互换性与测量技术基础3

1、16-1 滚动轴承的基本类型和特点滚动轴承的基本类型和特点各零件的作用：各零件的作用：外圈：支撑零件或轴系外圈：支撑零件或轴系；保持架保持架: 将滚动体分开将滚动体分开。内圈：支撑轴；内圈：支撑轴；滚动体：滑动滚动体：滑动滚动；滚动；硬度和接触疲劳强度硬度和接触疲劳强度 、耐磨性和冲击韧性、耐磨性和冲击韧性 用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：6165HRC。工作表面需经磨削或抛光。工作表面需经磨削或抛光。保持架：低碳钢，高速轴承：有色金属或塑料。保持架：低碳钢，高速轴承：有色金属或塑料。滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架滚动轴承的组成：外圈、内圈、

2、滚动体、保持架。内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。装在机座或零件轴孔内；滚动副的材料要求：滚动副的材料要求：冲压制成TBTCHDddDd外圈 内圈 滚动体 保持架 DdDa) 向心轴承 b) 圆锥滚子轴承 c) 角接触球轴承 d) 推力轴承 图6-1 滚动轴承的类型滚动轴承的工作性能取决于: 自身的制造精度; 滚动轴承与轴或壳体孔的配合性质; 轴与孔的尺寸精度、形位公差和表面粗糙度等因素. 6-1滚动轴承的公差滚动轴承的公差 一滚动轴承的精度等级及其应用一滚动轴承的精度等级及其应用1 、精度等级精度等级: 推力轴承: 4, 5, 6, 0级 圆锥滚子轴承: 4, 5,

3、6X, 0级 其余类型轴承: （2）, 4, 5, 6（6x）, 0级 从从2, 4, 5, 6, 0级精度渐低。级精度渐低。2、应用、应用: 0级：普通级，应用最广,用于旋转精度(指轴承内外圈做相对转动时跳动的程度。包括轴承内、外圈的径向跳动和端面跳动、内圈基准端面对内孔的跳动等)要求不高的中等转速机构,通用机械； 5,6级：用于旋转精度和转速较高的旋转机构。如普通机床主轴,其前轴承为5级（精密级），后轴承为6级（中等级）； 2,4级：用于旋转精度和转速高的旋转机构。如精密机床的主轴轴承,精密仪器、仪表用轴承等。（4级：精密级；2级：超精密级）二滚动轴承的内二滚动轴承的内、外径公差带外径公差

4、带 因为内外圈均为薄壁零件，易变形，所以对其规定了平均直径极限偏差dmp和Dmp，见表6-2。其中：dmp= dmp-d ， Dmp= Dmp-D，dmp= （dmax+dmin）/2， Dmp=（Dmax+ Dmin）/2。 dmp；Dmp-任一横截面内测得的内圈内径外圈外径的最大与最小直径的平均值。d；D-公称直径。 又因为滚动轴承是标准件，其外圈与壳体孔的配合应采用基轴制基轴制，内圈与轴颈的配合应采用基孔制。基孔制。1、轴承内径公差带的特点、轴承内径公差带的特点： 由上表可以看出，平均直径极限偏差dmp和Dmp的上偏差均为零，极限偏差值的绝对值即为公差值。 内径公差带取平均直径dmp公差

5、,且采用单向制,全部公差带位于零线以下。见下页图。 与基孔制的同名圆柱公差配合相比：偏紧偏紧。 原因原因:在多数情况下，为了防止内圈与轴颈的配合面相对滑动而产生磨损，影响支承精度，二者的配合应具有一定的过盈量而同步旋转，但由于内圈是薄壁零件，过盈量又不能太大。假如采用普通的圆柱公差带H，则: 选过盈配合(PZC)时，过盈量往往偏大； 选过渡配合(j,js,k,m,n)时，又有可能出现间隙； 选非标准配合，则违反了互换性原则； 所以内圈公差带采用单向制，且位于零线以下，这样与k,m,n轴颈配合，可以得到小过盈量。 2、轴承外径公差带的特点、轴承外径公差带的特点： 取平均直径Dmp公差, 单向制,

6、全部公差带位于零线以下.且上偏差为零.与一般基轴制配合的基准轴公差带相比,基本偏差相同,但公差带较窄,精度高。造成与同名的基轴制圆柱公差配合相比：稍松。稍松。原因原因:应允许轴连同轴承一起轴向移(游)动，以补偿轴承受力、受热变形与伸长，否则会造成轴的弯曲，轴承滚动体被卡死。6-2滚动轴承与轴及外壳孔的配合滚动轴承与轴及外壳孔的配合一轴颈与壳体孔的公差带 见图6-3、6-4,轴颈与壳体孔的公差带决定了内圈与轴、外圈与壳体孔的配合性质(因为内、外圈公差带已定)。二二、轴颈与外壳孔的公差等级 与滚动轴承相配合的孔、轴的公差等级与轴承的公差等级密切相关： 0，6级轴承 d: IT6 D: IT7 5级

7、轴承 d: IT6 D: IT6 4级轴承 d: IT5 D: IT6 三、滚动轴承与轴颈、外壳孔配合的选用三、滚动轴承与轴颈、外壳孔配合的选用 轴颈与外壳孔公差带代号的选用轴颈与外壳孔公差带代号的选用意义意义:保证机器正常运转,提高轴承的使用寿命并充分发挥其承载能力。选择轴承配合时考虑的因素选择轴承配合时考虑的因素：1 、轴承内外圈所受的负荷类型轴承内外圈所受的负荷类型:负荷类型:见下页图，由（约120范围 内）合成径向负荷Fr相对于套 圈的旋转情况：（a）定向负荷定向负荷: 套圈不转,合成径向负荷Fr方向固定;或套圈转,Fr同速同向转。即：负载方向始终不变地作用在套圈滚道的局部区域局部区域

8、上.(b)旋转负荷旋转负荷: 套圈转,Fr方向固定；套圈固定,Fr转动。即合成径向负载顺次作用在套圈的整个圆整个圆周周上。（c）摆动负荷）摆动负荷: 如图,轴承承受一方向不变的Fr和一个旋转径向负荷Fc, 且FrFc, 其合力： = + 矢量 的大小将由小到大，再由大到小周期性变化。由矢量合成的平行四边形法则，同时借助于数学上的推导,可以证明： 的终点轨迹为O圆的圆周（始点为O）。即合成负荷在圆弧圆弧AB区域内摆动区域内摆动摆动负荷。（2）、负荷类型对配合的影响）、负荷类型对配合的影响 (a)套圈受定向负荷定向负荷时：配合应稍松稍松(过渡或小间隙),以便套圈在滚动体摩擦力带动下能偶尔转位,使磨

9、损均匀； (b)套圈受旋转负荷旋转负荷时：不会引起局部磨损,为了防止套圈相对于轴颈或外壳孔打滑,引起配合表面磨损发热,配合应较紧较紧(过渡或小过盈)； (c)套圈受摆动负荷摆动负荷时配合的选择与与(b)相同或相同或稍松稍松(过渡配合)。 2、负荷大小对配合的影响、负荷大小对配合的影响 轴承在负载的作用下，套圈会发生变形，使配合面受力不均匀，引起松动。因此，受重负载受重负载时配合应紧些，受轻负载时配合应松些。时配合应紧些，受轻负载时配合应松些。一般地，负载如下分类：轻负载：轻负载： Pr0.07Cr正常负载：正常负载：0.07CrPr0.15Cr重负载：重负载： Pr0.15C r 其中： Pr

10、径向当量动负荷 Cr径向额定动负荷，数据可查表。fFFPpARryx 3、其它因素、其它因素 (1)工作温度工作温度:轴承旋转时，套圈的温度经常高于相邻零件的温度。轴承的内圈可能因热胀而使配合变松；变松；外圈会因热胀而使配合变紧变紧。当温度高于100时,需对选用的配合做适当调整. (2)旋转精度旋转精度:当对轴承的旋转精度要求高高，又在动载荷作用下工作时，内外圈应选用较紧较紧配合.(否则造成轴承精度浪费) (3)轴承的转速轴承的转速:转速越大大,配合应越紧越紧。 综上所述，配合的选用:采用类比法，采用类比法，由负荷类型和负荷大小查表查表6-46-7。 三、保证配合性质的其它条件三、保证配合性质

11、的其它条件轴颈与壳轴颈与壳体孔的形位公差及表面粗糙度的确定体孔的形位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轴颈及外壳孔的公差等级及配合外，还应对轴颈和箱体孔的形位公差及表面粗糙度提出要求。 形状公差：形状公差：主要是轴颈和外壳孔的表面要求，限制套圈变形过大；查表6-8。 位置公差：位置公差：主要是轴肩、孔槽端面的代替，保证轴承轴向定位可靠，防止歪斜。查表6-8。 为保证配合性质，轴颈和外壳孔尺寸公差均采用包容要求包容要求； 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支承强度，因此，凡是通常都对表面粗糙度提出较高的要求。具体选择参见教材6-9相应表

12、格。例：某0级深沟球轴承（D=85mm，d=45mm，额定动负荷C=25.6KN)，安装于闭式传动的减速器中。已知轴上承受2KN的固定径向负荷，轴的转速为980r/min。试确定： 、轴颈和外壳孔的尺寸公差带代号和采用的公差原则；、轴颈和外壳孔的尺寸极限偏差以及它们与滚动轴承配合的有关表面的形位公差和表面粗糙度参数值；、将上述公差要求分别标注在装配图和零件图上。解：Pr/Cr=2/25.6=0.0780.07，属正常负荷；又：依题意“旋转的内圈负荷，固定的外圈负荷，轴向能移动，整体式外壳”，查表得：内圈：45k5，外圈：85j6。于是齿轮齿轮螺钉螺钉螺栓螺栓螺母螺母销销螺纹螺纹键键 键是通过其

13、侧面与槽的相互挤压来传递扭矩的。所以键联接的主要参数是键宽b，只有b为配合尺寸。三、三、 平键联接的公差与配合：平键联接的公差与配合：基轴制1、配合性质及应用：（图8-2） 填充菱形符号者：轴槽公差带； 填充剖面符号者：毂槽公差带； 无填充符号者：键公差带。 以下三种情况分别用于导向平键；用于承受一般载荷；用于承受重载荷、冲击载荷或双向扭矩。2、平键及键槽的剖面尺寸、平键及键槽的剖面尺寸:即键槽尺寸（b、t）及其公差见表8-2，修正：3、形位公差要求及表面粗糙度、形位公差要求及表面粗糙度 为了保证顺利装配、配合性质、键的工作表面负荷均匀以及轴与孔的对中性，必须保证：(1)轴槽及毂槽对其中心平面

14、的对称度公差： IT（79）级，常取8级。查表4-22，主 参数：槽宽B；（2）表面粗糙度: 键槽侧取Ra=3.2um；槽底取Ra=(6.3 12.5) um；轴、孔表面：Ra1.6um。4、以上内容的图上标注、以上内容的图上标注例：25H8/h7，一般载荷： 7-2 花键联接花键联接 设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云三、花键联接三、花键联接结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。优点：优点：承载能力高、对轴的削弱程度小、定心好、承载能力高、对轴的削弱程度小、定心好、 导向性好。导向性好。类型：矩形花键、渐开线花键、三角形花键。类型：矩形花键

15、、渐开线花键、三角形花键。制造容易制造容易最常用最常用用于高强用于高强度联接度联接用于薄壁用于薄壁零件联接零件联接 一、概述一、概述: 花键分为花键轴(外花键)和花键孔(内花键)； 花键联结优点:定心精度高，导向性能好，承载能力大，联接可靠。 截面形状：见下页图： 矩形、渐开线（=30）、三角形（=45）。 二、矩形花键结合的公差与配合 1、主要尺寸: D、B、d 见下页图 2、定心方式： 定心的目的是保证内外花键联接后具有较高的同轴度。确定内外花键配合性质的结合面称为定心表面，根据定心表面的不同，花键的定心方式为：大径径D定心、小径定心、小径d定心、和键（槽）宽定心、和键（槽）宽B定心定心三

16、种定心方式(见下页图)。 三种定心方式均采用基孔基孔制，目的地是为了减少花键拉刀规格。 另外，国标只对小径定心方式作了规定，其优点是:定心精度高，稳定性好，加工成本低。原因：经热处理后的内外花键小径，可分别采用内圆磨及成型磨精加工，消除变形，提高尺寸精度和表面粗糙度。而采用大径定心时，内花键定心表面的精度依靠拉刀来保证(侧面精度则更不易保证：由花键铣刀及拉刀形成)。 3、内外花键的、内外花键的(D、B、d)尺寸公差带尺寸公差带:见表见表8-6 注：（1）为保证装配性能要求，小径的极限尺寸应遵守包容要求； （2）由表8-6可知 ：(a)内外花键小径d的公差等级相同，且比D和B的公差等级都高； (b)大径只有一种配合：H10/a11 。 4、花键的形状位置公差、花键的形状位置公差:见下页图 (1)大批量生产时，控制键的