GB-T5371-2004 极限与配合过盈配合的计算和选用

十嗽

17.040.10

督黔

中华人民共和国国家标准

GB/T5371-2004

代替GB/T5371-1985

极限与配合过盈配合的计算和选用

Limitsandfits-

Thecalculationandselectionofinterferencefits

2004-11-11发布2005-07-01实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

中国国家标准化管理委员会

发布

GB/T5371-2004

目次

前言····································，······，·····································································⋯⋯皿

7范围·················，····························································································⋯⋯1

2规范性引用文件···························，····································································⋯⋯1

3术语和定义··················································，···················································⋯⋯1

4计算用的符号··········，·······，···········，·························································........⋯⋯3

5计算和选用·······························································⋯⋯，，·.·······················......⋯⋯4

一

附录A(资料性附录)常用材料的摩擦系数、弹性模量、泊松比和线膨胀系数表

附录B(资料性附录)过盈配合的图算法········································⋯⋯

GB/T5371-2004

月U吕

本标准是对GB/T1800《极限与配合基础》中规定的过盈配合概念和选择的补充。

本标准代替GB/T5371-1985《公差与配合过盈配合的计算和选用》。本标准与GB/T5371相

比，主要变化如下:

a)为与极限与配合系列标准统一，修订了标准的名称;

b)对与现行标准不一致的有关术语和基本概念进行了修订;

c)增加了术语的英文名称;

d)考虑到国内生产水平的发展，取消了附录B和附录Do

本标准的附录A、附录B均为资料性附录。

本标准由全国产品尺寸和几何技术规范标准化技术委员会提出并归口。

本标准起草单位:机械科学研究院、大同电力机车有限责任公司。

本标准主要起草人:李晓沛、张惠山。

本标准所代替标准的历次版本发布情况为:

—GB/T5371-1985

GB/T5371-2004

极限与配合

过盈配合的计算和选用

范围

本标准规定了过盈配合计算的计算基础、方法、公式和配合的选择。

本标准适用于光滑圆柱面在弹性范围内的过盈联结计算和过盈配合的选用。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有

的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究

是否可使用这些引用文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T1800.1极限与配合基础第1部分:词汇(eqvISO286-1)

GB/T1800.2极限与配合基础第2部分:公差、偏差和配合的基本规定((eqvISO286-1)

GB/T1800.3极限与配合基础第3部分:标准公差和基本偏差数值表(eqvISO286-1)

GB/T1800.4极限与配合标准公差等级和孔、轴的极限偏差表(eqvISO286-2)

GB/T1801极限与配合公差带和配合的选择(eqvISO1829)

术语和定义

GB/T1800.1确立的以及下列术语和足义适用于本标准。

3.1

过盈fSamountofinterference

过盈的绝对值。

3.2

基本过盈，S,basicamountofinterference

选择过盈配合的基准值。对基孔制配合，其值等于轴的基本偏差的绝对值;对基轴制配合，其值等

于孔的基本偏差的绝对值(见图1)e

轴公差带轴公差带

5..=4+孔的公差

S;=8n一轴的公差

份叱将姗

图1

GB/T5371-2004

3.3

过盈联接interferencecoupling

利用过盈量使包容件和被包容件形成的固定联结。

3.3.1

纵向过盈联接lengthwaysinterferencecoupling

用压人法实现的过盈联结。

3.3.2

横向过盈联接transverseinterferencecoupling

用胀缩法实现的过盈联结。

3.4

结合面couplingsurfance

在过盈联结中，包容件和被包容件相接触的表面。

3.5

结合直径d,couplingdiameter

结合面的基本直径(见图2),

图2

3.6

结合长度l,couplinglength

结合面的基本长度(见图2).

3.7

直径比qdiameterratio

相配合的包容件和被包容件的小直径与大直径的比值。

包容件直径比q.等于结合直径d,除以包容件外径d,(见图2).

被包容件直径比q，等于被包容件内径d;(见图2)除以结合直径d,.

3.8

相对过盈fopposedamountofinterference

过盈量s与结合直径d,的比值。

3.9

压平深度Spressdepth

包容件或被包容件结合面的表面粗糙度，S。或S(见图3),

3.10

压平famountofpress

由于压平深度而使过盈减小的部分。其值等于包容件的压平深度S。和被包容件的压平深度S，之

和的两倍。

GB/T5371-2004

图3

3.11

结合压力p,couplingpressure

作用在结合面上的压力。

3.12

直径变化fechangeamountofdiameter

由于结合压力而使相配合的孔、轴直径变化的量。

包容件直径变化量。。为包容件内径的扩大量。

被包容件直径变化量e，为被包容件外径的缩小量

3.13

有效过AIRS,activeamountofinterference

在过盈联结中起作用的过盈量。其值等于包容件直径变化量‘和被包容件直径变化量。，之和。

3.14

压入力Ppress-inforce

在实现纵向过盈联结的过程中施加的最大轴向力。

3.15

压出力只，press-outforce

在解脱过盈联结的过程中施加的最大轴向力。

4计算用的符号

计算用的主要符合、含义和单位列于表to

表1

符号含义单位

a过盈量mn】

S,

有效过盈量

mm

么

基本过盈量

mn7

d,

结合直径

mrll

d

包容件外径

mm

d被包容件内径

mm

1,结合长度

mm

4=包容件直径比

9被包容件直径比

GB/T5371-2004

表1(续)

符号含义单位

5巴

包容件的压平深度

Inrl，

S.被包容件的压平深度mm

已.包容件直径变化量mm

eL被包容件直径变化量mm

Pt结合压力N/mm'

尸xl

压人力

N

P,

压出力

N

F轴向力

N

M

扭矩

N.mm

F,传递力

N

产摩擦系数

沙

泊松比

口3屈服极限N/mm'

丁卜强度极限N/mm

E

弹性模量

N/mm

Ra

轮廓算术平均偏差

mm

注:除另有说明外，表中符号再加下标“a’’表示包容件;“i’’表示被包容件

计算和选用

5.1计算基础

5.1.1本计算以两个简单厚壁圆桶在弹性范围内的联结为计算基础。弹性范围系指包容件和被包容

件由于结合压力而产生的变形与应力成线性关系，亦即联结件的应力低于其材料的屈服极限(。，或

as:)。

5.1.2计算的假定条件

a)包容件与被包容件处于平面应力状态，即轴向应力v,=0;

b)包容件与被包容件在结合长度上结合压力为常数;

c)材料的弹性模量为常数;

d)计算的强度理论，按变形能理论。

5.1.3直径变化f的计算公式

a)包容件直径变化量e

P;·d,1+《、.A·d,.

二一一一一万夕-广-于二-气一

I一4.'乙.

P;·d,1

+q'1-9a

+Va

b)被包容件直径变化量

A·d

1+q?I-1-q;

A·df户f·d

l+qqi1-q'v

;)

c)有效过盈量SQ

氏=e.+e,

4对于几何形状特殊或具有特殊应力的过盈联结，需进行附加计算。

GB/T5371-2004

5.2计算方法

过盈联结采用公式法进行计算，也可采用图算法进行计算，图算法见附录B(资料性附录)。

5.3计算公式

5.3.1过盈联结传递负荷所需的最小过盈量，可按表2的公式进行计算。

表2

序号计算内容计算公式说明

1

传递负荷所需

的最小结合压力

传递扭矩

2M

勿州二妥不ii丁l,"N

承受轴向力

户f。In一牙二万;F,}'d,'1i1<

传递力

p。In一牙二百F,n"d,'l,'R

_/-,12M、’

户=^j尸二一1-;-1

v、of

2

包容件直径比

。。一_d,d,

3

被包容件直径比

qL一手

对实心轴.=。

4

包容件传递负荷所需的最小直径

变化量

e。n一Pr二会·Ca

_1+a:

认一1-4.十咋

C值可查表4

5

被包容件传递负荷所需的最小直

径变化量eL，In一Prm,}普·C

_1+9)

G,一1-q'一”

C;值可查表4

6

传递负荷所需的最小有效过盈量

Sem.=em+巴.二n

7

考虑压平量的最小过盈量Sm.戈-+2(S.+S.)

对纵向过盈联结取

S,=1.6Ra,,S;=1.6Ra;

5.3.2过盈联结件不产生塑性变形所允许的最大有效过盈量，可按表3的公式进行计算。

表3

序号计算内容计算公式说明

1

包容件不产生塑性变形所允许的

最大结合压力

塑性材料九，=aar

脆性材料:P,.m一“熟

a=1湍，b=1qz3+q.1+q.

a,b值可查图4

2

被包容件不产生塑性变形所允许

的最大结合压力

塑性材料Psm,.=}a,,

脆性材料:Pr.m.一。熟

。一1-q'2'·值可查图‘

实心轴q.=0，此时:=0.5

3

联结件不产生塑性变形的最大结

合压力

P二。取P,,m.和Pr.,中的较小者

4

联结件不产生塑性变形的传递力F,李九x.冗.d,.八.产F值可查附录A中表A.1或表A.2

GB/T5371-2004

表3(续)

序号计算内容计算公式说明

5

包容件不产生塑性变形所允许的

最大直径变化量

。而一D,md.m..0E,".C

_1+q:

L.一1-q.十Y.

C值可查表4

6

被包容件不产生塑性变形所允许

的最大直径变化量

e。一鸽"d,.G

_l+q}

U,=1-q;一7,

C.值可查表4

7

联结件不产生塑性变形所允许的

最大有效过盈量

氏、。=e..,.+e。

~、、、、、、

、

、\

\/b

\{

/a\

‘--一一~‘L/

~~~、，、、

\

一~..、‘、

I

、~~~.

、、，

~.~

、、、

\

、、\

冬

~、、、之

丈\

、仗

交、

\

\

nJ﹄曰︻了CU54，户门户1

众认住让众住众氏氏

0.50.60.7

图4

aq.,宁

表4系数C,和C

q。或q.

C.C;

v,=0.3儿=0.25v;=0.3q=0.25

00.7000.750

0.10

1.3201.2700.7200.770

0.141.340

1.2900.7400.790

0.201.3831.3330.7830.833

0.251.4331.3830.8330.883

0.281.4701.4200.8700.920

GB/T5371-2004

表4(续)

9e或4}

C,C;

岭=0.3线=0.25侧‘二0.3F‘=0.25

0.311.5121.4260.9120.962

0.351.5791.5290.9791.029

0.401.6811.6311.0811.131

0.451.8081.7581.2081.258

0.501.9671.9171.3671.417

0.532.0812.0311.4811.531

0.562.2142.164l.6141.664

0.602.4252.3751.825

1.875

0.632.6162.5662.0162.066

0.672.9292.8792.3292.379

0.713.3333.2832.7332.783

0.753.8713.821

3.2713.321

0.804.8554.8054.2554.305

0.856.5076.4575.9075.957

0.909.8269.7769.2269.276

5.4

54

配合的选择

过盈配合按GB/T1800.2-GB/T1800.4和GB/T1801的规定选择

5.4.2

a)

b)

5.4.3

a)

选出的配合，其最大过盈量〔氏.〕和最小过盈量氏i.〕应满足下列要求:

保证过盈联结传递给定的负荷

C8-]>8-

保证联结件不产生塑性变形

C8m,.758}}.

配合的选择步骤:

初选基本过盈量8b

一般情况可取。。尧旦+sema,n2

，、一二、‘，、二一、、_L__，、、氏.n+灰，

白x%J-InV步triJ:}35Jam合u9，-JkK“一-'06-2·

当要求有较多的联结件材料强度储备时

_二、_。,am,}+s,m

NJIKO-LO,L一.2一‘

按初选的基本过盈量S。和结合直径d,，由图5查出配合的基本偏差代号

按基本偏差代号和民。。、、气.。，由GB/T1801和GB/T1800.4确定选用的配合和孔、轴公

差带。

川c)

GB/T5371-2004

5.5校核计算

过盈联结的最小传递力F,和联结件的最大应力‘a，可按表5的公式进行校核计算。

表5

序号计算内容

计算公式说明

1

最小传递力

F,m,.=[P。‘]·rz·d·l,·v

。「氏n]一2(S.+S,)

LP,m;」=---丁下二--下二代，

ILr，几洲‘、

a万.1十万歹1

、乙。乙1尹

2

包容件的最大应力

塑性材料:a..,.,=CA,:.I

脆性材料:。m,.CA互考".Ib

助f_〕一(Em,共二

，、.、r.、

J了.1;二尸十二二]

、乙一/

3

被包容件的最大应力

。。一CPm-

5.6包容件的外径扩大f和被包容件的内径缩小f的计算

包容件的外径扩大量和被包容件的内径缩小量如需要时可按表6的公式计算。

表6

序号

计算内容计算公式‘

说明

〕

包容件的外径扩大量

2p,·d.·《

凸a,二二二一--写代，

七L1一9.}

A取((P,m.)或(A,m})

2

被包容件的内径缩小量

、J_2P,·d

二山曰.—二二一二二一一一一万丁

艺(1一4.1

P取(P'...)或(Pf->

GB/T5371-2004

6夕gm

{

3150

2500

2000

1650

1250

1000

800

630

500

400

315

250

200

160

125

100

80

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50

40

31.5

25

201

工6.

12.5

10

8

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51

4

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6

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厂匡了反阮区才夕民爪户压巨巨匡巨门

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厂压厂泛压乙区民Z冈才}比厂匡巨匕厂厄

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口区压匕口团压区压巨压区匡匡巨目川{口国日日巨二口

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。。0吕导吕吕吕出吕吕巴医容民吕

泊。0州洲一州N闪N囚们晚，甲帅

二二了二r二二二二蕊二二二z二二

曰公00囚寸公团0翻田团~曲0田

八八AAA又丈又AAAAAAAA

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一一一--ia,/mm

图5

GB/T5371-2004

附录A

(资料性附录)

常用材料的摩擦系数、弹性模t、泊松比和线膨胀系数表

表A.1纵向过盈联结的摩擦系数

材料

摩擦系数产

无润滑有润滑

钢钢

钢铸钢

钢结构钢

钢一优质结构钢

0.07^-0.16

0.11

0.10

0.11

0.05一0.13

0.08

0.07

0.08

钢青铜

0.15^0.2

0.03-0.06

钢一铸铁

0.12^-0.150.05^0.10

铸铁一铸铁

0.15^-0.25

0.05-0.10

表A.2横向过盈联结的摩擦系数

材料

结合方式、润滑

摩擦系数1,

钢钢

油压扩径，压力油为矿物油

0.125

油压扩径，压力油为甘油，结合面排油干净

0.1s

在电沪中加热包容件至300"C

0.14

在电炉中加热包容件至300℃以后，结合面脱脂

0.2

钢铸铁油压扩径，压力油为矿物油

0.1

钢一铝镁合金无润滑

0.100.15

表A.3弹性模f、泊松比和线膨胀系数

材料

弹性模量E/(N/-')

二七

泊松比，

二殆

线膨胀系数a/(10-s/'C)

加热铭冷却忽

碳钢、低合金钢合金结构钢

200000一2350000.3-0.31

11

一8.5

灰口铸铁

HT15-33

HT20-40

70000一80000

0.24^-0.25

10一8

灰口铸铁

HT25-47

HT30-54

105000-130000

0.24-0.26

工0一8

可锻铸铁

90000-1000000.25

10一8

非合金球墨铸铁

1600001800000.28-0.29

10一8

青铜

850000.3517一15

黄铜

800000.36--0.3718一16

铝合金

69000

0.32-0.36

21一20

镁合金

400000.25-0.3255一25

GB/T5371-2004

附录B

(资料性附录)

过盈配合的图算法

B.1应用条件

包容件与被包容件采用相同的材料或u,_u;E,E;·若瓮护耸时，采用图算法有不大于‘。%的计算

误差;

对屈服点不明显的硬金属则以ao2代替17";

对于脆性材料，则以_a62-3代替。，。

b)c)

B.2使用说明

B.2.1包容件直径变化量。。可按图B.1进行计算，图B_1中各区说明如下:

a)la区

以d，除以d,，在la区求得9a

b)2a区

以la区求得的9。和包容件容许的弹性变形条件(1.0a线为不产生塑性变形的极限条件)，在2a

区求得P'/a.;

c)3a区

以2a区求得的P,/,,,。乘以a..，在3a区求得Pc:

d)4a区

在4afx求得P和df的乘积P·d,;

e)5a区

在5a区求得P，d与l;的乘积P·df·1。

注:乘积中已考虑了相乘的“二”值，以下图区相同;

f)6a区

以5a区求得的Pf·d,·L·(7C)乘以摩擦系数k，在6a区求得F,;

")7a区

以2a区求得的从·和4.，在7·区求得兴‘中间结果，未给出数饥

h)8a区

以7a区求得的兴除以凡在8·区求得不、;

D9a区

以8a区求得的瓦e汰乘以a9a,在9a区求得淤

j)10a区

以9a区求得的