滚动轴承键和螺纹件的互换性.ppt
6.1 概述6.2 滚动轴承的互换性6.3 键的互换性6.4 螺纹结合的互换性6.5 螺纹的检测,第6章滚动轴承、键和螺纹件的互换性,概述,滚动轴承、键和螺纹件都是应用最广泛的标准件,国家标准对这些零件的互换性都有规定的标准,滚动轴承是机器中广泛使用的标准化部件 滚动轴承的基本构成：内圈、外圈、滚动体、保持架滚动轴承的分类：,（1）按承受负荷的方向分类：向心轴承、向心推力轴承、推力轴承,（2）按滚动体形状分类：球轴承、滚子轴承、滚针轴承,滚动轴承的互换性,一、概述,滚动轴承的内圈内径d 和外径 D是配合的公称尺寸，分别与轴径和壳体孔配合。在负荷作用下，内、外圈以一定的转速做相对运动。,滚动轴承的互换性,对滚动轴承工作时的要求：,要求运转平稳、旋转精度高、噪音小,轴和壳体孔的几何精度 轴和壳体孔的尺寸公差等级、基本偏差、形位公差以及表面粗糙度参数值,为了保证工作性能，除了轴承的制造精度，还要正确选择滚动轴承与轴和壳体孔的配合性质、进行轴和外壳孔的几何精度设计。,滚动轴承的互换性,滚动轴承按其尺寸精度和旋转精度分级国家标准 GB/T307.3 2005规定：向心轴承（圆锥滚子轴承除外）分为0，6，5，4 和 2 五级（相当于旧国标中G，E，D，C 和 B 级）圆锥滚子轴承精度分为0，6X，5 和 4 四级 推力轴承分为0，6，5 和 4 四级,一、滚动轴承的精度等级及其应用,滚动轴承的互换性,轴承内圈内径 d、外圈外径 D 和轴承的宽度 B 的制造精度以及圆锥滚子轴承装配高度 T 的精度等。,指轴承内、外圈的径向跳动、端面对内孔的跳动等。,旋转精度,尺寸精度,滚动轴承各级精度的应用情况：,应用最广泛，主要用于中等转速和旋转精度要求不高的一般机构中。如：普通机床、汽车、普通电机、压缩机等。,0 级轴承（常称为普通级轴承）,用于转速较高、旋转精度要求较高的旋转机构。如：普通机床的主轴后轴承、精密机床变速箱的轴承。,6 级轴承,用于高速、高旋转精度要求的机构。如：精密机床的主轴承，精密机械和精密仪器使用的轴承。,5级、4 轴承,2 级轴承,用于转速和旋转精度要求都很高的机构。如：精密坐标镗床和高精度齿轮磨床的主轴轴承等。,滚动轴承的互换性,滚动轴承的内圈和外圈都是薄壁零件，在制造和保管过程中极易变形。滚动轴承的内圈与轴，外圈与壳体孔起配合作用的是平均直径。根据滚动轴承的特点，国家标准对轴承内径 d 和 D 都分别规定了两种公差带。,（1）限定轴承内径(d)和外径(D)实际尺寸变动的公差带,1.滚动轴承公差带特点,三、滚动轴承的公差带及特点,（2）限定同一轴承内圈孔或轴承外圆柱面最大实际直径的算术平均值(dm或Dm)变动的公差带,滚动轴承的互换性,滚动轴承的互换性,轴承内径和外径的评定指标,单一内(外)径偏差ds(Ds)：用来控制轴承内外圈制造时的实际偏差,单一径向平面内的内径（外径）的变动量Vdsp（VDsp）：限制轴承制造时单一径向平面内的圆度误差,单一平面平均内径（外径）偏差dp（Dp）:是控制轴承内圈与轴、轴承外圈与壳体孔装配后在单一径向平面内配合尺寸的偏差,平均内径（外径）变动量Vdp（VDp）：用来控制轴承整个轴承宽度上的圆柱度误差,内（外圈）单一宽度偏差Bs（Cs）,内（外）圈宽度变动量VBs（V Cs）,成套轴承内（外）圈径向跳动K ia（K ea）,滚动轴承内圈与轴配合为基孔制 所有精度等级的轴承dmp公差带都单向偏置在零线下侧，即上偏差为零，下偏差为负值因为多数情况下，轴承的内圈是随轴一起转动的，为了防止在它们之间发生相对运动而导致结合面磨损，两者的配合应具有一定的过盈。但内圈是薄壁件，且一定时间后必须拆换，因此，配合的过盈量不宜大。,公差带特点,滚动轴承的互换性,当它与一般过渡配合的轴相配合时，不但能保证获得不大的过盈，而且不会有间隙出现，从而满足了轴承内孔与轴颈的配合要求，同时又可按标准的偏差来加工轴承。滚动轴承的外圈与壳体孔的配合为基轴制 所有精度等级的轴承mp的公差带都单向偏置在零线下侧，即上偏差为零，下偏差为负值 这样布置使轴承外圈与壳体孔的配合与“极限与配合”国标中基轴制的同名配合基本上保持相似的配合性质。,国标将dmp的公差分布在零线下方,滚动轴承的互换性,滚动轴承的互换性,四、滚动轴承与轴和外壳孔的配合极其选用,1）轴颈和外壳孔的公差带与滚动轴承相配合的孔、轴的公差等级与轴承的精度等级密切相关,与6，0 级 轴承配合:,与5，4 级 轴承配合:,轴颈的公差等级为 IT5IT7壳体孔的公差等级 IT6IT8,轴颈的公差等级为 IT4IT5 壳体孔的公差等级 IT5IT6,滚动轴承的互换性,滚动轴承的公差与配合,通常要考虑以下因素：滚动轴承内、外圈承受负荷的类型和大小轴承的类型和尺寸轴承的工作条件与轴承相配件的结构和材料装拆要求和轴承工作温度等 其中最主要的根据是负荷的类型和大小,2）滚动轴承配合的选择,（1）负荷的类型,滚动轴承的内、外圈所受的负荷类型有三种,滚动轴承的互换性,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地作用在套圈的整个圆周上，该套圈所承受的负荷类型称为旋转负荷,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。该套圈所承受的负荷称为定向负荷。（见图 6-4）,滚动轴承的互换性,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，即其合成径向负荷经常变动地作用在套圈滚道的小于1800的部分圆周上，该套圈所承受的负荷类型称为摆动负荷,受定向负荷的套圈，其配合应选松些（小间隙配合或松过渡配合）受旋转负荷的套圈，其配合应选紧些（小过盈配合或紧过渡配合）受摆动负荷的套圈，其配合应介于前两种负荷之间。,滚动轴承的互换性,轴承套圈与轴或壳体孔配合的过盈量取决于套圈受负荷的大小。轴承在负荷作用下，套圈会产生变形，使配合受力不均匀，引起松动，所以，负荷越大，过盈量也应越大受变化负荷要比受平稳负荷选更紧的配合,（2）负荷的大小,F0.07C 轻负荷 0.07C F 0.15C 正常负荷 F 0.15C 重负荷,一般将径向负荷 F 分为：,其中：C 为轴承的额定动负荷（其数据可从有关手册中查得）,滚动轴承的互换性,（3）轴承的工作温度,轴承运转时，由于摩擦发热和散热条件不同等原因，轴承套圈的温度往往高于与其相配零件的温度，这样，轴承内圈与轴的配合可能松动，外圈与孔的配合可能变紧，从而影响外圈的轴向游动。在选择配合时，必须考虑轴承工作温度（或温差）的影响。,（4）轴承的旋转精度和旋转速度,对轴承有较高的旋转精度要求时，为了消除弹性变形和振动的影响，应避免采用带间隙的配合，但也不宜太紧。,轴承的转速越高，应选用越紧的配合,轴承旋转时，还受到其他因素的影响，如轴颈和壳体孔的材料、轴承的安装与拆卸要求、轴承部件的结构等，在选择配合时应作全面的分析考虑。,滚动轴承的互换性,（5）安装和拆卸轴承的条件,（6）其他因素,滚动轴承的配合，一般用类比的方法选用,（1）形状公差因轴承套圈为薄壁件，装配后靠轴颈和壳体孔来矫正，所以套圈工作时的形状与轴颈、壳体孔表面形状密切有关。,4）配合表面的形位公差和表面粗糙度要求,为了保证轴承正常运转，除了正确地选择轴承与轴颈、壳体孔的公差等级和配合外，还应对轴颈、壳体孔的形位公差和表面粗糙度提出要求。,为保证轴承正常工作，对轴承、壳体孔表面应提出圆柱度公差要求。,（2）位置公差,为保证轴承工作时有较高的旋转精度，应限制与套圈端面接触的轴肩及壳体孔肩的倾斜，以避免轴承装配后滚道不正而使旋转不平稳。故规定了轴肩和壳体孔肩的端面圆跳动公差,滚动轴承的互换性,表面粗糙度直接影响产品的使用性能，尤其是对高速、高温、高压条件下的轴承部件。合理提出表面粗糙度要求，是稳定配合性质，提高过盈配合的联结强度，提高机器和轴承的运转性能和使用寿命的关键。各级精度轴承配合的表面粗糙度数值见表7-5,表 6-6 轴和壳体孔配合面配合的表面粗糙度 P.145,（3）表面粗糙度,5.滚动轴承的配合和技术要求在图样上的标注,由于滚动轴承用单一平面内的平均值作 为轴承 的配合尺寸，Dmp，dmp的公差数值与“极限与配合”国家标准中的标准公差数值不同。在装配图上标注滚动轴承与轴颈、壳体孔的 配合时，只需标出轴颈、壳体孔的公差带代号（见图 6-5）。,滚动轴承的互换性,滚动轴承的互换性,（五）、选用举例,例：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50mm110mm27 mm，额定动负荷Cr=32000 N，轴承承受的径向负荷Fr=4 000N。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，可算得Fr=0.125Cr，属正常负荷。内圈相对于负荷方向旋转，外圈相对于负荷方向固定。参考表7-2、表7-3，查轴颈公差带为k5，但考虑到轴承精度较低，故选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7-1中查出，轴承内、外圈单一平面平均直径的上、下偏差，再由表3-1、表3-2和表3-3查出k6和J7的上、下偏差，从而画出公差带图，如图7-5所示。,滚动轴承的互换性,滚动轴承的互换性,滚动轴承的互换性,键联结广泛用于轴与轴上传动零件之间的联结，用以传递扭矩或兼作导向。,一、平键联结,平键联结通过键的侧面与轴键槽和轮毂键槽的侧面相互接触来传递扭矩。键的上表面和轮毂键槽间留有一定间隙。,键的互换性,键配合的主要尺寸：键与键槽宽b（包括轴槽和轮毂槽），键高h，键与键槽长度L，轴槽深t，轮毂槽深t1(t+t1-h=0.20.5mm)。其中，宽度b是决定配合性质的主要参数，是配合尺寸，故规定较小的公差带；而键高h、长度L、槽深t、t1均为非配合尺寸，应规定较大的公差。,在设计平键联结时，轴颈d确定后，平键的规格参数也就根据轴颈d而确定了。,键的互换性,1.键宽的公差带为h92.键宽与键槽宽的公差带如图9-2,键结合的性质主要表现为键宽与键槽宽的配合，因为 键是标准件，因此键联结采用基轴制配合。,键的互换性,第一种：较松配合 用于导向平键第二种：一般配合 用于传递一般载荷第三种：较紧配合 用于传递重载或冲击载荷,三种公差带，构成三种不同的配合,1.键槽（轴及轮毂）对轴及轮毂轴线的对称度，取79级2.当L/b8，键宽b两侧面在长度方向的平行度规定：b6 按7级 b 636 按6级 b 40 按5级,键槽形位公差规定,配合表面Ra值一般取1.66.3m 非配合表面Ra取6.3m,键槽表面粗糙度规定,二、平键联结公差配合的选用与标注,键的互换性,图样标注如图6-8所示：,键的互换性,键的互换性,二、矩形花键联结的互换性,花键联结由内花键（花键孔）和外花键（花键轴）组成的。它可做固定联结，也可做滑动联结,1.矩形花键的定心方式及选择,在国家标准GB1144-2001矩形花键尺寸、公差及检验中明确规定了以小径作为定心方式,键的互换性,2.矩形花键的公差与配合,矩形花键尺寸分为轻、中两系列，表6-8,矩形花键配合采用基孔制,内外花键小径、大径、键宽（键槽宽）的尺寸公差带代号以及尺寸配合公差图分别参见表6-9和图6-10,键的互换性,键的互换性,花键形位公差,小径表面采用包容要求,键（或键槽）的对称面规定位置度公差来控制花键的分度误差，同时采用最大实体原则以保证内外花键的可装配性（检验时应用花键量规来检测）,单件、少量生产时可规定键宽的对称度公差,滚动轴承的公差与配合,
