第二章 线性尺寸设计.ppt

1、第二章 线性尺寸精度设计 （尺寸的极限与圆柱结合的互换性）,学 习 指 导 本章学习的目的是掌握基础标准极限与配合的一般规律，为合理选用尺寸公差与配合、学习其它典型零件的公差与配合，进行尺寸精度设计打下基础。学习要求是对极限与配合标准中的术语定义，要着重搞清其概念与作用，并抓住它们之间的区别与联系进行分析，避免单纯从定义上孤立地去理解；重点要掌握标准公差与基本偏差的结构、特点和基本规律以及尺寸公差与配合的选用原则。,第一节 概述,1944年：国民党政府制定了“尺寸公差与配合”的国家标准，但实际使用的是日本、德国、美国标准。 1955年：参照苏联标准，第一机械工业部颁布“公差与配合”的部颁标准，

2、此标准只是将苏联标准（OCT标准）付与了中文名词。 1959年：颁布了“公差与配合”的国家标准GB1591741959（简称“旧国标”）（精度等级偏低、配合种类偏少） 1979年：参照国际标准制定了“公差与配合”的国家标准GB18001804 1979（简称“新国标”）取代GB1591741959 19921996年上述新国标进行了部分修订，将公差与配合改为极限与配合，用极限与配合 基础 第一部分：词汇（GB/T1800.11996）替代GB1800-1979中的公差与配合的术语及定义，用一般公差 线性尺寸的未注公差（GB/T18041992）替代未注公差尺寸的极限偏差（GB18041979）

3、。,国家标准极限与配合中，公差与配合部分的标准主要包括： GB/T1800.12009极限与配合 基础 第1部分：词汇 GB/T1800.22009极限与配合基础 第2部分：公差、偏差和配合的基本规定 GB/T1800.32009极限与配合基础 第3部分：标准公差和基本偏差数值表GB/T1800.41999极限与配合 标准公差等级和孔、轴的极限偏差表 GB/T18012009极限与配合 公差带和配合的选择 GB/T18042000一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差,第一节 极限与配合的常 用术语与定义,一、有关尺寸的术语及定义（GB/T1800.12009）,2尺寸 以特定单位表示线性尺

4、寸值的数值。如直径、宽度、高度、中心距等。,1孔和轴 孔通常指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面，即由两平行平面或切平面形成的包容面。,3公称尺寸 通过它并应用上、下偏差可算出极限尺寸的尺寸（如图2-1）。它可以是一个整数或一个小数值。,4实际尺寸 通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。孔和轴的实际尺寸分别用Da和da表示。,由于测量误差 际尺寸不一定是尺寸的真值。 由于形状误差 同一表面不同部位的实际尺寸往往不相等，因此要用二点法进行测量。,5极限尺寸 一个孔或轴允许的尺寸的两个极端。实际尺寸应位于其中，也可达到极限尺寸。孔或轴允许的最大尺寸称为最大极限尺寸；孔或轴允许的最小尺寸称为最小极限

5、尺寸 孔和轴的最大极限尺寸分别用Dmax和dmax表示，最小极限尺寸分别用Dmin和dmin表示。,6最大实体尺寸 孔或轴具有允许材料量为最多时状态（最大实体状态，简称MMC）下的极限尺寸。孔和轴的最大实体尺寸分别用DMMS和dMMS表示。,7最小实体尺寸 孔或轴具有允许材料量为最少时状态（最小实体状态，简称LMC）下的极限尺寸。孔和轴的最小实体尺寸分别用DLMS和dLMS表示。 极限尺寸与实体尺寸有如下关系,DMMSD min ，DLMSDmax dMMSdmax ，dLMSdmin,极限尺寸判断原则 孔或轴的体外作用尺寸不允许超过MMS； 任何部位的实际尺寸不允许超过LMS。,Dfe变小

6、保证配合 不要小于Dmin dfe变大 不要大于dmax,有配合要求的零件尺寸合格条件： Dmin Dfe Da Dmax dmin da dfedmax,小结,二、有关“公差与偏差”的术语和定义,3.公差带,1)公差带图解：,a)零线：,c）画法：,尺寸公差带图（举例）,画出基本尺寸为 50，最大极限尺寸为 50 .025 、最小极限尺寸为 50 mm的孔与最大极限尺寸为 49.975 、最小极限尺寸为 49.959mm的轴的公差带图。,0,+,-,50,孔,轴,+0.025,-0.025,-0.041,Home,公差与偏差的区别：,4极限制 公差带有两个参数：一是公差带的大小（即宽度）；二

7、是公差带相对于零线的位置。国标已将它们标准化，形成标准公差和基本偏差两个系列。,5标准公差（IT） 指国家标准（GB/T 1800.32009）极限与配合制中，所规定的任一公差。字母IT为“国际公差”的符号。标准公差确定了公差带的大小。,6基本偏差,三、有关“配合”的术语及定义,1）间隙配合 孔的公差带在轴公差带上方，即具有间隙的配合（包括Xmin0的配合）。对一批零件而言，所有孔的尺寸轴的尺寸,2) 过盈配合,特征参数： YminDmaxdminESei YmaxDmindmaxEIes,3)过渡配合 :孔、轴公差带相互重叠，即可能具有X或Y的配合,过渡配合主要用于孔、轴间的定位联结 (既要

8、求装拆方便；又要求对中性好),特征参数： XmaxDmaxdminESei YmaxDmindmaxEIes,XmaxXmin XmaxYmax|ESei（EIes）|TDTd |YminYmax |,若要提高配合精度（即Tf）可减小相配合的孔、轴尺寸公差（即提高相配合的孔、轴加工精度）。 设计时，应使TfTDTd 。,Tf,3.配合公差,2基孔制、基轴制,线性尺寸精度（极限与配合国家标准）,GB/T1800.2-2009的标准规定了有关线性尺寸精度标准的主要内容： 标准公差 基本偏差 公差代号 优先、常用和一般公差带 基孔制、基轴制常用、优先配合的选用 线性尺寸的一般公差 GO,第二节 标准

9、公差系列,一、标准公差代号及等级,1代号 国家标准（GB/T1800.22009）标准公差IT（ISO Tolerance） 2公差等级 在基本尺寸至500mm内，国家标准将标准公差等级规定为20个等级，在基本尺寸大于500至3150mm内规定了IT1至IT18共18个标准公差等级。依次为 IT01 IT0 IT1 IT18 等级 高 低 IT7 称为低于IT7级 公差值 小 大 IT7称为 高于IT7级 即公差等级相同，尺寸的精确程度相同,二、标准公差数值,总之，标准公差的数值，一与公差等级有关，二为基本尺寸的函数。,基本偏差系列,一、基本偏差的代号、特点,1）代号：拉丁字母（按英文读音），

10、孔大写、轴小写。,a)分布简图如下图,2）特点,b)Js完全对称，J基本对称（孔ES，只有J6、J7、J8；轴只有j5、j6、j7、j8，逐步被Js取代）,c)基本偏差原则上与公差等级无关，有一些除外（K、M、N等有两种位置）。例：AH(ah) 与公差等级无关。10f7、10f8、10f9 d)“AZC”（azc）除J（j）以外，20个等级齐全。,二、基本偏差数值,1轴的基本偏差数值,间隙配合可根据生产实践或试验得知间隙X的大小，然后以基孔制，计算出ag轴的基本偏差es(h=0，不要计算),如图所示。,2孔的基本偏差数值,由于构成基本偏差公式所考虑的因素是一致的，所以，孔的基本偏差不需要另外制

11、定一套计算公式，而是根据相同字母代号轴的基本偏差， 在相应的公差等级的基础上按一定的规则换算得来的。 换算的原则是：基本偏差字母代号同名的孔和轴， 分别构成的基轴制与基孔制的配合（这样的配合称为同名配合），在孔、轴为同一公差等级或孔比轴低一级的条件下（如H9/f9与F9/ h9、H7/p6与P7/ h6），其配合的性质必须相同（即具有相同的极限间隙或极限过盈）。换算过程及换算规则如下：（换算原则：基孔制、基轴制同名配合的配合性质相同）,（2）基本偏差的换算规则 1）通用规则：同名字母代号的孔和轴的基本偏差的绝对值相等，而符号相反，即从公差带图解看，孔的基本偏差是轴的基本偏差相对于零线的倒影。,

12、2）特殊规则：同名代号的孔和轴的基本偏差的符号相反，而绝对值相差一个值。,即用上述公式计算出孔的基本偏差按一定规则化整，编制出孔的基本偏差表，见表2-3。实际使用时，可直接查此表，不必计算。孔的另一个极限偏差可根据下列公式计算 ES = EI + IT EI = ESIT,三、公差带与配合代号,（1）差带代号：由基本偏差代号及公差等级代号组成。 或用数字(mm)表示（或两者结合）,例：5g8 、5 或 5g8( ) 对称偏差表示为：10Js5(0.003),0.004 0.022,0.004 0.022,位置,大小,第三节 尺寸精度设计的基本原则和方法 （尺寸公差与配合的选用）,一、基准制的选

13、用,1一般情况下应优先选用基孔制 2基轴制的选择 （1）直接使用有一定公差等级（IT8IT11）而不再进行机械加工的冷拔钢材（这种钢材是按基准轴的公差带制造）制作轴。若需要各种不同的配合时，可选择不同的孔公差带位置来实现。这种情况主要应用在农业机械和纺织机械中。,（2）加工尺寸小于1mm的精密轴比同级孔要困难，因此在仪器制造、钟表生产、无线电工程中，常使用经过光轧成形的钢丝直接做轴，这时采用基轴制较经济。 （3）根据结构上的需要，在同一基本尺寸的轴上装配有不同配合要求的几个孔件时应采用基轴制。如下图所示。,教材图2-19基准制选择示例(一),（4）与标准件配合的基准制选择 若与标准件(零件或部

14、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。 如平键、半圆键等键联接，由于键是标准件，键与键槽的配合应采用基轴制；滚动轴承外圈与箱体孔的配合应采用基轴制，滚动轴承内圈与轴的配合应采用基孔制。,3非基准制配合的采用,基准制选择示例（二）,二、公差等级的选用,1.依据：TDTdTf 2.选择原则: 1）在满足使用要求的前提下，尽可能选较低的公差等级或较大的公差值。 2）满足GB推荐的公差等级组合规定。(工艺等价) 对于基本尺寸500mm有较高公差等级的配合，因孔比同级轴难加工，当标准公差IT8时，国标推荐孔比轴低一级相配合，使孔、轴的加工难易程度相同。但对IT8级或基本尺寸500mm

15、的配合，因孔的测量精度比轴容易保证，推荐采用孔、轴同级配合。 3.方法： 1）计算 查表（下面将举例说明） 2）类比法：参照类似的机构、工作条件和使用要求的经验资料，进行比照。（常用方法）,类比法应考虑以下几点： 1）公差等级的应用范围，见教材表2-5；配合尺寸公差等级的应用见教材表2-6。 2） 工艺等价 3）各种加工方法能够达到的公差等级，见教材表2-7，可供选择时参考。 4）相配零件或部件精度要匹配。如与滚动轴承相配合的轴和孔的公差等级与轴承的精度有关。再如与齿轮相配合的轴的公差等级直接受齿轮的精度影响。 5）配合性质：过盈、过渡配合的公差等级不能太低，一般孔的标准公差IT8，轴的标准公

16、差IT7。间隙配合则不受此限制。但间隙小的配合，公差等级应较高；而间隙大的配合，公差等级可以低些。例如，选用H6/g5和H11/a11是可以的，而选用H11/g11和H6/a5则不合适。 6）在非基准制配合中，有的零件精度要求不高，可与相配合零件的公差等级差23级，如图2-20中箱体孔与轴承端盖的配合。,三、配合的选用,1根据使用要求确定配合的类别 配合的选择首先要确定配合的类别。选择时，应根据具体的使用要求确定是间隙配合还是过渡或过盈配合。例如，孔、轴有相对运动(转动或移动)要求，必须选择间隙配合；若孔、轴间应无相对运动，应根据具体工作条件的不同确定过盈、过渡甚至间隙配合。教材表2-14给出

17、了配合类别选择的大体方向。,表2-14 配合类别选择的大体方向,2选定基本偏差（配合）的方法 计算法就是根据理论公式，计算出使用要求的间隙或过盈大小来选定配合的方法。对依靠过盈来传递运动和负载的过盈配合，可根据弹性变形理论公式，计算出能保证传递一定负载所需要的最小过盈和不使工件损坏的最大过盈。由于影响间隙和过盈的因素很多，理论的计算也是近似的，所以在实际应用中还需经过试验来确定，一般情况下，很少使用计算法。 试验法就是用试验的方法确定满足产品工作性能的间隙或过盈范围。该方法主要用于对产品性能影响大而又缺乏经验的场合。试验法比较可靠，但周期长、成本高，应用也较少。 类比法就是参照同类型机器或机构

18、中经过生产实践验证的配合的实例，再结合所设计产品的使用要求和应用条件来确定配合。该方法应用最广。,3用类比法选择配合时应考虑的因素 用类比法选择配合，首先要掌握各种配合的特征和应用场合，尤其是对国家标准所规定的优先配合要非常熟悉。教材表2-15是轴的基本偏差选用说明和应用。教材表2-14是尺寸至500mm基孔制优先配合的特征及应用。配合的选择应尽可能地选用优先配合，其次是常用配合，再次是一般配合。如果仍不能满足要求，可以选择其他的配合。选择方法主要是类比法。,一般、常用和优先的公差带与配合,GB/T18011999规定了基本尺寸500mm的一般用途轴的公差带116个和孔的公差带105个，再从中

19、选出常用轴的公差带59个和孔的公差带44个，并进一步挑选出孔和轴的优先用途公差带各13个，如教材图2-17（一般、常用和优先轴的公差带）和图2-18（一般、常用和优先孔的公差带）所示。图中方框中的为常用公差带，圆圈中的为优先公差带。选用时，以优先、常用、一般、任一孔、轴公差带为顺序;以优先、常用、任一孔、轴公差带组成配合为顺序。,一、一般、常用和优先的孔、轴公差带（GB/T18012009）,g6,js6,m6,n6,s6,t6,e7,h7,d9,h9,h11,g6,js6,m6,n6,s6,t6,e7,h7,d9,h9,b11,h11,图2-17一般、常用和优先轴的公差带,图2-11一般、常用和优先孔的公差带,二、常用和优先配合,表214基孔制常用和优先配合（摘自GB/T18012009）,各类基本偏差在形成基孔制（或基轴制）配合时的应用场合大致总结如下：,间隙配合按相对运动速度选择,各种过盈配合基本偏差的比较与选择,各种过渡配合基本偏差的比较与选择,用类比法选择配合时还必须考虑如下一些因素： 受载情况 拆装情况 配合件的结合长度和形位误