轴、轴承试题

241 第9章 轴和轴承

传动零件必须被支承起来才能进行工作，支承传动件的零件称为轴。轴本身又必须被支承起来，轴上被支承的部分称为轴颈，支承轴的支座称为轴承。

轮毂与轴之间的连接称为轴毂连接，常用的有键连接和花键连接，还有销连接、过盈配合连接等，这些连接均属于可拆连接。本章仅讨论阶梯的设计计算和键连接。

9.1 概 述

轴是组成机器的重要零件之一，轴的主要功用是支承旋转零件、传递转矩和运动。轴工作状况的好坏直接影响到整台机器的性能和质量。

根据轴的承载性质不同可将轴分为转轴、心轴、传动轴三类。工作时既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴（见图9.1）。转轴是机器中最常用的轴，通常简称为轴。用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴。心轴有固定心轴与旋转心轴两种。固定心轴工作时不转动，轴上承受的弯曲应力是不变的（为静应力状态），例如图9.2中自行车的前轮轴等。旋转心轴工作时随转动件一起转动，轴上承受的弯曲应力按对称循环的规律变化，如图9.3中铁路机车的轮轴。主要用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受的弯矩很小的轴称为传动轴（见图9.4），如汽车中连接变速箱与后桥之间的轴。

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根据曲线的形态不同，轴又可分为直轴（图9.5）、曲轴（9.6）和挠性钢丝轴（图9.7）。后两种轴属于专用零件。

直轴按其外形的不同又可分为光轴（图9.5a）和阶梯轴（图9.5b）两种。光轴形状简单、加工容易、应力集中源少，主要用于传动轴。阶梯轴各轴段截面的直径不同，这种设计使轴段的强度相近，而且便于轴上零件的装拆和固定，因此阶梯轴在机器中的应用最为广泛。直轴一般都制成实心轴，但为了减轻重量或为了满足有些机器结构上的需要，也可以采用空心轴（图9.5c）。

9.2 轴的结构设计

图9.8所示为圆柱齿轮减速器中的低速轴。轴通常由轴头、轴颈、轴肩、轴环、轴端及不装任何零件的轴段等部分组成。轴与轴承配合处的轴段称为轴颈，根据轴颈所在的位置又可分为端轴颈（位于轴的两端，只承受弯矩）和中 243

深沟球轴承 深沟球轴承主要承受径向载荷，也可承受一定量的轴向载荷。

该类轴承摩擦系数小，极限转速高，尺寸范围与形式变化多样。

适用于精密仪表、低噪音电机、汽车、摩托车及一般机械等，是

机械工业中使用最为广泛的一类轴承。

技术参数

系列 series 轴承内径(mm)bore

diameter 派生结构variant structure

61800 10~320 Z、2Z、RZ、2RZ

61900 10~280 Z、2Z、RZ、2RZ、N、NR、ZN、RZN

16000 10~260

6000 10~260 Z、2Z、RZ、2RZ、RS1、2RS1、N、NR、ZN、RZN

6200 10~220 Z、2Z、RZ、2RZ、RS1、2RS1、N、NR、ZN、RZN

6300 10~190 Z、2Z、RZ、2RZ、RS1、2RS1、N、NR、ZN、RZN

6400 10~100 N、NR

微型轴承

Miniture bearings 1~10 Z、2Z、RS、2RS、F60000

调心球轴承

调心球轴承有圆柱孔和圆锥孔两种结构，保持架的材质有钢板、合成树脂等。其特点是外圈滚道呈球面形，具有自动调心性，可以补偿不同心度和轴挠度造成的误差，但其内、外圈相对倾斜度不得超过3度。

技术参数

系列series 轴承内径（mm）bore diameter

派生结构variant structure 圆柱孔

cylindrical bore 圆锥孔tapered

bore

1200 1200K 10~120 10~120 2RS +H200

1300 1300K 10~110 10~110 2RS +H300

2200 2200K 10~110 10~110 2RS +H300 2300 2300K 10~110 10~110 2RS +H2300

角接触球轴承

角接触球轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷，单列角接触球轴承只能承受单方向轴向载荷，因此一般都常采用成对安装。成对使用时，以预先调整好间隙的配对角接触球轴承最为方便。

做非标这么久，轴承与轴的公差配合，以及轴承与孔的公差配合，一直都是用微小间隙配合即能实现功能，且好装好拆。但是局部零件还是需要有一定的配合精度。

配合公差（fit tolerance）是指组成配合的孔、轴公差之和。它是允许间隙到过盈的变动量。

孔和轴的公差带大小和公差带位置组成了配合公差。孔和轴配合公差的大小表示孔和轴的配合精度。孔和轴配合公差带的大小和位置表示孔和轴的配合精度和配合性质。

公差等级的选择

与轴承配合的轴或轴承座孔的公差等级与轴承精度有关。与P0级精度轴承配合的轴，其公差等级一般为IT6，轴承座孔一般为IT7。对旋转精度和运转的平稳性有较高要求的场合(如电动机等)，应选择轴为IT5，轴承座孔为IT6。

公差带的选择

当量径向载荷P分成“轻”、“正常”和“重”载荷等几种情况，其与轴承的额定动载荷C之关系为：轻载荷P≤0.06C 正常载荷 0.06C

＜P≤ 0.12C 重载荷 0.12C＜P

1) 轴公差带

安装向心轴承和角接触轴承的轴的公差带参照相应公差带表。就大多数场合而言，轴旋转且径向载荷方向不变，即轴承内圈相对于载荷方向旋转的场合，一般应选择过渡或过盈配合。静止轴且径向载荷方向不变，即轴承内圈相对于载荷方向是静止的场合，可选择过渡或小间隙配合(太大的间隙是不允许的)。

2)外壳孔公差带 安装向心轴承和角接触轴承的外壳孔公差带参照相应公差带表。选择时注意对于载荷方向摆动或旋转的外圈，应避免间隙配合。当量径向载荷的大小也影响外圈的配合选择。

3) 轴承座结构形式的选择

滚动轴承的轴承座除非有特别需要，一般多采用整体式结构，剖分式轴承座只是在装配上有困难，或在装配上方便的优点成为主要考虑点时才采用，但它不能应用于紧配合或较精密的配合，例如K7和比K7更紧的配合，又如公差等级为IT6或更精密的座孔，都不得采用剖分式轴承座。

轴承与轴的配合公差标准

①当轴承内径公差带与轴公差带构成配合时，在一般基孔制中原属过渡配合的公差代号将变为过赢配合，如k5、k6、m5、m6、n6等，但过赢量不大；当轴承内径公差代与h5、h6、g5、g6等构成配合时，不在是间隙而成为过赢配合。

高手分享轴承与轴、轴承座的配合

在论坛里经常看到社友讨论轴承与轴、轴承座的配合问题。由于轴承是标准件，尺寸公差是定死了的，这个配合问题也就成了怎么确定轴、轴承座的尺寸公差问题。截图来自舍弗勒的轴承综合样本HR1。

还有轴承座的配合

以上是轴承配合的基本原则。但是原则并不是放之四海而皆准滴，原则更像世界纪录---是用来打破的。打破之前你得权衡下打破原则的得与失，或者说利和弊。轧机轴承内圈与轴的间隙配合就是一个经典的打破轴承配合基本原则的案例。基本原则也没有包括一些特殊情况---如空心轴、轻金属轴承座等情况。这种情况要选更紧的配合，要多紧，可以计算。

还有推力轴承的配合。截图同样来自舍弗勒样本HR1。

推力轴承之轴承座

正确选择轴承配合，首先要搞清楚轴承的工况，特别是受到什么性质的载荷。载荷分点载荷与圆周载荷，区分这两种载荷，是正确选择轴承配合的前提。

说轧机轴承内圈与轴松配合，这说法不准确；不是所有轧机中的轴承内圈与轴都是松配合的。而是在轧机中有些轴承内圈与轴是松配合，如4列圆锥，及有些4列圆柱。

轴、轴承座与轴承配合公差

1） 轴承配合一般都是过渡配合，但在有特殊情况下可选过盈配合，但很少。因为轴承与轴配合是轴承的内圈与轴配合，使用的是基孔制，本来轴承是应该完全对零的，我们在实际使用中也完全可以这样认为，但为了防止轴承内圈与轴的最小极限尺寸配合时产生内圈滚动，伤害轴的表面，所以我们的轴承内圈都有0到几个μ的下偏公差来保证内圈不转动，所以轴承一般选择过渡配合就可以了，即使是选择过渡配合也不能超过3丝的过盈量。

配合精度等级一般就选6级，有的时候也要看材料，还有加工工艺，理论上7级有点偏底了，5级配合的话就要用磨。

我一般选用是：轴承内圈与轴配合轴选k6轴承外圈与孔配合孔选K6或K7

2）轴承与轴的配合公差标准

①当轴承内径公差带与轴公差带构成配合时，在一般基孔制中原属过渡配合的公差代号将变为过赢配合，如k5、k6、m5、m6、n6等，但过赢量不大；当轴承内径公差代与h5、h6、g5、g6等构成配合时，不在是间隙而成为过赢配合。