标准件及标结构.docx
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标准件及标结构
1滚动轴承
1.1滚动轴承的画法
滚动轴承的画法包括简化画法和规定画法。
其中简化画法又包括通用画法和特征画法,但在同一图样中一般只能采用其中一种画法。
无论采用何种画法,在画图时应先根据轴承代号由相关标准或手册查出其外径D、内径d和宽度B、T后,按国标图示绘图。
下表为常用的三类轴承的画法。
轴承种类
规定画法
特征画法
通用画法
深沟球轴承
圆锥滚子轴承
平底推力球轴承
1.2滚动轴承的标记
滚动轴承的完整代号由基本代号、前置代号和后置代号三部分组成。
基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸;前置代号和后置代号是当轴承的结构形状、尺寸等有所改变时,在其基本代号左右添加的补充代号。
1.基本代号
基本代号包括类型代号、尺寸系列代号和内径代号。
(1)类型代号:
用数字或字母表示。
代号
轴承类型
代号
轴承类型
0
双列角接触轴承
6
深沟球轴承
1
调心球轴承
7
角接触球轴承
2
调心滚子轴承
8
推力圆柱滚子轴承
3
圆锥滚子轴承
N
圆柱滚子轴承
4
双列深沟球轴承
U
外球面球轴承
5
推力球轴承
QJ
四点接触球轴承
(2)尺寸系列代号:
由轴承的宽(高)度系列代号和直径系列代号组合而成。
尺寸系列代号表明同一内径的轴承所对应的不同内、外圈宽度和滚动体的大小。
尺寸系列代号不同,其相应的承载能力也不同。
(3)内径代号:
表示轴承的公称直径(轴承内圈孔径),一般也由两位数字组成。
当轴承内径尺寸在20~480mm范围内时(20、28、32除外),内径代号=内径尺寸/5。
当轴承内径尺寸为10、12、15、17时,内径代号为00、01、02、03。
当轴承内径尺寸为20、28、32时,内径代号用尺寸数值表示,标注时与尺寸系列代号之间用“/”分割。
2.前置代号与后置代号
查阅有关国标。
3.滚动轴承的完整标记
滚动轴承的完整标记内容有:
名称、代号、国标号。
例:
轴承6208GB/T276—1994
1.3滚动轴承配合的选择
正确合理选择滚动轴承与轴颈和外壳孔的配合,对保证机器正常运转,提高轴承的使用寿命,充分发挥轴承的承载能力有很大关系。
选择滚动轴承配合主要依据以下几个方面。
1.套圈相对于负荷方向固定——定向负荷
当套圈受定向负荷时,其配合应选的松些,甚至可有不大的间隙,以便在滚动体摩擦力矩的作用下,使套圈有可能产生少许转动,从而改变受力状态使滚道磨损均匀,延长轴承的使用寿命。
2.套圈相对于负荷方向不定——旋转负荷或摆动负荷
当套圈受旋转负荷时为了防止套圈在轴颈或外壳孔的配合面上打滑,引起配合表面发热、磨损,配合应选的紧些。
套圈受摆动负荷时,其配合的选择应与受旋转负荷时相同或稍松些。
3.径向游隙
轴承的径向游隙(是指将轴承的一个套圈固定,另一个套圈沿径向或轴向的最大活动量)按GB/T4604规定,分为第2组、基本组、第3组、第4组和第5组。
游隙的大小依次由小到大。
游隙大小必须合适,过大不仅会使转轴发生较大的径向跳动和轴向窜动,还会使轴承产生较大的振动和噪声;过小又会使轴承滚动体与套圈产生较大的接触应力,使轴承摩擦发热而降低寿命,故游隙大小应适度。
在常温状态下工作的具有基本径向游隙的轴承(供应轴承无游隙标记,即是基本组游隙),按表选取轴颈和外壳孔公差带一般都能保证有适度的游隙。
但因重负荷轴承内径选取过盈量比较大的配合,则为了补偿变形引起的游隙过小,应选用大于基本组游隙的轴承。
4.其他因素
(1)温度的影响
因轴承摩擦发热和其他热源的影响而使轴承套圈的温度高于相配零件的温度时,内圈轴颈的配合将会松动,外圈外壳孔的配合将会变紧。
当轴承工作温度高于1000C时,应对所选用的配合做适当修正(减小外圈与外壳孔的过盈,增加内圈与轴颈的过盈)。
(2)转速的影响
对于转速高而又承受冲击动负荷作用的滚动轴承,轴承与轴颈的外壳孔的配合应选用过盈配合。
(3)公差等级的协调
选择轴承和外壳孔精度等级时应与轴承精度等级协调。
如0级轴承配合轴颈一般为IT6,外壳孔则为IT7;对旋转精度和运动平稳性有较高要求的场合(如电动机),轴颈为IT5时,外壳孔选为IT6。
对于滚针轴承,外壳孔材料为钢或铸铁时,尺寸公差带可选用N5(或N6);为轻合金时选用N5(或N6)略松的公差带。
轴颈尺寸公差带有内圈时选用k5(或j6),无内圈时选用h5(或h6)。
滚动轴承与轴和外壳孔的配合选择是综合上述诸因素用类比法进行的。
下列表中列出了常用配合的选用参考。
安装向心轴承和角接触轴承的轴颈公差带
内圈工作条件
应用举例
深沟球轴承和角接触球轴承
圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承
调心滚子轴承
轴颈公差带
旋转状态
负荷状态
轴承公称内径/mm
圆柱孔轴承
内圈相对于负荷方向旋转或摆动
轻负荷
电器、仪表、机床主轴、精密机械、泵、通风机、传送带
≤18
18~100
100~200
—
—
≤40
40~143
143~200
—
≤40
40~100
100~200
h5
j6
j6
m6
正常负荷
一般机械、电动机、涡轮机、泵、内燃机、变速箱、木工机械
≤18
18~100
100~140
140~200
200~280
—
—
—
—
≤40
40~100
100~140
140~200
200~240
—
—
—
≤40
40~65
65~100
100~140
140~280
280~500
>500
j5
k6
m5
m6
n6
p6
r6
r7
重负荷
铁路车辆和电车的轴箱、牵引电动机、轧机、破碎机等重型机械
—
—
—
—
50~140
140~200
>200
—
50~100
100~140
140~200
>200
n6
p6
r6
r7
内圈相对于负荷方向静止
各类负荷
静止轴上的各种轮子内圈必须在轴向容易移动
所有尺寸
g6
张紧滑轮、绳索轮内圈不需在轴向移动
所有尺寸
h6
纯轴向负荷
所有应用场合
所有尺寸
j6或js6
圆锥孔轴承(带锥形套)
所有负荷
火车和电车的轴箱
装在退卸套上的所有尺寸
h8(IT5)
一般机械或传动轴
装在紧定套上的所有尺寸
h9(IT7)
说明:
①对精度有较高要求的场合,应选用j5、k6…分别代替j6、k6…。
②单列圆锥滚子轴承和单列角接触球轴承的内部游隙的影响不甚重要,可用k6和m6分别代替k5和m5。
③应选用轴承径向游隙大于基本组游隙的滚子轴承。
④凡具有较高精度或转速要求的场合,应选用h7,轴颈形状公差为IT5。
⑤尺寸≥500mm,轴颈形状公差为IT7。
安装向心轴承和角接触轴承的外壳孔公差带
外圈工作条件
应用举例
外壳孔公差带②
旋转状态
负荷类型
轴向位移的限度
其它情况
外圈相对于负荷方向静止
轻、正常和重负荷
轴向容易移动
轴处于高温场合
烘干筒、有调心滚子轴承的大型电动机
G7①
剖分式外壳
一般机械、铁路车辆轴箱
H7①
冲击负荷
轴向能移动
整体式或剖分式外壳
铁路车辆轴箱轴承
J7①
外圈相对于负荷方向摆动
轻和正常负荷
电动机、泵、曲轴主轴承
正常和重负荷
轴向不移动
整体式外壳
电动机、泵、曲轴主轴承
K7①
重冲击负荷
牵引电动机
M7①
外圈相对于负荷方向旋转
轻负荷
张紧滑轮
M7①
正常和重负荷
装有球轴承的轮
N7①
重冲击负荷
薄壁整体式外壳
装有滚子轴承的轮毂
P7①
说明:
①对精度有较高要求的场合,应选用P6、N6、M6、K6、J6和H6分别代替P7、N7、M7、K7、J7和H7,并应选用整体式外壳。
②对于轻合金外壳应选择比钢或铸铁外壳较紧的配合。
安装推力轴承的轴颈公差带
轴圈工作条件
推力球和圆柱滚子轴承
推力调心滚子轴承
轴颈公差带
轴承公称内径/mm
纯轴向负荷
所有尺寸
所有尺寸
j6或js6
径向和轴向联合负荷
轴圈相对于负荷方向静止
—
—
≤250
>250
j6
js6
轴圈相对于负荷方向旋转或摆动
—
—
—
≤200
200~400
>400
k6
m6
n6
安装推力轴承的外壳孔公差带
座圈工作条件
轴承类型
外壳孔公差带
纯轴向负荷
推力球轴承
H8
推力圆柱滚子轴承
H7
推力调心滚子轴承
①
径向和轴向联合负荷
座圈相对于负荷方向静止或摆动
推力调心滚子轴承
H7
座圈相对于负荷方向旋转
M7
说明:
①外壳孔与座圈间的配合间隙为0.0001D,D为外壳孔直径。
1.4轴颈与外壳孔的形位公差与表面粗糙度
为了保证轴承正常工作,除了正确选择配合外,还应对与轴承配合的轴颈和外壳孔的形位公差及表面粗糙度提出要求。
因为轴颈和外壳孔的几何形状误差会使轴承内圈产生变形而影响轴承的原始精度,导致主轴旋转精度下降,如下图。
故轴颈和外壳孔应采用包容要求,并规定更严的圆柱度公差。
此外,用做轴承轴向定位面的主轴轴肩端面,主轴箱体支承座孔挡肩端面(如图),都会使轴承在装配时受力不均而产生歪斜,并引起滚道畸变,同时会使主轴弯曲,所以轴肩和外壳孔端面应规定端面圆跳动公差。
轴颈和外壳孔的形位公差
轴承公称内、外径/mm
圆柱度
端面圆跳动
轴颈
外壳孔
轴颈
外壳孔
轴承精度等级
0
6
0
6
0
6
0
6
公差值/µm
18~30
4
2.5
6
4
10
6
15
10
30~50
4
2.5
7
4
12
8
20
12
50~80
5
3
8
5
15
10
25
15
80~120
6
4
10
6
15
10
25
15
轴颈和外壳孔的表面粗糙度
配合表面
轴承精度等级
配合面的尺寸公差等级
轴承公称内、外径/mm
≤80
80~150
表面粗糙度参数Ra值/μm
轴颈
0
IT6
≤1
≤1.6
外壳孔
IT7
≤1.6
≤2.5
轴颈
6
IT5
≤0.63
≤1
外壳孔
IT6
≤1
≤1.6
轴的外壳孔肩端面
0
—
≤2
≤2.5
6
≤1.25
≤2
说明:
轴承装在紧定套或退卸套上时,轴表面的表面粗糙度参数Ra的值不大于2.5μm。
1.5滚动轴承配合选择示例
图示为一减速器输出轴轴颈部分装配图。
已知减速器功率5kW,从动转速83r/min,其中轴颈d=55mm,外壳孔D=100mm,齿轮模数为3mm,齿数为79。
确定轴颈和外壳孔的公差带代号、形位公差以及表面粗糙度。
(1)减速器属于一般机械(精度等级选为0级),轴的转速不高,因此选择6类轴承;因其承受负荷较轻(可由经验公式计算),又轴颈d=55mm,外壳孔D=100mm,轴承尺寸代号选为(0)2,内径代号为11。
该轴承代号为6211。
(2)因其承受定向负荷,内圈与轴一起旋转,外圈在外壳孔中不旋转。
因此,内圈相对于负荷方向旋转,与轴颈的配合应紧些;外圈相对于负荷方向静止,与外壳孔的配合应松些。
轴颈处配合依基孔制(内圈内径)选择,对照相应表格,确定其公差带为j6;外壳孔处配合依基轴制(外圈外径)选择,对照相应表格,确定其公差带为H7。
(3)如前所述,对于轴颈和外壳孔应规定其圆柱度公差,轴肩和外壳孔端面应规定其端面圆跳动公差。
参照相关标准或表格,轴颈圆柱度公差选为0.005mm;外壳孔圆柱度公差选为0.010mm;轴肩端面圆跳动公差选为0.015mm;外壳孔端面圆跳动公差选为0.015mm。
(4)表面粗糙度参数:
轴颈处Ra≤1μm,选为1μm或0.8μm;轴肩端面处Ra≤2μm,选为2μm或1.6μm;外壳孔处Ra≤2.5μm,选为2.5μm。
因为滚动轴承为外购标准件,装配图中只标注轴颈和外壳孔的公差带代号。
2键
键的作用是连接轴和装在轴上的零件,如齿轮、带轮等,使他们一起转动,用以传递力和运动。
2.1平键
2.1.1平键、键和键槽的剖面尺寸及公差
平键在生产使用较多,且平键连接的剖面尺寸均已标准化,在GB/T1095—1979(1990年确认有效)《平键、键和键槽的剖面尺寸》中作了规定。
平键、键和键槽的剖面尺寸及公差
轴
键
键槽
公称直径d(mm)
宽度b
深度
尺寸b×h(mm)
公称尺寸b(mm)
极限偏差(μm)
轴t
毂t1
较松键连接
一般键连接
较紧键连接
轴N9
毂D10
轴N9
毂Js9
轴和毂P9
公称尺寸
极限偏差
公称尺寸
极限偏差
12~17
5×5
5
+30
0
+78
+30
0
-30
±15
-12
-42
3.0
+0.1
0
2.3
+0.1
0
17~22
6×6
6
3.5
2.8
22~30
8×7
8
+36
0
+98
+40
0
-36
±18
-15
-51
4.0
+0.2
0
3.3
+0.2
0
30~38
10×8
10
5.0
3.3
38~44
12×8
12
+43
0
+120
+50
0
-43
±21.5
-18
-61
5.0
3.3
44~50
14×9
14
5.5
3.8
50~58
16×10
16
6.0
4.3
58~65
18×11
18
7.0
4.4
65~75
20×12
20
+52
0
+149
+65
0
-52
±26
-22
-74
7.5
4.9
75~85
22×14
22
9.0
5.4
85~95
25×14
25
9.0
5.4
95~110
28×16
28
10.0
6.4
110~130
32×18
32
+62
0
+180
+80
0
-62
±31
-26
-88
11.0
7.4
130~150
36×20
36
12.0
+0.3
0
8.4
+0.3
0
150~170
40×22
40
13.0
9.4
170~200
45×25
45
15.0
10.4
200~230
50×28
50
17.0
11.4
说明:
(d-t)和(d+t1)两组尺寸的极限偏差按相应的t和t1的极限偏差选取,但(d-t)得极限偏差应取负号。
2.1.2平键连接的公差与配合
GB/T1095—1979规定,键宽与键槽宽的公差带按GB/T1801—1999中选取。
对键宽规定了一种公差带,对轴槽宽和轮毂槽宽各规定了3种公差带,构成3种配合以满足各种不同用途的需要。
平键连接的三种配合及应用
配合种类
尺寸b的公差带
应用
键
轴键槽
轮毂键槽
较松连接
h9
H9
D10
用于导向平键,轮毂可在轴上移动
一般连接
N9
JS9
键在轴键槽中和轮毂键槽中均固定,用于载荷不大的场合
较紧连接
P9
P9
键在轴键槽中和轮毂键槽中均牢固地固定,用于载荷较大,有冲击和双向扭矩的场合
在平键连接的非配合尺寸中,键槽深t和轮毂键槽深t1的公差带由GB/T1095—1979专门规定;键高h的公差带一般采用h11;键长的公差带采用h14;轴槽长度的公差带采用H14。
2.1.3平键连接的形位公差及表面粗糙度
为保证键宽与键槽宽之间有足够的接触面积和避免装配困难,应分别规定键槽和轮毂键槽的对称度公差。
根据不同的使用情况,按GB/T1184—1996中对称度公差的7~9级选取,以键宽b为基本尺寸。
当键长L与键宽b之比大于或等于8时,还应规定键的两工作侧面在长度方向上的平行度要求。
作为主要配合表面,轴上键槽和轮毂键槽宽度b两侧面的表面粗糙度Ra一般取1.6~3.2μm,轴上键槽底面与轮毂键槽底面的表面粗糙度参数Ra取6.3μm。
在键连接工作图中,考虑到测量方便,轴上键槽深t用(d-t)标注,其极限偏差与t相反;轮毂键槽深t1用(d+t1)标注,其极限偏差与t1相同。
2.1.4应用实例
【例】一减速器中的轴和齿轮间采用普通平键连接,已知轴和齿轮孔的配合是φ56H7/r6,试确定轴上键槽和轮毂键槽的剖面尺寸及其公差带、相应的形位公差和各表面的表面粗糙度参数值。
【解】
查表得平键的尺寸b×h=16×10;
减速器中轴与齿轮承受一般载荷,采用正常连接。
查表得轴上键槽公差带为16N9(0-0.043),轮毂键槽公差带为16JS9(±0.0215);
轴上键槽深6.0+0.20,d-t=500-0.2;轮毂槽深t1=4.3+0.20,d+t1=60.3+0.20。
轴上键槽对轴线及轮毂槽对孔轴线的对称度公差按GB/T1184-1996中的8级选取,公差值为0.020mm。
轴上键槽及轮毂键槽侧面表面粗糙度Ra为3.2μm,底面Ra为6.3μm。
图样标注如下图。
2.2矩形花键
花键分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键等几种。
其中矩形花键的应用最为广泛。
与单键相比,花键连接具有以下优点:
定心精度高、导向性能好、承载能力强。
花键连接可作固定连接,也可作滑动连接。
2.2.1矩形花键的主要尺寸
矩形花键的主要尺寸有3个,即大径D、小径d和键宽(键槽宽)B。
GB/T1144-2001《矩形花键尺寸、公差和检验》规定了矩形花键连接的尺寸系列、定心方式、公差配合、标注方法及检测规则。
矩形花键的键数为偶数,有6、8、10三种。
按承载能力不同,矩形花键分为中、轻两个系列,中系列的键高尺寸较轻系列大,故承载能力强。
2.2.2矩形花键的定心
矩形花键的主要尺寸有3个,为保证使用性能,改善加工工艺,只能选择一个结合面作为主要配合面,对其规定较高的精度,以保证配合性质和定心精度,该表面称为定心表面。
国家标准GB/T1144-2001《矩形花键尺寸、公差和检验》规定矩形花键用小径定心,如图(a)所示。
当前,内、外花键表面一般都要求淬硬(40HRC以上),以提高其强度、硬度和耐磨性。
小径定心有一系列优点。
采用小径定心时,对热处理后的变形,外花键小径可采用成形磨削来修正,内花键小径可用内磨圆修正,而且用内磨圆还可以使小径达到更高的尺寸、形状精度和更高的表面粗糙度要求。
因而小径定心的定心精度高,定心稳定性好,使用寿命长,有利于产品质量的提高。
而内花键的大径和健侧难于进行磨削,标准规定内、外花键在大径处留有较大的间隙。
矩形花键是靠健侧传递扭矩的,所以键宽和键槽应保证足够的精度。
2.2.3矩形花键的公差配合
国标规定矩形花键的尺寸公差采用基孔制,以减少拉刀的数目。
内、外花键的小径、大径和键宽(键槽宽)的尺寸公差带分别为一般用和精密传动两类,内、外花键的尺寸公差带见下表。
对一般用的内花键槽宽规定了拉削后热处理和不热处理两种公差带。
标准规定,按装配形式分为滑动、紧滑动和固定三种配合。
前两种在工作过程中,可传递扭矩,且花键套还可以在轴上移动;后一种只用来传递扭矩,花键套在轴上无轴向移动。
内花键
外花键
装配形式
d
D
B
d
D
B
拉削后不热处理
拉削后热处理
一般用
H7
H10
H9
H11
f7
a11
d10
滑动
g7
f9
紧滑动
h7
h10
固定
精密传动用
H5
H10
H7、H9
f5
a11
d8
滑动
g5
f7
紧滑动
h5
h8
固定
H6
f6
d8
滑动
g6
f7
紧滑动
h6
d8
固定
说明:
1.精密传动用的内花键,当需要控制键侧配合间隙时,键槽宽B可选用H7,一般情况下选用H9。
2.小径d的公差为H6或H7的内花键,允许与提高一级的外花键配合。
装配形式的选用首先根据内、外花键之间是否有轴向移动,确定选固定连接还是滑动连接。
对于内、外花键之间要求有相对移动,而且移动距离长、移动频率高的情况,应选用配合间隙较大的滑动连接,以保证运动灵活性及配合面间有足够的润滑层,例如变速箱中的齿轮与轴的连接。
对于内、外花键之间定心精度要求高,传递扭矩大或经常反向转动的情况,则选用配合间隙较小的紧滑动连接。
对于内、外花键之间无需在轴向移动,只用来传递扭矩的情况,则选用固定连接。
2.2.4矩形花键的形位公差与表面粗糙度
2.2.4.1形状公差
定心尺寸小径d的极限尺寸遵守包容要求,即当小径d的实际尺寸处于最大实体状态时,他必须具有理想形状,只有当小径d的实际尺寸偏离最大实体状态时,才允许有形状误差。
2.2.4.2位置公差
矩形花键的位置公差遵守最大实体要求,花键的位置度公差综合控制花键各键之间的角位置、各键对轴线的对称度误差以及各键对轴线的平行度误差等,用综合量规(即位置量规)检验。
当单件小批量生产时,采用单项测量,可规定对称度公差和等分度公差(花键各键齿沿3600圆周均匀分布为它们的理想位置,允许它们偏离理想位置的最大值为花键的等分度公差)。
键和键槽的对称度公差和等分度公差遵守独立原则。
国标规定,花键的等分度公差等于对称度公差。
2.2.4.3矩形花键的表面粗糙度
2.2.4.4矩形花键连接在图样上的标注
矩形花键连接的规格标记为N×d×D×B,即键数×小径×大径×键宽。
对N=6、d=23H7/f7、D=26H10/a11、B=6H11/d10的花键标记如下:
花键规格:
6×23×26×6
对花键副,即在装配图上标注配合代号:
6×23H7/f7×26H10/a11×6H11/d10GB/T1144-2001
对内、外花键,即在零件图上标注公差带代号:
内花键6×23H7×26H10×6H11GB/T1144-2001
外花键6×23f7×26a11×6d10GB/T1144-2001
2.2.4.5矩形花键极限尺寸计算
【例】计算6×23H7/f7×26H10/a11B×6H11/d10GB/T1144-2001花键连接的极限尺寸。
【解】查表得小径、大径和键宽的标准公差和基本偏差,计算出极限偏差和极限尺寸。
如表。
3螺纹
3.1普通螺纹的公差与配合
普通螺纹公差制的结构如图。
国标《普通螺纹公差与配合》GB/T197-2003将螺纹的公差带标准化,螺纹公差带由构成公差带大小的公差等级和确定公差带位置的基本偏差组成,结合内外螺纹的旋合长度,一起形成不同的螺纹精度。
3.1.1普通螺纹的公差带
普通螺纹的公差带与尺寸公差带一样,大小由公差等级决定,位置由基本偏差决定。
1.螺纹公差带的大小和公差等级
国标规定了内、外螺纹的公差等级,其含义与孔、轴的公差等级相似,但有自己的系列和数值,如下表。
普通螺纹公差带的大小由公差值决定。
公差值除与公差等级有关外,还与基本螺距有关。
考虑到内、外螺纹加工的工艺等价性,在公差等级和螺距的基本值均一样的情况下,内螺纹的公差值比外螺纹的公差值大32%。
螺纹的公差值是由经验公式计算
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