轴承组合的设计
轴承组合的类型及特点
轴承组合的类型及特点为了保证轴承能够正常工作，除了合理选择轴承类型、尺寸外，还应正确的进行轴承的组合结构设计。
即解决轴系的轴向位置固定、轴承与相关零件的配合、间隙的调整、装拆、润滑和密封等几个方面的问题。
一、不同轴承组合类型的特点及其适用场合注意事项1、内圈固定问题：1）轴肩固定：承受大的轴向力；2）轴肩和弹性挡圈：用于深沟球轴承，所受轴向力不大，且转速不高的场合；3）轴肩和轴端压板：用于高转速及承受中等大的轴向力的场合；4）轴肩和圆螺母及止推垫圈：用于承受大的轴向力的场合。
5）设计时应该注意轴肩处圆角应小于轴承内圈圆角；轴肩高度应小于轴承内圈厚度（通常应不大于轴承内圈高度的3/4，过高不便于轴承的拆卸）。
2、外圈固定问题：1）孔肩和孔用弹性挡圈：用于深沟球轴承，所受轴向力不大的场合；2）止动环嵌入轴承外圈的止动槽内；3）端盖固定：单向固定承受大的轴向力，用于转速及很大轴向力的各类轴承；4）螺纹环：转速高、轴向力大且不宜使用轴承盖紧固的场合。
5）为了拆卸方便，孔肩高度要小于轴承外圈；6）轴承组合设计时，一根轴上的两个轴承座孔，必须保证同轴度，应一次镗出：轴承尺寸不同时刻加衬筒。
二、滚动轴承轴系支点固定结构1、双支点单向固定普通工作温度（t≤70℃）的短轴（跨距L≤400mm），常采用双支点单向固定的型式。
即两端支点中的每个支点分别承受一个方向的轴向力，限制轴承一个方向的运动，两个支点合起来就限制了轴的双向移动。
轴向力不大时，可采用深沟球轴承。
轴向力较大时，可选用一对角接触球轴承或一对圆锥滚子轴承。
考虑到轴工作时因受热而伸长，在轴承盖与外圈端面之间应留出0.25~0.4mm热补偿间隙（间隙很小，结构图上不必画出），间隙或游隙的大小，常用垫片或调整螺钉调节。
2、单支点双向固定应用场合：当轴承的跨度较长或工作温度较高时，轴有较大的热膨胀伸缩量，这时应采用单支点双向固定的轴承组合结构。
结构特点：两个方向的轴向力由同一支点上的轴承承受，这个支点上的轴承应是可以承受双向轴向载荷的轴承或轴承组合，这一端称为固定端。
轴承类型及组合设计
浅析轴承的类型及组合设计为了保证轴及轴上零件准确地绕规定的轴线转动，必须按照机械运动学原理约束轴的5个自由度，仅保留一个绕规定轴线转动的自由度。
轴承就是用来支承轴及轴上零件、保持轴的旋转精度和减少转轴与支承之间摩擦和磨损的部件。
按轴承工作时的摩擦性质不同，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承。
按其承受载荷的方向，可分为承受径向载荷的向心轴承、承受轴向载荷的推力轴承和同时承受径向载荷与轴向载荷的向心推力轴承。
滑动轴承按其工作表面的摩擦状态可分为液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承。
液体摩擦滑动轴承的轴颈与轴承的工作表面完全被油膜隔开，所以摩擦因数很小，一般仅为0.001-0.008；非液体摩擦滑动轴承的轴颈与轴承工作表面之间虽有润滑油存在，但在表面局部凸起部分仍会发生金属的直接接触，因此，摩擦因数较大，容易磨损。
滚动轴承是精密机械中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的。
与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小、启动灵活、效率高、润滑方便和互换件好等优点，而且它已标准化，对设计、使用、润滑、维护都很方便，因此在一般精密机械中应用较广。
其缺点是抗干扰能力差，工作时有噪声，工作寿命不及液体摩擦滑动轴承。
1、滚动轴承的结构滚动轴承的基本结构由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。
内圈用来和轴颈装配，外圈用来和轴承座装配。
通常是内圈随轴颈回转，外圈固定，但也有外圈回转而内圈不动，或是内、外圈同时回转的情况。
当内、外圈相对转动时，滚动体即在内、外圈的滚道间滚动。
常用的滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子、球面滚子、非对称球面滚子等几种。
轴承内、外圈上的滚道，有限制滚动体侧向位移的作用。
保持架的主要作用是均匀地隔开滚动体。
如果没有保持架，则滚动体转动时将会因两滚动体接触处产生的较大相对滑动速度而发生磨损。
保持架有冲压的和实体的两种。
冲压保持架一般用低碳钢冲压制成，它与滚动体间有较大的间隙。
实体保持架常用铜合金、铝合金或塑料经切削加工制成，有较好的定心作用。
机械设计-滚动轴承的组合设计
滚动轴承的组合设计、润滑和密封
滚动轴承的组合设计 滚动轴承的配合
轴承内圈孔与轴配合
基孔制
轴的公差： k6、m6、n6、js6
轴承外圈与轴承座孔
基轴制
座孔的公差： H7、J7、JS7
滚动轴承的组合设计、润滑和密封
滚动轴承的润滑
滚动轴承的组合设计、润滑和密封
滚动轴承的组合设计
轴承的固定：两端固定和一端固定、一端游动。
一端固定、一端游动： 定义：一个支点双向固定，承受轴向力、 另一端游动。 适用于：工作温度变化较大的长轴。
滚动轴承的组合设计ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ润滑和密封
滚动轴承的组合设计
轴承组合的调整：轴承间隙的调整、轴承的预紧、轴承组合位置的调整。
目的：减小摩擦、减轻磨损、吸振、降温、降噪。
分类： 润滑油润滑
特点：摩擦阻力小、能散
热；
适用：高速、高温环境；
黏度大些：高温、载荷大的
场合使用； 黏度小些：反之。 方式：浸油润滑、滴油润滑、
喷雾润滑。
润滑脂润滑
固体润滑
特点：强度高、可承受较大载
荷、不容易流失、便于 密封和维护；
适用：常用；
适用：重载或高温环境；
轴承间隙的调整：
一是加减垫片的厚度； 二是螺钉调整；
滚动轴承的组合设计、润滑和密封
滚动轴承的组合设计
轴承组合的调整：轴承间隙的调整、轴承的预紧、轴承组合位置的调整。
轴承的预紧： 目的：消除游隙。 方法：增加金属垫片、磨窄套圈。
滚动轴承的组合设计、润滑和密封
滚动轴承的组合设计
轴承组合的调整：轴承间隙的调整、轴承的预紧、轴承组合位置的调整。
机械设计基础-13.6滚动轴承的组合设计
第六节滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计的内容包括：轴承的定位和紧固、轴承的配置设计、轴承位置的调节、轴承的润滑与密封、轴承的配合以及轴承的装拆等问题。
（一）支承部分的刚性和同心度：若座体刚度低，则滚动体受力增大，因此，应适当增加壁厚、采用加强筋，并使轴承座孔同心，减小轴的偏转。
（二）轴承的配置（轴系固定）：支承部件的主要功能是对轴系回转零件起支承作用，并承受径向和轴向作用力，保证轴系部件在工作中能正常地传递轴向力以防止轴系发生轴向窜动而改变工作位置。
为满足功能要求，必须对滚动轴承支承部件进行轴向固定。
固定的目的：当轴受到外载荷作用时，使轴有正确的位置、防止轴的轴向窜动以及轴受热膨胀后将轴承卡死。
固定方法：两端固定、一端固定一端游动、两端游动。
1、双支点单向固定（两端固定）：两个轴承各限制一个不同方向的轴的轴向移动（只固定内、外圈相对的一个侧面）。
适用于较短的轴系（跨距≤400）温升不高的场合。
为了补偿轴的受热膨胀，装配时应留有一定的轴向间隙。
(a) (b)图所示为两端固定方法，每个支点的外侧各有一个顶住轴承外圈的轴承盖，它通过螺钉与机座联接，每个轴承盖限制轴系一个方向的轴向位移，合起来就限制了轴的双向位移。
轴向力FA的力流路线是通过轴肩、内圈、外圈及轴承盖来实现的。
图(a)为采用深沟轴承的结构，只能承受少量的轴向力；图(b)为采用角接触轴承的结构，可承受较大轴向力。
这种支承形式属功能集中型，每个轴承均承受径向力、轴向力的复合作用，简化了支承结构。
轴系部件工作时，由于功率损失会使温度升高，轴受热后伸长，从而影响轴承的正常工作。
因此支承部件结构设计时必须考虑热膨胀问题。
a、预留轴向间隙对于上图所示的两端固定结构型式，其缺陷是显而易见的。
由于两支点均被轴承盖固定，当轴受热伸长时，势必会使轴承受到附加载荷作用，影响轴承的使用寿命。
因此，两端固定型式仅适合于工作温升不高且轴较短的场合(跨距L400mm)，还应在轴承外圈与轴承盖之间留出轴向间隙C，以补偿轴的受热伸长。
滚动轴承的组合结构设计应考虑的问题
中 ｏ期 ｚ ６
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滚动轴承的组合 结构设计应考虑 的 问题
廉振红 ’ 王增胜 １ ，郑州职业技术学院机械 工程 系汽车教研 室 ；２ ，黄 河科技 学院机械 工程教研 室
端游 动 的 支 点 结 构 ，如 图 ２ 示 。 固定 所
ห้องสมุดไป่ตู้
端 由单 个轴 承或轴承组承受双 向轴向力 ， 而 游动端则保证轴伸缩时能 自由游 动。为 在 机械设计基础 课程教学 中，滚 动轴承装置设计这部分内容是生产一线技 术人 员直接接触最为广泛的实际问题 。而 传统教学 中对此却不太重视 ，因此 ，把 轴 承的 固定 、装拆、调整 、润滑、密封等 实 避 免松脱 ， 游动轴承 内圈应与轴作轴 向固 定（ 常采 用弹性挡 圈） 用 圆柱滚子轴承作 。 游 动支点时 ， 轴承外 圈要与机座作轴 向固 定， 靠滚子与套 圈间的游动来保证轴的 自
盎一 ． 盘
２ 滚 动轴承 的配 合
轴 承 与轴或 轴 承座 的配 合 目的是把
轴都得到轴 向定位 。
内 、外 圈牢 固地 固定 于 轴 或轴 承 座 上 ， 使 之相互 不发 生有 害的 滑动 。 如配 合面 产生滑 动 ，则会 产生 不正常 的发 热和 磨 损 ，以 及因磨 损产 生粉 末进 入轴 承 内而
单 。
规 格 、牌 号的端 面应 装在 可 见部位 ，以
便将来更换。 ３ ２ 拆 卸 ． 最 简单 的办法是用錾子顶在内圈或外 圈端面上 ，用手锤在周边轻轻敲 击将轴 承 拆下 。一般 使用拉出器拆卸 ，使用时将 钩 爪 紧挂在 内圈上，螺杆顶在轴端面 ，用手 柄旋进螺杆 ，就 能把 轴承拉出 ，如 图 ５ｃ （）
滚动轴承及其组合设计 PPT课件
α
图 例
α
α
二）滚动轴承的主要类型和特点
1.调心球轴承 承载类型——主承径向负荷FR ，
也能承受少量的双向轴向负荷FA 特点——具有调心性能，θ = 20~30 类型代号：（10000） 2.调心滚子轴承 承载类型——主承径向负荷FR 也能承受少量的双向轴向负荷FA 特点——具有调心性能，θ =0.50~20 类型代号：（20000） FA FA FA FA FR
特宽：3 特宽：4 特宽：5 特宽：6
轻：2
中：3
重：4
滚针轴承
:NA
尺寸系列代号表示方法 向心轴承 直径 系列 代号
2 （轻） 3 （中） 4 （重）
推力轴承 高度系列代号 2 7 9 1 2
FA
FR
α
FR
FA
圆锥滚子轴承安装形式一： 正装（面对面安装）
正装简图
圆锥滚子轴承安装形式二： 反装（背对背安装）
反装简图
5.推力球轴承 结构特点：由紧圈（内孔较小，装在轴上） 松圈（内孔较大，装在机座上）和滚动体
组成，套圈与滚动体可分离。
紧圈
滚动体
FA
承载类型——只能受轴向负荷FA 极限转速nlim低
FR
3.推力调心滚子轴承 承载类型——可承很大的轴向负荷FA 和一定径向负荷FR 特点——具有调心性能，θ =20~30 类型代号：（29000） 4.圆锥滚子轴承 结构特点：内外圈可分离,公称接触角有 120，260，α越大，承轴向载 荷的能力就越大。 承载类型——能承受较大的径向负荷FR 和单向的轴向负荷FA。 类型代号：（30000） 使用要求：成对使用 FR
θ
调心轴承简图
三、滚动轴承的主要类型和特点
滚动轴承的组合设计
图8.31 安装轴承内圈
图8.32 同时安装轴承内外圈
滚动轴承的组合设计
（2）滚动轴承的拆卸 对于不可分离型轴承，可根据具体情况使用图8.33所示方法拆卸。 为便于拆卸，与轴承配合的轴和衬套都有规定的安装尺寸，这些尺寸可由轴承标准 中查得。图8.34所示为没有按安装尺寸要求设计轴肩和轴承衬套的错误示例：图（a) 表示轴肩h过高；图（b)表示衬套孔径过小；图（c）表示轴肩圆角半径ras大于轴承 圆角半径ra。
常用的预紧方法有：①夹紧一对圆锥滚子轴承的外圈而预紧，如图8.27(a)所 示；②用弹簧预紧，可以得到稳定的预紧力，如图8.27(b)所示；③在一对轴承中 装入长度不等的套筒而预紧，这时预紧力可由两套筒的长度差控制，如图8.27(c) 所示，这种装置刚性较大；④夹紧一对磨窄了的外圈而预紧，如图8.27(d)所示， 反装时可磨窄内圈并夹紧。
3.检查轴承的完好程度
对机器进行定期维修时，应认真检查轴承的完好程度。轴瓦损坏或间隙超 过允许极限应重新修配；滚动轴承损坏、松旷应更换；润滑系统的油路应清 洗畅通。
机械设计基础
19
图8.33 滚动轴承的拆卸
图8.34 轴承装置的错误实例
滚动轴承的组合设计
8.滚动轴承的润滑和密封
（1）滚动轴承的润滑 使用滚动轴承，必须对轴承加以润滑。这是因为：①滚动体与滚道、滚动体与保持 架、保持架与内外圈之间均有滑动摩擦，润滑可以降低摩擦，减少磨损和发热量;②轴 承的摩擦发热使轴承温度升高，用油润滑时可以对轴承起冷却作用，从而降低轴承的 工作温度，延长轴承的使用寿命;③良好的润滑状态，可在滚动体与滚道间形成一层使 两者隔开的油膜，使接触压力减小，延长轴承的寿命；④轴承零件表面覆盖一层润滑 剂，可以防止表面氧化生锈。 （2）滚动轴承的密封 轴承密封的作用是：避免润滑剂的流失，防止外界灰尘、水分及其他杂物侵入轴承 。密封装置可直接设置在轴承上(称为密封轴承)，也可设置在轴承的支承部位。密封 方法分为非接触式（表8.20）和接触式（表8.21）两大类。实践中可以把它们适当组 合起来使用。
滚动轴承的组合设计
滚动轴承的组合设计作者：侯毅红来源：《今日湖北·下旬刊》2014年第04期摘要为了使轴承能正常工作，除正确选择轴承的型号外，还必须正确地进行滚动轴承的组合设计，也就是必须根据轴承的具体要求及结构特点，对轴承的固定、调整、润滑、密封、配合以及装拆等进行全面的考虑。
关键词滚动轴承设计一、保证支承的刚度和同轴度轴和安装轴承的轴承座或机体必须有足够的刚度.否则会因这些零件的变形而使滚动体的运动受到阻碍，影响旋转精度，导致轴承过早损坏。
轴承座应有适当的厚度，或加肋以增加刚度（图1）。
同一轴上各轴承孔要保证必要的同轴度，否则轴安装后会产生较大变形，影响轴承运转因此，应尽可能采用整体结构的机壳，并采用直径相同的轴承孔，以便于两个轴承孔可一次镗出。
当两个轴承空分在两个外壳上时，则应把两个外壳组合在一起进行镗孔。
图1 轴承座的刚度二、轴承的固定和调整1、轴的支承结构的基本形式轴的支承结构形式常用的有以下两种。
（1）两端单向固定如图（2）所示，利用轴肩或挡油环顶住轴承内圈，轴承盖顶作外圈，每一个支承只能限制轴一个方向的轴向移动，两个支承合起来就限制了轴的双向移动。
这种固定方式称为两端单向固定。
考虑温升后轴的伸长，对深沟球轴承需在轴承外圈与轴承端盖间留有a=0.2—0.4mm的间隙.对于角接触轴承（圆锥滚子轴承和角接触球轴承）是在安装时使轴承内部留有适当的铀向间隙，此间隙是靠增减轴承端盖与箱体间的垫片来保证，也可用调节螺钉改变轴承外圈上压盖的位置来实现调整间隙。
两端单向固定结构简单，便于安装，仅适用于温升不高的短轴。
图2 两端单向固定图3 一端固定，一端游动（2）一端固定、一端游动对工作温度较高的长轴，由于其热伸长量大，应将一个支承处的轴承内、外围两侧固定，而另一支承的轴承可沿铀向自由移动（图3）。
可作轴向游动的支承称为游动支承，显然游动支点不能承受轴向载荷。
2、轴向位量的调整为了使轴上零件具有准确的工作位置，要求轴承组合的轴向位置可以调整。
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为了保证轴承正常工作，除了正确选 择轴承类型和尺寸外，还应合理地设计轴 承组合。
在轴承组合设计时，应注意以下几个 方面的问题：
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一．滚动轴承的轴向固定 包括轴承内、外圈的固定
1. 轴承内圈的固定方法（图13-23）
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１)轴肩固定: 承受大的轴向力 2)轴肩和弹性挡圈：用于深沟球轴承，所 受轴向力不大，转速不高；
3)轴肩及轴端压板：用于高转速及承受中等 大的轴向力；
4)轴肩和圆螺母及止退垫圈：用于承受大的轴向力
注意：为使端面贴紧， 轴肩处圆角<轴承内圈圆角； 轴肩高度<轴承内圈厚度。
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2. 轴承外圈的紧固方法（图13-24）
1) 孔肩和孔用弹性挡圈：用于深沟球轴承，所受 轴 向力不大；
2) 止动环嵌入轴承外圈的止动槽内；
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• 曲路密封（迷宫式密封）
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八．保证支承部分的刚性和同心度 1.机壳及轴承座孔应有足够的壁厚、缩短悬臂部 分并设置加强筋；对于轻合金或非金属机壳应 采用钢或铸铁衬筒。
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2. 一根轴上的两个轴承座孔，必须保证同轴度， 应一次镗出：轴承尺寸不同时可加衬筒。
注意：轴肩＜内圈 孔间＜外圈
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六．轴承的润滑
一般根据dn值选择润滑方式 （d——轴承内径，mm； n——轴的转速，rpm
）
１．脂润滑：用于较低的dn值，不便经常添 加润滑剂或不允许使用油润滑的 场合，它能承受较大载荷，不易 流失，容易密封。
２．油润滑：用于高速、高温、脂润滑不能 满足要 求时。
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3)端盖固定:单向固定承受大的轴向力,用于高
转速及很大轴向力的各类轴承；
4) 螺纹环：转速高、轴向力大且不宜使
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用轴承盖紧固的场合。
二. 轴承组合的轴向固定 1．两端固定（双支点单向固定）： 用于工作温度不高的短轴
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2．一端固定，一端游动（单支点双向固定）： 用于工作温度较高的长轴 ；
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七．轴承的密封装置 1. 密封的目的：阻止灰尘、水、酸及其他杂物 进入轴承；阻止润滑剂流失。 2. 密封装置：接触式、非接触式。 1）接触式：在轴承盖内放置软材料与转动轴 直接接触密封。
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• 毡圈密封（图13-30）：结构简单但摩擦严重。 用于 v<4∼5m/s处，主要用于脂润滑。
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继续
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三、总 结
轴系结构设计应注意的问题：
1、轴上零件的定位 2、轴上零件的固定(结合轴承组合的固定）
1）轴向 2）周向 3、轴上零件的装拆与滚动轴承调 4整、滚动轴承的密封 5、零件的结构工性 6、转动件与静止件的关系
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二、讨 论
分析齿轮轴系错误并改正之，轴承采用脂润滑
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该齿轮轴系存在以下几方面错误：
1 、轴上零件的固定 1）小齿轮左端无轴向固定 2）小齿轮缺少周向固定 3）大齿轮轴向固定不可靠 4）轴承外圈无固定 5）弹性挡圈多余
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2、滚动轴承的装拆与调整 1）轴肩高于轴承内圈 2）套筒高于轴承内圈 3）箱体与端盖间缺少垫片
3 、滚动轴承的密封 1）轴承端盖缺少密封 2）缺少封油环
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4 、转动件与静止件的关系 1）套筒与轴承
端盖接触 2）端盖与轴接触
5 、零件结构工艺性 箱体加工面与
非加工面没分开
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注意：在分析轴系结构时，要将轴的结构设计要 求和轴承组合设计要求等结合起来综合考虑，避 免片面化，结构设计技能对机电专业人员来说是 至关重要的，应予以重视。
2. 转动圈比不动圈的配合紧些，且转速越高、 载荷越大、振动越强烈时，配合应越紧。
转动圈与旋转部分的配合：n6, m6, k6, js6 不动圈与不动部分的配合：J7, J6, H7, G7
3. 游动圈或经常拆卸的轴承应选取较松的配合。
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五．滚动轴承的装拆 装内圈——套筒垫着锤 拆内圈—：安装方便，易于更换。 v<10～15m/s，要求轴颈淬硬，增强耐磨性。
注意：安装时密封唇应朝向密封部位。 密封唇向内——防漏；向外——防尘； 两个相反方向——既防尘又防漏。
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2）非接触式密封：避免接触处产生滑动摩擦。 • 间隙密封（图13-33）：间隙为0.1∼0.3mm。 用 于脂润滑；
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三．轴承间隙及轴上零件的位置调整 １. 轴承与端盖间隙调整：加减轴承与端盖间的垫片 ２. 轴承组合位置的调整： 加减衬筒端面与机架之间的垫片厚度。
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四．滚动轴承的配合及其选择 轴承配合是指内圈与轴颈及外圈与座孔的配合。
1. 基准制：因为滚动体为标准件， 因此：轴承内孔—轴： 基孔制 轴承外径—座孔：基轴制