汽车机械基础第5章

第二篇

互换性与技术测量

第5章尺寸公差与配合5.1互换性及其作用从一批相同规格的零件（或部件）中任意拿出一个，不需任何修配就能装到所属的部件（或机器）中去，达到预定的配合要求，并能满足技术要求及保证良好的使用性能，这就是互换性。零、部件的互换性为生产的专业化创造了条件，促进了自动化生产的发展，有利于降低产品成本，缩短设计和生产周期，提高产品质量，保证机器工作的连续性和持久性。5.2优先数和优先数系

5.2.1优先数系优先数系是十进等比数列，其中包含了10的所有整数幂，如：1，10，100，1000，…；0.1，0.01，0.001，…。为了对这些数进行细分，按1～10，10～100，…和1～0.1，0.1～0.01，…划分区间，称为十进段。设每个十进段内，每进r项就使项值增大10倍。则公比q应满足式：（a为起始项值），即，相应的理论数列为规定的r值有5，10，20，40，80五种，它们是各个十进段内项值的分级数。分别用符号R5，R10，R20，R40，R80表示，称为R5系列、R10系列……R80系列。各系列公比如下：

R5系列：；

R10系列：；

R20系列：；

R40系列：；

R80系列：。R5，R10，R20和R40是优先数系中的常用系列，称为基本系列。R80系列称为补充系列，它的分级很细，一般不常用。基本系列如教材表5.1所示。5.2.2优先数

优先数系中的每一个数值称为优先数。根据取值的精确程度，优先数的值可分为理论值、计算值、常用值和化整值四种。优先数的理论值是无理数，在实践中不应用。计算值是理论值取5位有效数字的近似值，是作为工程上精确计算之用。优先数的常用值是为了实用而对计算值修约成的3位有效数，即通常所称的优先数。优先数化整值是对R5，R10，R40系列中常用值作进一步圆整后所得的值，只在某些特殊的情况下才允许采用。5.3公差与配合的基本术语及定义5.3.1孔和轴孔：主要指圆柱形内表面，也包括其他内表面中由单一尺寸确定的部分。轴：主要指圆柱形外表面，也包括其他外表面中由单一尺寸确定的部分。

5.3.2尺寸

尺寸：用特定单位表示长度值的数字，如直径、半径、深度、宽度、中心距等。基本尺寸：基本尺寸是指设计给定的尺寸。实际尺寸：实际尺寸是指通过测量得到的尺寸。极限尺寸：极限尺寸是指允许尺寸变化的两个界限值，由使用上的要求确定。其中，较大的一个界限值称为最大极限尺寸；较小的一个界限值称为最小极限尺寸。

基本尺寸、实际尺寸与极限尺寸作用尺寸：在配合面全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸，称为孔的作用尺寸；与实际轴外接的最小理想孔的尺寸，称为轴的作用尺寸。最大实体状态（MMC）和最大实体尺寸（MMS）：孔或轴在尺寸公差范围内，具有材料量最多时的状态及在此状态下的极限尺寸；最大实体尺寸是Dmin和dmax的统称。最小实体状态（LMC）和最小实体尺寸（LMS）：孔或轴在尺寸公差范围内，具有材料量最少时的状态及在此状态下的极限尺寸。最小实体尺寸是Dmax和dmin的统称。作用尺寸、实体状态和实体尺寸

5.3.3尺寸偏差、公差及公差带

尺寸偏差（简称偏差）：尺寸偏差是指某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差。偏差分为极限偏差和实际偏差，而极限偏差又分为上偏差和下偏差。上偏差是最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差，孔、轴上偏差分别用代号ES和es表示；下偏差是最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差，孔、轴下偏差分别用代号EI和ei表示。实际偏差是实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差。

极限与配合示意图尺寸公差（简称公差）。尺寸公差是指尺寸允许的变动量。公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值；也等于上偏差与下偏差之代数差的绝对值。公差是一个无正、负号的数值，且不能为零，即孔公差T

H=|Dmax

D

min|=|ES—EI|

轴公差T

S=|d

max

d

min|=|es—ei|尺寸公差带（简称公差带）。公差带图中确定偏差的基准直线，称为零偏差线（零线），通常零线表示基本尺寸。正偏差位于零线之上，负偏差位于零线之下。代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域，称为公差带。基本偏差。用来确定公差带相对零线位置的上偏差或下偏差。一般指靠近零线的那个偏差。5.3.4配合

配合：基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。间隙或过盈：孔的尺寸减去与其相配合的轴的尺寸所得的代数差。此差值为正时是间隙，为负是过盈。间隙配合：是具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合，主要用于孔、轴间的活动联接。间隙的作用在于储藏润滑油，补偿温度引起的变化，补偿弹性变形及制造与安装误差等。间隙的大小影响孔、轴相对运动的活动程度。间隙配合过盈配合

过盈配合：具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之下，其极限值为最大过盈和最小过盈。过盈配合用于孔、轴间的紧密联接，不允许两者有相对运动。过渡配合：可能具有间隙或过盈的配合。此时，孔的公差带与轴的公差带值相互交叠，其极限值为最大间隙和最大过盈。过渡配合主要用于孔、轴的定位联接。标准中规定的过渡配合的间隙或过盈一般都较小，因此可以保证结合零件具有很好的同轴度，并且便于拆卸和装配。

配合公差T

F：允许间隙或过盈的变动量，即对间隙配合T

F=|X

max

X

min|

对过盈配合T

F=|Y

min

Y

max|

对过渡配合T

F=|X

max

Y

max|配合公差带：配合公差带的大小表示配合的精度。对间隙配合为最大间隙与最小间隙之间的公差带；对过盈配合为最大过盈与最小过盈之间的公差带；对过渡配合为最大间隙与最大过盈之间的公差带。5.3.5基准制所谓基准制，即以两个相配零件中的一个为基准件，并选定标准公差带，然后按使用要求的最小间隙或最小过盈，确定非基准件公差带位置，从而形成各种配合的一种制度。基孔制。它是基本偏差为一定的孔公差带，与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的一种制度。基轴制。它是基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔形成各种配合的一种制度。

基孔制与基轴制

5.4公差与配合标准

5.4.1标准公差系列标准公差是国标规定的用以确定公差带大小的任一公差值。标准公差由公差单位及公差等级系数组成。1．公差单位公差单位是计算公差的基本单位，与基本尺寸呈一定的函数关系。对尺寸≤500mm，IT5至IT18的公差单位计算式为：

式中，—公差单位（m）；D—零件的基本尺寸（mm）。2．公差等级确定尺寸精确程度的等级，称为公差等级。在国标中，标准公差T是用公差等级系数a与公差单位i的乘积来表示，即T=ai国标的标准公差共分20个等级，用IT和阿拉伯数字表示，即IT01，IT0，IT1，…，IT18，其中IT01最高，IT18最低，等级依次降低，公差值依次增大。国标各级公差之间分布的规律性强，便于向高、低两端延伸，如果现有20个公差等级不够用时，还可以根据计算公式自行延伸。基本尺寸≤500mm的标准公差的计算公式

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+0.020DIT825iIT15640iIT2(IT1)(IT5/IT1)1/4IT940iIT161000iIT3(IT1)(IT5/IT1)2/4IT1064iIT171600iIT4(IT1)(IT5/IT1)3/4IT11100iIT182500iIT57iIT12160i3．尺寸分段国标将基本尺寸分成21个主段落，对同一尺寸段内的所有基本尺寸，在相同公差等级情况下，规定相同的标准公差。基本尺寸分段如教材表5.3所示。在标准公差及基本偏差的计算公式中，基本尺寸一律以所属尺寸段内首、尾两个尺寸的几何平均值来进行计算。例5.1基本尺寸为45mm，计算IT6及IT8的标准公差。解：45mm在＞30～50mm尺寸段内。几何平均直径D==38.73mm

公差单位查表5.2：

IT6=10i=15.6m≈16mIT8=25i=39m5.4.2基本偏差系列1．基本偏差的特点轴的基本偏差：从a～h为上偏差es（为负值或零）；从j～zc为下偏差ei（多为正值）。对于孔的基本偏差：从A～H为下偏差EI，（为正值或零）；从J～ZC为上偏差ES（多为负值）。H和h的基本偏差均为零以Js和js为基本偏差组成的公差带完全对称于零线K和N的基本偏差为上偏差；k和n的基本偏差为下偏差，但精度等级不同，其基本偏差数值不同，故同一代号有两个位置。在基本偏差系列图中，仅绘出了公差带的一端，对公差带的另一端未绘出，因为它取决于公差等级和这个基本偏差的组合。

2．轴和孔的基本偏差系列（1）轴基本偏差的确定：轴的各种基本偏差是在基孔制的基础上根据生产实践经验和科学试验制订的，具体数值列于教材表5.4中。轴的另一极限偏差：ei=es–IT将轴的基本偏差代号和公差等级代号组合就构成轴的公差带代号。（2）孔的基本偏差的确定

孔的基本偏差是在基轴制基础上制订的。是根据同一字母的轴的基本偏差，按一定规则换算得到：

①通用规则：用同一字母表示的孔、轴的基本偏差的绝对值相同，而符号相反。

②特殊规则：对于标准公差小于IT9的J—N孔和标准公差小于IT8的P—ZC孔的基本偏差ES，与其同名代号轴的基本偏差ei的符号相反，而绝对值相差一个值。

孔、轴公差带

3．应用举例例5.2确定及配合中孔与轴的极限偏差。解由表5.3查得IT6=13m，IT7=21m；由表5.4查得f的基本偏差es=20m

则

25H7：ES=+21m，EI=0

25f6：es=20m，ei=esIT6=33m

查表5.5得F的基本偏差EI=+20m，故25F7：ES=EI+IT7=+20+21=41m，

EI=+20m，25h6：es=0，ei=013=13m5.5国标规定的公差带与配合

1．孔、轴公差带的确定一般、常用和优先孔公差带

一般、常用和优先轴公差带

2．孔、轴的优先和常用配合国标在规定孔、轴公差带选用的基础上还规定了孔、轴公差带的组合。教材表5.6为基孔制常用配合59种，优先配合13种。表5.7为基轴制常用配合47种、优先配合13种。国标规定的孔、轴公差带和配合均属推荐性质，如果情况允许，在生产中尽量在此范围内选取。当有特殊需要时，可以根据生产和使用的要求自行选用公差带并组成配合。5.6尺寸公差与配合的选用5.6.1基准制的选择一般情况下应优先选用基孔制；特殊情况应选用基轴制；若与标准件配合，应以标准件为基准件，来确定采用基孔制还是基轴制；为满足配合的特殊要求，允许采用任一孔、轴公差带组成的非基准配合配合。5.6.2公差等级的选用公差等级应用范围应用举例IT01～IT1配合尺寸

用于精密的尺寸传递基准，高精度测量工具，极个别特别重要的精密配合尺寸，精密尺寸标准块公差，个别特别重要的精密机械零件尺寸

IT2～IT5用于很高精密和重要配合处。例如，精密机床主轴颈与高精度滚动轴承的配合，车床尾架座体与顶尖套配合，活塞销与活塞销孔的配合

IT6（孔至IT7）

用于要求精密配合处，在机械制造中广泛应用。例如，机床中一般传动与轴承的配合，齿轮、皮带轮与轴的配合，精密仪器、光学仪器中的精密轴，电子计算机外围设备中的重要尺寸，手表、缝纫机中重要的轴

IT7～IT8用于精度要求一般的场合，在机械制造中属于中等精度。例如，一般机械中速度不高的皮带轮，重型机械、农用机械中的重要配合处，精密仪器、光学仪器中精密配合的孔，手表中离合杆压簧，缝纫机重要配合的孔

IT9～IT10

用于只有一般要求的圆柱配合。例如，机床制造中轴套外径与孔配合；操纵系统的轴与轴承配合，空转皮带轮与轴，光学仪器中的一般配合，发动机中机油泵体内孔，键宽与键槽宽的配合，纺织机械中的一般配合零件

IT11～IT12

用于不重要配合处。例如，机床中法兰盘止口与孔，滑块与滑移齿轮凹槽，钟表中不重要的工件，手表制造中所用的工具及设备中的未注公差尺寸，纺织机械中低精度的间隙配合

IT12～IT18非配合尺寸

用于非配合尺寸及不重要的精糙联结的尺寸公差（包括未注公差的尺寸）、工序间尺寸等

公差等级的应用范围5.6.3配合的选用选择配合主要是为了解决配合零件在机器工作时的相互关系，以保证机器中各个零件能协调动作，实现预定的任务。正确地选择配合，可以提高机器的性能，质量和使用寿命，并使加工经济合理。选择配合时，应首先考虑选用标准中规定的优先配合，其次是常用配合，再次采用一般用途孔、轴公差带组成的配合，必要时可选用任意孔、轴公差带组成的配合。基准制和公差等级确定后，配合的选择就是根据使用要求，（即给定的极限间隙或过盈），确定非基准件的基本偏差代号。例5.4有一对基本尺寸为50mm