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1、第五章第五章 滚动轴承及其相配件精度滚动轴承及其相配件精度 滚动轴承是滚动轴承是标准部件标准部件，在机器中起，在机器中起着支承作用，可以减小运动副的摩擦、着支承作用，可以减小运动副的摩擦、磨损，提高机械效率。磨损，提高机械效率。合理确定滚动轴承与相配件的配合，合理确定滚动轴承与相配件的配合，轴颈和外壳孔的几何公差及表面粗糙度，轴颈和外壳孔的几何公差及表面粗糙度，保证滚动轴承正常工作。保证滚动轴承正常工作。2021/9/2315-1 5-1 滚动轴承的精度滚动轴承的精度一、滚动轴承的组成和分类一、滚动轴承的组成和分类2021/9/232按滚动体的形状分：按滚动体的形状分：球轴承球轴承 滚子轴承（
2、圆柱、圆锥）滚子轴承（圆柱、圆锥）按所能承受载荷的方向分：按所能承受载荷的方向分：向心轴承（承受径向力）向心轴承（承受径向力）向心推力轴承（承受径向、轴向力）向心推力轴承（承受径向、轴向力）推力轴承（承受轴向力）推力轴承（承受轴向力）2021/9/235二、滚动轴承的公差等级及应用二、滚动轴承的公差等级及应用1 1、滚动轴承的公差等级、滚动轴承的公差等级 由轴承由轴承尺寸公差尺寸公差和和旋转精度旋转精度决定，决定，GB/T307.3GB/T307.3把轴承的精度加以分级。把轴承的精度加以分级。向心轴承分为向心轴承分为 2 2、4 4、5 5、6 6、0 0 五级；五级；圆锥滚子轴承分为圆锥滚子
3、轴承分为 4 4、5 5、6x6x、0 0 四级。四级。2 2级精度最高，级精度最高，0 0级精度最低。级精度最低。N1005/P6 30210/P6x 7010C/P5 6203N1005/P6 30210/P6x 7010C/P5 62032021/9/2362 2、滚动轴承公差等级的应用示例、滚动轴承公差等级的应用示例 0级级（普通级）：广泛用于旋转精度（普通级）：广泛用于旋转精度和运转平稳性和运转平稳性要求不高要求不高的一般旋转机构的一般旋转机构中，如普通机床的变速机构、进给机构，中，如普通机床的变速机构、进给机构，汽车、拖拉机的变速机构，普通减速器、汽车、拖拉机的变速机构，普通减速器
4、、水泵及水泵及农业机械农业机械等通用机械的旋转机构。等通用机械的旋转机构。2021/9/237 5级级（较高级）、（较高级）、6级级、6x级级（中级）：（中级）：多用于旋转精度和运转平稳性多用于旋转精度和运转平稳性要求较高要求较高或转速较高的旋转机构中，如普通机床或转速较高的旋转机构中，如普通机床主轴轴系（前支承采用主轴轴系（前支承采用5级，后支承采用级，后支承采用6级）和比较精密的仪器、仪表、机械的级）和比较精密的仪器、仪表、机械的旋转机构。旋转机构。2021/9/238 4级级（高级）：多用于转速很高或旋（高级）：多用于转速很高或旋转精度转精度要求很高要求很高的机床和机器的旋转机构的机床和
5、机器的旋转机构中，如高精度磨床和车床、精密螺纹车床中，如高精度磨床和车床、精密螺纹车床和齿轮磨床等的主轴轴系。和齿轮磨床等的主轴轴系。2级级（精密级）：多用于（精密级）：多用于精密机械精密机械的的旋转机构中，如精密坐标镗床、高精度齿旋转机构中，如精密坐标镗床、高精度齿轮磨床和数控机床的主轴轴系。轮磨床和数控机床的主轴轴系。2021/9/2395-2 5-2 滚动轴承相配件的精度滚动轴承相配件的精度一、滚动轴承的内、外径公差带一、滚动轴承的内、外径公差带 为了便于互换和大批量生产，轴承为了便于互换和大批量生产，轴承内径与轴颈的配合采用内径与轴颈的配合采用基孔制基孔制，轴承外，轴承外径与外壳孔的配
6、合采用径与外壳孔的配合采用基轴制基轴制。公差带配置在零线下方，基本偏差公差带配置在零线下方，基本偏差为为上偏差等于零上偏差等于零。2021/9/23102021/9/2311二、滚动轴承相配件的公差带二、滚动轴承相配件的公差带 制造滚动轴承时，内、外圈公差带已制造滚动轴承时，内、外圈公差带已经确定，因此，使用轴承时，要由轴颈经确定，因此，使用轴承时，要由轴颈和外壳孔的公差带来实现所需的配合性和外壳孔的公差带来实现所需的配合性质。质。GB/T275 GB/T275规定了与规定了与0 0级和级和6 6级级滚动轴承滚动轴承相配合的轴颈和外壳孔的常用公差带。相配合的轴颈和外壳孔的常用公差带。轴颈轴颈1
7、717种公差带，种公差带，外壳孔外壳孔1616种公差带种公差带2021/9/2312与滚动轴承配合的与滚动轴承配合的轴颈常用公差带轴颈常用公差带17种种2021/9/2313与滚动轴承配合的与滚动轴承配合的外壳孔外壳孔常用公差带常用公差带16种种2021/9/2314三、滚动轴承与轴径、外壳孔配合的选择三、滚动轴承与轴径、外壳孔配合的选择 为了防止轴承内圈与轴以及外圈与外为了防止轴承内圈与轴以及外圈与外壳孔在机器运转时产生不应有的相对滑动，壳孔在机器运转时产生不应有的相对滑动，必须选择适当的配合。必须选择适当的配合。选择时，应考虑的选择时，应考虑的主要因素主要因素如下：如下：2021/9/23
8、15Fra.定向负荷定向负荷Fr1 1、轴承套圈相对于负荷方向的运转状态、轴承套圈相对于负荷方向的运转状态2021/9/2316b.旋转负荷旋转负荷FrFr2021/9/2317c.摆动负荷摆动负荷FrFr2021/9/23182 2、负荷的大小、负荷的大小 根据径向当量动负荷根据径向当量动负荷Pr与径向额定与径向额定动负荷动负荷Cr的比值确定轴承的负荷状态。的比值确定轴承的负荷状态。分为：分为：轻负荷轻负荷 Pr/Cr0.07 正常负荷正常负荷 0.07 Pr/Cr0.15 重负荷重负荷 0.15 Pr/Cr2021/9/23193 3、滚动轴承游隙的选用和调整、滚动轴承游隙的选用和调整 轴
9、承的游隙是指在无载荷的情况下，轴承的游隙是指在无载荷的情况下，轴承内外圈间所能移动的最大距离。轴承内外圈间所能移动的最大距离。做径向移动者称为做径向移动者称为径向游隙径向游隙，做轴向，做轴向移动者称为移动者称为轴向游隙轴向游隙。径向游隙分为：径向游隙分为：2、0、3、4、5共五组共五组 0组为基本组。组为基本组。2021/9/23204 4、工作温度的影响、工作温度的影响 轴承工作时，由于摩擦发热和其他热轴承工作时，由于摩擦发热和其他热源的影响，套圈的温度会高于相配件的温源的影响，套圈的温度会高于相配件的温度。内、外圈的热膨胀都会使相应的配合度。内、外圈的热膨胀都会使相应的配合发生变化。发生变
10、化。轴承工作温度高于轴承工作温度高于100时，应对所时，应对所选择的配合作适当的修正。选择的配合作适当的修正。2021/9/23215 5、旋转精度的影响、旋转精度的影响 当轴承有较高的旋转精度要求时，当轴承有较高的旋转精度要求时，为了消除弹性变形和振动的影响，避免为了消除弹性变形和振动的影响，避免采用间隙配合，与轴承内圈配合的轴颈采用间隙配合，与轴承内圈配合的轴颈应采用公差等级应采用公差等级 IT5 制造，与外圈配合制造，与外圈配合的外壳孔应采用公差等级的外壳孔应采用公差等级 IT6 制造。制造。2021/9/23226 6、轴颈与外壳孔的结构和材料轴颈与外壳孔的结构和材料 轴承套圈与其相配
11、件的配合，不应由于轴颈轴承套圈与其相配件的配合，不应由于轴颈或外壳孔的不规则形状而导致轴承内、外圈的或外壳孔的不规则形状而导致轴承内、外圈的不正常变形。不正常变形。对于对于剖分式剖分式的外壳孔与轴承外圈的配合，不的外壳孔与轴承外圈的配合，不宜采用过盈配合，但也不应使外圈在外壳孔内宜采用过盈配合，但也不应使外圈在外壳孔内转动。转动。为了保证轴承有足够的支承面，当轴承安为了保证轴承有足够的支承面，当轴承安装于薄壁外壳、轻合金外壳或空心轴上时，应装于薄壁外壳、轻合金外壳或空心轴上时，应采用比厚壁壳、铸铁外壳或实体轴采用比厚壁壳、铸铁外壳或实体轴更紧更紧的配合的配合2021/9/2323 在很多情况下
12、，为了有利于安装和拆在很多情况下，为了有利于安装和拆卸，特别是对于重型机械，为了缩短拆换卸，特别是对于重型机械，为了缩短拆换轴承或修理机器的时间，轴承采用间隙配轴承或修理机器的时间，轴承采用间隙配合。合。当需要采用过盈配合时，常采用分离当需要采用过盈配合时，常采用分离型轴承或内圈带锥孔和带紧定套或退卸套型轴承或内圈带锥孔和带紧定套或退卸套的轴承。的轴承。7、安装与拆卸方便、安装与拆卸方便2021/9/2324 当要求轴承的一个套圈在运动中能当要求轴承的一个套圈在运动中能够轴向游动时，轴承外圈与外壳孔的配够轴向游动时，轴承外圈与外壳孔的配合应采用间隙配合。合应采用间隙配合。8、游动轴承的轴向位移
13、、游动轴承的轴向位移9、转速较高、冲击负荷情况、转速较高、冲击负荷情况 最好都具有过盈配合性质最好都具有过盈配合性质2021/9/23255-3 5-3 滚动轴承相配件的精度设计滚动轴承相配件的精度设计 尺寸公差尺寸公差 几何公差几何公差 表面粗糙度表面粗糙度2021/9/2326一、轴径和外壳孔的尺寸公差带代号的选择一、轴径和外壳孔的尺寸公差带代号的选择 对轴承的对轴承的旋转精度旋转精度和和运动平稳性运动平稳性无无特殊要求，轴承游隙为特殊要求，轴承游隙为 0 0 组游隙，轴为组游隙，轴为实心或厚壁空心钢制轴，外壳（箱体）实心或厚壁空心钢制轴，外壳（箱体）为铸钢或铸铁件，轴承的工作温度不超为铸
14、钢或铸铁件，轴承的工作温度不超过过100100时，根据附表时，根据附表5-15-1、5-25-2进行选择进行选择2021/9/2327二、轴径和外壳孔的几何公差和表面粗二、轴径和外壳孔的几何公差和表面粗 糙度参数值的选择糙度参数值的选择Ra1.6Ra1.6 40k640k6 80H780H7 80H7 80H7 E E 40k640k60.0080.0080.0040.0040.0120.012Ra0.8Ra0.8Ra3.2Ra3.22021/9/2328三、三、滚动轴承相配件精度设计示例滚动轴承相配件精度设计示例 以一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴上的以一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴上的深沟球轴承
15、为例，说明滚动轴承深沟球轴承为例，说明滚动轴承相配件精度相配件精度设计过程。设计过程。2021/9/2329例例5-1 5-1 已知减速器输入轴两端采用一对已知减速器输入轴两端采用一对62086208深沟球轴承（深沟球轴承（d=40mmd=40mm，D=80mmD=80mm），经计算轴），经计算轴承的径向当量动负荷承的径向当量动负荷P Pr r=2.9kN=2.9kN。试确定轴颈。试确定轴颈和外壳孔的公差带和外壳孔的公差带代号、几何公差值和代号、几何公差值和表面粗糙度参数值，表面粗糙度参数值，并标注在图样上。并标注在图样上。2021/9/2330解：解：减速器属于一般机械，轴的转速不减速器属于
16、一般机械，轴的转速不高，所以选用高，所以选用 0 0 级轴承。级轴承。该轴承内圈与轴一起旋转，外圈安该轴承内圈与轴一起旋转，外圈安装在剖分式外壳孔中不旋转。因此，内圈装在剖分式外壳孔中不旋转。因此，内圈相对于负荷方向旋转，它与轴的配合应紧相对于负荷方向旋转，它与轴的配合应紧一些，外圈相对于负荷方向固定，它与外一些，外圈相对于负荷方向固定，它与外壳孔的配合应松一些。壳孔的配合应松一些。2021/9/2331 查机械设计手册，得查机械设计手册，得62086208深沟球轴承深沟球轴承的额定动负荷的额定动负荷Cr=29.5kNCr=29.5kN，所以所以 Pr/Cr=0.098Pr/Cr=0.098，
17、查，查表表5-45-4 知该知该轴承负荷属于正常负荷。轴承负荷属于正常负荷。因此，按轴承工作条件，从因此，按轴承工作条件，从附表附表5-15-1、5-25-2中分别选取轴颈公差带为中分别选取轴颈公差带为40k640k6，外壳孔公差带为外壳孔公差带为80H780H7。2021/9/2332 按按附表附表5-35-3选取几何公差值：选取几何公差值：轴颈圆柱度公差为轴颈圆柱度公差为0.004mm0.004mm；轴肩轴向圆跳动公差为轴肩轴向圆跳动公差为0.012mm0.012mm；外壳孔圆柱度公差为外壳孔圆柱度公差为0.008mm 0.008mm。2021/9/23332021/9/2334 按按附表
18、附表5-45-4选取轴颈和外壳孔的表选取轴颈和外壳孔的表面粗糙度参数值：面粗糙度参数值：轴颈轴颈RaRa的上限值为的上限值为0.8m0.8m；轴肩端面圆轴肩端面圆RaRa的上限值为的上限值为3.2m 3.2m；外壳孔外壳孔RaRa的上限值为的上限值为1.6m1.6m。2021/9/23352021/9/2336将确定好的上述各项公差标注在图样上将确定好的上述各项公差标注在图样上Ra1.6Ra1.6 40k640k6 80H780H7 80H7 80H7 E E 40k640k60.0080.0080.0040.0040.0120.012Ra0.8Ra0.8Ra3.2Ra3.22021/9/2337作业：作业：教材教材P104P104，5-65-6 按时交作业，过后不按时交作业，过后不收，作业质量收，作业质量计入平时计入平时成绩成绩！2021/9/2338