滚动轴承与孔轴结合的互换性解析课件

1、第七章 滚动轴承与孔、轴结合的互换性 滚动轴承具有摩擦力小、消耗功率小、起动容易及更换简便等优点，应用广泛。了解滚动轴承内外径公差、公差带、负荷类型等基本概念，掌握滚动轴承的公差与配合标准及滚动轴承的精度设计的基本方法，为合理选用滚动轴承的配合打下基础。 7.1 概述 7.2 滚动轴承内、外径公差带及其特点 7.3 滚动轴承的配合及其选择中国地质大学机械与电子信息学院第七章 滚动轴承与孔、轴结合的互换性 滚动轴承7.1 概述7.1.1轴承的结构及分类 1.作用： 轴承是一种传动支承部件，它既可以支承旋转的轴，又可以减少轴与支承部件之间的摩擦力，广泛地用于机械传动中。 2.分类： 滑动轴承（铜轴

2、瓦）：整体式、 剖分式； 滚动轴承 ： 中国地质大学机械与电子信息学院7.1 概述7.1.1轴承的结构及分类 17.1 概述7.1.1轴承的结构及分类按承受外载荷方向分类向心推力轴承向心轴承推力轴承径向接触轴承（=0）向心角接触轴承（045）轴向推力轴承（=90）按滚动体的不同分类滚子轴承球轴承球轴承、滚子轴承、滚针轴承、双列角接触球轴承、调心球轴承、调心滚子轴承和推力调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、双列深沟球轴承、推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、推力圆柱滚子轴承、圆柱滚子轴承滚动轴承中国地质大学机械与电子信息学院7.1 概述7.1.1轴承的结构及分类按承受外载荷方向7.1 概述7.1.1轴

3、承的结构及分类中国地质大学机械与电子信息学院7.1 概述7.1.1轴承的结构及分类中国地质大学机械滚动轴承的类型TBTCHDddDd外圈 内圈 滚动体 保持架 DdD a 向心轴承 b 圆锥滚子轴承 c 角接触球轴承 d 推力轴承 中国地质大学机械与电子信息学院滚动轴承的类型TBTCHDddDd外圈 内圈 滚动体 保持7.1 概述7.1.1轴承的结构及分类1.内圈2.外圈3.滚动体4.保持架中国地质大学机械与电子信息学院7.1 概述7.1.1轴承的结构及分类1.内圈2.外圈7.1 概述7.1.1轴承的结构及分类中国地质大学机械与电子信息学院7.1 概述7.1.1轴承的结构及分类中国地质大学机械

4、7.1 概述7.1.1轴承的结构及分类中国地质大学机械与电子信息学院7.1 概述7.1.1轴承的结构及分类中国地质大学机械7.1 概述7.1.1轴承的结构及分类 滚动轴承的安装形式 外圈与箱体上的轴承座配合，内圈与旋转的轴颈配合。 通常外圈固定不动因而外圈与轴承座为过盈配合； 内圈随轴一起旋转内圈与轴也为过盈配合。 考虑到运动过程中轴会受热变形延伸，一端轴承应够作轴向调节；调节好后应轴向锁紧。中国地质大学机械与电子信息学院7.1 概述7.1.1轴承的结构及分类 滚动轴承的7.1 概述7.1.1轴承的结构及分类 滚动轴承的结构特点 滚动轴承是一种标准件； 有内外两种互换性： 滚动轴承与外壳孔及轴

5、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。 滚动轴承的精度要求很高。中国地质大学机械与电子信息学院7.1 概述7.1.1轴承的结构及分类 滚 有关滚动轴承的国标规定 GB/T275-1993 GB/T307.1-1994 GB/T307.2-1995 GB/T307.3-1996 GB/T307.4-2002 滚动轴承的国家标准不仅规定了滚动轴承本身的尺寸公差、旋转精度（跳动公差等）、测量方法，还规定可与滚动轴承相配的外壳孔和轴颈的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。中国地质大学机械与电子信息学院 有关滚动轴承的国标规定 G

6、B/T27.1 概述7.1.2 滚动轴承的精度等级 （旧标准） 滚动轴承的精度分级: 根据GB/T307.3-1996规定，滚动轴承按尺寸公差与旋转精度分级。 向心轴承分 5 个精度等级，分别用G、E、D、C、B表示，从G到B，精度依次增高； 圆锥滚子轴承分为 4 个等级，分别用G、E、D、C表示； 推力轴承也分为4 个等级，分别用G、E、D、C表示。E、D、C级轴承通常称为精密轴承。 凡属普通级的轴承，一般在轴承型号上不标注公差等级代号。中国地质大学机械与电子信息学院7.1 概述7.1.2 滚动轴承的精度等级 7.1 概述7.1.2 滚动轴承的精度等级 1滚动轴承的公差等级 滚动轴承的公差等

7、级由轴承的尺寸公差和旋转精度决定。公差等级分为2、4、5、6（6x）、0共五个级，它们依次由高到低，2级最高，0级最低。 向心轴承 0、6、 5、4、2； 圆锥滚子轴承 0、6x、5、4； 推力轴承 0、6、 5、4； 仅向心轴承有2级，圆锥滚子轴承有6x级而无6级。中国地质大学机械与电子信息学院7.1 概述7.1.2 滚动轴承的精度等级 7.1 概述7.1.2 滚动轴承的精度等级 2.滚动轴承应用情况 0级轴承： 中速、中载、旋转精度要求不高的一般机构；普通机床和汽车的变速机构、进给机构； 6级轴承： 旋转精度和转速较高的机构；比较精密的机床，普通机床主轴的后轴承； 5、4级轴承： 旋转精度

8、高和转速高的旋转机构；高精度机床、磨床等的主轴轴承； 2级轴承： 旋转精度和转速特别高的旋转机构；精密坐标镗床和高精度齿轮磨床的主轴轴承。 中国地质大学机械与电子信息学院7.1 概述7.1.2 滚动轴承的精度等级 7.1 概述7.1.2 滚动轴承的精度等级 3.滚动轴承的主要尺寸及配合性质要求 主要尺寸： 外径D、内径d、宽度B、圆锥滚子轴承的装配高度T。 配合性质要求： 必要的旋转精度； 向心滚动轴承的旋转精度包括：轴承内、外圈的径向跳动；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。 合适的径向游隙和轴向游隙。中国地质大学机械与电子信息学院

9、7.1 概述7.1.2 滚动轴承的精度等级 7.1 概述7.1.3 轴承特点 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。 根据这种特点，滚动轴承标准不仅规定了两种尺寸公差带，还规定了两种形状公差。其目的是控制轴承的变形程度、轴承与轴和壳体孔配合的尺寸精度。中国地质大学机械与电子信息学院7.1 概述7.1.3 轴承特点 向心或向 滚动轴承的尺寸公差与形状公差 尺寸公差： 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、

10、Dmp）。 形状公差： 轴承单一径向平面内，内径（ds）与外径（Ds）的变动量（Vdp 、VDp）； 轴承平均内径与外径的变动量（Vdmp 、VDmp） 凡合格的滚动轴承，应同时满足所规定的两种公差的要求。中国地质大学机械与电子信息学院 滚动轴承的尺寸公差与形状公差 尺寸公差： 轴承的配合尺寸 由于轴承内、外圈均为薄壁结构，制造和存放时易变形，但在装配后能够得到矫正。为了便于制造，允许有一定的变形。为保证轴承与结合件的配合性质，所限制的仅是内、外圈在其单一平面内的平均直径，即轴承的配合尺寸。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。外径： Dmp=（Dsmax+Dsmin）/2

11、内径： dmp =（dsmax+dsmin）/2 Dsmax、Dsmin为加工后测得的最大、最小单一外径。dsmax、dsmin为加工后测得的最大、最小单一内径。中国地质大学机械与电子信息学院 轴承的配合尺寸 由于轴承内、外圈均为薄壁结7.2滚动轴承内、外径的公差带及其特点7.2.1滚动轴承配合的基准制 国家标准规定： 轴承的内圈与轴采用基孔制配合； 轴承的外圈与孔采用基轴制配合。中国地质大学机械与电子信息学院7.2滚动轴承内、外径的公差带及其特点7.2.1滚动轴承配7.2滚动轴承内、外径的公差带及其特点7.2.2轴承内、外径公差带的特点 任何尺寸的公差带由两个因素决定： 公差带的宽窄 公差带

12、的位置。 轴承内、外径公差带的特点： 所有公差带都单向偏置在零线下方，即上偏差为0，下偏差为负值。中国地质大学机械与电子信息学院7.2滚动轴承内、外径的公差带及其特点7.2.2轴承内、外 轴承内外径公差带图06(x)54206(x)542 对于各精度等级的轴承，单一平面平均内（外）径的公差带均为单向制，而且统一采用上偏差为零的布置方案 上偏差为零上偏差为零中国地质大学机械与电子信息学院 轴承内外径公差带图06(x)54206(x)542 部分向心轴承d mp和D mp的极限值公差等级06542基本尺寸/mm极限偏差/m 大于到上偏差下偏差 上 偏 差下偏差上偏差下偏差上偏差下偏差上偏差下偏差内

13、圈d mp183001008060502.53050012010080602.5外圈D mp5080013011090704801200150130100805中国地质大学机械与电子信息学院部分向心轴承d mp和D mp的极限值公差等级065427.2滚动轴承内、外径的公差带及其特点7.2.2轴承内、外径公差带的特点 尺寸制造公差： 国家标准对轴承内径和外径尺寸公差作了两种规定： 一是规定了内、外径尺寸的最大值和最小值所允许的偏差，即单一内、外径偏差，其目的是为了限制变形量； 二是规定了内、外径实际尺寸的最大值和最小值的平均值偏差，即单一平面平均内、外径偏差，目的是用于轴承的配合。 二者应符合

14、国家标准。 滚动轴承的旋转精度： 是指轴承内外圈的径向跳动公差；轴承内、外圈的端面对内孔轴线的端面跳动公差等。中国地质大学机械与电子信息学院7.2滚动轴承内、外径的公差带及其特点7.2.2轴承内、外轴承公差带标注示例： 已知轴承的基本尺寸如图所示。根据实际工况采用 6 级向心轴承，试画出轴承孔、轴公差带并标注有关尺寸。+0-+0-9050es=0ei=-0.013ES=0EI=-0.01中国地质大学机械与电子信息学院轴承公差带标注示例： 已知轴承的基本+907.3 滚动轴承的配合及其选择7.3.1 轴颈和外壳孔的公差带 与滚动轴承配合的轴颈的常用公差带（17种）内圈公差带中国地质大学机械与电子

15、信息学院7.3 滚动轴承的配合及其选择7.3.1 轴颈和外壳7.3 滚动轴承的配合及其选择7.3.1 轴颈和外壳孔的公差带 与滚动轴承配合的外壳孔的常用公差带（16种）外圈公差带中国地质大学机械与电子信息学院7.3 滚动轴承的配合及其选择7.3.1 轴颈和外壳7.3 滚动轴承的配合及其选择7.3.2 滚动轴承精度等级的选择： 滚动轴承的精度设计包括滚动轴承制造的尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等。 精度等级选择时主要考虑以下几点： 1.机器功能对轴承部件的旋转精度要求 0：用于旋转精度要求不高的一般机构中。 6、5、4：用于旋转精度要求较高或转速较高的机构中。 2：用于高精度、高转速的特别精密部

16、件上。 2.转速的高低：转速高时，由于与轴承配合的旋转轴或孔可能随轴承的跳动而跳动，势必造成旋转的不平稳，产生振动和噪音。因此，转速高时，应选用精度高的轴承。中国地质大学机械与电子信息学院7.3 滚动轴承的配合及其选择7.3.2 滚动轴承精7.3 滚动轴承的配合及其选择7.3.2 滚动轴承精度等级的选择 结构型式的选择： 属于机械零件的范畴。主要对轴进行受力分析，确定轴承的类型（向心、推力、向心推力）、轴承的基本尺寸（内径、外径、轴承宽度）。 轴承配合的精度计算： 轴承是根据工况选用；与轴承相配合的轴颈、轴承座则需进行精度设计：包括配合性质的确定、形位公差的确定、表面粗糙度的确定等。这部分内容

17、由互换性解决。中国地质大学机械与电子信息学院7.3 滚动轴承的配合及其选择7.3.2 滚动轴承精7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配合及选择 滚动轴承是标准件与外圈相配合的部分采用基轴制 与内圈相配合的轴采用基孔制 轴承内圈与轴的配合是基孔制，虽然滚动轴承内圈所有公差等级的公差带都在零线的下方且上偏差为零。其主要原因是轴承配合的特殊要求。在大多数情况下，轴承的内孔要随轴一起转动，两者之间的配合必须有一定的过盈。中国地质大学机械与电子信息学院7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配合及选择 轴承配合性质的选择： 确定

18、与轴承相配合的轴颈和轴承座的基本偏差代号。 选择轴承配合性质的依据： 轴承内外圈所受的负载类型； 轴承所受负载的大小； 轴承的工作条件； 与轴承相配合的孔和轴的材料和装卸要求。中国地质大学机械与电子信息学院7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配合及选择 1.配合选择的主要依据 1）负荷类型 局部负荷：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。通常采用极小间隙配合或过渡配合。 循环负荷：作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对旋转，即合成径向负荷顺次作用在套圈的整个圆周上。通常采用过盈或

19、较紧的过渡配合。 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定区域内相对摆动，即合成径向负荷经常变动地作用在套圈滚道的小于180的部分圆周上。可选得与循环负荷时配合要求相同或选得稍松一些。中国地质大学机械与电子信息学院7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配合及选择A BFFcFrFFcFFF中国地质大学机械与电子信息学院7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配合及选择轴承套圈与负荷的关系Fr a)Frb) FrFc c)FrFcd)内圈循环负荷外圈局部负

20、荷内圈局部负荷外圈循环负荷内圈循环负荷外圈摆动负荷内圈摆动负荷外圈循环负荷中国地质大学机械与电子信息学院7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配 滚动轴承配合的选择径向负荷与套圈 的相对关系负荷的类型 配合的选择相对静止局部负荷 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循环负荷 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 循环负荷或略松一点中国地质大学机械与电子信息学院 滚动轴承配合的选择径向负荷与套圈负荷的类型 7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配合及选择 2）轴承负荷的大小 轴承在负荷的作用下，套圈会发生变

21、形，使配合面受力不均匀，引起松动。因此，受重负载时配合应紧些，受轻负载时配合应松些。一般地，负载如下分类：轻负载： Pr0.07Cr正常负载：0.07CrPr0.15Cr重负载： Pr0.15Cr 其中：C为轴承的额定动负载，数据可从有关手册中查找。一般采用类比法。中国地质大学机械与电子信息学院7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配合及选择 3）轴承的尺寸大小 滚动轴承尺寸越大，选取的配合愈紧； 重型机械特大轴承，则应采用较松的配合。 4）轴承游隙 游隙过大，轴承将产生较大的振动和噪声；游隙过小，轴承将产生较大的接触应力，引起摩

22、擦发热，降低轴承寿命。中国地质大学机械与电子信息学院7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配合及选择 5）工作温度的影响 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；外圈会因热胀而使配合变紧。选择配合时应考虑温度的影响。 工作温度应低于100C，超过时应修正配合。 6）轴颈、轴承座配合公差等级的选择 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。 一般与 0、6、5、4 轴承配合的轴，其公差等级多为IT5IT7，箱体孔多为IT6IT8等。中国地质大学机械与电子信息学院7.3 滚动轴

23、承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配合及选择 7）旋转精度和旋转速度 当对轴承有较高旋转精度要求时，为消除弹性变形和振动的影响，应避免采用带间隙的配合，但也不能太紧。轴承转速越高，应选用愈紧的配合。中国地质大学机械与电子信息学院7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配7.3 滚动轴承的配合及选择7.3.3 滚动轴承的配合及选择 2.公差等级的选择 与滚动轴承相配合的轴、孔的公差等级和轴承的精度有关。 对旋转精度和运转平稳性有较高要求的场合，在提高轴承公差等级的同时，轴承配合部位也应按相应精度提高。 3.公差带的选择 向心轴承和轴的配合，轴公差带代号查表7-1； 向心轴承和外壳孔的配合，孔公差带代号查表7-2； 推力轴承和轴的配合，轴公差带代号查表7-3； 推力轴承和孔的配合，