一种自适应高精度的轴承端面固定零件的制作方法

本发明涉及一种轴承元件，具体涉及一种自适应高精度的轴承端面固定零件。

背景技术：

在高精度的空间运动机构中，主要依靠高精度的轴承实现准确的转动指向。但由于轴、轴承座和端面固定螺母存在加工误差，特别是端面固定螺母端面与螺纹的垂直度难以保证，所以传统的螺母固定方式容易导致轴承安装后跳动精度下降，从而影响轴系转动精度，乃至降低轴承使用寿命。本发明设计一种固定零件，优化轴承的端面固定方式，保证其安装后的跳动精度。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明设计了一种自适应高精度的轴承端面固定零件。

本发明所采用的技术方案是：

一种自适应高精度的轴承端面固定零件，其包括轴承内圈球面挡圈1、轴承内圈锁紧螺母2、轴承外圈球面挡圈3和轴承外圈锁紧螺母4，另外相配合的零件有角接触球轴承5、轴6和轴承座7。

所述的轴承内圈球面挡圈1为一个不锈钢2cr13挡圈，一侧端面为平面，另外一侧为圆弧凸面。

所述的轴承内圈锁紧螺母2为一个不锈钢2cr13螺纹压圈，压圈内圆有螺纹，外圆无螺纹，一侧端面为平面，另外一侧为圆弧凹面。

所述的轴承外圈球面挡圈3为一个不锈钢2cr13挡圈，一侧端面为平面，另外一侧为圆弧凸面。

所述的轴承外圈锁紧螺母4为一个不锈钢2cr13螺纹压圈，压圈内圆无螺纹，外圆有螺纹，一侧端面为平面，另外一侧为圆弧凹面。

本发明中，轴承内圈球面挡圈1平端面与角接触球轴承5内圈端面靠紧，凸球面与轴承内圈锁紧螺母2的球面贴合，轴承内圈锁紧螺母2与轴6螺纹连接，实现对角接触球轴承5内圈的固定。轴承外圈球面挡圈3平端面与角接触球轴承5外圈端面靠紧，凸球面与轴承外圈锁紧螺母4的球面贴合，轴承外圈锁紧螺母4与轴承座7螺纹连接，实现对角接触球轴承5外圈的固定。

本发明的有益效果是：该轴承端面固定零件既可靠的固定了轴承，又通过工艺性、经济性更好的结构保证了轴承跳动精度。

附图说明

图1为自适应高精度的轴承端面固定结构装配示意图；图中：1-轴承内圈球面挡圈，2-轴承内圈锁紧螺母，3-轴承外圈球面挡圈，4-轴承外圈锁紧螺母，5-另外相配合的零件有角接触球轴承，6-轴，7-轴承座。

图2为轴承外圈端面固定零件示意图；图中：a-轴承外圈球面挡圈，b-轴承外圈锁紧螺母。

图3为轴承端面固定零件构成的球面副简图；图中：a-凸球面杆，b-凹球面杆。

图4为轴承端面固定零件受力图；图中：l-轴承外圈，m-轴承外圈球面挡圈，n-轴承外圈锁紧螺母。

具体实施方式

下面结合附图1、附图2、附图3和附图4，对本发明进一步说明，具体设计如下：

1)轴承外圈端面固定零件

轴承外圈端面固定零件包括轴承外圈球面挡圈和轴承外圈锁紧螺母。轴承外圈球面挡圈内、外圆没有螺纹，与轴承座有0.1mm左右间隙，其一侧端面为平面，另外端面为半径r的凸球面。轴承外圈锁紧螺母内圆无螺纹，外圆有螺纹，其一侧端面为平面，另外端面为半径r的凹球面。轴承外圈球面挡圈与轴承外圈锁紧螺母组成球面副，两者之间可以通过球面副进行自由摆动，从而适应轴承外圈端面的位置。

零件装配过程中，轴承外圈球面挡圈与轴承外圈锁紧螺母可实现自适应的条件是球面副之间的摩擦力f小于轴承外圈锁紧螺母拧入的轴向力f在球面切向上的分力ft，即：

f<ft

即：

得到：

按照不锈钢之间滑动摩擦系数u＝0.3计算，得到：

r<3.48r

式中：

r—球面副半径；

r—球面挡圈内半径；

f—轴承外圈锁紧螺母拧入的轴向力；

f—球面副上的摩擦阻力；

μ—球面副之间的摩擦系数；

2)轴承内圈端面固定零件

轴承内圈端面固定零件包括轴承内圈球面挡圈和轴承内圈锁紧螺母。轴承内圈球面挡圈内、外圆没有螺纹，与轴有0.1mm左右的间隙，其一侧端面为平面，另外端面为半径r的凸球面。轴承内圈锁紧螺母外圆无螺纹，内圆有螺纹，其一侧端面为平面，另外端面为半径r的凹球面。轴承内圈球面挡圈与轴承内圈锁紧螺母组成球面副，两者之间可以通过球面副进行自由摆动，从而适应轴承内圈端面的位置。

零件装配过程中，轴承内圈球面挡圈与轴承内圈锁紧螺母可实现自适应的条件是球面副之间的摩擦力f′小于轴承内圈锁紧螺母拧入的轴向力f′在球面切向上的分力ft′，同1)中的计算，球面副半径r′与球面挡圈内半径r′需满足：

按照不锈钢之间滑动摩擦系数u＝0.3计算，得到：

r′<3.48r′

3)精度分析

以外圈为例进行详述:

假定轴承座与轴承外圈间隙量为0.01mm，配对轴承总宽度为25mm，轴承外径φ80mm，轴承座内端面相对轴线的垂直度为0.003mm。

a)采用含球面副的轴承外圈端面固定零件对外圈进行固定，假定螺纹轴线相对端面垂直度为0.01mm，则轴承安装后端面和径向跳动误差增加量计算如下：

端面跳动误差增加量：

由于含球面副的轴承外圈端面固定零件可以适应轴承外圈位置，不带来额外误差，所以轴承安装后外圈的端面跳动误差增加量即为轴承座内端面相对轴线的垂直度，即0.003mm。

径向跳动误差增加量：

径向跳动误差增加量即为0.003*25/80mm，即0.0009mm

b)采用普通的端面为平面的轴承外圈锁紧螺母对外圈进行固定，假定螺纹轴线相对端面垂直度为0.01mm，则轴承安装后端面和径向跳动误差增加量计算如下：

端面跳动误差增加量：

螺母拧入后，或迫使轴承外圈沿误差更大的螺母端面发生倾斜，所以轴承安装后外圈的端面跳动误差增加量即为轴承锁紧螺母端面相对螺纹轴线的垂直度，即0.01mm。

径向跳动误差增加量：

径向跳动误差增加量即为0.01*25/80mm，即0.003mm。

综上：采用本发明零件对轴承进行端面固定，显著提高了轴承安装后的跳动精度。