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1、第十七章滚动轴承与轴、孔的配合第一节滚动轴承精度等级及其应用一、滚动轴承的精度等级国标GB/T307.31996规定向心轴承（圆锥滚子轴承除外）精度分为 0, 6, 5, 4, 2 （相当于GB/T307.31984规定G,E,D,C,B级）五级，精度依次升高，0（G）级精度最低，2 （B）级精度最高。国标GB/T307.31996规定圆锥滚子轴承精度分为0, 6x, 5, 4四级；推力轴承精 度分为0, 6, 5, 4四级。二、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 （G）级（通常称为普通级）一一用于低、中速及旋转精度要求不高的一般旋转机 构，它在机械中应用最广。例如普通机
2、床变速箱、进给箱的轴承，汽车、拖拉机变速箱 的轴承，普通电动机、水泵、压缩机等旋转机构中的轴承等。6 （E）级用于转速较高、旋转精度要求较高的旋转机构。例如普通机床的主轴 后轴承，精密机床变速箱的轴承等 o5 （D）级、4 （C）级一一用于高速、高旋转精度要求的机构。例如精密机床的主轴 轴承，精密仪器仪表的主要轴承等。2 （B）级一一用于转速很高、旋转精度要求也很高的机构。例如齿轮磨床、精密坐 标链床的主轴轴承，高精度仪器仪表的主要轴承等。第二节 滚动轴承内、外径的公差带滚动轴承的内圈、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
3、定程度的矫正。田此，国家标 准对轴承内、外径分别规定了两种尺寸公差和两种形状公差。两种尺寸公差是：轴承单一内径（ds）与外径（Ds）的偏差（Ad , AD）;轴承单一平面平均内径（dmp）与外径（Dmp）的偏差（Admp, iDmp）0两种形状公差是：轴承单一径向平面内，内径（ds）与外径（Ds）的变动量（Vdp,Vdp）；轴承平均内径（dmp）与外径（Dmp）的变动量（Vmdp, VmDp ）。合格的滚动轴承，必须同时满足所规定的两种公差要求。表17.1列出了部分向心轴承Admp, ADmp的极限值。表17.1向心轴承Admp, ADmp的极限值(摘自 GB/T307.1 1994)精度等级
4、0 (G)6 (E)5 (D)4 (C)2 (B)基本直径/mm dmp, ADmp/Nm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18300-100-8060502.5圈30500-120-100-80-60-2.5外50800-130-110-90-70-4圈801200-150-130-100-80-5滚动轴承是标准部件，为了便于互换，轴承内圈与轴采用基孔制配合，外圈与孔采 用基轴制配合。标准中规定的轴承外圈单一平面平均直径 Dmp的公差带的上偏差为零，如图17.1所示，与一般基轴制相同；单一平面平均内径 dmp的公差带，其上偏差也为零(图17.1), 这和一般
5、基孔制的规定不同。这主要考虑轴承配合的特殊需要。因为在多数情况下轴承 内圈随轴一起转动，二者之间配合必须有一定过盈，但过盈量又不宜过大，以保证拆卸 方便，防止内圈应力过大。dmp的公差带在零线下方，当其与k,成n等轴配合时，将获 得比一般过渡配合规定的过盈量稍大的过盈配合；当与g, h等轴配合时不再是间隙配合、而成为过渡配合。图17.1 轴承单一平面平均内、外径的公差带第三节 滚动轴承与轴、孔的配合及其选用一、轴和外壳孔的公差带国家标准GB/T275 1993推荐了与0 (0、6 (E)、5 (D)、4 (C)级相配合的轴和 孔的公差带。见表17.2。表17.2与滚动轴承各级精度相配合的轴和外
6、壳孔公差带轴轴公差带外壳孔公差带承过渡配合过盈配合间隙配过渡配合过盈配合精合度0g8 g6 g5k6 k5G7J7 J6 JS7 JS6P7h7 h6 h5m6 m5 n6 p6H8 H7 H6 K7 K6 M7 M6P6j6 j5 js5r6N7 N66g6 g5k6 k5G7J7J6 JS7 P7h6 h5m6 m5 n6 p6H8 H7 H6 JS6P6j6 j5 js5r6K7 K6 M7 M6N7 N65h5k6 k5H6JS6j5 js5m6 m5K6 M64h5 js5k5 m5K6注：1.孔N6与G级精度轴承(外径DX 150mm和E级精度轴承(外径DX 315mm的配合过盈配
7、合。2. 轴r6用于内径d120500mm轴r7用于内径d180500mm国家标准GB/T275 1993对与滚动轴承配合的轴颈规定了 17种常用公差带，对外 壳孔规定了 16种常用公差带，如图17.2所示。(a)轴承与轴配合的常用公差带关系图(b)轴承与外壳孔配合的常用公差带关系图图17.2 与滚动轴承配合的轴、外壳孔常用公差带、轴和外壳孔与滚动轴承配合的选用正确选择轴承的配合，对保证机器正常运转、提高轴承使用寿命、充分发挥其承载 能力关系很大，选择时应考虑下列因素：1、负荷类型轴承转动时，根据作用于轴承上合成径向负荷相对套圈的旋转情况，可将所示负荷 分为局部负荷、循环负荷和摆动负荷三类，见
8、图 17.3。内圈一旋转负荷内圈一定向负荷内圈一旋转负荷 内圈一摆动负荷外圈一定向负荷外圈一旋转负荷外圈摆动负荷外圈旋转负荷(a)(b)(c) (d)图17.3轴承承受的负荷类型(1)定向负荷径向负荷始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上。图 17.3 (a)固定的外圈和17.3 (b)固定的内圈均受到一个方向一定的径向负荷Fo的作用。承受这类负荷的套圈与壳体孔或轴的配合，一般选较松的过渡配合，或较小的间隙配合，以便 让套圈滚道间的摩擦力矩带动转矩，延长轴承的使用寿命。(2)旋转负荷 径向负荷相对于套圈旋转， 次作用在套圈滚道的整个圆周上。图17.3 (a)的内圈，图17.3 (b)和(d)的外
9、圈均受到一个 位置依次改变的径向负荷Fo的作用。通常承受循 荷的套圈与轴(或壳体孔)相配应选过盈配合或较 过渡配合，其过盈量的大小以不使套团与轴或完 配合表面间产生爬行现象为原则。(3)摆动负荷 大小和方向按一定规律变化 向负荷作用在套圈的部分滚道上，此时套圈相对 荷方向摆动。如图17.4所示，轴承受到定向负荷较小的旋转负荷 后的同时作用，二者的合成负荷并依 和(c) 作用环负紧的 体孔的径 于负Fo和F由小到大、再由大到小的周期图17.4摆动负荷变化。图17.3 (c)固定的外圈和图17.3 (d)固定的内圈受到摆动负荷。承受摆动负荷 的套圈，其配合要求与循环负荷相同或略松一些。2、负荷的大
10、小滚动轴承套圈与轴或壳体孔配合的最小过盈，取决于负荷的大小。一般把径向负荷 PW0.07C的称为轻负荷，0.07CP0.15 C的称为重负荷。其 中C为轴承的额定负荷，即轴承能够旋转 105次而不发生点蚀破坏的概率为 90%时的载 荷值。承受较重的负荷或冲击负荷时，将引起轴承较大的变形，使结合面问实际过盈减小 和轴承内部的实际间隙增大，这时为了使轴承运转正常，应选较大的过盈配合。同理， 承受较轻的负荷，可选用较小的过盈配合。当轴承内圈承受循环负荷时，它与轴配合所需的最小过盈Ymin计算（mm为式中，R 轴承承受的最大径向负荷，kN;k 与轴承系列有关的系数，轻系列= 2.8 ,中系列=2.3
11、,重系列=2;b轴承内圈白配合宽度，m, b = B-2r, B为轴承宽度，r为内圈倒角。为避免套圈破裂，最大过盈Ymax计算（mm必须按不允许超出套圈的允许强度来计算式中，Up 1允许的拉应力，105Pa,轴承钢的拉应力 bp】q400x 1C5Pa；d 轴承内圈内径，m.根据计算得到的Ymin计算，便可从国标“公差与配合”表中选取最接近的配合。3、工作温度的影响轴承工作时，由于摩擦发热和其他原因，轴承套圈的温度往往高于与其相配零件的 温度。这样，内圈与轴的配合可能松动，外圈与孔的配合可能变紧，所以在选择配合时， 必须考虑轴承工作温度的影响。因此，轴承工作温度一般应低于100C,在高于此温度
12、中 工作的轴承，应将所选用的配合适当修正。4、轴承尺寸大小滚动轴承的尺寸越大，选取的配合应越紧。但对于重型机械上使用的特别大尺寸的 轴承，应采用较松的配合。5、旋转精度和速度的影响对于负荷较大、有较高旋转精度要求的轴承，为消除弹性变形和振动的影响，应避 免采用间隙配合。对精密机床的轻负荷轴承，为避免孔和轴的形状误差对轴承精度的影 响，常采用较小的间隙配合。6、其他因素的影响为了考虑轴承安装与拆卸的方便，宜采用较松的配合，对重型机械用的大型或特大 型轴承尤为重要。如果既要求装拆方便，又需紧配合时，可采用分离型轴承，或采用内 圈带锥孔、带紧定套和退卸套的轴承。选用轴承配合时，还应考虑旋转精度、旋转
13、速度、轴和外壳孔的结构与材料等因素。综上所述，影响滚动轴承配合选用的因素较多，通常难以用计算法确定，所以在实际生产中常用类比法。表17.3、17.4、17.5、17.6列出了国家标准推荐的安装向心轴承和角接触轴承、推力轴承的轴和外壳孔的公差带的应用情况，供选用时参考。表17.3 向心轴承和轴的配合轴公差带代号(GB/T275 1993)圆柱孔轴承运转状态负深沟球轴圆柱和圆调心滚子公差带荷承、调心球锥滚子轴轴承状轴承和角接承态触球轴承说明举例轴承公差内径/mm旋一通轻18 10040100 20040 14040 100k6及摆动主轴、泵、一 140 100 mS负荷内燃机、正200200齿轮传
14、动装正18 10040100 14040 10040 65m5f箱、破碎机荷140 200100 65 100m6等200 280140100 n6一140 140P6一200 140 r6200 280400一280 500/1负荷50 140140 200200一50 100100 140 140 200200n6P6r6r7固定的内圈负荷静止轴上的各种轮子、张紧线轮、振动筛、惯性振动器/1听有负荷所用尺Rf6r公g6h6j6仅有铀向负荷所用尺Rj6 、 js6圆锥孔轴承所有负铁路机车车辆装在退卸套上的所有尺寸h8(IT6)荷轴箱一般机械传动装在紧定套上的所有尺寸_ h9(IT6) 凡对精
15、度有较高要求的场合，应用 j5 , k5代替j6, k6o 圆锥滚子轴承、角接触球轴承配合对游隙影响不大，可用k6、m6代替k5、m5 重负荷下轴承游隙应选大于0组 凡有较高精度或转速要求的场合，应选用 h7(IT5)代替h8(IT6)等。IT6、IT7表示圆柱度公差值表17.4 向心轴承和外壳的配合 孔公差带代号(GB/T275 1993)运转状态负荷状态其他状况公差带说明举例球轴承滚子轴承固定的一般机轻、正轴向易移动，可H7、G外圈负械、铁路机车常、重采用剖分式外壳荷车辆轴箱、电冲击轴向能移动，可J7、 JS7摆动负动机、泵、曲轻、正米用整体式或剖分荷轴主轴承常式外壳正常、轴向不移动，米K
16、7重用整体式外壳冲击M7旋转的张紧滑轻J7K7外圈负轮、轮毂轴承正常K7、M7M7 N7荷重N7 P7 并列公差带随尺寸的增大从左至右选择，对旋转精度有较高要求时，可相应提高一个公差等级。不适用剖分式外壳表17.5推力轴承和轴的配合轴公差带代号(GB/T275- 1993)运转状态负荷状态球和滚子轴承调心滚子轴承公差轴承公差内径/mm带仅有轴向负荷所有尺寸j6、js6固定的轴圈负荷径向和轴向联合负荷250j6js6旋转的轴圈负荷或摆动负荷200 400400k6m6n6 要求较小过盈时，可分别用 j6、k6、m6代替k6、m6 n6。 也包括推力圆锥滚子轴承，推力角接触轴承。表17.6 推力轴
17、承和外壳的配合孔公差带代号(GB/T275 1993)运转状态负荷状态轴承类型公差带备注仅有轴向负荷球轴承H8圆柱、圆锥滚子轴承H7调心滚子轴承外壳孔与座圈间间隙为 0.001 D(D为轴承公称外径)固定的座圈负荷径向和轴向联合负荷角接触球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承H7旋转的座K7普通使用条件圈负荷或摆动负荷M7后较大径向负荷时三、配合表面的其他技术要求GB/T275- 1993规定了与轴承配合的轴颈和外壳孔表面的圆柱度公差、轴肩及外壳孔端面的端面圆跳动公差、名表面的粗糙度要求等，如表 17.7、表17.8所示。表17.7 轴和外壳孔的形位公差基本尺寸/mm圆柱度t端面圆跳动11轴颈外壳
18、孔轴肩外壳孔肩轴承公差等级06(6x)06(6x)06(6x)06(6x)大于至公差值/医m662.51.542.5538510102.51.542.564106183.02.053.08512818304.02.564.0106151030504.02.574.0128201250805.03.085.015102515801206.04.0106.0151025151201808.05.0128.02012302018025010.07.01410.02012302025031512.08.01612.02515402531540013.09.01813.02515402540050015
19、.010.02015.025154025表17.8 配合面的表面粗糙度（医m）轴或轴承座直径/mm轴或外壳配合表面直径公差等级IT7IT6IT5表面粗糙度大于至RRRRRR磨车磨车磨车808050010161.61.63.23.26.3100.81.61.63.246.30.40.80.81.6端面2.53.26.3253.26.3101.63.2四、选用举例例1有一圆柱齿轮减速器（如图17.5所示），小齿轮轴要求较高的旋转精度，装有 0级单列深沟球轴承，轴承尺寸为50mm110mm27mm额定动负荷Cr = 32000N轴承承受的径向负荷Fr=4000N试用类比法确定轴颈和外壳孔的公差带代号
20、，画出公差带图， 并确定孔、轴的形位公差值和表面粗糙度，并将它们分别标注在装配图和零件图上。解 按给定条件，可知Fr= 0.125 C.，属于正常负荷。内圈负荷为旋转负荷，外圈 负荷为定向负荷。参考表17.3、表17.4,选轴颈公差带为k6,外壳孔公差带为G7或H7。 但由于该轴旋转精度要求较高，故选更紧一些的配合J7较为恰当。从表17.1中查出，轴承内、外圈单一平面平均直径的上、下偏差，再由表 13.1、表 13.2查出k6和J7的上、下偏差，从而画出公差带图，如图 17.6所示。图17.5圆柱齿轮减速器结构图17.6轴承与孔、轴配合的公差带从图中可算出内圈与轴Ymin = -0.002mm
21、 , Ymax = -0.030mm ;外圈与孔Xmax =+0.037mm , Ymax = -0.013mm。 maxmax查表17.7得圆柱度要求：轴颈为0.004mm外壳孔为0.010mm端面圆跳动要求： 轴肩0.012mm 外壳孔肩0.025mm查表17.8得粗糙度要求：轴颈 Ra W0.8Nm ,轴肩Ra w 3.2Rm ,外壳孔Ra 1,6km ,孔肩 Ra W3,2Mm 0将选择的各项公差要求标注在图上，如图 17.7。图17.7 轴和外壳孔的公差带标注例2在C616车床主轴后支承上，装有两个单列向心球轴承(见图 17.8),其外形 尺寸为d父D父B =50mmw90mmM20
22、mm ,试选定轴承的精度等级，轴承与轴、外壳孔的 配合。(C616为普通车床，旋转精度和转速较高)解：1、确定轴承的精度等级(1) C616车床属于轻载的普通车床，主轴承受轻载荷。(2) C616车床的旋转精度和转速较高，选择 6 (E)级精度的滚动轴承。2、确定轴承与轴、外壳孔的配合(1)轴承内圈与主轴配合一起旋转，外圈装在壳体中不转。(2)主轴后支承主要承受齿轮传递力，故内圈承受旋转负荷，外圈承受定向负荷， 前者配合应紧，后者配合略松。(3)参考表17.3、表17.4选出轴公差带为j5mm,壳体孔公差带为J6mm(4)机床主轴前轴承已轴向定位，若后轴承外圈与壳体孔配合无间隙，则不能补偿 由
23、于温度变化引起的主轴的伸缩性；若外圈与壳体孔配合有间隙，会引起主轴跳动，影 响车床的加工精度。为了满足使用要求，将壳体孔公差带提高一档，改用 K6mm(5)按滚动轴承公差国家标准，由表 17.1查出6 (E)级轴承单一平面平均内径偏差Admp上=0mm , Admp下=0.01mm ；单一平面平均外径偏差&Dmp上= 0mm ,Dmp下=0.013mm。根据公差与配合国标 GB/T1800.3- 1998,查得：轴为*50j5(器;5)mm ,壳体孔为90K6( IM：) mm。图17.9为C616车床主轴后轴承的公差与配合图解，由此可知，轴承与轴的配合比 外壳孔的配合要紧些。(6)查表17.
24、7得圆柱度要求：轴颈为 0.0025mm外壳孔为0.006mm端面圆跳动 要求：轴肩0.008mm查表17.8得粗糙度要求：轴颈Ra 0,4m ,轴肩Ra 1,6m ,外壳孔Ra 1,6m将选择的各项公差要求标注在图上，如图17.10。图17.8 C616车床主轴后轴承结构图17.9 轴承与孔、轴配合的公差带图17.10 轴和外壳孔的公差带标注习 题1 .在C6132车床主轴箱内第VIII轴上，装有两个0级深沟球轴承，内孔直径为20mm 外圆直径为47mm这两个轴承的外圈装在同一齿轮的孔内，与齿轮一起旋转，两个轴承 的内圈与轴VIII相配，轴固定在主轴箱箱壁上，通过该齿轮将主轴的回转运动传给进
25、给 箱。已知轴承承受轻载荷。试确定；(1)与轴承配合的轴颈、齿轮内孔的公差带 代号；(2)画出公差带图，计算内圈与轴、外圈与 孔配合约权限间隙、极限过盈；(3)轴颈和齿轮孔的形位公差和表面粗糙度 值；(4)参照习题图1,把所选的各项公差标注 在图样上。习题图12 .有一 E208的轻系列滚动轴承(E级精度、 测得内、外圈的单一内径尺寸为：dmax1 =40mm ，公称内径为40mm公称外径为90mrm。dmax2 = 40.003mm ; dmin1 = 39.992mm ,dmin 2 = 39.997mm ; 单一 外径尺 寸为：Dmax1 =90mm , Dmax2 = 89.987mm
26、 ;Dmin1 = 89.996mm , Dmin2 = 89.985mm 。试确定该轴承内、外圈是否合格?3 .习题图2所示，有一 C级207滚动轴承(内径35mm外径72mm额定动负荷C为19700N),应用于闭式传动的减速器中。其工作情况为：壳固定，轴旋转，转速为 980r/min ,承受的定向径向载荷 1300M试确定：(1)轴颈和外壳孔的公差带，并将公差带代号标注在配图上(+35j6 , *72H7)O(2)轴颈和外壳孔的尺寸极限偏差以及它们和滚动轴承配合的有关表面的形位公差、表面租糙度参数值，并将它们标注在零件图上。习题图 24 .有一 D306滚动轴承（公称内径d =30mm公称外径D =72mm,轴与轴承内圈配 合为js5 ,壳体孔与轴承外因配合为 J6,试画出公差带图，并计算出它们的配合间隙与 过盈以及平均间隙或过盈。