典型零部件几何精度的控制与评定滚动轴承.ppt

1、滚动轴承结合的精度设计主要内容,6.1滚动轴承的组成、分类及代号 6.2滚动轴承的公差等级及其应用 6.3滚动轴承内径与外径的公差带及其特点 6.4滚动轴承与孔、轴结合时配合的选用,滚动轴承组成,滚动轴承,分类 按滚动体形状分: 按负荷方向分:,滚动轴承的代号（GB/T27293）,明确反映轴承的结构类型、尺寸、公差、游隙、材料、工艺等方面的重要特性。 由前置代号、基本代号和后置代号构成,滚动轴承的基本代号（滚针轴承除外）,基本代号用来表明轴承类型、宽度系列、直径系列和内径，一般为5位数 类型代号：基本代号中从左至右的第一位数，占一位数位。滚动轴承类型代号用数字或大写拉丁字母表示，见表63。

2、尺寸系列代号：基本代号的第二、三位数，占两位数位。轴承尺寸系列代号由宽度（用于向心轴承）或高度（用于推力轴承）和直径系列代号组成，如表64所示。,滚动轴承的基本代号（滚针轴承除外）,内径代号:基本代号的第四、五位数，占两位数位，表示轴承的内径,滚动轴承的前置代号和后置代号,前置代号用字母表示，代号及其含义如表所示,后置代号,用大写拉丁字母和大写拉丁字母加数字表示。 其中包括内部结构代号，密封、防尘与外部形状变化的代号，保持架结构、材料改变的代号，以及游隙代号。这里主要介绍公差等级代号及其含义，如表67所示，其他代号可以查阅机械设计手册。,滚动轴承的精度等级,滚动轴承的公差等级由轴承的尺寸精度和

3、旋转精度决定。 向心轴承：0、6(6x)、5、4、2五个等级 圆锥滚子轴承： 0、6x、5、4四个等级 推力轴承： 0、6、5、4四个等级 等级精度依次增高,滚动轴承精度分级的依据,滚动轴承的尺寸精度是指轴承内圈内径d、外圈外径D、内圈宽度B、外圈宽度C和装配高度T的制造精度 内、外圈都是薄壁零件，易变形，故滚动轴承内圈与轴颈、外圈与座孔结合时，起作用的是平均直径 为保证配合性质，应规定其平均直径的极限偏差 为使变形不至于过大而能在装配后得到矫正，还应规定其实际尺寸的极限偏差,滚动轴承的旋转精度,轴承内（外）圈径向跳动Kia（Kea） 轴承内（外）圈的基准端面对滚道的跳动Sia（Sea） 轴承

4、内圈基准端面对内孔的跳动Sd 轴承外圈外表面素线对基准端面的倾斜度SD 评定向心轴承（除圆锥滚子轴承外）旋转精度的各参数的允许值见表6.9、6.10,滚动轴承的应用,轴承精度等级的选择主要依据： 对轴承部件提出的旋转精度要求 转速的高低,滚动轴承的应用,0(普通级)级轴承用在中等精度、中等转速和旋转精度要求不高的一般机构中，它在机械产品中应用十分广泛，如减速器的旋转机构，汽车、拖拉机的变速机构，普通机床的变速机构、进给机构，水泵、压缩机等一般通用机器中所用的轴承。 6(高级)级轴承应用于旋转精度和转速较高的旋转机构中，如普通机床的主轴轴承(前轴承多采用5级，后轴承多采用6级)、精密机床传动轴使

5、用的轴承。,滚动轴承的应用,5、4(精密级)级轴承应用于旋转精度和转速高的旋转机构中。5级轴承多用于比较精密的机床和机器中，而4级轴承多用于转速很高或旋转精度要求很高的机床和机器的旋转机构中，如精密机床的主轴轴承、精密仪器和机械使用的轴承。 2(超精级)级轴承应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、高精度齿轮磨床以及数控机床的主轴轴承、高精度仪器和高转速机构中使用的轴承。,滚动轴承内径和外径的公差带及特点,滚动轴承的内圈和外圈都是薄壁零件，在制造和保管过程中极易变形。因此，滚动轴承内圈与轴，外圈与轴承孔，起配合作用的是平均直径。 根据这个特点，滚动轴承标准对轴承内径和外

6、径均分别规定了两种公差带。其一，限定轴承内径或外径实际尺寸变动的公差带；其二，限定同一轴承内圈孔或轴承外圆柱面最大与最小实际直径的算术平均值dmp或Dmp变动的公差带，是用来控制轴承装配后配合尺寸的误差。,滚动轴承基本术语及符号,d 是指轴承公称内径；D是指轴承公称外径。 ds单一内径，是指同一轴承的单一径向平面内用两点法测量法测得的内径，DS单一外径，是同一轴承内在单一径向平面内用两点法测量法测得的外径； ds单一内径偏差，其定义为ds= ds d，主要是控制制造时的尺寸误差；DS单一外径偏差，定义为Ds= D s D，控制制造时的尺寸误差；,滚动轴承基本术语及符号,单一径向平面内的平均内径

7、dmp ：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， dmp（dmaxdmin）/2 单一径向平面内的平均外径Dmp ：在轴承外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，Dmp（DmaxDmin）/2 单一径向平面内的平均内径偏差dmp ：单一径向平面内的平均内径与公称直径（用d表示）的差，dmp dmp-d 。 单一径向平面平均外径偏差Dmp ：单一径向平面内的平均外径与公称直径（用D表示）的差， Dmp Dmp-D dmp 和Dmp轴承内圈与轴颈、外圈与座孔装配后在单一径向平面内的配合尺寸的偏差,滚动轴承基本术语及符号,Vdp单一径向平面内的内径变动量，Vd

8、p =dsmax- dsmin，Vdp是限制制造时单一径向平面内的圆度误差；VDp单一径向平面内的外径变动量，VDp= DSmax- DSmin，限制制造时单一径向平面内的圆度误差。 Vdmp平均内径变动量，定义为Vdmp =dmpmax - dmpmin，即在整个轴承宽度上，控制轴承内圈与轴装配后在整圈配合面上的圆柱度误差；VDmp平均外径变动量，定义为VDmp =Dmpmax - Dmpmin，控制轴承外圈与轴承座孔装配后在整圈配合面上的圆柱度误差。,滚动轴承和座孔、轴颈结合的公差与配合,配合的要求及其特点 滚动轴承是标准件，为了便于互换和大量生产，其内圈与轴径的配合采用基孔制，与一般基孔

9、制有何不同？轴承外圈与座孔配合按基轴制，其公差带与一般基准轴公差带相同，在零线下方,配合的要求及其特点,内圈的公差带位置和一般的基准孔相反，公差带都位于零线以下，即上偏差为零，下偏差为负值（why？） 主要考虑配合的特殊需要，因为通常情况下，轴承的内圈是随轴一起转动，为防止内圈和轴径之间的配合产生相对滑动而导致结合面磨损，影响轴承的工作性能，因此要求两者的配合应具有一定的过盈，但由于内圈是薄壁零件，容易弹性变形胀大，且一定时间后又要拆换，故过盈量不能太大 假如轴承内孔的公差带与一般基准孔一样分布在零线上侧，当采用公差与配合国标中的过盈配合时，所得过盈往往太大；若改用过渡配合，又可能出现间隙；若

10、采用非标准配合，又违反了标准化和互换性原则 内径公差带移至零线下方，使保持一定量的过盈量，从而防止其间发生相对运动而导致结合面磨损，保证内圈和轴一起旋转，方便装拆，不产生过大的应力，还能按标准偏差来加工轴,配合的要求及其特点,滚动轴承的外径与外壳孔的配合采用基轴制，即以轴承的外径尺寸为基准。因轴承外圈安装在外壳孔中，通常不旋转，但考虑到工作时温度升高会使轴热膨胀而产生轴向延伸，因此两端轴承中应有一端采用游动支承，可使外圈与外壳孔的配合稍微松一点，使之能补偿轴的热胀伸长量；否则，轴会产生弯曲，致使内部卡死，影响正常运转。滚动轴承的外径与外壳孔两者之间的配合不要求太紧，公差带仍遵循一般基准轴的规定

11、，仍分布在零线下方，它与基本偏差为h 的公差带相类似，但公差值不同。,与滚动轴承配合的轴和孔的公差带,轴颈和外壳的公差带,所有公差等级的公差带都单向偏置在零线之下，即上偏差为零，下偏差为负 轴承外径的公差值是特殊规定的,与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的常用公差带,图6-5 与滚动轴承配合的轴颈的常用公差带,图6-5与滚动轴承配合的外壳孔的常用公差带,与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的常用公差带,与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的常用公差带,适用范围： 对轴承的旋转精度和运动平稳性没有特殊要求 轴颈为实体或厚壁空心 轴颈与座孔的材料为钢或铸铁 轴承的工作温度不超过100度 轴颈与座孔的标准公差等级与滚动轴

12、承本身精度等级密切相关。 与0级和6级轴承配合的轴一般取IT6，座孔取IT7 对旋转精度和运动平稳有较高要求的场合，轴颈取IT5，座孔取IT6 与5级轴承配合的轴颈和座孔均取IT6，要求高的场合取IT5 与4级轴承配合的轴颈取IT5，座孔取IT6 要求更高的场合轴颈取IT4，座孔取IT5,滚动轴承与座孔、轴颈结合的配合选择,精度设计内容: 确定与孔、轴配合的依据 确定孔、轴的尺寸公差等级和基本偏差 确定孔、轴的形位公差和表面粗糙度参数值,滚动轴承与轴颈、外壳孔配合的选用依据,选择滚动轴承与轴颈、外壳孔配合时应考虑的主要因素 负荷的类型(轴承套圈相对于负荷方向的运转状态) 定向负荷：轴承套圈相对

13、于负荷方向静止，即作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对静止，即负荷方向始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上，该套圈所承受的这种负荷性质，称为局部负荷。 特点：负荷作用集中，套圈滚道局部区域容易产生磨损,负荷的类型,旋转负荷：轴承套圈相对于负荷方向旋转，作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对旋转，即合成负荷方向依次作用在套圈滚道的整个圆周上。特点：负荷呈周期作用，套圈滚道产生均匀磨损 摆动负荷：轴承套圈相对于负荷方向摆动，作用于轴承上的合成径向负荷与套圈在一定区域内相对摆动，即合成负荷向量按一定规律变化，往复作用在套圈滚道的局部圆周上,图6-6轴承套圈相对于负荷方向的运转状态,内圈：旋转负荷 外圈

14、：定向负荷,内圈：定向负荷 外圈：旋转负荷,图6-6 轴承套圈相对于负荷方向的运转状态,内圈：旋转负荷 外圈：摆动负荷,内圈：摆动负荷 外圈：旋转负荷,(3) 轴承套圈相对于负荷方向摆动 当大小和方向按一定规律变化的径向负荷依次往复地作用在套圈滚道的一段区域上时，这就表示该套圈相对于负荷方向摆动。,图6-6 摆动负荷,由图7.6 得知，当FrFc时，Fr与Fc的合成负荷就在AB区域内摆动。那么，不旋转的套圈就相对于合成负荷方向F 摆动，而旋转的套圈就相对于合成负荷方向F 旋转；当FrFc时，Fr与Fc的合成负荷则沿整个圆周变动，因此不旋转的套圈就相对于合成负荷的方向旋转，而旋转的套圈则相对于合

15、成负荷的方向静止，此时承受局部负荷。,套圈的负荷类型,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。从而减少滚道的局部磨损，延长使用寿命 （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。可以防止套圈相对于结合件表面打滑，引起发热、磨损 （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。,负荷大小,轴承与轴颈或外壳孔配

16、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。 较重的负荷，选较大的过盈配合 较轻的负荷，选较小的过盈配合,P为径向当量动载荷，C为轴承的径向额定动载荷,轴承的工作条件,轴承工作时，主要应考虑轴承的工作温度以及旋转精度和旋转速度对配合的影响。 内圈因热膨胀而与轴的配合可能松动 外圈因热膨胀而与壳体孔的配合可能变紧 选择配合时，必须考虑温度影响的修正量,温度升高,内圈选紧,外圈选松,旋转精度和旋转速度,承受负荷较大且要求旋转精度较高的轴承，为了消除弹性变形和振动的影响，应避免采用间隙配合。 对一些精密机床的轻负荷轴承，为了避免座孔和轴径的形状误差对轴承精度的影响，常采用有间隙

17、的配合。 当轴承旋转精度要求较高时，为了消除弹性变形和振动的影响，不仅受旋转负荷的套圈与结合件的配合应选的紧些 一般来说，轴承旋转精度越高，配合应该越紧。,轴和外壳孔的结构与材料,剖分式外壳结构应比整体式结构选用较松的配合； 薄壁外壳、轻合金外壳或空心轴应选用更紧的配合； 重型机械的轴承宜用较松的配合； 滚子轴承的配合应比球轴承紧一些； 长轴结构，希望轴承的一个套圈在运转中能沿轴向游动时，应选较松的配合。,安装和拆卸轴承的条件,考虑轴承安装与拆卸方便，宜采用较松的配合，对重型机械用的大型和特大型轴承，这一点尤为重要。当要求装卸方便，而又需紧配时，可采用分离型轴承，或内圈带锥孔、带紧定套和退卸套

18、的轴承。除上述条件外，还应考虑当要求轴承的内圈或外圈能沿轴向移动时，该内圈与轴或外圈与外壳孔的配合应选较松的配合。滚动轴承的尺寸愈大，选取的配合应愈紧。,轴颈和外壳孔几何精度的确定,孔、轴尺寸公差带的选用当对轴承的旋转精度和运动平稳性无特殊要求，轴承游隙为0组游隙，轴为实心或厚壁空心的钢制轴，外壳（箱体）为铸钢件或铸铁件，轴承的工作温度不超过100时，确定轴颈和外壳孔的公差带可参考表614表617，按照表中条件进行选择。,孔、轴形位公差和表面粗糙度的选用,为了保证轴承正常运转，除了正确选择轴承与轴颈和外壳孔的尺寸公差带以外，还应对轴颈和外壳孔的配合表面形位公差及表面粗糙度提出要求。之所以提出形

19、状公差要求，是因为轴承套圈为薄壁件，易变形，但其形状误差在装配后靠轴颈和外壳孔的正确形状可得到矫正。为保证轴承安装正确，转动平稳，轴颈和外壳孔应分别采用包容要求，并对轴颈和外壳孔表面提出圆柱度要求，其公差值如表618所示。,孔、轴形位公差,提出位置公差要求是为了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肩的倾斜，从而避免轴承装配后滚道位置不正确，旋转不平稳，因此，应规定轴肩和外壳孔肩的端面对基准轴线的端面圆跳动公差，其公差值如表618所示。,轴颈及外壳孔的形位公差的标注,表面粗糙度的选用,孔、轴表面存在表面粗糙度，这会使有效过盈量减小，使接触刚度下降，从而导致支承不良，因此，孔、轴的配合表面还应规定严格的表面粗糙度，其参数值根据表619所示的条件选用。一般来说，轴颈或外壳孔的表面粗糙度的最低要求为：圆柱表面0.81.6，轴肩1.63.2。,滚动轴承与孔、