滚动轴承的公差与配合

TolerancesandFitsofRollingBearings第6章滚动轴承的公差与配合2023/5/51本章学习内容6.2滚动轴承精度等级及应用6.1概述6.4滚动轴承的配合及选择6.3滚动轴承内、外径的公差带2023/5/526.1概述GeneralDescription

◆滚动轴承是标准化部件，一般由外圈、内圈、滚动体(滚子或钢球)和保持架组成。内圈内径d与轴颈配合，外圈外径D与外壳孔配合。◆各零件的作用：外圈：支承轴或轴上零件保持架:将滚动体分开内圈：和轴颈装配滚动体：滚动接触2023/5/53◆滚动轴承的类型：向心滚子轴承、向心推力球轴承、推力球轴承、推力向心滚子轴承。T

BTCHDddDd外圈

内圈

滚动体

保持架DαdDa)向心轴承b)圆锥滚子轴承c)角接触球轴承d)推力轴承推力轴承圆锥滚子轴承深沟球轴承2023/5/54

◆滚动轴承的外径D、内径d是配合尺寸，分别与外壳和轴颈相配合。◆滚动轴承与外壳孔及轴颈的配合属于光滑圆柱体配合，其互换性为完全互换；◆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。◆滚动轴承具有摩擦系数小，润滑简便、易于更换等许多优点，因而，在机械制造中作为转动支承得到广泛应用。2023/5/556.2滚动轴承精度等级及应用AccuracyClassandApplicationofRollingBearings◆滚动轴承的精度是根据其外形尺寸精度和旋转精度划分的。◆滚动轴承的外形尺寸公差是指轴承的外径D、内径d、宽度B的尺寸公差。滚动轴承的旋转精度是指轴承内外圈的径向跳动、端面对滚道的跳动和端面对内孔的跳动。2023/5/566.2.1滚动轴承的精度♪根据国家标准的规定：(1)向心轴承按其尺寸公差和旋转精度分为五个公差等级，用0，6，5，4，2表示。精度依次提高，0级公差轴承精度最低，2级公差精度最高(2)圆锥滚子轴承精度分为0，6x，5和4共四级；(3)推力轴承分为0，6，5和4共四级。

2023/5/576.2.2滚动轴承各应用情况精度♣0级轴承—普通级。用于低、中速及旋转精度要求不高的一般旋转机构，它在机械中应用最广。例如：机床变速箱、进给箱的轴承等。♣6级轴承—用于转速较高、旋转精度要求较高的旋转机构。例如：普通机床的主轴后轴承、精密机床变速箱的轴承等。♣5级、4级轴承—用于高速、高旋转精度要求的机构。例如：精密机床的主轴轴承、精密仪器仪表的主要轴承等。♣2级轴承—用于转速很高，旋转精度要求也很高的机构。例如：齿轮磨床、精密坐标堂床的主轴轴承、高精度仪器仪表的主要轴承等。

2023/5/586.3滚动轴承内、外径的公差带ToleranceZoneofInternalDiameter&ExternalDiameter滚动轴承是标准部件，为了便于互换，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2023/5/592023/5/5102023/5/5111．单一平面平均内径：在轴承内圈任一横截面内测得的内圈内径的最大与最小直径的平均值，用dmp表示。2．单一平面平均外径：在轴承外圈任一横截面内测得的外圈外径的最大与最小直径的平均值，用Dmp表示。

6.3.1

滚动轴承的公差3．单一平面平均内径偏差：单一平面平均内径与公称直径(用d表示)的差，用Δdmp表示。4．单一平面平均外径偏差：单一平面平均外径与公称直径(用D表示)的差，用ΔDmp表示。2023/5/512公差等级06542基本尺寸/mm极限偏差/μm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圈Δd

mp18300－100－80－60－50－2.530500－120－100－80－60－2.5外圈ΔDmp50800－130－110－90－70－4801200－150－130－100－80－5部分向心轴承Δdmp和ΔDmp的极限值2023/5/513

6.3.2

滚动轴承的公差带外圈—Dmp的公差带的上偏差为零—与基轴制相同，内圈—dmp的公差带的上偏差也为零，这与一般基孔制不同。

450D6(6x)20+-2456(6x)0d0-+滚动轴承单一平面平均内径dmp、外径Dmp的公差带图轴承外径Dmp的公差带轴承内径dmp的公差带2023/5/514

6.3.2

滚动轴承的公差带从图上可以看出，滚动轴承单一平面平均内径dmp、外径Dmp的公差带均采用单向制，即公差带都分布在零线下方，上极限偏差为零，下极限偏差为负值。450D6(6x)20+-2456(6x)0d0-+滚动轴承单一平面平均内径dmp、外径Dmp的公差带图轴承外径Dmp的公差带轴承内径dmp的公差带

这样分布主要是考虑到在多数情况下，轴承的内圈随轴一起转动时，为了防止它们之间发生相对运动导致结合面磨损，则两者的配合应有一定的过盈；但由于内圈是薄壁件，且一定时间后又必须拆卸，因此过盈量不宜过大，所以国家标准所对顶的单向制正是适合这一要求。2023/5/5156.4滚动轴承的配合及选择FitsandselectionofRollingBearings参照标准：GB/T275—1993滚动轴承与轴和外壳的配合2023/5/516

6.4.1与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的常用公差带由于轴承内径(基准孔)和外径(基准轴)的公差带在轴承制造时已确定，因此轴承内圈和轴颈、外圈和壳体孔的配合面间的配合性质，主要由轴颈和外壳孔的公差带决定。即，轴承配合的选择就是确定轴颈和外壳孔的公差带。国家标准GB/T275—1993《滚动轴承与轴和外壳的配合》对与0级和6(6x)级轴承配合的轴颈规定了17种公差带，外壳孔规定了16种公差带，如图所示。2023/5/517

6.4.1与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的常用公差带r6m5m6j6js5k5js6h5h6h8h7g6g5d内圈公差带k6n6p60+–j5与滚动轴承配合的轴颈的常用公差带17种公差带间隙或过盈过盈2023/5/518

6.4.1与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的常用公差带与滚动轴承配合的外壳孔的常用公差带M6K7M7N6N7P6P7K6J6J7JS6JS7H6H7H8G7外圈公差带0+-D间隙间隙或过盈过盈16种公差带2023/5/519正确选择轴承配合，对保证机器正常运转，提高轴承寿命，充分发挥轴承的承载能力关系重大。选择轴承配合时，应综合考虑轴承的工作条件，作用在轴承上的负荷大小、方向和性质，工作温度，轴承类型和尺寸，旋转精度和速度等一系列因素。

6.4.1

滚动轴承配合的选择2023/5/520根据轴承所承受的负荷对于套圈作用的不同，可分为三类：(1)固定负荷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上。

1.轴承承受负荷的类型定向负荷内圈旋转定向负荷外圈旋转旋转负荷内圈旋转旋转负荷外圈旋转2023/5/5211.轴承承受负荷的类型定向负荷内圈旋转定向负荷外圈旋转旋转负荷内圈旋转旋转负荷外圈旋转(2)旋转负荷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轨道上。2023/5/5221.轴承承受负荷的类型定向负荷内圈旋转定向负荷外圈旋转旋转负荷内圈旋转旋转负荷外圈旋转(3)摆动负荷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。2023/5/523

2.轴承负荷的大小负荷越大配合过盈量应越大滚动轴承与轴颈或外壳孔配合的最小过盈，取决于负荷大小。国标将径向当量动负荷Pr分为轻、正常、重负荷三种类型。对向心轴承负荷的大小用Pr与轴承产品样本中规定的径向额定动负荷Cr的比值来区分。

Pr≤0.07Cr—轻负荷

0.07Cr≤Pr≤0.15Cr—正常负荷

Pr≥0.15Cr—重负荷

Cr—额定动负荷在机械设计手册中查到。

Pr—径向负荷机械设计手册中查到2023/5/524

3.轴承尺寸随着轴承尺寸的增大，选择的过盈配合的过盈量越大，间隙配合的间隙量越大。4.轴承游隙游隙过大，会引起转轴较大的径向跳动和轴向窜动，轴承产生较大的振动和噪声；游隙过小，尤其是轴承与轴颈或外壳孔采用过盈配合时，则会使轴承滚动体与套圈产生较大的接触应力，引起轴承的摩擦发热，以致降低寿命。因此轴承游隙的大小应适度。游隙:轴承的内、外圈与滚动体之间的间隙量。2023/5/5255.旋转精度和旋转速度对于承受较大负荷且旋转精度要求较高的轴承，为了消除弹性变形和振动的影响，应避免采用间隙配合，但也不宜太紧。对精密机床的轻负荷轴承，为避免孔与轴的形状误差对轴承精度的影响，长采用较小的间隙配合。例如，内圆磨床磨头处的轴承，其内圈间隙1—4μm，外圈间隙4—10μm。轴承的旋转速度较高，有在冲击振动负荷下工作的轴承，它与轴颈和外壳孔的配合最好选用过盈配合。2023/5/5266.其他因素(1)工作温度

轴承工作时，由于摩擦发热和其他热源的影响，使轴承套圈的温度经常高于与它相配合轴颈和外壳孔的温度。由此，内圈因热膨胀与轴颈的配合变松，外圈因热膨胀与外壳孔的配合变紧，所以轴承工作温度高于100°C时，应对选择的配合进行修正。(2)考虑轴承安装和拆卸方便的问题。

(a)只要求装拆方便——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。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。

2023/5/527

6.4.2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。2023/5/528

6.4.3公差带的选择与轴承相配合的轴颈公差带和外壳孔公差带按GB/T275—1993

选取，此国家标准所涉及的主要表格有：

向心轴承与轴的配合，轴公差带代号； 向心轴承与外壳孔的配合，孔公差带代号； 推力轴承和轴的配合，轴公差带代号； 推力轴承和外壳孔的配合，孔公差带代号。2023/5/529向心轴承与轴的配合轴公差带代号圆柱孔轴承注:(1)凡对精度有较高要求的场合，应用j5,k5…代替j6,k6(2)圆锥滚子轴承、角接触球轴承配合对游隙影响不大，可用k6,m6代替k5,m5(3)重负荷下轴承游隙应选大于0组2023/5/5302023/5/5312023/5/5322023/5/533

6.4.4配合表面及端面的形位公差和表面粗糙度1.配合表面及端面的形位公差轴承的内外圈是薄壁件，易变形，尤其是超轻、特轻系列的轴承，但其形状误差在装配后靠轴颈和外壳孔的正确形状可以得到矫正。为了保证轴承正确安装、转动平稳，通常对轴颈和外壳孔表面提出圆柱度公差要求。为保证轴承工作时有较高的旋转精度，应限制与套圈端面接触的轴肩及外壳孔肩的倾斜，特别是在高速旋转的场合，从而避免轴承装配后滚道位置不正，旋转不稳，因此规定了轴肩和外壳孔肩的端面跳动公差。2023/5/534

6.4.4配合表面及端面的形位公差和表面粗糙度2.配合表面及端面的粗糙度要求表面粗糙度的大小直接影响配合的性质和连接强度，尤其在高速、高温、高压下工作的轴承部件，提出合理的表面粗糙度的要求，是稳定配合性质、提高过盈配合的连接强度、提高主机和轴承的运转性能和使用寿命的关键。因此，凡是与轴承内、外圈配合的表面通常都对粗糙度提出较高要求。2023/5/535摘自GB/T275—19931102023/5/536轴颈和外壳孔配合表面的粗糙度(μm)

轴肩孔肩轴颈Φ50k5外壳孔Φ110H62023/5/537

例题1一圆柱齿轮减速器，小齿轮轴要求较高的旋转精度，装有G级单列深沟球轴承(型号G310)，轴承尺寸为50×110×27(即内圈内径50mm，外圈外径110mm)

，额定动负荷Cr=32000N，径向负荷Pr=4000N。试确定与轴承配合的轴颈和外壳孔的配合尺寸和技术要求。解：按给定条件，Pr/Cr=4000/32000=0.125，属于正常负荷。减速器的齿轮传递动力，内圈承受旋转负荷，外圈承受固定负荷。♫

按轴承类型和尺寸规格，查“向心轴承与轴的配合，轴公差带代号”表，选定轴颈公差带为k5；♫查“向心轴承与外壳孔的配合，孔公差带代号”表，外壳孔的公差带为G7或H7均可，但由于该轴旋转精度要求较高，可相应提高一个公差等级，选定H6；下页续2023/5/538♫查“轴和外壳的形位公差值”表， 轴颈的圆柱度公差为0.004mm， 轴肩的端面圆跳动公差为0.012mm， 外壳孔的圆柱度公差为0.010mm， 孔肩的端面圆跳动公差为0.025mm；♫查“轴颈和外壳孔配合表面的粗糙度”表， 轴颈表面粗糙度要求Ra=0.4μm， 轴肩表面Ra=1.6μm， 外壳孔内表面Ra=1.6μm， 孔肩表面Ra=3.2μm。轴颈和外壳孔的配合尺寸和技术要求，在图样上的标注见下页图。注：本例题所查的表格均摘自下页续GB/T275—19932023/5/539轴颈公差带为k5外壳孔的公差带选定H6轴颈和外壳孔的配合尺寸和技术要求外壳孔的圆柱度公差为0.010mm孔肩的端面圆跳动公差为0.025mm轴颈表面Ra=0.4μm轴肩端面Ra=1.6μmend外壳孔表面Ra=1.6μm孔肩端面Ra=3.2μm轴颈的圆柱度公差为0.004mm轴肩的端面圆跳动公差为0.012mm2023/5/540已知：某圆柱齿轮减速器中的小齿轮轴，要求较高的旋转精度，由两个6级向心球轴承支撑，轴承内圈内径35mm，外圈外径80mm，径向额定动负荷Cr=32000N，当量径向动负荷Pr=3800N。试用类比法：1.确定与该轴承内、外圈配合的轴颈、外壳孔的公差带代号；2.画出轴承、轴颈和外壳孔的尺寸公差带图；3.确定轴颈、外壳孔的几何公差值和表面粗糙度值，并将设计结果标注在装配图和零件图上。

互换性与技术测量精度设计综合练习下页续2023/5/541解：♫按给定条件，减速器的齿轮传递动力，内圈承受旋转负荷，外圈承受固定负荷。Pr/Cr=3800/32000=0.125，属于正常负荷。♫查“向心轴承与轴的配合，轴公差带代号”表，选定轴颈公差带为k6♫查“向心轴承与外壳孔的配合，孔公差带代号”表，外壳孔的公差带为G7或H7均可，但由于该小齿轮轴的旋转精度要求较高，故选用更紧一些的配合，选定J7；下页续

互换性与技术测量精度设计综合练习2023/5/542♫从“向心轴承(圆锥滚子轴承除外)外形尺寸公差”表中查出，轴承内、外圈平均直径的上下极限偏差分别为：0、–10μm和0、–11μm。♫再从“尺寸的极限与配合”一章中，查出k6和J7的极限偏差分别为： ei=+2μmes=+18μm EI=–12μmES=+18μm♫轴承内圈与轴颈形成的极限配合为 Ymax＝(－10)－(+18)＝－28μm Ymin＝0－(+2)＝－2μm♫外壳孔与轴承外圈形成的极限配合为 Xmax＝(+18)－(－11)＝+29μm Ymax

＝－12－0＝－12μm下页续

互换性与技术测量精度设计综合练习2023/5/543♫查“轴和外壳的几何公差值”表， 外壳孔的圆柱度公差为0.005mm， 孔肩的端面圆跳动公差为0.015mm； 轴颈的圆柱度公差为0.0025mm， 轴肩的端面圆跳动公差为0.008mm，♫查“轴颈和外壳孔配合表面的粗糙度”表， 轴颈表面粗糙度要求Ra=0.8μm， 轴肩表面Ra=3.2μm， 外壳孔内表面Ra=1.6μm， 孔端面Ra=3.2μm

下页续

互换性与技术测量精度设计综合练习2023/5/544轴承内、外圈与轴颈、外壳孔的尺寸公差带图♫轴承内圈与轴颈形成的极限配合为Ymax＝(－10)－(+18)＝－28μmYmin＝