线性尺寸精度设计课件

1、第2章 线性尺寸精度设计本章主要内容 一尺寸精度的基本概念 二公差配合国家标准的构成规律 三公差配合的应用重点要求 掌握典型术语定义、掌握标准特点、 正确查表标注。 2.1 尺寸精度的术语定义有关孔和轴的定义 轴通常是指圆柱形外表面；也包括非圆柱形外表面。孔通常是指圆柱形内表面；也包括非圆柱形内表面。包容和被包容，或按去除材料的方法加工时越来越大/小。目的：扩大标准应用范围L 一般长度尺寸有关尺寸的术语及定义 用特定单位表示长度值或角度值的数值称为尺寸。包括线性尺寸和角度尺寸。1基本尺寸（公称尺寸）(D、d) : 设计确定的尺寸 。2极限尺寸:允许尺寸变化的两个界限值。（代号：孔 Dmax 、

2、 Dmin 轴 dmax 、dmin ：最大/最小极限尺寸） 基本尺寸D=50Dmax=50.025 Dmin =50基本尺寸d=50 dmax=49.975 dmin =49.959 2.1 尺寸精度的术语定义3实际尺寸（Da、da） 加工后通过测量获得的尺寸。 2.1 尺寸精度的术语定义 每一个测得尺寸都可以称为实际尺寸。不同的测量器具、不同的环境、不同的操作人员所测得的尺寸 并不相同 。同一表面的不同位置上的实际尺寸往往也是不相等的。 两点式测量得到的实际尺寸称为局部实际尺寸。第9章 现代数字调制技术9.1 现代调制技术的应用9.2 偏移四相相移键控9.3 /4四相相移键控9.4 最小频

3、移键控与高斯最小频移键控9.5 正交幅度调制9.6 正交频分复用9.7 本章 MATLAB仿真实例本章小结习题9.1 现代调制技术的应用9.1.1 现代数字调制技术在非对称数字式用户电路(ADSL)上的应用 ADSL调制解调器内所有信息是由“0”和“1”组成的数字信号,当然音、视频信息也不 例外。而电话线上传递的却只能是模拟电信号,于是,当两台计算机要通过电话线进行音、 视频信息传输时,就需要一个设备负责数字信号与模拟信号的转换。计算机在发送数据时, 先由调制解调器把数字信号转换为相应的模拟信号。经过调制的信号通过电话载波传送到 另一台计算机之前,也要经由接收方的调制解调器负责把模拟信号还原为

4、计算机能识别的 数字信号。正是通过这样一个“调制”与“解调”的数字信号与模拟信号的转换过程,从而实 现了两台计算机之间的远程通信。9.1.2 数字调制技术在数字电视(DTV)上的应用 DTV 是将活动图像、声音和数据,通过数字技术进行压缩、编码、传输、存储,实时发 送、广播,供观众接收、播放的视听系统。 数字高清晰度电视的图像信息速率接近1GB/s,要在实际信道中传输,除应采用高效 的信源压缩编码技术、先进的信道编码技术之外,采用高效的数字调制技术来提高单位频 带的数据传送速率也是极为重要的。数字电视信号经信源编码及信道编码后,要进行信号传输,传输目的是最大限度地提 高数字电视覆盖率,根据数字

5、电视信道的特点,要进行地面信道、卫星信道、有线信道的编 码调制后,才能进行传输。由于数字电视系统中传送的是数字电视信号,因此必须采用高 速数字调制技术来提高频谱利用率,从而进一步提高抗干扰能力,以满足数字高清晰度电 视系统的传输要求。目前,国际上数字高清晰度电视传输系统中采用的调制技术主要有:四相移相键控 (QPSK)、多电平正交幅度调制(MQAM)、多电平残留边带调制(MVSB)和正交频分复用 调制(OFDM)。9.2 偏移四相相移键控恒定包络调制可以采用限幅的方法去除干扰引起的幅度变化,其具有较高的抗干扰能 力。在数字调相中,若基带信号为矩形方波,则数字调相信号也具有恒定包络特性,但这时

6、已调信号的频谱为无穷宽。而实际的信道总是有限的,为了对数字调相信号的带宽进行限 制,先将基带信号经过成形滤波器,然后进行数字调相,再经过带通滤波器送入信道。通过 带限滤波处理后的数字调相信号不再是恒包络,而且当码组的变化为01,或者10时, 会产生的最大相位跳变。这种相位跳变会引起带限滤波后的数字调相信号包络起伏,甚至出现“0”包络现象,如图91所示。为了消除 的相位跳变,在 QPSK 的基础上提出 OQPSK。图91 QPSK 信号限带滤波前、后的波形QPSK 信号是利用正交调制方法产生的,其原理是先对输入数据做串/并变换,即将二 进制数据每 两 比 特 分 为 一 组,得 到 四 种 四

7、进 制 码 元:(1,1)、(1,-1)、(-1,1)和 (-1,-1),分别代表四种不同的相位。每个码元的前一比特为同相分量I(t),后一比特 为正交分量Q(t),然后利用同相分量和正交分量分别对两个正交的载波进行2PSK 调制, 最后将两路调制结果叠加,得到 QPSK 信号。在当前任意相位,下一时刻的相位均有四种 可能取值,因而相位跳变量可能为0,/2或,如图9 2(a)所示,当两个比特同时发生 极性翻转时,将产生的相移,经过带通滤波器之后所形成的包络起伏必然达到最大。4最大实体尺寸和最小实体尺寸（DM、DL、dM 、dL ） 2.1 尺寸精度的术语定义 轴、孔允许材料最多的状态称为最大实

8、体状态MMC。此时所对应的尺寸称为最大实体尺寸MMS （最大实体极限），分别用DM 和 dM 表示。 dM = dmax DM =Dmin 轴、孔允许材料最少的状态称为最小实体状态LMC。此时所对应的尺寸称为最小实体尺寸LMS （最小实体极限），分别用DL 和 dL 表示。 dL = dmin DL = Dmax有关偏差的术语及定义 1尺寸偏差（偏差）某一尺寸基本尺寸 0 孔 轴上偏差 ES = DmaxD es = dmaxd下偏差 EI = DminD ei = dmind极限偏差: 极限尺寸与基本尺寸之差。 实际偏差： 实际尺寸与基本尺寸之差。 Ea = DaD ea = dad 2.1

9、 尺寸精度的术语定义合格条件： ESEaEI eseaei有关公差和公差带的术语及定义 2尺寸公差 允许尺寸的变动量。 孔 TD = DmaxDmin = ESEI 轴 Td = dmaxdmin = esei 2.1 尺寸精度的术语定义 尺寸公差表示尺寸允许的变动范围，是允许的尺寸误差的大小，它体现设计对尺寸加工精度要求的高低。基本尺寸相同时，公差值越小，零件尺寸允许的变动范围就越小，要求的加工精度就越高。 2.1 尺寸精度的术语定义3公差带及公差带图由上下偏差所表示的区域称为公差带。 注意 在公差带图上，必须注上基本尺寸和偏差值（偏差值单位可以是mm或um）！ 2.1 尺寸精度的术语定义零

10、线上方+表示正偏差零线下方-表示负偏差TDTdESEIesei确定轴孔的配合，主要是根据使用要求确定轴孔的公差带，但是满足相同使用要求的公差带是无限多的，若不作出统一规定，将会造成生产过程的混乱，不利于互换性和经济性的提高。极限制就是使尺寸的极限（极限偏差）与配合标准化，主要是确定轴孔的极限偏差，即确定公差带。 这里以常用尺寸（D500mm）为例。标准公差 国家标准所规定的用来确定公差带大小的公差值 常用尺寸极限配合 基本偏差 国家标准所规定的用来确定公差带位置的偏差值 2.2 极限与配合的标准化 公差带的两个要素公差带的大小公差带的位置基本偏差：指靠近零线或位于零线的极限偏差。2.2 极限与

11、配合的标准化基本偏差EI基本偏差es0标准公差TD标准公差Td标准公差=上偏差-下偏差：国家标准所规定的用来确定公差带大小的公差值 。与精度等级高低和基本尺寸有关。ESEIeies2.2 极限与配合的标准化1标准公差等级及其代号（IT） 国家标准规定的公差等级共20个(常用尺寸D500mm），代号为： IT01、IT0、IT1、IT2、IT18 高低目的是满足不同行业、不同精度的产品要求。如何确定标准公差的大小？2标准公差因子i（公差单位，是基本尺寸的函数） 标准公差因子是计算标准公差大小的基本单位，它是通过对不同尺寸的零件采用不同的加工方法所产生的加工误差统计分析发现的。 标准公差2.2 极

12、限与配合的标准化公差用于限制加工误差， 因此公差与基本尺寸亦满足这一关系，用标准公差因子i反映。D500mm时D500mm时磨车统计分析发现，加工误差的大小与基本尺寸呈立方抛物线的关系，同时加工误差还与加工方法有关。D500mm时：第一项反映加工误差的影响，符合立方抛物线的关系；第二项用于补偿与直径成线性关系的测量误差。D500mm时：测量误差起主导作用，尤其是温度引起的测量误差更为突出。3标准公差数值的计算 公差等级公式公差等级公式公差等级公式IT010.3+0.008DIT610iIT13250iIT00.5+0.012DIT716iIT14400iIT10.8+0.020DIT825iI

13、T15640iIT2（IT1）(IT5/IT1)1/4 IT940iIT161000iIT3（IT1）(IT5/IT1)1/2 IT1064iIT171600iIT4（IT1）(IT5/IT1)3/4IT11100iIT182500iIT57iIT12160i IT5IT18 标准公差计算公式：IT = ai a 公差等级系数（反映精度的高低，与加工方法有关） 2.2 极限与配合的标准化该公式用于尺寸500-3150 标准公差值 IT = aia（ ） 4. 尺寸分段 （基本尺寸）分段目的：简化公差数值表分段原则：先密后疏计算标准公差因子i时基本尺寸采用段内首尾的几何平均值。D= =97.98

14、mm例如：基本尺寸为86mm，属于80120mm尺寸段i2.173m2.2 极限与配合的标准化基本尺寸为40、 41、 42时，标准公差值 过多？2.2 线性尺寸精度（极限制）标准公差系列 标准公差为国家标准所规定的任一公差。所有标准 公差的集合就是标准公差系列。标准公差数值公差等级 基本尺寸 D=18mm, IT8=?27m大于基本偏差作用是确定公差带位置，是指靠近零线的极限偏差，国家标准规定的用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。基本偏差1基本偏差的代号 孔、轴基本偏差各有28种，用英文字母表示。孔用大写字母，轴用小写字母 。 孔：A、BZ去掉：I, L, O, Q, W增加：CD

15、, EF, FG, JS, ZA, ZB, ZC轴：a、bz去掉：i, l, o, q, w增加：cd, ef, fg, js, za, zb, zc2.2 极限与配合的标准化2.2 极限与配合的标准化孔的基本偏差系列 AH : 为下偏差EI H: EI=0 JS:偏差对称于零线JZC :为上偏差ES2.2 极限与配合的标准化轴的基本偏差系列 ah: 为上偏差es h: es=0 js:偏差对称于零线jzc: 为下偏差ei 孔轴 2.2 极限与配合的标准化 这些数值由经验公式计算得出（j的基本偏差为经验数值，主要用于与轴承配合的轴），这些经验公式是以基孔制（孔的基本偏差代号为H，即下偏差为0）

16、为依据，根据设计要求、生产实践和科学实验，经统计分析得到的。例如热动配合采用大间隙时应考虑发热膨胀与直径的关系，旋转运动为保证良好的液体润滑应考虑最小间隙与直径的关系等。 f 的计算公式： k 的计算公式：2.2 极限与配合的标准化 轴的基本偏差数值的确定 轴的基本偏差数值(见附表22 )2基本偏差数值 孔的基本偏差由同名配合的轴的基本偏差换算而得到的。 换算的前提是：基孔制配合与同名的基轴制配合的配合性质(具有相同的极限间隙或过盈)必须相同。 孔的基本偏差数值的确定由于孔比轴难加工，故对高精度的孔轴配合（ IT8 ），即公差等级较高时，孔通常比轴低一个公差等级。 例如 ： H9/f9 F9/

17、h9 H6/r5 R6/h5 H7/f6 F7/h62.2 极限与配合的标准化孔的基本偏差的数值 (见附表23)2.2 极限与配合的标准化根据以上换算规则，得到孔的基本偏差的计算依据为以下规则：一般情况下，同一代号的孔的基本偏差与轴的基本偏差相对于零线是完全对称的，即孔、轴基本偏差的绝对值相同而方向相反。EI es （适合AH） ESei （适合低公差等级）特殊规则：代号的级基本偏差（） 标准公差IT8的、和标准公差IT7的 ESei+ ITn -ITn-1（可查表确定）某一级的标准公差比某一级高一级的标准公差2.2.3 公差带代号及标注公差带代号:由基本偏差代号和公差等级组合而成 例如： H

18、7、F8，m7、t6在零件图上标注公差带代号2.2 极限与配合的标准化 请大家确定50T8、50T6的基本偏差是ES还是EI？上下偏差是多少？（附表2-1、2-3）基本偏差为T，表明是孔的基本偏差代号。所以基本偏差是ES。以下计算单位均是um查附表2-3，可知50T8的基本偏差为ES= -54，查附表2-1可知，基本尺寸为50的IT8=39，EI=ES-TD=-93。查附表2-3，可知50T6的基本偏差为ES=-54+=-54+5=-49，查附表2-1可知，基本尺寸为50的IT6=16，EI=ES-TD=-65。2.2 极限与配合的标准化优先、常用和一般公差带 （推荐使用）一般用：116种常

19、用：59种 优先用：13种轴的优先、常用、一般公差带 设计时按优先、常用、一般的顺序选择。标准公差与基本偏差有多种组合，任意组合不经济。2.2 极限与配合的标准化一般用：105种常 用：44 种 优先用：13 种孔的优先、常用、一般公差带 设计时按优先、常用、一般的顺序选择。2.2 极限与配合的标准化未注出的尺寸公差称为一般公差/未注公差，其公差等级和极限偏差值由相应标准(如GB/T 1804-2000)规定。一般公差适用于金属切削加工、冲压加工的尺寸（机床设备一般加工能力可保证的公差）。非金属材料和其他工艺方法加工的尺寸可参照采用。一般公差不适用于其它已有相关标准规范对未注公差精度做出了专门

20、规定的尺寸，也不适用于圆分度的角度和坐标轴之间的角度。这是因为在圆周上等分的要素的角度误差可以累积 。一般公差规定了四个公差等级：精密级(f)、中等级(m)、粗糙级(c)和最粗级(v)。 标注示例：未注尺寸公差按 GB/T 1804-2000-m尺寸（尺寸）2.2 极限与配合的标准化1配合是指基本尺寸相同的相互结合的孔和轴 公差带之间的关系。2间隙（s ）或过盈（）是指孔的尺寸减去相配合轴的尺寸所得的代数差。 有关配合的术语及定义 轴基本尺寸0+-孔轴孔孔轴Dada = + 间隙 （ sa ） - 过盈 （a ）实际间隙 实际过盈2.2 极限与配合的标准化3配合的种类 间隙配合指具有间隙(最小

21、间隙=0)的配合。 特点：孔公差带在轴公差带的上方(任意抽取轴孔装配均有间隙） smaxsminESesei+0_20最大(极限)间隙smax = Dmaxdmin = ESei 最小(极限)间隙smin = Dmindmax = EIes 平均间隙sav = (smax+ smin)/2 20ESei+0_smin=0savDmindmaxEI es2.2 极限与配合的标准化 过盈配合指具有过盈(最小过盈=0)的配合。 特点：孔公差带在轴公差带的下方(任意抽取轴孔装配均有过盈）minmax最小(极限) 过盈min = Dmaxdmin = ESei 最大(极限) 过盈max = Dmindm

22、ax = EIes 平均过盈av = (max+ min)/2 20ES=eies+0_EImin=0ESesei+0_20EIavDmaxdminES ei2.2 极限与配合的标准化(3) 过渡配合可能具有间隙或过盈的配合。 特点：孔公差带与轴公差带有重叠ESesei+0_30smaxmaxsmax = Dmaxdmin = ESeimax = Dmindmax = EIesav ( sav ) = (smax +max )/2avDmaxdmin且Dmin ei且EI 0配合公差反映配合精度，表示配合松紧的均匀程度。2.2 极限与配合的标准化5配合代号 配合代号:由孔和轴的公差带组合用分数

23、形式表示。 例如：50 、 50H7/f6 、 50G7/h6 。配合代号标注在装配图上。表示配合的松紧和松紧的均匀程度。6轴孔结合的合格与合用 2.2 极限与配合的标准化 零件的实际尺寸在极限尺寸之间、或实际偏差在极限偏差之间为合格品，即对于孔：Dmin DaDmax 或EI Ea ES对于轴：dmin dadmax 或ei ea es ESeseismaxsmin+0_20Eaeasa 轴孔配合的实际间隙（过盈）在极限间隙（过盈）之间为合用品。合格零件形成的配合一定合用。Smin SaSmax2.2 极限与配合的标准化ESeseismaxsmin+0_20Eaeasa 合格零件形成的配合一

24、定合用。 但不合格的零件组成的配合不一定不合用。该轴没有互换性！2.2 极限与配合的标准化基轴制（h） 基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度 。基准制（配合制） 基准制也称为配合制，是为了简化配合，标准 规定了两种配合制度-基孔制和基轴制。基孔制（H） 基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度 。2.2 极限与配合的标准化hH基孔制ah： 间隙配合js n：过渡配合pzc：过盈配合基轴制AH： 间隙配合JS N：过渡配合PZC：过盈配合2.2 极限与配合的标准化指出下列配合的配合制和种类基轴制AH： 间隙配合JS N：

25、过渡配合PZC：过盈配合基孔制ah： 间隙配合js n：过渡配合pzc：过盈配合基孔制间隙配合基轴制过盈配合基轴制过渡配合混合配合（非基准制）间隙配合2.2 极限与配合的标准化常用配合：59种 优先配合：13种基孔制：三角符号为优先配合，表中所列为常用配合。优先配合和常用配合优先公差带和常用公差带与基准孔或轴组合而成。2.2 极限与配合的标准化常用配合：47种 优先配合：13种基轴制：三角符号为优先配合，表中所列为常用配合。 机械产品的精度设计就是选择公差与配合 。 选择原则是：在满足使用要求的前提下，获得最佳的技术经济效益。 公差配合的选择方法有类比法、计算法和实验法。2.3 线性尺寸精度设

26、计可以用三种方式确定满足功能要求的配合：1直接选用标准孔、轴公差带形成的配合（按照优先、常用、一般的顺序选择）；2选用非标准的孔、轴公差带形成的配合；3采用不具互换性的配制配合。标准配合设计1 配合制（基准制）的选择 基孔制和基轴制属于平行配合制，即基孔制配合能满足要求的，基轴制配合也能满足使用要求。如：H7/k6与K7/h6的配合性质完全相同，称为“同名配合”。所以，配合制的选择与功能要求无关，主要考虑加工的经济性和结构的合理性。 （1）优先选用基孔制 因为孔通常用定值刀具（拉刀、铰刀）加工，用光滑极限塞规检验。采用基孔制配合可以减少孔公差带的数量，从而减少定值刀具和塞规的规格和数量，显然是

27、经济合理的。 2.3 线性尺寸精度设计a）使用冷拉棒料直接作轴 （IT9IT11 农机、纺机）（2）特殊情况下采用基轴制 b）一轴与多个孔配合且松紧不一样时（结构需要） 2.3 线性尺寸精度设计1.活塞 2.活塞销 3.连杆2.3 线性尺寸精度设计1.活塞 2.活塞销 3.连杆(3) 与标准件配合时，应以标准件作基准(轴承、平键、电机输出轴等) 55k6 100J7 2.3 线性尺寸精度设计55k6 100J7 (4) 必要时采用可非基准制的配合 100J7/ e955D9/k658H7/r62.3 线性尺寸精度设计轴套、端盖仅用于轴承或齿轮的轴向定位，对端面有较高要求，且要求装配方便，与轴和

28、基座孔的配合无太高要求。2 配合的选择 配合选择的任务：就是根据零件的功能要求，确定配合的种类进而确定基本偏差代号。 选择方法： 类比法、计算法和试验法三种。类比法是选择配合种类的主要方法。应用类比法选择时，要考虑以下因素： 各种基本偏差形成的配合特征及应用； 配合件的工作情况； 其他因素。2.3 线性尺寸精度设计ah： 间隙配合js n：过渡配合pzc：过盈配合(1)各类基本偏差形成配合的特征及应用 以基孔制说明 a) 间隙配合 用于工作时有相对运动或 装拆频繁的连接。 H/a H/bH/h 间隙逐渐减小常用间隙 配合H/d 大间隙配合，精度非主要因素，考虑大的温度变化，高转速，高压力等H/

29、f 中等间隙配合，中等精度中等压力的传动H/g 小间隙配合，间隙很小的滑动配合H/h smin=0，工作时一般无相对运动，可自由拆装2.3 线性尺寸精度设计b) 过渡配合 用于既要求对中性(定位精度)，又要求装拆方便的配合，传递载荷必须加键或销等。H/js H/j H/k H/m H/n 逐渐变紧常用过渡 配合H/js 较松，略有过盈的定位，如联轴节等 H/k 一般，标准定心配合，可用于精密定位H/n 较紧，有较大过盈的更精密定位2.3 线性尺寸精度设计 利用过盈来保证固定或传递载荷，过盈配合传递载荷有时需要加键或销连接。H/p H/r H/zc 逐渐变紧常用过盈 配合H/p 小过盈配合，适用于定位精度特别重要的场合，但不依靠过盈量传递负荷H/r 中等过盈配合，中等压入配合H/s 半永久连接，依靠过盈量可传递负荷H/u 永久连接，火车轮毂和轴， H/u 和H/s采用热胀或冷缩法装配c) 过盈配合 2.3 线性尺寸精度设计 运动精度 定心精度 拆卸情况 载荷大小 轴孔温差 （2） 工作条件对配合的松紧要求二者均要求时，选小间隙配合二者均要求时，选过渡、小间隙配合2.3 线性尺寸精度设计载荷越大