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1、一、滚动轴承精度设计1、滚动轴承是标准化部件，一般由外圈、内圈、滚动体（滚子或钢球）和保持架组成。滚动轴承的类型：向心滚子轴承、向心推力球轴承、推力球轴承、推力向心滚子轴承滚动轴承的外径D、内径d是配合尺寸，分别与外壳和轴颈相配合。滚动轴承与外壳孔及轴颈的配合属于光滑圆柱体配合，其互换性为完全互换；而内、外圈滚道与滚动体的装配一般采用分组装配，其互换性为不完全互换。滚动轴承具有摩擦系数小，润滑简便、易于更换等许多优点，因而，在机械制造中作为转动支承得到广泛应用。轴承结构图132452、标准规定规定了两种尺寸公差带、两种形状公差。目的：控制轴承的变形程度、轴承与轴颈和外壳孔的配合尺寸精度.向心或
2、向心推力轴承内圈和外圈都是薄壁件，在制造过程中或在自由状态下制造过程中或在自由状态下都容易变形；而当轴承内圈与轴、外圈与外壳孔装配后装配后，又容易使这种变形得到纠正。两种尺寸公差是：轴承的单一内径（ds）与外径（Ds）的极限偏差（ds、Ds）；单一平面的平均内径（dmp）与外径（Dmp）的极限偏差（dmp、Dmp）。两种形状公差轴承单一径向平面内，内径（ds）的变动量ds；外径（Ds）的变动量Ds轴承平均内径的变动量dmp轴承平均外径的变动量Dmp合格滚动轴承应同时满足规定的两种公差两种公差的要求。计算滚动轴承与孔、轴结合的间隙或过盈时，应以平均尺寸平均尺寸为准。向心滚动轴承的旋转精度包括：1
3、.轴承内、外圈的径向跳动；2.轴承内、外圈端面对滚道的跳动；3.内圈基准端面对内孔的跳动；4.外径表面母线对基准端面的倾斜度变动量等。滚动轴承的精度等级滚动轴承的精度等级根据GB/T307.3-2005国家标准的规定，向心滚动轴承按其尺寸公差和旋转精度分为五个公差等级，用0，6，5，4，2表示。精度依次提高，0级公差轴承精度最低，2级公差精度最高，其公差带如图所示。0级轴承常称为普通级轴承，在机械中应用最广。它主要用于旋转精度要求不高的机构。例如，普通机床中的变速箱和进给箱，汽车、拖拉机的变速箱，普通电机、水泵、压缩机和汽轮机中的旋转机构等。6，5，4级轴承应用于转速较高和旋转精度也要求较高的
4、机械，如机床主轴、精密仪器和机械中使用的轴承。2级轴承用于旋转精度和转速很高的机械，如坐标镗床主轴、高精度仪器和各种高精度磨床主轴所用的轴承。滚动轴承的内、外径公差滚动轴承的内、外径公差公差数值：参见有关资料公差带位置：滚动轴承外圈和外壳孔的配合，采用基轴制基轴制；内圈与轴颈的配合采用基孔制基孔制。轴承内圈通常与轴一起旋转。为防止内圈和轴颈的配合相对滑动而产生磨损，影响轴承的工作性能，要求配合面间具有一定的过盈，但过盈量不能太大。因此国标GB307.1-2005规定：公差带均为单向制单向制，而且统一采用公差带位于以公称直径为零线的下方，即上偏差为零，下偏差为负值的分布.内圈基准孔公差带位于以公
5、称内径d为零线的下方。即上偏差为零，下偏差为负值。轴承外圈安装在外壳孔中，通常不旋转，考虑到工作时温度升高会使轴膨胀，两端轴承中有一端应是游动支承，可把外圈与外壳孔的配合稍松一点，使之能补偿轴的热胀伸长量，否则，轴承内部就有可能卡死。国标GB/T307.1-2005规定：轴承外圈的公差带位于公称尺寸公称尺寸D为零线的下方为零线的下方。注意：它与具有基本偏差h的公差带相类似，但公差值不同。3、滚动轴承的配合的选择、滚动轴承的配合的选择1)径向负荷的性质作用在轴承上的径向负荷，一般是由定向负荷（如皮带的拉力或齿轮的作用力）和旋转负荷（如机件的离心力）合成的。按照作用方向与套圈的相对运动关系，径向负
6、荷可以分为：abcd（l）局部负荷与套圈相对静止的径向负荷称为局部负荷。作用在静止套圈上的方向不变的径向负荷Fr即为局部负荷，如图（a）中的外圈和图（b）中的内圈所承受的负荷。（2）循环负荷与套圈相对旋转的径向负荷称为循环负荷。作用在旋转套圈上的方向不变的径向负荷Fr，即为循环负荷，如右图（3）摆动负荷局部负荷与较小的循环负荷的合成。承受摆动负荷的套圈，其合成的径向负荷相对于套圈在有限范围内摆动，只有套圈的一部分受到负荷的作用。承受局部负荷的套圈局部负荷的套圈应选较松的过渡配合或较紧较松的过渡配合或较紧的间隙配合的间隙配合，以便使套圈滚道间的摩擦力矩带动套圈转位，使套圈受力均匀，延长轴承的使用
7、寿命。承受循环负荷的套圈循环负荷的套圈应选过盈配合或较紧的过渡过盈配合或较紧的过渡配合配合，其过盈量的大小以不使套圈与轴颈或外壳孔配合表面产生爬行现象为原则。承受摆动负荷承受摆动负荷时，其配合要求与承受循环负荷时与承受循环负荷时相同或略松一些相同或略松一些，以提高轴承的使用寿命。2)径向负荷的大小向心轴承负荷的大小用径向当量动负荷Pr与径向额定动负荷Cr的比值区分。承受重负荷或冲击负荷重负荷或冲击负荷的套圈，容易产生变形，使配合面受力不均匀，引起配合松动，选较紧的配合选较紧的配合；承受较轻的负荷较轻的负荷，可选较松的配合较松的配合。3)其它因素负荷大小Pr/Cr轻负荷0.07正常负荷0.070
8、.15重负荷0.15轴承工作时，由于摩擦发热和其他热源的影响，套圈的温度高于与其配合零件的温度。轴承内圈与轴的配合可能变松；外圈与外壳孔的配合可能变紧，从而影响轴承的轴向游隙，故工作温度较工作温度较高高时，应对选用的配合进行适当的修正修正。为轴承的安装与拆卸方便，对重型机械用的大型或特大型的轴承，宜采用较松的配合；随着轴承尺寸的增大，过盈配合的过盈应随之增大，间隙配合的间隙应随之增大；当轴承的旋转速度较高，又在冲击振动负荷下工作时，轴承与轴和外壳孔的配合最好都选过盈配合。轴颈和外壳孔的公差等级随轴承的公差等级、旋转精度和运动平稳性的提高而应相应提高。与0、6两公差等级的轴承相配合的轴颈和外壳孔
9、的公差等级，一般分别为IT6和IT7。综上所述，影响滚动轴承配合选用的因素很多，通常难以用计算法确定，所以在实际设计时常采用类比法。课本中表分别列出安装向心轴承和角接触轴承的轴颈和外壳孔的公差带的选择，可供设计时参考。滚动轴承与轴颈、外壳孔的配合时应主要考虑因素套圈与负荷方向的关系;负荷的大小;径向游隙;其他因素:温度的影响;轴颈与外壳孔的结构和材料的影响;轴承组件的轴向游动;旋转精度及旋转速度的影响;公差等级的协调;轴承的安装与拆卸。4、轴颈和外壳孔的形位公差和表面粗糙度、轴颈和外壳孔的形位公差和表面粗糙度轴颈或外壳孔的形位误差，会使轴承安装后套圈变形和产生歪斜，因此为保证轴承正常运转，除了
10、正确地选择轴承与轴颈及壳体的公差等级外，应对其配合面的配合表面的表面粗糙度评定参数值、圆柱度公差以及端面的圆跳动公差提出合理的要求。5、滚动轴承的标注、滚动轴承的标注在装配图上装配图上标注滚动轴承与轴和外壳孔的配合时，只需标注标注轴和外壳孔的公差带轴和外壳孔的公差带代号。代号。零件图上标注示例广泛用作轴和轴上传动之间的可拆联结可拆联结，用以传递转矩转矩，有时作轴上传动件的导向导向。 键可分为平键、半圆键、切向键和楔形键等几种，其中平键又可分为普通平键和导向平键两种。花键分为矩形花键和渐开线两种。我国发布了GB1095-79平键 键和键槽的剖面尺寸、GB/T1144-2001矩形花键 尺寸、公差
11、和检验等国家标准。 简简介介二、键和花键的公差与检测配合尺寸公差 非配合尺寸公差 位置公差 表面粗糙度 1、 平键联结的公差、配合与检测1979年发布的标准已在1990年经确认继续有效GB109679普通平键型式与尺寸GB156779薄型平键型式与尺寸GB109779导向平键型式与尺寸GB156479普通楔键型式与尺寸GB109679钩头楔键型式与尺寸GB109679半圆键型式与尺寸 第一节第一节 平键联结的公差与配合平键联结的公差与配合 配配合合面面分分析析：平平键键联联结结通通过过键键的的侧侧面面与与轴轴键键槽槽和和轮轮毂毂键键槽槽的的侧侧面面相相互互接接触触来来传传递递扭扭矩矩。所所以以
12、，它它们们的的宽宽度度b b是是配配合尺寸，应规定较严的公差。合尺寸，应规定较严的公差。 1 1） 配合尺寸公差配合尺寸公差 键键宽宽与与键键槽槽宽宽的的配配合合采采用用基基轴轴制制配配合合，这这是是因因为为键键是标准件，是平键联结中的是标准件，是平键联结中的“轴轴”。 国国家家标标准准GB1095-79GB1095-79平平键键、 键键和和键键槽槽的的剖剖面面尺尺寸寸从从GB/T1801-1999GB/T1801-1999选取公差带。选取公差带。 键键宽宽规规定定一一种种公公差差带带，对对轴轴和和轮轮毂毂的的键键槽槽宽宽各各规规定定三三种种公差带，构成三组配合，以满足各种不同用途的需要。公差
13、带，构成三组配合，以满足各种不同用途的需要。 非配合尺寸非配合尺寸t t、t t1 1、h h、l四个四个轴键槽深轴键槽深t t和轮毂键槽深和轮毂键槽深t t1 1 GB1095-79 GB1095-79专门规定；专门规定；键高键高h h的公差带一般采用的公差带一般采用h11h11，键长，键长l l公差带采用公差带采用h14 h14 ，轴键槽长度的，轴键槽长度的公差带用公差带用 H14 H14 2 2）非配合尺寸公差）非配合尺寸公差 3 3） 位置公差位置公差 为为保保证键宽证键宽与与键键槽槽宽宽之之间间具有足具有足够够的接触面的接触面积积和避免装配困和避免装配困难难，应应分分别规定轴键槽对轴
14、的轴线和轮毂键槽对孔的轴线的对称公差别规定轴键槽对轴的轴线和轮毂键槽对孔的轴线的对称公差 图图11-2 键宽度和键槽宽度键宽度和键槽宽度b的公差带示意图的公差带示意图配合种类尺寸b的公差带应用键轴键槽轮毂键槽较松联结H9D10用于导向平键，轮毂在轴上移动正常联结h9N9JS9键在轴键槽和轮毂键槽中均固定，用于载荷不大的场合较紧联结P9P9键在轴键槽和轮毂键槽中均牢固地固定，用于载荷较大、有冲击和双向转矩的场合4 4、 表面粗糙度表面粗糙度 键和键槽配合面内的表面粗糙度参数键和键槽配合面内的表面粗糙度参数RaRa值取为值取为12.5um 12.5um 键槽尺寸和公差的标注示例键槽尺寸和公差的标注
15、示例 图图11-3 轴键槽尺寸和公差标注示轴键槽尺寸和公差标注示例（对称度公差采用独立原则）例（对称度公差采用独立原则）图图11-4 轮毂键槽尺寸和公差标注轮毂键槽尺寸和公差标注示例（对称度公差采用最大实体要示例（对称度公差采用最大实体要求）求）矩形花键的主要尺寸和定心方法 矩形花键的尺寸系列、公差和标注 三、矩形花键联结的公差、配合三、矩形花键联结的公差、配合按截面形状不同划分，其中矩形花键应用最广、渐开线花键定心性好、导向精度高、承载能力强 1、矩形花键的主要尺寸和定心方法 1 1） 主要尺寸主要尺寸 小径小径d d，大径，大径D D 、键宽键宽和和键键槽槽宽宽B B 2 2） 花花键联结
16、键联结的使用要求的使用要求 内、外花内、外花键键的定心要求；的定心要求； 键侧键侧面与面与键键槽面接触均匀要求；槽面接触均匀要求； 装配后需作装配后需作轴轴向相向相对对滑滑动动与否的要求；与否的要求； 机械机械强强度和耐磨性的要求。度和耐磨性的要求。 3 3） 定心方法定心方法 花花键键三个三个结结合面都可作配合面，但只能合面都可作配合面，但只能选选一个一个为为主来确定内、外主来确定内、外花键的配合性质，确定配合性质的结合面称为定心表面。（非定心直花键的配合性质，确定配合性质的结合面称为定心表面。（非定心直径表面之间有相当大的间隙，以保证它们不接触，键槽宽径表面之间有相当大的间隙，以保证它们不
17、接触，键槽宽B B作传递扭作传递扭矩和起导向作用，应具有足够精度）。矩和起导向作用，应具有足够精度）。 （a）小径定心）小径定心 （b）大径定心）大径定心 （c）键侧（键槽侧）定心）键侧（键槽侧）定心 国际标准化组织及我国均采用国际标准化组织及我国均采用小径定心小径定心 采用小径定心的原因：采用小径定心的原因： a a、可可提提高高零零件件的的机机械械强强度度和和硬硬度度，从从而而提提高高定定心心的的平平稳稳性，（尺寸、形状精度等）性，（尺寸、形状精度等） b b、获获得更高的定心精度得更高的定心精度 注意注意： 2 2、矩形花键的尺寸系列、公差和标注、矩形花键的尺寸系列、公差和标注 国标国标
18、GB/T1144-2001GB/T1144-2001的有关规定的有关规定 1 1） 尺寸系列尺寸系列 主要尺寸主要尺寸d d、D D、B B三种三种 键键数数规规定定为为偶数：偶数：6 6、8 8、1010三种三种 花花键规键规格：格：NXdXDXB NXdXDXB （键键数数X X小径小径X X大径大径X X键宽键宽） 如：如：8X52X58X10 8X52X58X10 花键副：花键副：键数键数小径小径d（H7/f7）大径大径D（H10/a11）键宽（键宽（H11/d10）内花键：内花键：852H758H1010H11外花键：外花键：852f758a1110d102）公差与配合）公差与配合
19、1 1尺寸公差尺寸公差 为为了了减减少少拉拉刀刀的的数数目目，花花键键联联结结采采用用基基孔孔制制配配合合，尺尺寸寸公差公差带带与与GB/T1801-1999GB/T1801-1999中中规规定的尺寸公差定的尺寸公差带带一致。一致。 2 2形位公差形位公差 a a、内、外花、内、外花键键小径定心表面的形状公差和尺寸公差的关系遵小径定心表面的形状公差和尺寸公差的关系遵守包容原守包容原则则 b b、为为避免装配困避免装配困难难，应应控制花控制花键键的分度的分度误误差。差。 综合检验综合检验即应规定位置度公差，应采用相关原则，用即应规定位置度公差，应采用相关原则，用花键量规进行检验，单项检验时，则规
20、定键（键槽）两侧面的花键量规进行检验，单项检验时，则规定键（键槽）两侧面的中心平面对定心表面轴线的对称度公差和花键等分度公差。中心平面对定心表面轴线的对称度公差和花键等分度公差。 3 3表面粗糙度表面粗糙度 内花键：内花键：小径表面小径表面Ra Ra 0.8um 0.8um， 键槽侧面键槽侧面Ra Ra 3.2um 3.2um ， 大径表面大径表面Ra Ra 6.3um; 6.3um; 外花键：小径表面外花键：小径表面Ra Ra 0.8um 0.8um， 键侧面键侧面Ra Ra 0.8um 0.8um ， 大径表面大径表面Ra Ra 3.2um 3.2um 1 1、单键的检测单键的检测 1 1
21、）在在单单件件小小批批中中，键键和和键键槽槽的的尺尺寸寸可可用用千分尺，游千分尺，游标标卡尺等普通卡尺等普通计计量器具量器具测测量。量。 轴轴键键槽槽对对基基准准轴轴线线的的对对称称度度误误差差可可用用“V“V型型”块和指示表测量。块和指示表测量。 2 2）在在成成批批，大大量量生生产产中中，键键槽槽的的宽宽度度可可用量用量块块或极限量或极限量规检验规检验。 对对称度称度误误差可用差可用键键槽槽对对称度量称度量规检验规检验。 四、四、单键和矩形花键的检测单键和矩形花键的检测 1 1）为为保保证证花花键键装装配配形形式式的的要要求求，验验收收内内、外外花花键键采采用用花花键键塞塞规规、环环规规分分别别检检验验内内、外外花键的实际花键的实际尺寸和形位尺寸和形位误误差的差的综综合合结结果。果。 2 2）还还要要分分别别检检验验其其小小径径、大大径径和和键键宽宽的的实际实际尺寸是否超出各自的最小尺寸是否超出各自的最小实实体尺寸。体尺寸。2、矩形花键的检测、矩形花键的检测
