型零部件精度设计1概述2滚动轴承公差配合的精度设计3键配合的精度设计概述滚动轴承配合公差键配合公差精度滚动轴承公差配合的精度设计TBTCHDddDd外圈

内圈

滚动体

保持架DαdD图6-1滚动轴承的类型a)向心轴承b)圆锥滚子轴承c)角接触球轴承d)推力轴承概述滚动轴承配合公差键配合公差精度图6-2滚动轴承的结构Bd外圈内圈滚动体

保持架D概述滚动轴承配合公差键配合公差精度1.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。滚动轴承的尺寸精度包括：轴承内径d、轴承外径D、轴承宽度B或C的制造精度及圆锥滚子轴承装配高度T的精度。轴承的旋转精度包括：轴承内、外圈的径向跳动；轴承内、外圈端面对滚道的跳动；内圈基准端面对内孔的跳动；外径表面素线对基准端面的倾斜度的变动量等。概述滚动轴承配合公差键配合公差精度国标规定，向心轴承的精度分为5级，即普通级、6、5、4、2级，圆锥滚子轴承的精度分为5级，即普通级、6x、5、4、2级；推力轴承的精度分为4级，即普通级、6、5、4级。精度依次由低到高，普通级级最低，2级最高。(2)各个公差等级的滚动轴承的应用(3)滚动轴承内、外径公差带的特点概述滚动轴承配合公差键配合公差精度450D6(6x)20+-2456(6x)0d0-+图6-3滚动轴承内、外径的公差带轴承外圈外圆公差带位于以公称直径D为零线的下方，与具有基本偏差h的公差带类似，但公差值不同。内圈基准孔的公差带位于以公称直径d为零线的下方。其上偏差为零，下偏差为负。概述滚动轴承配合公差键配合公差精度(4)滚动轴承与轴颈及外壳孔的配合dg6g5h5h6h8h7内圈公差带k5k60+-r6n6p6图6-4普通级公差轴承与轴的常用公差带j6js5js6j5m5m6概述滚动轴承配合公差键配合公差精度外圈公差带0+-D图6-5普通级公差轴承与轴承座孔的常用公差带M6K7M7K6J6J7JS6JS7H6H7H8G7N6N7P6P7概述滚动轴承配合公差键配合公差精度(5)滚动轴承配合的精度设计1)负荷类型轴承工作时，轴承承受一个方向不变的径向负荷Pr和一个旋转负荷Pc，二者的合成径向负荷为P，其类型可分为三类：固定负荷旋转负荷摆动负荷Pra)Prb)

固定负荷：作用在轴承上的合成径向负荷与外圈（或内圈）相对静止，此时，外圈（或内圈）上承受的负荷称为固定负荷。概述滚动轴承配合公差键配合公差精度固定负荷旋转负荷固定负荷旋转负荷PrPc

Pr>Pc图6-6负荷类型PrPcd)旋转负荷：作用在轴承上的合成径向负荷与外圈（或内圈）相对旋转，并依次作用在外圈（或内圈）的整个圆周上，周而复始。此时，外圈（或内圈）上承受的负荷称为旋转负荷。概述滚动轴承配合公差键配合公差精度c)

Pr>Pc摆动负荷旋转负荷旋转负荷摆动负荷概述滚动轴承配合公差键配合公差精度摆动负荷：作用在轴承上的合成径向负荷在外圈（或内圈）滚道的一定区域内相对摆动，此时，负荷连续变动地作用在外圈（或内圈）的局部圆周上，则外圈（或内圈）所承受的负荷为摆动负荷。图6-7摆动负荷A

BPPcPrPPcPPP结论：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。概述滚动轴承配合公差键配合公差精度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。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。运转状态

其它情况公差带①载荷情况

举例球轴承滚子轴承

外圈承受固定载荷轻、正常、重一般机械、铁路机车车辆轴箱轴向移动，可采用剖面H7、G7②

冲击轴向能移动，可采用整体或剖分式外壳J7、JS7

方向不定载荷轻、正常电动机、泵、曲轴主轴承正常、重

轴向移动，可采用整体式外壳K7重、冲击牵引电动机

轴向移动，可采用整体式外壳M7

外圈承受旋转载荷轻皮带张紧轮J7K7正常轮毂轴承M7N7重—N7、P7①并列公差带随尺寸的增大从左至右选择，对旋转精度有较高要求时，可相应提高一个精度等级。

②不适用于剖分式外壳表6-2向心轴承和外壳孔的配合——孔公差带表6-3向心轴承和轴的配合——轴公差带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。GB/T4604—2012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。概述滚动轴承配合公差键配合公差精度2)负荷的大小

负荷大小可用当量径向负荷Fr与轴承的额定动负荷Cr的比值来区分。轻负荷Fr≤0.07Cr正常负荷0.07Cr＜Fr≤0.15Cr重负荷Fr＞0.15Cr3)径向游隙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)其他因素概述滚动轴承配合公差键配合公差精度(6)轴颈和轴承座孔的几何公差与表面粗糙度选择要求与轴承配合的轴颈和轴承座孔的几何公差项目应满足有配合面的圆柱度、端面对配合面的跳动以及配合面尺寸包容原则三项要求。图6-8轴颈的圆柱度公差和轴肩的轴向圆跳动图6-9轴承座孔表面的圆柱度公差和孔肩的轴向圆跳动基本尺寸/mm圆柱度t端面圆跳动t1轴颈外壳孔轴肩外壳孔肩轴承公差等

级06(6x)06(6x)06(6x)N6(6x)超过到公差值/μm—

62.51.542.553856102.51.542.56410610183.02.053.08512818304.02.564.0106151030504.02.574.0128201250805.03.085.015102515801206.04.0106.0151025151201808.05.0128.02012302018025010.07.01410.02012302025031512.08.01612.02515402531540013.09.01813.02515402540050015.010.02015.025154025表6-5轴颈和壳体孔的几何公差值

轴或轴承座直径/mm轴或轴承孔配合表面直径公差等级IT7IT6IT5表面粗糙度Ra

/μm超过到磨车磨车磨车

80805001.61.63.23.20.81.61.63.20.40.80.81.6端

面3.26.33.26.31.63.2表6-6轴颈和轴承孔的表面粗糙度例：有一圆柱齿轮减速器，从动轴两端的轴承为P0级6211深沟球轴承（d=55mm，D=100mm），轴承承受当量径向动负荷P=883N，轴承的额定动负荷C=33540N，试确定轴颈和外壳孔的公差带及各项技术要求，并将它们分别标注在转配图和零件图上。解：(1）P=0.03C≤0.07C，故为轻负荷。(2)由表6-3和表6-4查得外壳孔公差带为H7，轴的公差带为j6。(3)由表6-5查得轴的圆柱度值为0.005，轴肩端面圆跳动的公差值为0.015；外壳孔圆柱度公差值为0.01，端面圆跳动公差值为0.025。(4)由表6-6查得，轴颈表面Ra=1.6μm，轴肩端面Ra=6.3μm，外壳孔表面Ra=3.2μm，孔肩端面Ra=6.3μm(5)将上述技术要求标于图6-10中。键、花键配合的精度设计概述滚动轴承配合公差键配合公差精度AALbhd-t1d+t2t1t2AA1.平键联接的公差与配合d图6-10普通平键的联接结构2键联接的公差与配合概述滚动轴承配合公差键配合公差精度(1)键连接的使用要求键在传递扭矩和运动时，主要是键侧承受扭矩和运动，键侧受到挤压应力和剪应力的作用。根据这些特点，键有如下使用要求：1)键与键槽的侧面应有充分大的有效接触面积，以保证可靠地承受传递扭矩负荷；2)键与键槽结合要牢靠，不可松脱；3)对导向键，键与键槽应留有滑动间隙，同时要满足导向精度要求。(2)公差配合特点1)配合参数。由于扭矩的传递是通过键侧来实现的，因此，配合的主要参数是键和键槽的宽度b。2)键连接采用基轴制。3)键连接配合种类少，主要要求比较确定的间隙或过盈。概述滚动轴承配合公差键配合公差精度图6-11键联接中键宽与槽宽的公差带键公差带轴槽公差带轮毂槽公差带D10H9bN9h9h9h9JS9P9P9-0+概述滚动轴承配合公差键配合公差精度配合种类尺寸b的公差配合性质及应用键键槽轮毂槽松连接h9H9D10键在轴上及轮毂上均能滑动。主要用于导向平键，轮毂可在轴上作轴向移动正常连接N9Js9键在轴上及轮毂中均固定。用于载荷不大的场合紧密连接P9P9键在轴上及轮毂上均固定，而比上种配合更紧。主要用于载荷较大、载荷具有冲击性以及双向传递扭矩的场合表6-3键宽与轴槽及轮毂槽宽的公差与配合

对称度：为保证键侧与键槽之间有足够的接触面积和避免装配困难，应规定轴槽和轮毂槽的对称度公差,一般取7～9