滚动轴承与轴,孔的配合

滚动轴承与轴,孔的配合
滚动轴承与轴,孔的配合

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/T307.3-1996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/T307.3-1984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/T307.3-1996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)——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o

5(D)级、4(C)级——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——用于转速很高、旋转精度要求也很高的机构。例如齿轮磨床、精密坐标镗床的主轴轴承,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:①轴承单一内径(s d )与外径(s D )的偏差(d ?,D ?);②轴承单一平面平均内径(mp d )与外径(mp D )的偏差(mp d ?,mp D ?)。

两种形状公差是:①轴承单一径向平面内,内径(s d )与外径(s D )的变动量(dp V ,Dp V );②轴承平均内径(mp d )与外径(mp D )的变动量(mdp V ,mDp V )。

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mp d ?,mp D ?的极限值。

表17.1 向心轴承mp d ?,mp D ?的极限值(摘自GB/T307.1-1994)

8

12

0 -15 0 -13 0 -10 0 -8 0 -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

mp

D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

mp

d的公差带,其上偏差也为零(图17.1),这和一般基孔制的规定不同。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。

mp

d的公差带在零线下方,当其与k,m,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/T 275一1993推荐了与0(G)、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壳孔公差带

注:1.孔N6与G级精度轴承(外径D<150mm)和E 级精度轴承(外径D<315mm)的配合过盈配合。

2.轴r6用于内径d>120~500mm;轴r7用于内径d>180~500mm。

国家标准GB/T 275一1993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

二、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,见图17.3。

内圈-旋转负荷内圈-定向负荷内圈-旋转负荷内圈-摆动负荷外圈-定向负荷外圈-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

F的作

0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,

并依次作用在套圈滚道的整个圆周上。图17.3

(a)和(c)的内圈,图17.3(b)和(d)的

外圈均受到一个作用位置依次改变的径向负荷

F的作用。通常承受循环负荷的套圈与轴(或壳

体孔)相配应选过盈配合或较紧的过渡配合,其过

盈量的大小以不使套团与轴或完体孔配合表面间

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的径向负荷作用在套圈的部分滚道上,此时套圈相对于负荷方向摆动。如图17.4所示,轴承受到定向负荷0F 和较

小的旋转负荷1F 的同时作用,二者的合成负荷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P ≤0.07C 的称为轻负荷,0.07C

0.15 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,使结合面间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计算m in Y (mm )为

b

Rk

Y 6min 1013-=计算

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,重系列=2; b ——轴承内圈的配合宽度,m ,r B b 2-=,B 为轴承宽度,r 为内圈倒角。

为避免套圈破裂,最大过盈计算m ax Y (mm )必须按不允许超出套圈的允许强度来计算

[]()3

max 10224.11?--=

k kd Y p

σ计算

式中,[]p σ——允许的拉应力,105Pa ,轴承钢的拉应力[]p σ≈400×105Pa ; d ——轴承内圈内径,m 。

根据计算得到的计算m in Y ,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100℃,在高于此温度中工作的轴承,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铰多,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

圆锥孔轴承

①凡对精度有较高要求的场合,应用j5,k5……代替j6,k6……。

②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。

③重负荷下轴承游隙应选大于0组。

④凡有较高精度或转速要求的场合,应选用h7(IT5)代替h8(IT6)等。

⑤IT6、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)

①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。

②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)

①要求较小过盈时,可分别用j6、k6、m6代替k6、m6、n6。

②也包括推力圆锥滚子轴承,推力角接触轴承。

表17.6 推力轴承和外壳的配合孔公差带代号(GB/T275-1993)

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

表17.8 配合面的表面粗糙度(μm)

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50mm ×110mm ×27mm ,额定动负荷r C =32000N ,轴承承受的径向负荷r F =4000N 。试用类比法确定轴颈和外壳孔的公差带代号,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r F =0.125r 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m m 002.0min -=Y ,m m 030.0max -=Y ;外圈与孔

m m 037.0max +=X ,m m 013.0max -=Y 。

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m 8.0μ≤a R ,轴肩m 2.3μ≤a R ,外壳孔

m 6.1μ≤a R ,孔肩m 2.3μ≤a R 。

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20mm 90mm mm 50??=??B D d ,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mm 0=上mp d ?,mm 01.0=-下mp d ?;单一平面平均外径偏差mm 0=上mp D ?,

mm 013.0=-下mp D ?。

根据公差与配合国标GB/T1800.3-1998,查得:轴为mm j5500.006

0.005)(+-φ,壳

体孔为mm K6900.0040.018)(+-φ。

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17.7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m 4.0μ≤a R ,轴肩m 6.1μ≤a R ,外壳孔

m 6.1μ≤a R 。

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—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1

2. 有一E208的轻系列滚动轴承(E 级精度、公称内径为40mm ,公称外径为90mm )。测得内、外圈的单一内径尺寸为:m m 401max =d ,m m 00

3.402max =d ;

m m 992.391min =d ,m m 997.392min =d ;单—外径尺寸为:m m 901max =D ,m m 987.892max =D ;m m 996.891min =D ,m m 985.892min =D 。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:外壳固定,轴旋转,转速为980r/min ,承受的定向径向载荷为1300N 。

试确定:

(1)轴颈和外壳孔的公差带,并将公差带代号标注在装配图上(j635φ,7H 72φ)

。 (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2

4.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。

孔和轴的极限与配合解

第一章孔和轴的极限与配合 一、单项选择题 1.A; 2.D; 3.A; 4.D; 5.C; 6.C; 7.D; 8.C; 9.A;10.A; 11.D;12.B;13.A;14.C;15.C;(P24) 16.B;17.C;18D;19.D;20.B; 21.D;22.B;23.D;24.A;25.A。 二、填空题 1、1个; 2、测量误差; 3、过盈; 4、零线; 5、基本尺寸; 6、41μm; 7、实际; 8、极限; 9.实际;10、基轴制;11、基孔制; 12、过渡;13、通过测量;14、标准公差; 15、基本偏差;16、最多时;17、最少时。 三、简答题 1.(1)母线通过牙形上沟槽和凸起宽度相等的地方。 (2)母线通过牙形上沟槽宽度等于螺距基本尺寸一半的地方。 (3)旋合长度内实际在起作用的地方。 2.简述 间隙配合的特性,是具有间隙。它主要用于结合件有相对运动的配合(包括旋转运动和轴向滑动),也可用于一般的定位配合。

过盈配合的特性,是具有过盈。它主要用于结合件没有相对运动的配合。过盈不太大时,用于键联结传递扭矩;过盈大时,靠孔轴结合力传递扭矩。前者可以拆卸,后者不可以拆卸。 过渡配合的特性,是可能具有间隙,也可能具有过盈,但所得到的间隙和过盈量,一般是比较小的。它主要用于定位精确并要求拆卸的相对静止的联结。 3.泰勒原则 孔的体外作用尺寸应大于或等于孔的最小极限尺寸,并在任何位置上孔的最大实际尺寸应小于或等于孔的最大极限尺寸;轴的体外作用尺寸应小于或等于轴的最大极限尺寸,并在任何位置上轴的最小实际尺寸应大于或等于轴的最小极限尺寸。 4、答:不可以。因为本批产品测量得到的尺寸如此,并不能说明这是设计要求,更不能说明上偏差就是+0.045,下偏差就是+0.010. 5、当工件存在形状误差时,孔的实际尺寸都大于其作用尺寸,实际尺寸只有一个,体外作用尺寸有多个。 6、根据泰勒原则,运用实际尺寸和作用尺寸作判断。 7、公差反映了制造精度要求,反映加工的难易程度。公差值是不为零的绝对值;偏差表示某一尺寸偏离基本尺寸的量,与加工难度无关。偏差是代数值。

互换性题库:孔、轴的极限与配合

第三章孔、轴的极限与配合 3-1判断题〔正确的打√,错误的打×〕 1.公差可以说是允许零件尺寸的最大偏差。() 2.基本尺寸不同的零件,只要它们的公差值相同,就可以说明它们的精度要求相同。() 3.国家标准规定,孔只是指圆柱形的内表面。() 4.图样标注d=20(-0.021,0) mm的轴,加工得愈靠近基本尺寸就愈精确。() 5.孔的基本偏差即下偏差,轴的基本偏差即上偏差。() 6.某孔要求尺寸为D=20(-0.067,0,046) mm,今测得其实际尺寸为Ф19.962mm,可以判断该孔合格。()7.未注公差尺寸即对该尺寸无公差要求。() 8.基本偏差决定公差带的位置。() 9.过渡配合可能具有间隙,也可能具有过盈,因此,过渡配合可能是间隙配合,也可能是??? 过盈配合。() 10.配合公差的数值愈小,则相互配合的孔、轴的公差等级愈高。() 11.孔、轴配合为Ф40H9/n9,可以判断是过渡配合。() 12.孔、轴公差带的相对位置反映加工的难易程度。() 13.最小间隙为零的配合与最小过盈等于零的配合,二者实质相同。() 14.基轴制过渡配合的孔,其下偏差必小于零。() 15.装配精度高的配合,若为过渡配合,其值应减小;若为间隙配合,其值应增大。() 3-2选择题(将下列题目中所有正确的论述选择出来) 1.下列论述中正确的有__。 A.因为有了大批量生产,所以才有零件互换性,因为有互换性生产才制定公差制. B.具有互换性的零件,其几何参数应是绝对准确的。 C.在装配时,只要不需经过挑选就能装配,就称为有互换性。 D.一个零件经过调整后再进行装配,检验合格,也称为具有互换性的生产。 E.不完全互换不会降低使用性能,且经济效益较好。 2.下列有关公差等级的论述中,正确的有__。 A.公差等级高,则公差带宽。 B.在满足使用要求的前提下,应尽量选用低的公差等级。 C.公差等级的高低,影响公差带的大小,决定配合的精度。 D.孔、轴相配合,均为同级配合。 E.标准规定,标准公差分为18级。 3.以下各组配合中,配合性质相同的有__。 A.Ф30H7/f6和Ф30H8/p7 B.Ф30P8/h7和Ф30H8/p7 C.Ф30M8/h7和Ф30H8/m7 D.Ф30H8/m7和Ф30H7/f6 E.Ф30H7/f6 和30F7/h6。 4.下列配合代号标注正确的有__。 A.Ф60H7/r6 B.Ф60H8/k7 C.Ф60h7/D8 D.Ф60H9/f9 E.Ф60H8/f7

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