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1、第9章 滚动轴承的公差与配合,9.1 概述 9.2 滚动轴承公差 9.3 滚动轴承与轴及外壳孔的配合 思考题与练习,9.1 概 述,滚动轴承是机械制造业中应用极为广泛的一种标准支承件。它一般由外圈、内圈、滚动体（钢球或滚子）和保持架所组成。滚动轴承具有减磨、承受径向载荷、轴向载荷或径向与轴向联合载荷，并起到对机械零、部件相互间位置定位的功能，如图9-1所示。滚动轴承内圈与轴颈配合，外圈与外壳孔配合，它的工作性能与使用寿命不仅与本身的制造精度有关，还与其轴颈及外壳孔之间的配合等因素有关。 轴承按其滚动体的种类可分为：球轴承、圆柱或圆锥滚子轴承和滚针轴承；按其所能承受的载荷方向不同又可分为向心轴承
2、（承受径向力）、推力轴承（承受轴向力）和角接触轴承（分向心角接触轴承和推力角接触轴承，能够同时承受径向力和轴向力）。,图9-1 滚动轴承 1外圈 2内圈 3滚动体 4保持架,9.2 滚动轴承公差 9.2.1 滚动轴承公差等级 轴承的公差包括尺寸公差和轴承的旋转精度。尺寸公差指轴承内径、外径和宽度等尺寸公差；轴承的旋转精度是指轴承内、外圈的径向跳动，端面对滚道的跳动，端面对内孔的跳动等。 轴承制造精度，用公差等级区分。由低到高分为P0、P6（P6x）、P5、P4和P2共5个级别，只有深沟球轴承有P2级；圆锥滚子轴承有P6x级而无P6级。P0级为普通级，P2级为最高级。P0级与公差等级1T6（1T
3、5）相对应，P2级与公差等级IT3（IT2）相对应。,滚动轴承应用场合: P0级为普通精度级，机械制造业中应用最广。一般应用在对旋转精度要求不高的一般旋转机构中。如普通机床变速机构、进给机构、汽车和拖拉机中的变速机构、普通电机、水泵和内燃机、压缩机、涡轮机中。 除P0级外的P6（P6x）、P5、P4和P2级统称为高精度轴承，均应用于旋转精度要求较高或转速较高的旋转机构中。如普通机床的主轴，前轴承多用P5级，后轴承多用P6级。较精密机床主轴的轴承采用P4级，精密仪器、仪表的旋转机构也常用P4级轴承。 P2级轴承应用在高精度、高转速、特别精密机械的主要部位上，如精密坐标镗床的主轴。,9.2.2 滚
4、动轴承公差及其特点 1滚动轴承公差 滚动轴承的尺寸公差，主要指成套轴承的内径和外径的公差。国家标准对轴承内径和外径尺寸公差做了两种规定。 一是规定了单一内、外径偏差ds和Ds，其主要目的是为了限制变形量。 二是规定了单一平面平均内、外径偏差dmp和Dmp，目的是用于轴承的配合。 对于高精度的P4、P2级轴承，上述两个公差项目都做了规定，而对其他一般公差等级的轴承，只对单一平面平均内、外径偏差有要求。 除此之外，对所有公差等级的轴承都规定了控制圆度的公差和控制圆柱度的公差。,2滚动轴承公差带特点 （1）轴承内、外径尺寸公差的特点是采用单向制，所有公差等级的公差都单向配置在零线下侧，即上偏差为零，
5、下偏差为负值，如图9-2所示。图9-2为不同公差等级轴承内、外径公差带的分布图。,图9-2 轴承内、外径公差带,（2）轴承内孔与轴配合采用基孔制，在前述基准孔的公差带是在零线之上，而轴承内孔基准孔的公差带都在零线之下。因此，轴承内圈与轴配合，比国家标准极限与配合中同名配合要紧得多，配合性质向过盈增加的方向转化。所有公差等级的公差带都偏置在零线之下，这主要是考虑轴承配合的特殊需要，因为多数轴承内圈是随轴一起转动的，配合必须有一定的过盈量。但由于内圈是薄壁零件，一定时间之后，轴承往往要拆换，过盈量的值又不宜过大。 假如轴承内孔的公差带与一般基准孔的公差带一样，单向偏置在零线上侧，并采用极限与配合标
6、准中推荐的常用（优先）的过盈配合时，所取的过盈量往往太大；如改用过渡配合，又担心可能出现轴孔结合不可靠；若采用非标准的配合，不仅给设计者带来麻烦，而且还不符合标准化和互换性的原则。为此，轴承标准将内径的公差带偏置在零线下侧，再与极限与配合标准推荐的常用（优先）过渡配合中的轴的公差带结合时，完全能满足轴承内孔与轴配合的性能要求。,（3）轴承外径与外壳孔配合采用基轴制，轴承外径的公差带与极限与配合基轴制的基准轴的公差带虽然都在零线下侧，都是上偏差为零，下偏差为负值，但是，两者的公差数值（公差带大小）是不同的。因此，轴承外圈与外壳孔配合及极限与配合圆柱基轴制同名配合相比，配合性质也是不完全相同的。,
7、9.3.1 滚动轴承公差等级,由于轴承是标准件，其内径和外径公差带在制造时已经确定，因此，它们分别与外壳孔和轴颈的配合要由外壳孔和轴颈的公差带决定，选择轴承的配合就是确定轴颈和外壳孔的公差带。国家标准所规定的轴颈和外壳孔的公差带如图9-3所示。由图可见，轴承内圈与轴颈的配合比国家标准公差与配合中基孔制同名配合要紧一些，g5、g6、h5、h6轴颈与轴承内圈的配合已变成过渡配合，k5、k6、m5、m6已变成过盈配合，其余的配合也有所变紧。,9.3 滚动轴承与轴及外壳孔的公差,轴承是标准件，其内径和外径公差带已经确定，因此，选择轴承的配合就是确定轴颈和外壳孔的公差带。国家标准所规定的轴颈和外壳孔的公
8、差带如图9-3所示。由图可见，轴承内圈与轴颈的配合比国家标准公差与配合中基孔制同名配合要紧一些，g5、g6、h5、h6轴颈与轴承内圈的配合已变成过渡配合，k5、k6、m5、m6已变成过盈配合，其余的配合也有所变紧。,图9-3 轴颈和外壳孔公差带,9.3 滚动轴承与轴及外壳孔的配合 9.3.1 滚动轴承的配合种类,轴承外圈与外壳孔的配合比国家标准公差与配合中基轴制的同名配合相比较，虽然尺寸公差有所不同，但配合性质基本相同。,9.3.2 滚动轴承配合的选择 1影响配合的主要因素 为了使轴承具有较高的定心精度，一般在选择轴承两个套圈的配合时，都偏向紧密。但要防止太紧。因此，选择轴承配合时，要全面考虑
9、各个主要因素，包括轴承套圈相对于负荷的状况、负荷的类型和大小、轴承的尺寸大小、轴承游隙、轴和轴承座的材料、工作环境以及装拆等。 （1）轴承套圈的负荷类别。机器在运转时，作用在轴承套圈上的径向负荷，一般由定向负荷（如皮带的拉力）和旋转负荷（如离心力）合成。滚动轴承内、外套圈可能承受三种负荷。, 定向负荷。轴承套圈与负荷方向相对固定，即该负荷始终不变地作用在套圈的局部滚道上，套圈承受的这种负荷称为定向负荷。 旋转负荷。轴承套圈与负荷方向相对旋转，即径向负荷顺次地作用在套圈的整个圆周滚道上，套圈承受的这种负荷称为旋转负荷。 摆动负荷。轴承套圈与负荷方向相对摆动，即该负荷连续摆动地作用在套圈的局部滚道
10、上，套圈承受的这种负荷称为摆动负荷。,图9-4 负荷类型,当FrFc时，合成负荷F在轴承下方AB区域内摆动，如图9-5所示；如果外圈静止，则外圈部分滚道轮流受到变动负荷的作用，此时外圈受摆动负荷。内圈因与循环负荷同步旋转，内圈滚道的整个圆周都受到变动负荷的作用，此时内圈受旋转负荷，如图9-4（c）所示。当FrFc时，合成负荷沿整个圆周滚道变动，如图9-4（d）所示；如果外圈与旋转负荷同步旋转，则外圈滚道的整个圆周受到变动负荷的作用，此时外圈受旋转负荷；内圈静止，内圈只有部分滚道受变动负荷的作用，此时内圈受摆动负荷。,图9-5 摆动负荷的作用区域,相对于负荷方向旋转或摆动的套圈，应选择过盈配合或
11、过渡配合。相对于负荷方向固定的套圈，应选择间隙配合。当以不可分离型轴承作游动支承时，则应以相对于负荷方向固定的套圈作为游动套圈，选择间隙配合或过渡配合。,（2）轴承套圈的负荷大小。滚动轴承与轴径和外壳孔的配合还与负荷的大小有关。因为在负荷作用下，轴承套圈会变形，使配合面间的实际过盈量减小和轴承内部游隙增大。根据当量径向动负荷Fr与轴承产品样本中规定的额定动负荷Cr的比值大小，分为轻负荷、正常负荷和重负荷三种类型，选择配合时应逐渐变紧。因为在重负荷和冲击负荷的作用下，为了防止轴承产生变形和受力不均，引起配合松动，随着负荷的增大，过盈量应选得越大，承受变化负荷应比承受平稳负荷的配合选得紧一些。负荷
12、类型的选择见表9-1。,表9-1 当量动负荷Fr的类型,（3）轴承径向游隙。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。 （4）其他因素。空心轴颈比实心轴颈、薄壁外壳比厚壁外壳、轻合金外壳比钢铁外壳所采用的配合要紧些；而剖分式外壳比整体式外壳所采用的配合要松些，以免过盈将轴承外圈夹扁，甚至将轴卡住。轴承的工作温度一般低于100。高温工作的轴承，要将所选用的配合作适当的修正。 2滚动轴承配合公差带的选择 根据径向当量动负荷Fr的大小和性质进行选择。 （1）安装向心轴承和向心角接触轴承的轴颈和外壳孔公差带按表9-2、表9-3选择。,续表,（
13、3）公差等级的选择。与轴承配合的轴或外壳孔的公差等级与轴承精度有关。轴承精度高时，所选用的公差等级也要高些；对同一公差等级的轴承，轴与轴承内孔配合时，轴选用的公差等级比外壳孔与轴承外径配合时外壳孔选用的公差等级要高一级。例如，与P0，P6（P6x）级轴承配合的轴，其公差等级一般为IT6，外壳孔一般为IT7。 9.3.3 滚动轴承的形位公差 为避免套圈安装后产生变形，轴颈、外壳孔应采用包容要求，并规定更严的圆柱度公差。轴肩和外壳孔肩端面应规定端面圆跳动公差。相关规定见表9-6。,9.3.4 滚动轴承的表面粗糙度,9.3.5 滚动轴承配合选用实例 (P272 略),思考题与习题,9-1 试述滚动轴承尺寸公差与公差带的特点。 9-2 选择滚动轴承与轴和外壳孔的配合时应考虑哪些因素？ 9-3 某机床转轴上安装6308/P6向心球轴承，内径为40mm，外径为90mm，该轴承受到一个4 000N的定向径向负荷，内圈随轴一起转动，而外圈静止。试确定轴颈与外壳孔的极限偏差、形位公差值和表面粗糙度参数值，并把所选公差标注在图9-7的图样上。,图9-7 练习题3标注,
