第九章-滚动轴承的精度设计PPT课件

1、9-1 概述 滚动轴承的组成和类型滚动轴承的组成和类型滚动轴承是机器中广泛应用的标准部件，一般由内圈、外圈、滚动滚动轴承是机器中广泛应用的标准部件，一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，见图体和保持架四部分组成，见图9.1。滚动轴承的品种规格繁多，专业化生产水平很高。按滚动体的形状滚动轴承的品种规格繁多，专业化生产水平很高。按滚动体的形状不同，可分为球轴承和滚子轴承；按照所能承受的载荷方向可分为不同，可分为球轴承和滚子轴承；按照所能承受的载荷方向可分为向心轴承、推力轴承、向心推力轴承。向心轴承、推力轴承、向心推力轴承。第1页/共17页9-1 概述 滚动轴承的组成和类型滚动轴承的组成和类型

2、第2页/共17页9-1 概述 滚动轴承的安装及标注滚动轴承的安装及标注 轴承在机器中属于支承零件，内圈与轴相配合，随轴一起旋转，以轴承在机器中属于支承零件，内圈与轴相配合，随轴一起旋转，以传递扭矩和运动；外圈安装在外壳孔中，起支承作用，见图传递扭矩和运动；外圈安装在外壳孔中，起支承作用，见图9.2a)。因此内圈的内径（因此内圈的内径（d）和外圈的外径（）和外圈的外径（D），是滚动轴承与结合件配），是滚动轴承与结合件配合的基本尺寸。由于滚动轴承是标准件，在装配图上只需标出轴颈合的基本尺寸。由于滚动轴承是标准件，在装配图上只需标出轴颈和外壳孔的公差带代号，见图和外壳孔的公差带代号，见图9.2 b)

3、、c）。）。第3页/共17页9-1 概述 滚动轴承的精度等级及应用滚动轴承的精度等级及应用 滚动轴承的精度是指滚动轴承主要尺寸的公差值及旋转精度。根据滚动轴承的精度是指滚动轴承主要尺寸的公差值及旋转精度。根据滚动轴承的结构尺寸、公差等级和技术性能等产品特征，国家标准滚动轴承的结构尺寸、公差等级和技术性能等产品特征，国家标准GB/T307.3-2005滚动轴承滚动轴承 通用技术规定通用技术规定将其按精度等级分为将其按精度等级分为0、6（6X）、）、5、4和和2五个等级。从五个等级。从0级到级到2级，精度依次增高。级，精度依次增高。0级为普通精度，在机械制造中应用最广，适用于旋转精度要求不高级为普

4、通精度，在机械制造中应用最广，适用于旋转精度要求不高的一般机械中。如卧式车床进给箱、汽车和拖拉机的变速机构和普的一般机械中。如卧式车床进给箱、汽车和拖拉机的变速机构和普通电动机、水泵、压缩机、汽轮机中的旋转机构等。通电动机、水泵、压缩机、汽轮机中的旋转机构等。除除0级以外的都称为高精度轴承。主要用于旋转速度高或旋转精度要级以外的都称为高精度轴承。主要用于旋转速度高或旋转精度要求高的场合。求高的场合。第4页/共17页9-1 概述 滚动轴承的精度等级及应用滚动轴承的精度等级及应用 滚动轴承的旋转精度是指轴承的内外圈的径向跳动、内外圈端面对滚动轴承的旋转精度是指轴承的内外圈的径向跳动、内外圈端面对滚

5、道的跳动、内圈基准端面对内孔的跳动、外径表面的母线对基准滚道的跳动、内圈基准端面对内孔的跳动、外径表面的母线对基准端面的倾斜度的变动量等。旋转滚动轴承的精度等级主要考虑以下端面的倾斜度的变动量等。旋转滚动轴承的精度等级主要考虑以下两个方面：一是根据机器的功能对轴承部件的旋转精度要求（例如两个方面：一是根据机器的功能对轴承部件的旋转精度要求（例如当机床主轴的径向跳动要求为当机床主轴的径向跳动要求为0.01mm时，多选时，多选5级轴承，若径向跳级轴承，若径向跳动要求为动要求为0.0010.005mm时，多选时，多选4级轴承）；二是转速的高低，转级轴承）；二是转速的高低，转速高时，由于与轴承配合的旋

6、转轴或孔可能随轴承的跳动而跳动，速高时，由于与轴承配合的旋转轴或孔可能随轴承的跳动而跳动，势必造成旋转不平稳，产生振动和噪声，因此，转速高时，应选择势必造成旋转不平稳，产生振动和噪声，因此，转速高时，应选择精度高的轴承。精度高的轴承。第5页/共17页9-1 概述 滚动轴承内径与外径公差带滚动轴承内径与外径公差带 由于滚动轴承是标准部件，使用时不能再进行附加加工。因此，轴由于滚动轴承是标准部件，使用时不能再进行附加加工。因此，轴承内圈与轴颈采用基轴制配合，外圈与外壳孔采用基孔制配合。以承内圈与轴颈采用基轴制配合，外圈与外壳孔采用基孔制配合。以便实现完全互换法。便实现完全互换法。第6页/共17页9

7、-2 滚动轴承配合的选择轴和外壳孔公差带的选用轴和外壳孔公差带的选用正确地选用轴和外壳孔的公差带，对于充分发挥轴承的技术性能和正确地选用轴和外壳孔的公差带，对于充分发挥轴承的技术性能和保证机构的运转质量、使用寿命有着极其重要的意义。保证机构的运转质量、使用寿命有着极其重要的意义。影响轴和外壳孔公差带的因素较多，如轴承的工作条件（负荷类型、影响轴和外壳孔公差带的因素较多，如轴承的工作条件（负荷类型、大小、工作温度、旋转精度、轴向游隙），配合零件的结构、材料大小、工作温度、旋转精度、轴向游隙），配合零件的结构、材料及安装与拆卸的要求等。一般根据轴承所承受的负荷类型和大小来及安装与拆卸的要求等。一般

8、根据轴承所承受的负荷类型和大小来确定。确定。（1）负荷类型）负荷类型作用在轴承上的合成径向负荷，是由定向负荷和转转负荷合成的。作用在轴承上的合成径向负荷，是由定向负荷和转转负荷合成的。若合成径向负荷的作用方向是固定不变的，称为定向负荷（如皮带若合成径向负荷的作用方向是固定不变的，称为定向负荷（如皮带的拉力、齿轮的传递力），若合成径向负荷的作用方向是随套圈的拉力、齿轮的传递力），若合成径向负荷的作用方向是随套圈（内圈和外圈）一起旋转的，则称为旋转负荷（如镗孔时的切削（内圈和外圈）一起旋转的，则称为旋转负荷（如镗孔时的切削力）。力）。第7页/共17页9-2 滚动轴承配合的选择轴和外壳孔公差带的选用

9、轴和外壳孔公差带的选用正确地选用轴和外壳孔的公差带，对于充分发挥轴承的技术性能和正确地选用轴和外壳孔的公差带，对于充分发挥轴承的技术性能和保证机构的运转质量、使用寿命有着极其重要的意义。保证机构的运转质量、使用寿命有着极其重要的意义。影响轴和外壳孔公差带的因素较多，如轴承的工作条件（负荷类型、影响轴和外壳孔公差带的因素较多，如轴承的工作条件（负荷类型、大小、工作温度、旋转精度、轴向游隙），配合零件的结构、材料大小、工作温度、旋转精度、轴向游隙），配合零件的结构、材料及安装与拆卸的要求等。一般根据轴承所承受的负荷类型和大小来及安装与拆卸的要求等。一般根据轴承所承受的负荷类型和大小来确定。确定。第

10、8页/共17页9-2 滚动轴承配合的选择轴和外壳孔公差带的选用轴和外壳孔公差带的选用 负荷类型负荷类型作用在轴承上的合成径向负荷，是由定向负荷和转转负荷合成的。1 1）局部负荷局部负荷：轴承运转时，作用在轴承上的合成径向负荷与套圈相：轴承运转时，作用在轴承上的合成径向负荷与套圈相对静止，即合成径向负荷始终不变地作用在套圈滚道的某一局部区对静止，即合成径向负荷始终不变地作用在套圈滚道的某一局部区域，该套圈所承受的这种负荷称为局部负荷。如图域，该套圈所承受的这种负荷称为局部负荷。如图9.5a）所示的不）所示的不旋转的外圈和旋转的外圈和9.5b）所示的不旋转的内圈，均受到一个方向始终）所示的不旋转的

11、内圈，均受到一个方向始终不变的负荷不变的负荷Fr作用，前者称为固定的作用，前者称为固定的外圈负荷，后者称为固定的内圈负荷。外圈负荷，后者称为固定的内圈负荷。其特点是只有套圈的局部滚道受到负其特点是只有套圈的局部滚道受到负荷的作用。这种情况下，套圈局部滚荷的作用。这种情况下，套圈局部滚道容易产生磨损。道容易产生磨损。第9页/共17页9-2 滚动轴承配合的选择轴和外壳孔公差带的选用轴和外壳孔公差带的选用 负荷类型负荷类型2 2）循环负荷循环负荷：轴承运转时，作用在轴承上的合成径向负荷与套圈相：轴承运转时，作用在轴承上的合成径向负荷与套圈相对旋转，依次作用在套圈的整个圆周滚道上。该套圈所承受的这种对

12、旋转，依次作用在套圈的整个圆周滚道上。该套圈所承受的这种负荷称为循环负荷。如图负荷称为循环负荷。如图9.5a）和图）和图9.5c）所示的旋转的内圈、图）所示的旋转的内圈、图9.5b）和图）和图9.5d）所示的旋转的外圈，前者称为旋转的内圈负荷，后）所示的旋转的外圈，前者称为旋转的内圈负荷，后者称为旋转的外圈负荷。其特点是套圈受到周期性负荷的作用，套者称为旋转的外圈负荷。其特点是套圈受到周期性负荷的作用，套圈滚道产生均匀磨损。圈滚道产生均匀磨损。 第10页/共17页9-2 滚动轴承配合的选择轴和外壳孔公差带的选用轴和外壳孔公差带的选用 负荷类型负荷类型3 3）摆动负荷摆动负荷：轴承运转时，作用在

13、轴承上的合成径向负荷在套圈滚：轴承运转时，作用在轴承上的合成径向负荷在套圈滚道的一定区域内相对摆动，作用在该滚道的部分滚道上。如图道的一定区域内相对摆动，作用在该滚道的部分滚道上。如图9.5c）的外圈和图的外圈和图9.5d）的内圈所承受的径向负荷都是摆动负荷。）的内圈所承受的径向负荷都是摆动负荷。 轴承套圈同时受到定向负荷和旋转负荷的作用，两者的合成负轴承套圈同时受到定向负荷和旋转负荷的作用，两者的合成负荷将由小到大、再由大到小地周期性地变化。如图荷将由小到大、再由大到小地周期性地变化。如图9.6所示，当所示，当 FrFc时，合成负荷在时，合成负荷在AB区域摆区域摆动，此时固定套圈承受摆动负荷

14、，动，此时固定套圈承受摆动负荷，旋转套圈承受旋转负荷；当旋转套圈承受旋转负荷；当FrFc时，合成负荷在整个圆周内变时，合成负荷在整个圆周内变动，此时固定套圈承受旋转负荷，动，此时固定套圈承受旋转负荷，旋转套圈承受摆动负荷。旋转套圈承受摆动负荷。第11页/共17页9-2 滚动轴承配合的选择轴和外壳孔公差带的选用轴和外壳孔公差带的选用 负荷类型负荷类型轴承套圈承受的负荷类型不同，选择轴承配合的松紧程度也应不同，承受轴承套圈承受的负荷类型不同，选择轴承配合的松紧程度也应不同，承受局部负荷的套圈，局部滚道始终受力，磨损集中，其配合应选松些（选较局部负荷的套圈，局部滚道始终受力，磨损集中，其配合应选松些

15、（选较松的过渡配合或具有极小间隙的间隙配合），这是为了让套圈在振动、冲松的过渡配合或具有极小间隙的间隙配合），这是为了让套圈在振动、冲击或摩擦力矩的带动下缓慢转位，以充分利用全部滚道并使磨损均匀，从击或摩擦力矩的带动下缓慢转位，以充分利用全部滚道并使磨损均匀，从而延长轴承的寿命。但是配合也不能过松，否则，会引起套圈在相配件上而延长轴承的寿命。但是配合也不能过松，否则，会引起套圈在相配件上滑动而使结合面磨损。对于旋转精度及速度有要求的场合，则不允许套圈滑动而使结合面磨损。对于旋转精度及速度有要求的场合，则不允许套圈转位，以免影响支承精度。转位，以免影响支承精度。承受循环负荷的套圈，滚道各点循环受

16、力，磨损均匀，其配合应选紧些承受循环负荷的套圈，滚道各点循环受力，磨损均匀，其配合应选紧些（选较紧过渡配合或过盈量较小的过盈配合）。因为套圈与轴颈或外壳孔（选较紧过渡配合或过盈量较小的过盈配合）。因为套圈与轴颈或外壳孔之间，工作时不允许产生相对滑动，以免结合面磨损。但是配合的过盈量之间，工作时不允许产生相对滑动，以免结合面磨损。但是配合的过盈量也不能太大，否则会使轴承内部的游隙减少已致完全消失，产生过大的接也不能太大，否则会使轴承内部的游隙减少已致完全消失，产生过大的接触应力，影响轴承的工作性能。触应力，影响轴承的工作性能。承受摆动负荷的套圈，其配合的松紧程度，一般与受循环负荷的配合相同承受摆

17、动负荷的套圈，其配合的松紧程度，一般与受循环负荷的配合相同或稍松。或稍松。第12页/共17页9-2 滚动轴承配合的选择轴和外壳孔公差带的选用轴和外壳孔公差带的选用 负荷大小负荷大小滚动轴承套圈与轴颈或外壳孔配合的最小过盈量，取决于负荷的大滚动轴承套圈与轴颈或外壳孔配合的最小过盈量，取决于负荷的大小。国家标准将当量径向动负荷小。国家标准将当量径向动负荷Pr分为三类：分为三类：Pr0.07Cr的成为轻负的成为轻负荷；荷； 0.07CrPr0.15Cr称为正常负荷；称为正常负荷；Pr0.15Cr的称为重负荷的称为重负荷（其中（其中Cr为轴承的径向额定动负荷）。为轴承的径向额定动负荷）。承受较重的负荷

18、或冲击负荷时，将引起轴承较大的变形，使结合面承受较重的负荷或冲击负荷时，将引起轴承较大的变形，使结合面之间实际过盈量减小和轴承内部的实际间隙增大，这时为了使轴承之间实际过盈量减小和轴承内部的实际间隙增大，这时为了使轴承运转正常，应选较大的过盈配合。同理，承受较轻的负荷，可选较运转正常，应选较大的过盈配合。同理，承受较轻的负荷，可选较小的过盈配合。小的过盈配合。因此，负荷越大，过盈量应选得越大；承受冲击负荷应比承受平稳因此，负荷越大，过盈量应选得越大；承受冲击负荷应比承受平稳负荷选用较紧的配合。负荷选用较紧的配合。第13页/共17页9-2 滚动轴承配合的选择轴和外壳孔公差带的选用轴和外壳孔公差带的选用 工作条件工作条件 轴承运转时，由于摩擦发热和散热条件不同等原因，轴承套圈的温轴承运转时，由于摩擦发热和散热条件不同等原因，轴承套圈的温度一般均高于与其相配的零件温度，这样，轴承内圈与轴的配合可度一般均高于与其相配的零件温度，这样，轴承内圈与轴的配合可能松动，外圈与孔的配合可能变紧，在选择配合时，必须考虑轴承能松动，外圈与孔的配合可能变紧，在选择配合时，必须考虑轴承工作温度及温差的影响。所以，在高温（高于工作温度及温差的影响。所以，在高温（高于100）工作的轴承，）工作的轴承，应将所选配合进行适当的修正。一般情况下，轴承的负荷越大，转应将所选