_轴类零件的精度设计

第二章 轴类零件的精度设计,第二章 轴类零件的精度设计,轴类零件的特点轴是组成机械的典型零件，它支撑着其它转动件回转并传递扭矩，同时又通过轴承与机器的机架连接。 轴类零件是旋转零件，其长度大于直径，由外圆柱面、圆锥面、内孔、螺纹及相应端面所组成。根据功用和结构形状，轴类有多种形式，如光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、偏心轴、曲轴、凸轮轴等。,轴类零件的技术要求,加工质量（满足精度设计要求） 加工精度 表面粗糙度材料和毛坯 （满足强度刚度设计要求） 材料的选取及热处理 毛坯种类及其制造方法,轴类零件的精度要求,尺寸精度 主要指轴的直径尺寸精度和轴长尺寸精度。 几何形状精度 一般指轴承轴颈的几何形状精度（圆度、圆柱度）要求。 相互位置精度 轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的轴颈）相对于轴承轴颈间的同轴度是其相互位置精度的普遍要求；还有内外圆柱面的同轴度，轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。（径向圆跳动 、端面圆跳动 ） 表面粗糙度 （表面微观几何形状精度要求）,2.2 尺寸精度的设计,重要性 是机械产品设计中的重要部分，对产品的使用精度、使用性能及加工成本影响极大；设计内容 基准制、标准公差等级和配合种类等三方面的选择；设计原则 在满足使用要求的前提下，获取最佳的技术经济效益。,2.2.1 公差与配合的选择原则,了解数量众多的公差带中的国家标准规定的孔、轴的一般、常用和优先选用的公差带。了解国家标准规定的孔、轴的一般、常用和优先选用的公差带。确定基准制、公差等级与配合种类。公差与配合的选择原则实质上是尺寸的精度设计,一般、常用、优先轴公差带,GB/T 1800.3-1998规定了20个标准公差等级和孔、轴各28个基本偏差，孔轴可得到543（孔）、544（轴）种不同的公差带。GB/T 1800.4-1999对公差带作了限制：500mm，孔：202种；轴：204种公差带； 500-3150mm，孔：82种；轴：79种公差带。GB/T 1801-1999对公差带作了进一步的限制，以降低成本，方便使用。,一般、常用、优先轴公差带,1.尺寸公差带国家标准: 20个公差等级、28种基本偏差孔公差带： 20273 = 543 (J6、J7、J8)轴公差带: 20274 = 544 (j5、j6、j7、j8),选用原则：选用公差带时，应按优先、常用、一般、任意公差带的顺序选用,共116种，其中常用公差带（方框内）46种，优先公差带（内）13种。,一般、常用、优先孔公差带,不大于500毫米一般、常用优先孔公差带,共105种，其中常用公差带（方框内）31种，优先公差带（括号内）13种。,基孔制中有59种常用配合，13种优先配合。,基轴制有47种常用配合，13种优先配合 。,2.2.2 基准配合制的选择,1. 基孔配合制的选择 一般情况下，优先采用基孔配合制。 2. 基轴配合制的应用场合1)用冷拉钢制圆柱型材制作光轴作为基准轴,这一类圆柱型材的规格已标准化，尺寸公差等级一般为IT7IT9。它作为基准轴，轴径可以免去外圆的切削加工，只要按照不同的配合性质来加工孔，可实现技术与经济的最佳效果。,2.2.2 基准配合制的选择,2) “一轴多孔”，而且构成的多处配合的松紧程度要求不同的场合 所谓“一轴多孔”指一轴与两个或两个以上的孔组成配合。如图2.18(a)所示内燃机中活塞销与活塞孔及连杆套孔的配合，它们组成三处两种性质的配合。如图2.18(b)所示采用基孔配合制，轴为阶梯轴，且两头大中间小，既不便加工，也不便装配。,2.2.2 基准配合制的选择,(a) 内燃机中活塞销与活塞孔及连杆套孔的配合1活塞销；2活塞；3连杆小头孔 图2.18 一轴多孔且配合性质不同场合应用基轴制的选择示例,2.2.2 基准配合制的选择,(b) 基孔制配合的孔、轴公差带和孔、轴 (c) 基轴制配合的孔、轴公差带和孔、轴图2.18 一轴多孔且配合性质不同场合应用基轴制的选择示例,2.2.2 基准配合制的选择,3)轴为标准件或标准部件(如：键、销、轴承等) 如图1.1中的轴承外圈外径与箱座孔的配合(110J7)、输出轴上键与输出轴上的键槽的配合16 N9/h8和键与齿轮毂槽的配合16Js9/h8)均采用基轴配合制。4). 非基准制应用的场合 国家标准规定：为了满足配合的特殊需要，允许采用非基准制配合，即采用任一孔、轴公差带(基本偏差代号非H的孔或h 的轴)组成的配合。如右图的端盖与轴承孔的配合，及P32图1-14。,2.2.3 尺寸公差等级的选择,1. 公差等级的选择原则在满足使用性能的前提下，尽量选取较低的公差等级。所谓“较低的公差等级”是指：假如IT7级以上(含IT7)的公差等级均能满足使用性能要求，那么，选择IT7级为宜。它既保证使用性能，又可获得最佳的经济效益。,IT01 IT1 用于量块的尺寸公差（相当于量块的1、2、3级精度）IT1 IT7 用于量规的尺寸公差，这些量规常用于检验 IT6 IT16的孔和轴IT2 IT5 用于非常精密配合及精密量规(滚动轴承各零件的配合)IT5 IT10 用于有精度要求的重要和较重要配合 (5、6级：精密； 7、8级：一般精度；9、10级：一般要求）IT11、IT12 用于不重要的配合IT12 IT18 用于非配合尺寸 （未注尺寸精度、毛坯公差等）,公差等级的应用范围,二、极限与配合的选用,公差等级的选用 选择考虑：,6.熟悉常用公差等级的应用,5.在非基准制配合中，有的零件精度要求不高，可与相配合零件的公差等级之差23级。,2.2.3 尺寸公差等级的选择,2. 公差等级的选择方法1)类比法。 即经验法。所谓类比法，就是参考经过实践证明合理的类似产品的公差等级，将所设计的机械(机构、产品)的使用性能、工作条件、加工工艺装备等情况与之进行比较，从而确定合理的公差等级。对初学者来说，多采用类比法，此法主要是通过查阅有关的参考资料、手册，并进行分析比较后确定公差等级。类比法多用于一般要求的配合。2) 计算法。 所谓计算法是指根据一定的理论和计算公式计算后，再根据极限与配合的标准确定合理的公差等级。即根据工作条件和使用性能要求确定配合部位的间隙或过盈允许的界限，然后通过计算法确定相配合的孔、轴的公差等级。计算法多用于重要的配合。3. 采用类比法确定公差等级应考虑的几个问题1)了解各个公差等级的应用范围。公差等级的应用范围见P32.2)熟悉各种工艺方法的加工精度。公差等级与加工方法的关系见表1-20。,各种加工方法可能达到的公差等级,2.2.3 尺寸公差等级的选择,3)轴和孔的工艺等价性。基本尺寸不大于500mm时，高精度(IT8)孔比相同精度的轴难加工，为使相配的孔与轴加工难易程度相当，即具有工艺等价性，一般推荐孔的公差等级比轴的公差等级低一级；通常6、7、8级的孔分别与5、6、7级的轴配合。低精度(IT8)的孔和轴采用同级配合。4)相配件或相关件的结构或精度 配合精度要求不高时，允许孔、轴公差等级相差2级或2级以上，以降低加工成本。如图1.14中95K7/d11、60D10/js65)协调与相配零(部)件的精度关系。例如：与滚动轴承配合的轴或孔的公差等级应与滚动轴承的公差等级相匹配。又如：带孔的齿轮，其孔的公差等级是按照齿轮的精度等级(查表11-21)选取的；而与齿轮孔相配合的轴的公差等级应与齿轮孔的公差等级相匹配，如图1.1中56H7/h6。,1. 孔、轴间是否有相对运动2. 孔、轴间的受载情况3. 孔和轴的定心精度要求4. 带孔零件和轴的拆装情况5. 孔和轴工作时的温度6. 装配变形7. 生产类型,2.2.4 配合的选择,2.2.4 配合的选择,1. 配合选择的方法 有类比法、计算法和试验法3种。1)类比法。 同公差等级的选择相似，大多通过查表将所设计的配合部位的工作条件和功能要求与相同或相似的工作条件或功能要求的配合部位进行分析比较，对于已成功的配合作适当的调整，从而确定配合代号。此选择方法主要应用在一般、常见的配合中。,2.2.4 配合的选择,2）计算法。计算法主要用于两种情况： 一是用于保证与滑动轴承的间隙配合，当要求保证液体摩擦时，可以根据滑动摩擦理论计算允许的最小间隙，从而选定适当的配合； 二是完全依靠装配过盈传递负荷的过盈配合，可以根据要求传递负荷的大小计算允许的最小过盈，再根据孔、轴材料的弹性极限计算允许的最大过盈，从而选定适当的配合。,2.2.4 配合的选择,3)试验法。 试验法主要用于新产品和特别重要配合的选择。这些部位的配合选择，需要进行专门的模拟试验，以确定工作条件要求的最佳间隙或过盈及其允许变动的范围，然后，确定配合性质。这种方法只要实验设计合理、数据可靠，选用的结果比较理想，但成本较高。,2.2.4 配合的选择,2. 配合选择的任务 当基准配合制和孔、轴公差等级确定之后，配合选择的任务是：确定非基准件(基孔配合制中的轴或基轴配合制中的孔)的基本偏差代号。,2.2.4 配合的选择,3. 配合选择的步骤采用类比法选择配合时，可以按照下列步骤选择。1)确定配合的大致类别。根据配合部位的功能要求，确定配合的类别。功能要求及对应的配合类别见表1-23，可按表中的情况进行。2)根据配合部位具体的功能要求，通过查表，比照配合的应用实例，参考各种配合的性能特征(见表1.21表1.23)，选择较合适的配合。即确定非基准件的基本偏差代号。,2.2.4 配合的选择,4. 各类配合的选择 各类配合的选择主要依据配合部位的功能要求、各类配合的性能特征选择松紧合适的配合。1)间隙配合的选择 间隙配合主要应用的场合：孔轴之间有相对运动和需要拆卸的无相对运动的配合部位。2)过渡配合的选择 过渡配合主要应用的场合：孔与轴之间有定心要求，而且需要拆卸的静联接(即无相对运动)的配合部位。3)过盈配合的选择 过盈配合主要应用的场合：孔与轴之间需要传递扭矩或准确定心的静联接(即无相对运动)的配合部位。,类比法,了解本机构的工作条件及性能,了解同类机构的设计要求、性能及实践结果,了解标准公差带形成配合的特征,间隙配合:考虑运动特性、运动条件及运动精度,温度 等条件,2.2.4 配合的选择,1) 间隙配合的选择 主要应用的场合：孔轴之间有相对运动和需要拆卸的无相对运动的配合部位。,各种间隙配合的性能特征,过渡配合:考虑定心精度和对拆卸的要求,用于定位精 度比较高,并要求可拆卸的相对静止的联结,一般按 Xmax确定基本偏差代号,2.2.4 配合的选择,2) 过渡配合的选择 过渡配合主要应用的场合：孔与轴之间有定心要求，而且需要拆卸的静联接(即无相对运动)的配合部位。,各种过渡配合的性能特征,过盈配合:考虑负荷的大小、特性、所用材料的许用 应力,装配条件,装配变形及温度等,过盈小:用键传递扭矩 好拆卸过盈大:靠结合力传递扭矩 不好拆卸,为保证联结强度,按 Ymin 选取基本偏差代号,2.2.4 配合的选择,3) 过盈配合的选择 过盈配合主要应用的场合：孔与轴之间需要传递扭矩或准确定心的静联接(即无相对运动)的配合部位。,各种过盈配合的性能特征,配合类别选择的一般方向,1、结合件间有相对运动,轴向移动件间的间隙要比旋转运动件的间隙大。,高速回转运动要比低速回转运动的间隙大,运动的准确性要求高或回转精度要求高，间隙应小。,当支撑数目多时，为补偿位置误差的影响间隙大。,润滑油的粘度大时间隙应稍大。,2.2.4 配合的选择,优先配合选用说明,1 间隙配合,间隙量非常大，用于很松、转动很慢的动配合；要求大公差与大间隙量的外露部件；要求装配方便的很松的配合。,间隙量很大的自由转动配合，用于精度非主要要求时，或有大的温度变动、高转速或大的轴颈压力时。,H8,f7,F8,h7,间隙不大的转动配合。用于中等转速与中等轴颈压力的精确转动；也可用于装配较容易的中等定位配合。,间隙很小的滑动配合。用于不希望自由转动，但可以自由移动和滑动；也可用于要求明确的定位配合。,H7,在最小实体条件下的间隙量由公差等级决定。,在最大实体条件下的间隙为零。,均为间隙定位配合，零件可自由装拆，而工作时一般相对静止不动。,（1）大间隙,大间隙配合，用于不重要的配合或高温及工作条件较差处的配合。,管道法兰连接配合，外径采用很松的配合,2.2.4 配合的选择,（2）正常间隙,基本偏差D(d)E(e)为较大间隙配合，使用于IT6IT11级。图为C616尾架部位，偏心轴815与尾架体802有前后两孔相配合，为补偿尾架体前后两孔同轴度误差，及便于装配，采用较松的配合H8/d8。,偏心轴与尾架体配合,配合的间隙较大，多用于精度要求不高、易于转动的支撑，如球磨机、轧钢机等重型机械的滑动轴承、密封盖与轴的配合；或用与大跨距支撑和多支点支撑,内燃机主轴承,为较小间隙的配合，用于精密机构、转速较低的滑动配合，如分度头的主轴与轴承配合，还用于同轴度要求较高，工作中要求能快速装拆的定位配合。,钻套及衬套的配合,2.2.4 配合的选择,IT1IT12都可用，常用于有低速滑动的配合，或用于要求精确定心的、便于拆卸的静联接的配合。,最小间隙配合,车床尾座配合,（3）小间隙,3 承受载荷的性质,在过盈配合中，承受动载荷要比承受静载荷的过盈大。,在间隙配合中，承受动载荷要比承受静载荷的间隙小。,4 定心精度的要求,结合件间定心精度要求高时，当有相对运动时，间隙应小；当无相对运动时，过盈应小。,5 工作温度,若孔的温度高于轴温,对过盈配合,过盈应大;对间隙配合,间隙应小。,若轴的温度高于孔温,对过盈配合,过盈应小;对间隙配合,间隙应大。,2 结合件间无相对运动,结合件间靠过盈来保证传递较大转矩或轴向力时过盈应大；如果加附加紧固件而不单纯靠结合面间的过盈，过盈小。,过渡配合，用于精密定位,过渡配合，允许有较大过盈的更精密定位,2 过渡配合,刚性联轴节的配合,冲床齿轮与轴配合，一般大修时才拆卸，加键后传递冲击力矩,齿轮与轴的配合,蜗轮青铜轮缘与轮辐的配合,带轮与轴的配合,n6-重载、有冲击振动载荷,m6-中等载荷具有冲击振动载荷,k6-中等载荷,js6-轻载荷不太重要的地方,齿轮与轴的配合,过盈定位配合，即小过盈量配合。用于定位精度特别重要时，能以最好的定位精度达到部件的刚性及对中性要求。若要传递力，须加紧固件。,3 过盈配合,中等压入配合，适用于一般钢件；或用于薄壁件的冷缩配合；用于铸铁件可得到最紧的配合。当受冲击力时，须加紧固件。,压入配合，适用于可以承受高压力的零件，无需加紧固件。,联轴节与轴的结合,蜗轮与轴的结合,连杆小头孔与衬套的配合,40H6/r5,火车车轮与钢箍的配合,H6/u5,车床C616,例：要求某内燃机中，活塞销与活塞配合的间隙量在0-0.022mm之间；连杆与活塞销配合的间隙量不得大于0.005mm, 过盈量不大于0.017mm。试确定其配合。,解：1、活塞与活塞销之间的配合：,2、选用基轴制，故es0,XminEIes Xmin,XmaxESei Xmax,es+ Xmin EI ei-TD+ Xmax,TD=ES-EI,则EI0，选活塞偏差代号为30H6，,活塞与活塞销之间的配合为30H6 / h5,孔：6级 IT孔 13m 轴：5级 IT轴9m,Tf XmaxXmin 22 0=22m IT孔+IT轴,2、连杆与活塞销之间的配合：,XmaxESei Xmax,YmaxEIes Ymax,活塞销公差为30 h5,连杆公差等级IT6=13 m,TD=ES-EI,TD+es+ Ymax ES ei+ Xmax,ES =-4,查表： M对应数值为8+ ,公差等级为6时，4 故M对应的基本偏差为4,选连杆偏差代号为30M6, 与活塞销的配合为30M6 / h5,图样上未曾注出公差的尺寸称为未注公差尺寸。在车间一般加工条件下、机床设备一般加工能力可保证的公差。它代表经济加工精度。主要用于较低精度的非配合尺寸，可不检验。能简化制图，节省图样设计时间。,2.2.5 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差,标注方法：在图样上标注线性尺寸的一般公差，只需要在图样或技术文件中用国标号和公差等级代号标注即可。 例如： GB/T 1804m,GB/T1804国家标准规定了线性尺寸一般公差（未注公差） 的规范。,内容包括：线性尺寸的极限偏差数值、倒圆半径和倒角高度尺寸的极限偏差数值。,国标规定了四个公差等级： f级(精密级)、 m级(中等级)、 c级(粗糙级)、 v级(最粗级),2.2.5 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差,2.2.5 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差,表2.16 线性尺寸的极限偏差数值 (mm) 表2.17 倒圆半径和倒角高度尺寸的极限偏差数值 (mm),2.4.6 轴的精度设计示例,如图1.1所示的减速器装配图中的输出轴为例1、尺寸公差1）轴向尺寸 基本尺寸由结构设计确定，一般为一般公差，若有轴向定位要求，可根据装配要求确定公差；标注时须注意工艺基准及测量手段；2）径向尺寸 基本尺寸由强度刚度设计和结构设计确定，公差可按轴上各段的工作性质确定,l,为主基准为辅助基准,2.4.6 轴的精度设计示例,轴承轴颈 按轴承精度、工作状况、负荷、游隙及基本尺寸等查表6-6确定，本例中为 55k6；安装轴颈 安装齿轮的轴颈按齿轮精度等级确定公差等级，配合为过盈配合，并按使用中是否有装拆要求确定其过盈量；本例中为 58r6和 45n7；键的尺寸及精度 根据轴的基本尺寸查表可得；,1、视图一般只需一个主视图；在有键槽和孔的地方增加必要的局部剖面图；细小结构（如退刀槽、中心孔）局部放大图。设计时选用比例1:1。,2.4.6 轴的精度设计示例,2、标注尺寸对所有尺寸包括倒角、圆角都应标注无遗，或在技术要求中说明。不允许出现封闭的尺寸链。应根据加工工艺的要求选择基准面，进行标注；,2.4.6 轴的精度设计示例,3、标注尺寸公差凡有配合处的直径按装配图的配合性质标出尺寸的偏差。键槽的尺寸偏差及标注方法可查有关手册。 (键槽深度标注d-t的尺寸偏差) 在零件工作图上对尺寸及偏差相同的直径应逐一标注，不得省略；,2.4.6 轴的精度设计示例,2.4.6 轴的精度设计示例,尺寸公差带代号在零件图中的标注形式是以注公差尺寸的表示形式。可根据实际要求按下列三种形式标注。(1)标注基本尺寸和极限偏差值。如：55、16，此种标注一般适用在单件或小批量生产的产品零件图样上，应用较为广泛。如图2.15 (a)所示。(2)标注基本尺寸、公差带代号和极限偏差值。如：55k6 ()、16N9()，此种标注一般适用在中、小批量生产的产品零件图样上。如图2.15 (b)所示。(3)标注基本尺寸和公差带代号。如：55k6、16N9，此种标注适用在大批量生产的产品零件图样上。如图2.15 (c)所示。,2.4.6 轴的精度设计示例,(a) (b) (c) 图2.15 注公差尺寸标注形式,2.4.6 轴的精度设计示例,(a) (b) (c)图2.17 配合的标注方法,2.4.6 轴的精度设计示例,形状精度位置精度表面粗糙度,5、形位公差 下表列出了在轴上应标注的形位公差项目，供设计时参考。 轴的形位公差标注方法及公差值可参考有关手册。,形位公差的确定方法：类比法 计算法 参考公差及有关手册,形位公差的项目及符号(共14项),跳动,形位公差带具有的四个特征形状、大小、方向和位置。,形位公差的要素,分类：（一）按结构特征分： 轮廓要素、中心要素；（二）按存在状态分： 实际要素、理想要素；（三）按所处地位分： 被测要素、基准要素；（四）按功能关系分： 单一要素、关联要素。,定义：构成零件几何特征的 点、线、面。,形状误差,形状误差一般是对单一要素而言的，仅考虑被测要素本身的形状的误差。形状误差评定时，理想要素的位置应符合最小条件。所谓最小条件是指被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小。,形状公差,被测要素：为直线、平面、圆和圆柱面。,形状公差带的特点：不涉及基准，它的方向和位置均是浮动的，只能控制被测要素形状误差的大小。,形状公差项目：直线度、平面度、圆度和圆柱度。,圆度,圆度公差带是垂直于轴线的任一正截面上半径差为公差值t的两同心圆之间的区域。如图所示，在垂直于轴线的任一正截面上，实际轮廓线必须位于半径差为公差值0.02mm的两同心圆内。,标注1,标注2,圆柱度,圆柱度公差带是半径差为公差值t的两同轴圆柱面之间的区域。如图所示，实际圆柱表面必须位于半径差为公差值0.05mm的两同轴圆柱面之间。,表3-11 圆度、圆柱度公差值(GB/T1184-1996) (m),圆度、圆柱度公差等级应用场合,位置误差,什么是位置误差？ 位置误差是对关联要素而言的，关联要素相对于基准有方位要求。因此，位置误差评定时，被测要素的理想要素的方位与基准有关。位置误差的分类有哪些？ 可分三种类型： （1）定向误差 （2）定位误差 （3）跳动,（1）定向误差,定义： 是被测实际要素对一具有确定方向的理想要素的变动量，该理想要素的方向由基准确定。评定方法： 定向误差值用定向最小包容区域（简称定向最小区域）的宽度或直径表示。,定向公差,定向误差 实际被测要素对具有确定方向的理想要素的变动量，该理想要素的方向由基准及理论正确角度确定。 定向误差值用定向最小包容区域（简称定向最小区域）的宽度 f 或直径f表示。,定向最小区域是与公差带形状相同，具有确定的方向，并满足最小条件的区域。,定向公差,关联被测要素对基准要素在规定方向上允许的变动量，特点：定向公差相对于基准有确定的方向，公差带的位置可以浮动；定向公差具有综合控制被测要素的方向和形状的职能。分为：平行度、垂直度和倾斜度。被测要素分为：直线和平面 被测和基准之间关系：线对线、线对面、面对线、面对面,平行度（一）,当两要素要求互相平行时，用平行度公差来控制被测要素对基准的方向误差。当给定一个方向上的平行度要求时，平行度公差带是距离为公差值t，且平行于基准平面（或直线或轴线）的两平行平面（或轴线）之间的区域。,平行度 （二）,当给定互相垂直的两个方向时，平行度公差带是两对互相垂直的距离分别为t1和t2且平行于基准直线的两平行平面之间的区域。如图所示，d孔轴线必须位于公差值为0.1mm和0.2mm且平行于基准轴线的两对平行平面内。,平行度（三）,当给定任意方向时，平行度公差带是直径为公差值t且平行于基准轴线的圆柱面内的区域。如图所示，d孔轴线必须位于直径公差值 0.1mm，且平行于基准轴线的圆柱面内。,垂直度（一）,当两要素互相垂直时，用垂直度公差来控制被测要素对基准的方向误差。当给定一个方向上的垂直度要求时，垂直度公差带是距离为公差值t，且垂直于基准平面（或直径、轴线）的两平行平面（或直线）之间的区域。,垂直度（二）,当给定任意方向时，平行度公差带是直径为公差值t，且垂直于基准平面的圆柱面内的区域。如图所示, d孔轴线必须位于直径公差值 0.05mm，且平行于基准平面的圆柱面内。,倾斜度 （一）,当两要素在090之间的某一角度时，用倾斜度要求时，倾斜度公差带是距离为公差值t，且与基准平面(或直线、轴线)成理论正确角度的两平行平面(或直线) 之间的区域。,倾斜度（二）,当给定任意方向时，倾斜度公差带是直径为公差值t，且与基准平面成理论正确角度的圆柱面内的区域。如图所示，D孔轴线必须位于直径公差值0.05mm，且与A基准平面成45角，平行于B基准平面的圆柱面内。,二、 定向公差,定向公差带特点：,1. 定向公差用来控制被测要素相对于基准保持一定的方向（夹角为0、90或任意理论正确角度）。,2. 定向公差带具有综合控制定向误差和形状误差的能力。因此，在保证功能要求的前提下，对同一被测要素给出定向公差后，不需再给出形状公差，除非对它的形状精度提出进一步要求。,（2）定位误差,定义： 是被测实际要素对一具有确定位置的理想要素的变动量，该理想要素的位置由基准和理论正确尺寸来确定。评定方法： 定位最小区域是指以理想要素定位来包容被测实际要素时，具有最小宽度或直径的包容区域。,2. 定位公差,定义：关联实际要素对基准在位置上所允许的变动量。特点：定位公差带具有确定的位置，相对于基准的尺寸为理论正确尺寸；定位公差带具有综合控制被测要素位置、方向和形状的功能。种类：位置度、同轴度和对称度。,同轴度,同轴度用于控制轴类零件的被测轴线对基准轴线的同轴度误差。同轴度公差带是直径为公差值t，且与基准轴线同轴的圆柱面内的区域。如图所示。d孔轴线必须位于直径为公差值0.1mm，且与基准轴线同轴的圆柱面内。,双向打表法测量同轴度误差,壁厚差法测量同心度误差,对称度,对称度用于控制被测要素中心平面（或轴线）对基准中心平面（或轴线）的共面（或共线）性误差。如图所示，其公差带为距离为公差值0.1且相对基准的中心平面对称配置的两平行平面之间的区域。,差值法测量对称度误差,打表法测量对称度误差1被测工件；2被测槽定位块；3基准槽定位块；4量块组；5平板,翻转打表法测量键槽对称度误差,位置度,位置度用于控制被测要素（点、线、面）对基准的位置误差。位置度多用于控制孔的轴线在任意方向的位置误差。这时，孔轴线的位置度公差带是直径为公差值t，且轴线在理想位置的圆柱面内的区域。,三、 定位公差,3位置度 3.1位置度公差,线的位置度,任意方向上的线的位置度公差带是直径为公差值t，轴线在线的理想位置上的圆柱面内的区域。,三、 定位公差,3位置度,成组要素的位置度1,此位置度公差并未标注基准，因此，其几何图框对其它要素的位置是浮动的。,成组要素的几何图框：确定一组理想被测要素之间和（或）它们与基准之间正确几何关系的图形。,位置度公差不仅适用于零件的单个要素，而且适用于零件的成组要素。,三、 定位公差,3位置度 3.1位置度公差,成组要素的位置度2,此位置度公差标注了基准，因此，其几何图框对其它要素的位置是固定的。,位置度,位置度常用于控制孔组的位置误差。对零件上的一组孔的位置的精度要求通常可以分为两个方面：组内各孔间的位置精度和孔组相对于基准面的位置精度。当两者要求不同时，可采用复合位置度来明确对孔组的位置要求。,三、 定位公差,定位公差特点：,1. 定位公差用来控制被测要素相对基准的定位误差。公差带相对于基准有确定的位置。2. 定位公差带具有综合控制定位误差、定向误差和形状误差的能力。因此，在保证功能要求的前提下，对同一被测要素给出定位公差后，不再给出定向和形状公差。除非对它的形状或（和）方向提出进一步要求，可再给出形状公差或（和）定向公差。,定向和定位的相同点和不同点,相同点：,都是将被测实际要素与其理想要素进行比较。,不同点：,它们的区别在于确定理想要素方位的条件各有不同。 确定定向误差时，理想要素首先受到相对于基准的方向的约束，然后使实际要素对它的最大变动量为最小，这种大变动量最小已“定向”的前提，显然与形状误差中涉及的最小条件有所区别，称为定向最小条件。 至于定位误差，则理想要素置于相对于基准某一确定有位置上，其定位条件可称为定位最小条件。,（3）跳动,跳动的分类： 它可分为圆跳动和全跳动。 圆跳动：是指被测实际表面绕基准轴线作无轴向移动的回转时，在指定方向上指示器测得的最大读数差。 全跳动：是指被测实际表面绕基准轴线作无轴向移动的回转，同时指示器作平行或垂直于基准轴线的移动，在整个过程中指示器测得的最大读数差。 跳动是某些形位误差的综合反映。,跳动公差,跳动公差用来控制跳动，是以特定的检测方式为依据的公差项目。跳动公差包括圆跳动公差和全跳动公差。是关联实际要素绕基准轴线回转一周或几周时所允许的最大跳动量。跳动公差带相对于基准轴线有确定的位置；可以综合控制被测要素的位置、方向和形状。1）圆跳动 2）全跳动 （1）径向圆跳动 （1）径向全跳动 （2）端面圆跳动 （2）端面全跳动 （3）斜向圆跳动,径向圆跳动,径向圆跳动 公差带是在垂直于基准轴线的任一测量平面内半径差为公差值t，且圆心在基准轴线上的两同心圆。如图所示，d圆柱面绕基准轴线作无轴向移动回转时，在任一测量平面内的径向跳动量不得大于公差值0.05mm。,端面圆跳动,端面圆跳动公差带是在与基准轴线同轴的任一直径的测量圆柱面上，沿母线方向宽度为公差值t的圆柱面区域。如图所示。当零件绕基准轴线作无轴向移动回转时，左端面上任一测量直径处的轴向跳动量均不得大于公差值0.05mm。,斜向圆跳动,斜向圆跳动公差带是在与基准主轴线同轴的任一测量圆锥面上，沿母线方向宽度为公差值t的圆锥面区域，如图所示，除特殊规定外，其测量方向是被测面的法线方向。,全跳动,全跳动分为径向全跳动公差和端面全跳动公差。径向全跳动的公差带与圆柱度公差带的形状是相同的，但前者的轴线与基准轴线同轴，后者的轴线是浮动的，随圆柱度误差形状而定。端面全跳动的公差带与端面对轴线的垂直度公差带是相同的，因此两者控制位置误差的效果也是一样的。,径向全跳动,径向全跳动的公差带是半径差为公差值t，且与基准轴线同轴的两圆柱面之间的区域。如图所示d圆柱面绕基准轴线作无轴向移动的连续回转，同时，指示表作平行于基准轴线的直线移动，在整个测量过程中，指示表的最大读数差不得大于公差值0.05mm。径向全跳动是被测圆柱面的圆柱度误差和同轴度误差的综合反映。,端面全跳动,端面全跳动的公差带是距离为公差值t，且与基准轴线垂直的两平行平面之间的区域。如图所示，端面绕基准轴线作无轴向移动的连续回转，同时，指示表作垂直于基准轴线的直线移动，在整个测量过程，指示表的最大读数差不得大于公差值0.05mm。,表4.25 同轴度、对称度、径向圆跳动公差等级应用场合,表3-13 同轴度、对称度、圆跳动和全跳动公差值(GB/T 11841996) (m),形位公差基准的选择,选择形位公差项目的基准时，主要根据零件的功能和设计要求，并兼顾基准统一原则和零件结构特征等几方面来考虑。(1)遵守基准统一原则，即设计基准、定位基准和装配基准是同一要素。这样，既可以减少因基准不重合而产生的误差，又可以简化工夹量具的设计、制造和检测过程。(2)选用三基面体系时，应选择对被测要素的功能要求影响最大或定位最稳的平面(可以定位三点)作为第一基准；影响次之或窄而长的表面(可以定位二点)作为第二基准；影响小或短小的表面(定位一点)作为第三基准。(3)任选基准只适合于表面形状完全对称，装配时无论正反、上下颠倒均能互换的零件。任选基准比指定基准要求严，故不经济。,满足零件使用要求的前提下，尽量选用低的公差等级。(1) 形位公差和尺寸公差的关系 一般满足关系式：T形状T位置T尺寸(2) 有配合要求时形状公差与尺寸公差的关系T形状KT尺寸 常用尺寸公差等级IT5IT8的范围内，通常取K2565 (3) 形状公差与表面粗糙度的关系 一般情况下，表面粗糙度的Ra值约占形状公差值的2025(4) 考虑零件的结构特点(5) 凡有关标准已对形位公差作出规定的，如与滚动轴承相配的轴和壳体孔的圆柱度公差、机床导轨的直线度公差、齿轮箱体孔的轴线的平行度公差等，都应按相应的标准确定。,形位公差等级(公差值)的选择,应用未注公差的总原则是： 实际要素的功能允许形位公差等于或大于未注公差值，一般不需要单独注出，而采用未注公差。 如功能要求允许大于未注公差值，而这个较大的公差值会给工厂带来经济效益，则可将这个较大的公差值单独标注在要素上， 因此，未注公差值是一般机床或中等制造精度就能保证的形位精度，为了简化标注，不必在图样上注出的形位公差。 图样上没有具体注明形位公差值的要素，其形位精度由未注形位公差控制。国家标准将未注形位公差分为 H、K、L 三个公差等级，精度依次降低。,未注形位公差的规定,直线度、平面度的未注公差值(GB/T 11841996) (mm),垂直度的未注公差值(GB/T 11841996) (mm),对称度的未注公差值(GB/T 11841996) (mm),圆跳动的未注公差值(GB/T 11841996) (mm),小 结,1、直线度是用来限制被测实际直线形状误差的一项指标。,2、平面度是用来限制实际平面形状误差的一项指标。,3、圆度是限制回转体的正截面或过球心的任意截面轮廓圆形状误差的一项指标。,4、圆柱度是综合限制圆柱体正截面和纵截面的圆柱形状误差的一项指标。,5、线轮廓度是限制平面曲线形状误差的一项指标。,6、面轮廓度是限制空间曲面轮廓形状误差的一项指标。,7、平行度是限制实际要素对基准在平行方向上的变动量,8、垂直度是限制实际要素对基准在垂直方向上变动量,9、倾斜度是限制实际要素对基准在倾斜方向上变动量,10、同轴度是限制被测轴线偏离基准轴线的程度,11、对称度是限制被测中心要素偏离基准中心要素的程度,12、位置度是限制被测点线面的实际位置对其理想位置变动量,13、圆跳动是限制指定测量面内被测要素轮廓圆的跳动,14、全跳动是限制整个被测表面跳动的一项指标,小 结,形位公差的标注,国家标准规定，在技术图样中形位公差应采用框格代号标注。无法采用框格代号标注时，才允许在技术要求中用文字加以说明，但应做到内容完整，用词严谨。,图3-1 形位公差框格,1公差框格的标注 (1) 第一格 形位公差特征的符号。(2) 第二格 形位公差数值和有关符号。 (3) 第三格和以后各格 基准字母和有关符号。规定不得采用E、F、I、J、L、M、O、P和R等九个字母。,以公差框格的形式标注（两格或多格） 0.05 A 公差特征符号 公差值 基准 指引线 (从表3-1中选) (以mm为单位) (由基准字母表示) (指向被测要素)注意:公差值 如