《互换性与测量技术1》-第8章

８.１概述8.1.1圆锥结合的特点圆锥是指由圆锥表面与一定尺寸所限定的几何体。圆锥结合是由内圆锥（圆锥孔）和外圆锥（圆锥轴）所形成的结合。圆锥结合具有同轴度好、装拆方便、配合间隙或过盈可以调整、良好的密封性等特点，并且在一定的条件下可利用摩擦力来传递转矩，故被广泛用于各种机械中。与圆柱配合相比较，圆锥配合在结构上比较复杂，影响其互换性的参数较多，除了直径因素以外还有角度因素，加工和检测也较困难，所以其应用受到一定程度的限制。下一页返回８.１概述

我国的相关国家标准ＧＢ／Ｔ１５７—２００１《产品几何量技术规范（ＧＰＳ）圆锥的锥度与锥角系列》、ＧＢ／Ｔ１１３３４—２００５《产品几何量技术规范（ＧＰＳ）圆锥公差》、ＧＢ／Ｔ１２３６０—２００５《产品几何量技术规范（ＧＰＳ）圆锥配合》、ＧＢ／Ｔ１５７５４—１９９５《技术制图圆锥的尺寸和公差注法》等分别规定了圆锥结合的有关参数系列及标注方法。8.1.2圆锥配合的种类圆锥配合主要应用于连接、定心、密封和有调整要求的机械结构，按ＧＢ／Ｔ１２３６０—２００５《产品几何量技术规范（ＧＰＳ）圆锥配合》规定，圆锥配合分为结构型圆锥配合和位移型圆锥配合两种。上一页下一页返回８.１概述

１.结构型圆锥配合结构型圆锥配合是指由圆锥结构确定装配位置，内、外圆锥公差区之间的相互关系。结构型圆锥配合可以是间隙配合、过渡配合或过盈配合。２.位移型圆锥配合位移型圆锥配合是指由规定内、外圆锥在装配时做一定程度的相对轴向位移Ｅａ确定的相互关系。通过位移型圆锥配合可获得间隙配合或过盈配合。上一页返回８.２圆锥结合的主要参数8.2.1圆锥的主要几何参数圆锥的主要几何参数有圆锥角、圆锥直径、圆锥长度和锥度，如图８－５所示。圆锥角α是指在通过圆锥轴线的截面内，两条素线间的夹角。圆锥直径是指圆锥在垂直于其轴线截面上的直径，常用的圆锥直径有最大圆锥直径Ｄ、小圆锥直径ｄ和给定截面圆锥直径ｄｘ。圆锥长度Ｌ是指最大圆锥直径截面与最小圆锥直径截面之间的轴向距离。圆锥角的大小也可用锥度表示。锥度Ｃ是指两个垂直于圆锥轴线截面上的圆锥直径Ｄ与ｄ之差对该两截面间的轴向距离Ｌ之比，下一页返回８.２圆锥结合的主要参数

即：锥度Ｃ与圆锥角α的关系式为：上一页下一页返回８.２圆锥结合的主要参数

锥度一般用比例或分数形式表示，例如Ｃ＝１：５或Ｃ＝１／５。在零件图上，锥度用表示圆锥的图形符号和比例（或分数）形式来标注，如图８－６所示。图形符号和锥度应靠近圆锥轮廓标注，并配置在平行于圆锥轴线的基准线上，并且其方向与圆锥方向一致，在基准线的上面标注锥度的数值。用指引线将基准线与圆锥素线相连。在图样上标注了锥度，就不必标注圆锥角，两者不应重复标注。8.2.2圆锥公差的相关术语及定义１.公称圆锥公称圆锥是指设计时给定的理想形状的圆锥。公称圆锥可用两种形式来确定：上一页下一页返回８.２圆锥结合的主要参数

１）一个公称圆锥直径（最大圆锥直径Ｄ、最小圆锥直径ｄ和给定截面圆锥直径ｄｘ）、公称圆锥长度Ｌ、公称圆锥角α或公称锥度Ｃ。２）两个公称圆锥直径和公称圆锥长度Ｌ。２.极限圆锥、圆锥直径公差和圆锥直径公差区极限圆锥是指与公称圆锥共轴且圆锥角相等、直径分别为上极限直径和下极限直径的两个圆锥。３.极限圆锥角、圆锥角公差和圆锥角公差区极限圆锥角是指允许的上极限或下极限圆锥角，它们分别用符号“αｍａｘ”和“αｍｉｎ”表示，如图８－８所示。上一页下一页返回８.２圆锥结合的主要参数

４.给定截面圆锥直径公差、给定截面圆锥直径公差区在垂直圆锥轴线的给定截面内，圆锥直径（ｄｘ）允许的变动量称为“给定截面圆锥直径公差ＴＤＳ”。在给定的圆锥截面内，由两个同心圆所限定的区域即为给定截面圆锥直径公差区。上一页返回８.３圆锥公差与配合8.3.1锥度与圆锥角系列锥度与圆锥角的关系是确定的，见式（８－３）。光滑圆锥的锥度已标准化，ＧＢ／Ｔ１５７—２００１规定了一般用途和特定用途的锥度与圆锥角系列。在图样上标注配合内、外圆锥的尺寸和公差时，内、外圆锥必须具有相同的公称圆锥角（或基本锥度），同时在内、外圆锥上标注直径公差的圆锥直径必须具有相同的公称尺寸。１．圆锥公差的给定方法按ＧＢ／Ｔ１１３３４—２００５规定，圆锥公差可按以下两种方法给定：下一页返回８.３圆锥公差与配合

１）给出圆锥的公称圆锥角α（或锥度Ｃ）和圆锥直径公差ＴＤ。由ＴＤ确定两个极限圆锥。此时圆锥角误差和圆锥的形状误差均应在极限圆锥所限定的区域内。当对圆锥角公差和圆锥形状公差有更高的要求时，可再给出圆锥角公差ＡＴ、圆锥形状公差ＴＦ。此时，ＡＴ和ＴＦ仅占ＴＤ的一部分。２）给出给定截面圆锥直径公差ＴＤＳ和圆锥角公差ＡＴ。此时，给定截面圆锥直径和圆锥角应分别满足这两项公差的要求。当对圆锥形状公差有更高的要求时，可再给出圆锥的形状公差ＴＦ。上一页下一页返回８.３圆锥公差与配合

２．圆锥公差的标注方法按ＧＢ／Ｔ１５７５４—１９９５，圆锥公差的标注方法有三种：通常情况下，按面轮廓度法标注圆锥公差；有配合要求的结构型内、外圆锥，也可采用基本锥度法标注圆锥公差；当无配合要求时，可采用公差锥度法标注圆锥公差。（１）面轮廓度法（２）基本锥度法（３）公差锥度法上一页下一页返回８.３圆锥公差与配合

公差锥度法仅适用于对某给定截面圆锥直径有较高要求的圆锥和密封及非配合的圆锥。应当指出，无论采用哪种标注方法，若有需要，可附加给出更高的素线直线度、圆度和倾斜度精度要求；对于面轮廓度法和基本锥度法，还可附加给出圆锥角公差。上一页返回下一页８.３圆锥公差与配合8.3.2圆锥公差标准为了保证内、外圆锥的互换性和满足使用要求，国家标准ＧＢ／Ｔ１１３３４—２００５《产品几何量技术规范（ＧＰＳ）圆锥公差》对内、外圆锥规定了相关的公差项目。１.圆锥直径公差圆锥直径公差ＴＤ是以公称圆锥直径（一般取最大圆锥直径Ｄ）为公称尺寸，按ＧＢ／Ｔ１８００.１—２００９规定的标准公差选取。给定截面圆锥直径公差ＴＤＳ是以给定截面圆锥直径ｄｘ为公称尺寸，按ＧＢ／Ｔ１８００.１—２００９规定的标准公差选取。上一页下一页返回８.３圆锥公差与配合２.圆锥角公差上一页下一页返回８.３圆锥公差与配合３.圆锥形状公差圆锥形状公差ＴＦ包括素线直线度公差和横截面圆度公差。推荐按ＧＢ／Ｔ１１８４—１９９６中附录Ｂ“图样上注出公差值的规定”选取。在图样上可以按需要对圆锥标注这两项形状公差或其中的某一项公差，或者标注圆锥的面轮廓度公差。8.3.3圆锥配合标准加工内、外圆锥时，会产生直径、圆锥角和形状误差。它们反映在圆锥配合中，将影响配合性质或轴向位移。上一页下一页返回８.３圆锥公差与配合１.圆锥直径配合量及对圆锥配合的影响圆锥直径配合量是指圆锥配合在配合直径上允许的间隙或过盈的变动量ＴＤｆ。对于结构型圆锥配合：上一页下一页返回８.３圆锥公差与配合显然，若内、外圆锥的圆锥角和形状均不存在误差，圆锥直径误差对相互配合的圆锥面间接触均匀性没有影响，而对轴向位移有影响。对于结构型圆锥配合，由于结构或尺寸的限制，内、外圆锥的轴向位置往往是固定的或在一定范围内是确定的，故圆锥直径误差对配合量会产生影响，严重时可能导致配合性质的改变。２.圆锥角偏差对圆锥配合的影响内、外圆锥的圆锥角偏离其公称圆锥角的圆锥角偏差，会影响圆锥配合表面的接触质量和对中性能。内、外圆锥的圆锥角偏差给定的方向及其组合，会影响配合圆锥初始接触的部位。上一页下一页返回８.３圆锥公差与配合３.圆锥形状误差对其配合的影响圆锥形状误差主要影响其配合表面的接触精度。对于间隙配合，使其配合间隙大小不均匀；对于过盈配合，由于接触面积减少，使传递扭矩减小，所以它们连接不可靠；对于有密封性要求的配合，则影响其密封性。４.圆锥配合的一般规定ＧＢ／Ｔ１２３６０—２００５推荐结构型圆锥配合优先采用基孔制，内、外圆锥直径公差带代号及配合按ＧＢ／Ｔ１８０１—２００９选取；位移型圆锥配合的内、外圆锥直径公差带代号的基本偏差推荐选用Ｈ、ｈ，ＪＳ、ｊ，其轴向位移的极限值按ＧＢ／Ｔ１８０１—２００９规定的极限间隙或极限过盈来计算。上一页下一页返回８.３圆锥公差与配合对于需要考虑接触部位的圆锥配合，应对圆锥角极限偏差给予严格规定。当要求初始接触部位为最大圆锥直径时，应规定圆锥角为单向极限偏差，外圆锥为正（＋ＡＴｅ），内圆锥为负（－ＡＴｉ）；当要求接触部位为最小圆锥直径时，应规定圆锥角为单向极限偏差，外圆锥为负（－ＡＴｅ），内圆锥为正（＋ＡＴｉ）；当对初始接触部位无特殊要求，而要求保证配合圆锥角之间的差别为最小时，内、外圆锥角的极限偏差的方向应相同，可以是对称的［±（ＡＴｉ／２），（±ＡＴｅ／２）］，也可以是单向的（＋ＡＴｉ，＋ＡＴｅ或－ＡＴｉ，－ＡＴｅ）。上一页下一页返回８.３圆锥公差与配合实际加工中，由于圆锥角偏差不便于测量和控制，多用圆锥直径公差来限制圆锥角偏差。由圆锥直径公差ＴＤ限制的最大圆锥角误差Δαｍａｘ可查阅ＧＢ／Ｔ１１３３４—２００５附录Ａ。在完全利用圆锥直径公差区时，圆锥角极限偏差可达±Δαｍａｘ。为使圆锥配合尽可能获得较大的接触长度，应选取较小的圆锥直径公差ＴＤ，或在圆锥直径公差区内给出更高要求的圆锥角公差。上一页下一页返回８.３圆锥公差与配合8.3.4圆锥尺寸及公差标注在图样上标注配合内、外圆锥的尺寸和公差时，内、外圆锥必须具有相同的公称圆锥角（或基本锥度），同时在内、外圆锥上标注直径公差的圆锥直径必须具有相同的公称尺寸。１．圆锥公差的给定方法按ＧＢ／Ｔ１１３３４—２００５规定，圆锥公差可按以下两种方法给定：上一页下一页返回８.３圆锥公差与配合１）给出圆锥的公称圆锥角α（或锥度Ｃ）和圆锥直径公差ＴＤ。由ＴＤ确定两个极限圆锥。此时圆锥角误差和圆锥的形状误差均圆锥形状公差有更高的要求时，可再给出圆锥角公差ＡＴ、圆锥形状公差ＴＦ。此时，ＡＴ和ＴＦ仅占ＴＤ的一部分。２）给出给定截面圆锥直径公差ＴＤＳ和圆锥角公差ＡＴ。此时，给定截面圆锥直径和圆锥角应分别满足这两项公差的要求。当对