《常用结合件的互换性.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常用结合件的互换性.doc（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第6章 常用结合件的互换性课时：4学时重点：各结合件配合的选择难点: 螺纹的作用中径及其合格性判断原则6.1 滚动轴承的互换性一、滚动轴承的组成和型式滚动轴承是各种机械设备中广泛应用的标准部件，它由内圈、外圈、滚动体和保持架等零件组成。如图（挂图）所示。滚动轴承由于应用的埸合不同， 设计和制造了各种不同的形式，按轴承所能承受负荷的作用方向分为：向心轴承（深沟球轴承及圆柱滚子轴承）主要用以承受径向负荷。推力轴承仅能承受轴向负荷。向心推力轴承能承受径向与轴向同时作用的联合负荷。按轴承中滚动体的种类分为：球轴承、滚子轴承、滚针轴承。滚动轴承工作时，其内圈与轴、外圈与外壳孔不作相对运动，仅滚动体相对于
2、内、外圈旋转。工作时要求运转平稳，在较高转速和较大载荷下具有一定的工作寿命，并且应可以拆卸更换。二、 滚动轴承的公差等级及其应用GB/T307.31996中规定，按滚动轴承的基本尺寸精度和旋转精度将其分为：P0，P6（P6x），P5，P4，P2五个公差等级，分别对应于原标准（GB307.384）中的G，E(Ex)，D，C，B五个等级，其中，P0级精度最低，P2级精度为最高。P6x级仅用于圆锥滚子轴承。各公差等级的滚动轴承应用如下：P0级轴承在图样上可不作表示，如6203为P0级公差等级的深沟球轴承。P0级轴承用在旋转精度要求不高的一般旋转机构中，如普通机床中的变速机构、进给机构，普通电机、水泵
3、等动力机械中的旋转机构，因此，它是机械制造业中应用面最广，使用最多的轴承。P6，P5，P4级轴承通常称为精密轴承，在图样上应在轴承代号后加注级别代号，如6205/P4表示4级公差等级的深沟球轴承。精密轴承常用于旋转精度要求较高的旋转机构中。如普通机床主轴的前轴承多用5级，后轴承多用6级，较精密机床主轴的轴承采用4级。P2级用于精密机床或机械中特别精密的部位。如精密坐标镗床的主轴轴承等。三、 滚动轴承与轴颈和外壳孔的配合1. 滚动轴承内、外径公差带的特点滚动轴承内、外圈都是薄壁零件，在制造和保管过程中容易变形，但当其装配后，这种变形又往往能得到一些矫正，因此国标对轴承内、外径的尺寸公差做了两种规
4、定：（1）规定了内、外径尺寸的最大值与最小值，以限制变形量；（2）规定了内、外径的最大值与最小值的平均值（平均内径dmp、平均外径Dmp）的公差，以用于轴承的配合。轴承内圈与轴颈的配合如前所述为基孔制，外圈与壳体孔的配合为基轴制，内外径公差带如下图所示：可见，内孔虽然是基孔制配合，但其公差带位置与一般光滑工件基准孔不同，其公差带偏置在零线以下。这种特殊的布置给配合带来一个特点，即在采用相同轴公差带的前提下，其所得的配合比一般孔、轴配合要紧些，这是为了适应滚动轴承配合的特殊需要。因为大多数情况下，轴承内圈是随传动轴轴颈一起转动，传递扭矩，不允许有相对运动，故两者配合应具有一定的过盈，但由于其是薄
5、壁零件，又常常需要维修拆换，故过盈量又不宜过大，而一般基准孔的公差带，布置在零线的上侧，若选用过盈配合则可能过盈量较大，若选用过渡配合，又可能出现间隙，为此国标将滚动轴承内径公差带布置在零线的下侧，这样，当其和过渡配合类中轴用的基本偏差k、m、n等构成配合时，将获得比过渡配合规定的过盈量稍大的过盈配合。并且轴的基本偏差就是配合的最小过盈，有利于配合的选用。滚动轴承外圈安装在壳体孔中，一般不传递扭矩，故其配合不要求太紧，其公差带仍象基准轴一样，布置在零线的下侧。轴承平均内、外径的公差值见有关轴承标准。2. 与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的公差带滚动轴承的公差带按所选轴承精度已经确定如前图所示，设计
6、时，只需要确定与轴承相配合的轴颈公差带和壳体孔公差带。GB/T27593中规定了轴承与轴颈（17种）和外壳孔（16种）配合的常用公差带（见表6.1）它们与轴承配合的公差带如下图所示：图中轴颈与外壳孔公差带的上、下偏差值由GB/T1800.31998查取。由图可见，轴承内圈与轴颈的配合比GB/T1800中基孔制同名配合要紧一些，g6、g5、h6、h5轴颈与轴承内圈的配合不再是间隙配合，而成为过渡配合，k5、k6、m5、m6与内圈的配合不再是过渡配合，而成为过盈配合。其余各种配合也都有所变紧。至于外圈与外壳孔的配合同GB/T1800中基轴制同名配合相比较，配合性质基本一致，相差不大。四、滚动轴承配
7、合的选择配合选择的根据主要是轴承的工作条件，如负荷类型、负荷大小、工作温度、旋转精度、旋转速度、径向游隙大小等。而其中最主要的是负荷的类型和大小。1.负荷类型：作用在轴承上的合成径向负荷，由滚动体和内、外圈来承受，根据合成径向负荷相对于套圈工作时的方向，可将合成径向负荷分为三种类型：局部负荷：负荷与套圈相对静止。即负荷作用方向始终不变地作用在套圈滚道的局部区域内。如图：固定不转的外圈所承受的即为局部负荷。循环负荷：负荷与套圈相对旋转。即负荷顺次地作用在套圈滚道的整个圆周上。如图中，旋转的内圈所承受的即为循环负荷。摆动负荷：负荷与套圈在一定区域内相对摆动。即负荷的大小和方向变动地作用在套圈滚道的
8、部分圆周上。对于局部负荷，一般应采用较松的配合，以便于装拆，并使套圈在工作过程中，在冲击、振动和磨擦力的作用下缓慢转动，以保证套圈滚道全部区域都参加工作而磨损均匀，从而延长轴承寿命，但也不能太松，一般应选过渡配合或具有极小间隙的间隙配合。对循环负荷，为保证轴承的正常运动，应选紧一点的配合，即较紧的过渡配合或较小过盈的过盈配合。过盈的大小，以轴承在负荷下工作时，其套圈在轴上或外壳孔内的配合表面上不产生“爬行”现象为原则。但过盈量不可太大，否则会使轴承内部的游隙减少以至完全消失，产生过大的接触应力，从而影响其工作性能。对摆动负荷，其配合的松紧与循环负荷相同或稍松一点。1. 负荷的大小：国标将当量径
9、向负荷P分成：轻、正常和重负荷三种情况：轻负荷 P0.07c (c为轴承额定动负荷)正常负荷 0.07c0.15c轴承在重负荷和冲击负荷作用下，套圈易变形，减小了过盈量，使配合松动。因此，对于重负荷，应选较紧的配合，负荷愈重，其配合过盈量应愈大，承受变动的负荷要比承受平稳的负荷选用较紧的配合。2. 旋转精度和旋转速度对旋转精度要求较高的轴承，应避免采用间隙配合，以减少由于的存在而产生的变形和振动。旋转精度越高一般应配合越紧。旋转速度越高时，也应选越紧的配合。此外，还要考虑轴承的工作温度、径向游隙、轴和外壳孔的材料、装拆是否频繁等因素。表6.2、6.3可供选择时参考。五、配合面的形位公差和表面粗
10、糙度与轴承配合的表面应具有较高的圆柱度要求，轴承的定位端面应有端面圆跳动的要求，其公差值见表6.4所示。与轴承配合的表面应具有较高的表面质量，其粗糙度参数值见表6.5所示。标注示例：应用举例：在Z4012型台钻上，皮带轮通过花键套带动主轴旋转，花键套与轴承座间装有两个6205的深沟球轴承，皮带施给轴承的Pmax=500N,而6205的C=11KN，试选择轴承的配合及标注轴颈和外壳孔的形位公差、表面粗糙度值。解：轴承主要承受皮带的拉力作用，且负荷方向不变，故不转的外圈承受局部负荷，内圈随花键套一起旋转，为循环负荷。由于500/11000=0.045，即P=0.045C 属轻负荷。台钻旋转精度要求
11、一般，故轴承选P0级精度。由此查表取：花键套外径（轴）公差带为j6 轴承座孔 公差带为J7（整体式，且不允许有轴向位移，故选紧一点）。形位公差和表面粗糙度如上图：6.2 键和花键结合的互换性通过键使轴与轴上零件结合在一起的联结称为键联结。键和花键主要用于轴和带毂零件（如齿轮、蜗轮等），实现周向固定以传递转矩的轴毂联接。其中，有些还能实现轴向固定以传递轴向力；也可用做导向联接。键联结属可拆卸联结，在机械中应用广泛。一、平键结合的互换性平键结合是单键联结中应用最多的联结（此外还有半圆键、楔键等），平键又分为普通平键和导向平键两种。普通平键用于固定联结，导向平键用于导向联结。平键制造经济，装拆方便，
12、且对中性较好，可用于较高精度联结，固应用广泛。1. 平键联结的剖面尺寸平键联结的剖面尺寸及键槽型式都已标准化，如下图所示：2. 平键联结的公差与配合由于键联结所传递的扭矩和导向运动是通过键和键槽两者的侧面进行的，因此，键与键槽的宽度（b）是单键联结的主要参数。（1） 键宽b的公差带在键联结中，由于键宽同时要与轴槽宽和轮毂槽的宽度分别配合，且配合性质的要求往往不同，所以，国家标准规定，键宽采用基轴制配合。且标准对键宽尺寸b仅规定了一种公差带h9，这样键可采用精拔型钢，其长宽尺寸均不需加工。（2）配合种类平键联结中宽度的不同配合是依靠改变轴槽和轮毂槽的宽度公差带的位置来实现的，根据不同用途的需要，
13、键联结可分为：配合种类尺寸b的公差应用范围键轴槽毂槽较松联结h9H9D10主要用于导向平键。如车床变速箱中的滑移齿轮一般联结N9Js9单件和成批生产且载荷不大时。如一般机械制造中用于定位及传递扭矩较紧联结P9P9传递重载、冲击载荷或双向扭矩时GB对键的其它尺寸也只规定了一种公差带，如键高尺寸为h11,键长h14轴槽长H14等，各尺寸公差带的上下偏差见139页表6.12。3. 键槽的位置公差和表面粗糙度在键联结中除了对有关尺寸有公差要求外，键槽实际中心平面对其基准轴线的对称度误差也要加以控制，因为对称度误差会造成键联结装配困难，还使键的工作面受力为均，装配后键和键槽发生弹性变形，从而影响其配合性
14、质。对称度公差应根据功能要求和键宽尺寸选取，一般可按GB1184-1996中79级对称度公差选取。当键长L与键宽b之比大于或等于8时（L/b8时）键槽两侧面对轴线应有平行度公差要求。且当b6时，平行度公差选用7级；当b836时，选用6级；当b40时，平行度公差选用5级。键侧的Ra2.5m；键槽侧的Ra3.2m；槽底的Ra6.312.5m；标注如图所示：二、花键联结件的互换性花键联结是通过花键孔和花键轴作为联结件，用以传递扭矩和轴向移动的，花键孔是将若干个键槽与轮毂制成一个整体，花键轴是将若干个键与轴制成一个整体。与平键联接相比，花键联结具有下列优点：定心精度高；导向性好；承载能力强。因而在机械
15、中获得广泛应用。当然花键在制造上比平键的成本要高。花键联结可作固定联结，也可作滑动联结。1. 矩形花键的定心方式花键联结的互换性由内、外花键的大径D、小径d和键（糟）宽B三个主要尺寸参数所确定，若要求这三个尺寸同时起配合定心作用，以保证内、外花键同轴度是很困难的，而且它们的配合性质还会受到内、外花键形位误差的影响。在实际设计中，应将其中一个参数规定较高的精度，作为主要配合尺寸而起定心作用，其余两参数则规定较低精度，作为次要配合尺寸，并留有较大间隙，以补偿其形位误差的影响，同时避免制造装配上的困难。此外由于扭矩是通过键与键槽的侧面来传递的，因此键和键槽宽即使不作定心尺寸也应有一定的精度。旧标准规定的定心方式有如下三种：传统工艺以大径定心用得较多，因为通常花键轴硬度较高，用外圆磨容易使大径达到较高精度，而花键孔硬度稍低点，可用花键拉刀来保证其大径的精度。但是当花键孔硬度要求较高（HRC40以上）时花键孔定心面粗糙度参数要求小Ra1.25m时 宜采用小径定心单件生产或D120mm时因为硬度高需要热处理，而热处理后变形往往
