第七章-滚动轴承的互换性

1、Wang chenggang 第第7章章 滚动轴承的互换性滚动轴承的互换性 Wang chenggang 2 本章开始学习典型零部件的精度设 计。主要介绍滚动轴承、键、螺纹和圆 柱齿轮。它们的精度设计实际上是前面 讲述的尺寸公差、形位公差和表面粗糙 度的应用例子。 Wang chenggang 7.2 滚动轴承的公差等级 7.3 滚动轴承的内、外径公差带及特点 7.4 滚动轴承与轴和壳体孔的配合 7.1 概述 Wang chenggang 支承支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度，减少转轴及轴上零件，保持轴的旋转精度，减少转 轴与支承之间的摩擦和磨损。具有效率高、起动快、轴与支承之间的摩擦和磨损

2、。具有效率高、起动快、 摩擦阻力小、更换简单、成本低等优点。广泛用于机摩擦阻力小、更换简单、成本低等优点。广泛用于机 床、汽车、仪器仪表等各种机器部位中的转动支承。床、汽车、仪器仪表等各种机器部位中的转动支承。 7.1 7.1 概述概述 Wang chenggang Wang chenggang 滚动轴承是由专门的滚动轴承厂生产的标滚动轴承是由专门的滚动轴承厂生产的标 准部件，其精度设计就是根据滚动轴承的精度准部件，其精度设计就是根据滚动轴承的精度 合理确定滚动轴承外圈与相配外壳孔的尺寸精合理确定滚动轴承外圈与相配外壳孔的尺寸精 度，内圈与相配轴颈的尺寸精度；滚动轴承与度，内圈与相配轴颈的尺寸

3、精度；滚动轴承与 外壳孔和轴颈配合表面的形位精度及表面微观外壳孔和轴颈配合表面的形位精度及表面微观 轮廓精度。轮廓精度。 Wang chenggang 2. 种类 图6.14 圆柱 圆锥 球 按滚动体形状分 滚子 滚针 向心 径向力 按负荷方向分 推力 轴向力 向心推力径、轴向力 1. 组成1外圈,2 内圈,3 滚动体,4保持架 外圈外圈 内圈内圈 滚动体滚动体 保持架保持架 Wang chenggang 推力轴承 圆锥滚子轴承 深沟球轴承 常用轴承 Wang chenggang 7.2 滚动轴承的公差等级 1.1.精度等级精度等级 Wang chenggang 5 2.2.滚动轴承的精度：滚

4、动轴承的精度：（尺寸精度、旋转精度）（尺寸精度、旋转精度） (1)(1)尺寸公差尺寸公差: :指内圈的内径、外圈的外径和宽度尺寸指内圈的内径、外圈的外径和宽度尺寸 的公差。外径的公差。外径D D、内径、内径d d、宽度、宽度B B Wang chenggang Wang chenggang 3. 3. 滚动轴承精度等级的选择滚动轴承精度等级的选择 (1)(1)选择原则：选择原则： 满足使用要求的前提下，选尽可能低的精度等级满足使用要求的前提下，选尽可能低的精度等级 1）机器功能对轴承部件的旋转精度要求；）机器功能对轴承部件的旋转精度要求； 2）机器工作转速的要求。）机器工作转速的要求。 （2

5、2）选择依据：选择依据： (2)(2)旋转精度旋转精度: :指内、外圈的径向跳动、端面跳动及滚道指内、外圈的径向跳动、端面跳动及滚道 的侧向摇摆。的侧向摇摆。 (3)(3)合适的径向游隙和轴向游隙合适的径向游隙和轴向游隙 Wang chenggang 0级：在机械制造业中应用最广，称为普通级，用级：在机械制造业中应用最广，称为普通级，用 于旋转精度要求不高的一般机构。如减速器、水泵、于旋转精度要求不高的一般机构。如减速器、水泵、 压缩机等旋转机构。压缩机等旋转机构。 6（6X）、）、5、4级：用于旋转精度和转速要求较高级：用于旋转精度和转速要求较高 的旋转机构，如普通机床、磨床的主轴轴承；普通

6、车的旋转机构，如普通机床、磨床的主轴轴承；普通车 床主轴的前轴承采用床主轴的前轴承采用5 5级轴承，后轴承采用级轴承，后轴承采用6 6级轴承级轴承。 2级：用于旋转精度和转速要求特别高的旋转机构级：用于旋转精度和转速要求特别高的旋转机构 。如精密坐标镗床、高精度仪器主轴等轴承。如精密坐标镗床、高精度仪器主轴等轴承。 Wang chenggang 1.1.配合的特点配合的特点（基准制）（基准制） 内圈与轴径内圈与轴径: :基孔制基孔制 外圈与壳体孔外圈与壳体孔: :基轴制基轴制 7.3 滚动轴承内、外径公差带及特点 滚动轴承与孔、轴结合的特点 (1)标准部件：是配合的基准件 (2)易损件： 因需

7、常拆卸，故一般选较松的过盈配 合或过渡配合 (3)薄壁件： 因易变形，故配合尺寸为平均尺寸 Wang chenggang 2. 2.内、外径公差带特点内、外径公差带特点 任何尺寸的公差带由两个因素决定任何尺寸的公差带由两个因素决定： 公差带的公差带的大小大小和公差带的和公差带的位置位置。滚动轴承。滚动轴承 的公差带也不例外。的公差带也不例外。 轴承内、外径公差带的特点是轴承内、外径公差带的特点是： 所有公差带都单向偏置在零线下方，即上所有公差带都单向偏置在零线下方，即上 偏差为零，下偏差为负值。均呈现单向分布的偏差为零，下偏差为负值。均呈现单向分布的 特点。特点。 Wang chenggang

8、 0 6 54 2 06 5 42 + 0 - + 0 - D d 轴承外径Dmp 的公差带 轴承内径dmp的公差带 内、外径公差带内、外径公差带 Dmp的公差带与一般基轴制公差带类似，位于以公称外 径D为零线的下方。即上偏差为“0”，下偏差为“”， 但公差值不同但公差值不同。 dmp的公差带与一般基孔制公差带不同，位于以公称内 径d为零线的下方。即上偏差为“0”，下偏差为“”， 这与一般基孔制公差带相反这与一般基孔制公差带相反。 Wang chenggang 0 G7G7 H8H8 H7H7 H6H6 J7J7J Js s7 7 J6J6J J s s6 6 K6K6 K7K7 M6M6 M

9、7M7 N7N7 P6P6 + - N6N6 P7P7 间隙间隙 过盈过盈 1.1.壳体孔的尺寸公差带壳体孔的尺寸公差带 7.4 滚动轴承与轴和壳体孔的配合 间隙、过渡或过盈间隙、过渡或过盈 D Wang chenggang 过盈过盈 2.2.轴的尺寸公差带轴的尺寸公差带 + - g6g6 r6r6 g5g5 h8h8h7h7h6h6h5h5 j js s5 5j5 j5 j js s6 6j6 j6k5 k5k6 k6m5 m5m6 m6n6 n6p6 p6 0 过渡或过盈过渡或过盈 d Wang chenggang 轴承内圈与轴颈配合性质：轴承内圈与轴颈配合性质：虽然是基孔制，由 于轴承内

10、圈公差带在零线以下，所以同一个轴公差带 （如）与轴承内径形成的配合，要比它与一般基 孔制形成的配合（如H65）紧得多。 有的由间隙配合变为过渡配合，有的由过渡配合变为 过盈配合。 H6 Wang chenggang Wang chenggang Fr 3.3.轴承配合的选择轴承配合的选择 （1 1）负荷的类型）负荷的类型 1 1）固定负荷）固定负荷 作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对静止，作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对静止， 负荷方向始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上负荷方向始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上 外圈外圈 固定负荷固定负荷 在套圈滚道间的摩擦力矩的作用下，在套圈滚道间

11、的摩擦力矩的作用下， 套圈产生少许转动，使套圈的受力相对套圈产生少许转动，使套圈的受力相对 均匀，延长使用寿命。均匀，延长使用寿命。 小过渡或小间隙小过渡或小间隙 固定（局部）负荷；固定（局部）负荷； 三种类型：旋转（循环）负荷；三种类型：旋转（循环）负荷； 摆动负荷。摆动负荷。 Wang chenggang 2 2）旋转负荷）旋转负荷 作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对旋转，作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对旋转， 合成径向负荷顺次地作用在套圈的整个圆周上。合成径向负荷顺次地作用在套圈的整个圆周上。 内圈内圈旋转负荷旋转负荷 Fr 大过渡或小过盈配合大过渡或小过盈配合 防止套圈在结合件配

12、合面上防止套圈在结合件配合面上 打滑，引起配合表面的发热、磨打滑，引起配合表面的发热、磨 损。损。 Wang chenggang 3 3）摆动负荷）摆动负荷 作用于轴承上的合成径向负荷与所承载的套圈在一作用于轴承上的合成径向负荷与所承载的套圈在一 定区域内相对摆动，合成径向负荷向量经常变动地作用定区域内相对摆动，合成径向负荷向量经常变动地作用 在套圈滚道的部分圆周上。在套圈滚道的部分圆周上。 外圈外圈 摆动负荷摆动负荷 Fi FrR R 与循环负荷的配合相同或稍松一点与循环负荷的配合相同或稍松一点 承受冲击或重负荷的套圈，承受冲击或重负荷的套圈， 选较紧的配合；选较紧的配合； 承受轻负荷的套圈

13、，选择较承受轻负荷的套圈，选择较 松的配合。松的配合。 Wang chenggang 径向负荷与套圈 的相对关系负荷的类型配合的选择 相对静止 固定负荷 选松一些的配合，如较松的过 渡配合或间隙较小的间隙配合 相对旋转 旋转负荷 选紧一些的配合，如过盈配合 或较紧的过渡配合 相对于套圈在 有限范围内摆动摆动负荷等同旋转负荷或略松一点 Wang chenggang （2 2）负荷的大小）负荷的大小 负荷类型负荷类型 轻负荷轻负荷 正常负荷正常负荷 重负荷重负荷 PrPr值的大小值的大小 Pr0.07CrPr0.07Cr 0.07Cr0.07CrPr0.15 CrPr0.15 Cr PrPr0.1

14、5Cr0.15Cr GB/T275-1993规定，向心轴承负荷的大小按径向当规定，向心轴承负荷的大小按径向当 量负荷量负荷Pr与额定负荷与额定负荷Cr的比值分：轻负荷、正常负荷的比值分：轻负荷、正常负荷 和重负荷。和重负荷。 Cr：轴承的：轴承的 额定寿命为额定寿命为 106转时轴承转时轴承 所能承受的所能承受的 最大载荷。最大载荷。 承受冲击或重负荷的套圈，选较紧的配合；承承受冲击或重负荷的套圈，选较紧的配合；承 受轻负荷的套圈，选择较松的配合。受轻负荷的套圈，选择较松的配合。 Wang chenggang 1）轴承的旋转精度与旋转速度轴承的旋转精度与旋转速度 当轴承的旋转精度要求较高时，应

15、选用较高精度等当轴承的旋转精度要求较高时，应选用较高精度等 级的轴承以及较高等级的轴颈、壳体孔公差；级的轴承以及较高等级的轴颈、壳体孔公差； 对负荷较大而且旋转精度要求较高的轴承，为消对负荷较大而且旋转精度要求较高的轴承，为消 除弹性变形和振动的影响，旋转套圈应避免采用间隙除弹性变形和振动的影响，旋转套圈应避免采用间隙 配合，但也不宜太紧；配合，但也不宜太紧； （3 3）其它因素）其它因素 Wang chenggang 对负荷较小，用于精密机床的高精度轴承，为避对负荷较小，用于精密机床的高精度轴承，为避 免相配孔、轴形状误差对旋转精度的影响，无论旋转免相配孔、轴形状误差对旋转精度的影响，无论旋

16、转 套圈或非旋转套圈，与轴或孔的配合都希望有较小间套圈或非旋转套圈，与轴或孔的配合都希望有较小间 隙；隙； 其它条件相同的情况下，轴承的旋转精度愈高，其它条件相同的情况下，轴承的旋转精度愈高， 转速愈高，选用配合也应愈紧。转速愈高，选用配合也应愈紧。 Wang chenggang 2）轴承组件的轴向游动轴承组件的轴向游动 轴承外圈大多不旋转，轴承外圈大多不旋转， 不要求太紧的配合；不要求太紧的配合； 有些场合下工作温度有些场合下工作温度 较高，使轴受热伸长，较高，使轴受热伸长， 轴两端轴承中至少轴两端轴承中至少 有一端是游动支承，有一端是游动支承， 因而把配合选得稍松因而把配合选得稍松 一点，

17、使之能补偿轴一点，使之能补偿轴 的热变形，可防止轴的热变形，可防止轴 的弯曲或卡死。的弯曲或卡死。 Wang chenggang 3）工作温度的影响：）工作温度的影响： 内圈温度上升使之与轴配合变松。外圈温度上升使之与内圈温度上升使之与轴配合变松。外圈温度上升使之与 壳体配合变紧。从而影响轴承的游隙。选用配合时，若轴壳体配合变紧。从而影响轴承的游隙。选用配合时，若轴 承工作温度较高，应对配合适当修正。轴与轴承内圈配合承工作温度较高，应对配合适当修正。轴与轴承内圈配合 紧些、壳体松些紧些、壳体松些。 4） 轴承基本尺寸轴承基本尺寸 轴承基本尺寸越大，则轴承基本尺寸越大，则 过盈配合的过盈量越大；

18、过盈配合的过盈量越大； 间隙配合的间隙量越大。间隙配合的间隙量越大。 Wang chenggang 剖分式的轴承座与轴承外圈的配合不宜太紧，避剖分式的轴承座与轴承外圈的配合不宜太紧，避 免轴承座孔的形状误差引起轴承外圈不正常的变形。免轴承座孔的形状误差引起轴承外圈不正常的变形。 5）轴与轴承座孔的结构和材料）轴与轴承座孔的结构和材料 薄壁壳或空心轴与轴承套圈的配合应比厚壁壳或薄壁壳或空心轴与轴承套圈的配合应比厚壁壳或 实心轴与轴承套圈的配合紧一些，以保证足够的联接实心轴与轴承套圈的配合紧一些，以保证足够的联接 强度。强度。 轻合金外壳与轴承外圈的配合，应比铸铁外壳与轻合金外壳与轴承外圈的配合，

19、应比铸铁外壳与 轴承外圈的配合紧一些，也是为了保证联接强度。轴承外圈的配合紧一些，也是为了保证联接强度。 Wang chenggang 6）安）安装与拆卸要求装与拆卸要求 考虑轴承安装与拆卸的方便，宜采用较松的配考虑轴承安装与拆卸的方便，宜采用较松的配 合；对重型机械用的大型和特大型轴承，这点尤为合；对重型机械用的大型和特大型轴承，这点尤为 重要。重要。 又要求安、拆方便，又要求配合紧时又要求安、拆方便，又要求配合紧时 i采用分离轴承；采用分离轴承； ii内圈带锥孔、带紧定套和退卸套的轴承；内圈带锥孔、带紧定套和退卸套的轴承； iii剖分轴承座；剖分轴承座； Wang chenggang r6

20、r6 g6g6g5 g5 h8h8h7h7h6h6h5h5 j js s5 5j5 j5 j js s6 6j6 j6k5 k5k6 k6m5 m5m6 m6n6 n6p6 p6 过渡或过盈过渡或过盈过盈过盈 0 + - 固定负荷固定负荷 旋转负荷旋转负荷 1）轴的公差带选用）轴的公差带选用 (4)(4)公差带的选用公差带的选用 Wang chenggang G G7 7 H H8 8 H H7 7 H H6 6J J7 7J Js s7 7J J6 6 J Js s6 6 K K6 6 K K7 7 M M6 6 M M7 7N N6 6N N7 7 P P6 6P P7 7 0 + - 固

21、定负荷固定负荷 旋转负荷旋转负荷 2 2）孔的公差带选用）孔的公差带选用 Wang chenggang 4 4几何公差及表面粗糙度的确定几何公差及表面粗糙度的确定 为了保证轴承的正常运转，除了正确地选择轴承与为了保证轴承的正常运转，除了正确地选择轴承与 轴颈及箱体孔的公差等级及配合外，还应对轴颈和箱体轴颈及箱体孔的公差等级及配合外，还应对轴颈和箱体 孔的几何公差及表面粗糙度提出要求。孔的几何公差及表面粗糙度提出要求。 形状公差形状公差：主要是轴颈和箱体孔的表面主要是轴颈和箱体孔的表面圆柱度要求。圆柱度要求。 位置公差位置公差：主要是轴肩端面和箱体孔肩端面的主要是轴肩端面和箱体孔肩端面的跳动公差

22、跳动公差。 表面粗糙度表面粗糙度：表面粗糙度值的高低直接影响着配合质量和表面粗糙度值的高低直接影响着配合质量和 连接强度，因此，凡是连接强度，因此，凡是与轴承内、外圈配合的表面及端与轴承内、外圈配合的表面及端 面面通常都对表面粗糙度提出较高的要求。通常都对表面粗糙度提出较高的要求。 Wang chenggang 5. 5. 滚动轴承配合选用示例及图样标注滚动轴承配合选用示例及图样标注 （1）在装配图上的标注： 在装配图上，不用标注 轴承的公差等级代号，只需 标注与之相配合的轴承座及 轴颈的公差等级代号。 55j6 100H7 Wang chenggang （2）在零件图上的标注： A、尺寸公差 B、形状公差 C、位置公差 D、表面粗糙度 100H7（ ） +0.035 0 A 0.015 A 0.06 1.6 2 +0.012 55j6（ ） -0.007 0.04 0.01 A A 0.63 1.25 Wang chenggang 例某一级齿轮减速器的小齿轮轴，由6级单列向心 轴承