《公差配合与技术测量》-项目六常用结果件的公差配合与检测

任务描述为小齿轮轴部分装配图，小齿轮轴要求较高的旋转精度，轴承尺寸为内径50mm，外径110mm，额定动负荷Cr=32000N，轴承承受的当量径向负荷Pr=4160N。试用类比法确定轴承的类型和精度等级，并确定负荷情况，轴颈和外壳孔的公差带代号，并确定孔、轴的形位公差值和表面粗糙度参数值，并分别标注在装配图和零件图上。任务一滚动轴承的公差与配合图7-1小齿轮轴部分装配图任务一滚动轴承的公差与配合

要完成此任务，学生需掌握滚动轴承的组成及分类，滚动轴承的公差等级及应用，以及其内、外径公差带特点等。任务分析任务一滚动轴承的公差与配合

知识准备一、滚动轴承的组成和分类1.分类（1）按滚动轴承承受的主要符合方向分任务一滚动轴承的公差与配合任务一滚动轴承的公差与配合（2）按滚动体形状分任务一滚动轴承的公差与配合图7-2典型的滚动轴承1—外圈；2—密封；3—内圈；4—滚动体；5—保持架；6—上圈；7—下圈任务一滚动轴承的公差与配合1.组成

滚动轴承由外圈1、密封2、内圈3、滚动体4、保持架5、上圈6和下圈7等组成。其内圈与传动轴的轴颈配合，外圈与外壳孔配合，属于典型的光滑圆柱配合。滚动轴承的工作性能和使用寿命，既取决于本身的制造精度，也与其配合件即外壳孔、传动轴的配合性质，以及外壳孔、传动轴轴颈的尺寸精度、形位公差和表面粗糙度等因素有关。任务一滚动轴承的公差与配合二、滚动轴承的公差等级及应用1.滚动轴承的公差等级

滚动轴承的精度是指滚动轴承主要尺寸的公差值及旋转精度。根据滚动轴承的结构尺寸、公差等级和技术性能等产品特征，GB/T307.3—2005《滚动轴承通用技术规则》将滚动轴承公差等级按精度等级由低至高分为0、6(6x)、5、4、2级。任务一滚动轴承的公差与配合不同种类的滚动轴承公差等级不同，具体如下（1）向心轴承(圆锥滚子轴承除外)公差等级共分为五级，即0、6、5、4和2级。（2）圆锥滚子轴承公差等级共分为四级，即0、6x、5和4级。（3）推力轴承公差等级共分为四级，即0、6、5和4级。任务一滚动轴承的公差与配合2.滚动轴承各精度级等的应用

0级轴承属于普通精度，在机械行业中广泛应用，主要用于旋转精度要求不高的机械中，如卧式车床变速箱和进给箱、汽车和拖拉机的变速箱、普通电机、水泵、压缩机和涡轮机等。除0级外，其余各级轴承统称高精度轴承，主要用于高线速度、高旋转精度的场合。因此，高性能的机床必须配用高性能的轴承。书中表7-1所示为滚动轴承精度等级的应用。任务一滚动轴承的公差与配合三、滚动轴承内径、外径公差带的特点

轴承的配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合。轴承的内、外圈零件相对薄壁精度要求很高，在制造、保管过程中极易产生变形，但当轴承内圈与轴颈、外圈与外壳孔装配后，其内、外圈的圆度将受到轴颈及外壳孔形状的影响，变形比较容易得到纠正。任务一滚动轴承的公差与配合图7-3轴承内径、外径公差带的分布任务一滚动轴承的公差与配合

滚动轴承是标准件，为便于互换和大量生产，轴承内圈与轴颈的配合采用基孔制，即以轴承内圈的尺寸为基准。但内圈的公差带位置却和一般的基准孔相反，见图73中公差带都位于零线以下，即上偏差为零，下偏差为负值。任务一滚动轴承的公差与配合三、轴颈和外壳的公差带滚动轴承是标准件，轴承内圈孔径和外圈轴径公差带在制造时已确定，因此轴承与轴颈和外壳孔的配合，需由轴颈和外壳孔的公差带决定。故选择轴承的配合也就是确定轴颈和外壳孔的公差带种类，GB/T275—1993《滚动轴承与轴和外壳的配合》中规定了轴颈和外壳孔的公差带。如图74所示为轴承内圈孔与轴颈配合的常用公差带。任务一滚动轴承的公差与配合7-4轴承内圈孔与轴颈配合的常用公差带注：Δdmp表示轴承内圈单一平面平均内孔直径的偏差。任务一滚动轴承的公差与配合

（1）轴承外形尺寸符合GB/T273.3—1999《滚动轴承向心轴承外形尺寸总方案》的规定。

（2）轴承的精度等级为0级和6(6x)级。

（3）轴承的游隙为基本组径向游隙。该公差带适用场合任务一滚动轴承的公差与配合

（5）轴为实心或厚壁钢制轴。

（6）外壳为铸钢或铸铁。任务一滚动轴承的公差与配合7-4轴承外圈轴与外壳孔配合常用工程带关系图注：Δdmp表示轴承外圈单一平面平均外径的偏差任务一滚动轴承的公差与配合四、滚动轴承的配合选择轴承的正确运转很大程度上取决于轴承与轴、孔的配合质量。为了使滚动轴承具有较高的定心精度，通常轴承内外圈的配合都偏紧，但为了防止因内圈的弹性胀大和外圈的收缩导致轴承内部间隙变小，甚至完全消除，并产生过盈，影响轴承正常运转。同时也为了避免内外圈材料产生较大的应力，致使轴承使用寿命降低，所以选择时不仅要遵循轴承与轴颈、外壳孔正确配合的一般原则，还要根据轴承负荷的性质、大小、温度条件、轴承内部游隙、材料差异性、精度等级、轴承安装、拆卸等条件综合考虑。任务一滚动轴承的公差与配合内外圈与负荷方向的关系负荷大小径向游隙其他因素

1）

2）3）4）选择滚轴与轴颈、外壳孔配合时，考虑因素如下任务一滚动轴承的公差与配合任务实施1.负荷情况的确定

由题意给定条件，可算得Pr=4160/32000Cr=0.13Cr，属于正常负荷，根据减速器工作时的情况轴承有时会承受冲击负荷。任务一滚动轴承的公差与配合2.公差配合的确定本轴承承受定向负荷的影响，轴承内圈与轴一起旋转，外圈安装在剖分式壳体中，因此，内圈相对于负荷方向旋转，外圈相对于负荷方向静止。查表7-4选轴颈公差带为Φ50k5(基孔制配合)，查表7-5选外壳孔公差带为Φ110J7(基轴制配合)。由于该轴旋转精度要求较高，故选用提高一个标准公差等级J6较为恰当，即Φ110J6。由于轴承是标准件，因而在装配图上只需标出轴颈和外壳孔的公差带代号，轴颈和外壳孔的标注如图7-8所示。任务一滚动轴承的公差与配合图7-8轴颈和外壳孔的标注任务一滚动轴承的公差与配合3.形位公差的确定轴颈和外壳孔的公差带确定以后，为了保证轴承的工作性能，还应对它们分别规定形位公差，因确定轴承精度等级为6级，查表7-8得圆柱度公差值，轴颈为2.5μm，外壳孔为6.0μm；端面圆跳动公差值：轴肩为8μm，外壳孔肩端面为15μm，见图7-8所示。Φ50k5为了保证轴承与轴颈的配合性质应采用包容要求的零形位公差，Φ110J6为了保证轴承外圈与外壳孔的配合性质采用最大实体要求的零形位公差，标注见图7-8所示。任务一滚动轴承的公差与配合4.表面粗糙度的确定按照经济加工精度轴颈为IT5级精度，粗糙度公差值为0.4μm；外壳孔6级精度，查表7-9得粗糙度公差值表面为1.6μm，应采取磨削加工；按照经济加工精度轴肩端面，查表7-9得粗糙度公差值为1.6μm，外壳孔端面粗糙度公差值为3.2μm，应采用车削，见图7-8所示。任务一滚动轴承的公差与配合

任务描述为平键轴以及轮毂键槽以及花键和花键槽剖面图，试根据所学知识，确定平键的轴键槽以及轮毂键槽、花键以及花键槽的剖面尺寸及其公差带、形位公差和表面粗糙度，并在图样上进行标注。同时简述平键和矩形花键的检测方法及其合格条件。任务二平键、花键的公差与检测（a）平键

（b）花键图6-13平键和花键轴或槽的剖面图9-1轴键槽和轮毂键槽的剖面图形一、平键的公差与配合任务二平键、花键的公差与检测

知识准备平键联接由键、轴键槽和轮毂键槽三部分组成，通过键的侧面与轴键槽及轮毂键槽的侧面相互接触来传递转矩，键的上表面和轮毂键槽间留有一定的间隙，如图9-2所示为单键联接的几何尺寸。在平键联接中，键和轴键槽、轮毂键槽的宽度b是配合尺寸，应规定较严的公差；而键的高度h和长度L以及轴键槽的深度t1皆是非配合尺寸，其精度要求较低。任务二平键、花键的公差与检测一、平键的公差与配合9-2单键连接的几何尺寸任务二平键、花键的公差与检测二、平键的极限与配合1.平键和键槽配合尺寸的公差带与配合种类平键联接配合的选用，主要是根据使用要求和应用场合确定其配合种类。平键联接中，键由型钢制成，是标准件，因此键与键槽宽度的配合采用基轴制。国家标准规定按轴径确定键和键槽尺寸。普通平键和键槽的剖面尺寸可在〖WTBZ〗GB/T1095—2003《平键键槽的剖面尺寸》及GB/T1096—2003《普通型平键》中查取。对键的宽度规定一种公差带h9，对轴和轮毂键槽的宽度各规定三种公差带，以满足各种用途的需要。键宽度公差带分别与三种键槽宽度公差带形成三组配合，如图9-3所示。任务二平键、花键的公差与检测9-3平键联接键宽度与三种键槽宽度公差带示意图任务二平键、花键的公差与检测2.平键和键槽非配合尺寸的公差带平键高度h的公差带一般采用h11。截面尺寸为2mm×2mm至6mm×6mm的B型平键由于其宽度和高度不易区分，这种平键高度的公差带采用h9。平键长度L的公差带采用h14。轴键槽长度上的公差带采用H14。轴键槽深度t1和轮毂键槽深度t2的极限偏差由国家标准专门规定。为了便于测量，在图样上对轴键槽深度和轮毂键槽深度分别标注“d-t1”和“d+t2”(d为孔、轴的基本尺寸)。任务二平键、花键的公差与检测3.键槽的几何公差键与键槽配合的松紧程度不仅取决于它们的配合尺寸公差带，还与它们配合表面的形位误差有关，因此应分别规定轴键槽宽度的中心平面对轴的基准轴线和轮毂键槽宽度的中心平面对孔的基准轴线的对称度公差。该对称度公差与键槽宽度的尺寸公差及孔、轴尺寸公差的关系可以采用独立原则或最大实体要求。键槽对称度公差采用独立原则时，使用普通计量器具测量；键槽对称度公差采用最大实体要求时，应使用位置量规检验。对称度公差等级可为7～9级。任务二平键、花键的公差与检测4.平键和键槽的表面粗糙度要求键和键槽的表面粗糙度参数Ra的上限值一般选取的范围是：键槽宽度b的两侧面的表面粗糙度Ra值推荐为1.6～3.2μm，键槽底面的Ra值一般取6.3μm，非配合表面取为12.5μm。

任务二平键、花键的公差与检测图9-5矩形花键剖面图形任务二平键、花键的公差与检测

与键联接相比，花键特点是定心精度高、稳定性好，能用磨削的方法消除热处理引起的变形；因而在机械中获得广泛应用。花键联接分为固定联接和滑动联接两种。按齿形的不同，花键可分为矩形花键、渐开线花键和三角花键，矩形花键的定心方式为小径定心，即外花键和内花键的小径为配合面。矩形花键联接是应用最为广泛的花键联接。任务二平键、花键的公差与检测三、矩形花键的尺寸系列为便于加工和测量，矩形花键的键数N为偶数，有6、8、10三种。按承载能力不同，矩形花键可分为中、轻两个系列，中系列的键高尺寸较大，承载能力高；轻系列的键高尺寸较小，承载能力相对较低。GB/T1144—2001《矩形花键尺寸、公差和检验》规定了矩形花键的主要尺寸有小径d、大径D、键宽和键槽宽B，如图9-6所示。同一小径的轻系列和中系列的键数相同，键宽(键槽宽)也相同，仅大径不同。矩形花键的尺寸系列见书中表9-3。任务二平键、花键的公差与检测图9-6矩形花键的基本尺寸任务二平键、花键的公差与检测四、矩形花键联接的几何参数和定心方式

矩形花键联接可以有三种定心方式：小径d定心、大径D定心和键侧(键槽侧)B定心，如图9-7所示。前两种定心方式的定心精度比后一种定心方式高。而键和键槽的侧面无论是否作为定心表面，其宽度尺寸B都应具有足够的精度，因为其要传递转矩和导向。此外，非定心直径表面之间应该有足够的间隙。任务二平键、花键的公差与检测矩形花键联接采用小径定心的有点如下（1）有利于提高产品性能、质量和技术水平。小径定心的定心精度高，稳定性好，而且能利用磨削的方法消除热处理变形，从而提高定心直径制造精度。（2）有利于简化加工工艺，降低生产成本。尤其是对内花键定心表面的加工，采用磨削加工的方法，可以减少成本较高的拉刀规格，也易于保证表面质量。任务二平键、花键的公差与检测（3）与国际标准规定完全一致，便于技术引进，有利于机械产品的进出口和技术交流。（4）有利于齿轮精度标准的贯彻与配套。任务二平键、花键的公差与检测五、矩形花键联接的极限与配合任务二平键、花键的公差与检测按装配形式分类（1）

固定联接（2）

紧滑动联接（3）

滑动联接任务二平键、花键的公差与检测六、矩形花键联接的形位公差和表面粗糙度要求1.形位公差要求内、外花键是具有复杂表面的结合件，且键长与键宽的比值较大，因此还需有形位公差要求。为保证配合性质，内、外花键的小径定心表面的形状公差和尺寸公差的关系应遵守包容要求。形位公差若是规定位置度公差，则应注意键宽的位置度公差与小径定心表面的尺寸公差关系均应符合最大实体要求，见书中表9-5。任务二平键、花键的公差与检测2.表面粗糙度要求矩形花键的表面粗糙度参数一般是标注Ra的上限值要求。矩形花键的表面粗糙度Ra参数及的上限值一般这样选取：内花键的小径表面不大于0.8μm，键侧面不大于3.2μm，大径表面不大于6.3μm。外花键的小径表面不大于0.8μm，键侧面不大于0.8μm，大径表面不大于3.2μm。任务二平键、花键的公差与检测七、矩形花键联接的标注代号矩形花键联接在图纸上的标注，按顺序包括以下项目：键数N，小径d，大径D，键宽(键槽宽)B标注顺序表示为键数N×小径d×大径D×键宽(键槽宽)B。按此顺序在装配图上标注花键的配合代号和在零件图上标注花键的尺寸公差带代号。例如，花键键数N为6，小径d的配合23H7/f7、大径D的配合为26H10/a11、键槽宽与键宽B配合6H11/d10，其标注方法如下。任务二平键、花键的公差与检测花键副在装配图上标注配合代号为6×23H7/f7×26H10/a11×6H11/d10GB/T1144—2001内花键在零件图上标注尺寸公差带代号为6×23H7×26H10×6H11GB/T1144—2001外花键在零件图上标注尺寸公差带代号为6×23f7×26a11×6d10GB/T1144—2001矩形花键联接的标注如图9-8所示。任务二平键、花键的公差与检测图9-8矩形花键联接的标注任务二平键、花键的公差与检测任务三螺纹公差配合与检测

任务描述一螺纹，代号为，测得其单一中径，螺距误差，牙型