第三章 孔、轴公差与配合幻灯片.ppt

1、1,第三章 孔轴公差与配合,学 习 指 导 本章学习目的是掌握极限与配合标准的一般规律，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。理解极限与配合标准中的术语、定义和作用，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。,2,第一节 基本术语及其定义,一、有关孔和轴的定义 1、孔:是指圆柱形内表面,也包括其他内表面中由单一尺寸确定的部分。 2、轴:是指圆柱形外表面,也包括其他外表面中由单一尺寸确定的部分。如下图所示:,3,二.有关尺寸的术语及定义,1、线性尺寸:用特定单位表示的两点间距离。 2、公称尺寸:设计时确定的尺寸：用

2、符号D表示， 3、极限尺寸:允许尺寸变化范围的两个界限值： Dmax、 Dmin(孔)，dmax、dmin(轴)。,4,4、实际尺寸:通过测量得到的尺寸Da、da。 注:由于存在测量误差,实际尺寸并非真实尺寸而是一近似真实尺寸的尺寸。,5,三.有关偏差和公差的术语及定义,1、尺寸偏差:某一尺寸减其公称尺寸所得的代数差. (1)极限偏差: 孔 轴 上偏差ES=Dmax-D, es=dmax-D 下偏差EI=Dmin-D, ei=dmin-D (2)实际偏差: Ea=Da-D, ea=da-D,6,2.尺寸公差：允许尺寸的变动量。 孔公差Th=Dmax-Dmin=ES-EI 轴公差Ts=dmax-

3、dmin=es-ei,D,Dmax,Dmin,dmin,dmax,ES,EI,Th,Ts,es,ei,零线,孔,轴,7,3. 公差带示意图及公差带,为了直观地表示出相互结合的孔、轴的D、极限尺寸、极限偏差和T之间相互关系， 故采用公差带图。 零线：表示公称尺寸的一条直线，以它作为基准线确定偏差和公差，零线以上为正偏差，以下为负偏差。 尺寸公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域。,8,注： a.公差带在垂直零线方向的宽度代表公差值,上面表示 上偏差,下面表示下偏差. b. 公差带沿零线方向的长度可适当选取. c. 作图比例基本一致，公差带图中尺寸单位为mm,偏 差及公差的单位习惯上用

4、um单位省去不写. d.基本尺寸相同的孔、轴公差带才能画在一张图上,9,公差带有两个基本参数：,大小（Th 、Ts ）,位置ES(es）或EI(ei),4. 极限制,用标准化的公差与标准化的极限偏差组成标准化的孔、轴公差带的制度称为极限制。,10,5.标准公差:国标所规定的公差值 6.基本偏差:国标所规定的上偏差或下偏差,它一般 为靠近零线或位于零线的那个极限偏差. 例:已知：相互配合的孔和轴公称尺寸D为50mm， Dmax=50.025mm，Dmin=50mm和dmax=49.950mm， dmin=49.934mm。加工后测得Da=50.010mm和 da=49.946mm。求：ES、EI

5、、es、ei、Th、Ts、Ea、 ea，画出公差带示意图。,11,四.有关配合的术语及定义,1.配合:公称尺寸相同,相互结合的孔和轴公差带之间的关系. 2.间隙或过盈 孔的尺寸-轴的尺寸:“+”间隙配合(x) “ ”过盈配合(y),0,+,公称尺寸,孔,轴,孔,轴,孔,轴,-,12,3.配合的种类 (1)间隙配合:具有间隙的配合(包括最小间隙等于零) EIes Dmin dmax Xmax=Dmax dmin=ES-ei ; Xmin=Dmin dmax=EI-es Xav=,13,(2)过盈配合 ESei Dmax dmin Ymax=Dmin-dmax=EI-es Ymin =Dmax -

6、dmin =ES-ei Yav=,14,(3)过渡配合:可能具有间隙或过盈的配合，此时孔、轴公差带相互交叠。 ES ei且EI es Dmin dmax且Dmax dmin Xmax=ES-ei, Ymax=EI-es 过渡配合中的平均间隙或平均过盈 为:Xav(或Yav)=(Xmax+ Ymax)/2,15,4.配合公差:Tf(间隙或过盈的允许变动量) 间隙配合中:Tf=Xmax-Xmin=Th+Ts 过盈配合中:Tf=Ymin -Ymax =Th+Ts 过渡配合中:Tf= Xmax- Ymax=Th+Ts 由上面定义可知:无论哪种配合,其配合公差均为Th+Ts.这就表明,配合精度(配合公差

7、)取决于相互配合的孔和轴的尺寸精度.(尺寸公差)在设计时,可根据Tf设计Th和Ts. 注:配合公差是一个没有符号的绝对值.,16,5.配合制,配合制:用标准化的孔、轴公差带组成各种配合的一种制度,GB规定了两种平行的配合制:基孔制和基轴制. (1)基孔制:基孔制的孔为基准孔,它的基本偏差为下偏差其值为零.,0,+,-,基本尺寸,孔,轴,轴,轴,轴,轴,轴,轴,间隙配合,过渡配合,过盈配合,轴,17,(2)基轴制:基轴制的轴为基准轴,它的基本偏差为上偏差,其值为零.,0,+,-,轴,孔,孔,孔,孔,孔,孔,孔,间隙配合,过渡配合,过盈配合,孔,18,课外作业,1、复习3-1预习3-23-4 2、

8、完成课后作业 32、33、316,19,第二节 常用尺寸孔、轴极限 与配合国家标准的构成,机械产品中，基本尺寸不大于500mm的尺寸段在生产中应用最广，该尺寸称为常用尺寸。,20,大小标准公差系列 公差带 位置基本偏差系列,常用尺寸极限与配合国家标准的构成：,主要内容： 孔、轴标准公差系列 孔、轴基本偏差系列 孔、轴公差与配合在图样上的标注 孔、轴的常用公差带和优先、常用配合,21,一、孔、轴标准公差系列,标准公差IT：国标规定的，用以确定公差带大小的任一公差值。标准公差包括三项内容： 1、标准公差等级及其代号 2、公差单位（标准公差因子） 3、公称尺寸分段,22,1.公差等级:确定尺寸精确程

9、度的等级. 标准公差等级代号由符号IT和阿拉伯数字组成。例如IT2，记作2级标准公差等级，也用来表示2级标准公差数值。 国标GB/T1800.12009规定标准公差等级分为20个等级，即IT01、IT0、IT1、IT2、IT18。从IT01到IT18，等级依次降低，而相应的标准公差数值依次增大。,23,2.标准公差因子i：是计算标准公差的基本单位，与公称尺寸D 呈一定的函数关系。 以生产实践为基础,通过专门的试验和大量的统计数据分析，找出孔轴加工和测量误差随公称尺寸变化规律来确定的。 （1）公称尺寸500mm，IT5IT18 i,24,3. 标准公差数值的计算 标准公差等级系数：反映标准公差等

10、级高低的参数； IT01、IT0、IT1公差数值与公称尺寸呈线性关系； IT2、IT3、IT4公差数值呈等比数列； IT5、IT6、IT18其他标准公差等级的数值计算公式。 IT = i 常用尺寸范围内各个公差等级的标准公差计算： 见P38页表3-1,25,表3-1 D500mm各级标准公差数值的计算公式,26,4、公称尺寸分段 D-基本尺寸分段的计算尺寸D 对于尺寸3mm的尺寸段D= 当然,在实际工作中,没必要每一个公差要自己去计算,我们可以利用P263附表3-2、P264附表3-3直接查取.,27,二.孔、轴基本偏差系列,1.基本偏差的定义 基本偏差为国家标准极限与配合制中,用以确定公差带

11、相对于零线的位置的极限偏差(上偏差或下偏差),一般是指靠近零线或位于零线的那个极限偏差。,28,2.基本偏差的代号及特点 国标GB/T1800.12009规定孔、轴基本偏差各有28种,每种基本偏差的代号用一个或两个英文字母表示。孔用大写字母表示,轴用小写字母表示。 在26个英文字母中,去掉5个容易与其他符号含义混淆的字母I(i)、L（l）、P(p)、Q(q)、W(w),增加由两个字母组成的7组字母CD(cd)、EF(ef)、FG(fg)、JS(js)、ZA(za)、ZB(zb)、ZC(zc)，共计28种。,29,（1）轴的基本偏差 ag:es(-) h :es(0) js :es,ei都可以,

12、公差带与零线对称 j :ei(-) kzc:ei(+),30,（2）孔的基本偏差系列 AG:EI(+) H :EI(0) JS :对称 j、k :ES(+) MZC:ES(-),31,（3）孔、轴的基本偏差分布特点,32,3.各种基本偏差所形成的配合特征 （1）.间隙配合:ah(或AH)11种基本偏差与基准孔基本偏差H(或h). （2）.过渡配合:js、j、k、m、n(或JS、J、K、M、N)等五种基本偏差与基准孔基本偏差H(或基准轴基本偏差h)形成过渡配合. （3）.过盈配合:pzc(PZC)等12种基本偏差与基准孔基本偏差H(或基准轴基本偏差h)形成过盈配合.,33,4.孔、轴公差带代号及

13、配合代号 (1)孔、轴公差带代号：把孔、轴基本偏差代号和标准公差等级代号中的阿拉伯数字组合，就构成孔、轴公差带代号。例如：孔公差带代号H7、H8，轴的公差带代号h7 、h8。公差带代号标注在零件图上。 (2)孔、轴配合代号：把孔和轴的公差带组合，就构成孔、轴配合代号。它用分数形式表示，分子为孔公差带，分母为轴公差带。 例如：基孔制配合代号 或 50 H7/f6。配合代号标注在装配图上。,34,例： 装配图 零件图,35,5.轴的基本偏差数值的确定 根据课本所列的计算公式确定,它们是以基孔制中基本偏差代号为 H的基准孔，与不同基本偏差的轴形成的各种配合为基础，根据设计要求、生产实 践和科学实验，

14、经统计分析得到。如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。 实际应用中可直接根据基本尺寸及基本偏差代号查P33-34表3-5轴的基本偏差数值。,36,6.孔的基本偏差的确定 孔的基本偏差数值由相同字母代号轴的基本偏差数值换算而得，换算前提：同名配合（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），性质不变（即两种配合的极限间隙或过盈必须相同）。 (1)通用规则： EI=-es(适用于AH) ES=-ei(适用于同级配合的 JZC) (2)特殊规则ES=-ei ThTs 尺寸3500mm ITI

15、T8的K、M、N ITIT7的PZC,37,EI=-es (适用于AH) - ES+ Th= ei+ Ts - ES+ Th= ei+ Ts 移动，性质不变 对于同级配合的 对于ITIT8的K、M JZC Th=Ts得 N以及ITIT7的PZC ES = -ei 轴比孔的精度高一级 所以ES=-ei ThTs 实际应用中可直接根据公称尺寸及基本偏差代号查P35-36表3-6的孔的基本偏差数值。,38,例题1：确定30 H8/k7和30 K8/h7配合中孔和轴的极限偏差。 已知D30时IT833 um 、IT721um， 30 k7的ei=2um 例题2：确定25H7/p6,25P7/h6孔与轴

16、的极限偏差。（孔的基本偏差用公式计算） 例题3：已知孔、轴配合的公称尺寸为50mm,配合公差Tf=0.064mm，Xmax=+0.089mm,孔的公差Th=0.039,轴的下偏差es=-0.025mm，求孔、轴的其他极限偏差，画出尺寸公差带图。,39,考试常见题型： 题型已知D、 、 ，求极限偏差 ES、EI、es、ei，公差Th、Ts和实际偏差Ea、 ea，画 公差带图，计算配合后的极限间隙或极 限过盈，并说明配合性质; 题型已知EI、Ts、Xmax或Ymin、Yav或Xav,求ES、 Th、es、ei、Xmin或Ymax; 题型已知EI、Ts、Xmin或Ymax、Yav或Xav,求ES、

17、Th、es、ei、Xmax或Ymin; 题型已知Th、Xmin或Ymax、Yav或Xav,求ES、EI、 es、ei、Ts、Xmax或Ymin;,40,三、孔、轴公差与配合在图样上的标注 1、零件图上尺寸公差的几种标注方法 .,41,2、 见P45图316由装配图到零件图的标注,装配图 零件图,42,四、孔、轴的常用公差带和优先常用配合,由于孔、轴的公差带各有很多种，组成的配合则更多，若这些孔、轴公差带和配合都应用，显然不经济。为了获得最佳的技术经济效益，避免定值刀具、光滑极限量规以及工艺装备的品种和规格的不必要的繁杂，有必要对公差带的选择加以限制，并选用适当的孔与轴的公差带组成配合，为此GB

18、/T18012009对孔和轴分别规定了常用公差带和优先、常用配合，见P4647 。 。,43,图3-14 尺寸500mm孔一般、常用、优先公差带,44,图3-15 尺寸500mm轴一般、常用、优先公差带,45,46,47,例题：有一过盈配合，D= 45mm Ymin =-45um Ymax =-86um，试查表确定孔、轴的配合代号和极限偏差数值。,48,第三节 常用尺寸孔、轴公差 与配合的选择,内容 一、基准制的选择 二、标准公差等级的选择 三、配合种类的选择 原则：满足使用要求的前提下，获得最佳的技术经济效益。 方法：类比法、计算法和实验法,49,一.基准制的选择,从产品的结构特点、加工工艺

19、性、经济性等方面综合考虑。 1.优先选用“基孔制”,主要原因是加工和测量孔通常用定值刀具和光滑极限量规，每一种定值刀具和塞规只能加工和检验一种特定尺寸和公差带的孔，见下表.,50,2.特殊情况下采用基轴制 (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,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。,51,(3)根据结构上的需要。在同一公称尺寸的轴上装配有不同配 合要求的几

20、个孔件时应采用基轴制。如下图所示需要活塞连 杆机构中的活塞销同时与两个孔配合,而配合要求不同,所以 为加工装配方便应选用基轴制如下图所示。 基孔制 基轴制,52,3.以标准零部件为基准选择基准制。 例：轴承内圈与轴颈配合基孔制 轴承外圈与箱体孔配合基轴制 4.必要时采用任何适当的孔、轴公差带组成非基准制配合。,53,二.标准公差等级的选择,1.依据： Th+Ts Tf 2.选择原则：在满足使用要求的前提下，尽量选择最低的 标准公差等级。 3.计算法、类比法 通常标准公差等级可用类比法选择,各个标准公差等级的 应用范围。 IT01IT1 用于量块的尺寸公差 IT1IT7 用于量规 IT2IT5

21、用于精密配合,如滚动轴承各零件的配合 IT5IT10 用于有精度要求的重要和较重要配合,54,IT5的轴与IT6的孔:高精度重要配合 如(1)精密机床主轴的轴颈与轴承 (2)内燃机活塞销与活塞上的两个销孔的配合 IT6的轴与IT7的孔：机械业中应用最广,用于较高精度的重 要配合.如a.普通机床的重要配合 b .内燃机曲轴的主轴颈与滑动轴承的配合 c.与普通级滚动轴承内外圈配合的轴颈和 箱体上的 轴承孔. IT7的轴与IT8的孔：中高精度,通用机械中轴的轴颈与滑动 轴承的配合,重型机械和农业机械中较重要的配合. IT8与IT9分别用于普通平键宽度与键槽宽度的配合. IT9的轴与IT10的孔:用于

22、一般精度要求.如机械制造中轴 套外径与孔. IT11、IT12用于不重要的配合. IT12IT18用于非配合尺寸.,55,用类比法选择标准公差等级时,还应考虑下列几个问题: 1.同一配合中孔、轴的工艺等价性 (1)间隙配合、过渡配合：ITIT8的孔应与高一级的轴配合. (2)过盈配合：IT IT7的孔应与高一级的轴配合. IT IT8的孔与轴同级配合. 2.相配件或相关件的结构或精度，某些孔、轴的标注公差等级决定于相配件或相关件的结构或精度。,56,3.配合性质及加工成本 ( 1 ) 过渡配合、过盈配合和间隙较小的间隙配合中，孔的标准公差等级应不低于8级，轴的标准公差等级通常不低于7级.而间隙

23、较大的间隙配合中，孔、轴的标准公差等级较低（9级或9级以下）. 如：H6/g5和H11/a11是可以的，而选用H11/g11和H6/a5则不合适。 ( 2 ) 间隙较大的间隙配合中，孔和轴之一由于某种原因，必须选用较高的标准公差等级，则与它配合的轴或孔的标准公差等级可以低二三级，以便在满足使用要求的前提下降低成本. 对于特殊重要的配合,若能根据使用要求确定极限间隙或过盈,则可以用计算法进行精度设计。,57,三.配合种类的选择,1.间隙配合的选择 (1)工作时有相对运动的孔、轴配合,应该选用间隙配合. 相对运动速度越高,润滑油黏度越大,则配合应越松。 A、一般工作条件下的滑动轴承可选用由基本偏差

24、f(或F) 组成的配合如H8/f7 B、相对运动速度较高,支承数目较多,可选用由基本偏差 d、e组成的间隙较大的配合如H8/e7. C、仅有轴向移动或相对速度很低且有对准中心要求的配 合,可以选用由基本偏差g组成的间隙较小的配合如 H7/g6. (2)虽无相对运动而要求装拆方便的孔轴配合:可以选用 由基本偏差h与H组成的最小间隙为零的间隙配合如H9/h9 .,58,2.过渡配合:既要求对中性,又要求装拆方便的孔、轴配合，这时传递载荷（转矩或轴向力）必须加键或销等连接件。 过渡配合最大间隙Xmax应小，以保证对中性，最大过盈Ymax也应小，以保证装拆方便，也就是说，配合公差Tf应小，因此，过渡配合的孔、轴的标准公差等级应较高。,59,3.过盈配合的选择:利用过盈来保证固定或传递载荷的孔、轴配合. (1)不传递载荷,只作定位用的过盈配合.(r、s) (2)连接件传递载荷的配合,可以选用小过盈的配合以增加联结的可靠性.(p、r) (3)利用过盈来传递载荷.(t、u),60,4.孔、轴工作时的温度对配合选择的影响，工作时和装配时温差较大的情况，则选择配合时应考虑热变形的影响。 5.