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1、表面粗糙度及滚动轴承,第五章 表面粗糙度轮廓及其检测,学 习 指 导 本章学习目的是掌握表面粗糙度轮廓的评定参数和标注，为合理选用表面粗糙度轮廓打下基础。学习要求是从微观几何误差的角度理解表面粗糙度轮廓的概念；了解表面粗糙度轮廓对机械零件使用性能的影响。理解规定取样长度及评定长度的目的及中线的作用；掌握表面粗糙度轮廓的幅度参数及其检测手段；了解表面粗糙度轮廓的间距特性参数；掌握表面粗糙度轮廓参数和参数值的选用原则和方法。熟练掌握表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上标注的方法。,第一节 表面粗糙度轮廓的基本概念,一、表面粗糙度轮廓的界定,图5-1 表面轮廓,表面轮廓：平面与表面相交所得的轮廓线，称为
2、表面轮廓。,表面粗糙度轮廓,波纹度轮廓,宏观形状轮廓,实际表面轮廓,图5-2 零件表面几何形状误差及其组成成份,二、表面粗糙度轮廓对零件工作性 能的影响,1耐磨性2配合性质稳定性3耐疲劳性4抗腐蚀性,第二节 表面粗糙度轮廓的评定,一、取样长度和评定长度,1取样长度lr 取样长度：是测量或评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度，至少包含5个微峰和5个微谷。,图5-3 取样长度和评定长度,2评定长度ln 取标准评定长度ln5lr。若被测表面比较均匀，可选ln5lr；若均匀性差，可选ln5lr。,二、表面粗糙度轮廓的中线,图5-4 表面粗造度轮廓的最小二乘中线,表面粗糙度轮廓中线是为了定量地评定表面粗
3、糙度轮廓而确定的一条基准线。,1轮廓最小二乘中线,2轮廓算术平均中线,图5-5表面粗造度轮的算术平均中线,1)轮廓的算术平均偏差,图5-6 轮廓算术平均偏差Ra的确定,近似为,1幅度参数,在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Rp与最大轮廓谷深Rv之和称之为轮廓最大高度，用符号Rz表示，即Rz=Rp+Rv,图5-7 表面粗糙度轮廓的最大高度Rz的确定,2)轮廓的最大高度,一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元。在一个取样长度lr范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的长度叫做轮廓单元的宽度，用符号Xsi表示。轮廓单元的平均宽度：是指在一个取样长度lr范围内所有轮廓单元的宽度Xsi的平均值，用符号R
4、Sm表示，即,图5-8 轮廓单元的宽度与轮廓单元的平均宽度,2 间距特征参数,第三节 表面粗糙度轮廓的技术要求,一、表面粗糙度轮廓技术要求的内容,规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须给出表面粗糙度轮廓幅度参数及允许值和测量时的取样长度值这两项基本要求，必要时可规定轮廓其他的评定参数、表面加工纹理方向、加工方法或(和)加工余量等附加要求。如果采用标准取样长度，则在图样上可以省略标注取样长度值。,二、表面粗糙度轮廓评定参数的选择,在常用值范围内(Ra为0.0256.3mm，Rz为0.125mm)，普遍采用Ra作为评定参数。采用Rz作为评定参数的原因是：一方面，由于触针式轮廓仪功能的限制，不适应于极
5、光滑表面和粗糙表面；另一方面，对测量部位小、峰谷少或有疲劳强度要求的零件表面，选用Rz作为评定参数，方便、可靠。,三、表面粗糙度轮廓参数允许值的选择,表面粗糙度参数值的选用原则：首先满足功能要求，其次是考虑经济性及工艺性。在满足功能要求的前提下，参数的允许值应尽可能大些。,第四节 表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上标注的方法,一、表面粗糙度轮廓的符号和代号,1.表面粗糙度的符号,a1，a2 粗糙度幅度参数代号及其数值（mm）；b 加工要求、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明等；c 取样长度（mm）或波纹度（mm）；d 加工纹理方向符号；e 加工余量（mm）；f 粗糙度间距参数值（mm）,图5-9 表
6、面粗糙度轮廓代号,2表面粗糙度的代号,1表面粗糙度轮廓幅度参数的标注,二、表面粗糙度轮廓代号的标注方法,按标准规定选用对应的取样长度时，则在图样上省略标注，否则应按如图5-10a所示方法标注取样长度，图中取样长度取值为0.8 mm。如果某表面的粗糙度要求按指定的加上方法(如铣削)获得时、可用文字标注见图5-10b。如果需要标注加工余量(设加工总余量为5mm)，应将其标注见图5-10c。如果需要控制表面加工纹理方向时，加注加工纹理方向符号，见图5-10d。标准规定了加工纹理方向符号，如表5-10所示。,2表面粗糙度轮廓技术要求其它项目的标注,小 结,（1）表面粗糙度轮廓的概念（2）国家标准在评定
7、表面粗糙度轮廓的参数时，规定了取样长度lr、评定长度ln和中线。（3）表面粗糙度轮廓的评定参数 有幅度参数（包括轮廓的算术平均偏差Ra轮廓的最大高度Rz）和间距特征参数（轮廓单元的平均宽度RSm）（4）通常只给出幅度参数Ra或Rz及允许值，必要时可规定轮廓其他的评定参数、表面加工纹理方向、加工方法或(和)加工余量等附加要求。如果采用标准取样长度，则在图样上可以省略标注取样长度值。（5）国家标准规定了表面粗糙度轮廓的标注方法，见表5-8表5-9及图5-9、图5-10.（6）表面粗糙度轮廓的检测主要方法有比较检验法、针描法、光切法和干涉法。,第六章 滚动轴承的公差与配合,学 习 指 导 本章学习目
8、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。,第一节 滚动轴承的互换性和公差等级,一、滚动轴承的互换性
9、,a)向心轴承 b)圆锥滚子轴承 c)角接触球轴承 d)推力轴承 图6-1 滚动轴承的类型,二、滚动轴承的公差等级及其应用,1滚动轴承的公差等级 滚动轴承的公差等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。,2各个公差等级的滚动轴承的应用,第二节 滚动轴承内、外径及相配轴颈、外壳孔的公差带,一、滚动轴承内、外径公差带的特点,1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。,3
10、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dmp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Dmp表示。,图6-2 滚动轴承单一平面平均内dmp、外径Dmp的公差带,表6-2部分向心轴承d mp和D mp的极限值,二、与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的常用公差带,图6-3 与滚动轴承配合的轴颈的常用公差带,图6-4 与滚动轴承配合的外壳孔的常用公差带,第三节 滚动轴承与轴颈、外壳孔配合选用,一、选择滚动轴承与轴颈、外壳孔配合时应考虑的主要因素,1.轴承套圈相对于负荷方向的运转状态(考虑滚道的磨损)(1)轴承套圈相对于负荷方向固定 如图6-
11、5（a）（d）(2)轴承套圈相对于负荷方向旋转,图6-5 轴承套圈相对于负荷方向的运转状态,图6-5 轴承套圈相对于负荷方向的运转状态,(3)轴承套圈相对于负荷方向摆动 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6-6 摆动负荷,结论：（1）当套圈相对于负荷方向固定时，该套圈与轴颈或外壳孔的配合应稍松些，一般选用具有平均间隙较小的过渡配合或具有极小间隙的间隙配合。（2）当套圈相对负荷方向旋转时。该套圈与轴颈或外壳孔的配合应较紧，一般选用过盈小的过盈配合或过盈概率大的过渡配合。必要时，过盈量的大小可以通过计算确定。（3）当套
12、圈相对于负荷方向摆动时，该套圈与轴颈或外壳孔的配合的松紧程度，一般与套圈相对于负荷方向旋转时选用的配合相同，或稍松一些。,2.负荷的大小 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。,3.径向游隙 GB/T 46041993规定，轴承的径向游隙共分五组：第2组，0组，第3、4、5组，游隙的大小依次由小到大。其中，0组为基本游隙组。,0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。,6.其他因素,二、与滚动轴承配合
13、的轴颈和外壳孔的公差等级的确定,4.轴承工作时的微量,5.轴承工作时的温度轴向移动,小 结,（1）滚动轴承的公差等级由高到低分为2、4、5、6（6x）、0，其中0级精度最低，称为普通及，应用最广。（2）滚动轴承与轴颈和壳体孔配合的配合尺寸公差带的特点 滚动轴承单一平面平均内、外径（dmp、Dmp）是滚动轴承内、外圈分别与轴颈和壳体孔配合的配合尺寸，它们的公差带均在零线下方，且上偏差均为零（见图6-2）。（3）与滚动轴承相配合的轴颈和壳体孔的公差带是从极限与配合标准中选出的，见图6-3、图6-4。,（4）滚动轴承与轴颈和壳体孔配合的基准制（由标准件决定）由于滚动轴承是标准件，所以内圈与轴颈的配合采用基孔制；外圈与壳体孔的配合采用基轴制。值得注意的是：内圈与轴颈的配合的配合性质，不能只看轴的基本偏差代号。例如，内圈与基本偏差为h的轴配合，形成的是过渡配合，与k、m、n的轴形成的是过盈配合。（5）滚动轴承配合的选择一般采用类比法。选择时需考虑的因素较多，可根据轴承所受负荷的类型，先大致确定配合类别，见表6-10，具体选择可参见表6-4表6-7。,6）轴颈和外壳孔的尺寸公差、形位公差与表面粗糙度轮廓幅度参数值等的选择参见表6-8、表6-9。,表6-10,
