轴承的公差与配合

2020/3/1东风汽车公司工艺研究所1公差配合与技术测量第八章轴承的公差与配合主讲教师张国利东风汽车公司工艺研究所电话：[phone]qq:7987912662020/3/1东风汽车公司工艺研究所2第八章滚动轴承的公差与配合本章要点：1.掌握滚动轴承的公差等级代号、游隙代号的意义和应用。2.了解轴承公差及其特点。3.掌握滚动轴承与轴及外壳孔配合的公差带特点配合面粗糙度及形位公差的选择。教学难点：1.滚动轴承游隙概念。2.轴承承受的4种负荷类型。3.轴承装配后不产生“爬行”的概念。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所3参考学时：2使用图号：图8-1～图8-8教学提示：1.图8-4中，由于轴承内、外径的公差带均采用上偏差为零的单向布置，所以，同样一个轴与轴承内径的配合比一般基孔制配合紧得多，与轴只是形成概念上类似于一般圆柱体基孔制配合。轴承外径与壳孔的配合通常不要太紧，一般仍按基轴制的规定分布在零线下侧。2.例8-2在课中要重点讲。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所4第一节滚动轴承的公差等级及应用•第二节滚动轴承的公差及其特点•第三节滚动轴承与轴及外壳的配合第八章轴承的公差与配合2020/3/1东风汽车公司工艺研究所5图8-1通用滚动轴承1-外圈2-内圈3-滚动体4-保持架2020/3/1东风汽车公司工艺研究所6第一节滚动轴承的公差等级及应用（GB/T307.1-2005）1、轴承的尺寸精度指轴承内径、外径和宽带等尺寸公差；2、轴承的旋转精度指轴承内、外圈的径向跳动，端面对滚道的跳动，端面对内孔的跳动等，参见国家标准。3、轴承制造精度，用公差等级区分。由低到高分为P0、P6、P5、P4、P2五个级别。P0级为普通级，应用最广。一般与P6、/P0轴承配合的轴，其公差等级多为IT5~IT7，箱体孔多为IT6~IT8等。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所7滚动轴承精度等级的选用：滚动轴承各级精度的应用情况如下：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级轴承用于转速较高的旋转机构。例如普通机床的主轴后轴承、精密机床变速箱的轴承等。5，4级轴承应用于转速较高和旋转精度也要求较高的机械，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。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所8图8-2滚动轴承游隙a）径向游隙b）轴向游隙BACK2020/3/1东风汽车公司工艺研究所9第二节滚动轴承公差及特点滚动轴承的内圈、外圈都是薄壁零件，在制造和保管过程中容易变形，但当轴承内圈与轴、外圈与外壳孔装配后，这种少量的变形会得到一定程度的矫正。因此，国家标准对滚动轴承内、外径分别规定了两种尺寸公差及其尺寸的变动量，用以控制配合性质和限制自由状态下的变形量。其中，对配合性质影响最大的是单一平面平均内（外）径偏差△dmp（△Dmp），即轴承套圈任意横截面内测得的最大直径与最小直径的平均值dm（Dm）与公称直径d（D）差必须在极限偏差范围内，因为平均直径是配合时起作用的尺寸。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所10１．滚动轴承配合制：前面在讨论配合制时，谈到一般情况下，采用基孔制，但若为标准件，则与之相配合的零件的配合性质由标准件决定。就滚动轴承而言，由于是标准件，与外圈相配合的部分采用基轴制；与内圈相配合的轴采用基孔制。轴承内圈与轴的配合是基孔制，虽然滚动轴承内圈所有公差等级的公差带都在零线的下方且上偏差为零。其主要原因是轴承配合的特殊要求。在大多数情况下，轴承的内孔要随轴一起转动，两者之间的配合必须有一定的过盈。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所11滚动轴承外圈和外壳孔的配合，采用基轴制；内圈与轴颈的配合采用基孔制。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GB307.1-84规定：内圈基准孔公差带位于以公称内径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，不然轴弯曲，轴承内部就有可能卡死。因此国标GB307.1-84规定：轴承外圈的公差带位于公称尺寸D为零线的下方。它与具有基本偏差h的公差带相类似，但公差值不同。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所12图8-3不同公差等级轴承内、外径公差带的分布图2020/3/1东风汽车公司工艺研究所13第二节滚动轴承与轴及外壳孔的配合一、配合选择的基本原则国家标准GB/T275-1993对与0级和6级轴承配合的轴颈规定了17种公差带；对外壳孔规定了16种公差带，如图8-4所示。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所14图8-4滚动轴承与轴和轴承座孔的配合BACK2020/3/1东风汽车公司工艺研究所15负载类型：局部负载：作用于轴承上的合成径向负载与套圈相对静止，即负载方向始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上。通常采用小间隙配合或过渡配合。循环负载：作用于轴承上的合成径向负载与套圈相对旋转，即合成径向负载顺次作用在套圈的整个圆周上。通常采用过盈或较紧的过渡配合。摆动负载：作用于轴承上的合成径向负载与所承载的套圈在一定区域内相对摆动，即合成径向负载经常变动地作用在套圈滚道的小于180°的部分圆周上。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所16图8-5轴承承受的负荷类型a）内圈-循环负荷外圈-局部负荷b）内圈-局部负荷外圈-循环负荷c）内圈-循环负荷外圈-摆动负荷d）内圈-摆动负荷外圈-循环负荷2020/3/1东风汽车公司工艺研究所172020/3/1东风汽车公司工艺研究所182020/3/1东风汽车公司工艺研究所19图8-6摆动负荷的作用区域2020/3/1东风汽车公司工艺研究所20图8-7轴颈和外壳孔公差在图样上的标注a）轴颈b）外壳孔2020/3/1东风汽车公司工艺研究所212020/3/1东风汽车公司工艺研究所222020/3/1东风汽车公司工艺研究所232020/3/1东风汽车公司工艺研究所242020/3/1东风汽车公司工艺研究所252020/3/1东风汽车公司工艺研究所262020/3/1东风汽车公司工艺研究所272020/3/1东风汽车公司工艺研究所28图8-8例8-1图2020/3/1东风汽车公司工艺研究所29本章小结：1.滚动轴承的尺寸精度是指内、外径、宽度等尺寸公差，形位公差。2.轴承的工作性能与寿命不仅与其精度有关，而且与安装相配合的孔、轴颈的尺寸精度、形位精度及表面粗糙度有关。3.常用滚动轴承的公差等级有五级：P0、P6、P5、P4、P2，等级依次增高。圆锥滚子轴承和推力轴承均有四级。常用游隙代号有六组：C1、C2、0组（基本组）、C3、C4、C5游隙由小到达，合理的游隙可提高轴承的工作质量和寿命。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所30本章小结：4.轴承内圈与轴配合采用基孔制；外圈与外壳采用基轴制，由于轴承内、外径上偏差为零，所以与轴配合较紧，与外壳孔配合较松，从而保证内、外圈工作时不“爬行”。5.轴承所受负荷分为局部、循环、摆动负荷，由负荷类型和大小选择轴承的配合。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所31习题8.1滚动轴承的精度分为几级？其代号如何？各应用在什么场合？8.2滚动轴承与轴、外壳孔配合，采用何种基准制？8.3滚动轴承的内、外径公差带布置有何特点？与圆柱体极限与配合中的基准孔、基准轴的公差带是否一致？8.4选择轴承与轴、外壳孔配合时主要考虑哪些因素？8.5已知减速箱的从动轴上装有齿轮，其两端的轴承为0级单列深沟球轴承（轴承内径d=55mm,外径D=100mm），各承受的径向负荷Fr=2000N,额定动负荷C=34000N，试确定轴颈和外壳孔的公差带、形位公差值和表面粗糙度数值。并标注在图样上。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所32作用：轴承是一种传动支承部件，它既可以用于支承旋转的轴，又可以减少轴与支承部件之间的摩擦力，广泛地用于机械传动中。分类：滑动轴承（铜轴瓦）：滚动轴承：按滚动体结构：球轴承、滚子轴承、滚针轴承按承受载荷形式：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承１．轴承的作用及分类：2020/3/1东风汽车公司工艺研究所332．滚动轴承的组成：滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所34第一节滚动轴承的公差等级及应用第八章轴承的公差与配合滚动轴承的国家标准不仅规定了滚动轴承本身的尺寸公差、旋转精度（跳动公差等）、测量方法，还规定可与滚动轴承相配的箱体孔和轴颈的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所35１．公差等级：滚动轴承按其内外圈基本尺寸的公差和旋转精度分为五级：其名称和代号由低到高分别为普通级/P0、高级/P6、/P6x、精密级/P5、超精密级/P4及最精密级/P2（GB/T272-1993）。凡属普通级的轴承，一般在轴承型号上不标注公差等级代号(注意与教材P134老国标比较。GB307.3-1984)。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所36轴承配合公差带2020/3/1东风汽车公司工艺研究所37２．轴颈、轴承座配合公差等级的选择：与滚动轴承相配合的孔、轴的公差等级与轴承的公差等级密切相关。一般与/P6、/P0轴承配合的轴，其公差等级多为IT5~IT7，箱体孔多为IT6~IT8等。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所38３．配合性质的选择：轴承配合性质的选择即是确定与轴承相配合的轴颈和轴承座的基本偏差代号。选择轴承配合性质的依据是：轴承内外圈所受的负载类型、轴承所受负载的大小、轴承的工作条件、与轴承相配合的孔和轴的材料和装卸要求等。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所39负载类型：局部负载：作用于轴承上的合成径向负载与套圈相对静止，即负载方向始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上。通常采用小间隙配合或过渡配合。循环负载：作用于轴承上的合成径向负载与套圈相对旋转，即合成径向负载顺次作用在套圈的整个圆周上。通常采用过盈或较紧的过渡配合。摆动负载：作用于轴承上的合成径向负载与所承载的套圈在一定区域内相对摆动，即合成径向负载经常变动地作用在套圈滚道的小于180°的部分圆周上。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所40负载的大小：轴承在负载的作用下，套圈会发生变形，使配合面受力不均匀，引起松动。因此，受重负载时配合应紧些，受轻负载时配合应松些。一般地，负载如下分类：轻负载：P≤0.07C正常负载：0.07C＜P≤0.15C重负载：P＞0.15C其中：C为轴承的额定负载，数据可以从有关手册中查找。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所41工作温度：轴承旋转时，套圈的温度经常高于相邻零件的温度。轴承的内圈可能因热胀而使配合变松；外圈会因热胀而使配合变紧。选择配合时应考虑温度的影响。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所42旋转精度和旋转速度：当对轴承有较高旋转精度要求时，为消除弹性变形和振动的影响，应避免采用带间隙的配合，但也不能太紧。轴承转速越高，应选用愈紧的配合。具体选用时参见教材P138相应表格。2020/3/1东风汽车公司工艺研究所43４．形位公差及表面粗糙度的确定：为了保证轴承的正常运转，除了正确地选择轴承与轴颈及箱体孔的公差等级及配合外，还应对轴颈和箱体孔的形位公差及表面粗糙度提出要求。形状公差：主要是轴颈和箱体孔的表面圆柱度要求。位置公差：主要是轴肩端面的跳动公差。表面粗糙度：表面粗糙度值的高低直接影响着配合质量和连接强度，因此，凡是与轴承内、外圈配合的表面通常都对表面粗糙度提出较高的要求。具体选择参见教材P139相应表格。2020/3/