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1、1,内容提要:,第6章 滚动轴承的公差与配合,1.滚动轴承的公差等级及其应用; 2.滚动轴承内径和外径的公差带; 3.与滚动轴承配合的孔、轴公差带(取自 GB/ 1801 2009); 4.滚动轴承与孔、轴配合的选用; 5.轴颈和外壳孔的尺寸公差、几何公差和表面粗糙度及其在图样上的标注。,2,它们的精度设计,实际上是尺寸公差、几何公差和表面粗糙度在以上典型零件中的实际应用。,本章开始学习典型零部件的精度设计。,主要介绍,滚动轴承,键和花键,圆锥,普通螺纹,圆柱齿轮,6.1 滚动轴承的公差带及特点,根据轴承受力方向分为: 单列向心轴承(径向轴承):主要承受径向负荷,较高转速, 向心推力轴承:同时
2、承受径向负荷和较大轴向负荷 推力轴承:只承受轴向负荷,不能承受径向负荷,由于高速离心力作用,故不宜支承高速轴。 滚子形状有:球形、圆柱、圆锥、鼓形、针形等等。,为了实现滚动轴承的互换性的要求,国家标准规定了滚动轴承公差及其配合标准等。,滚动轴承配合尺寸的互换性要求是完全互换, 而其组成零件之间的互换则是不完全互换。,包括: 滚动轴承尺寸精度、旋转精度,测量方法、 配合标准 与滚动轴承相配合的轴颈和壳体孔的尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等,滚动轴承的选用应综合考虑上述因素,11,6.2 滚动轴承的公差等级及其应用,圆锥滚子轴承的公差等级为五级,分别用 0、6x、5、4、2表示。 推力轴承的公差等
3、级为四级,分别用 0、6、5、4、表示。,滚动轴承尺寸精度、旋转精度,13,2. 各公差等级的应用,0 级(普通级):,多用于旋转精度和运动平稳性要求较高或转速较高的旋转机构中(如普通机床主轴支承)。,最广泛地应用于精度要求不高的一般旋转机构中。,6(6X) 级(中等级)和5级(较高级):,5 级,6 级,14,多用于转速很高和旋转精度要求很高的机床或机器的旋转机构中(如精密机床主轴支承)。,多用于特别精密机床的主轴支承(如坐标镗床主轴支承) 。,4 级(精密级):,2 级(超精级):,4 级,5 级,2 级,4 级,国家标准为了控制轴承的变形程度和配合精度,对轴承制造公差分别规定了尺寸公差、
4、形状公差和旋转精度。,6.3 滚动轴承与孔、轴配合公差带,1.尺寸精度是 轴承内径、外径的制造公差 轴承内圈宽度、外圈宽度的制造公差 圆锥滚柱轴承装配高的精度等,旋转精度是: 成套轴承内、外圈的径向跳动 成套轴承内、外圈的轴向跳动 内圈端面对内孔的垂直度 外圈表面对端面的垂直度,尺寸公差: 轴承单一内径和外径的偏差 ds ,Ds 轴承单一平均内径和外径的偏差 dmp ,Dmp,内圈,外圈宽度B,C 轴承内圈,外圈单一宽度的偏差 Bs ,Cs 轴承内圈,外圈单一宽度的变动量 VBs ,VCs,形状公差: 轴承单一径向平面内,内径和外径的 变动量,Vdsp, VDsp 轴承平均内径和外径的变动量V
5、dmp ,VDmp,旋转精度是: 成套轴承内、外圈的径向跳动Kia,Kea 成套轴承内、外圈的轴向跳动Sia,Sea 内圈端面对内孔的垂直度Sd 外圈表面对端面的垂直度SD,滚动轴承内圈与轴配合按基孔制, 但内径的公差带位置却与一般基准孔相反。上偏差为0,下偏差为负。,3.滚动轴承内、外圈公差带,内圈与轴同步运转,二者应为过盈配合,但内圈为薄壁件,易弹性变形,过盈量不宜过大(随时装换),如按一般基孔制将内孔公差带分布0线上侧,当用过盈配合时,所得过盈量过大;改用过渡配合,又可能出现间隙,不能保证具有一定过盈。,轴承内圈内径与轴基孔制配合,但由于其内径dmp公差带在零线以下,而国际标准中基孔制孔
6、公差带在0线之上,所以同一轴公差带(如k5)与内圈形成配合比一般基孔制同名配合要紧一些。,滚动轴承外圈与壳体孔配合应按基轴制, 外径的公差带位置与一般基准轴相同,但 公差值是特殊规定的。,6.4 滚动轴承与轴和外壳体孔的配合,国家标准推荐了: 与各级精度滚动轴承配合的轴和壳体孔的 尺寸公差带 与各级精度滚动轴承配合的轴和壳体孔的 形位公差(圆柱度、端面跳动) 与各级精度滚动轴承配合的轴和壳体孔的 配合表面粗糙度,轴承内圈内径与轴基孔制配合,但由于其内径dmp公差带在零线以下,而国际标准中基孔制孔公差带在0线之上,所以同一轴公差带(如k5)与内圈形成配合比一般基孔制同名配合要紧一些。,滚动轴承外
7、圈与壳体孔相配采用基轴制 与公差配合国标中的基轴制同名配合相比,也不完全相同。Dmp公差带位置与一般基准轴相同但Dmp公差值特殊 如孔M6与轴承外径配合,与一般M6/h5也不同。,29,1.与滚动轴承配合的孔、轴公差带,孔、轴公差带均选自GB/T 1801 2009。,(轴承外径),孔的公差带,30,由图可见,轴承内圈与轴的配合比极限与配合标准中基孔制的配合要紧一些。,H,轴的公差带,2.滚动轴承配合的选择,选择配合时一般采用类比法,并综合考虑的以下因素: 负荷的方向、性质、大小 工作条件、工作温度、旋转精度 轴承的公差等级、类型、尺寸大小 相配轴、壳体孔的材料、结构 安装与拆卸,(1)定向负
8、荷:是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的局部区域上的负荷。,负荷类型,(2)循环负荷:是作用于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滚道的整个圆周上的负荷。,(3)摆动负荷:是作用于轴承上的合成径向负荷于套圈在一定区域内相对摆动,即负荷向量经常变动地作用在套圈滚道的局部圆周上的负荷。,2负荷大小,套圈与轴或壳体孔配合最小过盈取决于负荷大小 当径向负荷P0.07C轻负荷, 0.07CP0.15C 正常负荷 P0.15C 重负荷 C轴承额定负荷,内圈受循环负荷时,与轴最小过盈: R轴承受最大负荷(KN) K轴承系列系数,轻系列
9、K=2.8,中系列 K=2.3重系列K=2 b内圈配合宽度(b=B-2r,B-轴承外宽, r-倒角)-m,轴承内圈受循环负荷时,为避免破裂按套圈许用应力计算最大过盈:,3其它因素: (1)负荷大,有较高旋转精度要求,消除 弹性变形与振动不采用间隙 (2)轻负荷精密要求:消除孔轴形状误 差采用 小间隙。 (3)尺寸愈大,配合应紧。 (4)空心轴,薄壁壳体,轻合金壳体比实 心,厚壁,钢铸铁孔配合要紧。,(5)剖分式壳体比整体要松,重型机械、 配合应松,内圈或外圈沿轴向游走, 配合较松,以免应力集中。 (6)其余考虑温度,材料、旋转精度与速 度,是否拆卸等因素。 参考表6-5,6-6,6-7,6-8
10、 , 6-9。,42,孔、轴公差带的选用,(参照表6.5 表6.8选用),43,续表6.2,44,45,孔、轴几何公差和表面粗糙度的选用,1. 几何公差(如表6.9所示),例如6级向心轴承,d =45, D =100。,轴颈:t = ? 轴肩: t1 = ?,外壳孔:,轴:,t = ? 外壳孔肩: t1 = ?,46,表面粗糙度(如表6.9所示),例如 d =45h6 ,,轴颈Ra的上限值为0.8m,端面为3.2 m 。,外壳孔Ra的上限值为1.6m,端面为3.2 m 。,D=100J7。,47,试用类比法确定外壳孔、轴颈公差,,例6.1 某一级齿轮减速器的小齿轮轴,由6级单列向心轴承(dDB
11、=409023)支承,见图。 P=4000N, C=32000N。,并将它们标注在装配图和零件图上。,轴颈,外壳孔,48,解:,(1)求公差带(由题意可知),为正常负荷(0.070.15C) ;, 轴承内圈承受负荷:,负荷大小:,P/C=4000/32000=0.125,,旋转负荷;,查表6.6得轴公差带,40k5,49,查表6.7得外壳孔的公差带为,H7,齿轮旋转精度较高,, 取90H6,50, 查表6.1得轴承的极限偏差,轴承内圈极限偏差为,ES = 0,EI = -10m。,轴承外圈极限偏差为,es = 0,ei = -13 m。,公称 尺寸 /mm,公称 尺寸 /mm,51, 画尺寸公
12、差带图(见图6.7),图6.7,52,(2)求配合表面的几何 公差(查表6.8),轴,圆柱度公差,端面圆跳动,t = 0.0025,t = 0.008,孔,圆柱度公差 t = 0.006,端面圆跳动 t = 0.015,53,(3)求各表面的Ra上限值 (查表6.7),轴:40k5,轴肩 1.6 m,轴颈0.4m,54,孔90H6:,外壳孔1.6m,外壳孔肩3.2m,55,装配图的标注,56,零件图的标注,57,课 堂 练 习,1.有一6级6309的滚动轴承,内圈为45mm,外圈为100mm。内圈与轴配合为j5,外圈与外壳孔配合为H6,试画出配合的尺寸公差带图,并计算其极限间隙和极限过盈。,内
13、圈:Xmax+5m Xmin-16m,外圈: Xmax+35m Xmin0,58,2. 皮带轮内孔与轴的配合为40H7js6,0级滚动轴承内圈与轴的配合为40js6,试画出上述两种配合的尺寸公差带图。并根据平均过盈或平均间隙比较它们的配合的松紧。,解:(1) 皮带轮内孔与轴:40H7/js6 X平均 = +12.5m,(2) 轴承内圈与40js6 y平均 = - 6m,(3) 结论:轴承与轴的配合 比皮带 轮与轴的配合要紧。,59,本章重点:,1.滚动轴承的公差等级及其应用范围; 2.滚动轴承的内、外径公差特点两种公差和公差带位置; 3.滚动轴承的配合特点标准部件、薄壁件和易损件; 4.滚动轴承配合的选用基准制、配合选用依据、配合表面的几何公差和表面粗糙度以及公差在图样上的标注。,