课题三 典型结合和传动的精度设计滚动轴承的精度设计一、概述
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：
2．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。
3．滚动轴承的安装形式：
外圈与箱体上的轴承座配合，
内圈与旋转的轴颈配合。
通常外圈固定不动 —— 因而外圈与轴承座为过盈配合；
内圈随轴一起旋转 —— 内圈与轴也为过盈配合。
考虑到运动过程中轴会受热变形延伸，一端轴承应能够作轴向调节；调节好后应轴向锁紧。
4．滚动轴承的结构特点：
滚动轴承是一种标准件。
有内外两种互换性。
滚动轴承的精度要求很高 。
5．有关滚动轴承的国标规定：
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 。
二．滚动轴承的精度设计包括滚动轴承制造的尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等。
１．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)。
２．公差带
任何尺寸的公差带由两个因素决定,
公差带的宽窄和公差带的位置 。 滚动轴承的公差带也不例外,其公差带如图所示 。
轴承内,外径公差带的特点是,所有公差带都单向偏置在零线下方,即上偏差为 0,下偏差为负值 。
轴承内外径公差带图：
/P0 /P6 /P5
/P4 /P2
/P0 /P6 /P5
/P4 /P2
+
0
-
+
0
-D
d
轴承外径 Dmp的公差带轴承内径 dmp的公差带
３．滚动轴承的基本尺寸及公差要求（ 1）：
基本尺寸,滚动轴承的基本尺寸是指滚动轴承的 内径 d,外径 D和 轴承宽度 B。
轴承的配合尺寸,由于轴承内、外圈均为薄壁结构，制造和存放时易变形，但在装配后能够得到矫正。为了便于制造，允许有一定的变形。
为保证轴承与结合件的配合性质，所限制的仅是内、外圈在其单一平面内的平均直径，即 轴承的配合尺寸 。
外径,Dmp=（ Dsmax+Dsmin） /2
内径,dmp=（ dsmax+dsmin） /2
Dsmax,Dsmin为加工后测得的最大、最小单一外径。
dsmax,dsmin为加工后测得的最大、最小单一内径。
３．滚动轴承的基本尺寸及公差要求（ 2）：
尺寸制造公差,国家标准对轴承内径和外径尺寸公差作了两种规定,一是规定了内、外径尺寸的最大值和最小值所允许的偏差,即单一内、外径偏差，其目的是为了限制变形量； 二是规定了内、外径实际尺寸的最大值和最小值的平均值偏差,即单一平面平均内、
外径偏差，目的是用于轴承的配合。二者应符合国家 标准 。（教材 P133）
滚动轴承的旋转精度,是指轴承内外圈的 径向跳动公差 ； 轴承内、外圈的端面对内孔轴线的 端面跳动公差 等。
+
0
-
+
0
-φ90
φ50
已知轴承的基本尺寸如图所示。根据实际工况采用 E级（相当于
/P6） 向心轴承，试画出轴承孔轴公差带并标注有关尺寸。
查表：教材 P133
es=0
ES=0
ei=-0.013
EI=-0.01
轴承公差带标注示例：
４、滚动轴承精度等级的选择：
主要考虑以下几点：
机器功能对轴承部件的旋转精度要求。 一般这样选取〔具体参见教材 P130表 7— 1）：
/P0,用于旋转精度要求不高的一般机构中。
/P6,/P5,P4,用于旋转精度要求较高或转速较高的机构中。
/P2,用于高精度、高转速的特别精密部件上。
转速的高低,转速高时，由于与轴承配合的旋转轴或孔可能随轴承的跳动而跳动，势必造成旋转的不平稳，产生振动和噪音。因此，转速高时，应选用精度高的轴承。
5、滚动轴承的选择：
结构型式的选择,属于《机械零件》的范畴。主要对轴进行受力分析，确定轴承的类型（向心、推力、向心推力）、轴承的基本尺寸（内径、外径、轴承宽度）。
轴承配合的精度计算,轴承是根据工况选用；与轴承相配合的轴颈、轴承座则需进行精度设计：包括配合性质的确定、形位公差的确定、表面粗糙度的确定等。这部分内容由互换性解决。
三．滚动轴承配合的精度设计
１．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 。
轴承配合公差带
２．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 。
３．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 。
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。
负载类型示例：
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 。
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。
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。
４．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。
四．滚动轴承配合选用示例及图样标注
φ5
5j6
φ10
0H
7
1、在装配图上的标注：
在装配图上，不用标注轴承的公差等级代号，只需标注与之相配合的轴承座及轴颈的公差等级代号。
Φ10
0H
7（
）
+0
.03
5
0
A
0.015 A
0.06
1.6
2
+0
.01
2
Φ5
5j6
（
）
-0
.00
7
0.04
0.01 A
A
0.63
1.2
5
2、在零件图上的标注：
在零件图上，应标注以下参数：
A,尺寸公差
B,形状公差
C,位置公差
D,表面粗糙度作业：
P226
第七章 T2
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：
2．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。
3．滚动轴承的安装形式：
外圈与箱体上的轴承座配合，
内圈与旋转的轴颈配合。
通常外圈固定不动 —— 因而外圈与轴承座为过盈配合；
内圈随轴一起旋转 —— 内圈与轴也为过盈配合。
考虑到运动过程中轴会受热变形延伸，一端轴承应能够作轴向调节；调节好后应轴向锁紧。
4．滚动轴承的结构特点：
滚动轴承是一种标准件。
有内外两种互换性。
滚动轴承的精度要求很高 。
5．有关滚动轴承的国标规定：
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 。
二．滚动轴承的精度设计包括滚动轴承制造的尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等。
１．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)。
２．公差带
任何尺寸的公差带由两个因素决定,
公差带的宽窄和公差带的位置 。 滚动轴承的公差带也不例外,其公差带如图所示 。
轴承内,外径公差带的特点是,所有公差带都单向偏置在零线下方,即上偏差为 0,下偏差为负值 。
轴承内外径公差带图：
/P0 /P6 /P5
/P4 /P2
/P0 /P6 /P5
/P4 /P2
+
0
-
+
0
-D
d
轴承外径 Dmp的公差带轴承内径 dmp的公差带
３．滚动轴承的基本尺寸及公差要求（ 1）：
基本尺寸,滚动轴承的基本尺寸是指滚动轴承的 内径 d,外径 D和 轴承宽度 B。
轴承的配合尺寸,由于轴承内、外圈均为薄壁结构，制造和存放时易变形，但在装配后能够得到矫正。为了便于制造，允许有一定的变形。
为保证轴承与结合件的配合性质，所限制的仅是内、外圈在其单一平面内的平均直径，即 轴承的配合尺寸 。
外径,Dmp=（ Dsmax+Dsmin） /2
内径,dmp=（ dsmax+dsmin） /2
Dsmax,Dsmin为加工后测得的最大、最小单一外径。
dsmax,dsmin为加工后测得的最大、最小单一内径。
３．滚动轴承的基本尺寸及公差要求（ 2）：
尺寸制造公差,国家标准对轴承内径和外径尺寸公差作了两种规定,一是规定了内、外径尺寸的最大值和最小值所允许的偏差,即单一内、外径偏差，其目的是为了限制变形量； 二是规定了内、外径实际尺寸的最大值和最小值的平均值偏差,即单一平面平均内、
外径偏差，目的是用于轴承的配合。二者应符合国家 标准 。（教材 P133）
滚动轴承的旋转精度,是指轴承内外圈的 径向跳动公差 ； 轴承内、外圈的端面对内孔轴线的 端面跳动公差 等。
+
0
-
+
0
-φ90
φ50
已知轴承的基本尺寸如图所示。根据实际工况采用 E级（相当于
/P6） 向心轴承，试画出轴承孔轴公差带并标注有关尺寸。
查表：教材 P133
es=0
ES=0
ei=-0.013
EI=-0.01
轴承公差带标注示例：
４、滚动轴承精度等级的选择：
主要考虑以下几点：
机器功能对轴承部件的旋转精度要求。 一般这样选取〔具体参见教材 P130表 7— 1）：
/P0,用于旋转精度要求不高的一般机构中。
/P6,/P5,P4,用于旋转精度要求较高或转速较高的机构中。
/P2,用于高精度、高转速的特别精密部件上。
转速的高低,转速高时，由于与轴承配合的旋转轴或孔可能随轴承的跳动而跳动，势必造成旋转的不平稳，产生振动和噪音。因此，转速高时，应选用精度高的轴承。
5、滚动轴承的选择：
结构型式的选择,属于《机械零件》的范畴。主要对轴进行受力分析，确定轴承的类型（向心、推力、向心推力）、轴承的基本尺寸（内径、外径、轴承宽度）。
轴承配合的精度计算,轴承是根据工况选用；与轴承相配合的轴颈、轴承座则需进行精度设计：包括配合性质的确定、形位公差的确定、表面粗糙度的确定等。这部分内容由互换性解决。
三．滚动轴承配合的精度设计
１．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 。
轴承配合公差带
２．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 。
３．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 。
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。
负载类型示例：
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 。
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。
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。
４．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。
四．滚动轴承配合选用示例及图样标注
φ5
5j6
φ10
0H
7
1、在装配图上的标注：
在装配图上，不用标注轴承的公差等级代号，只需标注与之相配合的轴承座及轴颈的公差等级代号。
Φ10
0H
7（
）
+0
.03
5
0
A
0.015 A
0.06
1.6
2
+0
.01
2
Φ5
5j6
（
）
-0
.00
7
0.04
0.01 A
A
0.63
1.2
5
2、在零件图上的标注：
在零件图上，应标注以下参数：
A,尺寸公差
B,形状公差
C,位置公差
D,表面粗糙度作业：
P226
第七章 T2
