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6滚动轴承、键和螺纹的互换性•6.1概述•6.2滚动轴承的互换性•6.3键的互换性•6.4螺纹结合的互换性•6.5螺纹的检测滚动轴承、键和螺纹件都是应用最广的标准件。滚动轴承是标准化的部件，应用广泛。其主要作用是支承旋转轴系以减少摩擦或磨损。与滑动轴承相比，具有滑动摩擦系数小、润滑简单、便于更换等优点。键是一种可以拆卸的标准连接体。主要起到传递扭矩和导向作用。螺纹在机器中起到常用于连接零件、传递动力和运动。比如机床丝杠。6.1概述6.2.1滚动轴承的类型6.2滚动轴承的互换性滚动轴承组成：典型的滚动轴承结构由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。其内圈内径d与轴颈配合，外圈外径D与外壳孔配合。滚动轴承的分类：按可承受负荷的方向分向心轴承推力轴承向心推力轴承按滚动体的形状分球轴承滚子轴承滚针轴承滚动轴承的工作性能和使用寿命不仅取决于轴承本身的制造精度，还与滚动轴承相配合的轴颈和外壳孔的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度以及安装正确与否等因素有关。滚动轴承公差国标（GB307.3—2005）规定，轴承按尺寸精度和旋转精度分为五个精度等级（向心轴承）0、6、5、4、2•0级轴承称为普通级，在机械制造业中应用最广，用于旋转精度要求不高、中等负荷、中等转速的一般机构中。•6级轴承应用于旋转精度和转速要求较高的旋转机构中。•5、4级轴承应用于旋转精度和转速要求高的旋转机构中。•2级轴承应用于旋转精度和转速要求特别高的旋转机构中。6.2.2滚动轴承的公差等级及其应用6.2.3滚动轴承的公差带及特点轴承内圈内径与轴颈的配合采用基孔制；轴承外圈外径与外壳孔的配合采用基轴制。1.滚动轴承内圈内径公差带滚动轴承内圈与轴颈的配合应具有一定的过盈但过盈量不宜过大。因此，国标规定轴承基准孔公差带位于零线的下方。如图所示。2.滚动轴承外圈外径公差带滚动轴承外圈与外壳孔之间一般不作相对运动，国标规定轴承基准轴公差带位于零线的下方，如图所示。6.2.4滚动轴承与轴和外壳孔的配合及其选用1.轴和外壳孔的公差带由于轴承内径（基准孔）和外径（基准轴）的公差带在轴承制造时已确定，因此轴承内圈和轴颈、外圈和壳体孔的配合面间的配合性质，主要由轴颈和外壳孔的公差带决定。即，轴承配合的选择就是确定轴颈和外壳孔的公差带。国家标准GB/T275—1993《滚动轴承与轴和外壳的配合》对与0级和6(6x)级轴承配合的轴颈规定了17种公差带，外壳孔规定了16种公差带，如图6-3所示。图6-3轴承与轴和外壳孔配合的常用公差带关系图2.滚动轴承与轴径、外壳孔配合的选择※※※1）轴承承受负荷的类型根据轴承所承受的负荷对于套圈作用的不同，可分为三类：(1)定向负荷合成径向负荷始终不变地作用在套圈滚道的某一局部区域上。图6-4定向负荷内圈旋转定向负荷外圈旋转旋转负荷内圈旋转旋转负荷外圈旋转滚动轴承配合选择的主要依据是滚动轴承的种类、尺寸大小和滚动轴承套圈承受负荷的类型、大小及轴承的游隙等因素。（2）旋转负荷作用在轴承上的合成径向负荷与套圈相对旋转，依次作用在套圈的整个轨道上。图7-2-4（3）摆动负荷作用在轴承上的合成径向负荷在套圈滚道的一定区域内相对摆动。当Fr＞Fc时（图7-2-4），合成负荷在轴承下方AB区域内摆动，不旋转的套圈承受摆动负荷，旋转的套圈承受旋转负荷。当Fr＜Fc时，合成负荷沿整个圆周变动，不旋转的套圈承受旋转负荷，而旋转的套圈承受摆动负荷。•受定向负荷的套圈配合应选松一些，一般应选用过渡配合或具有极小间隙的间隙配合。•受旋转负荷的套圈配合应选较紧的配合，一般应选用过盈量较小的过盈配合或过盈概率大的过渡配合。•受摆动负荷的套圈配合松紧程度应介于前两种负荷之间。2）轴承负荷的类型和大小向心轴承负荷的大小可用当量动负荷Pr与额定动负荷Cr的比值区分：Pr≤0.07Cr时为轻负荷；0.07Cr＜Pr≤0.15Cr时为正常负荷；Pr＞0.15Cr时为重负荷。负荷越大配合过盈量应越大。3）工作温度轴承工作时，由于摩擦发热和其他热源的影响，使轴承套圈的温度经常高于与它相配合轴颈和外壳孔的温度。由此，内圈因热膨胀与轴颈的配合变松，外圈因热膨胀与外壳孔的配合变紧，所以轴承工作温度高于100°C时，应对选择的配合进行修正。4）旋转精度和旋转速度对于承受较大负荷且旋转精度要求较高的轴承，为了消除弹性变形和振动的影响，应避免采用间隙配合，但也不宜太紧。轴承的旋转速度越高，应选用越紧的配合。5）安装与拆卸轴承的条件考虑轴承安装与拆卸方便，宜采用较松配合。7）轴承尺寸大小随着轴承尺寸的增大，选择的过盈配合的过盈量越大，间隙配合的间隙量越大。8）轴承游隙游隙过大，会引起转轴较大的径向跳动和轴向窜动，轴承产生较大的振动和噪声；游隙过小，尤其是轴承与轴颈或外壳孔采用过盈配合时，则会使轴承滚动体与套圈产生较大的接触应力，引起轴承的摩擦发热，以致降低寿命。因此轴承游隙的大小应适度。6）轴颈和外壳孔的公差等级应与轴承的公差等级相协调与0级、6级配合的轴颈一般为IT6，外壳孔一般为IT7。6.3键的互换性键连接和花键连接是一种可拆式连接，广泛应用于轴和轴上传动件之间的连接，以传递扭矩，也可用作轴上传动件的导向6.3.1平键联接的互换性键键花键平键半圆键切向键矩形花键渐开线花键三角形花键楔键键的分类平键半圆键切向键楔键矩形花键渐开线花键三角形花键bd-t1t1d+t2hLAAA—At2b—键宽和键槽宽度t1、t2—轴键槽和轮毂键槽深度h—键的高度d—轴和轮毂的直径平键连接是通过键的侧面分别与轴键槽和轮毂键槽的侧面相互接触传递运动和扭矩一、普通平键连接的特点bD+t2bd-t1轮毂键槽轴键槽平键连接的基本构成：键、轴键槽、轮毂键槽LAA1、平键连接的公差带和配合种类配合种类尺寸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二、普通平键连接的公差与配合平键配合公差带图+0Ih9H9D10键宽公差带轴键槽公差带轮毂键槽公差带较松键联结正常键联结较紧键联结h9N9JS9h9P9P9b1）键槽（轴键槽或轮毂键槽）对轴及轮毂轴线的对称度，按GB/T1184-2000《形状和位置公差未注公差值》标准中的对称度公差7—9级选取。2、键联接的位置公差及表面粗糙度要求2）轴槽和轮毂槽的两个工作侧面，Ra取1.6-3.2um；槽底面等非配合面Ra取6.3um。050()-0.2Aφ56)+0.060+0.041Er6(A0.0216N9（）0-0.0433.23.2轴键槽的零件图轮毂键槽的零件图3.23.2+0.260.3（）09()+A0.0216JS0.021-AEH7+0.0306.33、平键和键槽的检验（1）尺寸的检验小批量生产，用游标卡尺和千分尺等大批量生产，用极限量规进行检验（2）对称度检验1）单件、小批量生产在单件小批量生产时，可用分度头、V型块和百分表测量2）大批量生产用综合量规检测a、轮毂槽对称度量规b、轴槽对称度量规6.3.2矩形花键联接的互换性矩形花键具有承载能力强、定心性好、导向精度高等优点矩形花键的特点（与平键相比※※※）：矩形花键的用途：矩形花键主要用于承载较大和精度较高的滑动连接和固定连接花键分为内花键和外花键，是把键和轴、键槽和轮毂做成一体的连接件。1、矩形花键的定心方式及选择主要参数：D—大径尺寸d—小径尺寸B—键宽注意：矩形花键的键数N一般为偶数花键：内花键和外花键矩形花键基本尺寸系列见书中表8-2-1内花键外花键N—键数矩形花键联结定心方式：花键联接主要保证内、外花键连接后具有较高的同轴度，并能传递扭矩。矩形花键联接的主要配合尺寸有大径D、小径d和键（或槽）宽B参数。花键定心方式如图8-2-4所示。内、外花键一般采用小径定心。※※※※a)b)c)图8-2-4矩形花键连接的定心方式a)小径定心b)大径定心c)键宽定心2、矩形花键的尺寸公差带与配合选择矩形花键的尺寸公差带3、矩形花键的形位公差与配合（1）在大批量生产时，采用花键综合量规来检验矩形花键，因此对键宽需要遵守最大实体要求。对键和键槽只需要规定位置度公差。（2）在单件、小批量生产时，对键（键槽）宽规定对称度公差和等分度公差，并遵守独立原则4、矩形花键的标注标记代号：键数N、小径d、大径D、键宽（键槽宽）B例如：花键N=6，d=23H7/f6，D=26H10/a11，B=6H11/d10GB/T1144-2001的标记如下：花键的规格：N×d×D×B为6×23×26×6花键副：6×23H7/f6×26H10/a11×6H11/d10内花键：6×23H7×26H10×6H11外花键：6×23f6×26a11×6d105、矩形花键的检验方法检验尺寸检验形位误差检验内、外花键综合检验单项检验1）单件小批量生产在单件小批量生产时，花键尺寸和位置误差可用千分尺、游标卡尺、指示表等通用计量器具分别测量2）大批量生产在大批量生产中，内（外）花键用综合量规检测，即用综合塞（环）规同时检验内（外）花键的小径大径、各键槽宽（键宽）、大径对小径的同轴度和键（键宽）的位置度等项目。6.4螺纹结合的互换性螺栓联接举例：本章所涉及到的国家标准：GB/T192—2003《普通螺纹基本牙型》；GB/T193—2003《普通螺纹直径与螺距系列》；GB/T196—2003《普通螺纹基本尺寸》；GB/T197—2003《普通螺纹公差》；GB/T2516—2003《普通螺纹基极限偏差》；GB/T9144~9146—2003《普通螺纹优选系列》等。6.4.1螺纹的分类：按照螺纹的结合性质和使用要求，螺纹可分为：1.普通螺纹——用于连接和紧固零件所用。使用要求：可旋转，连接可靠。2.传动螺纹——用以传递力和运动及位移。使用要求：传递可靠，可旋转3.紧密螺纹——用于密封和气密不拆的螺纹连接。使用要求：足够的紧密性，连接可靠三角螺纹梯型螺纹锯齿型螺纹方型螺纹416.4.2普通螺纹主要几何参数1.原始三角形高度（H）；2.大径（D,d）；3.小径(D1，d1)；4.中径（D2，d2）；5.螺距（P）；6.单一中径；7.牙型角（α）与牙型半角（α/2）和牙侧角α1和α2；H1/8HD(d)1/4HD1(d1)D2(d2)PPα2α18.螺纹接触高度；9.螺纹旋合长度。6.4.3普通螺纹标记1.单个螺纹的标记螺纹的完整标记由普通螺纹特征代号(M)、尺寸代号（公称直径×螺距，单位mm）、螺纹公差带代号、旋合长度代号（或数值）和旋向代号组成。当螺纹是粗牙螺纹时，粗牙螺距省略标注。当螺纹为右旋螺纹时，不注旋向；当螺纹为左旋螺纹时，在相应位置写“LH”字样；当螺纹中径、顶径公差带相同时，合写为一个；当螺纹旋合长度为中等时，省略标注旋合长度。※※例6-1解释螺纹标记M20×2—7g6g—24—LH的含义解：M——普通螺纹的代号；20——螺纹公称直径；2——细牙螺纹螺距（粗牙螺距不注）；7g——螺纹中径公差带代号，字母小写表示外螺纹；6g——螺纹大径公差带代号，字母小写表示外螺纹；24——旋合长度数值。LH——左旋（右旋不注）；例6-2解释螺纹标记M10—5H6H—L的含义解:M10——普通螺纹代号及公称直径，粗牙；5H6H——螺纹中径、顶径公差带代号，大写字母表示内螺纹；L——长旋合长度代号（中等旋合长度可不注）。例6-3解释螺纹标记M10×1—6g的含义解：M10×1——普通螺纹代号、公称直径及细牙螺距；6g——外螺纹中径和顶径公差带代号2.螺纹配合在图样上的标注标注螺纹配合时，内、外螺纹的公差带代号用斜线分开，左边为内螺纹公差带代号，右边为外螺纹公差带代号。例如：M20×2—6H/6gM20×2—6H/5g6g—LH6.4.4普通螺纹几何参数误差对互换性的影响1.螺距误差对螺距互换性的影响——影响螺纹旋合长度螺距误差分为:单个螺距的局部误差Δ