第6章滾動軸承的公差與配合-2

第六章滾動軸承的公差與配合學(xué)習(xí)指導(dǎo)本章學(xué)習(xí)目的是掌握滾動軸承的公差與配合標(biāo)準(zhǔn)，為合理選用滾動軸承的配合打下基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)要求是根據(jù)滾動軸承作為標(biāo)準(zhǔn)件的特點(diǎn)，理解滾動軸承內(nèi)圈與軸頸采用基孔制配合、外圈與外殼孔采用基軸制配合的依據(jù)。根據(jù)滾動軸承的使用要求理解滾動軸承旋轉(zhuǎn)精度和游隙的概念。了解滾動軸承的公差等級由軸承的尺寸公差和旋轉(zhuǎn)精度決定。掌握滾動軸承公差等級的劃分，了解各個公差等級的滾動軸承的應(yīng)用。掌握滾動軸承內(nèi)、外圈公差帶的特點(diǎn)。了解與滾動軸承配合的軸頸及外殼孔的常用公差帶。初步掌握如何選用滾動軸承與軸頸及外殼孔的配合。學(xué)會軸頸及外殼孔形位公差與表面粗糙度輪廓幅度參數(shù)及其數(shù)值的選用。１．軸承的作用及分類：作用：軸承是一種傳動支承部件，它既可以用于支承旋轉(zhuǎn)的軸，又可以減少軸與支承部件之間的摩擦力，廣泛地用于機(jī)械傳動中。分類：

滑動軸承（銅軸瓦）：滾動軸承：一、概述第六章滾動軸承的公差與配合按滾動體形狀分按負(fù)荷方向分向心—推力—向心推力—圓柱圓錐球滾子滾針徑向力軸向力徑、軸向力T

BTCHDddDd外圈

內(nèi)圈

滾動體

保持架DαdD向心軸承b)圓錐滾子軸承c)角接觸球軸承d)推力軸承

滾動軸承由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架組成。2．滾動軸承的組成：3．滾動軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）滾動軸承是一種標(biāo)準(zhǔn)件。（2）具有內(nèi)外兩種互換性部件。滾動軸承配合尺寸（內(nèi)徑d和外徑D）的互換性，稱完全互換性。滾動軸承組成零件間的互換性（采用分組裝配法裝），不完全互換性。（3）滾動軸承的精度要求很高，由滾動軸承的尺寸精度和旋轉(zhuǎn)精度決定。前指內(nèi)徑d、外徑D、內(nèi)圈寬度B、外圈寬度C、裝配高T的尺寸公差；后指成套軸承內(nèi)外圈的徑向跳動（Kia、Kea）和軸向跳動（Sia、Sea），內(nèi)圈端面對內(nèi)孔的垂直度（Sd）以及外圈外表面對端面的垂直度（SD）等。4．有關(guān)滾動軸承的國標(biāo)規(guī)定：滾動軸承的國家標(biāo)準(zhǔn)不僅規(guī)定了滾動軸承本身的尺寸公差、旋轉(zhuǎn)精度（跳動公差等）、測量方法，還規(guī)定可與滾動軸承相配的箱體孔和軸頸的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB/T307.1—2005《滾動軸承向心軸承公差》GB/T307.3—2005《滾動軸承通用技術(shù)規(guī)則》GB/T4199—2003《滾動軸承公差定義》6.2滾動軸承的公差等級1．滾動軸承的公差等級向心軸承的公差等級分為０、6、5、4、2五級；圓錐滾子軸承的公差等級分為0、6x、5、4、2五級；推力軸承的公差等級分為０、6、5、4四級；精度從0到2級依次增高，0級最低，2級最高。2．各公差等級滾動軸承的應(yīng)用0級—通常稱為普通軸承，在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用最廣，常用于旋轉(zhuǎn)精度要求不高、中等轉(zhuǎn)速、中等負(fù)荷的一般機(jī)構(gòu)中。例如，普通機(jī)床中的變速、進(jìn)給機(jī)構(gòu)，汽車、拖拉機(jī)中的變速機(jī)構(gòu)，普通電動機(jī)、水泵、壓縮機(jī)、汽輪機(jī)和渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的軸承等。除0級外，其余各級統(tǒng)稱高精度軸承。6.2滾動軸承的公差等級6級軸承為高級軸承，主要應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)精度或轉(zhuǎn)速要求較高的機(jī)構(gòu)中，如普通車床、銑床的傳動軸承，精密車床、銑床的后軸承。5級軸承為精密級軸承、4級軸承為超精密級軸承，這兩類主要應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)精度和轉(zhuǎn)速高的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中。如高精度磨床和車床（臥式車床主軸的前軸承多采用5級）、精密螺紋車床和齒輪磨床的主軸軸承。2級軸承為最精密級軸承，主要應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)精度和轉(zhuǎn)速很高的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，如精密坐標(biāo)鏜床的主軸軸承、高精度齒輪磨床及數(shù)控機(jī)床中使用的軸承。6.3滾動軸承內(nèi)徑和外徑的公差帶及其特點(diǎn)GB/T4199—2003《滾動軸承公差定義》對滾動軸承的內(nèi)徑d、外徑D、寬度B和成套軸承的旋轉(zhuǎn)精度等都提出了很多很高的要求。它不僅控制軸承與軸頸和外殼孔的配合尺寸精度。而且控制軸承的內(nèi)外圈的變形程度。由于軸承內(nèi)、外圈均是薄壁零件，制造和存放中極易變形，若相配件的形狀較正確，則在裝配后能得到矯正，為了便于制造，允許有一定的變形。（1）單一內(nèi)徑（外徑）（ds、Ds）

：是指與實(shí)際內(nèi)孔（外圈）表面和一徑向平面的交線相切的兩平行切線之間的距離。（2）單一內(nèi)徑（外徑）偏差（Δds、ΔDs

）：它控制軸承單一內(nèi)徑、外徑偏差。Δds=ds-

dΔDs=Ds-D1、滾動軸承的尺寸精度滾動軸承的尺寸精度是指內(nèi)圈內(nèi)徑d、外圈外徑D、內(nèi)圈寬度B、外圈寬度C、裝配高度T的制造精度。（3）單一平面內(nèi)徑（外徑）變動量（Vdsp、VDsp）：它控制軸承單一平面內(nèi)徑、外徑圓度誤差。

Vdsp=dsmax-

dsminVDsp=Dsmax-Dsmind、D表示滾動軸承內(nèi)徑、外徑的公稱尺寸。（4）單一平面平均內(nèi)（外）徑

(dmp、Dmp)：在軸承外圈任一橫截面內(nèi)測得的內(nèi)（外）圈內(nèi)（外)徑的最大與最小直徑的平均值。dｍp＝(dspmax+dspmin)／2Ｄｍp＝(Ｄspmax+Ｄspmin)／2

。（5）單一平面平均外徑偏差(△dmp、△

Dmp)

：單一平面平均內(nèi)（外）徑與公稱直徑（用d、D表示）的差，是控制軸承內(nèi)（外）圈與軸（外殼孔）裝配后在單一平面內(nèi)配合尺寸的偏差。dｍp＝dｍp—dＤｍp＝Ｄｍp—Ｄ。

（6）同一軸承圈平均內(nèi)徑（外徑）變動量（Vdmp、VDmp）：它控制軸承與軸和殼體孔裝配后，在配合面上的圓柱度誤差。

Vdmp=dmpmax-

dmpminVDmp=Dmpmax-DmpminB、C是滾動軸承內(nèi)圈、外圈寬度的公稱尺寸。（7）軸承內(nèi)圈（外圈）單一寬度偏差（ΔBs、ΔCs

）：它控制軸承內(nèi)、外圈寬度的實(shí)際偏差。

ΔBs=Bs-

BΔCs=Cs-C（8）軸承內(nèi)圈（外圈）寬度變動量（VBs、VCs）：它控制軸承內(nèi)、外圈寬度方向的形位誤差。

VBs=Bsmax-

BsminVCs=Csmax-Csmin用于軸承旋轉(zhuǎn)精度的評定參數(shù)有：Kia、Kea——成套軸承內(nèi)、外圈的徑向跳動；Sia、Sea——成套軸承內(nèi)、外圈的軸向跳動；Sd————內(nèi)圈端面對內(nèi)孔的垂直度；SD————外圈外表面對端面的垂直度；Seal————成套軸承外圈凸緣背面的軸向跳動；SDl————外圈外表面對凸緣背面的垂直度。2、滾動軸承的旋轉(zhuǎn)精度對不同公差等級、不同結(jié)構(gòu)型式的滾動軸承，其尺寸精度和旋轉(zhuǎn)精度的評定參數(shù)有不同要求。公差值見書表6-2、6-3。計算如P132例6-1。從表和計算示例說明：滾動軸承國家標(biāo)準(zhǔn)對內(nèi)徑d和外徑D，不僅給定了兩種尺寸公差，還規(guī)定了兩種形狀公差。其目的是既要控制軸承與軸和外殼孔配合的尺寸精度，又要控制軸承內(nèi)、外圈的變形程度。

GB/T307.1—2005《滾動軸承向心軸承公差》規(guī)定了0、6、5、4、2各公差等級的軸承的內(nèi)徑dmp和外徑Dmp的公差帶均為單向制，而且統(tǒng)一采用公差帶位于以公稱直徑為零線的下方，即上偏差為零，下偏差為負(fù)值的分布。3、滾動軸承內(nèi)、外徑公差帶特點(diǎn)任何尺寸的公差帶由兩個因素決定：公差帶的寬窄和公差帶的位置。滾動軸承的公差帶也不例外，其公差帶如圖所示。軸承內(nèi)、外徑公差帶的特點(diǎn)是：1．內(nèi)徑與軸的配合應(yīng)采用基孔制，但內(nèi)徑公差帶與一般基準(zhǔn)孔相反。其公差帶在零線的下方，即上偏差等于零。06(6x)542+0-+0-Dd06(6x)542但由于內(nèi)圈是薄壁件，容易彈性變形，且一定時間后又必須拆卸，因此過盈量不宜過大。假如與基準(zhǔn)孔公差帶一致分布在零線上方，采用過盈配合，過盈量太大，采用過渡配合，又可能出現(xiàn)間隙，不能保證一定的過盈量。原因：在大多數(shù)情況下，內(nèi)圈與軸一起轉(zhuǎn)動，為了防止內(nèi)圈與軸頸的配合面之間相對滑動而產(chǎn)生磨損，影響軸承的壽命和工作性能，同時也為了傳遞一定扭矩，兩者的配合應(yīng)有一定的過盈。采用過渡配合，不但能保證獲得不大的過盈，而且不會產(chǎn)生間隙，滿足配合要求。2．外徑與殼體孔的配合應(yīng)按基軸制。通常要求不要太緊。軸承外圈是安裝在殼體孔里的，通常不隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。由于軸承運(yùn)轉(zhuǎn)會使工作溫度有所提高，外圈與殼體孔的配合應(yīng)稍微放松一點(diǎn)，以便能補(bǔ)償軸的熱膨脹伸長量，避免軸發(fā)生彎曲變形導(dǎo)致軸承內(nèi)部卡死。06(6x)542+0-+0-Dd06(6x)542外圈公差帶：基軸制，es=0

內(nèi)圈公差帶：基孔制，但是ES=0，原因是保證與軸過盈配合6.4、滾動軸承與軸和外殼孔的配合及其選擇1.滾動軸承與軸和外殼孔結(jié)合的特點(diǎn)(1)標(biāo)準(zhǔn)部件：(3)薄壁件：(2)易損件：是配合的基準(zhǔn)件。因需常拆卸，故一般選較松的過盈配合或過渡配合。因易變形，故配合尺寸為平均尺寸。2.滾動軸承內(nèi)、外圈公差帶(1)內(nèi)圈—基準(zhǔn)孔ES=0(2)外圈—基準(zhǔn)軸es=0一、軸和孔的尺寸公差帶06(6x)542+0-+0-Dd06(6x)5423.軸和外殼孔的尺寸公差帶孔、軸公差帶均選自GB/T1801—1999，列于P134表6-5中，其公差帶圖如圖6-3所示。由可見，軸承內(nèi)圈與軸的配合比極限與配合標(biāo)準(zhǔn)中基孔制的配合要緊。滾動軸承配合的選擇包括公差等級的選擇、配合的選擇、形位公差和表面粗糙度的選擇三個方面。1．公差等級的選擇

選擇軸承公差等級的主要依據(jù)，是對軸承部件提出的旋轉(zhuǎn)精度和轉(zhuǎn)速高低的要求。一般情況下選擇使用0級軸承，只有當(dāng)0級軸承不能保證機(jī)構(gòu)所要求的旋轉(zhuǎn)精度時，才可選擇較高精度的軸承。

軸頸、殼體孔的公差等級與所選用軸承的精度等級有關(guān)。一般與0級、6級軸承配合的軸頸為IT6級，殼體孔為IT7級。若旋轉(zhuǎn)精度要求較高如電動機(jī)等，同時要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，則軸頸、殼體孔的公差等級應(yīng)隨著軸承精度等級的提高而相應(yīng)地提高，此時軸的公差等級一般選IT5，殼體孔的公差等級選IT6。二、軸承配合的選擇2.軸承配合的選擇

與軸、外殼孔配合時應(yīng)考慮的主要因素（1）負(fù)荷類型定向負(fù)荷：作用于軸承上的合成徑向負(fù)荷與套圈相對靜止，即負(fù)載方向始終不變地作用在套圈滾道的局部區(qū)域上。旋轉(zhuǎn)負(fù)荷：作用于軸承上的合成徑向負(fù)載與套圈相對旋轉(zhuǎn)，即合成徑向負(fù)載順次作用在套圈的整個圓周上。

擺動負(fù)荷：作用于軸承上的合成徑向負(fù)載與所承載的套圈在一定區(qū)域內(nèi)相對擺動，即合成徑向負(fù)載經(jīng)常變動地作用在套圈滾道的小于180°的局部圓周上。圖6-4軸承套圈承受的負(fù)荷類型Fra)Frb)

內(nèi)圈：旋轉(zhuǎn)負(fù)荷外圈：定向負(fù)荷內(nèi)圈：定向負(fù)荷外圈：旋轉(zhuǎn)負(fù)荷圖6-4軸承套圈承受的負(fù)荷類型FrFcc)FrFcd)內(nèi)圈：旋轉(zhuǎn)負(fù)荷外圈：擺動負(fù)荷內(nèi)圈：擺動負(fù)荷外圈：旋轉(zhuǎn)負(fù)荷Fr＞FcFr＞FcFr——軸承承受的一個方向不變的徑向負(fù)荷。Fc——軸承承受的一個旋轉(zhuǎn)徑向負(fù)荷。當(dāng)大小和方向按一定規(guī)律變化的徑向負(fù)荷依次往復(fù)地作用在套圈滾道的一段區(qū)域上時，這就表示該套圈相對于負(fù)荷方向擺動。圖6-5擺動負(fù)荷ABFFcFrFFcFFF結(jié)論：（1）承受定向負(fù)荷的套圈與軸頸或外殼孔的配合應(yīng)稍松些，一般選用較松過渡配合或具有較小間隙的間隙配合，以便讓套圈滾道間的摩擦力矩帶動轉(zhuǎn)位，延長軸承使用壽命。（2）承受旋轉(zhuǎn)負(fù)荷的套圈與軸頸或外殼孔的配合應(yīng)較緊，通常采用過盈或較緊的過渡配合，過盈量的大小以不使套圈與軸和外殼孔間產(chǎn)生爬行現(xiàn)象為原則。（3）承受擺動負(fù)荷的套圈，特別是重載荷情況下，內(nèi)、外圈都應(yīng)采用過盈配合。與軸頸或外殼孔的配合的松緊程度，一般與承受旋轉(zhuǎn)負(fù)荷時選用的配合相同，或稍松一些。內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)時，通常內(nèi)圈采用旋轉(zhuǎn)負(fù)荷的配合，但有時外圈必須在外殼孔內(nèi)游動或其負(fù)荷較輕時，可用比旋轉(zhuǎn)負(fù)荷稍松的配合。軸承在負(fù)載的作用下，套圈會發(fā)生變形，使配合面受力不均勻，引起松動。軸承與軸頸或外殼孔配合的選擇，應(yīng)依據(jù)所承受載荷的性質(zhì)（輕、正常、重負(fù)荷）依次越來越緊。GB/T4604規(guī)定，軸承的徑向游隙共分五組：第2組，基本組，第3組、第4組、第5組，游隙的大小依次由小到大。（2）負(fù)荷的大小（3）軸承游隙

輕負(fù)荷P≤0.07C，正常負(fù)荷0.07C＜P≤0.15C，重負(fù)荷P>0.15C（C為軸承的額定負(fù)載，數(shù)據(jù)可以從有關(guān)手冊中查找）。Ymax、Ymin計算公式見教材P136?；窘M徑向游隙值適用于一般的運(yùn)轉(zhuǎn)條件、常規(guī)溫度及常用的過盈配合，對于采用較緊配合、內(nèi)外圈溫差較大、需要降低摩擦力矩及深溝球軸承承受較大軸向載荷或需改善調(diào)心性能的工況，宜采取3、4、5組游隙值。當(dāng)對軸承有較高旋轉(zhuǎn)精度要求時，為消除彈性變形和振動的影響，應(yīng)避免采用帶間隙的配合，但也不能太緊。軸承轉(zhuǎn)速越高，應(yīng)選用愈緊的配合。具體選用時參見教材P130相應(yīng)表格。（4）旋轉(zhuǎn)精度和旋轉(zhuǎn)速度（5）軸承工作溫度：軸承旋轉(zhuǎn)時，套圈的溫度經(jīng)常高于相鄰零件的溫度。軸承的內(nèi)圈可能因熱脹而使配合變松；外圈會因熱脹而使配合變緊影響軸承游動。所以選擇配合時應(yīng)考慮軸承裝置各部分溫度差及熱傳導(dǎo)方向，進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?。①軸頸與外殼孔的結(jié)構(gòu)和材料的影響

軸為實(shí)心或厚壁鋼制軸；外殼為鑄鋼或鑄鐵。②軸承組件的軸向游動③公差等級的協(xié)調(diào)軸承的安裝與拆卸

a）只要求裝拆方便——既可選用較松配合。

b）如既要求裝拆方便，又需緊配合時——可采用分離型軸承或采用內(nèi)圈帶錐孔，帶緊定套和退卸套的軸承。（6）其他因素綜上所述。影響滾動軸承配合選用的因素較多，難以用計算方法確定。所以在生產(chǎn)中常用類比法。見表6-6、表6-7。參照P139—140表6-6—表6-7選用3.孔、軸公差帶的選用表6-6表6-7為了保證軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，除了正確地選擇軸承與軸頸及箱體孔的公差等級及配合外，還應(yīng)對軸頸和箱體孔的形位公差及表面粗糙度提出要求。形狀公差：主要是軸頸和箱體孔的表面圓柱度要求。位置公差：主要是軸肩端面的跳動公差。表面粗糙度：表面粗糙度值的高低直接影響著配合質(zhì)量和連接強(qiáng)度，因此，凡是與軸承內(nèi)、外圈配合的表面通常都對表面粗糙度提出較高的要求。具體選擇參見教材P140表格表6-8、表6-9。4.形位公差及表面粗糙度的選用（１）滾動軸承配合的軸頸和外殼孔應(yīng)采用包容原則——保證配合性質(zhì)。（２）應(yīng)對與滾動軸承配合的軸和外殼孔規(guī)定比包容原則嚴(yán)格的圓柱度要求。（３）給軸承定位的端面應(yīng)給出對基準(zhǔn)軸線的垂直度或端面跳動要求。（４）對于一根軸上安裝兩個軸承的情況，應(yīng)規(guī)定兩軸頸對其公共軸線的同軸度公差。（5）對于外殼上同時支撐一根軸的兩個孔，應(yīng)按最大實(shí)體要求的零形位公差規(guī)定兩孔軸線對其公共軸線的同軸度公差。（1）形位公差裝配圖上只需注出軸頸和外殼孔的公差代號端面圓跳動圓柱度見P140表6-8（2）表面粗糙度見P140表6-9

φ55j6φ100H71、在裝配圖上的標(biāo)注在裝配圖上，不用標(biāo)注軸承的公差等級代號，只需標(biāo)注與之相配合的軸承座及軸頸的公差等級代號。6.5軸承公差帶標(biāo)注Φ100H7（）+0.0350A0.015A0.061.62+0.012Φ55j6（）-0.0070.040.01AA0.631.252、在零件圖上的標(biāo)注在零件圖上，應(yīng)標(biāo)注以下參數(shù)：A、尺寸公差B、形狀公差C、位置公差D、表面粗糙度圖a例6-1某一級齒輪減速器的小齒輪軸，由6級單列向心軸承(d×D×B=Φ40×Φ90×23)支承，見圖6-1，P=4000N，C=32000N，試用類比法確定孔、軸公差，并將它們標(biāo)注在裝配圖和零件圖上。6.6應(yīng)用舉例解：（1）由題意可知，屬正常負(fù)荷；查P130表6-2和P131表6-3確定6級軸承單一平面平均內(nèi)徑（外徑）偏差△dmp和△

Dmp為Φ40（0-0.010）、Φ90（0-0.013）圖b得Φ40k5和Φ90H6尺寸公差帶圖見圖b內(nèi)圈承受旋轉(zhuǎn)負(fù)荷；負(fù)荷大?。篜/C=4000/32000=0.125，查P139表6-6和P140表6-7查P17表1-8和P22表1-10和表1-11得Φ40k5（）