第六章-滚动轴承

ds——单一径向平面内用两点法测得的内径尺寸。 单一平面平均内径偏差：单一平面平均内径与公称直径
（用d表示）的差，用Δdmp表示。
Δdmp=dmp－d
单一平面平均外径：在轴承外圈任一横截面内测得的外
圈外径的最大与最小直径的平均值，用Dmp表示。
Dmp
Dsmax Dsmin 2
单一平面平均外径偏差：单一平面平均外径与公称直径 （用D表示）的差，用ΔDmp表示。
2. 径向游隙 GB/T 4604—2006《滚动轴承 径向游隙》规定，轴承
（双列圆柱滚子轴承除外）的径向游隙分为：2组、0组、3、
4、5组，游隙的大小依次由小到大。0组为基本游隙组。 在常温状态的一般条件下工作，具有0组游隙的轴承，按 表选取孔、轴公差带，一般都能保证配合过盈的适中； 游隙比0组大的轴承，配合过盈应增加；
第六章 滚动轴承的公差与配合
本章学习的主要目的和要求：
1、掌握滚动轴承的精度等级及其选用。 2、掌握滚动轴承内径、外径公差带的特点。 3、初步掌握滚动轴承配合的选择
6.1 滚动轴承结合的精度设计内容

滚动轴承(rolling bearing)是一种标准部件。
滚动轴承结合的精度设计主要包括： ◆ 滚动轴承内圈与轴颈的配合； ◆ 外圈与外壳空的配合； ◆ 轴颈和外壳孔的尺寸公差带、几何公差和表面
圆锥滚子轴承分为0、6x、5、4、2五级；
推力轴承分为0、6、5、4四级。
（2）各个公差等级的滚动轴承应用 0级——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，普通机床中的变速、进给 机构中的轴承等。 6 级——高级，5级——精密级，用于转速和旋转精度较高
的机构中。例如，普通机床主轴的前轴承多用5级，后轴承多用6
6.4 与滚动轴承配合的轴颈、外壳孔的精度设计
1. 轴颈和外壳孔公差带的确定
标准公差等级与轴承公差等级相协调。表6.3 2. 几何公差 轴颈：包容要求，且有同轴度或径向圆跳动，附表34； 外壳空：最大实体要求的零几何公差，且有同轴度要求 3. 表面粗糙度 附表35
图6-6 轴颈、外壳孔公差在图样上的标注示例 (a) 装配图； (b) 外壳零件图； (c) 轴零件图
（3）与滚动轴承相配合的轴颈和壳体孔的公差带是从《极限与
配合》标准中选出的。
（4）滚动轴承与轴颈和壳体孔配合的基准制（由标准件决定）
由于滚动轴承是标准件，所以内圈与轴颈的配合采用基 孔制；外圈与壳体孔的配合采用基轴制。值得注意的是： 内圈与轴颈的配合的配合性质，不能只看轴的基本偏差代 号。例如，内圈与基本偏差为h的轴配合，形成的是过渡配
c) 内圈：旋转负荷
d) 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
图 轴承套圈相对于负荷方向的运转状态
轴承套圈相对于负荷方向不同，配合松紧程度也不同
◆套圈相对负荷方向固定
套圈与轴颈或外壳孔的配合：稍松 配合选择：平均间隙较小的过渡配合 极小间隙的间隙配合 目的：让套圈在振动或冲击下被滚道间的摩擦力矩带
游隙比0组小的轴承，配合过盈应减小。
3. 工作温度
轴承工作时，由于摩擦发热和其他热源的影响，而
使轴承套圈的温度经常高于结合零件的温度。由于发热 膨胀，轴承内圈与轴颈的配合可能变松，外圈与外壳孔 的配合可能变紧。轴承工作温度一般应低于100℃，在 高于此温度时，必须考虑温度影响的修正量。
4. 轴承尺寸大小
◆ 对轴承旋转精度、运转平稳性和工作温度无特殊
要求；
◆ 轴为实心或厚壁钢制作；
◆ 外壳为铸钢或铸铁制作； ◆ 轴承游隙为0组。
与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的常用公差带
图 与滚动轴承配合的轴颈的常用公差带
与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的常用公差带
图 与滚动轴承配合的轴颈的常用公差带
6.3 选择滚动轴承与轴颈、外壳孔的配合时应考虑的问题
动。产生缓慢转位，使磨损均匀，提高轴承使用
寿命。
轴承套圈相对于负荷方向不同，配合松紧程度也不同： ◆套圈相对负荷方向旋转
套圈与轴颈或外壳孔的配合：紧一些
配合选择：小过盈的配合 过盈概率大的过渡配合 目的：避免配合表面发生相对滑动。 ◆套圈相对负荷方向摆动
套圈与轴颈或外壳孔的配合的松紧程度一般与套圈
相对负荷方向旋转时选用的配合相同或稍松一些。
2. 负荷大小 轴承与轴颈或外壳孔的配合的松紧程度与负荷大小有
关。
P：径向当量动负荷 C：径向额定动负荷
轻负荷：P≤0.07C； 正常负荷：0.07C＜P≤0.15C； 重负荷：P＞0.15C。
随负荷的增大，轴承与轴颈或外壳孔的配合应逐渐变
紧，承受变化负荷的配合应比承受平稳负荷的配合较紧一 些。
合，与k、m、n的轴形成的是过盈配合。
（5）滚动轴承配合的选择一般采用类比法。选择时需考虑的 因素较多，可根据轴承所受负荷的类型，先大致确定配合 类别。
思考题与习题

6-1 滚动轴承内、 外径公差带有何特点？
6-2 滚动轴承的配合选择要考虑哪些主要因素？
ΔDmp=Dmp－D
◆ 滚动轴承内、外径的公差带
在滚动轴承与轴颈、外壳孔的配合中，起作用的是平
均尺寸。对于各级轴承，单一平面平均内（外）径的公差 带均为单向制，而且统一采用上偏差为零，下偏差为负值 的布置方案，如图所示。
（2）与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的常用公差带 在使用轴承时，它与轴颈和外壳孔的配合性质必须分 别轴颈和外壳孔的公差带来确定。 GB/T 275—1993规定了0级和6级轴承与轴颈和外壳孔 配合时轴颈和外壳孔的常用公差带，适用范围：
粗糙度参数值。
目的就是保证滚动轴承的工作性能和使用寿命。
6.2 滚动轴承的使用要求和公差等级
6.2.1 滚动轴承的使用要求
（1）基本结构
（2）互换性
（3）满足的工作要求 ◆必要旋转精度 ◆合适的游隙
图 向心球轴承的结构
外圈 内圈
T C α
T
D
d
D
d
d
D
D
d
滚动体
保持架
B
a) 向心轴承
b) 圆锥滚子轴承
级。 4 级和2级轴承——超精密轴承，用于旋转精度高和转速高 的旋转机构，如精密机床的主轴轴承，精密仪器、高速摄影机等 高速精密机械中的轴承。
6.2.3 滚动轴承内外径及相配的轴颈、外壳孔的公差带 （1）滚动轴承内、外径公差带的特点
◆ 滚动轴承是标准件，其内圈内径与轴颈配合采用基孔
制，外圈外径与外壳孔配合采用基轴制。 ◆ 滚动轴承内、外圈均为薄壁件，易变性（装配后得到 矫正），因此国标规定： ① 0、6、5级，为了便于制造，规定了单一平面平均外
滚动轴承的尺寸愈大，选取的配合应愈紧。 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。
6. 旋转精度和旋转速度
对于负荷较大且有较高旋转精度要求的轴承，为
了消除弹性变形和振动的影响，应避免采用间隙配合。 对精密机床的轻负荷轴承，为避免外壳孔与轴颈 形状误差对轴承精度的影响，常采用较小的间隙配合。 一般认为，轴承的旋转速度愈高，配合也应该愈紧。
c) 角接触球轴承
H
d) 推力轴承
图5-2 滚动轴承的类型
6.2.2 滚动轴承的公差等级及其应用 （1）滚动轴承的公差等级
滚动轴承的公差等级由轴承的尺寸公差和旋转精度决定。前
者是指轴承内径d、外径D、宽度B等尺寸公差；后者是指轴承内、 外圈的径向跳动、端面对滚道的跳动和端面对内孔的跳动。 GB/T 307.3 2005《滚动轴承 通用技术规则》规定： 向心轴承（圆锥滚子轴承除外）分为0、6、5、4、2五级；
径偏差ΔDmp和单一平面内平均内径偏差Δdmp。
② 4、2级向心轴承，为了限制变形，标准规定了ΔDmp 和Δdmp，同时还规定了单一外径偏差ΔDs和单一内径偏差Δds 不能超过其极限尺寸。
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单一平面平均内径：在轴承内圈任一横截面内测得的内圈
内径的最大与最小直径的平均值，用dmp表示。
d mp
d smax d smin 2
小结
（1）滚动轴承的公差等级由高到低分为2、4、5、6、0 ，其中
0级精度最低，称为普通及，应用最广。
（2）滚动轴承与轴颈和壳体孔配合的配合尺寸公差带的特点
滚动轴承单一平面平均内、外径（dmp、Dmp）是滚动轴承内、 外圈分别与轴颈和壳体孔配合的配合尺寸，它们的公差带均在 零线下方，且上偏差均为零。
1. 轴承套圈相对于负荷方向的运转状态(考虑滚道的磨损)
作用方向与轴承套圈（内圈、外圈）存在以下三种关系： （1）局部负荷：轴承套圈相对于负荷方向固定 （2）循环负荷：轴承套圈相对于负荷方向旋转 （3）摆动负荷：轴承套圈相对于负荷方向摆动
Fc
Fr Fr
F
r
Fc
Fr
a) 内圈：旋转负荷
b) 内圈：定向负荷