第6章滚动轴承的公差与配合-2

第六章滚动轴承的公差与配合学习指导本章学习目的是掌握滚动轴承的公差与配合标准，为合理选用滚动轴承的配合打下基础。学习要求是根据滚动轴承作为标准件的特点，理解滚动轴承内圈与轴颈采用基孔制配合、外圈与外壳孔采用基轴制配合的依据。根据滚动轴承的使用要求理解滚动轴承旋转精度和游隙的概念。了解滚动轴承的公差等级由轴承的尺寸公差和旋转精度决定。掌握滚动轴承公差等级的划分，了解各个公差等级的滚动轴承的应用。掌握滚动轴承内、外圈公差带的特点。了解与滚动轴承配合的轴颈及外壳孔的常用公差带。初步掌握如何选用滚动轴承与轴颈及外壳孔的配合。学会轴颈及外壳孔形位公差与表面粗糙度轮廓幅度参数及其数值的选用。１．轴承的作用及分类：作用：轴承是一种传动支承部件，它既可以用于支承旋转的轴，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。分类：

滑动轴承（铜轴瓦）：滚动轴承：一、概述第六章滚动轴承的公差与配合按滚动体形状分按负荷方向分向心—推力—向心推力—圆柱圆锥球滚子滚针径向力轴向力径、轴向力T

BTCHDddDd外圈

内圈

滚动体

保持架DαdD向心轴承b)圆锥滚子轴承c)角接触球轴承d)推力轴承

滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。2．滚动轴承的组成：3．滚动轴承的结构特点：（1）滚动轴承是一种标准件。（2）具有内外两种互换性部件。滚动轴承配合尺寸（内径d和外径D）的互换性，称完全互换性。滚动轴承组成零件间的互换性（采用分组装配法装），不完全互换性。（3）滚动轴承的精度要求很高，由滚动轴承的尺寸精度和旋转精度决定。前指内径d、外径D、内圈宽度B、外圈宽度C、装配高T的尺寸公差；后指成套轴承内外圈的径向跳动（Kia、Kea）和轴向跳动（Sia、Sea），内圈端面对内孔的垂直度（Sd）以及外圈外表面对端面的垂直度（SD）等。4．有关滚动轴承的国标规定：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箱体孔和轴颈的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。相关标准GB/T307.1—2005《滚动轴承向心轴承公差》GB/T307.3—2005《滚动轴承通用技术规则》GB/T4199—2003《滚动轴承公差定义》6.2滚动轴承的公差等级1．滚动轴承的公差等级向心轴承的公差等级分为０、6、5、4、2五级；圆锥滚子轴承的公差等级分为0、6x、5、4、2五级；推力轴承的公差等级分为０、6、5、4四级；精度从0到2级依次增高，0级最低，2级最高。2．各公差等级滚动轴承的应用0级—通常称为普通轴承，在机械制造业中应用最广，常用于旋转精度要求不高、中等转速、中等负荷的一般机构中。例如，普通机床中的变速、进给机构，汽车、拖拉机中的变速机构，普通电动机、水泵、压缩机、汽轮机和涡轮机的旋转机构中的轴承等。除0级外，其余各级统称高精度轴承。6.2滚动轴承的公差等级6级轴承为高级轴承，主要应用于旋转精度或转速要求较高的机构中，如普通车床、铣床的传动轴承，精密车床、铣床的后轴承。5级轴承为精密级轴承、4级轴承为超精密级轴承，这两类主要应用于旋转精度和转速高的旋转机构中。如高精度磨床和车床（卧式车床主轴的前轴承多采用5级）、精密螺纹车床和齿轮磨床的主轴轴承。2级轴承为最精密级轴承，主要应用于旋转精度和转速很高的旋转机构中，如精密坐标镗床的主轴轴承、高精度齿轮磨床及数控机床中使用的轴承。6.3滚动轴承内径和外径的公差带及其特点GB/T4199—2003《滚动轴承公差定义》对滚动轴承的内径d、外径D、宽度B和成套轴承的旋转精度等都提出了很多很高的要求。它不仅控制轴承与轴颈和外壳孔的配合尺寸精度。而且控制轴承的内外圈的变形程度。由于轴承内、外圈均是薄壁零件，制造和存放中极易变形，若相配件的形状较正确，则在装配后能得到矫正，为了便于制造，允许有一定的变形。（1）单一内径（外径）（ds、Ds）

：是指与实际内孔（外圈）表面和一径向平面的交线相切的两平行切线之间的距离。（2）单一内径（外径）偏差（Δds、ΔDs

）：它控制轴承单一内径、外径偏差。Δds=ds-

dΔDs=Ds-D1、滚动轴承的尺寸精度滚动轴承的尺寸精度是指内圈内径d、外圈外径D、内圈宽度B、外圈宽度C、装配高度T的制造精度。（3）单一平面内径（外径）变动量（Vdsp、VDsp）：它控制轴承单一平面内径、外径圆度误差。

Vdsp=dsmax-

dsminVDsp=Dsmax-Dsmind、D表示滚动轴承内径、外径的公称尺寸。（4）单一平面平均内（外）径

(dmp、Dmp)：在轴承外圈任一横截面内测得的内（外）圈内（外)径的最大与最小直径的平均值。dｍp＝(dspmax+dspmin)／2Ｄｍp＝(Ｄspmax+Ｄspmin)／2

。（5）单一平面平均外径偏差(△dmp、△

Dmp)

：单一平面平均内（外）径与公称直径（用d、D表示）的差，是控制轴承内（外）圈与轴（外壳孔）装配后在单一平面内配合尺寸的偏差。dｍp＝dｍp—dＤｍp＝Ｄｍp—Ｄ。

（6）同一轴承圈平均内径（外径）变动量（Vdmp、VDmp）：它控制轴承与轴和壳体孔装配后，在配合面上的圆柱度误差。

Vdmp=dmpmax-

dmpminVDmp=Dmpmax-DmpminB、C是滚动轴承内圈、外圈宽度的公称尺寸。（7）轴承内圈（外圈）单一宽度偏差（ΔBs、ΔCs

）：它控制轴承内、外圈宽度的实际偏差。

ΔBs=Bs-

BΔCs=Cs-C（8）轴承内圈（外圈）宽度变动量（VBs、VCs）：它控制轴承内、外圈宽度方向的形位误差。

VBs=Bsmax-

BsminVCs=Csmax-Csmin用于轴承旋转精度的评定参数有：Kia、Kea——成套轴承内、外圈的径向跳动；Sia、Sea——成套轴承内、外圈的轴向跳动；Sd————内圈端面对内孔的垂直度；SD————外圈外表面对端面的垂直度；Seal————成套轴承外圈凸缘背面的轴向跳动；SDl————外圈外表面对凸缘背面的垂直度。2、滚动轴承的旋转精度对不同公差等级、不同结构型式的滚动轴承，其尺寸精度和旋转精度的评定参数有不同要求。公差值见书表6-2、6-3。计算如P132例6-1。从表和计算示例说明：滚动轴承国家标准对内径d和外径D，不仅给定了两种尺寸公差，还规定了两种形状公差。其目的是既要控制轴承与轴和外壳孔配合的尺寸精度，又要控制轴承内、外圈的变形程度。

GB/T307.1—2005《滚动轴承向心轴承公差》规定了0、6、5、4、2各公差等级的轴承的内径dmp和外径Dmp的公差带均为单向制，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。3、滚动轴承内、外径公差带特点任何尺寸的公差带由两个因素决定：公差带的宽窄和公差带的位置。滚动轴承的公差带也不例外，其公差带如图所示。轴承内、外径公差带的特点是：1．内径与轴的配合应采用基孔制，但内径公差带与一般基准孔相反。其公差带在零线的下方，即上偏差等于零。06(6x)542+0-+0-Dd06(6x)542但由于内圈是薄壁件，容易弹性变形，且一定时间后又必须拆卸，因此过盈量不宜过大。假如与基准孔公差带一致分布在零线上方，采用过盈配合，过盈量太大，采用过渡配合，又可能出现间隙，不能保证一定的过盈量。原因：在大多数情况下，内圈与轴一起转动，为了防止内圈与轴颈的配合面之间相对滑动而产生磨损，影响轴承的寿命和工作性能，同时也为了传递一定扭矩，两者的配合应有一定的过盈。采用过渡配合，不但能保证获得不大的过盈，而且不会产生间隙，满足配合要求。2．外径与壳体孔的配合应按基轴制。通常要求不要太紧。轴承外圈是安装在壳体孔里的，通常不随转轴旋转。由于轴承运转会使工作温度有所提高，外圈与壳体孔的配合应稍微放松一点，以便能补偿轴的热膨胀伸长量，避免轴发生弯曲变形导致轴承内部卡死。06(6x)542+0-+0-Dd06(6x)542外圈公差带：基轴制，es=0

内圈公差带：基孔制，但是ES=0，原因是保证与轴过盈配合6.4、滚动轴承与轴和外壳孔的配合及其选择1.滚动轴承与轴和外壳孔结合的特点(1)标准部件：(3)薄壁件：(2)易损件：是配合的基准件。因需常拆卸，故一般选较松的过盈配合或过渡配合。因易变形，故配合尺寸为平均尺寸。2.滚动轴承内、外圈公差带(1)内圈—基准孔ES=0(2)外圈—基准轴es=0一、轴和孔的尺寸公差带06(6x)542+0-+0-Dd06(6x)5423.轴和外壳孔的尺寸公差带孔、轴公差带均选自GB/T1801—1999，列于P134表6-5中，其公差带图如图6-3所示。由可见，轴承内圈与轴的配合比极限与配合标准中基孔制的配合要紧。滚动轴承配合的选择包括公差等级的选择、配合的选择、形位公差和表面粗糙度的选择三个方面。1．公差等级的选择

选择轴承公差等级的主要依据，是对轴承部件提出的旋转精度和转速高低的要求。一般情况下选择使用0级轴承，只有当0级轴承不能保证机构所要求的旋转精度时，才可选择较高精度的轴承。

轴颈、壳体孔的公差等级与所选用轴承的精度等级有关。一般与0级、6级轴承配合的轴颈为IT6级，壳体孔为IT7级。若旋转精度要求较高如电动机等，同时要求运转平稳，则轴颈、壳体孔的公差等级应随着轴承精度等级的提高而相应地提高，此时轴的公差等级一般选IT5，壳体孔的公差等级选IT6。二、轴承配合的选择2.轴承配合的选择

与轴、外壳孔配合时应考虑的主要因素（1）负荷类型定向负荷：作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对静止，即负载方向始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上。旋转负荷：作用于轴承上的合成径向负载与套圈相对旋转，即合成径向负载顺次作用在套圈的整个圆周上。

摆动负荷：作用于轴承上的合成径向负载与所承载的套圈在一定区域内相对摆动，即合成径向负载经常变动地作用在套圈滚道的小于180°的局部圆周上。图6-4轴承套圈承受的负荷类型Fra)Frb)

内圈：旋转负荷外圈：定向负荷内圈：定向负荷外圈：旋转负荷图6-4轴承套圈承受的负荷类型FrFcc)FrFcd)内圈：旋转负荷外圈：摆动负荷内圈：摆动负荷外圈：旋转负荷Fr＞FcFr＞FcFr——轴承承受的一个方向不变的径向负荷。Fc——轴承承受的一个旋转径向负荷。当大小和方向按一定规律变化的径向负荷依次往复地作用在套圈滚道的一段区域上时，这就表示该套圈相对于负荷方向摆动。图6-5摆动负荷ABFFcFrFFcFFF结论：（1）承受定向负荷的套圈与轴颈或外壳孔的配合应稍松些，一般选用较松过渡配合或具有较小间隙的间隙配合，以便让套圈滚道间的摩擦力矩带动转位，延长轴承使用寿命。（2）承受旋转负荷的套圈与轴颈或外壳孔的配合应较紧，通常采用过盈或较紧的过渡配合，过盈量的大小以不使套圈与轴和外壳孔间产生爬行现象为原则。（3）承受摆动负荷的套圈，特别是重载荷情况下，内、外圈都应采用过盈配合。与轴颈或外壳孔的配合的松紧程度，一般与承受旋转负荷时选用的配合相同，或稍松一些。内圈旋转时，通常内圈采用旋转负荷的配合，但有时外圈必须在外壳孔内游动或其负荷较轻时，可用比旋转负荷稍松的配合。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。轴承与轴颈或外壳孔配合的选择，应依据所承受载荷的性质（轻、正常、重负荷）依次越来越紧。GB/T4604规定，轴承的径向游隙共分五组：第2组，基本组，第3组、第4组、第5组，游隙的大小依次由小到大。（2）负荷的大小（3）轴承游隙

轻负荷P≤0.07C，正常负荷0.07C＜P≤0.15C，重负荷P>0.15C（C为轴承的额定负载，数据可以从有关手册中查找）。Ymax、Ymin计算公式见教材P136。基本组径向游隙值适用于一般的运转条件、常规温度及常用的过盈配合，对于采用较紧配合、内外圈温差较大、需要降低摩擦力矩及深沟球轴承承受较大轴向载荷或需改善调心性能的工况，宜采取3、4、5组游隙值。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。具体选用时参见教材P130相应表格。（4）旋转精度和旋转速度（5）轴承工作温度：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；外圈会因热胀而使配合变紧影响轴承游动。所以选择配合时应考虑轴承装置各部分温度差及热传导方向，进行适当的修正。①轴颈与外壳孔的结构和材料的影响

轴为实心或厚壁钢制轴；外壳为铸钢或铸铁。②轴承组件的轴向游动③公差等级的协调轴承的安装与拆卸

a）只要求装拆方便——既可选用较松配合。

b）如既要求装拆方便，又需紧配合时——可采用分离型轴承或采用内圈带锥孔，带紧定套和退卸套的轴承。（6）其他因素综上所述。影响滚动轴承配合选用的因素较多，难以用计算方法确定。所以在生产中常用类比法。见表6-6、表6-7。参照P139—140表6-6—表6-7选用3.孔、轴公差带的选用表6-6表6-7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，还应对轴颈和箱体孔的形位公差及表面粗糙度提出要求。形状公差：主要是轴颈和箱体孔的表面圆柱度要求。位置公差：主要是轴肩端面的跳动公差。表面粗糙度：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，凡是与轴承内、外圈配合的表面通常都对表面粗糙度提出较高的要求。具体选择参见教材P140表格表6-8、表6-9。4.形位公差及表面粗糙度的选用（１）滚动轴承配合的轴颈和外壳孔应采用包容原则——保证配合性质。（２）应对与滚动轴承配合的轴和外壳孔规定比包容原则严格的圆柱度要求。（３）给轴承定位的端面应给出对基准轴线的垂直度或端面跳动要求。（４）对于一根轴上安装两个轴承的情况，应规定两轴颈对其公共轴线的同轴度公差。（5）对于外壳上同时支撑一根轴的两个孔，应按最大实体要求的零形位公差规定两孔轴线对其公共轴线的同轴度公差。（1）形位公差装配图上只需注出轴颈和外壳孔的公差代号端面圆跳动圆柱度见P140表6-8（2）表面粗糙度见P140表6-9

φ55j6φ100H71、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。6.5轴承公差带标注Φ100H7（）+0.0350A0.015A0.061.62+0.012Φ55j6（）-0.0070.040.01AA0.631.252、在零件图上的标注在零件图上，应标注以下参数：A、尺寸公差B、形状公差C、位置公差D、表面粗糙度图a例6-1某一级齿轮减速器的小齿轮轴，由6级单列向心轴承(d×D×B=Φ40×Φ90×23)支承，见图6-1，P=4000N，C=32000N，试用类比法确定孔、轴公差，并将它们标注在装配图和零件图上。6.6应用举例解：（1）由题意可知，属正常负荷；查P130表6-2和P131表6-3确定6级轴承单一平面平均内径（外径）偏差△dmp和△

Dmp为Φ40（0-0.010）、Φ90（0-0.013）图b得Φ40k5和Φ90H6尺寸公差带图见图b内圈承受旋转负荷；负荷大小：P/C=4000/32000=0.125，查P139表6-6和P140表6-7查P17表1-8和P22表1-10和表1-11得Φ40k5（）