滚动轴承与键联结.ppt

1、一、滚动轴承精度设计,1、滚动轴承是标准化部件，一般由外圈、内圈、滚动体（滚子或钢球）和保持架组成。 滚动轴承的类型：向心滚子轴承、向心推力球轴承、推力球轴承、推力向心滚子轴承 滚动轴承的外径D、内径d是配合尺寸，分别与外壳和轴颈相配合。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、外圈滚道与滚动体的装配一般采用分组装配，其互换性为不完全互换。 滚动轴承具有摩擦系数小，润滑简便、易于更换等许多优点，因而，在机械制造中作为转动支承得到广泛应用。,轴承结构图,2、标准规定,规定了两种尺寸公差带、两种形状公差。目的：控制轴承的变形程度、轴承与轴颈和外壳孔的配合尺寸精度 .

2、 向心或向心推力轴承内圈和外圈都是薄壁件，在制造过程中或在自由状态下都容易变形；而当轴承内圈与轴、外圈与外壳孔装配后，又容易使这种变形得到纠正。,两种尺寸公差是：轴承的单一内径（ds）与外径（Ds）的极限偏差（ds、Ds）；单一平面的平均内径（dmp）与外径（Dmp）的极限偏差（dmp、Dmp）。,两种形状公差,轴承单一径向平面内，内径（ds）的变动量ds ； 外径（Ds）的变动量Ds 轴承平均内径的变动量dmp 轴承平均外径的变动量Dmp,合格滚动轴承应同时满足规定的两种公差的要求。计算滚动轴承与孔、轴结合的间隙或过盈时，应以平均尺寸为准。 向心滚动轴承的旋转精度包括： 轴承内、外圈的径向跳

3、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； 外径表面母线对基准端面的倾斜度变动量等。,滚动轴承的精度等级,根据GB/T307.3-2005国家标准的规定，向心滚动轴承按其尺寸公差和旋转精度分为五个公差等级，用0，6，5，4，2表示。精度依次提高，0级公差轴承精度最低，2级公差精度最高，其公差带如图所示。,0级轴承常称为普通级轴承，在机械中应用最广。它主要用于旋转精度要求不高的机构。例如，普通机床中的变速箱和进给箱，汽车、拖拉机的变速箱，普通电机、水泵、压缩机和汽轮机中的旋转机构等。 6，5，4级轴承应用于转速较高和旋转精度也要求较高的机械，如机床主轴、精密仪器和机械中使用

4、的轴承。 2级轴承用于旋转精度和转速很高的机械，如坐标镗床主轴、高精度仪器和各种高精度磨床主轴所用的轴承。,滚动轴承的内、外径公差,公差数值：参见有关资料 公差带位置： 滚动轴承外圈和外壳孔的配合，采用基轴制； 内圈与轴颈的配合采用基孔制。 轴承内圈通常与轴一起旋转。为防止内圈和轴颈的配合相对滑动而产生磨损，影响轴承的工作性能，要求配合面间具有一定的过盈，但过盈量不能太大。因此国标GB307.1-2005规定：公差带均为单向制，而且统一采用公差带位于以公称直径为零线的下方，即上偏差为零，下偏差为负值的分布.内圈基准孔公差带位于以公称内径d为零线的下方。即上偏差为零，下偏差为负值。,轴承外圈安装

5、在外壳孔中，通常不旋转，考虑到工作时温度升高会使轴膨胀，两端轴承中有一端应是游动支承，可把外圈与外壳孔的配合稍松一点，使之能补偿轴的热胀伸长量，否则，轴承内部就有可能卡死。 国标GB/T307.1-2005规定：轴承外圈的公差带位于公称尺寸D为零线的下方。 注意：它与具有基本偏差h的公差带相类似，但公差值不同。,3、滚动轴承的配合的选择,1)径向负荷的性质 作用在轴承上的径向负荷，一般是由定向负荷（如皮带的拉力或齿轮的作用力）和旋转负荷（如机件的离心力）合成的。按照作用方向与套圈的相对运动关系，径向负荷可以分为：,a,b,c,d,（l）局部负荷,与套圈相对静止的径向负荷称为局部负荷。作用在静止

6、套圈上的方向不变的径向负荷Fr即为局部负荷，如图（a）中的外圈和图（b）中的内圈所承受的负荷。,（2）循环负荷,与套圈相对旋转的径向负荷称为循环负荷。作用在旋转套圈上的方向不变的径向负荷Fr，即为循环负荷，如右图,（ 3）摆动负荷,局部负荷与较小的循环负荷的合成。承受摆动负荷的套圈，其合成的径向负荷相对于套圈在有限范围内摆动，只有套圈的一部分受到负荷的作用。,承受局部负荷的套圈应选较松的过渡配合或较紧的间隙配合，以便使套圈滚道间的摩擦力矩带动套圈转位，使套圈受力均匀，延长轴承的使用寿命。 承受循环负荷的套圈应选过盈配合或较紧的过渡配合，其过盈量的大小以不使套圈与轴颈或外壳孔配合表面产生爬行现象

7、为原则。 承受摆动负荷时，其配合要求与承受循环负荷时相同或略松一些，以提高轴承的使用寿命。,2) 径向负荷的大小 向心轴承负荷的大小用径向当量动负荷Pr与径向额定动负荷Cr的比值区分。 承受重负荷或冲击负荷的套圈，容易产生变形，使配合面受力不均匀，引起配合松动，选较紧的配合； 承受较轻的负荷，可选较松的配合。 3)其它因素 负荷大小Pr/Cr 轻负荷 0.07 正常负荷0.070.15 重负荷0.15,轴承工作时，由于摩擦发热和其他热源的影响，套圈的温度高于与其配合零件的温度。轴承内圈与轴的配合可能变松；外圈与外壳孔的配合可能变紧，从而影响轴承的轴向游隙，故工作温度较高时，应对选用的配合进行适

8、当的修正。 为轴承的安装与拆卸方便，对重型机械用的大型或特大型的轴承，宜采用较松的配合；随着轴承尺寸的增大，过盈配合的过盈应随之增大，间隙配合的间隙应随之增大；当轴承的旋转速度较高，又在冲击振动负荷下工作时，轴承与轴和外壳孔的配合最好都选过盈配合。,轴颈和外壳孔的公差等级随轴承的公差等级、旋转精度和运动平稳性的提高而应相应提高。与0、6两公差等级的轴承相配合的轴颈和外壳孔的公差等级，一般分别为IT6和IT7。 综上所述，影响滚动轴承配合选用的因素很多，通常难以用计算法确定，所以在实际设计时常采用类比法。课本中表分别列出安装向心轴承和角接触轴承的轴颈和外壳孔的公差带的选择，可供设计时参考。,滚动

9、轴承与轴颈、外壳孔的配合时应主要考虑因素,套圈与负荷方向的关系; 负荷的大小; 径向游隙; 其他因素:温度的影响;轴颈与外壳孔的结构和材料的影响;轴承组件的轴向游动;旋转精度及旋转速度的影响;公差等级的协调;轴承的安装与拆卸。,4、轴颈和外壳孔的形位公差和表面粗糙度 轴颈或外壳孔的形位误差，会使轴承安装后套圈变形和产生歪斜，因此为保证轴承正常运转，除了正确地选择轴承与轴颈及壳体的公差等级外，应对其配合面的配合表面的表面粗糙度评定参数值、圆柱度公差以及端面的圆跳动公差提出合理的要求。,5、滚动轴承的标注 在装配图上标注滚动轴承与轴和外壳孔的配合时，只需标注轴和外壳孔的公差带代号。,零件图上标注示

10、例,广泛用作轴和轴上传动之间的可拆联结，用以传递转矩，有时作轴上传动件的导向。 键可分为平键、半圆键、切向键和楔形键等几种，其中平键又可分为普通平键和导向平键两种。花键分为矩形花键和渐开线两种。 我国发布了GB1095-79平键 键和键槽的剖面尺寸、GB/T1144-2001矩形花键 尺寸、公差和检验等国家标准。,简介,二、键和花键的公差与检测,配合尺寸公差 非配合尺寸公差 位置公差 表面粗糙度,1、 平键联结的公差、配合与检测,1979年发布的标准已在1990年经确认继续有效 GB 109679 普通平键 型式与尺寸 GB 156779 薄型平键 型式与尺寸 GB 109779 导向平键 型

11、式与尺寸 GB 156479 普通楔键 型式与尺寸 GB 109679 钩头楔键 型式与尺寸 GB 109679 半圆键 型式与尺寸,第一节 平键联结的公差与配合,配合面分析：平键联结通过键的侧面与轴键槽和轮毂键槽的侧面相互接触来传递扭矩。所以，它们的宽度b是配合尺寸，应规定较严的公差。,1） 配合尺寸公差 键宽与键槽宽的配合采用基轴制配合，这是因为键是标准件，是平键联结中的“轴”。 国家标准GB1095-79平键、 键和键槽的剖面尺寸从GB/T1801-1999选取公差带。 键宽规定一种公差带，对轴和轮毂的键槽宽各规定三种公差带，构成三组配合，以满足各种不同用途的需要。,非配合尺寸t、t1、

12、h、l四个轴键槽深t和轮毂键槽深t1 GB1095-79专门规定；键高h的公差带一般采用h11，键长l公差带采用h14 ，轴键槽长度的公差带用 H14,2）非配合尺寸公差,3） 位置公差 为保证键宽与键槽宽之间具有足够的接触面积和避免装配困难，应分别规定轴键槽对轴的轴线和轮毂键槽对孔的轴线的对称公差,图11-2 键宽度和键槽宽度b的公差带示意图,4、 表面粗糙度 键和键槽配合面内的表面粗糙度参数Ra值取为12.5um 键槽尺寸和公差的标注示例,图11-3 轴键槽尺寸和公差标注示例（对称度公差采用独立原则）,图11-4 轮毂键槽尺寸和公差标注示例（对称度公差采用最大实体要求）,矩形花键的主要尺寸

13、和定心方法 矩形花键的尺寸系列、公差和标注,三、矩形花键联结的公差、配合,按截面形状不同划分，其中矩形花键应用最广、渐开线花键定心性好、导向精度高、承载能力强,1、矩形花键的主要尺寸和定心方法 1） 主要尺寸 小径d，大径D 、键宽和键槽宽B 2） 花键联结的使用要求 内、外花键的定心要求； 键侧面与键槽面接触均匀要求； 装配后需作轴向相对滑动与否的要求； 机械强度和耐磨性的要求。,3） 定心方法 花键三个结合面都可作配合面，但只能选一个为主来确定内、外花键的配合性质，确定配合性质的结合面称为定心表面。（非定心直径表面之间有相当大的间隙，以保证它们不接触，键槽宽B作传递扭矩和起导向作用，应具有

14、足够精度）。,（a）小径定心 （b）大径定心 （c）键侧（键槽侧）定心,国际标准化组织及我国均采用小径定心 采用小径定心的原因： a、可提高零件的机械强度和硬度，从而提高定心的平稳性，（尺寸、形状精度等） b、获得更高的定心精度,注意：,2、矩形花键的尺寸系列、公差和标注 国标GB/T1144-2001的有关规定 1） 尺寸系列 主要尺寸d、D、B三种 键数规定为偶数：6、8、10三种 花键规格：NXdXDXB （键数X小径X大径X键宽） 如：8X52X58X10,花键副： 键数小径d（H7/f7）大径D（H10/a11）键宽（H11/d10） 内花键：852 H758H1010H11 外花键

15、：852 f758a1110d10,2）公差与配合,1尺寸公差 为了减少拉刀的数目，花键联结采用基孔制配合，尺寸公差带与GB/T1801-1999中规定的尺寸公差带一致。 2形位公差 a、内、外花键小径定心表面的形状公差和尺寸公差的关系遵守包容原则 b、为避免装配困难，应控制花键的分度误差。 综合检验即应规定位置度公差，应采用相关原则，用花键量规进行检验，单项检验时，则规定键（键槽）两侧面的中心平面对定心表面轴线的对称度公差和花键等分度公差。,3表面粗糙度 内花键：小径表面Ra 0.8um， 键槽侧面Ra 3.2um ， 大径表面Ra 6.3um; 外花键：小径表面Ra 0.8um， 键侧面Ra 0.8um ， 大径表面Ra 3.2um,1、