机械基础静力学.ppt

1、一、互换性与标准化,1.互换性 互换性概念 互换性是指制成的同一批零件中不需要作任何挑选或附加加工就可以直接使用，组装成部件或整机，并能达到设计要求。 互换性分类 完全互换性 完全互换性是指零部件在装配时不需要作任何选择或附加加工。 不完全互换性 不完全互换性是指零部件在装配时允许进行附加加工、选择和调整，以提高装配的精度和解决加工困难。,11极限与配合,2.互换性影响,互换性不仅保证了机械设备能正常的运转，减少维护的时间，提高了生产率，而且降低了成本。 适用于大批量的生产，也是标准化生产的基础。互换性是工业生产中的重要原则。 如果机械零件没有互换性，许多机器将因为其中某个零件的失效，而不能得

2、到及时的维护导致不能正常工作。,11极限与配合,3.标准化,标准 标准是从事设计、制造和检测工作的技术依据。 标准化 标准化是指制定、发布标准和贯彻执行技术标准为主要内容的全部活动过程。 技术标准分类 基础标准、产品标准、方法标准和安全与维护保护标准。 现行标准分类 国家标准、行业标准、地方标准和企业标准,11极限与配合,下图是机器中最广泛采用的一种圆柱体结合形式。 孔和轴的形状非要是圆形的吗？ 为了使加工后的孔与轴能满足互换性要求，必须在设计时采用极限与配合标准。本次课程讲授孔和轴的定义与极限与配合术语等相关内容？,11极限与配合,二、尺寸精度（一）孔与轴的尺寸1.孔,孔通常是指工件的圆柱形

3、内表面。 特点：装配后孔是包容面或者加工过程中零件的实体材料变小，而孔的尺寸由小变大。 所以非圆柱的内表面，只要是包容面就称之为孔。,11极限与配合,2.轴,轴通常指工件圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面。 特点：装配后轴是被包容面；加工过程中，零件的实体材料变少，而轴的尺寸由大变小。,11极限与配合,3.尺寸,尺寸：以特定单位表示线性尺寸的数值。以毫米为单位，不必标注。 公称尺寸：图中20为孔和轴的公称尺寸，一般取整数或整齐的小数，如20.5。 L-表示孔的公称尺寸； l- 表示轴的公称尺寸。 实际尺寸：由测量工具实测工件后得到的尺寸。 La-表示孔的实际尺寸； la-表示轴的实际尺寸。,1

4、1极限与配合,极限尺寸：孔或轴所允许的两个界限值。 图示孔的上极限尺寸为20.021mm，下极限尺寸为20。Lmax，Lmin -表示孔的上与下极限尺寸。lmax，lmin，-表示轴的上与下极限尺寸。 合格零件的实际尺寸应当在上与下极限尺寸之间。 图示零件实际尺寸在20.021与20之间的任何值都视为合格尺寸。,11极限与配合,（二）偏差,如基本尺寸为20，实际尺寸为20.03 尺寸偏差为20.03200.03 如果实际尺寸为19.98 尺寸偏差：实际尺寸或上、下极限尺寸与公称尺 寸之差值。 尺寸偏差为19.98200.02 偏差值可正可负。,11极限与配合,上偏差：最大极限尺寸减去基本尺寸所

5、得代数差。 Es 表示孔的上偏差；ESLmaxL es表示轴的上偏差。eslmaxl 下偏差 ：最小极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差。 Ei表示孔的下偏差；EILminL ei表示轴的下偏差；eilminl,11极限与配合,实际偏差： 实际尺寸减去公称尺寸所得的代数差。 图样中一般标注公称尺寸和上下极限偏差。 练习：右图孔和轴的公称尺寸、上下极限偏差、极限尺寸。 孔：公称尺寸20，上极限偏差0.021，下极限偏差0。 轴：公称尺寸20，上极限偏差-0.007，下极限偏差-0.020。,11极限与配合,（三）公差 1.尺寸公差 尺寸公差：上极限尺寸与下极限尺寸之差，也是上极限偏差与下极限偏差之差

6、。是工件尺寸允许的变动范围。 Th表示孔的公差；ThLmaxLminESEI Ts表示轴的公差；Tslmaxlminesei 练习计算右图孔和轴的尺寸公差 孔的公差0.021；轴的公差0.013,11极限与配合,尺寸公差带：零件尺寸相对公称尺寸所允许的变动范围。 零线：表示尺寸的位置。 注意公称尺寸的零件为基准线，零线上方的偏差为正；零线下方的偏差为负。 上、下极限偏差之间的宽度为公差值，画图时注意上下比例，其长度大小可随意选取，上极限偏差用右斜剖面线表示，下极限偏差用左斜剖面线表示。,11极限与配合,2.公差带,公差带是由公差的大小和位置来决定的。大小由标准公差来确定，位置由基本偏差来确定。

7、目前国家规定的极限与配合已经对标准公差和基本偏差标准化。今天我们来学习标准公差系列。,11极限与配合,3.标准公差,标准公差是国标规定用以确定公差带大小的任一公差。 标准公差用IT表示。 国标规定标准公差数值见19页表2-1。,11极限与配合,（1）标准公差等级,标准公差分为20个等级，用IT表示，分别为IT01，IT0, IT1， IT2 IT18。 公差等级从左向右为由高到低。 常用的精度为610级，01和0级精度在工业上很少应用。 常用机械加工所能达到的精度等级见表2-2所示。 标准公差等级高，标准公差数值小；标准公差等级低，标准公差数值大。 标准公差的数值，既与标准公差等级有关；又与基

8、本尺寸段有关。,11极限与配合,（2）标准公差数值表,基本尺寸一定时，公差等级越高，其公差值越小；反之，公差值越大。 公差等级一定时，随着基本尺寸增大，其公差值也应当相应增大。 标准公差不仅与精度有关，还与基本尺寸有关。 基本尺寸进行分段，把常用的小于500mm的轴与孔分成13段，分别给出标准公差值。 例题，查基本尺寸为80mm,精度为IT7的轴的标准公差值。 解：查表2-1，基本尺寸查大于50至80的一行，不能查大于80至120一行，这一点查表时一定注意。然后找标准公差等级IT7，表中横竖行的交接处为30，注意表中单位为微米，因此公差值应当是0.030mm。,11极限与配合,（3）公差等级的

9、选用,公差等级高，零件的精度高，使用性能好，但加工难度大，易产生不合格产品，生产成本高； 公差等级低，零件的精度低，使用性能差，但加工容易，生产成本低。 因此要同时考虑零件的使用要求和加工经济性这两个因素，合理选用公差等级。 公差等级的选用原则：满足零件使用要求的前提下，尽可能选择较低的公差等级。 常用配合精度为IT5IT13。,11极限与配合,（四）基本偏差1.基本偏差,基本偏差决定标准公差在公差带的位置。,11极限与配合,靠近公称尺寸零线的偏差为基本偏差。 公差带在零线上方，基本偏差是下极限偏差；反之基本偏差为上极限偏差。 基本偏差即是靠近零线的上极限偏限差或下极限偏差。,11极限与配合,

10、2.基本偏差代号,基本偏差值分为28种，分别用字母表示。注意其中无I、L、O、Q和W而增加CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、Ze等7个双字母。 基本的偏差系列的规律： 上半部为孔的公差带，用大写字母表示，在H左边均以下偏差为基本偏差；在P的右边均以上偏差为基本偏差；JS、J、K、M和N为特殊情况。 下半部为轴的公差带，用小写字母表示，在h左边均以上偏差为基本偏差；在K的右边均以下偏差为基本偏差；js 和j 为特殊情况。,11极限与配合,3.基本偏差表,孔45H8，孔120H8和孔180S8的基本偏差查表2-4: 分别为0，0和108，数值应为0，0和0.108mm。 轴45e7，轴120 m

11、7和轴180h7的基本偏差查表2-3: 分别为50，13和0，具体数值是0.05mm，0.013mm和0。 查表时注意公称尺寸数值在表中的位置，如120，应当取100120中的值，而不能取120140的值。,11极限与配合,4.孔、轴公差带中另一极限偏差的确定,公称尺寸的上下极限偏差的确定除了已知基本偏差外，还应从表11中查出标准公差。 上例中孔45H8，孔120J8和孔180S8的标准公差分别是0.039mm，0.054mm和0.063mm，而轴45e7，轴120m7和轴180h7的标准公差分别为0.025mm,0.035mm 和0.046mm,按照计算公式可以分别得出上述各基本尺寸的上下极

12、限偏值。 当基本偏值是下偏差时，上极限偏差 ES(es)=EI(ei)+IT 当基本偏值是上偏差时，下极限偏差 EI(ei)=ES(es)-IT,11极限与配合,5.极限偏差的计算,孔120H8；下极限偏差EI0；IT=0.054； 上极限偏差ES=0.054 孔180S8；上极限偏差ES=0.108；IT=0.063； 下极限偏差EI=0.171 轴45e7；上极限偏差es=0.05；IT=0.025； 下极限偏差ei=0.075 轴120m7；下极限偏差ei=0.013；IT=0.035； 上偏差es=0.048 轴180h7；上极限偏差es=0；IT=0.046； 下极限偏差ei=0.0

13、46,11极限与配合,（五）未注公差尺寸的适用范围,线性尺寸 例如外尺寸、内尺寸、阶梯尺寸、直径、半径、距离、倒圆半径和倒角高度。 1.一般公差的公差等级和极限偏差数值 一般公差分为精密f、中等m、粗糙c、最粗v四个等级。 线性尺寸 表115给出了线性尺寸的上、下极限偏差数值； 例如公差等级为m，尺寸为100 mm 查得其极限偏差为0.3 mm,11极限与配合,2.一般公差的图样表示方法,国标规定，一般公差应在图样标题栏附近或技术要求、技术文件中注出标准号及公差等级代号。 标注GBT 1804m含义： GBT 1804为标准号； m为公差等级代号。,11极限与配合,三、配合,配合是指相同的基本

14、尺寸的孔与轴配合在一起，由于公差带之间的位置关系产生不同的松紧连接。按松紧程度分为过盈配合、过渡配合和间隙配合三种。 （一）间隙配合 1.间隙配合 孔的尺寸减去相配合轴的尺寸之差为正值，即具有间隙(包括最小间隙等于零的配合)，称为间隙配合。此时孔的公差带在轴的公差带上方，如图所示。,11极限与配合,(1) 最大间隙是指在间隙配合或过渡配合中，孔的最大极限尺寸与轴的最小极限尺寸之差；也等于孔的上偏差减轴的下偏差，用Xmax表示。 XmaxLmaxlminESei (2) 最小间隙是指在间隙配合中，孔的最小极限尺寸与轴的最大极限尺寸之差；也等于孔的下偏差减去轴的上偏差，用Xmin表示。 XminL

15、minlmaxEIes (3) 平均间隙就是中间位置。在数值上等于最大间隙与最小间隙之和的一半，用Xa表示。 Xa（XmaxXmin）/2 (4 ) 间隙配合公差是指最大间隙与最小间隙的差值，是表示间隙允许变动的范围，用T表示。 TXmaxXmin 或 TThTs,11极限与配合,2.间隙配合计算例题,例题：如某轴直径尺寸为 80，上极限偏差为0.030，下极限偏差为0；与其配合的孔的直径尺寸为 80，上极限偏差为-0.030，下极限偏差为-0.049；求最大最小间隙、平均间隙、配合公差分别为多少？ 解：Lmax800.03080.030 Lmin80080 lmax80(0.030)79.9

16、7 lmin80(0.049)79.951 XmaxLmaxlmin80.03079.9510.079 XminLminlmax8079.970.030 Xa（0.0790.030）/20.054 5 TXmaxXmin0.0790.0300.049 思考：用偏差值计算,11极限与配合,3.间隙配合计算练习题,孔的尺寸为 100，上极限偏差为0.071，下极限偏差为0.036；轴的尺寸为 100，上极限偏差为0.024，下极限偏差为0；求最大最小间隙、平均间隙、配合公差各为多少？,11极限与配合,（二）过盈配合1.过盈配合,孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负值，即具有过盈(包括最小过盈量等于

17、零)的配合称为过盈配合。 孔的公差带在轴的公差带下方，如图所示。,11极限与配合,(1) 最大过盈是指在过盈配合或过渡配合中，孔的下极限尺寸与轴的上尺寸之差；也等于孔的下偏差与轴的上偏差的代数差，用Ymax表示。 YmaxLminlmaxEIes (2) 最小过盈是指在过盈配合中，孔的上极限尺寸减轴的下极限尺寸之差；也等于孔的上偏差与轴的下极限偏差的代数差，用Ymin表示。 YminLmaxlminESei (3)平均过盈数值上等于最大过盈与最小过盈之和的一半，用Ya表示。 Ya（YmaxYmin）/2 (4) 过盈配合公差即为允许过盈变动的范围。等于最小过盈与最大过盈的代数差，用T表示。 T

18、YminYmax 或 TThTs,11极限与配合,2.过盈配合计算例题,例题：如某孔的尺寸为 100，上极限偏差为-0.058，下极限偏差为-0.093；轴的尺寸为 100，上极限偏差为0，下极限偏差为-0.022；求最大过盈和最小过盈值、平均过盈、过盈配合公差各是多少？ 解：Lmax100(0.058)99.942 Lmin100(0.093)99.907 lmax1000100 lmin100(0.022)99.978 YmaxLminlmax99.9071000.093 YminLmaxlmin99.94299.9780.036 Ya（YmaxYmin）/20.093(0.036)/2=

19、0.064 5 TYminYmax0.036(0.093)0.057 思考：用偏差值作计算,11极限与配合,3.过盈配合计算练习,孔的尺寸为 80，上极限偏差为0.046，下极限偏差为0；轴的尺寸为 80，上极限偏差为0.096，下极限偏差为0.066；求最大最小过盈、平均过盈、过盈配合公差各为多少？,11极限与配合,（三）过渡配合,可能具有间隙或过盈的配合称为过渡配合。 孔的公差带与轴的公差带相互交叠。 当孔的尺寸大于轴的尺寸时是间隙配合；孔的尺寸小于轴的尺寸时为过盈配合。,11极限与配合,1.过渡配合,过渡配合中最大间隙和最大过盈的计算，与间隙配合中最大间隙的计算和过盈配合中最大过盈计算的

20、公式相同。 XmaxLmaxlmin(正) YmaxLminlmax(负) 过渡配合中，没有最小间隙和最小过盈。 平均值的大小可用（XmaxYmax）/2公式计算，当XmaxYmax时，其计算结果为正值，为平均间隙；若为负值，即为平均过盈。 XmaxYmax时，Xa（XmaxYmax）/2(正) XmaxYmax时，Ya（XmaxYmax）/2(负) 过渡配合公差是间隙公差与过盈公差的合成，其数值等于最大间隙与最大过盈代数差的绝对值，用T表示。 TXmaxYmax 或TThTs,11极限与配合,2.过渡配合计算例题,例题：孔、轴为过渡配合，孔的尺寸为 50，上极限偏差为0.025；下极限偏差为

21、0，轴的尺寸为 500.008，计算最大间隙和最大过盈、平均间隙、过渡配合公差。 解：XmaxESei0.025(0.008)0.033 YmaxEIes00.0080.008 因为0.0330.008，所求得的是平均间隙 Xa（XmaxYmax）/20.0125 过渡配合公差TXmaxYmax0.041,11极限与配合,3.过渡配合计算练习,例：有一过渡配合，其Xmax0.030，Ymax0.048，求平均值。 解因为0.0300.048，所求得的是平均过盈 Ya（XmaxYmax）/20.009 在过渡配合中，如果计算结果是平均间隙，说明在这批零件中主要是存在间隙； 在过渡配合中， 如果计

22、算结果是平均过盈，说明在这批零件中主要存在过盈。,11极限与配合,（四）三种配合性质的特点,1.配合类型；轴与孔联接状态；轴与孔尺寸关系；公差 带 间隙配合；可转动；轴小于孔；轴的公差带在孔公差带下 过盈配合；不可转动；轴大于孔；轴的公差带在孔公差带 过渡配合；存在微小的过盈或间隙；轴与孔尺寸相差甚小；轴与孔公差带相交叠,11极限与配合,2. 配合公差带图,先画零线代表基本尺寸，零线的上方为正，代表极限间隙；下方为负，代表极限过盈。用极限间隙和极限过盈两条直线所限定的区域，就是配合公差带。 按2501的比例画出配合公差带图。,11极限与配合,3.配合性质的判断,有基本偏差代号的尺寸标注中，可由

23、基本偏差代号和公差带图来判断其配合性质。 尺寸中只标注偏差的大小时，就要依据极限偏差的大小来判断配合性质。 间隙配合孔的下偏差(EI)大于或等于轴的上偏差(es)； 过盈配合轴的下偏差(ei)大于或等于孔的上偏差(ES)； EIes时为间隙配合 eiES时为过盈配合 ，以上两条同时不成立时，则为过渡配合。,11极限与配合,4.配合性质的判断例题,例：如果用一个 50 +0.025/0的孔，分别与50 -0.025/-0.041、50 +0.050/+0.034、500.030的轴配合，试判断配合性质。 解：50 +0.025/0孔与50 -0.025/-0.041轴的配合 ES=0.025 e

24、s= - 0.025 EI=0 ei=-0.041 因为EIes，所以为间隙配合。 50 +0.025/0孔与50 +0.050/+0.034轴的配合 ES=0.025 es=0.050 EI=0 ei=0.034 因为eiES，所以为过盈配合。 50 +0.025/0孔与500.030轴的配合 ES=0.025 es=0.030 EI=0 ei=-0.030 因为EIes，eiES，所以为过渡配合。,11极限与配合,（五）孔、轴的公差带组成,孔、轴的公差带代号由基本偏差代号与公差等级代号组成，并要求用同一号字体书写。例如：50H8 50f7 根据给定的孔、轴公差带代号和公称尺寸，可查出标准公

25、差和基本偏差的数值。 例题：50H8 在表1-1中，沿IT8竖行对应3050尺寸段的横行，在横竖行的交接处的示值为39。即标准公差为0.039 mm。 查表1-2，应查4050尺寸段与公差带代号(H8)，在其横竖交接处数值为0，又从表中可以看出基本偏差是下极限偏差，即EI=0。 同样利用表1-1和表1-2可以查出60f7的标准公差和基本偏差。,11极限与配合,1.配合公差带代号,用孔、轴公差带代号的组合形式表示，写成分数形式，其中分子代表孔公差带代号，分母是轴公差带代号。 例如： 50H8/f7和 50F8/h7。,11极限与配合,2.标注方法,标注方法：只标注偏差值，只标注公差带代号，两者同

26、时标注。 零件图上标注偏差值，便于加工检测零件是否合格。 装配图上标注公差带代号，便于了解两零件之间的装配关系及公差等级。,11极限与配合,3.标注时注意事项,(1) 上、下极限偏差的字体要比尺寸字体小一号。上极限偏差注在公称尺寸的右上方；下极限偏差注在公称尺寸的右下方，下极限偏差的数字必须与公称尺寸数字在同一底线上。 (2) 当上、下极限偏差的数字相同时，在公称尺寸后面标注“”符号，其后只写一个偏差数值。 (3) 上极限偏差或下极限偏差为零时，必须标出数值“0”。 (4) 的小数点必须对齐。 (5) 公差带代号与公称尺寸数字采用同一号字体书写。 (6) 同时标注公差带代号和上、下偏差值时，应

27、把上、下极限偏差值加上圆括号。,11极限与配合,4.配合代号的标注方法说明,(1) 在公称尺寸后面标注配合代号，便于判断配合性质和公差等级。 (2) 在公称尺寸后面标注上、下极限偏差，数字直接清晰，便于判断配合的松紧程度，方便生产。,11极限与配合,（六）基准制及选用,极限与配合制度中，规定出松紧不同的配合，用来满足各类机器零件配合性质的要求，以实现孔、轴的三种配合。国标对组成配合的原则规定了两种基准制：基孔制和基轴制。今天我们来学习这部分知识。,11极限与配合,1.基孔制,基准孔：在基孔制配合中选作基准的孔。 所谓的基孔制，即孔的基本偏差为一定，孔的公差带与不同基本偏差轴的公差带形成各种配合

28、的一种制度。 基孔制中，孔与轴的公差带位置如图所示。,11极限与配合,2.基孔制的基本特点,(1) 基孔制中的孔为基准孔，用“H”表示。 (2) 基准孔的公差带位于零线上方，其下偏差为零。 (3) 基准孔的最小极限尺寸等于基本尺寸。 分类；基准；代号；上偏差；下偏差；公差带位置 基孔制；孔；H；0；0；零线之上,11极限与配合,3.基轴制,基准轴：在基轴制配合中选作基准的轴。 所谓的基轴制，即轴的基本偏差为一定，轴的公差带与不同基本偏差孔的公差带形成各种配合的一种制度。 基轴制中，轴与孔公差带位置如图所示。,11极限与配合,4.基轴制的基本特点,(1) 基轴制中的轴为基准轴，用“h”表示。 (

29、2) 基准轴的公差带位于零线下方，其上偏差为零。 (3) 基准轴的最大极限尺寸等于基本尺寸。 分类；基准；代号；上偏差；下偏差；公差带位置 基轴制；轴；h；0；0；零线之下,11极限与配合,5.基准制的选用,基准制的选择依据： （1）优先选用基孔制。由于孔的加工比轴困难，所以尽可能选用基孔制，以孔为基准来配轴的尺寸，便于生产。 （2）如果已经有了轴的尺寸，要求配以相应的孔的尺寸，这时选用基轴制较为合理，如滚动轴承配轴承座内孔，即用基轴制。 一般情况下，大多选用基孔制。,11极限与配合,12几何精度,掌握形位公差的基本概念，是为了正确识读国家标准规定的形位公差带的定义、标注及解释，为本次课的讲授

30、作准备。本次课将讲授14项公差带的41种具体标注方法及含义。 一、几何要素 见教材,二、形位公差特征项目符号,形位公差实际上包括零件自身的形状和它与相关位置的关系两个方面的内容。 全部形位公差分为十四项。 形状：直线度、平面度、圆度、圆柱度 轮廓：线轮廓度、面轮廓度 定向：平行度、垂直度、倾斜度 定位：位置度、同轴(同心)度、对称度 跳动：圆跳动、全跳动,12几何精度,三、几何公差的标注方法1.形位公差的框格和指引线,主要分成三格：第一格标注公差特征符号；第二格标注公差数值及有关符号；第三格及以后标注基准符号的字母及有关符号。 形状公差无基准仅有二格。格子高低长短没有特别要求。 用带箭头的指引

31、线把被测要素与公差框格相连，且箭头垂直指向被测要素。,12几何精度,12几何精度,2.苻号标注 形位公差数值从形位公差表中查到后标注到第二格中。 符号包括：被测要素、基准要素和基准目标等符号。 被测要素直接标注 被测要素用字母标注 基准要素标注 基准目标标注 理论正确尺寸 包容要求,3.形位公差数值的标注,指定范围的被测要素。,12几何精度,被测要素为任意长度：框格内分为全长误差和任意限定长度内允许误差两种。,12几何精度,4.形位公差有关附加符号的标注,附加要求：在相关的公差值后面加注有关符号。 符号举例： 只许中间向材料内凹下 只许中间向材料外凸起 只许从左至右减小 只许从右至左减小,12几何精度,5.形位公差的识读,识读内容：公差符号含义和技术要求两个方面。 1、识读图3-19所示的止推轴承轴盘的形位公差。 解 表示上平面和下平面的平面度为0.01。 表示上、下平面的平