第六章 滚动轴承,键和螺纹的互换性 第一节 滚动轴承1.1 滚动轴承的互换性和公差等级一、 滚动轴承的互换性 TBTCHDddDd外圈 内圈 滚动体 保持架 DαdDa) 向心轴承 b) 圆锥滚子轴承 c) 角接触球轴承 d) 推力轴承 图6-1 滚动轴承的类型 二、 滚动轴承的公差等级及其应用1．滚动轴承的公差等级．滚动轴承的公差等级 滚动轴承的公差等级由轴承的尺寸公差和旋转精度决定 公差等级分为2、4、5、6(6x)、0共五个级，它们依次由高到低，2级最高，0级最低 2．各个公差等级的滚动轴承的应用．各个公差等级的滚动轴承的应用 1.2 滚动轴承内、外径及相配轴颈、外壳孔的公差带一、 滚动轴承内、外径公差带的特点1．单一平面平均内径：在轴承内圈任一横截面内测得的内圈内径的最大与最小直径的平均值，用dmp表示2．单一平面平均外径：在轴承外圈任一横截面内测得的外圈外径的最大与最小直径的平均值，用Dmp表示3．单一平面平均内径偏差：单一平面平均内径与公称直径（用d表示）的差，用Δdmp表示。
4．单一平面平均外径偏差：单一平面平均外径与公称直径（用D表示）的差，用ΔDmp表示 图6-2 滚动轴承单一平面平均内dmp、外径Dmp的公差带450D6(6x)20 +-2456(6x)0d0 -+ 公差等级06542基本尺寸/mm极限偏差/μm 大于到上偏差下偏差 上 偏 差下偏差上偏差下偏差上偏差下偏差上偏差下偏差内圈Δd mp18300－100－80－60－50－2.530500－120－100－80－60－2.5外圈ΔD mp50800－130－110－90－70－4801200－150－130－100－80－5表6-2部分向心轴承Δd mp和ΔD mp的极限值 二、与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的常用公差带r6m5m6j6js5k5js6h5h6h8h7 g6g5d内圈公差带k6n6p60 +-j5图6-3 与滚动轴承配合的轴颈的常用公差带 M6K7M7N6N7P6 P7K6J6J7JS6JS7H6H7H8G7外圈公差带0 +-D图6-4 与滚动轴承配合的外壳孔的常用公差带 1.3 滚动轴承与轴颈、 外壳孔配合选用一、选择滚动轴承与轴颈、外壳孔配合一、选择滚动轴承与轴颈、外壳孔配合时应考虑的主要因素时应考虑的主要因素1. 轴承套圈相对于负荷方向的运转状态(考虑滚道的磨损)(1) 轴承套圈相对于负荷方向固定 如图6-5（a）－ （d）(2) 轴承套圈相对于负荷方向旋转 Fr a)图6-5 轴承套圈相对于负荷方向的运转状态Frb) FrFc c)图6-5 轴承套圈相对于负荷方向的运转状态FrFcd) (3) 轴承套圈相对于负荷方向摆动 当大小和方向按一定规律变化的径向负荷依次往复地作用在套圈滚道的一段区域上时，这就表示该套圈相对于负荷方向摆动。
图6-6 摆动负荷A BFFcFrFFcFFF 结论：结论：（（1） 当套圈相对于负荷方向固定时，该套圈与轴颈或外壳孔的配合应稍松些，一般选用具有平均间隙较小的过渡配合或具有极小间隙的间隙配合2） 当套圈相对负荷方向旋转时该套圈与轴颈或外壳孔的配合应较紧，一般选用过盈小的过盈配合或过盈概率大的过渡配合必要时，过盈量的大小可以通过计算确定3） 当套圈相对于负荷方向摆动时，该套圈与轴颈或外壳孔的配合的松紧程度，一般与套圈相对于负荷方向旋转时选用的配合相同，或稍松一些 2. 负荷的大小 轴承与轴颈或外壳孔配合的选择，应依据所承受载荷的性质（轻、正常、重负荷）依次越来越紧3.径向游隙 GB/T 4604—1993规定，轴承的径向游隙共分五组：第2组，0组，第3、4、5组，游隙的大小依次由小到大其中，0组为基本游隙组 0组径向游隙值适用于一般的运转条件、常规温度及常用的过盈配合，对于采用较紧配合、内外圈温差较大、需要降低摩擦力矩及深沟球轴承承受较大轴向载荷或需改善调心性能的工况，宜采取3、4、5组游隙值6.其他因素二、 与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的公差等级的确定4.轴承工作时的微量5.轴承工作时的温度轴向移动 小 结（1）滚动轴承的公差等级由高到低分为2、4、5、6（6x）、0 ，其中0级精度最低，称为普通及，应用最广。
2）滚动轴承与轴颈和壳体孔配合的配合尺寸公差带的特点 滚动轴承单一平面平均内、外径（ dmp、Dmp）是滚动轴承内、外圈分别与轴颈和壳体孔配合的配合尺寸，它们的公差带均在零线下方，且上偏差均为零（见图6-2）3）与滚动轴承相配合的轴颈和壳体孔的公差带是从《极限与配合》标准中选出的，见图6-3、图6-4 （4）滚动轴承与轴颈和壳体孔配合的基准制（由标准件决定） 由于滚动轴承是标准件，所以内圈与轴颈的配合采用基孔制；外圈与壳体孔的配合采用基轴制值得注意的是：内圈与轴颈的配合的配合性质，不能只看轴的基本偏差代号例如，内圈与基本偏差为h的轴配合，形成的是过渡配合，与k、m、n的轴形成的是过盈配合5）滚动轴承配合的选择一般采用类比法选择时需考虑的因素较多，可根据轴承所受负荷的类型，先大致确定配合类别，见表6-10，具体选择可参见表6-4～表6-7 径向负荷与套圈的 相对关系负荷的类型 配合的选择相对静止局部负荷 选松一些的配合，如较松的过渡配合或间隙较小的间隙配合相对旋转循环负荷 选紧一些的配合，如过盈配合或较紧的过渡配合相对于套圈在有限 范围内摆动摆动负荷 循环负荷或略松一点6）轴颈和外壳孔的尺寸公差、形位公差与表面粗糙度轮廓幅度参数值等的选择参见表6-8、表6-9。
表6-4 第二节 第二节 键的互换性键的互换性 图6-7普通平键的联接结构2.12.1 平键联接的公差与配合平键联接的公差与配合 一、 概述一、 概述 AALbhd-t1D+t2t1t2AA 图6-8 键联接中键宽与槽宽的公差带二、 键联接的公差与配合二、 键联接的公差与配合 键公差带轴槽公差带轮毂槽公差带D10H9bN9h9h9h9JS9P9P9-0+ 配合种类尺寸b的公差配 合 性 质 及 应 用键键槽轮毂槽松联接h9H9D10键在轴上及轮毂上均能滑动主要用于导向平键，轮毂可在轴上作轴向移动正常联接N9Js9键在轴上及轮毂中均固定用于载荷不大的场合紧密联接P9P9键在轴上及轮毂上均固定，而比上种配合更紧主要用于载荷较大、载荷具有冲击性以及双向传递扭矩的场合表6-5 键宽与轴槽及轮毂槽宽的公差与配合 2.22.2 花键联接花键联接一、概述一、概述 花键有如下优点：花键有如下优点：（（1）载荷分布均匀，承载能力强，可传递更大的扭矩；）载荷分布均匀，承载能力强，可传递更大的扭矩； （（2）导向性好；）导向性好；（（3）定心精度高，满足了高精度场合的使用要求定心精度高，满足了高精度场合的使用要求。
c) 三角花键 a) 矩形花键 b) 渐开线花键 图6-9花键的主要尺寸参数BDBD二、二、 矩形花键矩形花键 1. 花键定心方式花键定心方式 图6-10花键的定心方式b) 小径定心 a) 大径定心c) 键宽定心 2. 矩形花键联接的公差与配合矩形花键联接的公差与配合 选择配合种类时，首先要根据内、外花键之间是否有轴向移动，确定固定联接还是非固定联接 对于内、外花键之间要求有相对移动，而且移动距离长、移动频率高的情况，应选用配合间隙较大的滑动联接，以保证运动灵活性及配合面间有足够的润滑层 对于内、外花键之间定心精度要求高，传递扭矩大或经常有反向转动的情况，则选用配合间隙较小的紧滑动联接 对于内、外花键间无需在轴向移动，只用来传递扭矩，则选用固定联接3. 矩形花键联接公差与配合的选用 4. 矩形花键联接的形位公差和表面粗糙度要求（1）形位公差要求 内、外花键的小径定心表面的形状公差和尺寸公差的关系应遵守包容要求。
图6-11 矩形花键的位置度公差标注6×7H11 EQSE34H106.328H73.20.02M A MA34a110.83.26×7d10 EQS0.02M A MEA 6×7H11 EQSE34H106.3A28H73.2A0.015图6-12 矩形花键的对称度公差标注28h734a110.83.2E6×7d10 EQSA0.015A 加工表面内花键外花键Ra不大于小径1.60.8大径6.33.2键侧6.31.6表6-7 花键表面粗糙度推荐值(μm)（2）表面粗糙度要求 5. 矩形花键联接的标注代号 •矩形花键的检测有单项测量和综合检验两类•单件小批生产中，用通用量具分别对各尺寸（d、D、B）进行单项测量，并检测键宽的对称度、键齿（槽）的等分度和大、小径的同轴度等形位误差项目•大批量生产，一般都采用量规进行检验，用综合通规（对内花键为塞规、对外花键为环规(如图8-8、图8-9)，来综合检验小径d、大径D和键（键槽）宽B的作用尺寸，包括上述位置度（等分度、对称度）和同轴度等形位误差然后用单项止端量规（或其他量具）分别检验尺寸d、D、B的最小实体尺寸合格的标志是综合通规能通过，而止规不应通过。
图6-13检验内花键的综合塞规图6-14检验外花键的综合环规6. 矩形花键的检测 小 结 1． 平键、半圆键联接的公差与配合（从《极限与配合》标准中选出） 平键联接的键宽与键槽宽b是决定配合性质和配合精度的主要参数平键、半圆键联接采用基轴制配合国标对键宽规定了一种公差带（h9），对轴和轮毂的键槽宽各规定了三种公差带由这些公差带构成三组配合，分别得到规定的三种联接类型，即较松联接、一般联接和较紧联接，它们的应用见表8-2 应根据使用要求和应用场合确定其配合类别平键、半圆键联接的非配合尺寸精度要求较低，它们的公差分别见表8-3、表8-52． 矩形花键联接的定心方式及极限与配合 花键有矩形花键、渐开线花键和三角形花键，其中矩形花键应用最广国标规定了矩形花键联接的尺寸系列、定心方式及极限与配合1）矩形花键联接定心方式 矩形花键有大径（D）结合面、小径（d）结合面和键侧（B）结合面(D、d、B分别为三个结合面的配合尺寸，见图8-4)其中只有一个为主要结合面，它决定花键联接的配合性质，称为定心表面按定心表面的不同，矩形花键有大径D定心、小径d定心、和键（槽）宽B定心三种定心方式，国标规定矩形花键采用小径定心。
（2）矩形花键的极限与配合（从《极限与配合》标准中选出） 矩形花键的极限与配合分为一般用途的矩形花键和精密传动的矩形花键，它们的公差带见表8-7矩形花键的配合采用基孔制，即内花键的D、d、和B的基本偏差不变，依靠改变外花键的D、d和B的基本偏差，以获得不同松紧的配合由这些公差带构成内、外花键的各种配合（配合的种类和配合特点见本章相关内容），分别得到三种联接形式，即滑动联接、紧滑动联接和固定联接配合的选择主要应根据定心精度要求、传递转矩的大小以及是否有轴向移动来选择，具体可参见本章相关内容3． 键槽和花键的形位公差和表面粗糙度 键槽的形位公差有键槽对轴线的对称度、键槽两工作侧面的平行度键槽的两工作侧面为配合面，其表面粗糙度Ra值要小于槽底的表面粗糙度Ra值具体规定见本章相关内容内、外花键形位公差和表面粗糙度等的规定（或推荐）见本章相关内容4． 花键的标注见本章相关内容 第三节 螺纹的互换性与检测（选学内容） 学 习 指 导 本章学习目的是了解普通螺纹互换性的特点及其公差标准的应用学习要求是了解普通螺纹主要几何误差对互换性的影响；建立螺纹作用中径的概念；通过对螺纹公差带分布的分析掌握普通螺纹公差与配合的特点及螺纹精度的选择；了解影响机床丝杠位移精度的因素；掌握丝杠与螺母的公差与配合及丝杠公差在图样上的标注方法。
一．螺纹的种类和使用要求 1、普通螺纹 通常也称紧固螺纹，主要用于联接和紧固各种机械零件这类螺纹联接的使用要求是可旋合性(便于装配和拆换)和联接的可靠性 2．传动螺纹 这类螺纹通常用于传递运动或动力螺纹联接的使用要求是传递动力的可靠性或传递位移的准确性 3．紧密螺纹 这类螺纹用于密封联接螺纹的使用要求是结合紧密，不漏水、不漏气和不漏油 二．普通螺纹的基本牙型和主要几何参数 1．基本牙型2．大径D或d3．螺距P4．小径D1或d15．中径D2或d26．单一中径D2a 或d2a7．牙型角α和 牙型半角α /28．螺纹旋合长度图6-15普通螺纹的基本牙型 D1(d1)30°60°P/2P/4P/8H/8HH/4D2(d2)D (d)螺纹轴线P 三、螺纹中径合格性的判断原则1．作用中径的概念 螺纹的作用中径是在规定的旋合长度内，恰好包容实际螺纹的一个假想螺纹的中径该假想螺纹具有基本牙型的螺距、牙型半角和牙型高度，并在牙顶和牙底留有间隙，以保证不与实际螺纹的大小径发生干涉 根据中径合格性判断原则，合格的螺纹应满足下列关系式： 对于外螺纹 d2m≤d2maxd2a ≥d2min 对于内螺纹 D 2m≥D 2max D2a ≤D 2min 由于作用中径的存在以及螺纹中径公差的综合性，因此中径合格与否是衡量螺纹互换性的主要依据。
判断中径的合格性应遵循泰勒原则泰勒原则: 实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径 2. 螺纹中径合格性判断原则： 四、普通螺纹的公差与配合1.螺纹的公差等级 螺纹配合由内外螺纹公差带组合而成，国家标准《普通螺纹 公差》GB/T197－2003将普通螺纹公差带的两个要素 ————公差带的大小即公差等级和公差带位置即基本偏差进行标准化，组成各种螺纹公差带 表6-8 螺纹公差等级(摘自GB/T197—2003) 螺纹直径公差等级内螺纹小径D14、5、6、7、8内螺纹中径D24、5、6、7、8外螺纹大径d4、6、8外螺纹中径d23、4、5、6、7、8、9 2 .螺纹的基本偏差0D2D1D基本牙型GEIESTTD2/2TD1/2EI/2ES=TDD2D1基本牙型HTD2/2TD1/2EI=0T图6-16内螺纹公差带位置 基本牙型esdd2es/2d1d1maxTTd2/2Td/2eiefg0h基本牙型Td/2Td2/2d1maxd1d2d0ei=－Tes=0T图6-17外螺纹公差带位置 在生产中，为了减少螺纹刀具和量规的品种、规格，提高经济效益，GB197-81规定了内、外螺纹的选用公差带，见书表9-4。
表中所列的内螺纹11种公差带和外螺纹14种公差带可以任意组成各种配合 公差带的确定：是螺纹公差等级和基本偏差的组合表示方法是公差等级后加上基本偏差代号如外螺纹：6f；内螺纹：6H与普通尺寸标注有差别 配合的选用：理论上，表中的内外螺纹可以构成各种配合，但从保证足够的接触高度出发，最好选用H/g、H/h、G/h的配合 表面粗糙度： 国标有普通螺纹的表面粗糙度推荐值 一般情况下，选用中等精度、中等旋合长度的公差带，即内螺纹公差带常选6H、外螺纹公差带6h、6g应用较广3. 螺纹公差带组合及选用原则 表6-9 普通螺纹推荐公差带 •普通螺纹的标记由螺纹代号、公差带代号和旋合长度代号三部分组成，三个代号之间用短横线“—”分开 •螺纹代号：粗牙普通螺纹用“M”及公称直径表示，细牙普通螺纹还应加注螺距，用“×”连接左旋螺纹应在螺纹代号后加注“左”，右旋螺纹则不标注•螺纹公差带代号：包括中径公差带代号和顶径公差带代号若两者代号相同，只标注一个代号若两者代号不同，则前者为中径公差带代号，后者为顶径公差带代号。
•旋合长度代号：可标注旋合长度代号，也可直接标注旋合长度数值当采用中等旋合长度时，“N”省略不标•举例：外螺纹： M20—5g6g—S 内螺纹： M20×1.5 左—6H 内外螺纹配合时：M20×2—6H/5g6g—S 4.普通螺纹的标记 五、螺纹测量1、综合测量 用螺纹量规检验螺纹属于综合测量在成批生产中，普通螺纹均采用综合量法 综合测量是根据前面介绍的螺纹中径合格性的准则（泰勒原则），使用螺纹量规（综合极限量规）进行测量 螺纹量规分为“通规”和“止规”，检验时，“通规”能顺利与工件旋合，“止规”不能旋合或不完全旋合，则螺纹为合格反之，“通规”不能旋合，则说明螺母过小，螺栓过大，螺纹应返修当“止规”能通过工件，则表示螺母过大，螺栓过小，螺纹是废品 通端螺纹环规止端螺纹环规d2maxd2mind1maxdmaxdmin通端光滑卡规图6-18 环规检验外螺纹 图6-19 塞规检验内螺纹D2maxD2minD1minDminD1max止端螺纹 塞规通端螺纹塞规通端光滑塞规止端光滑塞规 对大尺寸普通螺纹、精密螺纹和传动螺纹，除了可旋合性和联接可靠以外，还有其它精度和功能要求，生产中一般都采用单项测量。
单项测量螺纹的方法很多，最典型的是用万能工具显微镜测量螺纹的中径、螺距和牙型半角用工具显微镜将被测螺纹的牙型轮廓放大成像，按被测螺纹的影像，测量其螺距、牙型半角和中径，因此该法又称为影像法 在实际生产中，测量外螺纹中径多用三针量法该方法简单，测量精度高，应用广泛2.单项测量 小小 结结1. 普通螺纹（1）普通螺纹的主要术语和几何参数有：基本牙型、大径（D、d）、小径（D1、d1）、中径（D2、d2）、作用中径、单一中径（D2a、d2a）、实际中径、螺距（P）、牙型角（α）与牙型半角（α/2）、螺纹旋合长度2）作用中径的概念及中径合格条件 作用中径的大小影响可旋合性，实际中径的大小影响联接可靠性中径合格与否应遵循泰勒原则，将实际中径和作用中径均控制在中径公差带内3）普通螺纹公差等级 螺纹公差标准中，规定了d、d2和D1、D2的公差它们各自的公差等级见表9-1螺距和牙型不规定公差（由中径公差带控制），外螺纹的小径d1和内螺纹的大径D也不规定公差 （4）基本偏差 对于外螺纹，基本偏差是上偏差（es），有e、f、g、h四种；对于内螺纹，基本偏差是下偏差（EI），有G、H两种。
公差等级和基本偏差组成了螺纹公差带国标规定了常用公差带，见表9-4所示一般情况下，应尽可能选用表中规定的优先选用的公差带公差带的选用见本章有关内容 （5）螺纹的旋合长度和精度等级 螺纹的旋合长度分为短、中、长三种，分别用代号S、N和L表示，其数值见表9-5 当螺纹的公差等级一定时，旋合长度越长，加工时产生螺距累积偏差和牙型半角偏差可能越大因此，螺纹按公差等级和旋合长度规定了三种精度等级：精密级、中等级、粗糙级各精度等级的应用见本章有关内容同一精度等级，随旋合长度的增加应降低螺纹的公差等级（见表9-4）6）螺纹在图样上的标注见本章有关内容7）螺纹的检测分为综合检测和单项检测。