第2章極限與配合

1、互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 主編第2章極限與配合2.1基本術(shù)語及定義2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)成2.3極限與配合的選用2.4滾動(dòng)軸承的公差與配合2.1基本術(shù)語及定義2.1.1有關(guān)尺寸的術(shù)語及定義(1)尺寸是指用特定單位表示線性長(zhǎng)度的數(shù)值，例如，零件的長(zhǎng)、寬、高，圓柱體的直徑，鍵槽的寬度和深度等。圖2-1圓柱銷2.1基本術(shù)語及定義(2)基本尺寸是指設(shè)計(jì)給定的尺寸。(3)實(shí)際尺寸是指測(cè)量得到的尺寸(Da,da)。(4)極限尺寸是指允許尺寸變化的兩個(gè)界限值。2.1.2孔和軸 為了把光滑圓柱體的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用廣泛化，GB/T3212005規(guī)定了孔和軸的新定義。1. 孔2.軸圖2-2鍵與鍵槽a)輪轂孔b)平鍵

2、c)軸2.1基本術(shù)語及定義2.1.3尺寸偏差與公差1. 尺寸偏差(1)實(shí)際偏差是指實(shí)際尺寸減去基本尺寸所得的代數(shù)差，用Ea和ea表示。(2)極限偏差是指極限尺寸減去基本尺寸所得的代數(shù)差。2. 尺寸公差3. 標(biāo)準(zhǔn)公差2.1基本術(shù)語及定義表2-1標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值(摘自GB/T 1800.31998)2.1基本術(shù)語及定義2.1.4公差帶圖1.公差帶2.公差帶圖的畫法圖2-3各尺寸之間的關(guān)系及公差帶圖2.1.5有關(guān)配合的術(shù)語和定義1. 配合2.1基本術(shù)語及定義2. 間隙或過盈3. 配合的種類(1)間隙配合具有間隙(包括最小間隙為零)的配合稱為間隙配合。圖2-4間隙配合2.1基本術(shù)語及定義(2)過盈配合具有

3、過盈(包括最小過盈為零)的配合稱為過盈配合。圖2-5過盈配合(3)過渡配合既可能具有間隙也可能具有過盈的配合稱為過渡配合。2.1基本術(shù)語及定義圖2-6過渡配合4.配合公差5.配合公差帶圖2.1基本術(shù)語及定義例2-1已知某配合的基本尺寸為?60mm，配合公差Tf=0.049mm，最大間隙Xmax=0.019mm，孔的公差Th=0.030mm，軸的下偏差ei=+0.011mm，試畫出該配合的尺寸公差帶圖與配合公差帶圖，并判斷配合的類型。解：1)求孔和軸的極限偏差。2)畫出尺寸公差帶圖和配合公差帶圖(見圖2-7)。3) 求最大過盈。圖2-7例2-1圖(圖中偏差單位為mm)2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基

4、本構(gòu)成2.2.1標(biāo)準(zhǔn)公差系列 前面介紹了標(biāo)準(zhǔn)公差的概念，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)公差系列見表2 1。2.2.2基本偏差系列1.基本偏差2.基本偏差代號(hào)圖2-8基本偏差系列圖a)孔b)軸2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)成3.基本偏差的特點(diǎn)表2-2常用尺寸(500mm)的軸的2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)成2.js的數(shù)值：若IT的數(shù)值(m)為奇數(shù)，則取js(IT-1)/2。2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)成表2-2常用尺寸(500mm)的軸的2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)成表2-2常用尺寸(500mm)的軸的2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)成表2-3常用尺寸(500mm)的孔的2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)

5、準(zhǔn)的基本構(gòu)成2.JS的數(shù)值：對(duì)于IT7IT11，若IT的數(shù)值(m)為奇數(shù)，則取JS=(IT-1)/2。3.特殊情況：當(dāng)基本尺寸大于250315mm時(shí)，M6的ES等于9(不等于11)。2.2.3基準(zhǔn)制 任意變更孔、軸公差帶的相對(duì)位置，就可以組成不同性質(zhì)、不同松緊程度的配合。1.基孔制2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)成圖2-9基準(zhǔn)制配合a)基孔制b)基軸制間隙配合過渡配合過渡或過盈配合過盈配合(注：基準(zhǔn)件公差畫有兩條虛線，一條表示公差等級(jí)較低，一條表示公差等級(jí)較高。當(dāng)公差等級(jí)較高時(shí)，過渡配合可能成為過盈配合)2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)成2.基軸制2.2.4公差帶代號(hào)和配合代號(hào)1. 公差帶代號(hào)

6、2. 配合代號(hào)圖2-10尺寸公差帶的標(biāo)注形式2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)成圖2-11配合代號(hào)的標(biāo)注例2-2查表確定兩種配合的極限偏差，繪制公差帶圖與配合圖，2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)成計(jì)算極限間隙或極限過盈。(1)?30H7/p6解：1)查表確定孔和軸的標(biāo)準(zhǔn)公差。2)查表確定軸的基本偏差。3)查表確定孔的基本偏差。4)計(jì)算軸h6的另一極限偏差。5)計(jì)算孔的另一極限偏差。6)配合代號(hào)可標(biāo)注為7)繪制公差與配合圖解，如圖2-12所示。2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)成圖2-12例2-2圖a)?30H7/p6公差帶圖b)?30P7/h6公差帶圖c)配合圖解8)計(jì)算極限過盈。2.2.5一般、

7、常用和優(yōu)先的公差帶與配合2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)成GB/T 180041999規(guī)定了20種公差等級(jí)和孔、軸各28種基本偏差，其中基本偏差j僅保留j5j8四個(gè)公差等級(jí)，J僅保留J6J8三個(gè)公差等級(jí)。1. 一般、常用和優(yōu)先的公差帶圖2-13孔的一般、常用和優(yōu)先的公差帶2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)成圖2-14軸的一般、常用和優(yōu)先的公差帶2. 一般、常用和優(yōu)先的配合2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)成表2-4基孔制優(yōu)先、常用配合(摘自GB/T 18011999)2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)成表2-5基軸制優(yōu)先、常用配合(摘自GB/T 18011999)2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)成2

8、.2.6一般公差(線性尺寸的未注公差)1.一般公差的定義2.GB/T表2-6線性尺寸的未注極限偏差的數(shù)值 (摘自GB/T 18042000)(單位：mm)2.2極限與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)成表2-7倒圓半徑與倒角高度尺寸的極限偏差數(shù)值(摘自GB/T 18042000) (單位：mm)3.線性尺寸的一般公差的應(yīng)用2.2.7標(biāo)準(zhǔn)溫度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)溫度20。2.3極限與配合的選用2.3.1基準(zhǔn)制的選用選擇基準(zhǔn)制時(shí)，應(yīng)從結(jié)構(gòu)、工藝性及經(jīng)濟(jì)性等方面綜合分析考慮，并遵守下列原則：1)一般情況下優(yōu)先選用基孔制。2)在有明顯經(jīng)濟(jì)效益的前提下可以選用基軸制。 當(dāng)采用冷拔鋼直接做軸時(shí)，選用基軸制可以省掉軸的加工工序。

9、這種情況主要用在農(nóng)業(yè)機(jī)械和紡織機(jī)械中。 在特小尺寸(其加工尺寸1mm)配合中，加工小尺寸的精密軸比同級(jí)孔要難。在儀表、無線電等工程中，直接使用光軋成形的鋼絲直接做軸，比較經(jīng)濟(jì)。2.3極限與配合的選用 根據(jù)結(jié)構(gòu)需要和加工方便，宜采用基軸制。例如，同一基本尺寸(直徑)的軸與多個(gè)孔配合時(shí)，采用基軸制較為經(jīng)濟(jì)。例如，在內(nèi)燃機(jī)中的活塞銷同時(shí)與連桿襯套孔和活塞銷孔配合，如圖2-15a所示。根據(jù)工作需要及裝配性，活塞銷與活塞銷孔要求相對(duì)靜止采用過渡配合，而與連桿襯套孔要求相對(duì)運(yùn)動(dòng)采用間隙配合。若采用基孔制配合如圖2-15b所示，銷軸做成兩頭大中間小，既加工麻煩又難于裝配。若采用如圖2-15c所示的基軸制，銷

10、軸做成光軸一次加工成形，加工方便，裝配性好。圖2-15活塞銷與活塞銷孔及連桿襯套孔的配合2.3極限與配合的選用3)與標(biāo)準(zhǔn)件配合時(shí)以標(biāo)準(zhǔn)件為基準(zhǔn)件。圖2-16與標(biāo)準(zhǔn)件配合實(shí)例4)特殊情況下允許采用非基準(zhǔn)制。2.3.2公差等級(jí)的選用2.3極限與配合的選用 公差等級(jí)不僅直接與零件的工作性能有關(guān)，而且決定加工難易和制造成本。(1)孔和軸的工藝等價(jià)性孔和軸的工藝等價(jià)性是指孔和軸加工難易程度應(yīng)相當(dāng)。表2-8按工藝等價(jià)選擇公差等級(jí)(2)與相配件的精度匹配例如，齒輪孔與軸的配合，其公差等級(jí)參考齒輪的精度等級(jí)確定。2.3極限與配合的選用(3)聯(lián)系配合與加工裝配成本滿足配合公差要求，所選孔、軸應(yīng)符合TD+TdTf

11、；在此前提下，為了降低成本，應(yīng)盡可能取較低等級(jí)。(4)參考企業(yè)的加工能力各種加工方法能達(dá)到的公差等級(jí)見表2-9。2.3極限與配合的選用表2-9各種加工方法能達(dá)到的公差等級(jí)2.3極限與配合的選用(5)參考已有的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公差等級(jí)的應(yīng)用范圍見表2-10。表2-10公差等級(jí)的應(yīng)用范圍2.3極限與配合的選用表2-11常用公差等級(jí)的應(yīng)用2.3極限與配合的選用2.3.3配合的選用確定了基準(zhǔn)制和公差等級(jí)之后，基準(zhǔn)件的公差帶以及非基準(zhǔn)件公差帶的大小均已確定。1.各類配合選擇的大體方向表2-12配合類別選擇的大體方向 指非基準(zhǔn)件的基本偏差代號(hào)。 緊固件指鍵、銷、螺釘。2.3極限與配合的選用2.各種基本偏差的特點(diǎn)和

12、應(yīng)用2.3極限與配合的選用表2-13各種基本偏差的特點(diǎn)和應(yīng)用2.3極限與配合的選用表2-13各種基本偏差的特點(diǎn)和應(yīng)用2.3極限與配合的選用表2-13各種基本偏差的特點(diǎn)和應(yīng)用2.3極限與配合的選用3.各類配合的選擇(1)間隙配合的選擇1)各種間隙配合的間隙程度。表2-14各種間隙配合間隙程度與摩擦類型2.g(G)、h(H)也可用于需拆卸的靜聯(lián)接配合。2)按相對(duì)運(yùn)動(dòng)的不同情況選擇間隙配合的基本偏差。表2-15按相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況選擇間隙配合的極限偏差3)間隙配合的修正。2.3極限與配合的選用表2-16不同工作情況對(duì)選擇間隙配合的影響(2)過盈配合的選擇1)傳遞轉(zhuǎn)矩的大小。2.3極限與配合的選用表2-17

13、各種過盈配合基本偏差的比較與選擇2)過盈配合的修正。2.3極限與配合的選用表2-18對(duì)選擇的過盈配合的修正表2-18對(duì)選擇的過盈配合的修正(3)過渡配合的選擇根據(jù)定心要求與拆卸情況選擇過渡配合，2.3極限與配合的選用可參考表2-19。表2-19各種過渡配合基本偏差的盈隙比較與選擇2.承受重負(fù)荷或沖擊、振動(dòng)大時(shí)，應(yīng)選較緊的配合。2.3.4公差配合選擇舉例例2-3有一配合，基本尺寸為?40mm，工作要求：Xmax=+0.068mm，Xmin=。要求選擇合適的配合代號(hào)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。解：1)選擇基準(zhǔn)制。2)確定公差等級(jí)。2.3極限與配合的選用3)確定非基準(zhǔn)件的基本偏差。4)檢驗(yàn)選擇結(jié)果。例2-4

14、有一配合，基本尺寸為?70mm，工作要求：Ymax=-0.062mm，Ymin=。要求選擇合適的配合代號(hào)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。解：1)選擇基準(zhǔn)制。2)確定公差等級(jí)。3)確定非基準(zhǔn)件的基本偏差。4)檢驗(yàn)選擇結(jié)果。2.4滾動(dòng)軸承的公差與配合2.4.1滾動(dòng)軸承公差1.滾動(dòng)軸承的精度等級(jí)2.滾動(dòng)軸承內(nèi)徑、外徑公差帶及特點(diǎn)圖2-17滾動(dòng)軸承內(nèi)徑與外徑的公差帶2.4滾動(dòng)軸承的公差與配合3.滾動(dòng)軸承與軸和外殼孔配合的基準(zhǔn)制圖2-18與滾動(dòng)軸承配合的軸和外殼孔的公差帶2.4滾動(dòng)軸承的公差與配合4.軸頸和外殼孔的公差帶2.4.2滾動(dòng)軸承配合的選擇滾動(dòng)軸承配合的選擇，對(duì)保證滾動(dòng)軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)使用壽命關(guān)系密切。

15、2.4滾動(dòng)軸承的公差與配合表2-20安裝向心軸承和角接觸軸承的軸頸公差帶2.4滾動(dòng)軸承的公差與配合表2-20安裝向心軸承和角接觸軸承的軸頸公差帶 凡對(duì)精度有較高要求的場(chǎng)合，2.4滾動(dòng)軸承的公差與配合應(yīng)用j5、k5代替j6、k6。 圓錐滾子軸承、角接觸球軸承配合對(duì)游隙影響不大，可用k6、m6代替k5、m5。 重負(fù)荷下軸承游隙應(yīng)選大于0組。 凡有較高精度或轉(zhuǎn)速要求的場(chǎng)合，應(yīng)選用h7(IT5)代替h8(IT6)等。 IT6、IT7表示圓柱度公差數(shù)值。表2-21安裝向心軸承和角接觸軸承的外殼孔公差帶2.4滾動(dòng)軸承的公差與配合2.對(duì)于輕合金外殼，應(yīng)選擇比鋼或鑄鐵外殼較緊的配合。2.4.3選擇滾動(dòng)軸承配合

16、時(shí)應(yīng)考慮的問題1.負(fù)荷方向與軸承套圈的相對(duì)關(guān)系2.負(fù)荷的大小表2-22負(fù)荷類型3.工作溫度4.徑向游隙5.轉(zhuǎn)速的影響6.公差等級(jí)的協(xié)調(diào)2.4滾動(dòng)軸承的公差與配合2.4.4配合表面的其他技術(shù)要求GB/T 2751993規(guī)定了與軸承配合的軸頸和外殼孔表面的粗糙度和形位公差要求，見表2 23、表2 24。表2-23軸和外殼孔的形位公差2.4滾動(dòng)軸承的公差與配合表2-24配合面的表面粗糙度(單位：m)2.4.5應(yīng)用舉例2.4滾動(dòng)軸承的公差與配合例2-5有一直齒圓柱齒輪減速器，已知該減速器的功率為5kW，小齒輪軸要求較高的旋轉(zhuǎn)精度，其兩端的軸承均為6210深溝球軸承(d50mm，D=110mm),額定動(dòng)

17、負(fù)荷Cr32000N，經(jīng)計(jì)算得到軸承承受的當(dāng)量徑向動(dòng)負(fù)荷Pr=4000N。試確定軸頸和外殼孔的公差帶，并將它們分別標(biāo)注在裝配圖上。解:1)確定負(fù)荷類型。2)確定負(fù)荷大小。3)確定與軸承配合的軸頸和外殼孔的公差帶。4)根據(jù)表2-23、表2-24選擇軸頸和外殼孔表面的粗糙度和形位公差要求。5)由于滾動(dòng)軸承為標(biāo)準(zhǔn)件，在裝配圖上只需標(biāo)出軸頸和外殼孔的公差帶代號(hào)。2.4滾動(dòng)軸承的公差與配合圖2-19軸承配合及軸頸與外殼孔的標(biāo)注(1)基本尺寸就是理想的設(shè)計(jì)尺寸，2.4滾動(dòng)軸承的公差與配合零件的實(shí)際尺寸越接近理想尺寸，則精度越高。(2)公差可以說是零件尺寸允許的最大偏差。(3)公差可以為正值、零，但不能為負(fù)值。(4)基本偏差可能為上偏差，也可能為下偏差。(5)某孔的實(shí)際尺寸小于與其配合的軸的實(shí)際尺寸，則該配合