互换性与公差 第6章 常用结合件的互换性

1、 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 6.1 6.1 滚动轴承的互换性滚动轴承的互换性 6.2 6.2 键和花键结合的互换性键和花键结合的互换性 6.3 6.3 齿轮传动的互换性齿轮传动的互换性 第第6章章 常用结合件的互换性常用结合件的互换性 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 6.1 6.1 滚动轴承的互换性滚动轴承的互换性 6.1.1 6.1.1 滚动轴承的简介滚动轴承的简介 轴承的作用？支撑轴并传递运动和动力。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 滚动轴承的特点和组成？是一种标准部件，一般由内 圈、外圈、滚动

2、体（钢珠或滚子）和保持架（又称隔离圈） 等组成。 外圈外圈 内圈内圈 滚动体滚动体 保持架保持架 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 滚动轴承的类型和代号？向心轴承、推力轴承、向心 推力轴承。滚动轴承代号由前置代号、基本代号和后置代 号构成。 五四三二一 类 型 代 号 尺寸系 列代号 内 径 代 号 宽 度 系 列 代 号 直 径 系 列 代 号 轴承代号示例： 6308：6深沟球轴承，3中系列， 08 内径d=40mm， 公差等级为0级 ； N105/P5：N圆柱滚子轴承，1特 轻系列，05内径d=20mm，公差等 级为5级； 7214AC/P4：7角接触球轴承，

3、2 轻系列，14内径d=70mm，公差等 级为4级，接触角=15； 30213：3圆锥滚子轴承，02正常 宽度轻系列，13内径d=65mm，公 差等级为0级。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 6.1.2 6.1.2 滚动轴承的精度等级及其配合滚动轴承的精度等级及其配合 滚动轴承的精度？国标规定，滚动轴承精度，分为0、6、 5、4、2五个精度等级。 0 6 5 4 20 6 5 4 2（新国标）（新国标） 低低高高 G E D C BG E D C B（旧国标）（旧国标） 0 0级（普通精度等级）轴承应用最广。级（普通精度等级）轴承应用最广。常用于中等负荷、中等转速

4、 和旋转精度要求不高的场合。如减速器、水泵、普通电机中使用的 轴承。 6 6级（中等精度等级）轴承级（中等精度等级）轴承应用于旋转精度和转速较高的旋转机构 中。如普通机床的主轴轴承，精密机床传动轴使用的轴承。 5 5、4 4级（高精度等级）轴承级（高精度等级）轴承应用于旋转精度高和转速高的旋转机构 中。如精密机床的主轴轴承，精密仪器和机械使用的轴承。 2 2级轴承级轴承应用于旋转精度和转速很高的旋转机构中。如精密坐标镗 床的主轴轴承，高精度仪器和高转速机构中使用的轴承。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 滚动轴承外圈外径D和内圈内径d是配合尺寸，分别与壳体 孔和轴颈

5、相配合。由于滚动轴承是精密的标准部件，使用 时不能再进行附加加工。因此，轴承内圈与轴采用基孔制 配合，外圈与外壳孔采用基轴制配合。 滚动轴承的配合特点？ 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 6.1.3 6.1.3 滚动轴承公差特点滚动轴承公差特点 国标规定了滚动轴承内外径平均直径公差，以确定结合直 径的公差带。 平均内径：平均内径：在轴承内圈任一横截面内测得的内圈内径的 最大与最小直径的平均值，用dmp表示。 平均外径：平均外径：在轴承外圈任一横截面内测得的外圈外径的最 大与最小直径的平均值，用Dmp表示。 （ 内径d（mm） 101818303050508080 1

6、20 120 180 平均直径 上下偏差 （微米） 0 级 上偏 差 000000 下偏 差 -8-10-12-15-20-25 6 级 上偏 差 000000 下偏 差 -7-8-10-12-15-18 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 （ 外径D（mm） 30 50 50 80 80 120 120 150 150 180 180 250 平均直 径上下 偏差 （微米） 0 级 上偏 差 000000 下偏 差 -11-13-15-18-25-30 6 级 上偏 差 000000 下偏 差 -9-11-13-15-18-20 滚动轴承的公差带有什么特点呢？ 基本

7、偏差是上偏差，公差带在零线的 下方，与光滑圆柱体公差不同。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 4 5 0 D 6(6x) 2 0 + - 2 4 5 6(6x) 0 d 0 - + 轴承内、外圈公差带轴承内、外圈公差带 轴承平均外径Dmp的公差带 轴承平均内径dmp的公差带 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 滚动轴承工作时，一般外圈不动，内圈随轴一起转动。 游动支点游动支点固定支点固定支点 L 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 在多数情况下，轴承内圈是随传动轴一起转动，并且不允 许轴、孔之间有相对运动，避免内圈

8、和轴在工作时发生相 对滑动，导致结合面被磨损。所以两者的配合稍紧。 这样当其与过渡配合中的k6、m6、n6等轴构成配合时，将获得比一般基孔制配 合规定的过盈量稍大的过盈配合；当与g6、h6等轴构成配合时，不再是间隙配 合，而成为过渡配合。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 在多数情况下，外圈安装在壳体中不动，但希望温升时游 动等，所以二者的配合稍松。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 6.1.4 6.1.4 滚动轴承配合的选择滚动轴承配合的选择 选择滚动轴承配合之前，必须首先确定轴承的精度等级。精度等级确 定后，轴承内、外圈基准结合面的公

9、差带也就随之确定。因此，选择 配合其实就是选择与内圈结合的轴的公差带及与外圈结合的孔的公差 带。 轴承 精度 轴公差带外壳孔公差带 过渡配合过盈配合 间隙配 合 过渡配合 过盈配 合 0 h9 h8 g6、h6、 j6、js6 g5、h5、 j5 r 7 k 6、m6、n6、 p6、r6 k 5、m5 H8 G7 、H7 H6 J7、Js7、K7、 M7、N7 J6、Js6、K6、 M6、N6 P7 P6 6 g6、h6、j6、 js6 g5、h5、j5 r7 k6、m6、n6、 p6、r6 k5、m5 H8 G7 、H7 H6 J7、Js7、K7、 M7、N7 J6、Js6、K6、 M6、N

10、6 P7 P6 5 h5、j5、js5k6、m6 k5、m5 G6、H6 Js6、K6、M6 Js5、K5、M5 4 h5、js5 h4、js4 k5、m5 k4 H5 K6 Js5、K5、M5 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 正确地选用轴和外壳孔的公差带，对于充分发挥轴承的技术性能和保 证机构的运转质量、使用寿命有着重要的意义。 影响公差带选用的因素较多，如轴承的工作条件（负荷类型、负荷大 小、工作温度、旋转精度、轴向游隙），配合零件的结构、材料及安 装与拆卸的要求等。一般根据轴承所承受的负荷类型和大小来决定。 （1）负荷的类型 局部负载：局部负载：不动圈受大小

11、方向不变的的合成径向负载，径向负载， 通常采用小间隙配合或过渡配合。 循环负载：循环负载：动圈受大小方向不变的的合成径向负载，径向负载， 通常采用过盈或较紧的过渡配合。 摆动负载：摆动负载：不动圈受大小方向不变的的合成径向负载和径向负载和 旋转负载旋转负载联合作用，即合成径向负载经常变动地作用在 套圈滚道的小于180的部分圆周上。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 负载类型示例： 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 负载的大小： n轻负载： P0.07C n正常负载：0.07CP0.15C n重负载： P0.15C 其中：C为轴承的额定负载

12、，数据可以从有关手册中查找。 受重负载时配合应紧些，受轻负载时配合应松些。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 其他因素：如温度等。 o轴承旋转时，套圈的温度经常高于相邻零件的温 度。轴承的内圈可能因热胀而使配合变松；外圈 会因热胀而使配合变紧。选择配合时应考虑温度 的影响。 o当对轴承有较高旋转精度要求时，为消除 弹性变形和振动的影响，应避免采用带间 隙的配合，但也不能太紧。轴承转速越高， 应选用愈紧的配合。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 6.1.5 6.1.5 形位公差及表面粗糙度的确定形位公差及表面粗糙度的确定 为了保证轴承的正常

13、运转，除了正确地选择轴承与轴颈 及箱体孔的公差等级及配合外，还应对轴颈和箱体孔的形位 公差及表面粗糙度提出要求。 n形状公差：形状公差：主要是轴颈和箱体孔的表面要求。 n位置公差：位置公差：主要是轴肩端面的。 n表面粗糙度：表面粗糙度：表面粗糙度值的高低直接影响着配合质量 和连接强度，因此，凡是通 常都对表面粗糙度提出较高的要求。具体选择参见教材 相应表格。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 标注示例： 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 6.2 6.2 键结合的互换性键结合的互换性 6.2.16.2.1键连接简介键连接简介 键连接的作用？

14、是一种标准部件，用以连接轴及轴上 零件（毂）并传递运动和动力。 L b h 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 二、键和花键的分类二、键和花键的分类 o键的分类：键的分类：常用的键联结有平键平键（包括普通 平键和导向平键）、半圆键半圆键、切向键和楔键切向键和楔键 联结联结，其中以平键联结应用最广泛。 o花键的分类：花键的分类：花键联结分为矩形花键矩形花键、渐开渐开 线花键线花键和三角形花键三角形花键联结，其中以矩形花键 联结应用最广泛。 平键平键A 型型 平键平键B 型型 平键平键C 型型 钩头楔钩头楔 键键 半圆键半圆键 内外花内外花 键键 武汉理工大学 武汉理工大

15、学 互换性与测量技术互换性与测量技术 d L b h 顶面留顶面留 有间隙有间隙 两侧面两侧面 接触接触 6.2.16.2.1平键结合的特点平键结合的特点 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 特点如下： 两侧面是工作面，键的上表面与轮毂槽底有间隙。 因此，键宽与轴槽宽、轮毂槽宽为b为配合尺寸，其它为 非配合尺寸。 b d-tt d+t1 h d L A A AA t1 这里t和t1为轴、毂 槽深，实际标注时 标注d-t和d+t1。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 6.2.36.2.3键连接结合精度的确定键连接结合精度的确定 键是一种标准部

16、件，故采用基轴制。 GB规定键宽b公差带为h9，并规定了三种配合。 配合种类 尺寸b的公差 应用范围 键轴槽毂槽 较松连接 h9 H9D10主要用于导向平键 一般连接N9JS9单件和成批生产且载荷不大时 较紧连接P9P9传递重载、冲击载荷和双向扭矩 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 键（键槽）的基本尺寸怎么确定呢？ 键的剖面尺寸bXh及轴、毂槽深t和t1是由轴直径d选取， 键长L比轮毂宽短5-10mm并取标准值。并注意d-t和d+t1 偏差的选取。 形位公差：为连接可靠，装配方便，应规定键槽侧面对称 度公差，一般取7-9级。 表面粗糙度R a值：工作面1.6-6.3

17、 m ，非工作面6.3-12.5 m 。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 6.3 25h7 A 21 0 0.2 0.015A 3.2 25H8 A 8JS9（ ） 0.0183.2 28.3 +0.2 0 8N9（ ） 0 0.036 0.015A 6.3 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 平键、键及键槽剖面尺寸及键槽公差 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 判断或选择题 1滚动轴承内圈与轴的配合，采用基孔制。 （ ） 2滚动轴承内圈与轴的配合，采用间隙配合。 （ ） 3滚动轴承配合，在装配图上只须标注轴颈和

18、外壳孔的公差带代号。 （ ） 40级轴承应用于转速较高和旋转精度也要求较高的机械中。（） 5滚动轴承国家标准将内圈内径的公差带规定在零线的下方。（） 6滚动轴承内圈与基本偏差为g的轴形成间隙配合。（ ） 7. 平键联接中，键宽与轴槽宽的配合采用基轴制。 （ ） 8滚动轴承外圈与基本偏差为H的外壳孔形成（ ）配合 A间隙； B过盈； C过渡。 9滚动轴承内圈与基本偏差为h的轴颈形成（ ）配合 A间隙； B过盈； C过渡。 例题： 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 10承受局部负荷的套圈应选（ ）配合 A较紧的间隙配合； B过盈配合； C较紧的过渡配合。 11平键联接的

19、键宽公差带为h9，在采用一般联接，用于载荷不大的一般机 械传动的固定联接时，其轴槽宽与毂槽宽的公差带分别为（ ） A轴槽H9，毂槽D10； B轴槽N9，毂槽Js9； C轴槽P9，毂槽P9； 填空题 1根据国家标准的规定，向心滚动轴承按其尺寸公差和旋转精度分为 个公差等级，其中 级精度最低， 级精度最高。 2滚动轴承国家标准将内圈内径的公差带规定在零线的 ，在多数情 况下轴承内圈随轴一起转动，两者之间配合必须有一定的 。 3在装配图上标注滚动轴承与轴和外壳孔的配合时，只需标注 的 公差代号。 4当轴承的旋转速度较高，又在冲击振动负荷下工作时，轴承与轴和 外壳孔的配合最好选用 配合。 武汉理工大学

20、 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 5 级轴承常称为普通轴承，在机械中应用最广。 6作用在轴承上的径向负荷可以分为 、 、 、 三类。 7 . 滚动轴承内圈与轴采用 配合，外圈与外壳孔采用 配合。 8. 已知轴孔直径 d=48mm，配合公差为H7/n6，查表填写有关参数。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 6.3 6.3 齿轮传动的互换性齿轮传动的互换性 6.3.1 6.3.1 概述概述 新标准：GB/T 10095-2001 GB18620-2002 齿轮传动是机械中应用最广，最重要的传动。它效率 高，工作可靠，适用的功率范围广，寿命长。 一、齿轮传

21、动的使用要求一、齿轮传动的使用要求 1.运动准确运动准确 限制在一转的范围内，传动比或转角的最大变动量。限制在一转的范围内，传动比或转角的最大变动量。 2.工作平稳工作平稳 限制在一齿范围内，传动比或限制在一齿范围内，传动比或转角的最大变动量。转角的最大变动量。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 单啮仪原理图 3.接触良好接触良好 要求工作面均匀接触。要求工作面均匀接触。 4.适当侧隙适当侧隙 补偿变形和储存润滑油。补偿变形和储存润滑油。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 分度机构、测量仪器-强调运动准确性。 高级轿车-侧重工作平稳。 重

22、型机械-强调工作面接触良好。 二、齿轮的加工误差二、齿轮的加工误差 1.几何偏心几何偏心 轮坯与定位孔轴的间隙。 2.运动偏心运动偏心 分度蜗轮与工作台回转中心不重合。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 3.传动链中的误差传动链中的误差 如蜗杆径向跳动、轴向窜动。 4.滚刀误差滚刀误差 滚刀的制造和安装误差。 6.3.2 6.3.2 单个齿轮精度评定指标单个齿轮精度评定指标 一、运动准确性指标一、运动准确性指标 1.切向综合误差切向综合误差 Fi 定义：被测量齿轮与理想齿轮单面啮合时，被测量齿轮一转 内实际转角与公称转角最大变化量。 由单啮仪的误差曲线取得。 武汉理

23、工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 2.齿距累积误差齿距累积误差 Fp 定义：被测量齿轮的分度圆上，任意两个同侧齿面间的实际 弧长与公称弧长之差的最大变化量。 3.齿圈径向跳动齿圈径向跳动Fr 定义：在齿轮一转范围内，测头在齿槽内于齿高中部双面接 触，测头相对于齿轮轴线的最大变化量。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 4.径向综合误差径向综合误差 Fi” 定义：被测量齿轮与理想齿轮双面啮合时，被测齿轮一转内 的中心距的最大变化量。 由双啮仪的误差曲线取得。 二、工作平稳性指标二、工作平稳性指标 1.切向一齿综合误差切向一齿综合误差 fi 单啮仪的

24、误差曲线中小波纹的最大幅度值。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 2.径向一齿综合误差径向一齿综合误差 fi” 双啮仪的误差曲线中小波纹的最大幅度值。 3.齿廓总误差齿廓总误差Fa 定义：指包容实际齿形且距离为最小的两条设计齿形间的法 向距离。 4.单个齿距误差单个齿距误差Fpt 定义：在分度圆上，实际齿距与公称齿距最大差值。 三、接触均匀性指标三、接触均匀性指标 齿高方向由齿廓总误差Fa控制。 齿宽方向由螺旋线总误差F控制。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 F定义：在分度圆上，齿宽方向包容实际齿线且距离为最小 的两条设计齿线间的距离。对于直齿轮称为齿向误差。 6.3.3 6.3.3 齿轮副精度评定指标齿轮副精度评定指标 1.中心距偏差中心距偏差 fa 定义：实际中心距与公称中心距之差。 它影响齿侧间隙和重合度。按表控制。 2.轴线平行度偏差轴线平行度偏差 水平方向 f 。 垂直方向 f 。 武汉理工大学 武汉理工大学 互换性与测量技术互换性与测量技术 3.接触斑点接触斑点 对装配好的齿轮，评估齿面间载荷分布情况。 4.齿侧间隙齿侧间隙 为保证齿轮润滑，补偿制造、安装误差及热变形，必须在非 工作面留有侧隙。在中心距一定的情况下，是