第八章-常用结合件的公差与配合-new分解

1 第八章常用结合件的公差与配合 第八章常用结合件的公差与配合 本章结构 第一节键与花键联接的公差与配合第二节螺纹联结的公差与配合第三节圆锥结合的公差与配合 课时数 2课时重点 键联结的规格 类型 键槽尺寸公差 形位公差的选用及键联结的图样标注 难点 键联结配合类型和配合精度的正确选用 新课引入 键联结和花键联结广泛用于轴和轴上传动件之间的可拆卸联结 用以传递转矩和运动 有时也作轴向滑动的导向 特殊场合还能起到定位和保证安全的作用 不同的应用场合 对键联结的要求不同 本课主要介绍平键和花键联结公差与配合 新课引入 一 单键联结 用键将轴与轴上的传动件 如齿轮 皮带轮等 联接在一起 以传递扭矩 当配合件之间要求作轴向移动时 还可以起导向作用 键的功用 1键与花键联结的公差与配合 1键与花键联结的公差与配合 键的种类 平键 半圆键 楔键 薄型平键 花键 普通平键 导向平键 矩形花键 渐开线花键 单键 普通楔键 钩头楔键 切向键 键的分类 1键与花键联结的公差与配合 平键联结由键 轴键槽和轮毂键槽等三部分组成 通过键的侧面与轴键槽及轮毂键槽的侧面相互接触来传递转矩 在图中 键和轴键槽 轮毂键槽的宽度b是配合尺寸 应规定较严的公差 键高h和长度L以及轴键槽的深度t和长度L 轮毂键槽的深度t1皆是非配合尺寸 应给予较松的公差 1键与花键联结的公差与配合 1 平键联结的特点及结构参数 键联接 1键与花键联结的公差与配合 键是由型钢制成的标准件 因此键与键槽宽度的配合采用基轴制 GB1095 79规定按轴径确定键和键槽尺寸 它们的公差带则从GB T1801 1999中选取 对键的宽度规定一种公差带h8 对轴和轮毂键槽的宽度各规定三种公差带 以满足各种用途的需要 三种配合如图 它们的应用场合见表 1键与花键联结的公差与配合 1 平键和键槽配合尺寸的公差带和配合种类 2 平键联结的公差与配合 0 b D10 H9 h8 N9 h8 JS9 h8 P9 P9 轴槽公差带 键宽公差带 轮毂槽公差带 较松键联结 一般键联结 较紧键联结 1键与花键联结的公差与配合 h8 2 平键和键槽非配合尺寸的公差带 键高h的公差带为h11 键长L的公差带为h14 轴槽长度的公差带为H14 轴槽深t与轮毂槽深t1的极限偏差如表8 3或表8 5 各要素公差参见表8 3 表8 6 1键与花键联结的公差与配合 3 键和键槽的形位精度设计 1键与花键联结的公差与配合 为了保证键宽与键槽宽之间具有足够的接触面积和可装配性 工作负荷均匀 对中性好 对键和键槽的形位误差要加以控制 键槽对轴及轮毂轴线的对称度 根据不同的功能要求和键宽基本尺寸b 按GB T1184 1996 形状和位置公差 中的对称度公差7 9级选取 当键长L与键宽b之比大于或等于8时 键宽b的两侧面在长度方向的平行度应符合GB T1184 1996 形状和位置公差 的规定 当b 6mm时按7级 8mm b 36mm按6级 b 40mm时按5级选用 4 平键和键槽的表面粗糙度要求 1键与花键联结的公差与配合 配合表面的粗糙度Ra值取1 6 3 2 m 非配合表面的粗糙度Ra值取6 3 m 3 单键槽的检测 1 键的检验若无特殊要求 可用游标卡尺 千分尺等通用量具测量 也可用量规 卡规 检验它的各部分尺寸 2 键槽的检验在单件或小批生产中 一般用通用量具 如游标卡尺 外径 内径和深度千分尺等 测量轴槽 轮毂槽的深度与宽度 如可用图8 3所示的方法测量轴槽的对称度及倾斜度 在大批和大量生产中 则用专用量规进行检验 对于尺寸可用光滑极限量规检测 对于位置误差可用位置量规检测 如表8 7所示 1键与花键联结的公差与配合 3 单键槽的检测 1键与花键联结的公差与配合 偏离量 1 M M 2 2 M M 2对称度误差值f t 1 2 d t 1 2 M M M M 指示器 定位块 测量基准 支承座 t 轴槽对称度及倾斜度的测量 1键与花键联结的公差与配合 二 花键联结 花键联结是多键结合 花键联结按其键形不同 分为矩形花键 渐开线花键和三角花键三种 目前用得最普遍的是矩形花键 1键与花键联结的公差与配合 1键与花键联结的公差与配合 与单键相比 花键具有承载能力强 可传递较大的扭矩 定心精度高 导向性好等优点 在汽车 机床中应用较广 花键可作固定联结 也可作滑动联结 花键的制造工艺复杂 成本较高 花键的作用 1 矩形花键的主要尺寸 小径d大径D键宽B键数N 6 8 10 1键与花键联结的公差与配合 2 矩形花键联结的定心方式 前两种定心方式的定心精度比后一种方式的高 GB T1144 2001 规定矩形花键联结采用小径定心 矩形花键联结可以用三种定心方式 小径d定心 大径D定心和键侧B定心 a 小径定心 b 大径定心 c 键侧定心 2 矩形花键采用小径定心有其优越性 1 采用小径定心 矩形花键能保证和提高传动精度 提高产品性能和质量 以小径定心 其内外花键的小径可以通过磨削达到所要求的尺寸和形状公差 可用高精度的小径作为加工和传动基准 从而使矩形花键的定心精度高 定心稳定性好 2 采用小径定心 有利于提高机器的使用寿命 因为大多数传动零件 如齿轮 都经渗碳 淬火以提高零件的硬度和强度 采用小径定心矩形花键 可用磨削方法消除热处理变形 从而提高机器的使用寿命 3 采用小径定心 有利于用齿轮精度标准的贯彻配套 4 采用小径定心 可减少刀 量具和工装规格 有利于集中生产和生产管理以及配套协作 1键与花键联结的公差与配合 3 矩形花键联结的公差与配合 1 尺寸公差带与装配形式 1键与花键联结的公差与配合 矩形花键的分类 按使用要求分 分为一般使用与精密传动两种 按联结使用要求分 分为滑动 紧滑动和固定三种配合类型 每种情况下花键配合的公差等级都不相同 且矩形花键结合采用基孔制 当要求定位准确度高或传递扭矩大或经常有正反转变动时 应选紧一些的配合 反之选松一些的配合 当内 外花键需频繁相对滑动或配合长度较大时 也应选松一些的配合 4 矩形花键的几何公差 1键与花键联结的公差与配合 国家标准GB T1144 2001对矩形花键的几何公差作了规定 1 为了保证定心表面的配合性质 内 外花键小径 定心直径 的尺寸公差和形位公差的关系必须采用包容要求 2 在大批量生产时 采用花键综合量规来检验矩形花键 因此对键宽需要遵守最大实体要求 对键和键槽只需要规定位置度公差 位置度公差见表8 10 图样标注如图8 6所示 4 矩形花键的几何公差 1键与花键联结的公差与配合 3 在单件 小生产时 对键 键槽 宽规定对称度公差和等分度公差 并遵守独立原则 两者同值 对称度公差见表8 11 图样标注如图8 7所示 4 矩形花键的几何公差 1键与花键联结的公差与配合 4 对于较长的花键 国家标准未作规定 可根据产品性能 自行规定键 键槽 侧对于径d轴线的平行度公差 矩形花键各结合面的表面粗糙度要求见表8 12 5 矩形花键的规格 矩形花键的尺寸公差带代号和配合代号按照花键规格规定的次序标注 即N d D B 如 内花键 6 28H6 32H10 7H9外花键 6 28g5 32a11 7f7花键副 1键与花键联结的公差与配合 图样标注 6 矩形花键的检测 1 综合检验法用综合通规 对内花键为塞规 对外花键为环规 来综合检验小径d 大径D和键 键槽 宽B的作用尺寸 即包括上述位置度 或对称度 和同轴度等几何误差 用单项止端量规 或其他量具 分别检验尺寸d D T和B的最小实际尺寸 合格的标志是综合通规能通过 而止规不能通过 矩形花键的检验规则有综合检验法 单项检验法 1键与花键联结的公差与配合 综合塞规 综合环规 6 矩形花键的检测 矩形花键的检验规则有综合检验法 单项检验法 1键与花键联结的公差与配合 2 单项检验法当没有综合量规或进行工艺分析时 应对花键的下列尺寸和参数进行检测 小径 大径 键槽宽 键宽 的极限尺寸 键槽宽 键宽 对轴线的对称度误差 各键槽 键 对轴线的均匀分布误差 第八章常用结合件的公差与配合 本章结构 第一节键与花键联结的公差与配合第二节螺纹联结的公差与配合第三节圆锥结合的公差与配合 2螺纹联结的公差与配合 基本要求 了解螺纹结合的种类 基本牙型及主要几何参数 螺纹几何参数对互换性的影响 学会螺纹结合的标注及精度设计 了解螺纹的公差带 基本偏差及公差带与配合的选用 掌握螺纹精度概念及图样上的标注 重点难点 掌握螺纹精度概念及图样上的标注 新知识引入 螺纹在机械中应用很广 螺纹的互换程度也很高 螺纹的几何参数较多 国家标准对螺纹的牙型 公差与配合等都作了规定 以保证其几何精度 螺纹的种类和使用要求 1 紧固螺纹主要用于连接和紧固各种机械零件 使用要求是良好的旋合性和足够的连接强度 它是各种螺纹中使用最普便的一种 通常采用三角牙型 2 传动螺纹用于螺旋传动 都采用圆柱螺纹结合 螺纹联接的使用要求是传递动力的可靠性或传递位移的准确性 滑动螺旋传动采用梯形螺纹构成的丝杆螺母副 滚动螺旋传动采用圆弧形螺纹构成的滚珠丝杆副 3 紧密螺纹用于使两个零件紧密连接而无泄漏的结合 如管螺纹 多为三角形牙型的圆锥螺纹 2螺纹联结的公差与配合 一 普通螺纹的基本牙型 螺纹的形成 一个与轴线共面的平面图形 三角形 梯形等 绕圆柱面作螺旋运动 则得到一圆柱螺旋体 螺纹 制在圆柱体外表面上的螺纹叫外螺纹 制在圆柱体内表面上的螺纹叫内螺纹 2螺纹联结的公差与配合 2 螺纹的牙型 在通过螺纹轴线的剖面上 螺纹的轮廓形状 常用的有 2螺纹联结的公差与配合 螺纹轴线 小径D1 d1 大径D d 中径D2 d2 3 普通螺纹基本牙型 普通螺纹基本牙型 2螺纹联结的公差与配合 1 螺纹的大径 小径和中径 大径 与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱面的直径 D d 小径 与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱面的直径 D1 d1 外螺纹的大径和内螺纹的小径统称顶径 外螺纹的小径和内螺纹的大径统称底径 4 螺纹的主要几何参数 2螺纹联结的公差与配合 外螺纹 内螺纹 大径D d 小径D1 d1 中径D2 d2 螺纹的中径 一个假想圆柱的直径 该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方 2螺纹联结的公差与配合 2 螺距 螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离P称为螺距 2螺纹联结的公差与配合 中径D2 d2 中径线 单一中径线 单一中径d2s 3 单一中径 一个假想圆柱的直径 该圆柱的母线通过牙型上沟槽宽度等于螺距基本值的一半的地方 内 外螺纹的单一中径分别用D2s和d2s 2螺纹联结的公差与配合 4 牙型角 牙型半角和牙侧角 牙型角是指在螺纹牙型上两相邻牙侧间的夹角 牙型半角为牙型角的一半 如图 a 牙侧角是指在螺纹牙型上牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角 如图 b 2螺纹联结的公差与配合 5 螺纹接触高度和旋合长度 螺纹接触高度是指在两个相互配合螺纹的牙型上 它们的牙侧重合部分在垂直于螺纹轴线方向上的距离 螺纹旋合长度是指两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度 2螺纹联结的公差与配合 二 普通螺纹公差 要实现普通螺纹的互换性 必须满足其使用要求 即保证其旋合性和连接强度 旋合性 指相互结合的内外螺纹能够自由旋入 并获得指定的配合性质 连接强度 指相互结合的内外螺纹的牙侧能够均匀接触 具有足够的承载能力 影响螺纹互换性的几何参数有 螺纹的大径 中径 小径 螺距和牙型半角 但在普通螺纹联结中 未规定牙型半角公差和螺距公差 而规定了螺纹中径公差来对牙型半角误差和螺距误差进行综合控制 2螺纹联结的公差与配合 2螺纹联结的公差与配合 国家标准 普通螺纹公差 GB T197 2003 对内 外螺纹的中径 大径和小径公差作了规定 其相关直径的公差等级如表8 14所示 由于内 外螺纹的底径 d1和D 是在加工时和中径一起由刀具切出的 其尺寸由加工保证 因此也未规定公差 二 普通螺纹公差 三 普通螺纹基本偏差 2螺纹联结的公差与配合 内 外螺纹的公差带相对于基本相对于基本牙型轮廓的位置 是由基本偏差确定的 GB T197 2003 普通螺纹公差 对大径 中径 小径三者规定了相同的基本偏差 内螺纹的公差带在零线上方 其基本偏差为下偏差 用EI表示 外螺纹的公差带在零线下方 其基本偏差为上偏差 用es表示 同时 标准还规定内螺纹有G和H两个位置 外螺纹有e f g h四个位置 H和h的基本偏差为零 G的基本偏差为正值 e f g的基本偏差为负值 见图8 11 内螺纹 2螺纹联结的公差与配合 三 普通螺纹基本偏差 内螺纹的公差带在零线上方 其基本偏差为下偏差 用EI表示 Td 2 外螺纹 2螺纹联结的公差与配合 四 螺纹旋合长度与精度等级及其选用 螺纹精度由螺纹公差带和旋合长度构成 螺纹精度分为精密 中等和粗糙三个级别 2螺纹联结的公差与配合 2螺纹联结的公差与配合 四 螺纹在图样上的标注 2螺纹联结的公差与配合 普通螺纹的完整标记由螺纹代号 公称直径值 导程代号 单线螺纹可省略 螺距值 中径公差带代号 顶径公差值代号 旋合长度代号和螺纹旋向代号 右旋省略 组成 2螺纹联结的公差与配合 M10 6g 表示普通单线外螺纹 公称直径为10mm 粗牙螺纹 中径和顶径公差带6g 旋合长度为中等N 右旋螺纹 M20 2 6H 5g6g S 表示公差带为6H的内螺纹与公差带为5g6g的外螺纹组成的配合 M14 Ph6P2 threestarts 7H L LH 表示普通内螺纹 公称直径为10mm 导程为6mm 螺距为2mm的三线螺纹 中径和顶径公差带7H 旋合长度为长等 左旋螺纹 螺纹中径合格性判断原则 由于作用中径的存在以及螺纹中径公差的综合性 因此中径合格与否是衡量螺纹互换性的主要依据 判断中径的合格性应遵循泰勒原则 实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径 任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径 用表达式即为 外螺纹 内螺纹 2螺纹联结的公差与配合 d2min Td2 d2max d2m d2s fp F 2 TD2 D2s D2m fp F 2 D2 d2 D2max D2min 内螺纹 外螺纹 螺纹中径合格性判断示例 2螺纹联结的公差与配合 五 螺纹检测 1 综合检验 在螺纹成批生产中 可采用光滑极限量规和螺纹量规联合对螺纹进行综合检验 即用光滑极限量规检验螺纹顶径 用螺纹量规检验其作用中径和底径的合格性 采用光滑极限量规和螺纹量规联合可综合检验内 外螺纹顶径 作用中径 底径和单一中径是否合格 实际生产中 经常会涉及到螺纹的检测和测量 螺纹的检测包括对螺纹合格性的综合性检验和确定某一几何参数量值的单一测量 2螺纹联结的公差与配