第5章 滾動(dòng)軸承及其相配件精度

1、第五章第五章 滾動(dòng)軸承及其相配件精度滾動(dòng)軸承及其相配件精度 滾動(dòng)軸承是滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)部件標(biāo)準(zhǔn)部件，在機(jī)器中起，在機(jī)器中起著支承作用，可以減小運(yùn)動(dòng)副的摩擦、著支承作用，可以減小運(yùn)動(dòng)副的摩擦、磨損，提高機(jī)械效率。磨損，提高機(jī)械效率。 合理確定滾動(dòng)軸承與相配件的配合合理確定滾動(dòng)軸承與相配件的配合，軸頸和外殼孔的幾何公差及表面粗糙，軸頸和外殼孔的幾何公差及表面粗糙度，保證滾動(dòng)軸承正常工作。度，保證滾動(dòng)軸承正常工作。5-1 5-1 滾動(dòng)軸承的精度滾動(dòng)軸承的精度一、滾動(dòng)軸承的組成和分類一、滾動(dòng)軸承的組成和分類滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承外圈外圈鋼球鋼球內(nèi)圈內(nèi)圈保持架保持架滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承保持架保持架圓錐滾子圓錐滾子內(nèi)

2、圈內(nèi)圈外圈外圈按滾動(dòng)體的形狀分：按滾動(dòng)體的形狀分： 球軸承球軸承 滾子軸承（圓柱、圓錐）滾子軸承（圓柱、圓錐）按所能承受載荷的方向分：按所能承受載荷的方向分： 向心軸承（承受徑向力）向心軸承（承受徑向力） 向心推力軸承（承受徑向、軸向力）向心推力軸承（承受徑向、軸向力） 推力軸承（承受軸向力）推力軸承（承受軸向力）二、滾動(dòng)軸承的公差等級(jí)及應(yīng)用二、滾動(dòng)軸承的公差等級(jí)及應(yīng)用1 1、滾動(dòng)軸承的公差等級(jí)、滾動(dòng)軸承的公差等級(jí) 由軸承由軸承尺寸公差尺寸公差和和旋轉(zhuǎn)精度旋轉(zhuǎn)精度決定，決定，GB/T307.3GB/T307.3把軸承的精度加以分級(jí)。把軸承的精度加以分級(jí)。向心軸承分為向心軸承分為 2 2、4 4

3、、5 5、6 6、0 0 五級(jí)；五級(jí)；圓錐滾子軸承分為圓錐滾子軸承分為 4 4、5 5、6x6x、0 0 四級(jí)。四級(jí)。 2 2級(jí)精度最高，級(jí)精度最高，0 0級(jí)精度最低。級(jí)精度最低。N1005/P6 30210/P6x 7010C/P5 6203N1005/P6 30210/P6x 7010C/P5 62032 2、滾動(dòng)軸承公差等級(jí)的應(yīng)用示例、滾動(dòng)軸承公差等級(jí)的應(yīng)用示例 0級(jí)級(jí)（普通級(jí)）：廣泛用于旋轉(zhuǎn)精度（普通級(jí)）：廣泛用于旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性要求不高要求不高的一般旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的一般旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，如普通機(jī)床的變速機(jī)構(gòu)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)中，如普通機(jī)床的變速機(jī)構(gòu)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)，汽車、拖拉機(jī)的變速機(jī)構(gòu)，普通

4、減速，汽車、拖拉機(jī)的變速機(jī)構(gòu)，普通減速器、水泵及器、水泵及農(nóng)業(yè)機(jī)械農(nóng)業(yè)機(jī)械等通用機(jī)械的旋轉(zhuǎn)等通用機(jī)械的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。 5級(jí)級(jí)（較高級(jí)）、（較高級(jí)）、6級(jí)級(jí)、6x級(jí)級(jí)（中級(jí)）：（中級(jí)）： 多用于旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性多用于旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性要求較高要求較高或轉(zhuǎn)速較高的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，如普通機(jī)床或轉(zhuǎn)速較高的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，如普通機(jī)床主軸軸系（前支承采用主軸軸系（前支承采用5級(jí)，后支承采用級(jí)，后支承采用6級(jí)）和比較精密的儀器、儀表、機(jī)械的級(jí)）和比較精密的儀器、儀表、機(jī)械的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。 4級(jí)級(jí)（高級(jí)）：多用于轉(zhuǎn)速很高或旋（高級(jí)）：多用于轉(zhuǎn)速很高或旋轉(zhuǎn)精度轉(zhuǎn)精度要求很高要求很高的機(jī)床和機(jī)器的旋轉(zhuǎn)機(jī)的機(jī)

5、床和機(jī)器的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，如高精度磨床和車床、精密螺紋構(gòu)中，如高精度磨床和車床、精密螺紋車床和齒輪磨床等的主軸軸系。車床和齒輪磨床等的主軸軸系。 2級(jí)級(jí)（精密級(jí)）：多用于（精密級(jí)）：多用于精密機(jī)械精密機(jī)械的的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，如精密坐標(biāo)鏜床、高精度旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，如精密坐標(biāo)鏜床、高精度齒輪磨床和數(shù)控機(jī)床的主軸軸系。齒輪磨床和數(shù)控機(jī)床的主軸軸系。5-2 5-2 滾動(dòng)軸承相配件的精度滾動(dòng)軸承相配件的精度一、滾動(dòng)軸承的內(nèi)、外徑公差帶一、滾動(dòng)軸承的內(nèi)、外徑公差帶 為了便于互換和大批量生產(chǎn)，軸承為了便于互換和大批量生產(chǎn)，軸承內(nèi)徑與軸頸的配合采用內(nèi)徑與軸頸的配合采用基孔制基孔制，軸承外，軸承外徑與外殼孔的配合采用徑與外

6、殼孔的配合采用基軸制基軸制。 公差帶配置在零線下方，基本偏差公差帶配置在零線下方，基本偏差為為上偏差等于零上偏差等于零。二、滾動(dòng)軸承相配件的公差帶二、滾動(dòng)軸承相配件的公差帶 制造滾動(dòng)軸承時(shí)，內(nèi)、外圈公差帶已制造滾動(dòng)軸承時(shí)，內(nèi)、外圈公差帶已經(jīng)確定，因此，使用軸承時(shí)，要由軸頸經(jīng)確定，因此，使用軸承時(shí)，要由軸頸和外殼孔的公差帶來實(shí)現(xiàn)所需的配合性和外殼孔的公差帶來實(shí)現(xiàn)所需的配合性質(zhì)。質(zhì)。 GB/T275 GB/T275規(guī)定了與規(guī)定了與0 0級(jí)和級(jí)和6 6級(jí)級(jí)滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承相配合的軸頸和外殼孔的常用公差帶。相配合的軸頸和外殼孔的常用公差帶。 軸頸軸頸1717種公差帶，種公差帶，外殼孔外殼孔1616種公

7、差帶種公差帶與滾動(dòng)軸承配合的與滾動(dòng)軸承配合的軸頸常用公差帶軸頸常用公差帶17種種與滾動(dòng)軸承配合的與滾動(dòng)軸承配合的外殼孔外殼孔常用公差帶常用公差帶16種種三、滾動(dòng)軸承與軸徑、外殼孔配合的選擇三、滾動(dòng)軸承與軸徑、外殼孔配合的選擇 為了防止軸承內(nèi)圈與軸以及外圈與外為了防止軸承內(nèi)圈與軸以及外圈與外殼孔在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生不應(yīng)有的相對(duì)滑動(dòng)殼孔在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生不應(yīng)有的相對(duì)滑動(dòng)，必須選擇適當(dāng)?shù)呐浜稀＃仨氝x擇適當(dāng)?shù)呐浜稀?選擇時(shí)，應(yīng)考慮的選擇時(shí)，應(yīng)考慮的主要因素主要因素如下：如下：Fra. 定向負(fù)荷定向負(fù)荷Fr1 1、軸承套圈相對(duì)于負(fù)荷方向的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、軸承套圈相對(duì)于負(fù)荷方向的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)b. 旋轉(zhuǎn)負(fù)荷旋轉(zhuǎn)負(fù)荷FrF

8、rc. 擺動(dòng)負(fù)荷擺動(dòng)負(fù)荷FrFr2 2、負(fù)荷的大小、負(fù)荷的大小 根據(jù)徑向當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷根據(jù)徑向當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷Pr與徑向額定與徑向額定動(dòng)負(fù)荷動(dòng)負(fù)荷Cr的比值確定軸承的負(fù)荷狀態(tài)。的比值確定軸承的負(fù)荷狀態(tài)。分為：分為： 輕負(fù)荷輕負(fù)荷 Pr /Cr0.07 正常負(fù)荷正常負(fù)荷 0.07 Pr /Cr0.15 重負(fù)荷重負(fù)荷 0.15 Pr /Cr3 3、滾動(dòng)軸承游隙的選用和調(diào)整、滾動(dòng)軸承游隙的選用和調(diào)整 軸承的游隙是指在無載荷的情況下，軸承的游隙是指在無載荷的情況下，軸承內(nèi)外圈間所能移動(dòng)的最大距離。軸承內(nèi)外圈間所能移動(dòng)的最大距離。 做徑向移動(dòng)者稱為做徑向移動(dòng)者稱為徑向游隙徑向游隙，做軸向，做軸向移動(dòng)者稱為移動(dòng)者稱

9、為軸向游隙軸向游隙。徑向游隙分為：徑向游隙分為： 2、0、3、4、5共五組共五組 0組為基本組。組為基本組。4 4、工作溫度的影響、工作溫度的影響 軸承工作時(shí)，由于摩擦發(fā)熱和其他熱軸承工作時(shí)，由于摩擦發(fā)熱和其他熱源的影響，套圈的溫度會(huì)高于相配件的溫源的影響，套圈的溫度會(huì)高于相配件的溫度。內(nèi)、外圈的熱膨脹都會(huì)使相應(yīng)的配合度。內(nèi)、外圈的熱膨脹都會(huì)使相應(yīng)的配合發(fā)生變化。發(fā)生變化。 軸承工作溫度高于軸承工作溫度高于100時(shí)，應(yīng)對(duì)所時(shí)，應(yīng)對(duì)所選擇的配合作適當(dāng)?shù)男拚?。選擇的配合作適當(dāng)?shù)男拚? 5、旋轉(zhuǎn)精度的影響、旋轉(zhuǎn)精度的影響 當(dāng)軸承有較高的旋轉(zhuǎn)精度要求時(shí)，當(dāng)軸承有較高的旋轉(zhuǎn)精度要求時(shí)，為了消除彈性變形

10、好振動(dòng)的影響，避免為了消除彈性變形好振動(dòng)的影響，避免采用間隙配合，與軸承內(nèi)圈配合的軸頸采用間隙配合，與軸承內(nèi)圈配合的軸頸應(yīng)采用公差等級(jí)應(yīng)采用公差等級(jí) IT5 制造，與外圈配合制造，與外圈配合的外殼孔應(yīng)采用公差等級(jí)的外殼孔應(yīng)采用公差等級(jí) IT6 制造。制造。6 6、軸頸與外殼孔的結(jié)構(gòu)和材料軸頸與外殼孔的結(jié)構(gòu)和材料 軸承套圈與其相配件的配合，不應(yīng)由于軸軸承套圈與其相配件的配合，不應(yīng)由于軸頸或外殼孔的不規(guī)則形狀而導(dǎo)致軸承內(nèi)、外圈頸或外殼孔的不規(guī)則形狀而導(dǎo)致軸承內(nèi)、外圈的不正常變形。的不正常變形。 對(duì)于對(duì)于剖分式剖分式的外殼孔與軸承外圈的配合，的外殼孔與軸承外圈的配合，不宜采用過盈配合，但也不應(yīng)使外圈

11、在外殼孔不宜采用過盈配合，但也不應(yīng)使外圈在外殼孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。 為了保證軸承有足夠的支承面，當(dāng)軸承安為了保證軸承有足夠的支承面，當(dāng)軸承安裝于薄壁外殼、輕合金外殼或空心軸上時(shí)，應(yīng)裝于薄壁外殼、輕合金外殼或空心軸上時(shí)，應(yīng)采用比厚壁殼、鑄鐵外殼或?qū)嶓w軸采用比厚壁殼、鑄鐵外殼或?qū)嶓w軸更緊更緊的配合的配合 在很多情況下，為了有利于安裝和拆在很多情況下，為了有利于安裝和拆卸，特別是對(duì)于重型機(jī)械，為了縮短拆換卸，特別是對(duì)于重型機(jī)械，為了縮短拆換軸承或修理機(jī)器的時(shí)間，軸承采用間隙配軸承或修理機(jī)器的時(shí)間，軸承采用間隙配合。合。 當(dāng)需要采用過盈配合時(shí)，常采用分離當(dāng)需要采用過盈配合時(shí)，常采用分離型軸承或內(nèi)圈帶錐孔

12、和帶緊定套或退卸套型軸承或內(nèi)圈帶錐孔和帶緊定套或退卸套的軸承。的軸承。7、安裝與拆卸方便、安裝與拆卸方便 當(dāng)要求軸承的一個(gè)套圈在運(yùn)動(dòng)中能當(dāng)要求軸承的一個(gè)套圈在運(yùn)動(dòng)中能夠軸向游動(dòng)時(shí)，軸承外圈與外殼孔的配夠軸向游動(dòng)時(shí)，軸承外圈與外殼孔的配合應(yīng)采用間隙配合。合應(yīng)采用間隙配合。8、游動(dòng)軸承的軸向位移、游動(dòng)軸承的軸向位移9、轉(zhuǎn)速較高、沖擊負(fù)荷情況、轉(zhuǎn)速較高、沖擊負(fù)荷情況 最好都具有過盈配合性質(zhì)最好都具有過盈配合性質(zhì)5-3 5-3 滾動(dòng)軸承相配件的精度設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承相配件的精度設(shè)計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí) 基本偏差基本偏差 幾何公差幾何公差 表面粗糙度表面粗糙度一、軸徑和外殼孔的尺寸公差帶代號(hào)的選擇一、軸

13、徑和外殼孔的尺寸公差帶代號(hào)的選擇 對(duì)軸承的對(duì)軸承的旋轉(zhuǎn)精度旋轉(zhuǎn)精度和和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性無無特殊要求，軸承游隙為特殊要求，軸承游隙為 0 0 組游隙，軸為組游隙，軸為實(shí)心或厚壁空心鋼制軸，外殼（箱體）實(shí)心或厚壁空心鋼制軸，外殼（箱體）為鑄鋼或鑄鐵件，軸承的工作溫度不超為鑄鋼或鑄鐵件，軸承的工作溫度不超過過100100時(shí)，根據(jù)附表時(shí)，根據(jù)附表5-15-1、5-25-2進(jìn)行選擇進(jìn)行選擇二、軸徑和外殼孔的形位公差和表面粗二、軸徑和外殼孔的形位公差和表面粗 糙度參數(shù)值的選擇糙度參數(shù)值的選擇Ra1.6Ra1.6 40k640k6 80H780H7 80H7 80H7 E E 40k640k60.008

14、0.0080.000.004 40.0120.012Ra0.8Ra0.8Ra3.2Ra3.2三、三、滾動(dòng)軸承相配件精度設(shè)計(jì)示例滾動(dòng)軸承相配件精度設(shè)計(jì)示例 以一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器輸入軸上的以一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器輸入軸上的深溝球軸承為例，說明滾動(dòng)軸承深溝球軸承為例，說明滾動(dòng)軸承相配件精度相配件精度設(shè)計(jì)過程。設(shè)計(jì)過程。例例5-1 5-1 已知減速器輸入軸兩端采用一對(duì)已知減速器輸入軸兩端采用一對(duì)62086208深溝球軸承（深溝球軸承（d=40mmd=40mm，D=80mmD=80mm），經(jīng)計(jì)算軸），經(jīng)計(jì)算軸承的徑向當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷承的徑向當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷P Pr r=2.9kN=2.9kN。試確定軸頸。試確定

15、軸頸和外殼孔的公差帶和外殼孔的公差帶代號(hào)、幾何公差值和代號(hào)、幾何公差值和表面粗糙度參數(shù)值，表面粗糙度參數(shù)值，并標(biāo)注在圖樣上。并標(biāo)注在圖樣上。解：減速器屬于一般機(jī)械，軸的轉(zhuǎn)速不解：減速器屬于一般機(jī)械，軸的轉(zhuǎn)速不高，所以選用高，所以選用 0 0 級(jí)軸承。級(jí)軸承。 該軸承內(nèi)圈與軸一起旋轉(zhuǎn)，外圈安該軸承內(nèi)圈與軸一起旋轉(zhuǎn)，外圈安裝在剖分式外殼孔中不旋轉(zhuǎn)。因此，內(nèi)圈裝在剖分式外殼孔中不旋轉(zhuǎn)。因此，內(nèi)圈相對(duì)于負(fù)荷方向旋轉(zhuǎn)，它與軸的配合應(yīng)緊相對(duì)于負(fù)荷方向旋轉(zhuǎn)，它與軸的配合應(yīng)緊一些，外圈相對(duì)于負(fù)荷方向固定，它與外一些，外圈相對(duì)于負(fù)荷方向固定，它與外殼孔的配合應(yīng)松一些。殼孔的配合應(yīng)松一些。 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得查機(jī)

16、械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得62086208深溝球軸承深溝球軸承的額定動(dòng)負(fù)荷的額定動(dòng)負(fù)荷Cr=29.5kNCr=29.5kN， 所以所以 Pr/Cr = 0.098Pr/Cr = 0.098，查，查表表5-45-4 知該知該軸承負(fù)荷屬于正常負(fù)荷。軸承負(fù)荷屬于正常負(fù)荷。 因此，按軸承工作條件，從因此，按軸承工作條件，從附表附表5-15-1、5-25-2中分別選取軸頸公差帶為中分別選取軸頸公差帶為40k640k6，外殼孔公差帶為外殼孔公差帶為80H780H7。 按按附表附表5-35-3選取幾何公差值：選取幾何公差值： 軸頸圓柱度公差為軸頸圓柱度公差為0.004mm0.004mm； 軸肩端面圓跳動(dòng)公差為軸肩端面圓跳動(dòng)公差為0.012mm0.012mm； 外殼孔圓柱度公差為外殼孔圓柱度公差為0.008mm 0.008mm 。 按按附表附表5-45-4選取軸頸和外殼孔的表選取軸頸和外殼孔的表面粗糙度參數(shù)值：面粗糙度參數(shù)值： 軸頸軸頸RaRa的上限值為的上限值為0.8m0.8m； 軸肩端面圓軸肩端面圓Ra