GBT5371-2004极限与配合过盈配合的计算和选用.pdf

十 嗽 1 7 . 0 4 0 . 1 0 督黔 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 G B / T 5 3 7 1 -2 0 0 4 代替 G B / T 5 3 7 1 -1 9 8 5 极限与配合过盈配合的计算和选用 Li m i t s and f i t s - The c al c u l at i o n and s e l e c t i o n of i nt e r f e r e nc e f i t s 2 0 0 4 - 1 1 - 1 1 发布2 0 0 5 - 0 7 - 0 1实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 GB/ T 5 3 7 1 -2 0 0 4 目次 前言 ， ， 皿 7 范 围 ， 1 2 规范性引用文件 ， 1 3 术语和定义 ， 1 4 计算用的符号 ， ， ， . . . . . . . . 3 5 计算 和选用 ， ， . . . . . . . 4 一 附录 A( 资料性附录) 常用材料的摩擦系数、 弹性模量、 泊松比和线膨胀系数表 附录 B ( 资料性附录) 过盈配合的图算法 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 GB / T 5 3 7 1 -2 0 0 4 月 U吕 本标准是对 G B / T 1 8 0 0 极限与配合基础 中规定的过盈配合概念和选择的补充。 本标准代替 G B / T 5 3 7 1 -1 9 8 5 公差与配合过盈配合的计算和选用 。本标准与GB / T 5 3 7 1 相 比， 主要变化 如下: a ) 为与极限与配合系列标准统一， 修订了标准的名称; b ) 对与现行标准不一致的有关术语和基本概念进行了修订; c ) 增加了术语的英文名称; d ) 考虑到国内生产水平的发展， 取消了附录B和附录Do 本标准的附录 A、 附录B均为资料性附录。 本标准由全国产品尺寸和几何技术规范标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位: 机械科学研究院、 大同电力机车有限责任公司。 本标准主要起草人: 李晓沛、 张惠山。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为: GB/ T 5 3 7 1 -1 9 8 5 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 GB / T 5 3 71 -2 0 0 4 极限与配合 过盈配合的计算和选用 范 围 本标准规定了过盈配合计算的计算基础、 方法、 公式和配合的选择。 本标准适用于光滑圆柱面在弹性范围内的过盈联结计算和过盈配合的选用。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注 日期的引用文件， 其随后所有 的修改单( 不包括勘误的内容) 或修订版均不适用于本标准， 然而， 鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些引用文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件， 其最新版本适用于本标准。 G B / T 1 8 0 0 . 1 极限与配合基础第 1 部分: 词汇( e q v I S O 2 8 6 - 1 ) G B / T 1 8 0 0 . 2 极限与配合基础第2部分: 公差、 偏差和配合的基本规定( e q v I S O 2 8 6 - 1 ) G B / T 1 8 0 0 . 3 极限与配合 基础 第3 部分: 标准公差和基本偏差数值表( e q v I S O 2 8 6 - 1 ) G B / T 1 8 0 0 . 4 极限与配合标准公差等级和孔、 轴的极限偏差表( e q v I S O 2 8 6 - 2 ) G B / T 1 8 0 1 极限与配合公差带和配合的选择( e q v I S O 1 8 2 9 ) 术语和 定义 GB / T 1 8 0 0 . 1确 立的以及下列术语 和足义适用于本标准 。 3 . 1 过盈f S a mo u n t o f i n t e r f e r e n c e 过盈的绝对值。 3 . 2 基本过盈， S , b a s i c a m o u n t o f i n t e r f e r e n c e 选择过盈配合的基准值。对基孔制配合， 其值等于轴的基本偏差的绝对值; 对基轴制配合， 其值等 于孔的基本偏差的绝对值( 见图 1 ) e 轴 公差带轴 公 差 带 5 . . = 4+孔的公差 S; = 8 n 一 轴 的 公差 份叱将姗 图 1 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 GB / T 5 3 7 1 -2 0 0 4 3 . 3 过盈联接i n t e r f e r e n c e c o u p l i n g 利用过盈量使包容件和被包容件形成的固定联结。 3 . 3 . 1 纵向 过盈联接 l e n g t h w a y s i n t e r f e r e n c e c o u p l i n g 用压人法实现的过盈联结。 3 . 3 . 2 横向过盈联接t r a n s v e r s e i n t e r f e r e n c e c o u p l i n g 用胀缩法实现的过盈联结。 3 . 4 结合面 c o u p l i n g s u r f a n c e 在过盈联结中， 包容件和被包容件相接触的表面。 3 . 5 结合直径d , c o u p l in g d i a m e t e r 结合面的基本直径( 见图2 ) , 图 2 3 . 6 结合长度l , c o u p l i n g l e n g t h 结合面的基本长度( 见图 2 ) . 3 . 7 直径比q d i a m e t e r r a t i o 相配合的包容件和被包容件的小直径与大直径的比值。 包容件直径比 q . 等于结合直径d , 除以包容件外径 d , ( 见图2 ) . 被包容件直径比q ， 等于被包容件内径 d ; ( 见图2 ) 除以结合直径d , . 3 . 8 相对过盈f o p p o s e d a m o u n t o f i n t e r f e r e n c e 过盈量 s 与结合直径d , 的比值。 3 . 9 压平深度S p res s d e p t h 包容件或被包容件结合面的表面粗糙度， S 。 或 S( 见图3 ) , 3 . 1 0 压平f a m o u n t o f p r e s s 由于压平深度而使过盈减小的部分。其值等于包容件的压平深度 S 。 和被包容件的压平深度 S ， 之 和的两倍。 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 GB/ T 5 3 7 1 -2 0 0 4 图 3 3 . 1 1 结合压力 p , c o u p l i n g p r e s s u r e 作用在结合 面上的压力 。 3 . 1 2 直径变化f e c h a n g e a m o u n t o f d i a m e t e r 由于结合压力而使相配合的孔、 轴直径变化的量。 包容件直径变化量 。 。 为包容件内径的扩大量。 被 包容件直径变化量 e ， 为被包容件外 径的缩小量 3 . 1 3 有效过AI R S , a c t i v e a m o u n t o f in t e r f e r e n c e 在过盈联结中起作用的过盈量。其值等于包容件直径变化量 和被包容件直径变化量 。 ， 之和。 3 . 1 4 压入 力 P p r e s s - i n f o r c e 在实现纵 向过盈联结 的过 程中施 加的最大轴 向力。 3 . 1 5 压出力只， p re s s - o u t f o r c e 在解脱过盈 联结的过程 中施 加的最 大轴 向力 。 4 计 算用的符号 计算用的主要符合、 含义和单位列于表 t o 表 1 符号含义单位 a过 盈 量m n】 S , 有 效 过 盈 量 mm 么 基本过盈量 m n7 d , 结 合 直 径 m r l l d 包容件外径 m m d被 包 容 件 内 径 mm 1 ,结 合 长 度 mm 4 =包容件直径比 9被包容件直径比 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 GB / T 5 3 7 1 -2 0 0 4 表 1 ( 续 ) 符号含义单位 5 巴 包容件的压平深度 I nr l， S .被 包 容 件 的 压 平 深 度mm 已 .包 容 件 直 径 变 化 量mm eL被 包 容 件 直 径 变 化 量mm Pt结合压力N / mm 尸xl 压 人 力 N P , 压 出 力 N F轴 向 力 N M 扭 矩 N . mm F ,传 递 力 N 产摩 擦 系 数 沙 泊 松 比 口 3屈 服 极 限N/ m m 丁卜强 度 极 限N/ m m E 弹 性 模 量 N / m m Ra 轮廓算术平均偏差 mm 注: 除另有说明外， 表中符号再加下标“ a表示包容件; “ i 表示被包容件 计算和选 用 5 . 1 计算基础 5 . 1 . 1 本计算以两个简单厚壁圆桶在弹性范围内的联结为计算基础。弹性范围系指包容件和被包容 件由于结合压力而产生的变形与应力成线性关系， 亦即联结件的应力低于其材料的屈服极限( 。 ， 或 a s : ) 。 5 . 1 . 2 计算的假定条件 a ) 包容件与被包容件处于平面应力状态， 即轴向 应力v , = 0 ; b ) 包容件与被包容件在结合长度上结合压力为常数; c ) 材料的弹性模量为常数; d ) 计算的强度理论， 按变形能理论。 5 . 1 . 3 直径变化f的计算公式 a )包容件直径变化量 e P ; d ,1 + 、 . A d , . 二 一 一 一 一 万 夕 - 广- 于 二- 气一 I一 4 .乙. P ;d ,1 + q1 - 9a + V a b ) 被包容件 直径变化量 A d 1 + q ? I-1 - q ; A d f户 f d l + qq i1 - q v ; ) c ) 有效过盈量 S Q 氏=e . + e , 4 对于几何形状特殊或具有特殊应力的过盈联结， 需进行附加计算。 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 G B/ T 5 3 7 1 -2 0 0 4 5 . 2 计算方法 过盈联结采用公式法进行计算， 也可采用图算法进行计算， 图算法见附录B ( 资料性附录) 。 5 . 3 计算公式 5 . 3 . 1 过盈联结传递负荷所需的最小过盈量， 可按表 2 的公式进行计算。 表 2 序 号计算内容计算公式说明 1 传递负荷所需 的最小结合压力 传递扭矩 2 M 勿 州二 妥 不i i 丁 l , “ N 承 受 轴 向 力 户 f。 In 一 牙 二 万 ;F , d , 1i 18 - 保证联结件不产生塑性变形 C 8 m , . 7 58 . 配合的选择步骤: 初选基本过盈量 8 b 一 般情况可 取 。 。尧 旦 + s e m a,n 2 ，、一二 、 ， 、二一、 、_ L_ ，、 、氏.n +灰， 白x% J- In V步 tri J : 3 5 Jam合 u 9 ， - J k K “ 一 -0 6 - 2 当要求有较多的联结 件材料强度储备时 _二 、_ 。 , a m , +s , m N J IK O -LO , L一.2 一 按初选的基本过盈量 S 。 和结合直径 d , ， 由图 5 查出配合的基本偏差代号 按基本偏差代号和 民。 。 、 、 气.。 ， 由 G B / T 1 8 0 1和 G B / T 1 8 0 0 . 4确定选用的配合和孔、 轴公 差 带。 川c) 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 GB / T 5 3 7 1 -2 0 0 4 5 . 5 校核计算 过盈联结的最小传递力 F , 和联结件的最大应力 a ， 可按表 5的公式进行校核计算。 表 5 序 号计算内容 计算公式说明 1 最小传递力 F , m ,. = P。 rz d l , v 。 氏n 一2 ( S . +S , ) L P , m ; =- 丁 下 二 - - 下 二代 ， ILr ，几 洲 、 a万. 1十 万 歹 1 、 乙。乙 1尹 2 包容件的最大应力 塑 性 材 料 :a ,., = C A ,: . I 脆 性 材 料 :。 m ,. C A 互考 “. Ib 助 f _ 一( E m, 共 二 ，、.、r.、 J了. 1; 二 尸十 二二 、乙一/ 3 被包容件的最大应力 。 。一 C P m - 5 . 6 包容件的外径扩大f和被包容件的内径缩小f的计算 包容件的外径扩大量和被包容件的内径缩小量如需要时可按表6的公式计算。 表 6 序号 计算内容计算公式 说明 包容件的外径扩大量 2 p , d . 凸 a ,二 二二 一 - -写 代， 七 L 1 一9 . A取( P , m .) 或( A , m ) 2 被包容件的内径缩小量 、 J _2 P , d 二山曰.二二一二二一一 一一万 丁 艺 ( 1 一 4 . 1 P取( P . . . ) 或( P f - 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 GB / T 5 3 7 1 -2 0 0 4 6 夕 g m 3 1 5 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 6 5 0 1 2 5 0 1 0 0 0 8 0 0 6 3 0 5 0 0 4 00 3 1 5 2 5 0 2 00 1 6 0 1 2 5 1 00 8 0 i 7 0 6 3 5 0 4 0 3 1 . 5 2 5 20 1 工6. 1 2 . 5 1 0 8 6 3 5 1 4 厂厂厂压巨口厂厂厂厂 厂厂厂厂 1 厂口口口门口 厂I 1 1 1门口 厂 ! 1 1门日门门 I呀四口冈门 厂 ， 户几巨匕巨日口 厂 才夕爪医民口团门 厂/ / 口尸压尸歹日日 厂压/ J洲 / 压困区尾巨乙门 厂 z a爪冈 盯 / 压陀巨 _ 少几曰 厂夕z 6 匡/比汁 呀几巨昆户爪厂 厂匡了反阮区才夕 民 爪户压巨巨匡巨门 厂几 区夕沉区 才 7 比 卜 尸厂匕巨厂巨门 厂几 区夕氏匡 Y 之阿川才厅呀巨匡)匕厂 厂压厂 泛压乙区民Z冈 才 比 厂匡巨匕厂厄 曰区爪尸压 氏Z匹忍巨日 比 1，夕爪巨 巨门 厂夕几了序 凡乙乙乡少几才 才 匡巨尸巨 厅压日陈环口阮 陌夕叼尸陌民洲川G一爪 二 一 1 二7r上 一 7 r 2 7尸77 】 二产区巨际区 洲盯厄巨口!乏 二 厂 甲 2 r 反互)二产 2 2二二 二 日匡巨巨日区阵子 眨压K巨盯匡叼 川口巨日 日厂巨 es 曰呀百巨口了巨夕少阅 压了匡环巨 以十 卞门口巨口 口区压匕口团压区压 巨压区匡匡巨目川 口国日 日巨二口 仁区压匕区匕泛巨 匕压巨巴 以十 卞 口 口夕压匕巨匕巨了压巨 巨巨匹巨叮 仁乙巨巴巨匕 巨了巨 匡巨巨匡口 I I口 口区区压日巨巨匡巨 巨 ! 曰叼口巨巨已口 ! 口 口口巴区匕 尸区区口日! ! 一 口巨口 ! 一 口 压匹 ! 1 口L匕L 一 ! 一口 匕I 绷 暇 祷 琳 遏 一 一 ! 1 i ! 。 。0吕导吕吕吕 出吕吕 巴 医容 民 吕 泊。0州洲一州N闪 N囚们晚，甲帅 二二 了 二 r 二 二 二二 蕊 二二 二 z 二二 曰公00囚寸公团0 翻田团曲0田 八 八A A A又丈又 A A A A A A A A ! 一一一-i a , / m m 图 5 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 GB/ T 5 3 7 1 -2 0 0 4 附录A ( 资料性 附录) 常用材料的摩擦系数、 弹性模t、 泊松比和线膨胀系数表 表 A . 1 纵向过盈联结的摩擦系数 材料 摩擦系数产 无润滑有润滑 钢 钢 钢 铸钢 钢 结 构 钢 钢 一 优 质 结 构 钢 0 . 0 7 - 0 . 1 6 0. 1 1 0 . 1 0 0. 1 1 0 . 0 5 一 0 . 1 3 0 . 0 8 0 . 0 7 0 . 0 8 钢 青铜 0 . 1 5 0 . 2 0 . 0 3 - 0 . 0 6 钢 一 铸 铁 0 . 1 2 - 0 . 1 50 . 0 5 0 . 1 0 铸铁一 铸铁 0 . 1 5 - 0 . 2 5 0 . 0 5 - 0 . 1 0 表 A . 2 横向过盈联结的摩擦系数 材料 结合方式、 润滑 摩擦系数1 , 钢 钢 油压扩径， 压力油为矿物油 0 . 1 2 5 油压扩径， 压力油为甘油， 结合面排油干净 0 . 1 s 在电沪中加热包容件至3 0 0 “ C 0 . 1 4 在电炉中加热包容件至3 0 0 以后， 结合面脱脂 0. 2 钢 铸 铁油压扩径， 压力油为矿物油 0. 1 钢一 铝镁合金无 润 滑 0 . 1 00 . 1 5 表 A. 3 弹性模f 、 泊松比和线膨胀 系数 材料 弹性模量E / ( N/- ) 二 七 泊松比， 二 殆 线膨胀系数a / ( 1 0 - s / C) 加 热铭冷 却忽 碳钢、 低合金钢合金结构钢 2 0 0 0 0 0 一 2 3 5 0 0 00 . 3 - 0 . 3 1 1 1 一 8 . 5 灰 口 铸 铁 H T 1 5 - 33 H T2 0 - 4 0 7 0 0 0 0 一 8 0 0 0 0 0 . 2 4 - 0 . 2 5 1 0一 8 灰 口铸 铁 H T2 5 - 47 H T3 0 - 5 4 1 05 0 0 0 - 1 3 0 0 0 0 0 . 2 4 - 0 . 2 6 工 0一 8 可 锻铸 铁 9 0 0 0 0- 1 0 0 0 0 00. 25 1 0一 8 非合金球墨铸铁 1 6 0 0 001 8 0 0 0 00 . 2 8 - 0 . 2 9 1 0一 8 青 铜 8 5 0 0 00 . 3 51 7一 1 5 黄 铜 8 0 0 0 00 . 3 6 - - 0 . 3 71 8一 1 6 铝合 金 6 9 0 0 0 0 . 3 2 -0 . 3 6 2 1一 2 0 镁合 金 4 0 0 0 00 . 2 5 - 0 . 32 5 5一 2 5 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 GB / T 5 3 7 1 -2 0 0 4 附录B ( 资料性附录) 过盈配合的 图算 法 B. 1 应用条 件 包 容 件 与 被 包 容 件 采 用 相 同 的 材 料 或 u, _ u ;E , E ; 若 瓮 护 耸 时 ， 采 用 图 算 法 有 不 大 于 。 % 的 计 算 误 差 ; 对屈服点不明显的硬金属则以a o 2 代替 17 “ ; 对 于 脆 性 材 料 ，则 以 _ a 62 - 3 代 替 。 ， 。 b)c) B . 2使用说明 B . 2 . 1 包容件直径变化量。 。 可按图 B . 1 进行计算， 图B _ 1中各区说明如下: a ) l a区 以d ， 除以d , ， 在l a 区求得 9 a b ) 2 a区 以 l a区求得的 9 。 和包容件容许的弹性变形条件( 1 . 0 a线为不产生塑性变形的极限条件) ， 在 2 a 区求得 P/a.; c ) 3 a区 以2 a 区 求得的P , / , ,。 乘以a ， 在3 a 区求得P c : d ) 4 a区 在 4 a fx 求得P 和d f 的乘积 P d , ; e ) 5 a区 在 5 a区求得P ， d与 l ; 的乘积P d f 1 。 注: 乘积中已考虑了相乘的“ 二 ” 值， 以下图区相同; f ) 6 a区 以5 a 区求得的P f d , L ( 7C ) 乘以 摩擦系数k ， 在6 a 区 求得F , ; “ ) 7 a 区 以 2a 区 求 得 的 从和 4. ，在 7 区 求 得 兴 中 间 结 果 ，未 给 出 数 饥 h ) 8 a区 以 7 a 区 求 得 的 兴 除 以 凡 在 8 区 求 得 不 、 ; D 9 a区 以 8 a 区 求 得 的 瓦 e 汰 乘 以 a 9a , 在 9 a 区 求 得 淤 j ) 1 0 a 区 以 9 a 区 求 得 的 最 乘 以 d 在 ， O a 区 即 可 求 得 。 B . 2 . 2 被包容件直径变化量 。 ， 可按图 B . 2 进行计算， 图B . 2中各区说明如下: a ) l i区 以 d ， 除以d f ， 在 1 i 区求得 4; 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 GB / T 5 3 7 1 -2 0 0 4 b ) 2 i 区 以i i 区求得的9 ， 和被包容件容许的弹性变形条件( 1 . 0 a , . 线为不产生塑性变形的极限条件) ， 在 2 i 区求得 P , / a , ; c ) 3 i 区 以2 i 区求得的P f / a , i 。 ， ， 在 3 i 区求得 P r o 此处求得的P 。 应与由B . 2 . 1 第c 步求得的P ;， 进行比 较， 以P 。 和P 。 的 较小者作为联结件的结合压 力 A; d ) 4 i 区 在 4 i 区求得 P ， 和 d ; 的乘积 A d f ; e ) 5 i 区 在5 i 区求得l ， 和