精密机械设计基础课件(合肥工业大学)第十五章(精度设计与互换性)

精密机械设计基础课件(合肥工业大学)第十五章(精度设计与互换性)第一页，共123页。精密机械设计基础

第十五章

零件的精度设计与互换性第二页，共123页。第十五章零件的几何精度

第一节概论几何参数：尺寸、形状和位置参数；加工误差：零件的实际几何参数对其理想参数的变动量；几何精度：实际几何参数近似于理想几何参数的程度。第三页，共123页。一、几何量公差与互换性

1、零件的加工误差

（1）尺寸误差

加工后零件的实际尺寸与理想尺寸之差。

（2）形状位置误差

零件的实际形状（一般指点、线、面）与理想形状、位置的差别。它包括以下三种情况：

表面粗糙度微观几何形状误差表面波度中间几何形状误差形状误差宏观几何形状误差

第四页，共123页。

（2）不完全互换性

分组装配法修配法2、公差由于几何参数误差的存在，使零件的使用功能受到影响，设计时应视其功能要求的严格程度，规定一个合理的允许零件几何参数的变动量——公差3、互换性

同一规格的同一批零部件中，任取其一，不需任何调整或修配，就能装在仪器或设备上，达到规定的功能要求。

几何参数的互换性是用几何参数的公差来保证，公差值的大小应根据功能要求和经济性权衡而定。二、互换性的种类和标准化

1、互换性的种类（1）完全互换性零件不需要挑选和修配就可装配或更换第五页，共123页。要求d在规定的公差范围，如是完全互换，则a、b、c的公差都比d的公差小，加工成本高，现把a、b的公差与d相同，对c适当进行修配，就可以达到要求。第六页，共123页。

第二节尺寸精度设计一、配合的基本术语与定义

1、孔与轴

由单一尺寸确定的圆柱形内表面，也包括其它非圆柱形内表面，叫做孔。其参数用大写字母表示。由单一尺寸确定的圆柱形外表面，也包括其它非圆柱形外表面，叫做轴。其参数用小写字母表示。轴第七页，共123页。2、尺寸

尺寸是指两点之间的线性距离，它由数字和长度单位组成。

根据使用要求，通过强度、刚度计算和结构等方面考虑，所设计确定的尺寸叫做基本尺寸。

通过测量获得的某一孔、轴的尺寸，叫做实际尺寸。

一个孔或轴允许的尺寸的两个极端称为极限尺寸。第八页，共123页。3、尺寸偏差和公差

某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差，叫做尺寸偏差，简称偏差。最大极限尺寸减去基本尺寸得到最大极限偏差，简称上偏差。孔和轴的上偏差分别为ES和es

最小极限尺寸减去基本尺寸得到最小极限偏差，简称下偏差。孔和轴的下偏差分别为EI和ei

最大极限尺寸减去最小极限尺寸或上偏差减去下偏差，即允许尺寸的变动量，叫做尺寸公差，简称公差。公差是一个不为零的正数。第九页，共123页。用极限尺寸表示孔、轴配合第十页，共123页。用偏差表示孔、轴配合第十一页，共123页。用公差带图表达孔、轴配合第十二页，共123页。用公差带表示孔、轴配合第十三页，共123页。1.以基本尺寸作为零线2.零线上方代表正偏差、下方代表负偏差3.根据孔的上、下偏差画出孔的公差带4.根据轴的上、下偏差画出轴的公差带1.公差带图公差带组成：公差带大小＋公差带位置（由标准公差确定）（由基本偏差确定）第十四页，共123页。二、标准公差、基本偏差系列及其应用

标准公差确定公差带的大小，基本偏差确定公差带的位置。标准公差用符号IT表示，共分20个等级，从

IT01,IT0,IT1,IT2,……IT18精度依次降低。第十五页，共123页。标准公差等级为20级标准公差数值按基本尺寸分段给出标准公差等级为7级(IT7)基本尺寸在大于30mm至50mm范围内的标准公差数值为0.025mm第十六页，共123页。基本偏差确定公差带相对于零线位置的那个极限偏差（上偏差或下偏差），一般为靠近零线的那个偏差。（若公差带在零线上方，基本偏差为下偏差）（若公差带在零线下方，基本偏差为上偏差）第十七页，共123页。轴的基本偏差代号由小写字母a~zc分别代表28种轴的基本偏差轴的基本偏差由a到cz其数值由负变正基准轴的代号为h,基本偏差为上偏差且数值为0轴的基本偏差第十八页，共123页。孔的基本偏差代号由大写字母A~ZC分别代表28种孔的基本偏差孔的基本偏差由A~ZC其数值由正变负基准孔的代号为H,基本偏差为下偏差且数值为0孔的基本偏差第十九页，共123页。基本尺寸为50mm,基本偏差为H，公差等级为7级，孔的公差带标注基本尺寸为50mm孔和轴相互配合,孔的基本偏差为H，公差等级为7级，轴的基本偏差为f，公差等级为6级基本尺寸为50mm,基本偏差为f，公差等级为6级，轴的公差带标注第二十页，共123页。配合基本尺寸相同的相互结合的孔和轴公差带的关系配合种类间隙（孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸为正）配合过盈（孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸为负）配合过渡（介于两者之间）配合第二十一页，共123页。1.间隙配合孔的公差带在轴的公差带上（最小间隙可以为零）

孔的公差带

轴的公差带最大间隙最小间隙Xmax=ES-eiXmin=EI-es第二十二页，共123页。2.过盈配合孔的公差带在轴的公差带下（最小过盈量可以为零）

轴的公差带

孔的公差带最大过盈最小过盈Ymax=EI-esYmin=ES-ei第二十三页，共123页。3.过渡配合具有过盈或间隙配合，两者的公差带相互交叠Xmax=ES-eiYmax=EI-es轴的公差带ESEIesei第二十四页，共123页。4.配合公差Tf

允许间隙或过盈的变动量Tf=Th+Ts

对于间隙Tf=Xmax-Xmin最大间隙最小间隙对于过盈Tf=Ymin-Ymax最大间隙最小间隙孔轴轴孔第二十五页，共123页。对于过渡Tf=Xmax-YmaxYmaxXmaxXmaxYmaxXmaxYmax第二十六页，共123页。基准孔与各种基本偏差的轴相互配合——基孔制孔的公差带在轴的公差带的上方形成间隙配合孔的公差带在轴的公差带的下方形成过盈配合孔的公差带在轴的公差带相交形成过渡配合下偏差EI＝0ES=IT(标准公差）H/h的配合第二十七页，共123页。基准轴与各种基本偏差的孔相互配合——基轴制孔的公差带在轴的公差带之上，形成间隙配合孔的公差带在轴的公差带之下，形成过盈配合孔的公差带在轴的公差带相交形成过渡配合上偏差es＝0ei=IT(标准公差）H/h的配合第二十八页，共123页。-25基本尺寸在40～50mm范围内，基本偏差代号为f的轴的基本偏差为上偏差，所有公差等级的基本偏差数值均为负0.025mm基本偏差代号为js,所有公差等级和基本尺寸，其基本偏差为上偏差或下偏差，数值均为基本偏差为j的轴的公差等级只有4个级别基本偏差为k的轴，根据其公差等级和基本尺寸分段，其数值不同+144基本偏差为u,基本尺寸在100～120范围内所有公差等级轴的基本偏差数值为+144第二十九页，共123页。+36基本尺寸在80～120mm，基本偏差为

F的孔的基本偏差是下偏差，数值为+0.036mm基本偏差为Js的所以公差等级孔的基本偏差为：基本偏差代号为J的孔只有3个公差等级：IT6、IT7、IT8基本偏差代号为：K、M、N的孔，其基本偏差数值与公差等级和基本尺寸分段有关基本偏差为K，公差等级为IT6，基本尺寸为70mm孔的基本偏差？6基本偏差为上偏差，数值为：4当公差等级高于等于IT8时，基本偏差的数值要加上一个与公差等级相关的修正值第三十页，共123页。轴的一般公差带（116种）轴的常用公差带（59种）轴的优先公差带（13种）第三十一页，共123页。孔的一般公差带（105种）孔的常用公差带（44种）C11D9U7S7P7N7K7G7H11H9H8H7F8孔的优先公差带（13种）第三十二页，共123页。基孔制优先、常用配合间隙配合过渡配合过盈配合第三十三页，共123页。过盈配合过渡配合间隙配合第三十四页，共123页。例Φ50H8/f7基本尺寸Φ50，IT7=25μm,IT8=39μm,孔Φ50H8，基本偏差EI=0,ES=EI+IT8=＋39μm,轴Φ50f8，基本偏差es=－25μm,ei=es－IT7=－50Xmax=ES-ei=39-（-50）=89Xmin=EI-es=0-（-25）=25配合公差：Tf=Th+Ts=39+25=64H8f70+-第三十五页，共123页。例Φ30K7/h6基本尺寸Φ30，IT6=13μm,IT7=21μm,孔Φ30K7，基本偏差ES=（-2+8）=6μm,EI=ES－IT7=-15μm,轴Φ30h6，基本偏差es=0,ei=es－IT6=－13Xmax=ES-ei=6-（-13）=19Xmin=EI-es=-15-0=-15配合公差：Tf=Th+Ts=13+21=34K7h60+-第三十六页，共123页。1.基准制的选择原则在进行零件的精度设计时，应首先选用基孔制,以减少孔公差带的数量，进而减少孔用定值刀具和光滑极限塞规的规格种类。在下列情况下，采用基轴制比较合理:1）与孔配合的轴是具有一定精度并因此不需要加工就能满足配合要求的型材（冷拉型材等）；

2）与孔配合的轴是标准件且已经达到配合要求的精度（如滚动轴承外圈、平键宽度等）；

3）考虑装配顺序或装配工艺时，采用基轴制更为有利的情况。三、常用尺寸孔、轴公差与配合的选用原则第三十七页，共123页。基准制的选择实例选择基孔制，销轴将会加工成里小外大的阶梯轴，对工艺和保证装配质量都不利选择基轴制，销轴可以加工成光轴，有利于加工和装配工艺第三十八页，共123页。

2.公差等级的选择原则选择公差等级的基本原则是：在满足使用要求的前提下，尽量选用低的公差等级。选择公差等级，要正确处理好使用要求、制造工艺和成本之间的关系。一般采用类比法选择，即参考从生产实践中总结出来的经验资料进行对比选择。第三十九页，共123页。类比法选择公差等级的注意问题：1.了解各个公差等级的应用范围（表15－7）2.掌握配合尺寸公差等级的应用情况公差等级重要处常用处次要处孔轴孔轴孔轴精密机械IT4IT4IT5IT5IT7IT7一般机械IT5IT5IT7IT6IT8IT9较粗机械IT7IT6IT8IT9IT10～IT12第四十页，共123页。3.熟悉各个加工工艺方法的加工精度4.注意与相配合零件的精度协调1）与齿轮相配合的轴的公差等级应以齿轮孔的公差等级为参照，而齿轮孔的公差等级是与齿轮精度要求密切相关；2）与滚动轴承相配合的轴颈公差等级，外壳孔公差等级都应以滚动轴承的精度为参照。5.注意相配合的孔、轴工艺等价性配合种类Th的等级Ts的等级Ts与Th关系间隙或过渡配合Th≤IT8Ts＜Th差一级Th≥IT9Ts=Th同级过盈配合Th≤IT7Ts＜Th差一级Th≥IT8Ts=Th同级第四十一页，共123页。加工方法公差等级01012345678910111213141516研磨珩磨、拉金刚石车膛铰孔车、膛铣铇、插钻冲压压铸粉末冶金第四十二页，共123页。选择配合种类实际上就是（在确定好配合制，并根据使用要求确定出孔、轴的公差等级后）选择非基准轴或非基准孔公差带的位置，即选择非基准轴或非基准孔的基本偏差代号。配合的方法有：试验法（通过专门的试验确定所需的间隙或过盈）；计算法（按零件的使用要求，根据一定的理论和公式计算出所需的间隙或过盈）设计时，可用类比法选择配合种类，且应按国标规定的优先配合、常用配合、一般配合的顺序来选择。应用类比法时，首先要了解工作配合的应用实例，然后考虑所设计的产品的具体工作条件和使用要求来选择配合种类。3.配合种类的选择原则第四十三页，共123页。类比法选择配合的步骤：1.确定配合类别

间隙配合的特征是有间隙，主要应用于结合件间的有相对运动配合。也可用于一般的定位配合或虽无相对运动却要求装拆方便的配合；

过盈配合的特征是具有过盈，主要应用于结合件间的无相对运动且靠过盈量保证相对静止或传递转矩的配合，过盈量小时，只作精确定位，亦可加键、销紧固件传递转矩；过盈量大时，靠孔轴结合力传递转矩。前者可拆卸，后者不能。

过渡配合的特征具有间隙，也可能有过盈，但间隙和过盈量较小。主要用于定位精确并要求拆卸的相对静止的联接。可加键、销紧固件传递转矩第四十四页，共123页。孔、轴配合要求适用的配合种类孔轴是否有相对运动有相对运动，必须选用间隙配合。无相对运动且传递载荷则选取过盈配合，也可选取过渡配合，但必须加键、销等连接件孔轴传递扭矩孔轴传递的扭矩越大，选取过盈配合的过盈量也越大。孔轴定心精度要求孔和轴定心精度要求高时，不宜采取间隙配合，通常采用过渡配合或小过盈量的过盈配合孔轴是否经常拆卸经常拆卸的孔和轴的配合，要比不常拆卸的孔和轴的配合松些，不经常拆卸但拆卸困难的孔和轴也要选取较松的配合孔轴工作与装配时温度变化较大根据孔轴材料的热膨胀系数及其工作与装配时的温度差，计算装配时应有的间隙或过盈孔轴配合的生产类型大批量生产时，加工后尺寸通常遵循正态分布。单件小批量生产时，轴的加工尺寸多偏向最大极限尺寸，而孔的加工尺寸多偏向最小极限尺寸。因此，对于同一种配合，大批量生产时，应选用较紧的配合；小批量生产时，应选用较松的配合。第四十五页，共123页。2.确定相配件的基本偏差代号在配合类别确定以后，再根据工作条件来考虑配合的松紧程度，并参照实例具体确定与基准件相配的孔、轴的基本偏差代号。间隙配合：松紧程度主要考虑运动特性、条件、精度和润滑及工作温度的因素。基本偏差：（a～h）（基孔制），（A～H）（基轴制）代号（a～c）（A～C）可得特大间隙，f（F）得到中等间隙，（H8/f7）,h（H）可得最小间隙为零的配合。过盈配合：松紧程度主要考虑负荷特性、大小，材料许用应力、工作温度及装配条件的因素。第四十六页，共123页。基本偏差：（p～zc）（基孔制），（P～ZC）（基轴制）代号（p～r）（P～R）可得过盈量不大的轻型过盈配合，s～t（S～T）得到中等过盈量,u～v（U～V）可得大过盈量的配合。x～z（X～Z）更大过盈量的配合。过渡配合：松紧程度主要考虑定心精度要求及装拆要求的因素。过渡配合的公差不能太低，用于过渡配合的基本偏差为js～n（JS～N）。js（JS）可得平均间隙较小的较松过渡配合，适用于略有过盈的定位配合（如滚动轴承内圈与轴颈），k（K）可得平均间隙近于零的配合，适用于稍有过盈的定位配合，例如齿轮孔与轴、精密仪器、光学仪器、航空仪表中的轴与滚动轴承的配合均采用H7/k6。n（N）可得较大的平均过盈，很少得到间隙的较紧过渡配合，适用于定心精度要求高、受冲击载荷、不常拆卸的配合。第四十七页，共123页。参考从生产实践中总结出来的经验资料进行对比选择

第四十八页，共123页。已知基本尺寸Φ30mm，Xmin=+0.020mm,Xmax==+0.055mm,试选择合适的配合代号（1）配合制度无特殊要求，选用基孔制，基本偏差

EI=0,基本偏差为H（2）确定公差等级（为间隙配合）配合公差

Tf=Th+Ts=Xmax-Xmin=35按Th=Ts=Tf/2=17.5估值查标准公差表，IT6=13,IT7=21当Th≤IT8，Ts

≤Th所以选Th＝IT7＝21，Ts

＝IT6＝13（3）确定配合代号ES=IT7+EI=21Xmin=EI-es得es=EI-Xmin=-20查轴的基本偏差，代号为f，（es=-20mm）第四十九页，共123页。H7f60+-－33＋21－20再求ei=es-Ts=-20-13=-33轴的公差代号配合代号第五十页，共123页。已知基本尺寸Φ40mm，Ymax=-0.019mm,Xmax==+0.025mm,试按基轴制选择合适的配合代号（1）配合制度选用基轴制，基本偏差es=0,h（2）确定公差等级（为过渡配合）配合公差

Tf=Th+Ts=Xmax-Ymax=44按Th=Ts=Tf/2=22估值查标准公差表，IT6=16,IT7=25当Th≤IT8，Ts

≤Th所以选Th＝IT7＝25，Ts

＝IT6＝16（3）确定配合代号Xmax=ES-ei得ES=ei+Xmax=25-16=9查轴的基本偏差，代号为K7，（ES=+7um）第五十一页，共123页。K7h60+-－18＋7－16再求Th=ES-EI,得EI=ES-Th=-18孔的公差代号配合代号第五十二页，共123页。一、形位公差的含义和形位公差带的特性组成机械零件的点、线、面称为几何要素，简称要素要素可以从不同角度加以分类按结构特征，要素可分为轮廓要素和中心要素

按存在状态，要素可分为理想要素和实际要素

按检测关系，要素可分为被测要素和基准要素

按功能关系，要素可分为单一要素和关联要素

第五十三页，共123页。形状公差的项目6项位置公差的项目8项其中：定向公差3项、定位公差3项、跳动公差项目2项第五十四页，共123页。实际要素（平面点）必须包容在圆形区域内，公差值是圆的直径实际要素（圆）必须在两同心圆半径差所确定的环形区域内，公差值是两半径之差实际要素（空间点）必须包容在球形区域内，公差值是球的直径在设计规定的长度内，实际要素（空间线）必须包容在圆柱形区域内，公差值是圆柱的直径实际要素（圆柱面）必须包容在两同心圆柱面半径差所确定的环形区域内，公差值是两同心圆柱的半径之差实际要素（面）必须包容在两平行平面之间的区域内，公差值是两平行平面的距离实际要素（曲面）必须包容在两等距曲面之间的区域内，公差值是两等距曲面之间的距离在设计规定的长度内，实际要素（直线）必须被两条平行线包容，公差值为两平行直线间的距离在设计规定的范围内，实际要素（曲线）必须被两条等距曲线包容，公差值为两等距曲线的距离第五十五页，共123页。形位公差标注基准：单一基准：一个平面或一条直线作基准；公共基准：由两个平面或两条直线组合成一个公共平面；三基面体系：三个相互垂直的基准平面组成的基准体系。具体标注：一般均采用代号标注，标注时应绘制公差框格，注明形位公差数值及有关符号，只有当图样上无法采用代号标注时，才允许采用文字。（一）公差框格与基准符号矩形方格：由两格或多格组成，在图样中只能水平或垂直绘制。框格中的内容从左到右或从下到上次序填写：第五十六页，共123页。

公差特征的项目符号＋公差值（公差带形状是圆形或圆柱形时，则在公差值的前面加Φ球形则加sΦ）

+（如需基准代号则用一个或多个字母表示基准要素或基准体系）

基准符号：带圆圈的大写字母和粗的短线，并用细实线连接而成，字母必须竖直方向书写，不用E、F、I、J、L、M、O、P、R。第五十七页，共123页。被测要素的表示法1）当被测要素是轮廓要素时，箭头应指向要素的轮廓线或其延长线上，但必须与尺寸线明显地错开（圆度标注的指引线箭头必须垂直指向回转体的轴线）2）当被测要素是中心要素时，箭头对准尺寸线（与尺寸线的延长线重合），被测要素的指引线箭头可兼作一个箭头。（引线只能从框格的一端垂直引出，指到位置之前最多拐折两次）基准要素的表示法1）当基准要素是轮廓要素时，基准符号的短横线应靠近基准要素的轮廓面，也靠近轮廓的延长线，但必须与尺寸线明显分开；第五十八页，共123页。2）当基准要素是中心要素时，基准符号的连线（细实线）应对准尺寸线基准符号中的短横线，也可替代尺寸线的一个箭头；3）对于由两个要素组成的公共基准在公差框格的第三及以后格中，用由横线隔开，由两个或三个要素组成的多基准体系，表示基准的大写字母应按基准的优先次序从左至右分别置于公差框格的第三以后格中。4）当需要在基准要素上指定某些点、线或局部表面来体现各基准平面时，应标注基准目标。第五十九页，共123页。常用的简化标注方法1）一个要素具有多次的公差要求，可以将多个公差框格叠放一起，使用一条引线

t形位＜t定向＜t定位2）一项公差要求多适用于多个要素，可使用一个公差框格，在一条指引线上分出带箭头的线分别指到多个要素。3）多个同类要素具有同一项公差要求，可以只标注一个要素，同时在公差框格的上方写明组成要素的数量标记。

表示理论正确尺寸第六十页，共123页。第六十一页，共123页。第六十二页，共123页。第六十三页，共123页。第六十四页，共123页。第六十五页，共123页。第六十六页，共123页。第六十七页，共123页。第六十八页，共123页。二、公差原则

零件上的某个几何要素，往往是既给出尺寸公差的要求，又给出形状、位置公差的要求。零件的实际状态取决于尺寸、形状和位置误差的综合影响确定形位公差与尺寸公差之间关系的原则称为公差原则。公差原则分为:独立原则;相关要求（相关原则）第六十九页，共123页。局部实际尺寸（Da、da）：实际要素的任意正截面上，两对应点间的距离。体外（体内）作用尺寸最大（小）实体状态（MMC、LMC）最大（小）实体尺寸（MMS、LMS）边界、最大（小）实体边界最大（小）实体实效状态（MMVC、LMVC）最大（小）实体实效边界最大（小）实体实效尺寸（MMVS、LMVS）体外体内体内Dada体外第七十页，共123页。在被测要素的给定长度上，与实际内表面（孔）体外相接的最大理想面，或与实际外表面（轴）体外相接的最小理想面的直径或宽度，称为体外作用尺寸，即通常所称作用尺寸。dfe、Dfe第七十一页，共123页。

在被测要素的给定长度上，与实际内表面（孔）体内相接的最小理想面，或与实际外表面（轴）体内相接的最大理想面的直径或宽度，称为体内作用尺寸。

作用尺寸是局部实际尺寸与形位误差综合形成的结果，作用尺寸是存在于实际孔、轴上的，表示其装配状态的尺寸dfi、Dfi第七十二页，共123页。最大实体状态（MMC）：实际要素在给定长度上具有最大实体时（占有材料最多）的状态。最大实体尺寸（MMS）：实际要素在最大实体状态下的极限尺寸。（轴的最大极限尺寸dM=dmax，孔的最小极限尺寸DM=Dmin）边界：由设计给定的具有理想形状的极限包容面。最大实体边界：尺寸为最大实体尺寸的边界。ø200-0.03第七十三页，共123页。最大实体实效状态

MMVC：图样上给定的被测要素的最大实体尺寸（MMS）和该中心要素的轴线、中心平面的形状或位置公差等于给出公差值时所形成的综合极限状态。最大实体实效尺寸MMVS：最大实体实效状态下的体外作用尺寸：

MMVS=MMS±t形·位其中：对外表面取“+”；对内表面取“-”轴孔最大实体实效边界：尺寸为最大实体实效尺寸的边界。MM第七十四页，共123页。轴：孔：第七十五页，共123页。最大实体实效尺寸（关联要素）

关联要素最大实体实效尺寸是最大实体尺寸与位置公差的综合结果，相当于此状态下的体外作用尺寸，它与基准保持图样上的给定关系轴：孔：第七十六页，共123页。最小实体实效状态LMVC：在给定长度上，实际尺寸要素处于最小实体状态，且其中心要素的形状或位置误差等于给出公差值时的综合极限状态，称为最小实体实效状态。最小实体实效尺寸LMVS：最小实体实效状态下的体内作用尺寸，称为最小实体实效尺寸。

LMVS=LMS＋t形·位

其中：对外表面取“-”；对内表面取“+”

轴：孔：最小实体实效边界:

尺寸为最小实体实效尺寸的边界。LL第七十七页，共123页。最小实体实效尺寸（单一要素）

单一要素最小实体实效尺寸是最小实体尺寸与形状公差的综合结果，相当于此状态下的体内作用尺寸轴：孔：关联要素最小实体实效尺寸是最小实体尺寸与位置公差的综合结果，相当于此状态下的体内作用尺寸。它与基准保持图样上的给定关系第七十八页，共123页。图样上给定的形位公差与尺寸公差是彼此独立,相互无关并应分别满足要求。（二）独立原则尺寸公差仅控制局部实际尺寸的变动量，而不控制要素的形位误差。

图标上给定的形位公差与被测要素的局部尺寸无关，无论其局部尺寸如何，被测要素均应在给定的形位公差带内，形位误差允许达到最大值。第七十九页，共123页。（三）相关要求

相关要求是指图样上给定的尺寸公差与形位公差相互有关的要求。根据被测实际要素遵守的理想边界不同，又分为以下4种：

1．包容要求

2.最大实体要求

3.最小实体要求

4.可逆要求第八十页，共123页。实际要素遵守最大实体边界实际要素的局部实际尺寸不得超越最小实体尺寸实际要素处处不得超越最大实体边界包容要求包容要求仅用于形状公差当遵循包容要求时，应在被测要素的尺寸偏差或公差带代号之后加注带圈的E第八十一页，共123页。实际轮廓处处不得超越最大实体实效边界要素的局部实际尺寸应在最大实体尺寸与最小实体尺寸之间当其实际尺寸偏离最大实体尺寸时，允许其形位误差值超出图样上给定的公差值最大实体要求应用最大实体要求时，形位公差值的后面要加注带圈的M第八十二页，共123页。最大实体要求用于基准要素第八十三页，共123页。

被测实际要素（关联要素）的实体（体内作用尺寸）遵循最小实体实效边界；被测实际要素的局部实际尺寸同时受最大实体尺寸和最小实体尺寸的限制；形位公差t与尺寸公差有关；在最小实体状态下给定形位公差（多为位置公差）值t1不为零（一定大于零，当为零时，是一种特殊情况——最小实体要求的零形位公差）；当被测实际要素偏离最小实体状态时，形位公差获得补偿，补偿量来自尺寸公差；当被测实际要素为最大实体状态时，形位公差获得补偿量最多，即t2=t2max+t1=Th(Ts)+t1第八十四页，共123页。最小实体要求第八十五页，共123页。可逆要求第八十六页，共123页。第四节表面粗糙度(surfaceroughness)零件表面的形貌可分为三种情况：(1)表面粗糙度 (2)表面波纹度 (3)形状误差 第八十七页，共123页。1．取样长度lr

用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度。规定和选取这段长度是为了限制和消弱其它表面几何形状误差对评定表面粗糙度的影响。

一、基本术语第八十八页，共123页。2．评定长度ln

为了全面、充分地反映被测表面的特性，在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。评定长度可包括一个或多个取样长度。第八十九页，共123页。3．轮廓中线m

轮廓中线是指评定表面粗糙度参数值时所取的基准线。轮廓的最小二乘中线m：在取样长度内，使轮廓上各点至一条该线的距离平方和为最小。即：

轮廓算术平均中线：在取样长度内，将实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积相等的直线。即：第九十页，共123页。国家标准GB/T3505-2000中规定了评定参数，涉及幅度、间距等方面。1．幅度参数（1）轮廓算术平均偏差Ra

轮廓算术平均偏差是指在取样长度内，被测轮廓上各点到基准线的距离的绝对值的算术平均值。二、评定参数第九十一页，共123页。（2）轮廓最大高度Rz

轮廓最大高度是指在取样长度内，被测轮廓的最大峰高与轮廓最大谷深之和的高度。

第九十二页，共123页。2．附加参数（1）轮廓单元的平均宽度

轮廓单元的平均宽度是指在一个取样长度内粗糙度轮廓单元宽度的平均值，即第九十三页，共123页。（2）轮廓的支撑长度率

轮廓的支撑长度率是指在给定水平位置c上轮廓的实体材料长度与评定长度的比率。即：

第九十四页，共123页。1．幅度参数的选择

Ra在0.025～0.63µm范围内，标准推荐此范围内优先选用Ra；

Ra在6.3～100µm

和0.008～0.020µm

的零件表面可以选用Rz

。第九十五页，共123页。2．附加参数的选择

3．表面粗糙度参数值的选择（1）在满足功能要求的前提下，尽量选取要求较低的表面粗糙度参数值。（2）同一零件上，工作表面的粗糙度参数值小于非工作表面的表面粗糙度参数值。（3）摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小；滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度参数值要小；运动速度高，单位压力大的摩擦表面应比运动速度低，单位压力小的摩擦表面的粗糙度参数数值要小。（4）运动精度要求高的表面比运动精度要求低的表面的表面粗糙度参数值要小；接触刚度要求高的表面比接触刚度要求低的表面的粗糙度参数值要小；承受腐蚀工作环境下的零件表面比不承受腐蚀工作环境下的零件表面粗糙度参数值要小。第九十六页，共123页。（5）受循环载荷的表面及易引起应力集中的部位，表面粗糙度参数值要小。（6）配合性质要求高的表面、配合间隙小的表面以及要求连接可靠、受重载的过盈配合表面等，都应取较小的粗糙度参数值。（7）配合性质相同，零件尺寸越小时，表面粗糙度参数值应越小；同一公差等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参数值应小。第九十七页，共123页。第五节典型零件的公差与配合标准简介一、滚动轴承的互换性及其相关孔轴的精度设计1.轴承内、外圈公差带图G(0)E(6)D(5)C(4)B(2)G(0)E(6)D(5)C(4)B(2)轴承外径的公差带轴承内径的公差带+0-+0-Dd滚动轴承内圈与轴的的配合采用基孔制外圈与壳体孔的配合应采用基轴制

第九十八页，共123页。３．滚动轴承的基本尺寸及公差要求：

基本尺寸：滚动轴承的基本尺寸是指滚动轴承的内径d、外径D和轴承宽度B。轴承的配合尺寸：限制内、外圈在其单一平面内的平均直径，即轴承的配合尺寸。外径：Dmp=（Dsmax+Dsmin）/2内径：dmp=（dsmax+dsmin）/2第九十九页，共123页。与滚动轴承配合的孔、轴公差带

从极限与配合国家标准中选出来的标准公差带

同一个轴的公差带与轴承内径形成的配合，有的由间隙配合变成过渡配合，有的由过渡配合变成过盈配合，要比与一般基准孔形成的配合紧得多。

因Dmp的公差值是特殊规定的，所以同一个孔的公差带与轴承外径形成的配合，与一般圆柱体的基轴制配合也不完全相同

第一百页，共123页。1．平键联结的精度设计

键的联结是键与轴及轮毂三个零件的结合，配合尺寸是键宽和键槽宽b。

bbb第一百零一页，共123页。

平键联接的公差带种类

键联结的配合为基轴制，其中键是标准件

键宽只有一种公差带h9

一般联结，键在轴上及轮毂上均固定，传递不大的扭矩较紧联结,传递重载和冲击负荷或双向传递扭矩较松联结，主要用于导向平键，轮毂可在轴上作轴向移动第一百零二页，共123页。2．花键联结的公差与配合

（1）矩形花键的定心方式内、外花键的基本尺寸矩形花键配合采用小径定心矩形花键有大径D、小径d和键宽B三个主要尺寸参数第一百零三页，共123页。2．花键联结的公差与配合

（1）矩形花键的定心方式（2）矩形花键的公差与配合

矩形花键结合采用基孔制第一百零四页，共123页。内、外矩形花键的标注

花键的位置度公差

第一百零五页，共123页。N（键数）×d（小径）×D（大径）×B（键宽）内花键：6×28H6×32H10×7H9外花键：6×28g5×32a11×7f7花键副：第一百零六页，共123页。1．普通螺纹的公差带普通螺纹国家标准（GB/T197－2003）规定了螺纹大径、中径和小径公差带。（1）螺纹公差带按公差值的大小分为若干等级第一百零七页，共123页。1．普通螺纹的公差带（2）基本偏差内螺纹的公差带位置

标准中对内螺纹规定了两种基本偏差，其代号为G、H第一百零八页，共123页。1．普通螺纹的公差带（2）基本偏差外螺纹的公差带位置

对外螺纹规定了4种基本偏差，其代号为e、f、g、h

第一百零九页，共123页。1．普通螺纹的公差带2．公差原则对螺纹几何参数的应用影响螺纹互换性的主要因素是螺距误差、牙型半角误差和中径误差。对精密螺纹，如丝杠、螺纹量规、测微螺纹等，为满足其功能要求，应对螺距、半角和中径分别规定较严的公差，即按独立原则对待。对紧固联结用的普通螺纹，主要是要求可旋合性和一定的连接强度，故应采用公差原则中的包容原则来处理，标准中只规定中径公差。标准对外螺纹大径d和内螺纹小径D1规定了较大的公差值，对外螺纹小径d1和内螺纹大径D，没有规定公差值，而只规定该处的实际轮廓不得超越按基本偏差说确定的最大实体牙型，即保证旋合时不会发生干涉。

第一百一十页，共123页。1．普通螺纹的公差带2．公差原则对螺纹几何参数的应用3．螺纹公差带的选用内螺纹的推荐公差带

外螺纹的推荐公差带

第一百一十一页，共123页。（一）齿轮传动的精度要求（1）传递运动的准确性：齿轮在一转范围内，平均传动比的变化不大。（2）运动平稳性精度：要求齿轮运转平稳，没有冲击、振动和噪声。（3）载荷分布的均匀性：要求齿轮啮合时齿面接触良好，工作齿面的载荷分布均匀，以免引起应力集中，造成齿面局部磨损，影响齿轮使用寿命。

（4）传动侧隙：要求齿轮啮合时，非工作齿面间应有一定间隙。

第一百一十二页，共123页。（一）齿轮传动的精度要求（二）渐开线圆柱齿轮精度的评定参数

渐开线圆柱齿轮精度的评定参数分为轮齿同侧齿