第一章光滑圓柱體結(jié)合公差與配合

1、 第一章 光滑圓柱體的公差與配合 第一節(jié) 概 述 機(jī)械設(shè)計包括： 1、原理設(shè)計:運(yùn)動分析 運(yùn)動機(jī)構(gòu) 2、零件設(shè)計：剛度、強(qiáng)度 尺寸 3、精度設(shè)計：滿足產(chǎn)品使用性能的 要求。精度設(shè)計包括精度設(shè)計包括： 零件的精度零件的精度 尺寸精度尺寸精度 形狀精度形狀精度 位置精度位置精度 零件與零件之間零件與零件之間 部件與部件之間的相互部件與部件之間的相互 位置精度位置精度位置精度包括：位置精度包括：1 1兩零件之間的距離。兩零件之間的距離。2 2兩零件空間的位置。兩零件空間的位置。3 3兩相聯(lián)接零件聯(lián)接的松緊程度。兩相聯(lián)接零件聯(lián)接的松緊程度。一、有關(guān)尺寸的定義一、有關(guān)尺寸的定義1 1尺寸尺寸 用特定單位

2、表示線性尺寸值的數(shù)值。用特定單位表示線性尺寸值的數(shù)值。2 2基本尺寸（基本尺寸（D D、d d） 通過它應(yīng)用上下偏差可以算出極限尺寸的尺寸。通過它應(yīng)用上下偏差可以算出極限尺寸的尺寸。第二節(jié) 基本術(shù)語及定義3極限尺寸允許尺寸變化的兩個界限值。最大極限尺寸Dmax、 dmax 。最小極限尺寸 Dmin、dmin。4實際尺寸 是指通過測量獲得的尺寸。局部實際尺寸：不同部位的實際尺寸是 不相同。例：已知襯套內(nèi)孔直25H7(+ )mm求孔的極限尺寸.解： Dmax=25+0.021=25.021mm Dmin250=25mm練習(xí)：已知：中間軸25f6（ ）mm 求:軸徑的極限尺寸。020. 0033.

3、00021. 0二、有關(guān)孔和軸的定義1 孔 : 通常指工件的圓柱形內(nèi)表面，也包括非圓柱形內(nèi)表面。2軸 : 通常指工件的圓柱形外表面，也包括非圓柱形外表面。 軸是指由單一尺寸確定的被包容面。有時由單一尺寸確定的既不是孔，又不是軸的那部分，則稱為長度。三、有關(guān)偏差公差和公差帶的定義1. 偏差 ：指某一尺寸減去其基本尺寸的代 數(shù)差。包括 實際偏差 極限偏差 上偏差 下偏差 （1 1）實際偏差：）實際偏差： 實際尺寸減去其基本尺寸所得的代數(shù)差。 （2 2）極限偏差：）極限偏差： 上偏差：最大極限尺寸減區(qū)其基本尺寸 所得的代數(shù)差。 下偏差：最小極限尺寸減區(qū)其基本尺寸 所得的代數(shù)差。上下偏差可用公式表示：

4、ESDmaxD EIDminDesdmax d eidmin d孔和軸的上偏差分別用符號孔和軸的上偏差分別用符號ESES和和eses表示表示 下偏差分別用符號下偏差分別用符號EI和和ei表示表示如：如：25 mm標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：上偏差標(biāo)在基本尺寸的右上角，下偏差標(biāo)在基上偏差標(biāo)在基本尺寸的右上角，下偏差標(biāo)在基本尺寸的右下角。當(dāng)上下偏差數(shù)值相等符號相本尺寸的右下角。當(dāng)上下偏差數(shù)值相等符號相反時則標(biāo)注為反時則標(biāo)注為250.065mm020. 0033. 0 2.尺寸公差尺寸公差 指尺寸的允指尺寸的允 許變動量。許變動量?？椎墓羁椎墓頣h 軸的公差軸的公差Ts公差與極限尺寸和極限偏差的關(guān)系如下

5、：公差與極限尺寸和極限偏差的關(guān)系如下：Th DmaxDmin ESEI TSdmax dmi n esei 注意：公差值永遠(yuǎn)是正值。例如：孔例如：孔25H7+ mm和軸和軸25f6 mm 計算公差計算公差.解解: Th=0.021mm Ts=0.013mm020. 0033. 0021. 003. 公差帶圖：上、下偏差所確定的一個允許尺寸變動的區(qū)域。例：已知孔的尺寸100+ mm，軸的尺寸為100 mm，試畫出孔和軸的公差帶圖。035. 00045. 0023. 0練習(xí)：作孔25H7+ mm 和軸25f6 mm公差帶圖. 020. 00020. 0033. 0四、有關(guān)配合的定義：1 1、配合：

6、、配合：基本尺寸相同的，相互結(jié)合的孔和軸公差關(guān)系。2 2、配合的條件：、配合的條件：相互結(jié)合的孔、軸，其中孔處于包容狀態(tài)，軸處于被包容狀態(tài)。且相互結(jié)合的孔和軸其基本尺寸相同。3、配合類別：1）間隙配合：孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸之差為正?？椎墓顜г谳S的公差帶之上。用X表示間隙。最大極限間隙Xmax、最小極限間隙Xmin和平均間隙Xav，按下式計算：Xmax=Dmax-dmin=ES-eiXmin=Dmin-dmax=EI-esXa v= Da v- da v= ( Xm a x+ Xm i n) / 2 圖圖1-4 間隙配合圖間隙配合圖例1:齒輪襯套孔25H7 + mm和中間軸軸徑25f6

7、( )mm這配合的極限間隙和平均間隙.解: Xmax=Es-ei =+0.021-(-0.033)mm=+0.054mm Xmin=Ei-es =0-(-0.020)mm=+0.020mm Xav= =+0.037mm020. 0033. 02minmaxXX021. 002）過盈配合 :過盈配合是指保證有過盈的配合,把孔做得最大，把軸做得最小，裝配后仍有一定的過盈。（包括最小過盈等于零）最大極限過盈Ymax 、最小極限過盈Ymin 和平均盈Yav，按下式計算： YmaxDmindmaxEIes YminDmaxdminESei Yav ( Ymax+Ymin)/2 圖15過盈配合例2:齒輪孔

8、32H7(+ )mm和齒輪襯套外徑32p6( )mm這對配合的極限過盈和平均過盈.解: Ymin=Dmax-dmin=0.025-0.026 =-0.001mm Ymax=Dmin-dmax=0-0.042=-0.042mm Yav= =-0.0215mm2minmax YY042. 0026. 0025. 003）過渡配合 過渡配合是指可能形成間隙，也可能形成過盈的配合。按下式計算：XmaxDmaxdminESeiYmaxDmindmaxEIes Xav(Yav)Davdav=(Xmax+Ymax)/2 正時平均間隙Xav負(fù)時平均過盈Yav4 4配合公差及配合公差帶圖配合公差及配合公差帶圖配

9、合公差是指間隙或過盈的允許變動量，用Tf表示。對于間隙配合：TfXmaxXmin對于過盈配合：TfYminYmax 對于過渡配合：TfXmaxYmax不管是哪一類配合，其配合公差都應(yīng)為： TfThTs 例4. 計算孔30（+ ）mm與軸30（ )mm配合的極限間隙、平均間隙和配合公差，并畫出孔、軸公差帶和配合公差帶圖。解：先畫出孔、軸公差帶圖020. 0033. 0021. 00利用公式計算極限間隙、平均間隙： Xmax Es-ei=21（33）54m Xmin EI-es=0（20） 20m Xav =37m TfXmaxXmin5420=34m2minmaxXX例5 計算孔30+ mm與軸

10、30 mm 配合的極限過盈、平均過盈和配合公差，并畫出孔、軸公差帶和配合公差帶圖。021. 00061. 0048. 0利用公式計算極限過盈、平均過盈：YminES-ei =21-48-27mYmaxEI-es =0-61-61mYav(Ymax+Ymin)/2 -44m利用公式（1-5）計算配合公差 TfYmin-Ymax-27-（-61）34m例6 計算孔30+ mm與軸30 mm配合的極限間隙、極限過盈、平均間隙（或平均過盈）和配合公差，并畫出孔、軸公差帶和配合公差帶圖。021. 00021. 0008. 0解：先畫出孔、軸公差帶圖?？?、軸公差帶圖配合公差帶圖利用公式計算極限間隙、極限過

11、盈、平均值： XmaxES-ei=21813m YmaxEI-es= 02121m Yav(Xmax+Ymax)/24m利用公式計算配合公差 TfXmaxYmax13（21）34m五、基準(zhǔn)制五、基準(zhǔn)制國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了基孔制和基軸制兩種。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了基孔制和基軸制兩種?；字疲阂钥椎墓顜恢脼榛鶞?zhǔn)固定不基孔制：以孔的公差帶位置為基準(zhǔn)固定不變，改變軸公差帶的位置，得不同性質(zhì)的變，改變軸公差帶的位置，得不同性質(zhì)的配合的一種制度。配合的一種制度?？纵S軸軸軸 基軸制：基軸制：以軸的公差帶位置為基準(zhǔn)固定不變，以軸的公差帶位置為基準(zhǔn)固定不變，改變孔公差帶的位置，得不同性質(zhì)配改變孔公差帶的位置，得不同性質(zhì)配

12、合的一種制度。合的一種制度。如圖114所示軸孔孔孔孔注意：1、基孔制的孔稱為基準(zhǔn)孔，基本偏差 （EI）為零，公差帶在零線以上。 2、基軸制的軸稱為基準(zhǔn)軸，基本偏差（es）同樣為零，公差帶在零以下。一標(biāo)準(zhǔn)公差的等級和作用一標(biāo)準(zhǔn)公差的等級和作用標(biāo)準(zhǔn)公差是對公差值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后確定的，用IT表示。常用尺寸段內(nèi)規(guī)定了IT01、IT0、IT1、IT2、IT17、IT18共20個標(biāo)準(zhǔn)公差等級。定了孔、軸的尺寸精度和配合精度。IT01等級最高； IT18為最低級。標(biāo)準(zhǔn)公差的大小，即公差等級的高低，決二、基本偏差系列1、 基本偏差、代號及其作用基本偏差：一般是指上偏差或下偏差中離零線近的那一個。代號：基本偏差代

13、號由拉丁字母表示。小寫代表軸，大寫代表孔。排列次序如圖2、 軸、孔的基本偏差數(shù)值的確定例7 查孔的基本偏差數(shù)值表和標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表，確定35E7孔的上、下偏差。解：先查孔的基本偏差數(shù)值表（附表D）確定孔的基本偏差數(shù)值。基本尺寸35mm處于30 40mm尺寸分段內(nèi)，基本偏差為下偏差，EI的數(shù)值為50m，于是EI50m 。查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表（附表A），確定孔的上偏差。因為: ThESEI 故: ESEITh 502575 m EI50m IT725m基本尺寸處于3050mm尺寸分段內(nèi)IT725m例8 查孔的基本偏差數(shù)值表和標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表，確定35M7孔的上、下偏差。解：先查孔的基本偏差數(shù)值表，確定孔的

14、基本偏差數(shù)值?；境叽?5處于30 40mm尺寸分段內(nèi)，因孔的公差等級為7，應(yīng)屬等級8這一欄內(nèi).M的數(shù)值為 9,值可在附表的最右端查出，9m，由該表可知，M為上偏差，即 ES990查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值（附表A），確定孔的下偏差。由例7知孔的公差為， Th25m，于是EIESTh02525 m例9 查孔的基本偏差數(shù)值表和標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表，確定35U7孔的上、下偏差。解：先查孔的基本偏差數(shù)值表（附表D），確定孔的基本偏差數(shù)值?；颈境叽?5處于30 40mm尺寸分段內(nèi)，U為上偏差，當(dāng)公差等級7時，值為60m，但這不符合本題的要求。題意該孔的公差等級為7級，應(yīng)屬7這一條件，故應(yīng)按表中左端的說明，即“在7級的

15、數(shù)值上增加一個值”，在該表右端查出9m.U的上偏差數(shù)值應(yīng)為： ES - 609 - 51m例7已知 Th25 m， 所以：EIES - Th - 51 - 25-76 m注：已知軸和孔的公差帶，用查表法確定 軸和孔的基本偏差的步驟：1、根據(jù)基本偏差代號是小寫還是大寫，決 定查軸或孔的基本偏差表。2、在表中橫行找到該代號并查出該代號基 本偏差是上偏差還是下偏差。3、以該代號為豎列，以基本尺寸所在的尺 寸分段為橫行，其相交處即基本偏差值。 其偏差值一定有“+”、“-”號。 4 、對幾個特殊公差帶數(shù)值的規(guī)定。三、公差與配合在圖樣上的標(biāo)注1、在裝配圖的孔、軸配合處應(yīng)標(biāo)出配合 代號。2、滾動軸承的內(nèi)圈與

16、軸的配合，外 圈與 機(jī)座孔的配合，不需標(biāo)出軸承的公差 帶代號，只標(biāo)軸的機(jī)座孔的公差帶代號。3、零件圖上只標(biāo)公差帶代號或極限 偏差 數(shù)值，或同時標(biāo)注。當(dāng)上、下偏差的 數(shù)值有一個是零時也必須標(biāo)出。四、一般常用和優(yōu)先的公差帶與配合四、一般常用和優(yōu)先的公差帶與配合: :孔孔: :一般一般101 101 常用常用44 44 優(yōu)先優(yōu)先13 13 軸軸: :一般一般116 116 常用常用59 59 優(yōu)先優(yōu)先13 13 配合配合: :基孔制基孔制: :常用常用59 59 優(yōu)先優(yōu)先13 13基軸制基軸制: :常用常用47 47 優(yōu)先優(yōu)先13 13 第四節(jié)第四節(jié) 線性尺寸的一般公差線性尺寸的一般公差一、一般公差

17、的概念：一般公差是在車間普通工藝條件下，機(jī)床設(shè)備一般加工便可保證的公差。線性尺寸的一般公差主要用于較低精度的非配合尺寸。二、線性尺寸的一般公差規(guī)定的四個等級：精密級（f） 中等級（m） 粗糙級（c）最粗級（v）采用GB/T18042000規(guī)定的一般公差。 基準(zhǔn)制的選用基準(zhǔn)制的選用 標(biāo)準(zhǔn)公差等級的選用標(biāo)準(zhǔn)公差等級的選用 配合的選用配合的選用一、基準(zhǔn)制的選用:1 1、優(yōu)先采用基孔制、優(yōu)先采用基孔制2 2、基軸制的應(yīng)用、基軸制的應(yīng)用P19(1) (2) (3)P19(1) (2) (3)見教材見教材3、非基準(zhǔn)制的應(yīng)用:當(dāng)機(jī)器上出現(xiàn)一個非基準(zhǔn)孔（軸）和兩個以上的軸（孔）要求組成不同性質(zhì)配合時，其中至少

18、有一個非基準(zhǔn)配合。二、公差等級的選則二、公差等級的選則: :1、公差等級和使用性能、加工經(jīng)濟(jì)性要求：在滿足使用要求前提下，要充分考慮工藝的可能性和經(jīng)濟(jì)性。2、各種加工方法所能達(dá)到的公差等級P22表1-4三、配合的選擇：三、配合的選擇：1 1、配合的選擇方法：當(dāng)基準(zhǔn)制和公差等、配合的選擇方法：當(dāng)基準(zhǔn)制和公差等級確定后，應(yīng)根據(jù)所選部位的松緊程度級確定后，應(yīng)根據(jù)所選部位的松緊程度的要求，確定非基準(zhǔn)件的基本偏差。的要求，確定非基準(zhǔn)件的基本偏差。（1）計算法：按一定理論建立極限間隙）計算法：按一定理論建立極限間隙 或過盈的公式?；蜻^盈的公式。（2）類比法：通過分析對比得出合適案）類比法：通過分析對比得出

19、合適案（3）試驗法：對于和產(chǎn)品性能關(guān)系很大）試驗法：對于和產(chǎn)品性能關(guān)系很大 的關(guān)鍵配合。的關(guān)鍵配合。例例1010 已知軸承、軸的基本尺寸45mm，用計算法已確定配合間隙要求0.0220.066mm之間，采用基孔制，試確定軸承、軸的公差等級和配合各類。解：解：1) 選擇公差等級 由公式知：TfXmaxXminThTs則 ThTs662244m查附表A確定Th和Ts值由于軸承、軸的公差等級應(yīng)符合“工藝等價”原則，同時ThTs最接近Tf ，且不大于Tf 。先假設(shè)：ThTsTf244222m 。查附表11，此值介于IT6和IT7之間，按“工藝”等價原則，取軸承IT7、軸IT6，則ThTs(25+16)

20、=41m,該值符合上述原則。根據(jù)題意采用基孔制，故軸承孔45H7（+ ）mm。025. 002) 選擇配合種類 即選擇軸的基本偏差，條件是軸承和軸組成配合的最大間隙和最小間隙都要求在0.0220.066mm的范圍內(nèi)。由公式知：XminEIes,而EI0；則esXmin22m，那么es是基本偏差。查附表12軸的基本偏差表，22m介于25m (f)和9m (g)這間，根據(jù)上述條件，只有選取f (es25m) 才能配合最小間隙（Xmin25m）在規(guī)定（2266）m之間。軸為45f6（ ）mm。 025. 0041. 03) 驗算結(jié)果 所選配合為45H7f6，其公差帶圖其Xmax+25(41) m =

21、66m=0.066mm，Xmin=0(25)m25m0.025mm則均在0.0220.066mm之內(nèi)。選擇的配合符合題意的要求。2 2、間隙配合、過渡配合、過盈配合的、間隙配合、過渡配合、過盈配合的 特征、應(yīng)用：特征、應(yīng)用：選擇配合的主要依據(jù)是選擇配合的主要依據(jù)是使用要求和工使用要求和工作條件。作條件。間隙配合：表間隙配合：表1616過渡配合：表過渡配合：表1717過盈配合：表過盈配合：表1818例例11 11 已知圖已知圖1 12020中連桿小頭孔和襯套選用的配中連桿小頭孔和襯套選用的配合為合為 42H742H7r6 r6；圖；圖1 12323中齒輪和襯套選用的中齒輪和襯套選用的配合為配合為

22、 32H732H7p6p6；圖；圖1 12525中快換鉆套用襯套中快換鉆套用襯套和鉆模板的配合為和鉆模板的配合為 22H722H7n6 n6，試分析所選用配，試分析所選用配合的合理性合的合理性 。解：解：三個襯套的結(jié)構(gòu)相似，作用都是為為增加相對運(yùn)動部位的耐三個襯套的結(jié)構(gòu)相似，作用都是為為增加相對運(yùn)動部位的耐磨性，以保證其工作精度的穩(wěn)定性。三個襯套所在部位分別磨性，以保證其工作精度的穩(wěn)定性。三個襯套所在部位分別是發(fā)動機(jī)、機(jī)床、鉆模的重要配合部位，且都有較嚴(yán)的定心是發(fā)動機(jī)、機(jī)床、鉆模的重要配合部位，且都有較嚴(yán)的定心或定位要求，配合精度要求高，工作時與相配件均不要求有或定位要求，配合精度要求高，工作

23、時與相配件均不要求有相對運(yùn)動，故均選用相對運(yùn)動，故均選用7 7級孔和級孔和6 6級軸相配的過盈定位配合。級軸相配的過盈定位配合。 其中，連桿小頭襯套和齒輪襯套與相配件工作時除受較小其中，連桿小頭襯套和齒輪襯套與相配件工作時除受較小的摩擦阻力外，不傳遞其它轉(zhuǎn)矩和軸向力，齒輪和襯套則的摩擦阻力外，不傳遞其它轉(zhuǎn)矩和軸向力，齒輪和襯套則選用選用H7H7p6p6；考慮到連桿工作時受交變和沖擊負(fù)荷，故連；考慮到連桿工作時受交變和沖擊負(fù)荷，故連桿小頭孔和襯套的配合選用緊的桿小頭孔和襯套的配合選用緊的H7H7r6r6配合；快換鉆套的配合；快換鉆套的襯套工作時幾乎不受負(fù)荷，因而選用襯套工作時幾乎不受負(fù)荷，因而選

24、用H7H7n6n6類配合。類配合。 例例11 11 已知圖已知圖1 12525中快換鉆套引導(dǎo)鉆頭的內(nèi)孔選用中快換鉆套引導(dǎo)鉆頭的內(nèi)孔選用 10F710F7；快換鉆套的外徑和襯套的配合選用；快換鉆套的外徑和襯套的配合選用 15E715E7k6k6，試分析其合理性。試分析其合理性。解：解：10mm鉆頭本身直徑公差帶相當(dāng)于基準(zhǔn)軸，可視作標(biāo)準(zhǔn)件。快換鉆套工作時是引導(dǎo)旋轉(zhuǎn)鉆頭進(jìn)給的，既要保證一定的導(dǎo)向精度，又要防止間隙過小而卡住，故內(nèi)孔選用F7?？鞊Q鉆套由于需要經(jīng)常更換，所以的外徑和襯套的配快換鉆套由于需要經(jīng)常更換，所以的外徑和襯套的配合既有準(zhǔn)確定心的要求，又需一定間隙保證更換迅速，合既有準(zhǔn)確定心的要求，

25、又需一定間隙保證更換迅速，選用選用H7H7g6g6類配合是合適的。類配合是合適的。 夾具標(biāo)準(zhǔn)考慮到統(tǒng)一鉆套和襯套內(nèi)孔公差帶均選用以夾具標(biāo)準(zhǔn)考慮到統(tǒng)一鉆套和襯套內(nèi)孔公差帶均選用以利制造。所以，在襯套內(nèi)孔公差帶為利制造。所以，在襯套內(nèi)孔公差帶為F7F7的前提下選的前提下選用相當(dāng)于用相當(dāng)于H7H7g6g6類配合的類配合的F7F7k6k6非標(biāo)準(zhǔn)配合。對比非標(biāo)準(zhǔn)配合。對比分析見圖分析見圖1 12626公差帶圖，從圖上可以發(fā)現(xiàn)，兩者的公差帶圖，從圖上可以發(fā)現(xiàn)，兩者的極限間隙基本相同。極限間隙基本相同。例例1212 錐齒輪減速器，如圖127所示，已知傳遞的功率P100kW，中速軸轉(zhuǎn)速n750r/min，稍有沖擊，在中小型工廠小批生產(chǎn)。試選擇以下四處的公差等級和配合：1)聯(lián)軸器1和輸入端軸頸2；2)皮帶輪8和輸出端軸頸；3)小錐齒輪10和軸頸；4)套杯4外徑和箱體6座孔 解：由于四處配合無特殊的要求，所以優(yōu)先采用基孔制。1) 聯(lián)軸器1是用鉸制螺孔和精制螺栓連接的固定式剛性聯(lián)軸器，為防止偏斜引起附加載荷，要求對中性好，聯(lián)軸器是中速軸上重要配合件，無軸向附加定位裝置，結(jié)構(gòu)上采用緊固件，故選用過渡配合4