第 6 章 常用结合件的互换性

基本要求：了解滚动轴承、键和花键、螺纹结合 的种类、特点及几何公差；掌握其 精度设计方法；重点难点：滚动轴承、键和花键、螺纹的公差带 特点及精度设计方法。

一、滚动轴承概述1 、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。2 、分类

滑动轴承：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

6.1 滚动轴承的互换性

向心球轴承 圆锥滚子轴承 角接触球轴承 推力球轴承

3 、组成

滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。

4 、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。

二、滚动轴承精度等级 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 /0 【 G 】 中等级 /6 （或 6x ）【 E 或 Ex 】 精密级 /5 、 4 【 D 、 C 】 超精密级 /2 【 B 】

滚动轴承精度等级的应用：

0 （ G ）级：主要用于旋转精度要求不高的机构。 6 （ E ）级：用于旋转精度和转速较高的旋转机构。 5 、 4 （ D 、 C ）级：用于转速和旋转精度要求都高的

旋转机构。 2 （ B ）级：用于旋转精度和转速很高的机械。 选用轴承的精度的依据主要是：对轴承部件提出的旋转精度要求和转速的高低，一般只有在使用 G 级轴承不能保证机构要求的旋转精度时，才选用较高精度的轴承。

三、滚动轴承公差带 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。

平均直径的极限偏差 ΔDmp、Δdmp见 GB/T307.1-2005。

轴承内外径公差带图： 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。

0 6 5 4 2

0 6 5 4 2

+0-

+0-D

d

轴承外径 Dmp 的公差带

轴承内径 dmp 的公差带

已知轴承的基本尺寸如图所示。根据实际工况采用 E（ 6 ）级向心轴承，试画出轴承孔轴公差带并标注有关尺寸。

+

0

-

+

0

-φ90

φ50

es=0

ES=0

ei=-0.013

EI=-0.01

轴承公差带标注示例：

1 、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荷类型、轴承所受负荷的大小、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。

四、滚动轴承配合的选择

（ 1）负荷类型 局部（定向）负荷：作用于轴承上的合成径向负荷与套

圈相对静止，即负荷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（旋转）负荷：作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对旋转，即合成径向负荷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。

摆动负荷：作用于轴承上的合成径向负荷与所承载的套圈在一定区域内相对摆动，即合成径向负荷经常变动地作用在套圈滚道的小于 180°的部分圆周上。

负荷类型示例：

a)内圈旋转负荷，外圈定向负荷

b)内圈定向负荷，外圈旋转负荷

c)内圈旋转负荷，外圈摆动负荷

d)内圈摆动负荷，外圈旋转负荷

(2)负荷大小

轴承在负荷的作用下，套圈会发生变形，使配合面受力不均匀，引起松动。因此，受重负荷时配合应紧些，受轻负荷时配合应松些。一般地，负荷如下分类： 轻负荷： P≤0.07C 正常负荷：0.07C＜ P≤0.15C 重负荷： P＞ 0.15C

其中：C 为轴承的额定负荷，数据可以从有关手册中查找。

（ 3）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。

（ 4）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。

2 、几何公差及表面粗糙度（ GB/T 275-1993 ）

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几何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。

例：某一圆柱齿轮减速器的小齿轮轴，要求齿轮轴的旋转精度比较高，两端装有 E 级单列向心球轴承（型号 308），轴承尺寸为40×90×23 （ mm ），额定负荷 C 为32000N， P=4000N，试用查表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参数值。

+0-

Ф90

mm

ф40

mm

H6+22

-13

+ 0 -

k5+13+2

-10

φ40K

5

φ90H

6

3 、滚动轴承的标注

（ 1）装配图 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。

Φ90H

6

（）

+0.0

220

A

0.015 A

0.006

1.6

3.2 +0

.013

Φ40

（

）-0

.002

0.0025

0.008 B

B

0.4

1.6

（ 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、几何公差C、表面粗糙度

作业： 有一圆柱齿轮减速器，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 Cr=32000N，轴承承受的当量径向负荷 Fr=4000N。试用类比法确定轴颈和外壳孔的公差带代号，画出公差带图，并确定孔、轴的形位公差值和表面粗糙度参数值，将它们分别标注在装配图和零件图上。