1、1,第7章 滚动轴承的互换性,中北大学车辆与动力工程系,2,71概述 图71 滚动轴承的典型结构,滚动轴承结构：内圈、 外圈、 滚动体、 保持架组成。,图71,3,滚动轴承特点：1.滚动轴承是一种标准化部件；2.在机械中应用很广泛；3.摩擦力矩比滑动轴承小，消耗功率小，起动容易，更换简便。4.滚动轴承内圈与轴配合虽然属于基孔制，基本偏差是“0”，但下偏差是“”值（注意：与第2章规律不同）；5.其结构中的件是采用分组装配，所以它们之间的互换性采用不完全互换性。6.在机械中的互换性是内圈与轴、外圈与壳体孔，按国标要求由专业化工厂生产。7.精度等级与第2章规律不同。,4,72滚动轴承精度等级及其应用
2、按滚动轴承其基本尺寸公差和旋转精度来划分等级：向心轴承分5个精度等级，由低到高分别用p0级、p6级、p5级、p4级、p2级表示（旧标准为G、E、D、C、B级）；圆锥滚子轴承精度则分为4级，由低到高分别为p0级、p6x级、p5级、p4级；推力轴承也分为4级，由低到高分别为p0级、p6级、p5级、p4级；,5,滚动轴承的公差包括基本尺寸公差和旋转精度两部分 1.滚动轴承的基本尺寸公差：指内经d、外经D、内径宽度B（外径宽度C、圆锥滚子轴承装配宽度T）等的尺寸公差。,由于轴承内、外圈为薄壁结构，在制造和储运中易变形（常呈椭圆形），但装配之后都能得到矫正。所以制造成的轴承允许内、外圈有一定的变形在国标
3、中用单一直径偏差和单一直径变动量来控制。见国标GB307.11994。为了保证轴承与结合件的配合性质，所限制的仅是内、外圈在单一平面内的平均直径（用 和 表示），亦即轴承的配合尺寸。,内经：,外经：,式中 ， 加工后实测到的最大、最小单一内径；， 加工后实测到的最大、最小单一外径。,合格的轴承，其内、外圈的直径必须使 、 在允许的尺寸范围内。,6,2.旋转精度：内、外圈相对转动时的内、外圈径向跳动程度、端面对滚道跳动程度、端面对内孔跳动程度。轴承内、外径公差、径向跳动见表71、72，其它精度指标未列入表值，见国标即可。,7,表72向心轴承（圆锥滚子轴承除外）外圈公差 (摘自GB/T307.1-
4、1994) m,8,P0级轴承属于普通级精度，用于旋转精度不高的机构中，例如普通机床变速箱和进给箱，汽车、拖拉机变速机构，普通电机、水泵、食品机械、压缩机和蜗轮机中，机械制造业中应用最广。P6、P5、P4和P2级轴承用于转速较高和旋转精度也要求较高的机械中。如普通机床主轴的前支承采用P5级轴承，后支承采用P6级轴承；高精度车床和磨床、高速离心机的主轴轴承、滚切刀具刀轴所用的轴承等多采用P5和P4级（P2级）轴承；P2轴承主要应用于高精度、高转速的机械中，如坐标镗床主轴、高精度磨床主轴和高精度仪器。,3.轴承精度等级的应用原则：根据机器功能对轴承部件的旋转精度要求以及转速高低选择轴承精度等级。,
5、9,73滚动轴承内、外径公差带及其特点配合的特点：基准制不同。内圈按基孔制与轴配合；外圈按基轴制与壳体孔配合,图72,的公差带与一般基轴制公差带类似，位于以公称外径D为零线的下方。即上偏差为“0”，下偏差为“”，但公差值不同。,的公差带与一般基孔制公差带不同，位于以公称内径d为零线的下方。即上偏差为“0”，下偏差为“”，这与一般基孔制公差带相反。,10,各级轴承的内、外径公差带的上偏差均为零，下偏差均为负值，均呈现单向分布的特点。这样的公差带分布是考虑到轴承与轴颈配合的特殊需要，当它与一般过渡配合的轴相配时，可以获得一定的过盈量，从而满足轴承内径与轴配合的要求，同时又可按标准偏差来加工轴。,轴
6、承外径与外座孔的配合通常不要求紧，因此对轴承外径公差带的位置仍按一般基准轴的规定设置，只是公差值不同。,11,74滚动轴承与轴和壳体孔的配合及选用 一.轴和壳体孔的尺寸公差带轴承内圈与轴颈配合性质：虽然是基孔制，由于轴承内圈公差带在零线以下，所以同一个轴公差带（如）与轴承内径形成的配合，要比它与一般基孔制形成的配合（如H65）紧得多。有的由间隙配合变为过渡配合，有的由过渡配合变为过盈配合。,12,轴承外径与壳体孔的配合性质：虽然轴承外径与壳体孔属基轴制配合，但因Dmp的公差值是特殊规定的（其值 见表72），所以同一个孔的公差带（如M6）与轴承外 径形成的配合，与一般圆柱体的基轴制配合（如M6h
7、5）也不完全一样。但配合性质没有改变。,13,表73 与滚动轴承相配合的轴颈、壳体孔的公差带,14,二.轴承配合的选择 目的：首先保证轴承正常运转；提高轴承使用寿命；充分利用轴承的承载能力。 考虑因素：轴承的工作条件；作用在轴承上负荷大小、方向、性质； 轴承型号与尺寸；与轴承相配的轴和壳体孔的材料；工作温度；工作周期（拆、装、清洗）；调整方式；润滑（油、脂）。,15,内圈旋转负荷 内圈固定负荷 内圈旋转负荷 内圈摆动负荷外圈固定负荷 外圈旋转负荷 外圈摆动负荷 外圈旋转负荷 图73 轴承套圈承受的负荷类型三种类型：固定（局部）负荷；旋转（循环）负荷；摆动负荷。,1.负荷类型,16,（1）固定负
8、荷（图73）作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对静止，即负荷方向始终不变地作用在套圈滚道上的局部区域上。如果轴承上受一个方向不变的负荷（径向） ，则固定不转的套圈所承受的负荷为局部负荷。承受固定负荷的轴承套圈与轴或外壳孔的配合应选较松的过渡配合，或间隙较小的配合，以便让套圈滚道间的摩擦力矩带动套圈稍稍转位，使套圈受力和磨损均匀，延长轴承的使用寿命。,17,（2）旋转负荷图73作用在轴承上的合成径向负荷 与套圈相对旋转，即合成径向负荷顺次地作用在套圈的整 个圆周上。轴承承受一个方向不变的负荷，旋转套圈所受 的负荷即为循环负荷。承受旋转负荷的轴承套圈与轴或外壳孔的配合应选 过盈配合，或较紧的过渡配
9、合，这样可以防止套圈在轴颈 或外壳孔表面打滑，不会由于配合表面过多发热而使磨损 加快，避免轴承急剧破坏。其过盈量的大小，以不使套圈 与轴或外壳孔配合表面间产生爬行现象为原则，具体由运 行状况决定（如载荷大小）。,18,（3）摆动负荷作用于轴承上的合成径向负荷与轴承的套圈在一定区域内相对摆动，（打秋千）例如轴承承受一个方面不变的径向负荷 和一个较小的旋转径向负荷 ，两者的合成径向负荷为 ，其大小与方向都在变动。但合成径向负荷 仅在非旋转套圈AB一段滚道内摆动(图74)，该套圈所承受的负荷类型，即为摆动负荷，如图7一3(c)、(d)所示。承受摆动负荷时，其配合要求与循环负荷相同或略松一点。,图74
10、 摆动负荷,19,小结： 1.配合选用：承受局部负荷应选较松的过渡配合、或间隙较小的 配合，以便套圈在滚道摩擦力矩作用下缓缓转位，使套圈 受力均匀，延长轴承的使用寿命。承受循环负荷应选用过盈，或较紧的过渡配合，其 过盈量的大小，以不使套圈和轴或壳体孔配合表面产生爬 行现象为原则。承受摆动负荷时，配合要求与循环负荷相同或略松 一些。,20,承受负荷较重或有冲击负荷时，应是较大的过盈配合；反之，可选较小的过盈配合。,2.负荷大小滚动轴承套圈与轴或壳体孔配合的最小过盈，按负荷大小而定。,GB/T275-1993将当量径向动负荷Pr分为轻、正常和重负荷三种类型。当轴承额定负荷C已知（轴承标准给定值）：
11、Pr0.07C称为轻负荷；0.07CPr0.15C称为正常负荷；Pr0.15C称为重负荷；,21,当轴承内圈承受循环负荷时，它与轴径配合所需的最小过盈Ymin=- (mm)R轴承承受的最大径向负荷（KN）。K与轴承系列有关的系数，轻系列K2.8； 中系列K2.3；重系列K2。轴承内圈的配合宽度（B2，B轴承内圈宽度，为内圈倒角）单位。,同时，为防止套圈破裂，必须按不超过套圈允许的强度计算其最大过盈： Ymax (mm) b允许的拉应力，单位105Pa;轴承钢b400（105Pa）,d轴承内圈直径，单位以计；k与轴承系列有关的系数，轻系列K2.8；中系列K2.3；重系列K2。 根据计算值（Ymi
12、n.Ymax），便可从“公差配合”表中选取最接近的配合，即轴公差代号,22,3.轴承的工作条件轴承内圈或外圈工作旋转圈时，采用稍紧的配合，其过盈量的大小应使配合面在工作负荷下不发生“爬行”。大过盈量将造成套圈弹性变形，减少轴承内部游隙，影响轴承正常运转；轴承工作时，内圈或外圈不旋转，为拆卸和调整的方便，宜选用较松的配合。由于不同的工作温升，将使轴和外壳孔在纵向产生不同的伸长量，因此在选择配合时，应以达到轴承沿轴向可以自由移动、消除轴承内部应力为原则。但是间隙量过大将会降低整个部件的刚性，引起振动，加剧磨损。,23,4.其它因素1）工作温度的影响：内圈温度上升使之与轴配合变松。外圈温度上升使之与
13、壳体配合变紧。从而影响轴承的游隙。选用配合时，若轴承工作温度较高，应对配合适当修正。轴与轴承内圈配合紧些、壳体松些。,2）旋转精度和旋转速度：主要考虑轴承配合件的制造精度，从配合考虑，旋转精度高，配合应避免采用带间隙的配合，要稍紧些。轴承旋转速度愈高，配合应愈紧。,3）滚动轴承尺寸：尺寸较大而又需防止与轴相对转动的情况下，选取的配合越紧。,24,4）轴承所配合的轴和壳体材料与结构：整体外壳配合紧些，剖分外壳配合松些，薄壁壳、轻合金壳、空心轴配合紧些。5）安装与拆卸条件：为安装拆卸方便，又没有手段，宜采用较松的配合。又要求安、拆方便，又要求配合紧时i采用分离轴承；ii内圈带锥孔、带紧定套和退卸套
14、的轴承；iii剖分轴承座；,选择方法经验法用得多见表74、表75、表76、表77。,25,向心轴承和轴的配合轴公差带代号（摘自GB/T275-1993）,表7 4,26,注： 凡对精度有较高要求的场合，应以j5、k5代替j6、k6圆锥滚子轴承、角接触轴承配合对游隙影响不大，可用k6、n6 代替k5、m5。重载荷下轴承游隙应选大于0组。凡有较高精度和转速要求的场合，应用h7(IT5)代替 h8(IT6)等IT5、IT6表示圆柱度公差数值。,表75向心轴承和外壳的配合孔公差带代号(摘自GB/T275-1993),27,注：并列公差带随尺寸的增大从左至右选择。对旋转精度有较高要求时，可相应提高1个公
15、差等级。不适用于剖分式外壳。,注： 也包括推力圆锥滚子轴承、推力角接触球轴承。要求较小过盈时，可用j6、k6、m6分别代替k6、m6、h6。,28,三. 配合表面的形位公差和表面粗糙度轴承与轴颈及壳体孔的公差等级和配合性质确定以后，为保证轴承正常工作，还应对轴及壳体孔的形位公差和表面粗糙度提出要求。表78、表79分别为国家标准规定的各种轴承配合的轴和壳体孔的形位公差和配合面的表面粗糙度。,29,表78 轴和外壳孔的形位公差（摘自GB/T275-1993）m,30,表79 配合面的表面粗糙度,小结：1.轴承精度等级、轴承与轴和壳体孔的配合的选择及技术要求必须掌握；2.“经验”是非常重要的，要实践
16、，不然是没有“经验”的。,31,例7.1 某直齿圆柱齿轮减速器输出轴上的向心球轴承如图75所示，承受正常负荷，其内径为25mm，外径为52mm，试确定： (1)轴承的精度等级以及与轴承配合的轴颈、壳体孔的公差带代号； (2)计算所选配合的间隙与过盈情况； (3)选取轴颈、壳体孔的形位公差值及表面粗糙度参数值。,图75 轴承装配图,32,解：(1)确定轴承的精度等级及与轴承配合的轴颈、壳体孔的 公差带代号。因减速器属于一般机械，轴转速不高，故选用P0级精 度轴承。轴承内圈随轴一起转动，外圈固定，所以内圈受旋转 负荷，外圈受固定负荷。前者配合要求紧，后者配合要求 略松。参见表74、表75，选轴颈的
17、公差带为k6, 壳体 孔的公差带为H7。(2)计算所选配合的间隙与过盈情况根据标准公差数值表和基本偏差数值表查得：轴颈为mm，壳体孔为 mm，由表71、表72查 得P0级精度轴承单一平面平均内径偏差为：上偏差0，下 偏差-0.010；单一平面平均外径偏差为：上偏差0，下偏 差-0.013。则所选配合的间隙与过盈情况如下。,33,外圈与壳体孔配合的最大、最小间隙分别为：Xmax=0.030-(-0.013)=0.043mmXmin= 0mm (3)选取轴颈、壳体孔的形位公差值及表面粗糙度参数值按表78选取的轴颈、壳体孔的形位公差值为：轴颈圆柱度公差为0.004mm，轴肩端面圆跳动公差为0.010
18、mm；壳体孔圆柱度公差为0.008mm，孔肩端面圆跳动公差为0.025mm。,内圈与轴颈配合的最大、最小过盈分别为：Ymax= -0.010-0.015=-0.025mmYmin= 0-0.002=-0.002mm,34,图76 滚动轴承与轴颈、壳体孔配合标注示例,按表79选取的轴颈、壳体孔的表面粗糙度参数值为：轴颈Ra0.8m，轴肩端面Ra3.2m（常用1.6），壳体孔圆柱面Ra1.6m，孔肩端面Ra3.2m。零件图标注如图76所示。,35,作业：1有一P6级滚动轴承，内径为45mm，外径为100mm。内圈与轴径的配合为j5，外圈与壳体孔的配合为H6。试画出配合的公差带图，并计算它们的极限间隙和极限过盈。2某减速器中有一P0级207滚动轴承（ mm，mm，额定动负荷C为19700N），其工作情况为：外壳体固定，轴旋转，转速为980r/min，承受的固定径向载荷为1300N。试确定：轴径和壳体孔的公差带代号、形位公差和表面粗糙度允许值，并将它们分别标注在零件图上。3某型号车床主轴的后轴承上采用两个P0级精度的单列向心球轴承，试选择其与轴及壳体孔的配合。,
