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1、第7章 滚动轴承的公差与配合,学习目的及要求1、了解滚动轴承内、外径公差带及其特点； 2、理解配合件公差的选用及其与一般圆柱体公差配合的区别； 3、掌握按负荷的大小和性质对轴承的负荷进行分类的方法；4、掌握按负荷的大小和性质选择轴承的配合的方法。,第7章 滚动轴承的公差与配合,滚动轴承的公差等级,滚动轴承与轴和外壳孔的配合及其选择,滚动轴承内径和外径的公差带及其特点,7.1,7.2,7.3,配合表面的相关技术要求,应用实例,7.4,7.5,工程机械中，轴的支撑大多采用滚动轴承作为支撑件。如何确定轴承与轴颈和外壳孔的配合？选择时需要注意什么问题？各种轴承精度适用的场合是什么？,滚动轴承是具有互换
2、性的标准件，作为轴的支撑部件，应用范围广泛。 滚动轴承一般是由内圈、外圈、滚动体（球、圆柱、圆锥等）、保持架等组成，如图图所示为滚动轴承的结构。,轴承的参数,注意,外圈外径：D,内圈内径：d,轴承由四部分组成；,合理选用滚动轴承内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合，是保证滚动轴承具有良好的旋转精度、可靠的工作性能以及合理寿命的前提。为了保证滚动轴承与外部件的配合、正确选用轴承的类型和精度等级，国家制定了滚动轴承公差与配合相关的标准。涉及到的标准有：GB/T 275-1993滚动轴承与轴和外壳的配合、GB/T 307.1-2005滚动轴承 向心轴承 公差、GB/T 307.3-2005滚动轴承 通用技
3、术规则等。,7.1滚动轴承的公差等级,滚动轴承按承受载荷方向不同，分成向心轴承（主要承受径向载荷）和推力轴承（主要承受轴向载荷）。滚动轴承按尺寸公差与旋转精度分级。滚动轴承的尺寸精度包括轴承内、外径及轴承宽度等的制造精度。滚动轴承的旋转精度主要有轴承内、外圈的径向跳动，成套轴承内、外圈端面对滚道的跳动，内圈基准端面对内孔的跳动等。,7.1滚动轴承的公差等级,向心轴承（圆锥滚子轴承除外）分为0、6、5、4、2五级；圆锥滚子轴承分为0、6x、5、4、2五级；推力轴承分为0、6、5、4四级。,轴承精度等级代号用字母“P”和数字的组合表示。P0、P6（P6X）、P5、P4、P2分别表示轴承精度为0、6
4、、5、4和2级。,滚动轴承按其内外圈基本尺寸的公差和旋转精度分为五级； 其名称和代号由低到高分别为：普通级/P0、高级/P6、/P6x、精密级/P5、超精密级/P4及最精密级/P2（GB/T272-1993）。 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,精度等级,精度等级,按尺寸精度与旋转精度分为五级：,GB307.384 B、 C、 D、 E、 G,GB/T27293 /P2、/P4、/P5、/P6、/P0,94 2 4 5 6 0,高,低,（应用场合见书）,/P0：用于旋转精度要求不高的一般机构中。/P6、/P5、P4：用于旋转精度要求较高或转速较高的机构中。/P2：用于高精度
5、、高转速的特别精密部件上。,P0级轴承是普通级轴承，在机械中应用最广，一般用在旋转精度要求不高的机械中，例如普通车床的变速及进给机构中的轴承、汽车的变速机构的轴承、普通减速器的轴承。P0级轴承在产品和图样上不用标注其精度等级。6级和5级轴承属中级和较高级精度，主要是用在转速和旋转精度要求较高的机构中。例如，普通车床主轴的后支撑轴承用6级、前支撑用5级精度的轴承。4级和2级轴承分属高级和精密级轴承，多用于转速很高或要求旋转精度很高的精密机械中的轴的支撑。例如，高精度的磨床和车床、精密螺纹车床和齿轮磨床的主轴选用4级轴承，精密坐标镗床、高精度齿轮磨床和数控机床的主轴用2级轴承作为轴系的支撑。,7.
6、2滚动轴承内径和外径的公差带及其特点,国家标准GB307.1-2005对向心轴承内径d和外径D规定了两种尺寸公差。滚动轴承内外圈均为薄壁件，在自由状态下容易变形，所以规定了单一径向平面内的平均直径偏差，内径的平均直径偏差用dmp表示，外径的平均直径偏差用Dmp表示。另一种轴承的尺寸公差是单一径向平面的直径偏差，内径偏差用ds表示，外径直径偏差Ds用表示。规定尺寸偏差的目的是保证轴承与轴、壳体孔配合的尺寸精度和控制轴承的变形程度。所有精度的轴承均给出了平均直径偏差，直径偏差只对高精度的2、4级轴承做出规定。表7-1给出了向心轴承（不包括圆锥滚子轴承）内径和外径公差。,表7-1 向心轴承（不包括圆
7、锥滚子轴承）内径和外径公差,轴承内，外径尺寸公差的特点是所有公差等级的公差都单向配置在零线下方，即上偏差为零，下偏差为负值。图7-2是各级精度的滚动轴承单一径向平面内平均直径dmp和Dmp的公差带示意图。,图7-2 轴承单一平面平均内、外径的公差带,滚动轴承是标准件，轴承内圈和外圈分别作为基准孔和基准轴。光滑圆柱结合国家标准中，基准孔公差带的下偏差等于零，但轴承内圈公差带是其上偏差为零值。因此，滚动轴承的内圈公差带与轴颈公差带构成配合时:在一般基孔制中原属过渡配合将变为过盈配合，如k5、k6、m5、m6、n6等轴的公差带与一般基准孔H配合时是过渡配合，在与轴承内圈配合时则为过盈配合；在一般基孔
8、制中原属间隙配合而成为过渡配合，如h5、h6、g5、g6等轴颈公差带与一般基准孔H的配合是间隙配合，而在与轴承内圈配合时变为过渡配合。也就是说，滚动轴承内圈与轴颈的配合与公差与配合中的同名配合要偏紧些。轴承外径公差带由于公差值不同于一般基准轴，是一种特殊公差带，与基轴制中的同名配合的配合性质相似，但在间隙或过盈量上是不同的，选择时要给予注意。,注意：滚动轴承与轴和壳体孔的配合及选用,一、基准制,1、与轴配合，采用基孔制；,内圈与轴多齐动。,应有Y,薄壁、经常拆卸。,Y不能太大,过渡 配合,与一般的基准孔不一样，dmp分布在零线下侧。,2、与壳体孔配合，采用基轴制；,Dmp虽然也分布在零线上侧，
9、但其公差值是特殊规定的，故也不完全相同。,7.3滚动轴承与轴和外壳孔的配合及其选择,7.3.1与轴承相配合的轴颈和外壳孔的公差带,滚动轴承内、外圈需分别安装到轴和外壳孔上，它们之间需要选择适当的配合，GB/T275-1993国家标准对滚动轴承与轴和外壳孔的配合做出了相应的规定。,图7-3是滚动轴承内圈与轴颈配合的公差带，共有17种轴颈的公差带可与轴承内圈相配合 。,图7-4是滚动轴承外圈与外壳孔的配合的公差带，共有16种外壳孔的公差带与轴承外圈配合。,7.3.2选择滚动轴承与轴颈、外壳孔配合时应考虑的主要因素,图7-3、图7-4中的轴承与轴颈和外壳孔的配合公差带共有16、17种之多，具体选择那
10、种与轴承配合的轴颈和外壳孔公差带，要考虑以下几个因素：,1.轴承套圈相对于负荷的状况2.负荷大小3.公差等级的选择4.其它因素的影响,根据上述等因素，选择向心轴承和轴颈的配合参考表7-3、和外壳的配合参考表7-4。,在大多数情况下，轴承的内圈与轴一起旋转，外圈不转，如减速器上的轴承。汽车轮轴上的轴承则是外圈旋转，内圈固定。旋转的轴承套圈称动圈，不转动的轴承套圈为静圈。轴承套圈相对于负荷方向旋转（如减速器上的轴承内圈和汽车车轮上轴承的外圈），随着轴承套圈（动圈）的转动，负荷依次作用在轴承套圈的各个部位上，这时套圈所受的负荷为旋转负荷。为了防止轴承动圈与其配合件（轴颈或外壳孔）之间相互滑动而产生磨
11、损，两者之间应选择过盈配合或平均能得到过盈的过渡配合，如可选择k5、k6、m5、m6等轴颈的公差带，外壳孔的公差带选择N6、N7、P6、P7等。轴承固定不动的套圈，其所受的负荷为固定负荷。套圈受固定负荷时，负荷集中作用在轴承套圈的某一很小的局部区域，在套圈局部区域上的滚道容易产生磨损。为了使固定套圈能在摩擦力矩的带动下缓慢转动使套圈滚道各部分均匀磨损和使轴承装拆方便，相对于负荷方向固定的套圈（静圈）应选择间隙配合或平均是间隙的过渡配合，如选择H7、JS7等作为外壳孔的公差带，轴颈的公差带选择f6、g5、h6等。,摆动负荷是指轴承转动时，作用于轴承上的固定径向负荷（如齿轮力）与旋转的径向负荷（如
12、离心力）所合成的径向负荷依次反复作用在固定套圈的局部区域上的一种负荷。轴承套圈承受摆动负荷时，与套圈受转动负荷的情况类似，应选择过盈配合或过渡配合，但可稍松些。轴承的组合设计中，为防止长度较长的轴工作一段时间后受温度影响而伸长，应将轴承设计成一端固定，一端游动。当以不可分离型轴承作游动支承时（如深沟球轴承），则应以相对于负荷方向为固定的套圈作为游动套圈，轴承套圈与配合件应选择间隙或过渡配合。,1、负荷的类型：径向负荷按性质分为三种,（1）、局部负荷,作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对静止，负荷方向始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上,外圈 局部负荷,内圈 循环负荷,注意：主要据径向负荷的性质
13、及大小来选择,（2）、循环负荷,作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对旋转，合成径向负荷顺次地作用在套圈的整个圆周上,外圈局部负荷,内圈循环负荷,（3）、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，合成径向负荷向量经常变动地作用在套圈滚道的部分圆周上,外圈 摆动负荷,内圈 循环负荷,、局部负荷：合成径向负荷与套圈相对静止,、循环负荷：-旋转,、摆动负荷：局部负荷与较小循环负荷的合成,内圈：循环负荷,负载类型：,局部负载：作用于轴承上的合成径向负载与套圈相对静止，即负载方向始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上。通常采用小间隙配合或过渡配合。循环负载：作用于轴承上的合成径
14、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。通常采用过盈或较紧的过渡配合。摆动负载：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的部分圆周上。,、-摆动负荷-：同循环负荷或略松、-局部负荷-：较松,、承受循环负荷的套圈：选较紧的配合,向心轴承负荷的大小用径向当量动负荷Pr与径向基本额定动负荷Cr的比值区分。当量动负荷Pr是通过轴承受力分析经计算得到，不同型号轴承的Cr值可查轴承手册得到。Pr/Cr0.07称为轻负荷，Pr/Cr0.070.15称为正常负荷，Pr/Cr0.15称为重负荷。承受重负荷或冲击负荷的
15、套圈，容易产生变形、使配合面受力不均匀而引起配合松动。所以，应选较紧的配合，负荷越大配合过盈越大。承受较轻负荷的轴承，可选较松的配合。旋转的内圈受重负荷时，其配合轴颈的公差带可选n6、p6等；轴承受正常负荷时，轴颈的公差带可选k5、m5等。,2、负荷的大小,、重负荷：Pr0.15Cr 选过盈较大的配合、正常负荷：0.07CrPr0.15Cr、轻负荷：Pr0.07Cr 选过盈较小的配合其中：Pr径向当量动负荷； Cr径向额定动负荷；,轴承与轴颈和外壳孔配合的公差等级与轴承精度有关。与P0、P6(P6x)级轴承相配合的轴颈公差等级一般取IT6，外壳孔公差等级一般取IT7。对旋转精度和运转平稳性有较
16、高要求的场合，应选用较高精度的轴承，同时与轴承配合部位也应提高相应精度。,影响滚动轴承配合选用的因素很多，在选择轴承配合时应考虑轴承游隙、轴承的工作温度、轴承尺寸、轴和轴承座的材料、支承安装和调整性能等方面的影响。如滚动轴承在高于100温度时，轴承内圈的配合将变松，外圈配合将变紧，在选择配合时要给予注意；采用剖分式的轴承座孔时，为避免轴承的外圈装配到座孔后产生椭圆变形，应采用较松的配合。随着轴承尺寸的增大，选择的过盈配合过盈量应越大、间隙配合的间隙量越大。采用过盈配合会导致轴承游隙的减小，应检验安装后轴承的游隙是否满足使用要求，以便正确选择配合及轴承游隙。,7.4 配合表面的相关技术要求,轴承
17、的内外圈为薄壁件，轴颈和外壳孔表面的形状偏差会映射到轴承的内外圈上。因此，要规定与轴承相结合件的圆柱度公差。另外，轴肩及外壳孔肩对其轴线如果不垂直，会造成轴承偏斜，影响轴承的旋转精度，所以应规定轴肩和外壳孔肩的端面圆跳动公差。轴和外壳的形位公差见表7-5，具体的标注部位和公差项目见图7-5。为了保证轴承与轴颈、外壳孔的配合性质，轴颈、外壳孔应采用包容要求的公差原则，同一轴上安装轴承的两轴颈部位应规定其对自身公共轴线的同轴度公差，支撑轴承的两个轴承孔也应规定同轴度公差,与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的表面粗糙度达不到要求，在装配后会使理论过盈量减小。为了保证轴承的工作性能，规定了两者的表面粗糙度要
18、求。表7-5 是与轴承配合面的表面粗糙度的限定值。,7.5 应用举例,轴承的公差与配合的选择应包括轴承精度等级的选择、轴承与轴颈及外壳孔配合的公差带确定、与轴承配合面的形位公差、表面粗糙度的选择等方面。,【例7-1】单级圆柱齿轮减速器输出轴装有一对7210AC型号轴承，已知输出轴转速80r/min，箱体为剖分式结构。试确定滚动轴承的公差等级、滚动轴承与轴颈和外壳孔配合的配合公差带及与轴承配合面的表面粗糙度。,解：（1）7210AC轴承是角接触球轴承。轴承外径D=90mm，内径d=50mm。轴的转速较低，轴承精度可选用0级。（2）由于轴承内圈随轴旋转，内圈受旋转负荷，因此轴承内圈与轴颈的配合应取
19、过盈配合或过渡配合；外圈相对于负荷方向固定，它与外壳孔的配合应松些，取间隙配合或过渡配合。通过受力分析，计算出轴承的当量动负荷Pr为2400N，查机械设计手册或轴承手册可知该型号的轴承的基本额定动负荷Cr=40.8KN，Pr/Cr=0.050.07，轴承所受负荷属于轻负荷。（3）由于箱体是剖分结构，外圈与箱体孔的配合应比整体式箱体相应配合松一些。（4）根据轴承的工作条件，按表7-3选择轴颈的公差带为50j6（基孔制配合）；查表7-4，外壳孔的公差带选择90H7（基轴制配合）。,（5）从表7-1查出P0级轴承的内圈的单一平面平均直径的上偏差=0，下偏差=-0.012mm；查表7-2，轴承外圈的单
20、一平面平均直径的上偏差=0，下偏差=-0.015mm。由公差与配合的孔、轴基本偏差表可知90H7孔的上、下偏差分别为ES=+0.035，EI=0，50j6轴的上偏差es=+0.006mm，下偏差ei=-0.010mm。该轴承内圈与轴颈的配合为平均为过盈的过渡配合，最大间隙Xmax=+0.010mm，最大过盈Ymax=-0.018mm，平均过盈Yav=-0.004mm。该轴承外圈与外壳孔的配合为间隙配合，最大间隙Xmax=+0.035mm，最小间隙Xmin=0。该轴承的公差与配合图解见图7-6。,（6）按表7-4选择轴颈和外壳孔的形位公差，轴颈和外壳孔的圆柱度公差分别为0.004mm和0.010
21、mm；轴肩和外壳孔肩的端面圆跳动为0.012mm和0.025mm轴颈。轴承配合面的表面粗糙度查表7-5，轴颈Ra0.8m，轴肩Ra3.2m，外壳孔Ra1.6m，孔肩Ra3.2m。轴承与轴颈、外壳孔的装配图见图7-7（a）所示，图7-7（b）和（c）是外壳孔和轴颈公差标注。轴承是标准件，在装配图轴承外圈与外壳孔配合处只标注外壳孔的公差带代号，内圈与轴颈的配合配合处只标出轴颈的公差带代号。,标注P136,1、标注壳体孔与外圈外径的配合时： 只注壳体孔的公差带代号。2、标注轴颈与内圈内径的配合时： 只注轴颈的公差带代号。3、外圈外径、内圈内径的公差带由轴承本 身的精度等级确定，不注在图样上，更 不能用H、h标注。,END,
