第六章--滚动轴承的公差与配合..ppt

1、第六章滚动轴承的公差与配合基本要求：1 .了解滚动轴承结构、滚动轴承公差与配合、载荷类型等基本概念。2.掌握滚动轴承精密设计的基本方法，合理确定滚动轴承的尺寸精度、形状位置精度和表面粗糙度参数值。关键难点：滚动轴承的精密设计，总结在6.1中，轴承是专业生产的高精度标准化部件，主要用于支撑旋转轴，可以减少运动副之间的摩擦和磨损，提高传动效率。滚动轴承具有摩擦系数低、润滑简单、更换方便等优点，在机械制造中被广泛用作旋转轴承。6.1.1滚动轴承的组成、分类和代码1滚动轴承的组成：滚动轴承一般由环(外环和内环)、滚动体(滚子或钢球等)组成。)和笼子。滚动轴承的外径d和内径d为匹配尺寸，分别与壳体孔和轴

2、颈匹配。滚动轴承与壳体孔和轴颈的配合属于光滑圆柱配合，其互换性为完全互换(外互换)；然而，内外圈和滚动体的装配一般采用分组装配，其互换性是不完全互换(内互换)。为了保证轴承的工作性能，必须满足两个要求：1 .必要的旋转精度：内外圈的径向圆跳动和端面的端面圆跳动误差应控制在允许范围内；2.合适的间隙：包括径向间隙和轴向间隙。滚动轴承的分类：(1)根据载荷方向，它分为：径向轴承=0，其中接触角径向角接触轴承0 45推力轴承=90推力角接触轴承45 90，(2)根据滚动体结构，它分为球轴承，圆锥滚子轴承，滚针轴承等。(3)根据轴承的排数。(4)根据轴与孔的角度偏差在工作中能否自动调整，可分为：调心轴

3、承和不调心轴承(5)根据内外直径大小，可分为：超大轴承(外径800mm)；大轴承(180，800毫米)；外径)；中型轴承(80外径180毫米)；小轴承(内径10毫米，外径80毫米)；微型轴承(外径9毫米)；根据上述分类，轴承类型可分为：单列径向球轴承、圆锥滚子轴承、双列角接触球轴承、推力调心滚子轴承、推力球轴承、双列圆柱滚子轴承等。滚动轴承类型示例a)径向轴承b)圆锥滚子轴承c)角接触球轴承d)推力轴承4)滚动轴承的安装形式：外环与箱体上的轴承座相匹配，内环与旋转轴颈相匹配。通常，外圈是固定的，外圈和壳孔作为基轴进行过盈配合；内环随轴旋转，内环与轴基于孔过盈配合。考虑到轴在运动过程中会因受热而

4、变形和伸长，一端轴承应能进行轴向调整；调整后，应将其轴向锁定。滚动轴承代号(依据GB/T 272-93)，5滚动轴承国家标准：滚动轴承国家标准(GB/T 307.3-1996)不仅规定了尺寸精度、转动精度(跳动公差等)。)和滚动轴承本身的测量方法，还规定了与滚动轴承相匹配的箱孔和轴颈的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。根据国家标准GB/T 307.3-1996，径向滚动轴承根据其尺寸精度和旋转精度分为五个公差等级，表示为0、6、5、4和2。精度依次提高，0级公差的轴承精度最低，2级公差的轴承精度最高。圆锥滚子轴承的公差等级分为4、5、6x和0。6x级轴承的内径公差、外径公差和径向跳动公差与6级轴

5、承相同，但前者对装配有严格要求滚动轴承的旋转精度是指：(1)径向跳动公差起亚；完整轴承的内圈；(2)径向跳动公差Kea整套轴承的外环；(以上适用于所有公差等级)(3)整套轴承内圈端面到滚道的SIA跳动量；(4)内环参考端面至内孔的跳动标准差；(5)外径表面母线相对于基准端面的倾斜度的变化标准差；(6)外径面母线向法兰背面倾斜的变化SD1；(7)整套轴承外圈端面对滚道的径向跳动量；(8)整套轴承法兰背面到滚道的偏移Sea1。(以上适用于5级、4级和2级)对于6级和0级径向滚珠轴承，本标准仅规定了整套轴承内圈和外圈的径向跳动公差Kia和Kea。表6-9径向轴承内圈公差(摘自国标307.3-1996

6、)，表6-10径向轴承外圈公差(摘自国标307.3-1996)，6.2.2不同公差等级滚动轴承的应用，1。选择轴承精度等级的主要依据：(1)提出轴承部件(2)轴承转速：当转速较高时，与轴承配合的转轴或孔会随着轴承的跳动而跳动，不可避免地会导致旋转不稳定和振动噪声。因此，当转速较高时，应选择精度较高的轴承。2.各级滚动轴承精度的应用大致如下：(1)0级(普通级)轴承广泛应用于机械行业。它主要用于旋转精度要求低的机构。例如，普通机床中的齿轮箱和进给箱、汽车和拖拉机的齿轮箱、普通电机中的旋转机构、水泵、压缩机和汽轮机等。(2)6级(高级)、5级、4级(精密)轴承适用于高转速、高旋转精度要求的机器，如

7、机床主轴、精密仪器和机械用轴承。(3)2级(超精密级)轴承用于高旋转精度和高转速的机器，如坐标镗床主轴、高精度仪器和各种高精度磨床主轴用轴承。6.3.1滚动轴承内径和外径公差规定向心或向心推力轴承的内圈和外圈是薄壁零件，在制造过程中或自由状态下容易变形；当轴承内圈与轴径装配在一起，外圈与轴承孔装配在一起时，很容易校正变形。根据这一特点，滚动轴承标准(GB/T 307.1-94)不仅规定了两种尺寸公差带，还规定了两种形状公差，以控制轴承与轴颈和轴承孔的配合精度以及轴承的变形程度。6.3滚动轴承内径和外径的公差带及其特性，1。两种尺寸公差：(1)内径和外径尺寸的最大和最小允许偏差，即单个内径ds和

8、单个外径ds的极限偏差ds和Ds，其目的是限制变形量；Ds=Ds-D ds=ds-d (2)内径和外径实际尺寸的最大值和最小值之间的平均偏差，即单个平面的平均内径dmp和单个平面的平均外径dmp之间的极限偏差Dmp和Dmp。DMP=(Dmax Dmin)/2 DMP=(ds最大DSM in)/2 DMP=DMP-d DMP=在DMP-d公式中处理Dmax和DSM后测得的最大和最小单个外径。加工后由dsmax和dsmin测量的最大和最小单内径。滚动轴承单个内径和单个平面平均内径及其公差带，在轴承内圈的任何横截面上测量的单个平面平均内径dmp，2。两种形状公差：(1)规定轴承单个径向平面内内径ds

9、和外径ds的偏差VDp和Vdp，以限制制造过程中的圆度误差；vdp=dsmax-dsmin vdp=dsmax-dsmin(2)规定了轴承平均内径和平均外径的偏差VDmp和Vdmp，并限制了装配过程中的圆柱度误差。所有合格的滚动轴承应同时满足两个规定公差的要求6.3.2滚动轴承1的平均直径公差带的特征。特点滚动轴承为标准件，因此滚动轴承的外圈与轴承孔的匹配采用基轴系统，外圈的单平面平均外径为匹配的基准轴；内圈与轴颈之间的配合采用基本孔系，内圈的单平面平均内径是配合中的基准孔。它们的公差带分布如下：(1)轴承内径和外径公差带的特性：所有公差带在零线以下单向偏移，即上偏差为0，下偏差为负。虽然轴承

10、内圈与轴的配合是基于孔系，但滚动轴承内圈所有公差等级的公差带都在零线以下，上偏差为零。主要原因是轴承匹配的特殊要求。大多数情况下，轴承内圈随轴一起转动，它们之间必须有一定的干涉(但干涉量不应太大)。为了防止内圈和轴颈之间的相对滑动引起的磨损影响轴承的工作性能，国家标准GB307.1-84规定内圈基准孔的公差带位于作为零线的公称内径D以下。也就是说，上偏差为零，下偏差为负。轴承的外环安装在壳孔中，通常不旋转。考虑到轴在工作过程中温度升高时会膨胀，两端轴承的一端应为移动轴承，这样可以稍微放松外圈与壳孔的配合，以补偿轴的热膨胀伸长，否则轴会弯曲，轴承内部可能会卡住。因此，国家标准GB307.1-94

11、规定，轴承外圈的公差带位于标称尺寸d以下，即零线。它类似于基本偏差为h的公差带，但公差值不同。2.与滚动轴承相匹配的轴和孔的公差带由于滚动轴承内圈和外圈的公差带是在轴承生产过程中确定的，轴承与轴颈和轴承孔的配合面之间所需的配合性能应由轴承使用时轴颈和轴承孔的公差带来确定。GB/T 275-93规定了轴承与壳体孔匹配的公差带：GB/T 275-93也规定了轴承与轴颈匹配的公差带。孔轴组合滚动轴承的精度设计是确定与轴承匹配的轴颈和轴承座的基本偏差代码，确定孔轴的形状公差和表面粗糙度参数值。6.4.1选择轴承匹配性能的依据选择轴承匹配性能的依据是：轴承内外圈的载荷类型、轴承的载荷大小、轴承的工作条件

12、、与轴承匹配的孔和轴的材料、装卸要求等。1.载荷类型作用在滚动轴承上的径向载荷通常由方向载荷(如皮带张力或齿轮力)和旋转载荷(如机器零件的离心力)组成。根据作用方向与环相对运动的关系，径向载荷可分为：6.4滚动轴承、孔轴组合的精密设计、局部载荷(或方向载荷):作用在轴承上的组合径向载荷与环相对静止，即载荷方向总是作用在环滚道的局部区域。循环载荷(或旋转载荷):作用在轴承上的组合径向载荷随套圈相对旋转，也就是说，组合径向载荷依次作用在套圈的整个圆周上。摆动载荷：作用在轴承上的组合径向载荷在一定区域内随轴承套圈相对摆动，即组合径向载荷经常在套圈滚道圆周小于180的部分波动。此时，固定套圈承受摆动负

13、载，而旋转套圈仍承受循环负载。当方向载荷P0大于旋转载荷P1时，两者的组合载荷将周期性地变化，并在某一区域(在A和B之间)摆动。对于轴环轴承，应选择载荷类型、松过渡配合或紧间隙配合的示例选择匹配2。载荷大小：在载荷的作用下，轴承套圈会变形，导致配合面受力不均而松动。因此，重负荷时配合应紧密，轻负荷时配合应松散。载荷一般分为以下几类：轻载荷：P0.07C正常载荷：0.07CP0.15C重载荷：P0.15C其中：p轴承径向等效动载荷；c轴承径向额定动载荷是指轴承基本额定寿命为106转时所能承受的载荷值，数据可从相关手册中找到。3.轴承的工作条件(1)工作温度：内圈和轴之间的配合可能因热膨胀而松动；

14、由于热膨胀，外环和轴承孔之间的配合可能变得紧密。选择合作时应考虑并校正温度的影响。当温度上升时，内环是紧的，外环是松的。(2)旋转精度和转速：当旋转精度较高时，选择精度等级较高的轴承；为了消除弹性变形和振动的影响，套圈与相互配合的配合应紧密。转速越高，配合越紧密。轴和壳孔的结构和材料(1)分体壳结构应选择比整体结构更宽松的配合，以避免挤压外环；(2)薄壁壳体、轻合金壳体或空心轴应紧密配合，以保证足够的连接强度；(3)重型机械的轴承应配合宽松，便于拆卸；(4)滚柱轴承的混合比滚珠轴承的混合比紧；(5)长轴结构，当需要轴向游动时，应选择松配合。5.安装和拆卸要求：为便于轴承安装和拆卸，重型机械用的

15、大型或特大型轴承应采用松配合。如有必要，可使用单独的轴承，或内圈带锥形孔的轴承、紧固套筒和抽出套筒。综上所述，影响滚动轴承匹配选择的因素很多，通常很难用计算方法来确定，所以在实际设计中经常采用类比法。6.4.2轴颈和壳体孔几何精度的确定，1。孔和轴尺寸公差带的选择。轴颈和壳体孔的尺寸公差带见表6-14、表6-15、表6-16和表6-17。2.孔和轴形状公差带的选择(见表6-18)形状公差：主要是轴颈和壳体孔的表面圆柱度公差。位置公差：主要指轴肩端面的跳动公差。3.孔和轴配合面表面粗糙度的选择表面粗糙度的高低直接影响配合质量和连接强度，减少有效干涉量，降低接触刚度，导致支撑不良。因此，所有与轴承内外圈配合的表面通常要求更高的表面粗糙度。参见表6-19。滚动轴承的标记当在装配图上标记滚动轴承与轴和壳体孔的匹配时，只需标记轴和壳体孔的公差带代码。下图是滚动轴承、轴和壳体孔在装配图上的标记，以及轴颈和壳体孔零件图的标记示例。例6-2，一台轻型车床，带有单列径向滚珠轴承6208，内径d=40mm毫米，外径D=80mm毫米，轴承宽度B=18mm毫米，圆角半径r=2毫米，额定动载荷Cr=25600N牛顿。在径向等效动载荷P=1800N下，工作温度低于6