南京理工大學互換性測量 第2章 軸、孔結(jié)合的極限與配合

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1、第第2章章 軸、孔結(jié)合的極限與配合軸、孔結(jié)合的極限與配合 2.1 極限與配合基本概念2.2 極限與配合國家標準的主要內(nèi)容 及規(guī)定2.3 零件的尺寸精度和配合的設計 2.1 極限與配合基本概念 2.1.1 軸和孔2.1.2 尺寸2.1.3 尺寸偏差和公差2.1.4 配合2.1.1 軸和孔 1)狹義的軸和孔 狹義的軸指工件的圓柱形外表面，狹義的孔指工件的圓柱形內(nèi)表面。軸為被包容面，而孔為包容面。2)廣義的軸和孔 廣義的軸指由單一尺寸確定的外表面。如：鍵由單一尺寸寬度b尺寸確定的兩平行平面組成外表面。鍵是軸，是被包容面。廣義的孔指由單一尺寸確定的內(nèi)表面。如：鍵槽由單一尺寸寬度B尺寸確定的兩平行平面組

2、成內(nèi)表面。鍵槽是孔，是包容面。(a)軸槽軸槽 (b)輪轂槽輪轂槽 (c)鍵與軸槽、輪轂槽的配鍵與軸槽、輪轂槽的配合合 圖圖2.3 鍵與鍵槽鍵與鍵槽 (a)方孔方孔 (b)方軸方軸圖圖2.4 方軸與方孔方軸與方孔 2.1.2 尺寸 尺寸指用特定單位表示線性長度的數(shù)值。所謂特定單位：在機械制圖中，圖樣上的尺寸通常以毫米(mm)為單位。所謂長度包括：長度、直徑、寬度、高度、深度和中心距等。1.基本尺寸(軸d、孔D)基本尺寸指根據(jù)使用要求，經(jīng)過強度、剛度計算和結(jié)構(gòu)設計，且按優(yōu)先數(shù)系列選取的尺寸?；境叽缡菢藴食叽?，是計算極限尺寸和偏差的起始尺寸。2.實際尺寸(軸da、孔Da)通過測量得到的尺寸。由于存

3、在測量誤差，實際尺寸并非尺寸的真值?？子肈a，軸用da表示。3.極限尺寸 極限尺寸指允許尺寸變化的兩個界限值。其中較大的稱為最大極限尺寸(軸的最大極限尺寸dmax和孔的最大極限尺寸Dmax)，較小的稱為最小極限尺寸(軸的最小極限尺寸dmin和孔的最小極限尺寸Dmin)。最小極限尺寸最大極限尺寸dmax最大極限尺寸Dmax最小極限尺寸上偏差ES下偏差EI下偏差ei上偏差es孔公差TD軸公差Td基本尺寸D（d）dminDmin孔軸4.最大實體狀態(tài)和最大實體尺寸 孔和軸在公差范圍內(nèi)，具有材料最多時的狀態(tài)為最大實體狀態(tài)MMC(即maximum material condition)。在此狀態(tài)下的尺寸，

4、稱為最大實體尺寸MMS(即maximum material dimension)。它是孔的最小極限尺寸和軸的最大極限尺寸的統(tǒng)稱。5.最小實體狀態(tài)和最小實體尺寸 孔和軸在公差范圍內(nèi)，具有材料最少時的狀態(tài)為最小實體狀態(tài)LMC(即least material condition)。在此狀態(tài)下的尺寸，稱為最小實體尺寸LMS(即least material dimension)。它是孔的最大極限尺寸和軸的最小極限尺寸的統(tǒng)稱。6.作用尺寸 孔的作用尺寸：孔的作用尺寸：在配合面的全長上，與實際孔內(nèi)接的最大 理想軸的尺寸，稱為孔的作用尺寸用Dm表示。實際尺寸實際孔孔 的作用尺寸配合長度內(nèi)接的最大理想軸（孔的作

5、用尺寸）孔的作用尺寸軸的作用尺寸軸的作用尺寸：在配合面的全長上，與實際軸外接的最小 理想孔的尺寸，稱為軸的作用尺寸用dm表示。實際軸軸的作用尺寸配合長度外接的最小理想孔（軸的作用尺寸）實際尺寸軸的作用尺寸7.極限尺寸判斷原則（泰勒原則）其定義為：孔和軸的作用尺寸不允許超過最大實體尺寸；在任何位置上實際尺寸不允許超過最小實體尺寸。對與孔：其作用尺寸應不小于最小極限尺寸，同時實際尺寸不大于最大極限尺寸：即 DmDmin；Da Dmax Dmax Da DmDmin；對于軸：其作用尺寸應不大與最大極限尺寸，同時實際尺寸不小于最小極限尺寸：即 dm dmax；dadmin dmax dm dadmin

6、泰勒原則圖泰勒原則圖1.尺寸偏差 某一尺寸減基本尺寸所得的代數(shù)差，簡稱偏差。尺寸偏差是代數(shù)差，所以偏差可能是正值、負值或零。1)極限偏差上偏差：最大極限尺寸減基本尺寸的代數(shù)差 孔的上偏差：Es=Dmax -D 軸的上偏差：es =dmax -d下偏差：最小極限尺寸減基本尺寸的代數(shù)差 孔的下偏差：EI =Dmin-D 軸的下偏差：ei=dmin -d2)實際偏差 實際尺寸減基本尺寸的代數(shù)差。孔用Ea表示；軸用ea表示2.1.3 尺寸偏差和公差 2.尺寸公差定義：允許尺寸的變動量稱為尺寸公差，簡稱公差。它等于最大極限尺寸與最小極限尺寸之代數(shù)差的絕對值，或上偏差與下偏差之代數(shù)差的絕對值。公差不能為零

7、?？坠睿篢D=Dmax-Dmin=ES-EI軸公差：Td =dmax-dmin=es-ei公差與偏差的區(qū)別：公差公差代表制造精度要求，反映了加工的難易程度。偏差偏差表示與基本尺寸偏離的程度，與加工難易程度無關。表2.1 有關尺寸、偏差和公差的名稱、代號及計算公式表3.極限與配合圖解(尺寸公差帶圖)1)零線：在公差帶圖中，表示基本尺寸的一條直線，以零線 為基準確定偏差，即零偏差線?；境叽缬胢m，偏差用m。2)尺寸公差帶（簡稱公差帶）由代表上、下偏差的兩條直線所限定的一個區(qū)域。上偏差上偏差ES下偏差下偏差EI下偏差下偏差ei上偏差上偏差es孔公差孔公差TD軸公差軸公差Td孔孔軸軸零線零線+0-

8、下偏差下偏差EI下偏差下偏差ei上偏差上偏差es基本尺寸基本尺寸D D（d d）上偏差上偏差ES孔公差孔公差TD軸公差軸公差T Td d孔孔軸軸零線下偏差ei上偏差es軸公差Ts基本偏差為上偏差es上偏差ES下偏差EI孔公差Th基本偏差為下偏差EI基本偏差為上偏差Es上偏差ES下偏差EI孔公差Th基本偏差為上偏差Es上偏差ES下偏差EI孔公差Th下偏差ei上偏差es軸公差Ts基本偏差為上偏差es下偏差ei上偏差es軸公差Ts基本偏差為上偏差es基本偏差為下偏差ei下偏差ei上偏差es軸公差Ts基本偏差為下偏差ei下偏差ei上偏差es軸公差Ts 公差帶包括“公差帶大小”和“公差帶位置”兩個參數(shù)。

9、4.標準公差 用于確定公差帶大小的任一公差5.基本偏差 用以確定公差帶相對于零線位置的上偏差或下偏差。一般指靠近零線的那個偏差，稱基本偏差。上偏差ES下偏差EI孔公差Th基本偏差為下偏差EI上偏差ES下偏差EI孔公差Th基本偏差為下偏差EI下偏差ei上偏差es軸公差Ts基本偏差為上偏差es 1.配合 基本尺寸相同，相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的 關系，稱為配合。它包括間隙配合，過盈配合和 過渡配合。配合的條件：有一批孔和軸相結(jié)合，才能形成配合；相結(jié)合的孔和軸的基本尺寸應相同。配合的性質(zhì)：相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關系，反映裝配后松緊程度和松緊變化程度。2.1.4 配合 2.間隙和過盈 孔的尺寸

10、減去相配合的軸的尺寸所得的代數(shù)差，差值為正時，稱為間隙，用X表示。孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸所得的代數(shù)差，差值為負時，稱為過盈，用Y表示。(a)間隙 (b)過盈 圖2.9 間隙和過盈 3.配合種類 配合種類有：間隙配合、過盈配合和過渡配合。1)間隙配合：具有間隙(包括間隙為零)的配合。此時，軸的公差帶在孔的公差帶的下方。最小間隙：Xmin=Dmin dmax=EI-es最大間隙：Xmax=Dmax dmin=ES-ei平均間隙：Xav=(Xmax+Xmin)/2間隙配合圖間隙配合圖最小間隙最小間隙最大間隙最大間隙軸公差帶軸公差帶孔公差帶孔公差帶D、d+0-孔公差帶孔公差帶軸公差帶軸公差帶最大

11、間隙最大間隙最小間隙等于零最小間隙等于零D、d+0-2)過盈配合：具有過盈(包括最小過盈為零)的配合。此時，軸的公差帶在孔的公差帶的上方。最小過盈：Ymin=Dmax dmin=ES-ei最大過盈：Ymax=Dmin dmax=EI-es平均過盈：Yav =(Ymax+Ymin)/2過盈配合圖過盈配合圖最大過盈最小過盈軸公差帶軸公差帶孔公差帶最大過盈最小過盈等于零孔公差帶D、d+0-3)過渡配合 可能具有間隙或過盈的配合，稱為過渡配合。此時，孔的公差帶與軸的公差帶相互交疊。最大間隙：最大間隙：表示過渡配合的最松狀態(tài) Xmax最大過盈：最大過盈：表示過渡配合的最緊狀態(tài) Ymax平均間隙：平均間隙

12、：Xav=(Xmax+Ymax)/2 (+)平均過盈：平均過盈：Yav=(Xmax+Ymax)/2 (-)過渡配合圖過渡配合圖最大過盈最大間隙最大過盈最大間隙最大過盈最大間隙表表2.2 配合的特征、計算公式歸納匯總表配合的特征、計算公式歸納匯總表5.配合公差及其圖解1)配合公差 指允許間隙或過盈的變動量，用Tt表示。間隙配合：Tf =Xmax-Xmin=(ES-ei)-(EI-es)=TD+Td過盈配合：Tf =Ymin-Ymax=(ES-ei)-(EI-es)=TD+Td過渡配合:Tf =Xmax-Ymax=(ES-ei)-(EI-es)=TD+Td綜上所述：Tf=TD+Td 即 配合公差=

13、孔公差+軸公差。2)配合公差帶圖解配合公差帶圖反映了極限間隙和極限過盈與配合公差的關系。間隙配合間隙配合過渡配合過渡配合過盈配合過盈配合Ymin=0YmaxTtYminYmaxYmaxTtYmaxTtTtXmaxXmaxXmaxXmaxXmin=0XminTtTt合格與合用：合格與合用：配合合用的條件：對于間隙配合：Xmax Xa Xmin 對于過盈配合：Ymax Ya Ymin 對于過渡配合：Xa Xmax 或 Ya 1830 mm的尺寸段內(nèi)，該尺寸段首、尾兩個尺寸的幾何平均值為由式(2-2)和表2.5可得 IT6=10i=101.307 13 m2.基本偏差系列 基本偏差是國家標準中確保公

14、差位置的唯一標準，是公差帶的位置要素。當公差帶位于零線上方時，基本偏差為下偏差；當公差帶位于零線下方時，基本偏差為上偏差；當公差帶位于零線上時，則靠近零線的那個偏差為基本偏差。為了滿足各種不同配合的需要，必須將軸和孔的公差帶位置標準化。1)基本偏差的意義及代號 國家標準中對孔和軸分別規(guī)定了28個公差帶位置。分別由28個基本偏差來確定?？椎幕酒钣么髮懽帜副硎?；軸的基本偏差用小寫字母表示。在26個拉丁字母中去掉5個容易混淆的字母I(i)、L(l)、O(o)、Q(q)、W(w)，再增加7個雙寫字母CD(cd)、EF(ef)、FG(fg)、JS(js)、ZA(za)、ZB(zb)、ZC(zc)，作

15、為28種基本偏差代號。圖2.14是軸和孔的基本偏差系列圖及其特征 圖圖2.14(a)2.14(a)孔的基本偏差系列圖孔的基本偏差系列圖圖圖2.14(b)2.14(b)軸的基本偏差系列圖軸的基本偏差系列圖表2.6 基本偏差的性質(zhì)與規(guī)律 表2.7 基本尺寸500mm軸的常用基本偏差計算公式 2)基本偏差數(shù)值 (1)軸的基本偏差數(shù)值 軸的基本偏差是以基孔制配合為基準而制定的。在實踐和大量的實驗中總結(jié)出一系列基本偏差的計算公式。見表2.7。圓整后得出軸的基本偏差數(shù)值，見表2.8。ah 用于間隙配合，基本偏差的絕對值等于最小 間隙。jn 用于過渡配合，所得的過盈或間隙均不大。pzc 用于過渡配合，其基本

16、偏差為下偏差。表2.8 基本尺寸500mm軸的基本偏差數(shù)值表(m)表2.8 基本尺寸500mm軸的基本偏差數(shù)值表 續(xù)表(2)孔的基本偏差數(shù)值 基本尺寸500mm時，孔的基本偏差是從軸的基本偏差換算得來的?？着c軸基本偏差換算的原則是：用同一字母表示孔和軸的基本偏差所組成的公差帶，按照基孔制形成的配合和按照基軸制形成的配合(稱為同名配合)，兩者的配合性質(zhì)應相同。如：30H9/d9與30D9/h9為兩組基準制不同的配合(前者為基孔制，后者為基軸制)。它們配合的基本偏差字母相同，同是D(d)，故它們?yōu)橥浜?。同理?0H7/p6與50P7/h6為同名配合。同名配合，它們的配合性質(zhì)相同。即：30H9/

17、d9與30D9/h9的配合性質(zhì)相同。30 H9/d9的極限間隙與30 D9/h9的極限間隙應相等。50 H7/p6與50 P7/h6配合性質(zhì)相同，它們極限過盈應相等。基于上述原則，在孔的基本偏差換算時，需按以下兩種規(guī)則進行計算。通用規(guī)則 用同一字母表示的孔、軸的基本偏差數(shù)值的絕對值相等，符號相反?？椎幕酒钆c軸的基本偏差相對于零線對稱分布?？椎幕酒钆c軸的基本偏差之間的換算關系見表2.9。特殊規(guī)則 用同一字母表示孔、軸的基本偏差時，孔的基本偏差ES和軸的基本偏差ei符號相反，而數(shù)值的絕對值相差一個值，見表2.11。表2.9 通用規(guī)則的孔的基本偏差與軸的基本偏差之間的換算關系 即標準公差大于

18、IT8的K、M、N和大于IT7的PZc。25通用規(guī)則實例特殊規(guī)則的形成原因：國家標準規(guī)定在較高的公差配合中，孔比軸低一個等級來考慮配合，且要求兩種基準制中，同一字母的配合，其配合性質(zhì)相同。因此多了一個。當基孔制時：Ymin=ES-ei=(+Th)-ei當基軸制時：Ymin=ES-ei=ES-(-Ts)Th-ei=ES+Ts ES=-ei+(Th-Ts)ES=-ei+其中=Th Ts，Th為孔的標準公差，Ts為軸的標準公差 表2.11 特殊規(guī)則的孔的基本偏差與軸的基本偏差之間的換算關系 即標準公差IT8的J，K，M，N和IT7的PZc。25+0 特殊規(guī)則實例例題：將基孔制配合25H7/p6換算為

19、 25P7/h6，并計算極限過盈繪制公差帶圖。(1)查表確定 25H7/p6 孔軸的極限偏差孔25H7的標準公差 IT7=21m,基本偏差H：EI=0；ES=21m；有：25H7 mm軸25p6的標準公差 IT6=13m；ei=+22m es=ei+IT6=+35m 有 25p6 mm (2)由25H7/p6換算為25P7/h625P7孔的基本偏差P，對標準公差IT7時，按特殊規(guī)則處理：=Th TS =IT7-IT6=21-13=8m25h6軸的基本偏差h：es=0；ei=-13m；ES=-ei+=-22+8=-14um EI=ES-IT7=-14-21=-35um 故有孔：25P7 mm 軸

20、：25h6 mm(3)計算 25H7/p6和25P7/h6的極限過盈 25H7/p6 Ymin=ES ei=0.021 0.022=0.001mm Ymax=EI ES=0 0.035=0.035mm 25P7/h6 Ymin=ES ei=0.014 (0.013)=0.001mm Ymax=EI es=0.035 0=0.035mm故按特殊規(guī)則可保證配合性質(zhì)不變。3.公差帶系列1)公差帶代號 軸或孔公差帶由公差帶大小和公差帶相對零線的位置構(gòu)成。由于公差帶相對零線的位置由基本偏差確定，公差帶的大小由公差等級確定，因此，公差帶代號由基本偏差代號和公差等級數(shù)字表示。例如：H8、F7、J7、P7、U

21、7等為孔的公差帶代號；h7、g6、r6、p6、s7等為軸的公差帶代號。2)尺寸公差帶代號在零件圖中的標注形式 尺寸公差標注形式有兩種：一是注公差尺寸的表示；(見圖2.15)二是未注公差尺寸的表示。如：圖2.1中56的軸長63為注公差尺寸，軸肩15為未注公差尺寸。尺寸公差帶代號在零件圖中的標注形式是以注公差尺寸的表示形式。可根據(jù)實際要求按下列三種形式標注。(1)標注基本尺寸和極限偏差值。此種標注一般適用在單件或小批量生產(chǎn)的 (a)產(chǎn)品零件圖樣上。如圖(a)所示。(2)標注基本尺寸、公差帶代號和極限偏差值。此種標注一般適用在中、小 (b)批量生產(chǎn)的零件圖樣上。如圖(b)所示。(3)標注基本尺寸和公

22、差帶代號。此種標注適用在大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品零件圖 (c)樣上。圖2.15(c)所示 圖2.15公差標注形式3)國家標準推薦選用的尺寸公差帶 根據(jù)國家標準規(guī)定的20個等級的標準公差和軸、孔各28種基本偏差代號，從理論上講，可組成560種公差帶。但是實際上有許多種公差帶在生產(chǎn)上幾乎不用，如A01、ZA18等。而且，公差帶種類過多，將使公差帶表格過于龐大而不便使用，生產(chǎn)中需要配備相應的刀具和量具，這顯然不經(jīng)濟。為了減少定值刀具、量具和工藝裝備的數(shù)量和規(guī)格，國家標準對公差帶種數(shù)加以限制。國家標準推薦了孔、軸的一般、常用和優(yōu)先選用的公差帶。選用公差帶時，應按優(yōu)先、常用、一般公差帶的順序選取。若一般公差帶中

23、也沒有滿足要求的公差帶，則按GB/T1800.31998中規(guī)定的標準公差和基本偏差組成的公差帶來選取。(1)軸公差帶 國家標準推薦的一般、常用和優(yōu)先選用的軸公差帶共有116種，見表2.12。其中方框內(nèi)(除括號外)為常用公差帶，有46種；括號內(nèi)的為優(yōu)先選用的公差帶，有13種。表2.12 不大于500mm一般、常用和優(yōu)先軸公差帶 h1 js1 h2 js2 h3 js3 g4 h4 js4 k4 m5 n4 p4 r4 s4 f5 g5 h5 j5 js5 k5 m5 n5 p5 r5 s5 t5 u5 v5 x5 y5 z5 e6 f6 g6 h6 j6 js6 k6 m6 n6 p6 r6 s

24、6 t6 u6 v6 x6 y6 z6 d7 e7 f7 g7 h7 j7 js7 k7 m7 n7 p7 r7 s7 t7 u7 v7 x7 y7 z7 c8 d8 e8 f8 g8 h8 js8 k8 m8 n8 p8 r8 s7 t8 u8 v8 x8 y8 z8 a9 b9 c9 d9 e9 f9 h9 js9 k9 m9 n9 p9 r9 s9 t9 u9 v9 x9 y9 z9 a10 b10 c10 d10 e10 h10 js10 a11 b11 c11 d11 h11 js11 a12 b12 c12 h12 js12 a13 b13 c13 h13 js13圖中列出為一般軸

25、公差帶119種，紅色和綠色為常用軸公差帶59種，紅色為優(yōu)先使用的軸公差帶13種。一般、常用和優(yōu)先軸公差帶(2)孔公差帶 國家標準推薦的一般、常用和優(yōu)先選用的孔公差帶共105種，見表2.13。其中方框內(nèi)(除括號外)為常用公差帶，有31種；括號內(nèi)的為優(yōu)先選用的公差帶，有13種。表2.13 不大于500mm一般、常用和優(yōu)先孔公差帶 H1 Js1 H2 Js2 H3 Js3 H4 Js4 K4 M4 G5 H5 Js5 K5 M5 N5 P5 R5 S5 F6 G6 H6 J6 Js6 K6 M6 N6 P6 R6 S6 T6 U6 V6 X6 Y6 Z6 D7 E7 F7 G7 H7 J7 Js7

26、K7 M7 N7 P7 R7 S7 T7 U7 V7 X7 Y7 Z7 C8 D8 E8 F8 G8 H8 J8 Js8 K8 M8 N8 P8 R8 S7 T8 U8 V8 X8 Y8 Z8A9 B9 C9 D9 E9 F9 H9 Js9 N9 P9 A10 B10 C10 D10 E10 H10 Js10A11 B11 C11 D11 H11 Js11A12 B12 C12 H12 Js12 H13 Js13圖中列出為一般孔公差帶105種，紅色和綠色為常用孔公差帶44種，紅色為優(yōu)先使用的孔公差帶13種。一般、常用和優(yōu)先孔公差帶2.2.2 配合制 是由同一種極限制的軸和孔的公差帶組成配合的一

27、種制度。國家標準規(guī)定了兩種配合制：基孔配合制和基軸配合制。1.基孔制：基本偏差為一定的孔公差帶，與不同基本偏差的軸公差帶形成各種配合的一種制度?；字婆浜现械目祝Q為基準孔，基準孔以下偏差為基本偏差，其值為零，上偏差為正值。其公差帶偏置在零線上側(cè)。如圖2.16(a)所示。2.基軸制：基本偏差為一定的軸公差帶，與不同基本偏差的孔公差帶形成各種配合的一種制度。基軸制配合中的軸，稱為基準軸，基準軸以上偏差為基本偏差，其值為零，下偏差為負值。其公差帶偏置在零線下側(cè)。如圖2.16(b)所示。(a)基孔制配合圖2.16 基孔制配合和基軸制配合間隙配合過渡配合過渡配合或過盈配合過盈配合(b)基軸制配合圖2.

28、16 基孔制配合和基軸制配合間隙配合過渡配合過渡配合或過盈配合過盈配合3.配合系列1)配合代號 標準規(guī)定，用孔和軸的公差帶代號以分數(shù)形式組成配合代號。其中，分子為孔的公差帶代號，分母為軸的公差帶代號，如：30H7/g6或 。若配合的孔或軸中有一個是標準件，僅標注配合件的公差帶代號，見圖1.1所示?？山忉尀椋夯境叽鐬?0mm，基孔制，由孔公差帶H7與軸公差帶g6組成間隙配合。2)配合代號在裝配圖上的標注形式 如圖2.17所示。標注時可根據(jù)實際情況，選擇其中之一的形式標注，其中圖2.17(b)所示的形式的標注應用最廣泛。(a)(b)圖2.17 配合的標注方法3)國家標準推薦選用的配合(1)基孔制

29、的優(yōu)先和常用配合。GB/T 18011999規(guī)定基孔制常用配合46種，優(yōu)先配合13種。表2.14。(2)基軸制的優(yōu)先和常用配合。GB/T18011999規(guī)定基軸制常用配合35種，優(yōu)先配合13種。表2.15h5h6h7h8H9h10h11h12孔軸2.2.3 一般公差未注公差的線性 和角度尺寸的公差 1.一般公差的概念 所謂線性尺寸的一般公差指在車間普通工藝條件下，機床設備可以保證的公差。在正常維護和操作情況下，它代表經(jīng)濟的加工精度。對于低精度的非配合尺寸，或功能上允許的公差等于或大于一般公差時，均可采用一般公差。2.一般公差的公差等級和極限偏差 GB/T 18042000對一般公差規(guī)定了4個公

30、差等級，其公差等級從高到低依次為：精密級(f)、中等級(m)、粗糙級(c)、最粗級(v)。線性尺寸的一般公差的極限偏差數(shù)值見表2.16；倒圓半徑和倒角高度尺寸的一般公差的極限偏差數(shù)值見表2.17。表2.16 線性尺寸的極限偏差數(shù)值 (mm)表2.17 倒圓半徑和倒角高度尺寸的極限偏差數(shù)值(mm)2.3 零件的尺寸精度和配合的設計 2.3.1 基準配合制的選擇 2.3.2 尺寸公差等級的選擇 2.3.3 配合的選擇 零件的尺寸精度和配合設計主要包括3方面的內(nèi)容：一是基準制的選擇與應用設計；二是尺寸精度設計；三是配合的選擇與應用設計。這些內(nèi)容均涉及如何正確、合理地應用極限與配合 標準的問題。2.3

31、.1 基準配合制的選擇 1.基孔配合制的選擇 優(yōu)先采用基孔配合制。有利于實現(xiàn)刀、量具的標準化、系列化，從而獲得最大的經(jīng)濟效益。2.基軸配合制的應用場合1)用冷拉鋼制圓柱型材制作光軸作為基準軸 冷拉鋼的規(guī)格已標準化，公差等級一般為IT7IT9。作為基準軸，可以 免去外圓的切削加工，按不同的配合性質(zhì)加工孔，可實現(xiàn)最佳經(jīng)濟效益。2)軸為標準件或標準部件(如：鍵、銷、軸承等)3)“一軸多孔”，構(gòu)成多處配合的松緊程度要求不同的場合 一軸多孔是指一軸與兩個或兩個以上的孔組成配合。如圖2.18所示內(nèi)燃 機中活塞銷與活塞孔及連桿套孔的配合，它們組成三處兩種性質(zhì)的配合。3.非基準制應用的場合 為了滿足配合的特殊

32、需要，允許采用非基準制配合，即采用任一孔、軸公差帶(基本偏差代號非H的孔或h 的軸)組成的配合。(b)基孔制配合的孔、軸公差帶和孔、軸 (c)基軸制配合的孔、軸公差帶和孔、軸圖2.18 一軸多孔且配合性質(zhì)不同場合應用基軸制的選擇示例1活塞銷；2活塞；3連桿小頭孔(a)內(nèi)燃機中活塞銷與活塞孔及 連桿套孔的配合2.3.2 尺寸公差等級的選擇 1.公差等級的選擇原則 在滿足使用性能的前提下，盡量選取較低的公差等級。所謂“較低的公差等級”是指：假如IT7級以上(含IT7)的公差等級均能滿足使用性能要求，那么，選擇IT7級為宜。它既保證使用性能，又可獲得最佳的經(jīng)濟效益。2.公差等級的選擇方法1)類比法

33、類比法，即經(jīng)驗法。參考經(jīng)過實踐證明合理的類似產(chǎn)品的公差等級。將所設計的機械(機構(gòu)、產(chǎn)品)的使用性能、工作條件、加工工藝裝備等情況與之進行比較，從而確定合理的公差等級。一般多采用類比法，此法主要是通過查閱有關的參考資料、手冊，并進行分析比較后確定公差等級。類比法多用于一般要求的配合。2)計算法 計算法是指根據(jù)一定的理論和計算公式計算后，再根據(jù)極限與配合的標準確定合理的公差等級。即根據(jù)工作條件和使用性能要求確定配合部位的間隙或過盈允許的界限，然后通過計算法確定相配合的孔、軸的公差等級。計算法多用于重要的配合。3.采用類比法確定公差等級應考慮的幾個問題1)了解各個公差等級的應用范圍 見表2.18。2

34、)熟悉各種工藝方法的加工精度 工藝方法的精度見表2.19。3)軸和孔的工藝等價性 基本尺寸不大于500mm時，高精度的孔(IT8)比相同精度的軸難加工，為使相配的孔與軸加工難易程度相當，即具有工藝等價性，國標一般推薦孔的公差等級比軸的公差等級低一級；通常6、7、8級的孔分別與5、6、7級的軸配合。低精度(IT8)的孔和軸采用同級配合。4)協(xié)調(diào)相配合零(部)件的精度關系 例如：與滾動軸承配合的軸或孔的公差等級應與滾動軸承的公差等級相匹配。齒輪孔的公差等級是按照齒輪的精度等級(查表7.36)選取的，而與齒輪孔相配合的軸的公差等級應與齒輪孔的公差等級相匹配。表2.18 公差等級的應用范圍表2.19

35、各種加工方法可能達到的公差等級2.3.3 配合的選擇 1.配合選擇的方法 配合的選擇方法有類比法、計算法和試驗法3種。1)類比法：大多通過查表將所設計的配合部位的工作條件和功能要求與相同或相似的工作條件或功能要求的配合部位進行分析比較，并作適當?shù)恼{(diào)整，從而確定配合代號。此選擇方法主要應用在一般、常見的配合中。2)計算法：計算法主要用于兩種情況：一是用于滑動軸承的間隙配合，當要求保證液體摩擦時，可根據(jù)滑動摩擦理論計算允許的最小間隙，選定適當?shù)呐浜希欢峭耆揽垦b配過盈傳遞負荷的過盈配合，可根據(jù)要求傳遞負荷的大小計算允許的最小過盈，再根據(jù)孔、軸材料的彈性極限計算允許的最大過盈，選定適當?shù)呐浜稀?)

36、試驗法：試驗法主要用于新產(chǎn)品和特別重要配合的選擇。需要進行專門的模擬試驗，以確定工作條件要求的最佳間隙或過盈及其允許變動的范圍，確定配合性質(zhì)。2.配合選擇的任務 當基準制和孔、軸公差等級確定之后，配合選擇的任務是：確定非基準件(基孔配合制中的軸或基軸配合制中的孔)的基本偏差代號。3.配合選擇的步驟 采用類比法選擇配合時，可以按照下列步驟選擇。1)確定配合的大致類別 根據(jù)配合部位的功能要求，確定配合的類別。功能要求及對應的配合類別見表2.20。2)選擇較合適的配合 根據(jù)配合部位具體的功能要求，通過查表，比照配合的應用實例，參考各種配合的性能特征(見表2.21表2.23)，確定非基準件的基本偏差代

37、號。表2.20 功能要求及對應的配合類別 4.各類配合的選擇 各類配合的選擇主要依據(jù)配合部位的功能要求、各類配合的性能特征選擇松緊合適的配合。1)間隙配合的選擇 間隙配合主要應用的場合：孔軸之間有相對運動和需要拆卸的無相對運動的配合部位。由表2.14和表2.15可知：基孔制的間隙配合，軸的基本偏差代號為：ah；基軸制的間隙配合，孔的基本偏差代號為AH。間隙配合的性能特征見表2.21。表2.21 各種間隙配合的性能特征 2)過渡配合的選擇 過渡配合主要應用的場合：孔與軸之間有定心要求，而且需要拆卸的靜聯(lián)接(即無相對運動)的配合部位。由表2.14和表2.15可知：基孔制的過渡配合，軸的基本偏差代號

38、為：jsm(n、p)；基軸制的過渡配合，孔的基本偏差代號為JS M(N)。過渡配合的性能特征見表2.22。3)過盈配合的選擇 過盈配合主要應用的場合：孔與軸之間需要傳遞扭矩的靜聯(lián)接(即無相對運動)的配合部位。由表2.14和表2.15可知：基孔制的過盈配合，軸的基本偏差代號為：(n、p)r zc；基軸制的過盈配合，孔的基本偏差代號為(N)PZC。過盈配合的性能特征見表2.23。根據(jù)不同的工況對間隙量和過盈量進行修正見表2.24。各類配合應盡量選用優(yōu)先、常用配合。見表2.25。表2.22 各種過渡配合的性能特征 表2.23 各種過盈配合的性能特征 2.4 滾動軸承的精度和互換性 2.4.1 滾動軸

39、承簡介2.4.2 滾動軸承的精度規(guī)定2.4.3 滾動軸承的配合件尺寸公差及其選擇2.4.4 滾動軸承配合的精度設計實例 2.4 滾動軸承的精度和互換性 滾動軸承在機械產(chǎn)品中的應用是極其廣泛的，如圖1.1所示的減速器裝配圖中，輸入軸和輸出軸就是通過滾動軸承(向心球軸承)確定了它們在箱體內(nèi)的相對位置和旋轉(zhuǎn)精度。因此，滾動軸承在機械產(chǎn)品中起著重要的作用，滾動軸承精度在很大程度上決定了機械產(chǎn)品的旋轉(zhuǎn)精度。2.4.1 滾動軸承簡介 滾動軸承是精密的標準部件，它主要由套圈 內(nèi)、外圈(薄壁套類零件)、滾動體、保持架和鉚釘?shù)冉M成，如圖2.19所示。滾動軸承的類型很多，按照滾動體的差別可分為：球軸承、滾子(圓柱

40、、圓錐)軸承和滾針軸承。當機械產(chǎn)品應用滾動軸承時，精度設計的任務是：選擇滾動軸承的公差等級。確定與滾動軸承配合的軸頸和座孔的尺寸公差帶代號。確定與滾動軸承配合的軸頸和座孔的形狀和位置公差及表面粗糙度要求。1外圈；2內(nèi)圈；3滾動體；4保持架圖2.19 滾動軸承2.4.2 滾動軸承的精度規(guī)定 1.滾動軸承的公差等級及其應用 在實際應用中，向心球軸承比其他類型軸承應用更為廣泛。根據(jù)國家標準GB/T 307.11996滾動軸承 向心軸承 公差的規(guī)定，滾動軸承按尺寸公差與旋轉(zhuǎn)精度分級。向心軸承分為0、6(6x)、5、4和2五個精度等級，其中0級最低，2級最高；圓錐滾子軸承分為0、6X、5、4四個等級；推

41、力球軸承分為0、6、5、4四個等級。除0級外，其余各等級統(tǒng)稱高精度軸承，主要用于高線速度或高旋轉(zhuǎn)精度的場合。這類精度的軸承在各種金屬切削機床上應用較多，機床主軸軸承公差等級可參見表2.27。2.滾動軸承內(nèi)徑、外徑公差帶及其特點 國家GB/T 307.11996對滾動軸承內(nèi)徑(d)和外徑(D)規(guī)定了兩種公差：一是規(guī)定了內(nèi)徑和外徑實際尺寸的極限偏差；二是軸承套圈任一橫截面內(nèi)量得的最大直徑和最小直徑的平均直徑的公差。1)國家標準規(guī)定這兩種公差的目的(1)規(guī)定“軸承內(nèi)圈內(nèi)徑和外圈外徑尺寸的極限偏差”是為了使軸承內(nèi)圈或外圈在加工和運輸過程中產(chǎn)生的變形不致于過大而能在裝配后得到矯正，減少對軸承工作精度的影

42、響。因為，軸承內(nèi)圈和外圈是薄壁套類零件，徑向剛性較差，容易產(chǎn)生徑向變形。(2)規(guī)定“軸承內(nèi)圈各處實際內(nèi)徑的平均值公差或外圈各處實際外徑的平均值公差”是保證軸承與軸頸、外殼孔配合的性質(zhì)和精度。因為，軸承內(nèi)圈或外圈是薄壁套類零件，它們分別與軸頸、外殼孔配合時，決定配合性質(zhì)的是內(nèi)圈的實際平均內(nèi)徑或外圈的實際平均外徑。2)滾動軸承內(nèi)圈內(nèi)徑、外圈外徑公差帶的特點 GB/T 307.11996滾動軸承 向心軸承 公差規(guī)定了滾動軸承內(nèi)圈內(nèi)徑、外圈外徑公差帶。向心軸承內(nèi)圈平均內(nèi)徑公差和外圈平均外徑公差見表2.28、表2.29。(1)公差帶的大?。河杀?.28和表2.29可知，在同一直徑尺寸段中，公差等級愈高，

43、公差值愈小。(2)公差帶的位置：由表2.28和表2.29可知，公差帶均在零線下方，即：上偏差為0，下偏差為負值。3.滾動軸承與軸頸、外殼孔配合的基準制與配合性質(zhì) 由于軸承為標準部件，因此，軸承內(nèi)圈內(nèi)徑與軸頸的配合為基孔制，軸承外圈外徑與外殼孔徑的配合為基軸制。由于軸承內(nèi)圈內(nèi)徑公差帶與基準孔(H)公差帶的位置不同，因此，軸承與軸頸配合性質(zhì)不同于光滑圓柱結(jié)合中的基孔制配合。表2.27 機床主軸軸承公差等級表2.28 向心軸承內(nèi)圈平均內(nèi)徑公差(摘自GB/T 307.11996)表2.29 向心軸承外圈平均外徑公差(摘自GB/T 307.11996)2.4.3 滾動軸承的配合件尺寸公差及其選擇 1.軸

44、頸和外殼孔徑公差帶的種類 國家標準GB/T 2751993規(guī)定的軸頸和外殼孔徑公差帶如圖2.21所示。2.軸頸和外殼孔徑公差帶的選擇 正確地選擇與軸承配合的軸頸和外殼孔徑公差帶，對于保證滾動軸承的正常運轉(zhuǎn)及旋轉(zhuǎn)精度，延長其使用壽命關系極大。選擇與軸承配合的軸頸和外殼孔徑公差帶時，主要考慮以下因素：內(nèi)、外圈的工作條件(承受負荷的類型、負荷的大小)、軸承的類型、軸承的公稱尺寸大小、軸承的公差等級、軸承軸向位移的限度及其他情況等。對于初學者，選擇方法多為：類比法，即通過查表2.30表2.36來確定軸頸和外殼孔徑的尺寸公差帶、形位公差和表面粗糙度。圖2.21 與軸承配合的軸頸和外殼孔徑公差帶表2.30

45、 安裝向心軸承和角接觸軸承的軸頸公差帶(GB/T 2751993)表2.31 安裝向心軸承和角接觸軸承的外殼孔公差帶(GB/T 2751993)表2.32 安裝推力軸承的軸頸公差帶(GB/T 2751993)表2.33 安裝推力軸承的外殼孔公差帶(GB/T275-1993)選擇軸頸和外殼孔公差帶時應考慮的因素及選擇的基本原則：1)負荷類型 負荷類型指軸承套圈(內(nèi)圈或外圈)承受負荷的形式，它分為局部負荷、循環(huán)負荷、擺動負荷。(1)局部負荷：當套圈與作用在套圈上的徑向負荷相對靜止時，則套圈始終是局部承受負荷，這種負荷稱為局部負荷。如圖2.22(a)所示靜止的外圈和圖2.22(b)所示靜止的內(nèi)圈皆受

46、到方向始終不變的徑向力Fr(如齒輪傳動力、傳動帶作用力、車削時的徑向切削力等)的作用，則圖2.22(a)所示的外圈和圖2.22(b)所示的內(nèi)圈相對徑向負荷靜止，故承受局部負荷。(2)循環(huán)負荷：當套圈與作用在套圈上的徑向負荷相對轉(zhuǎn)動，則套圈在360方向上依次承受負荷，稱套圈承受循環(huán)負荷。如圖2.22(a)所示旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈和圖2.22(b)所示旋轉(zhuǎn)的外圈皆受到方向始終不變的徑向力Fr的作用，則它們的套圈相對負荷方向旋轉(zhuǎn)，稱為循環(huán)負荷。(3)擺動負荷：當套圈在小于360方向的范圍內(nèi)依次承受徑向負荷時，則套圈承受擺動的徑向負荷。2)負荷大小 負荷大小有輕、正常和重負荷3種類型。GB/T 2751993根

47、據(jù)當量徑向動負荷P與軸承產(chǎn)品樣本中規(guī)定的動負荷C的比值大小進行分類，見表2.34。3)徑向游隙 軸承的徑向游隙按GB/T 46041993規(guī)定，分為第2組、基本組、第35組，游隙的大小依次從小到大。4)其他因素(1)溫度：因軸承摩擦發(fā)熱和其他熱源的影響而使軸承套圈的溫度高于配件的溫度時，內(nèi)圈軸頸的配合將會變松，外殼孔的配合將會變緊。當軸承工作溫度高于100時，應對所選用的配合作適當?shù)男拚?減小外圈與外殼孔的過盈，增加內(nèi)圈與軸頸的過盈)。(2)轉(zhuǎn)速：對于轉(zhuǎn)速高又承受沖擊動負荷作用的滾動軸承，軸承與軸頸、外殼孔的配合應選用過盈配合。(3)公差等級：選擇軸和外殼孔的尺寸公差等級時應與軸承的公差等級協(xié)

48、調(diào)。表2.34 負荷大小圖2.22 軸承套圈與負荷的關系5)公差的選擇原則 軸頸和外殼孔分別與軸承內(nèi)圈、外圈配合，由于內(nèi)、外圈是薄壁套類零件，其徑向剛性較差，易受徑向負荷而產(chǎn)生變形，最終影響軸承的旋轉(zhuǎn)精度。因此，軸頸和外殼孔應采用包容要求。有關包容要求的內(nèi)容見第4章第4.3節(jié)。6)軸頸和外殼孔的形位公差與表面粗糙度的選擇 軸頸和外殼孔的形位公差與表面粗糙度可參照表2.35和表2.36選擇。同樣，為了防止套圈裝配后產(chǎn)生變形，對軸頸和外殼孔規(guī)定更嚴格的圓柱度公差；軸肩和外殼孔肩端面規(guī)定端面圓跳動公差。表2.35 軸頸和外殼孔的形位公差(GB/T 2751993)表2.36 軸頸和外殼孔的表面粗糙度

49、(GB/T 2751993)2.4.4 滾動軸承配合的精度設計實例 【例例2.4】如圖如圖1.1所示的減速器裝配圖。已知：所示的減速器裝配圖。已知：該減速器的輸出軸兩端安裝了該減速器的輸出軸兩端安裝了211深溝球軸承，深溝球軸承，軸承承受的當量徑向負荷軸承承受的當量徑向負荷P=2880N。軸頸直徑。軸頸直徑d=55mm，外殼孔徑，外殼孔徑D=100mm。試確定軸頸和。試確定軸頸和外殼孔的公差帶代號外殼孔的公差帶代號(查表明確尺寸極限偏差查表明確尺寸極限偏差)、形位公差值和表面粗糙度值，并將它們標注在形位公差值和表面粗糙度值，并將它們標注在裝配圖和輸出軸的零件圖上。（實例詳見書第裝配圖和輸出軸的零件圖上。（實例詳見書第6162頁）頁）