第二章-光滑圆柱体结合的公差与配合(补充例题)幻灯片.ppt

第二章 尺寸公差与圆柱结合的互换性 第一节概述 第三节标准公差系列 第四节基本偏差系列 第五节公差与配合的标准化 第六节一般尺寸公差 第二节公差与配合的基本术语及定义 第七节公差与配合的选用 第一节概述 定义 由孔和轴构成 该结合由结合直径与结合长度两个参数确定 它是机械制造中应用最广泛的一种结合 公差制 圆柱结合的公差制是机械工程方面重要的基础标准 包括极限制 配合制 检验制及量规制等 这种公差制不仅用于圆柱形内 外表面的结合 也适用于其它结合中由单一尺寸确定的部分 GB T1800 1 极限与配合词汇 GB T1800 2 公差偏差和配合的基本规定 GB T1800 3 标准公差和基本偏差的数值表 GB T1804 2000 一般公差 概述 2 2公差与配合的基本术语及定义 2 2 1孔和轴 在满足互换性的配合中 孔和轴具有广泛的含义 即 孔 指圆柱形内表面及其它内表面中 由单一尺寸确定的部分 其尺寸由D表示 轴 指圆柱形的外表面及其它外表面中由单一尺寸确定的部分 其尺寸由d表示 即 孔为包容面 轴为被包容面 如图所示 D1 D2 孔和轴区分 2 2公差与配合的基本术语及定义 2 2 2有关 尺寸 的术语和定义1尺寸 用特定单位表示线性尺寸值的数字 常以mm为单位2基本尺寸basicsize 设计者给定的尺寸3实际尺寸actualsize 由测量得到的尺寸4极限尺寸limitssize 允许尺寸变化的极限最大极限尺寸 Dmaxdmax最小极限尺寸 Dmindmin 5最大实体极限 MML 和最小实体极限 LML MML 在允许的公差范围内 孔 轴具有允许的材料量为最多的状态下的极限尺寸 LML 在允许的公差范围内 孔 轴具有允许的材料量为最少的状态下的极限尺寸 2 2 2有关 尺寸 的术语和定义 5最大实体尺寸 MMS 和最小实体尺寸 LMS maximummaterialsizeandleastmaterialsize 2 2 2有关 尺寸 的术语和定义 MMS 在最大实体状态下的尺寸 LMS 在最小实体状态下的尺寸 MMS dmaxLMS dmin MMS DminLMS Dmax 2 2 3有关公差与偏差的术语及定义 1偏差deviation 某一尺寸 基本尺寸 1 实际偏差actualdeviation 实际尺寸 基本尺寸 2 极限偏差limitdeviation 极限尺寸 基本尺寸上偏差 最大极限尺寸 基本尺寸ESes下偏差 最小极限尺寸 基本尺寸EIei 2公差tolerance 允许尺寸的变动量T 最大极限尺寸 最小极限尺寸 上偏差 下偏差 例 基本尺寸d 50 dmax 50 004 dmin 49 992 试计算偏差和公差 解 es 50 004 50 0 004 4 mei 49 992 50 0 008 8 mT 4 8 12 m 2 2 3有关公差与偏差的术语及定义 0 3公差带tolerancezone 2 2 3有关公差与偏差的术语及定义 0 公差带 由代表上下偏差的两条直线所限定的区域 0 004 0 008 零线 表示基本尺寸 4标准公差 IT StandardTolerance 国家标准极限与配合制中所规定的用来确定公差带大小的任一公差 2 2 3有关公差与偏差的术语及定义 2 2 3有关公差与偏差的术语及定义 5基本偏差fundamentaldeviation 用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差 1基孔制hole basicsystemoffit 基本偏差固定不变的孔的公差带 与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的一种制度 基准孔basicholeEI 0代号 HES IT孔 2 2 4有关配合的术语及定义 一配合fit 基本尺寸相同的 相互结合的孔和轴公差带之间的关系 2基轴制shaft basicsystemoffit 基本偏差固定不变的轴的公差带 与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一种制度 基准轴basicshaftes 0代号 hei IT轴 二间隙与过盈 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸 差值为正时 称为间隙 差值为负时 称为过盈 本教材规定在计算中 以 X 表示间隙 以 Y 表示过盈 2 2 4有关配合的术语及定义 2 2 4有关配合的术语及定义 三间隙配合clearancefit 保证具有间隙 包括最小间隙为零 的配合 Xmax Dmax dmin ES ei Xmin Dmin dmax EI es Tf Xmax Xmin T孔 T轴 Ymax Ymin 例 孔轴相配合 孔50 轴50 计算间隙 过盈 和配合公差 0 025 0 0 025 0 050 解 0 025 0 025 0 050 0 50 孔 轴 xmax 0 025 0 050 0 075 xmin 0 0 025 0 025 Tf 0 075 0 025 0 050 2 2 4有关配合的术语及定义 四过盈配合interferencefit 保证具有过盈 包括最小过盈为零 的配合 Ymax Dmin dmax EI es Ymin Dmax dmin ES ei Ymax Ymin 例 孔轴相配合 孔50 轴50 计算间隙 过盈 和配合公差 0 025 0 0 043 0 059 0 025 0 孔 0 043 0 059 轴 解 Ymax 0 0 059 0 059 Ymin 0 025 0 043 0 018 Tf 0 018 0 059 0 041 50 2 2 4有关配合的术语及定义 五过渡配合transitionfit 可能具有间隙也可能具有过盈的配合 Xmax Dmax dmin ES ei Ymax Dmin dmax EI es Tf Xmax Ymax T孔 T轴 Xmin Ymax Xmax Ymin 六配合公差VariationofFit 配合公差 组成配合的孔轴公差之和 是指允许间隙或过盈的变动量 反映配合的松紧变化程度 表示配合精度 是评定配合质量的一个重要的综合指标 配合公差 是一个没有正 负号 也不能为零的绝对值 公式对于间隙配合Tf Xmax Xmin 对于过盈配合Tf Ymin Ymax 对于过渡配合Tf Xmax Ymax 三类配合的配合公差的共同公式为 Tf Th Ts 例 孔轴相配合 孔50 轴50 计算间隙 过盈 和配合公差 0 025 0 0 038 0 002 0 025 0 孔 50 0 002 0 038 轴 解 Xmax 0 025 0 002 0 023 Ymax 0 0 038 0 038 Tf 0 023 0 038 0 061 2 3标准公差系列 2 标准公差等级standardtolerancegrades T ai 3 基本尺寸分段同一尺寸分段范围内 在相r同公差等级的情况下 规定相同的公差值 一标准公差standardtolerance 标准中规定的用以确定公差带大小的任意公差值1公差等级IT01 IT0 IT1 IT2 IT182标准公差数值的规定 1 标准公差因子istandardtolerancefactor 标准公差计算公式 标准公差数值表 标准公差求解举例 如 基本尺寸 35 求IT7 IT8 35 属于30 50 尺寸分段 表2 1 表2 4分的段属于30 40m 段 不能用 D的几何平均值 D 38 73由式2 8公差单位 0 45 0 001D 0 45 0 001 38 73 1 56由表2 2IT7 16 16 1 56 24 96 25 m IT8 25 25 1 56 39 m 2 4基本偏差系列 使公差带的位置标准化 组成标准配合 轴的基本偏差系列 28种a zc孔的基本偏差系列 28种A ZC26个字母中 去掉了i l o q w I L O Q W 增设了cd ef fg za zb zc js CD EF FG ZA ZB ZC JS 基本偏差的含义 是用来确定公差带位置的上偏差或下偏差 在公差带图中靠近零线的那个偏差 它是公差带位置标准化的唯一指标 除JS js外 均指靠近零线的偏差 2 4 1基本偏差及其代号 28种孔 轴基本偏差系列分布 2 4 2轴的基本偏差 以基孔制配合来考虑a h 间隙配合基本偏差es 0Xmin es ei es IT j n 过渡配合基本偏差ei es ei IT p zc 过盈配合基本偏差ei es ei IT 例 查表 60f7 IT7 30 es 30 ei es IT7 30 30 60 60f7 0 030 0 060 查表 2 4 3孔的基本偏差 1通用规则用同一字母表示的孔 轴基本偏差的绝对值相等 而符号相反 A H EI es对所有公差等级的孔J ZC ES ei对标准公差 IT8K M N和 IT7的P ZC 2特殊规则对标准公差 IT8的K M N和 IT7的P ZCES ei ITn ITn 1 其中 ITn 某一级孔的标准公差 ITn 1 比某一等级孔高一公差等级轴的标准公差 零件图的尺寸公差标注 1 尺寸的极限与配合要求 应用举例一 公式法 例2 4试计算确定 30H7 f6和 30F7 h6配合中孔与轴的极限偏差 解 30H7 f6配合 基本尺寸属于 18 30mm尺寸段 故几何平均值为mm 所以IT6 a i 10 1 307 13 mIT7 a i 16 1 307 21 m根据表2 3 轴f6的基本偏差为上偏差 数值为轴f6的下偏差为 m 根据 2 8 式 标准公差因子为 应用举例一 基准孔H7的下偏差EI 0上偏差ES EI IT7 0 21 21 m 孔F7的基本偏差应按通用规则换算 故EI es 20 m孔F7的上偏差ES EI IT7 20 21 41 m 基准轴h6的上偏差es 0下偏差ei es IT6 0 13 13 m 故得 公差带图解见P22图2 6 a 应用举例二 查表法 例2 5试确定 30H8 p8和 30P8 h8配合中孔与轴的极限偏差 解 由表2 1查得IT8 33 m 轴p8的基本偏差为下偏差 查表2 4得 ei 22 m 轴p8的上偏差es ei IT8 22 33 55 m 基准孔H8的下偏差EI 0上偏差ES EI IT8 33 m孔p8的基本偏差为上偏差 查表2 5得 ES 22 m 孔P8的下偏差EI ES IT8 22 33 55 m 应用举例二 基准轴h8的上偏差es 0下偏差ei es IT8 33 m由此可得 公差带图解见图2 11 b 应用举例三 查表法 例2 6试确定 30H7 p6和 30P7 h6配合中孔与轴的极限偏差 解 由表2 2查得IT7 21 m IT6 13 m 由表2 4查得 轴p6的基本偏差为下偏差 ei 22 m轴p6的上偏差es ei IT6 22 13 35 m 孔P7的基本偏差为上偏差 应按特殊规则换算 也可由表2 5查得 IT7 IT6 21 13 8 mES ei 22 8 14 m孔P7的下偏差EI ES IT7 14 21 35 m 由此可得 孔 30H7 轴 30h6见例2 4 公差带图解见图2 11 c 公差带图解2 11 二配合基孔制 优先13种 常用59种基轴制 优先13种 常用47种 2 5公差与配合的标准化 一公差带对 500 规定了一般 常用 和优先选用的轴和孔公差带 2 6一般公差 一一般公差generaltolerance指在车间一般加工条件下可以保证的公差二原因1较低精度等级的非配合尺寸2现有的加工工艺 设备可保证的公差3对功能无特殊要求的要素4为简化制图 1适用于金属切削加工尺寸 也适用于一般的冲压加工尺寸2适用于线性尺寸 角度尺寸 形状和位置几何要素3非配合尺寸 三适用的范围 2给出了线性尺寸和导角 半径与高度尺寸的四个公差等级的极限偏差3标准不分孔 轴 长度 其极限偏差均按双向对称分布取值 1四个等级f 精密级c 粗糙级m 中等级v 最粗级 四线性尺寸的一般公差的规定 1采用一般公差的要素在图样上不单独注出公差 而是在图样 技术文件中作出总的说明2在图样上 技术文件中用本标准号和公差等级符号表示如 GB1804 T m 五表示方法 2 7公差与配合的选择 2 7 1基准制的选择 1 优先选用基孔制 基准制 公差等级 配合 基本偏差代号 2 基轴制用在有明显经济效益的情况下 或由于结构原因 在同一根轴 基本尺寸相同 的多处与孔配合 且配合性质要求不同 2 3 1 例 内燃机中的活塞销1与活塞2及连杆3的配合 1 若采用基孔制配合 2 若采用基轴制配合 5 6 30 h M 5 6 30 h M 外圈与壳体孔采用基轴制 2 7公差与配合的选择 2 7 1基准制的选择 3 与标准件配合时 随标准件 内圈与轴径采用基孔制 4 在特殊应用时 允许采用任一孔 轴公差带组成配合即混合配合 Xmax 0 229Xmix 0 091 2 7 2公差等级的确定 协调零 部件的使用与制造工艺 成本之间的矛盾 1 满足使用要求的最低等级 2 尺寸 500 标准公差 IT8时 推荐孔比轴低一等级相配合标准公差 IT8或尺寸 500 推荐孔 轴同级相配合 3 选择公差等级时 应考虑与其相关零件或部件的精度 2 7公差与配合的选择 IT01 IT02 量块长度公差和其它精密尺寸标准块公差 IT3 IT5 精密度要求很高和重要的配合处 IT6 IT7 精密配合和关键件 要求配合的均匀性 IT7 IT8 一般精度的配合或重型机械中 用于精度要求高的场合 农业机械中的重要场合 IT9 IT11 一般要求的场合 不重要的场合或精度等级要求较高的槽宽配合或长度尺寸配合要求较高的场合 IT12 IT18 未注尺寸公差 包括冲压件 铸件和锻件 2 7 3配合的选择 类比法计算法试验法 2 7公差与配合的选择 2 7 3配合的选择 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 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 过渡配合 考虑对中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 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 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 正常间隙 基本偏差D d E e 为较大间隙配合 使用于IT6 IT11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 IT1 IT12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