《孔軸公差與配合》PPT課件.ppt

第3章 尺寸公差與圓柱結合的互換性,基本要求,本章學習目的和要求： 理解有關尺寸、公差、偏差、配合等方面的術語、定義。 牢固掌握標準中的28個基本偏差代號以及它們的分布規(guī)律。 掌握公差帶的概念和公差帶圖的畫法，并能熟練查取標準公差和基本偏差表格，正確進行有關計算。 初步學會公差與配合的正確選用，并能正確標注在圖上。 重點內容： 掌握尺寸公差及配合的選用；孔、軸公差與配合在圖樣上的標注。 本章難點： 尺寸公差及配合的選用。,3.1 圓柱結合的使用要求,圓柱結合（包括平行平面的結合）在機械產品中應用非常廣泛。機械產品是由很多圓柱或平面形零、部件組成的，通過它們的結合可以實現(xiàn)旋轉運動、直線平移或傳遞轉矩的目的。根據(jù)使用要求的不同，可歸納為以下三類： 1、用作相對運動副 2、用作固定連接 3、用作定心可拆卸,為了滿足不同配合的使用要求，實現(xiàn)互換性生產，必須應用尺寸的極限與配合。, 3.2 基本術語及定義,3.2.1 孔與軸的定義,在滿足互換性的配合中，孔和軸具有廣泛的含義。 1. 孔通常是指圓柱形內表面中，也包括非圓柱形內表面（由兩平行平面或切面形成的包容面）由單一尺寸確定的部分，其尺寸用D表示； 2. 軸通常是指圓柱形的外表面，也包括非圓柱形外表面（由兩平行平面或切面形成的被包容面）中由單一尺寸確定的部分，其尺寸用d 表示。 即：孔為包容面，軸為被包容面。如圖所示。,（1）從定義來判斷，內表面為孔，外表面為軸。 （2）從包容性質看，孔為包容面（尺寸之間是空的），而軸為被包容面（尺寸之間是實的）。 （3）從加工方式看，孔類加工尺寸由小變大，而軸類加工尺寸由大變小。 （4）從檢測方式上來看：孔類使用內卡尺，軸類使用外卡尺。,3. 孔和軸的判斷, 3.2.2 有關尺寸的術語與定義,1. 尺寸：用特定單位表示線性尺寸值的數(shù)值（GB/T1800.11997）。 在技術圖紙上，只標數(shù)字，單位（mm）省略。如直徑、長度、寬度等。 2. 基本尺寸（D， d）：是指通過它應用上、下偏差可算出極限尺寸的尺寸?；境叽缈梢允且粋€整數(shù)或一個小數(shù)值。例如32；15；8.75；0.5等。 (1)依據(jù)強度、剛度和結構位置確定的。 (2)圓整后，按GB 2822 標準尺寸選取。 (3)基本尺寸是計算偏差的起始尺寸。 (4)相配合的孔軸必須是基本尺寸相同。,3. 實際尺寸（Da， da）：,通過測量獲得的某一孔、軸尺寸稱為實際尺寸（GB/T1800.11997）。 (1) 局部實際尺寸。一個孔或軸的任意橫截面中的任意距離，即任何兩相對點之間測得尺寸（GB/T1800.11997）。 (2)由于存在測量誤差，實際尺寸并非尺寸的真值。例如，測得某軸的尺寸為24.965，量具的極限誤差為0.001。則真值在24.9650.001之間，忽略測量誤差，實際尺寸為24.965mm。 尺寸的真值實際尺寸量具的不確定度,局部實際尺寸（簡稱實際尺寸）,4. 極限尺寸：是指一個孔或軸允許的尺寸的兩個極端，實際尺寸應位于其中，也可達到極限尺寸?？谆蜉S允許的最大尺寸稱為最大極限尺寸（分別用Dmax、dmax表示）；孔或軸允許的最小尺寸稱為最小極限尺寸（分別用Dmin、 dmin表示）。 極限尺寸用來控制實際尺寸。,尺寸合格條件,基本尺寸和極限尺寸是設計時給定的，實際尺寸應限制在極限尺寸范圍內，也可達到極限尺寸?？缀洼S實際尺寸的合格條件分別為： DminDaDmax dmin dadmax, 3.2.3 有關尺寸偏差與公差的術語和定義,.偏差：某一尺寸減去基本尺寸所得的代數(shù)差。包括實際偏差和極限偏差。 （1）實際偏差（Ea，ea）：實際尺寸減去基本尺寸所得的代數(shù)差?？子肊a表示，軸用ea表示： Ea=Da-D ea=da-d （2）極限偏差又分上偏差（ES、es）和下偏差（EI、ei）。最大極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差成為上偏差，最小極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差稱為下偏差。即 ES=Dmax-D es=dmax-d EI=Dmin-D ei=dmin-d 極限偏差用來控制實際偏差。若實際偏差在極限偏差范圍內，則零件尺寸合格。 注意：偏差為代數(shù)值，故有正數(shù)、負數(shù)或零。計算或標注時，除零以外 必須帶有正號或負號，零也要標注。 如：,2.尺寸公差：最大極限尺寸減最小極限尺寸之差，或上偏差減下偏差之差。它是允許尺寸的變動量。公差等于最大極限尺寸與最小極限尺寸之代數(shù)差的絕對值，也等于上偏差與下偏差之代數(shù)差的絕對值?？?、軸的公差分別用TD和Td表示。 TD = Dmax- Dmin = ES-EI Td = dmax- dmin = es-ei 公差是用來限制誤差的，若誤差小于或等于公差，則零件合格。 注意：公差為沒有符號的絕對值，且不能為零。,公差與極限偏差的比較,兩者區(qū)別： 從數(shù)值上看：極限偏差是代數(shù)值，正、負號要標注清楚；而公差是允許尺寸的變動范圍，是沒有正負號的絕對值，也不能為零（零值意味著加工誤差不存在，是不可能的）。實際計算時由于最大極限尺寸大于最小極限尺寸，故可省略絕對值符號。 從作用上看：極限偏差用于控制實際偏差，是判斷完工零件是否合格的根據(jù)，而公差則控制一批零件實際尺寸的變化范圍。 從工藝上看：對某一具體零件，公差大小反映加工的難易程度，即加工精度的高低，它是制定加工工藝的主要依據(jù)，而極限偏差則是調整機床決定切削工具與工件相對位置的依據(jù)。 兩者聯(lián)系： 公差是上、下偏差之代數(shù)差的絕對值，所以確定了兩極限偏差也就確定了公差。,尺寸公差與尺寸偏差的關系,3.尺寸公差帶圖與公差帶,由于公差及偏差的數(shù)值與基本尺寸數(shù)值相差較大，不便用同一比例表示， 故采用公差帶圖。公差帶圖由零線和公差帶組成。 零線：表示基本尺寸的一條直線，以其為基準確定偏差和公差，零線以上為正，以下為負。 公差帶：由代表上、下偏差的兩條直線所限定的一個區(qū)域。 公差帶有兩個基本參數(shù)，即公差帶大小與位置。大小由標準公差確定，位置由基本偏差確定。 公差帶在垂直零線方向的寬度代表公差值，沿零線方向的長度可適當任取。 一般，孔公差帶用斜線表示，軸的公差帶用網點表示。,尺寸公差帶圖舉例（例3-1）,畫出基本尺寸為 25，最大極限尺寸Dmax= 25.021 、最小極限尺寸Dmin= 25 mm的孔與最大極限尺寸dmax= 24.980、最小極限尺寸dmin= 24.967mm的軸的公差帶圖。,標準公差與基本偏差,為使公差帶標準化， GB/T1800.1 1997 將公差值和極限偏差值進行了標準化： 4.標準公差：本標準極限配合制中，所規(guī)定的任一公差。（GB/T1800.11997）字母IT為“國際公差”的符號。 5.基本偏差：本標準極限配合制中，確定公差帶相對零線位置的那個極限偏差。它可以是上偏差或下偏差，一般為靠近零線的那個極限偏差。（GB/T1800.11997）, 3.2.4有關配合的術語和定義,基本要求,基本內容：了解有關配合的基本概念，掌握光滑圓柱結合的配合基準制。 重點內容：有關配合的基本計算、配合類別。 難點內容：配合類別。,3.2.4 有關配合的術語和定義（一）,1.配合：基本尺寸相同，相互結合的孔、軸公差帶之間的關系，稱為配合。 形成配合的兩個基本條件： （1）孔和軸的基本尺寸必須相同； （2）具有包容和被包容的特性。 注意：配合是指一批孔、軸的裝配關系，而不是指單個孔、軸的相配。,3.2.4 有關配合的術語和定義（二）,2.間隙或過盈 孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸所得的代數(shù)差， 若為“正”時是間隙，用“X”表示，間隙值前必須加注正號； 若為“負”時是過盈，用“Y”表示，過盈值前必須加注負號。,3.2.4 有關配合的術語和定義（三）,3. 配合的類別 通過公差帶圖，我們能清楚地看到孔、軸公差帶之間的關系。根據(jù)其公帶位置不同，可分為三種類型：間隙配合、過盈配合和過渡配合。,(1)間隙配合,具有間隙（包括最小間隙為零）的配合稱為間隙配合。此時，孔的公差帶在軸的公差帶之上。 間隙的極限值為最大間隙（Xmax）和最小間隙（Xmin）。 最大間隙孔的最大極限尺寸減去軸的最小極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最大間隙，用Xmax表示。 Xmax =Dmax- dmin=ES - ei 最小間隙孔的最小極限尺寸減去軸的最大極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最小間隙，用Xmin表示。 Xmin =Dmin - dmax =EI - es 實際生產中，平均間隙更能體現(xiàn)其配合性質。 Xav =（ Xmax + Xmin ）/2,(2)過盈配合,具有過盈（包括最小過盈為零）的配合稱為過盈配合。此時，孔的公差帶在軸的公差帶之下。 過盈的極限值為最大過盈（Ymax）和最小過盈（Ymin）。 最大過盈孔的最小極限尺寸減去軸的最大極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最大過盈，用Ymax表示。 Ymax = Dmin - dmax =EI - es 最小過盈孔的最大極限尺寸減去軸的最小極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最小過盈，用Ymin表示。 Ymin = Dmax- dmin=ES - ei 實際生產中，平均過盈更能體現(xiàn)其配合性質。 Yav =（ Ymax + Ymin ）/2,(3)過渡配合,可能具有間隙也可能具有過盈的配合稱為過渡配合。此時，孔的公差帶與軸的公差帶相互重疊。 過渡配合的特征值是最大間隙（Xmax）和最大過盈（ Ymax ） 。 最大間隙孔的最大極限尺寸減去軸的最小極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最大間隙，用Xmax表示。 Xmax = Dmax - dmin=ES - ei 最大過盈孔的最小極限尺寸減去軸的最大極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最大過盈，用Ymax表示。 Ymax = Dmin- dmax =EI - es 實際生產中，其平均松緊程度可能表示為平均間隙，也可能表示為平均過盈。 Xav （或Yav ）=（Xmax +Ymax）/2 | Xmax| Ymax| 時：Xav=（Xmax+Ymax）/2 | Xmax| Ymax| 時：Yav=（Xmax+Ymax）/2,3.2.4 有關配合的術語和定義（四）,4. 配合公差 配合公差是指允許間隙或過盈的變動量，也是組成配合的孔、軸公差之和。它是設計人員根據(jù)機器配合部位使用性能的要求對配合松緊變動的程度給定的允許值。它反映配合的松緊變化程度，表示配合精度，是評定配合質量的一個重要的綜合指標。 在數(shù)值上，它是一個沒有正、負號，也不能為零的絕對值。它的數(shù)值用公式表示為： 對于間隙配合 Tf =XmaxXmin 對于過盈配合 Tf =YminYmax 對于過渡配合 Tf =XmaxYmax 將最大、最小間隙和過盈分別用孔、軸極限尺寸或極限偏差換算后代入上式，則得三類配合的配合公差的共同公式為： Tf = TD +Td,3.2.4 有關配合的術語和定義（五）,5. 配合公差帶圖 為了清楚地看出配合的性質和間隙或過盈的變化范圍，可用配合公差帶圖來表示。 零線：表示間隙或過盈為零的一條直線，零線以上為正，表示間隙；零線以下為負，表示過盈。 縱坐標：表示極限間隙或極限過盈。其寬度為配合公差大小。,3.2.4 有關配合的術語和定義（六）,6. 配合制 在機械產品中，有各種不同的配合要求，這就需要各種不同的孔、軸公差帶來實現(xiàn)。為了設計和制造上的經濟性，把其中孔公差帶（或軸公差帶）的位置固定，而改變軸公差帶（或孔公差帶）的位置，來形成所需要的各種配合。這種制度稱為配合制。 GB/T1800.1 1997中規(guī)定了兩種等效的配合制：基孔制配合和基軸制配合。,（1）基孔制配合：基本偏差為一定的孔的公差帶與不同基本偏差軸的公差帶形成各種配合的一種制度?；字浦械目诪榛鶞士?，其代號為“H”，其下偏差為零。它是配合中的基準件，軸為非基準件。,（2）基軸制配合：基本偏差為一定的軸的公差帶與不同基本偏差孔的公差帶形成各種配合的一種制度?；S制中的軸為基準軸，其代號為“h”，其上偏差為零。它是配合中的基準件，孔為非基準件。,說明, 基孔制和基軸制是兩種平行的配合制度，在一定的條件下，同名配合的性質是相同的。如40H8/f7等價于40F8/h7，是同名配合，其配合性質相同。 一般情況下，優(yōu)先采用基孔制。,例：試計算孔 和 軸 配合的極限間隙、平均間隙和配合公差，并畫出孔、軸尺寸公差帶圖及配合公差帶圖。 解：由公式計算 最大間隙 Xmax=ES- ei =+0.033 -（- 0.041) =+0.074 mm 最小間隙 Xmin=EI- es =0 -（- 0.020 ） =+0.020 mm 平均間隙 Xav = （ Xmax+ Xmin ）/2 = （ +0.074 ）+ （ +0.020 ） /2 =+0.047 mm,例3-2,配合公差 Tf =Xmax- Xmin =+0.074 -（ +0.020 ） = 0.054mm 或 Tf = TD + Td = （ES- EI） + （es - ei ） =0.033+0.021 = 0.054mm 此配合為間隙配合，孔、軸公差帶圖及配合公差帶圖如右圖所示。,例：試計算孔 和 軸 配合的極限過盈、平均過盈和配合公差，并畫出孔、軸尺寸公差帶圖及配合公差帶圖。 解：由公式計算 最大過盈 Ymax=EI- es =0 -（+ 0.069 ） = - 0.069 mm 最小過盈 Ymin= ES- ei =+0.033 -（+0.048) = - 0.015 mm 平均過盈 Yav = （ Ymax+ Ymin ）/2 = （ -0.069 ）+ （ -0.015 ） /2 = - 0.042 mm,例3-3,配合公差 Tf = Ymin -Ymax =-0.015-（ -0.069 ） = 0.054mm 或 Tf = TD + Td = （ES- EI） + （es - ei ） =0.033+0.021 = 0.054mm 此配合為過盈配合，孔、軸公差帶圖及配合公差帶圖如右圖所示。,例3-4,例：試計算孔 和 軸 配合的極限間隙或過盈、平均間隙或過盈以及配合公差，并畫出孔、軸尺寸公差帶圖及配合公差帶圖。 解：由公式計算 最大間隙 Xmax=ES- ei =+0.033 -（- 0.008) = + 0.041 mm 最大過盈 Ymax=EI- es =0 -（+0.013 ） = - 0.013 mm 因為 |Xmax| |Ymax| ， 所以，平均間隙 Xav = （ Xmax+Ymax ）/2 = （ +0.041 ）+ （ -0.013 ） /2 = + 0.014 mm 此配合為過渡配合。,例：試計算孔 和 軸 的極限尺寸、極限偏差，尺寸公差，配合的極限間隙，配合公差，并畫出孔、軸尺寸公差帶圖及配合公差帶圖。 解：1）極限尺寸：孔 Dmax=20.033 Dmin=20 軸 dmax=19.980 dmin=19.959 2）極限偏差：孔 ES =+0.033 EI=0 軸 es =-0.020 ei=-0.041 3）尺寸公差：孔 TD= | ES-EI |=0.033 軸 Td= | es- ei |=0.021 4）極限間隙 Xmax=ES- ei =+0.033 -（- 0.041) =+0.074 Xmin =EI- es =0 -（- 0.020 ） =+0.020 5）配合公差 Tf = TD + Td = 0.054,例3-5,結束,作業(yè)：P99 1、2、（孔和軸15改為45）3、4題,各種配合是由孔與軸的公差帶之間的關系決定的，而孔軸公差帶是由它的大小和位置決定的。公差帶大小由標準公差決定，公差帶的位置由基本偏差決定。為了使公差帶的大小和位置標準化，GB/T1800.2-1998規(guī)定了標準公差系列與基本偏差系列。 標準公差是國家標準極限與配合制中所規(guī)定的任一公差。它的數(shù)值取決于孔或軸的標準公差等級和基本尺寸，是根據(jù)下列規(guī)律制定的。 根據(jù)生產實踐中的統(tǒng)計規(guī)律表明：加工誤差主要與加工方法和基本尺寸有關，如右圖。加工誤差對應的標準公差的計算公式可表達為：,3.3 標準公差系列 公差帶大小的標準化,3.3.1 標準公差因子i（I）,標準公差因子i（I）是計算標準公差的基本單位，也是制定標準公差數(shù)值系列的基礎。 國家標準規(guī)定，對于基本尺寸500mm時，標準公差因子 i =0.45D13+0.001D (m) 對于基本尺寸大于5003150mm的尺寸段，標準公差因子 I =0.004D+2.1 其中 D基本尺寸分段的計算尺寸 (mm)， 即所屬尺寸分段內首、尾兩個尺寸的幾何平均值。,3.3.2 標準公差等級,1、標準規(guī)定 GB/T1800.3-1998在基本尺寸500mm的尺寸段，將標準公差分為20個等級，它們用符號IT和阿拉伯數(shù)字組成的代號表示，分別為IT01、IT0、IT1、IT2IT18表示。其中，IT01等級最高，然后依次降低，IT18最低。而相應的標準公差值依次增大，即IT01公差值最小，IT18公差值最大，即 IT01、IT0、IT1、IT2、 IT18。 等級 高 低 公差值 小 大 國標在基本尺寸大于5003150mm的尺寸段規(guī)定了IT1、IT2IT18共18個公差等級。,3.3.2 標準公差等級（續(xù)）,2、公差等級系數(shù)a 國家標準規(guī)定的標準公差是用公差等級系數(shù)a和標準公差因子i（I）的乘積值來決定的。 在基本尺寸一定的情況下，公差等級系數(shù)是決定標準公差大小的唯一參數(shù)。 公差等級系數(shù)a的數(shù)值： （1） IT5的a值繼承舊公差標準，取a= 7。 （2） IT6 IT18的a值，采用優(yōu)先數(shù)系R5系列，每隔5項a值增加10倍。 （3）對高精度IT01、 IT0、 IT1，標準公差與零件的尺寸呈線性關系；即得公式：0.3+0.008D；0.5+0.012D；0.8+0.020D。 （4） IT2 IT4的a值是在IT1 IT5之間插入一定公比的幾何級數(shù)。,對于IT2IT4級,為使全部標準公差計算公式符合一定的規(guī)律，在IT1IT5之間插入一定公比的幾何級數(shù)。設公比為r，則有： IT2=IT1r； IT3=IT2r =IT1 ； IT4=IT3r =IT1 ； IT5=IT4r =IT1 ； 所以r = ，將r 帶入以上各式：,基本尺寸3150mm的標準公差數(shù)值計算公式（P56表3-1）,3.3.2 標準公差等級（續(xù)）,3、國標各級公差之間的分布規(guī)律 （1）可向兩端延伸 若需要更低等級IT19時，可利用優(yōu)先數(shù)系R5計算，即IT19= IT181.6=4000i；若需要更高等級IT02時，可在IT01基礎上，分別除以R10/2的公比q10/2=1.6，得IT02= IT01/1.6=0.2+0.005D。 （2）可中間插入 可在兩個公差等級之間按優(yōu)先數(shù)系變化規(guī)律插入中間等級。例如，IT8.5=？即在IT8和IT9之間插入，相當于在R10系列中取IT8和IT9之間的值。 IT8=25i， IT9=40i，則IT8.5=31.5i。參見表格。,3.3.3 尺寸分段,根據(jù)標準公差計算式來看，每一個基本尺寸都應當有一個相應的公差值。但在實際生產中，基本尺寸很多，會形成一個龐大的公差數(shù)值表，反而給生產帶來許多困難。實際上，公差等級相同而基本尺寸相近的公差數(shù)值差別并不大。如基本尺寸為80mm和90mm的IT6級公差計算值分別為： 80： IT6=10i=10(0.45 D1/3 +0.001D) =20.19（m） 其中D為計算直徑，D = Dn Dn-1 D= （50 80）1/2=63.25 90： IT6=10i=10(0.45 D1/3 +0.001D) =21.07（m） D= （80 120）1/2=97.98 兩值僅差0.88m。 因此，為了簡化標準公差數(shù)值表格，國標采用了尺寸分段的方法，將常用尺寸3500mm的基本尺寸分成十三段，如表3-2 。在同一尺寸段內，按首尾尺寸的幾何平均值D代入i的計算公式中，來計算公差值。對同一尺寸段內的所有基本尺寸，在公差等級相同的情況下，規(guī)定相同的標準公差。 為方便起見，標準公差值不直接用公式計算，而從公差表格中查取。,尺寸分段,其中：3500分為13段；5003150分為8段；315010000分為5段。每一個尺寸段的首、尾尺寸為左開右閉。即首位尺寸不在尺寸段以內。,18,500,3150,10000,3,例3-6,計算基本尺寸20的7級和8級標準公差。 解： 因20mm在1830的尺寸段內，則計算直徑 D=（1830）1/223.24 則標準公差因子i =0.45 +0.00123.24 =1.31 由表3-1， IT7=16i=20.96 m，修約為21 m IT8=25i=32.75 m，修約為33 m,例3-7,有兩種軸：d1=100mm， d2=8mm，軸1公差為Td1=35m，軸2公差為Td2=22m。試比較這兩種軸加工的難易程度。（不能查標準公差表） 解： 對于軸1， D=（80120）1/297.98 則標準公差因子i 1=0.45 +0.00197.98 2.173 由T=ai，得a1=T/i1=35/2.173=16.1 16 查表3-1， 可知軸1屬于7級精度。 對于軸2， D=（610）1/27.746 則標準公差因子i 2=0.45 +0.0017.746 0.898 由T=ai，得a2=T/i2=22/0.898=24.49 25 查表3-1， 可知軸2屬于8級精度。 可見，軸2比軸1易加工。,3.4 基本偏差系列 公差帶位置的標準化,基本偏差是國標中使公差帶位置標準化的唯一指標。 3.4.1 基本偏差代號及其特點 1.基本偏差代號 為滿足各種不同配合的需要， GB1800.2 1998 對孔和軸分別規(guī)定了 28 種基本偏差，用拉丁字母表示，大寫代表孔，小寫代表軸。 在26個字母中除去5 個容易混淆的字母I、L、O、Q、W （i、l、o、q、w），剩下的 21 個字母加上 7 個雙寫的字母CD、EF、FG、 JS 、ZA、ZB、ZC（cd、ef、fg、 js、 za、zb、zc），作為 28 種基本偏差代號。 這28 種基本偏差的代號，構成基本偏差系列。, 2.特點,（1）對孔來說，采用基軸制。對于孔的基本偏差：從AH為下偏差，EI為正值或零，公差帶在零線上方；從JZC為上偏差，ES多為負值，公差帶在零線下方。,特點（續(xù)）,（2）對軸來說，采用基孔制。對于軸的基本偏差：從ah為上偏差，es為負值或零，公差帶在零線下方；從jzc為下偏差，ei多為正值，公差帶在零線上方。, 特點（續(xù)）基準孔和基準軸,（3）H和h的基本偏差為零。對孔來說，H的下偏差EI=0；對軸來說，h的上偏差es=0。由前述可知，H和h分別為基準孔和基準軸的基本偏差的代號。,特點（續(xù)）關于JS和js,（4）JS和js在各個公差等級中完全對稱于零線?；酒羁梢允巧掀钜嗫梢允窍缕?，ES（EI、es、ei）=IT/2。當公差等級為711級，且公差值為奇數(shù)時，則有上、下偏差為（IT-1）/2。而J和j近似對稱。但在國標中，孔僅保留J6、J7、J8，軸僅保留j5、j6、j7、j8。這是由于與軸承配合的緣故。以后將用JS和js逐漸代替J和j，因此在基本偏差系列圖中將J和j放在JS和js的位置上。, 特點（續(xù)）關于基本偏差和公差等級,（5）基本偏差是公差帶位置標準化的唯一參數(shù)，除去上述的JS和js，以及k、K、M、N以外，原則上講基本偏差與公差等級無關。,3.4.2 孔和軸的基本偏差,1.軸的基本偏差的計算 （1）ah為間隙配合，基本偏差為上偏差es，它的絕對值等于最小間隙。a、b、c三種用于大間隙或熱動配合，d、e、f主要用于旋轉運動。 （2）j、k、m、n四種多為過渡配合，基本偏差為下偏差。所得間隙和過盈均不很大，以保證孔與軸配合時能夠對中和定心、拆卸也不困難，其計算公式一般按統(tǒng)計方法和經驗數(shù)據(jù)來確定。,軸的基本偏差的計算（續(xù)）,（3）pzc為過盈配合，基本偏差為下偏差，其計算公式應從保證配合的最小過盈來考慮。表中的計算式由二項合成，第一項為基準孔的標準公差，第二項為最小過盈量。 （4）有了基本偏差和標準公差，就不難求出另一極限偏差，它可能是上偏差或下偏差，因此，軸的另一個極限偏差的計算公式如下： 基本偏差為ah，公差帶在零線以下，求下偏差，公式為ei= es IT 基本偏差為jzc，公差帶在零線以上，求上偏差：公式為es= ei +IT 為使用方便起見，軸的基本偏差可以不直接用公式計算，而從表格中查取（表3-4） 。, 2.孔的基本偏差的計算,孔的基本偏差是在基軸制的基礎上制定的。因為基軸制與基孔制是兩種平行等效的配合制度，所以孔的基本偏差可以直接由軸的基本偏差換算得到。 換算原則同一字母表示的孔和軸的基本偏差，當按基軸制和基孔制分別形成配合時，它們構成的同名配合的配合性質完全相同，即極限間隙或極限過盈相等。 根據(jù)這個原則，孔的基本偏差按以下兩種規(guī)則換算：通用規(guī)則和特殊規(guī)則, （ 1 ）通用規(guī)則,用同一字母表示的孔和軸基本偏差的絕對值相等，而符號相反?；蛘哒f孔的基本偏差是軸的基本偏差相對于零線的倒影。 通用規(guī)則： （1）AH：EI=-es（所有公差等級都適用） （2）K、M、N：ES=-ei（IT8 ，特例：3500mm尺寸段，N： ES=0 ） （3）PZC： ES=-ei（IT7）, （ 2 ）特殊規(guī)則,特殊規(guī)則是對于標準公差IT8的J、K、M、N孔，和標準公差IT 7的PZC的基本偏差ES，與同一字母的軸的基本偏差ei符號相反，而絕對值相差一個值。 基本尺寸3 500mm 的基軸制過渡和過盈配合中，孔的基本偏差換算公式為： ES= - ei+ 式中， =ITnIT（ n-1 ）,孔的基本偏差換算原則,特殊規(guī)則的計算,基孔制時有最小過盈 Ymin=ESei= ITnei 基軸制時有最小過盈 Ymin= ESei= ES（ITn-1） 欲使基孔制與基軸制形成的同名配合的配合性質相同，其最小過盈必須相等，則有： Ymin= Ymin 即 ITnei= ES（ITn-1）= ES+ITn-1 由此得出孔的基本偏差 ES= -ei+ =ITnITn-1, （3）孔的另一個極限偏差由下式求出。 基本偏差為AH，公差帶在零線以上，求上偏差：ES= EI +IT 基本偏差為JZC，公差帶在零線以下，求下偏差：EI= ESIT 為使用方便起見，孔的基本偏差可以直接從表格中查取（表3-5） 。,3.4.3極限與配合的表示及其應用舉例,1.極限與配合的表示 （1）公差帶代號 公差帶代號用基本偏差代號和標準公差等級數(shù)字組合表示。例如，孔60H8，軸60f7 即 基本尺寸 + 基本偏差代號 + 公差等級 （2）配合代號 配合代號用孔和軸的公差帶代號寫成分數(shù)形式組合表示，分子為孔的公差帶代號，分母為軸的公差帶代號。例如， 60H8/f7 ， 50H7/f6,（3）圖樣標注,裝配圖上，在基本尺寸后面標注配合代號，如下圖圖（a）所示60H8/f7 。 零件圖上，在基本尺寸后面標注孔或軸的公差帶代號，或者標注上、下偏差數(shù)值（如圖c 所示） ，或者同時標注公差帶代號及上、下偏差數(shù)值（如后圖所示） 。對于對稱公差帶可標注為600.01 。注意：零偏差必須用數(shù)字 “0” 標出，不得省略（如圖b 所示） 。,零件圖標注范例,2.應用舉例（例3-8）,查表確定30H8/f7和30F8/h7配合中孔、軸的極限偏差，計算兩對配合的極限間隙，繪制公差帶圖。 解題步驟： （1）查表確定30H8/f7配合中孔、軸的極限偏差 （2）查表確定30F8/h7配合中孔、軸的極限偏差 （3）計算30H8/f7配合的極限間隙 （4）計算30F8/h7配合的極限間隙 （5）用所得到的數(shù)值繪制公差帶圖,應用舉例二（例3-9）,20在尺寸段1830mm，已知IT6=13m， IT7=21m， 20k6基本偏差是下偏差，且ei=+2m。 試不用查表法，確定20H7/k6和20K7/h6兩種配合的孔、軸極限偏差，計算極限間隙或極限過盈，并繪制公差帶圖。,解:,要求極限偏差，就必須知道標準公差和基本偏差。這里，標準公差是已知的，所以求出兩個配合的四個基本偏差就行了。 （1）確定20H7/k6 從基準孔20H7開始：7級基準孔，EI=0，ES=EI+IT7=+21m 所以基準孔的極限偏差為 20 對于20k6，已知ei=+2m，求另一極限偏差。公差帶在零線以上，則有： es= ei+IT6=+2+13=+15m,所以軸的極限偏差為:,20 配合代號為： 20 公差帶交疊，過渡配合。 極限間隙或過盈： Xmax=ESei=+0.021(+0.002)= +0.019 Ymax=EIes=0(+0.015)= 0.015,（2）確定20K7/h6,從基準軸20h6開始，es=0，ei=es -IT6= -0.013 所以基準軸的極限偏差為20 20K7是7級孔，過渡配合，標準公差小于8級，故與該孔對應軸k7的基本偏差符號相反，絕對值相差一個值。由于基本偏差與公差等級無關，k7的基本偏差與k6的基本偏差一樣。 則有：（K7的基本偏差為上偏差） =IT7-IT6=21-13=8 k6基本偏差是下偏差，且ei=+2m，所以，k7的基本偏差為 ei=+2 ES= -ei+= -（+2）+8=+6,孔的另一個極限偏差:,EI=ES-IT7=+6-21= -15m 所以該孔的極限偏差為 20 于是配合代號是： 20 公差帶交疊，過渡配合。 極限間隙或過盈： Xmax=ESei=+0.006(-0.013)= +0.019 Ymax=EIes=（-0.015）0 = 0.015,由上述計算可知,20H7/k6和20K7/h6兩配合的最大間隙和最大過盈相等，即配合性質相等。 （3）畫公差帶圖。,結束,作業(yè)：P100 6、7、8、9、10、11題,3.5 圓柱結合的尺寸精度設計,在基本尺寸確定后，要對尺寸精度進行設計。它是機械設計與制造中的一個重要環(huán)節(jié)。尺寸精度設計是否恰當，將直接影響產品的性能、質量、互換性和經濟性。 尺寸精度設計的內容包括選擇配合制、確定標準公差等級、選擇配合類別和配合種類三個方面。 尺寸精度設計的原則是在滿足使用要求的前提下盡可能獲得最佳的技術經濟效益。,3.5.1 極限與配合標準的適用條件,1、溫度條件 標準規(guī)定，零件應在標準溫度20或趨近20條件下進行加工、測量、裝配和工作。當溫度偏移時，一定要進行修正： 修正量=Dt 式中 D 零件配合的基本尺寸 孔或軸的線膨脹系數(shù) t 孔或軸的工作溫度與標準溫度之差。 2、一定的結構條件 長徑比L/d應在一個合理的范圍： 過盈配合： L/d1 間隙配合或過渡配合： L/d1.5 若L/d變大，超出上述范圍時，要加以修正：過盈的絕對值減小一些，或間隙的絕對值增大一些。 若L/d遠小于1，則可能使孔和軸產生自鎖。 3、適用于大批量生產 標準給定的極限與配合數(shù)值，是在大批量生產條件下運用統(tǒng)計分析方法求得的，所以極限與配合標準適用于大批量生產。,3.5.2 配合制的選用,配合制的選用指選基孔制還是選基軸制。 1、標準規(guī)定優(yōu)先選用基孔制 采用基孔制配合，可以減少定值刀具（鉆頭、鉸刀、拉刀）和定值量具（塞規(guī)）的規(guī)格和數(shù)量，從而獲得顯著的經濟效益。 2、選用基軸制的情況 （1）采用冷拔鋼作軸時 較為精密的冷拔鋼型材的尺寸精度可達IT7IT9，不需加工已能滿足性能要求，在這種情況下采用基軸制，可免去軸的加工。只需按照不同的配合性能要求加工孔，就能得到不同性質的配合。,（2）加工尺寸小于1mm的精密軸比同級孔困難，因此在儀 器、鐘表、無線電工程中，常使用經過光軋成形的鋼絲直接作軸，這時，采用基軸制比較經濟。 （3） 當同一軸與基本尺寸相同的幾個孔相配合，且配合性質不同的情況下，應考慮采用基軸制配合。例如1 3、采用標準件時 以標準件為基準件來確定。例：滾動軸承為標準件，它的內圈與軸頸配合無疑應是基孔制，而外圈與外殼孔的配合應是基軸制。例如2 4、任意孔、軸公差帶組成的配合 對特殊應用場合，可選非基準制配合。在實際生產中，為了滿足配合的特殊要求，常采用此類配合。例如3,P101頁第15題可以參照此例,3.5.3 標準公差等級的選用,1、一般概念 標準公差等級的選用是一項重要而又比較困難的工作。若公差等級過低，產品質量得不到保證；若公差等級過高，會使制造成本增加。下圖所示為在一定的工藝條件下，零件加工的相對成本、廢品率與公差之間的關系：,由圖可見：尺寸精度越高，加工成本越增加的顯著，高精度時，精度稍微提高，成本和廢品率就會急劇增加。, 2、一般原則 一般原則：在充分滿足使用要求的前提下，考慮工藝的可能性，盡量選用精度較低的公差等級。 選用方法：1)要盡可能掌握各公差等級應用范圍； 2)各種加工方法能夠達到的公差等級； 3)可從配合公差要求的計算得出公差。 （1）標準規(guī)定，基本尺寸500mm時，一般采用常用配合的公差等級，即6、7、8級的孔與5、6、7級的軸相配合。 按工藝等價原則規(guī)定的孔與軸配合的公差等級： 注：孔8級配軸8級，主要應用于大尺寸（300mm）?；境叽?00mm時，標準推薦孔、軸同級配合，盡量保證孔、軸加工難易程度相同。,什么是工藝等價原則？,國標中規(guī)定，公差等級的選用在中等尺寸時決定于孔公差等級的高低。由于高精度孔的加工比軸困難，故在高精度配合（過渡配合8級以上，間隙或過盈配合7級以上）時，選用低一級的孔與軸相配合，以達到孔、軸配合的工藝等價性。,（2）標準公差等級的應用范圍 一般來說，配合特別精密，取IT2IT5； 一般配合，取IT5IT11； 非配合尺寸，取IT12IT18，即線性尺寸一般公差的公差等級范圍 （ IT01IT18共20個公差等級的應用范圍參考表3-7，各種加工方法可能達到的標準公差等級參考表3-8 ）, 3、等公差法,在公差分配時，配合公差Tf按如下關系確定： Tf = =TD+Td 先令TD=Td（即為等公差法），然后按工藝等價的原則對孔和軸的公差進行再分配。 例3-10 某一基本尺寸為95mm的滑動軸承機構，根據(jù)使用要求，其允許的最大許用間隙Xmax=+55m，最小許用間隙Xmin=+10m，試確定該滑動軸承機構的軸頸和軸瓦所構成的軸、孔的標準公差等級。 解：（1）計算允許的配合公差Tf 由配合公差計算公式得： Tf= = Xmax Xmin =45 m （2）計算、查表確定軸、孔的標準公差等級 按要求應滿足： ITD+ITd Tf 式中 ITD、ITd所選用的孔、軸的標準公差等級數(shù)值 查表（P58表3-2）知，IT5=15m， IT6=22m， IT7=35m， 按工藝等價原則，孔選IT6，軸選IT5，其配合公差Tf =37 45 m，有一定的精度儲備，也可選用標準原材料、刀具和量具，利于降低成本。,3.5.4 配合的選用,配合的選用是孔、軸結合精度設計的中心問題。主要包括確定配合類別和配合種類。 1、配合類別的選用 配合類別包括間隙、過盈和過渡三大類配合。應根據(jù)使用要求選用： （1）間隙配合相對運動副。當孔、軸間有相對運動要求時； （2）過盈配合固定聯(lián)接。當孔、軸間無相對運動，要求傳遞足夠大的扭矩，且不需拆卸時； （3）過渡配合定心可拆卸。當需要傳遞一定的扭矩，但又要求拆卸時（應加鍵，以保證傳遞扭矩）。 2、配合種類的選用 配合種類的選用是根據(jù)使用要求，確定與基準件配合的軸或孔的基本偏差代號。 （1）選用配合種類的基本方法 計算法根據(jù)一定的理論和公式，計算出所需的極限間隙或極限過盈，然后從國標中選擇適當?shù)目缀洼S的公差帶。重要的配合部位才采用。,如滑動軸承處于液體摩擦狀態(tài)所需的間隙為： 又如厚壁圓筒保持牢固連接所需的過盈為： 試驗法在新產品設計過程中，對某些特別重要部位的配合，為了防止計算或類比不準確而影響產品的使用性能，可通過幾種配合的實際試驗結果，從中找出最佳的配合方案。如機車車軸與軸輪的配合，就是用試驗方法來確定的。一般采用試驗法較為可靠，但需進行大量試驗，成本較高，用于特別重要的關鍵性配合。 類比法與經過實踐考驗認為選擇得恰當?shù)哪撤N類似配合相比較，經過修正后確定其配合種類。此法最常用。（續(xù)）,類比法,類比法是參考現(xiàn)有同類機器或類似結構中經生產實踐驗證過的配合情況，與所設計零件的使用條件相比較，經過修正后確定配合的一種方法。 尺寸：尺寸大，配合選選松，尺寸小，配合選緊。 溫度：溫度高，配合選松，溫度低，配合選緊。,類比法（續(xù)）,類比法的使用方法： .分析零件工作條件 根據(jù)具體工作條件，對間隙或過盈進行修正。參考右圖。 .了解各類配合的特性和應用 （自修P6465）, （2）盡量選用常用公差帶及優(yōu)先、常用配合 根據(jù)使用要求，考慮到零件、定值刀具和量具的規(guī)格統(tǒng)一，應盡可能地選用GB/T 1801-1999中規(guī)定的優(yōu)先、常用公差帶及配合。如：,孔的公差帶,基軸制優(yōu)先、常用配合,（常用配合47種，優(yōu)先配合13種）,軸的公差帶,基孔制優(yōu)先、常用配合,（常用配合59種，優(yōu)先配合13種）,3. 各類配合的特性和應用,（1）間隙配合：a（或）11種基本偏差與基準孔（或基準軸）形成間隙配合。間隙大小 應用場合：有相對運動，有活動結合的部位，要求經常拆卸，某些需要方便裝卸的靜止連接中（要加緊固件），也可采用間隙配合。 主要應用于以下五個方面： 1）精密定心和精密定位機構中的配合 這類配合定心精度要求高，配合間隙變動范圍要求小，一般最小間隙可以為零，最大間隙受同軸度限制又不能太大。因此，對于這類機構多用H/h，公差等級一般為IT5IT7。如車床尾座頂尖套筒與尾座的配合即選用H6/h5。,2）往復運動和滑動的精密配合 這類配合要求有一定的運動精度和運動的靈活性，必須保證一定的間隙。這類機構多用H/g，公差等級一般為IT5IT7。如鉆套和襯套間的配合選用H7/g6，鉆套與鉆頭間的配合選用G7。 3）滑動軸承所用配合 滑動軸承在正常工作時，給定的間隙必須保證形成良好的潤滑膜，形成液體摩擦狀態(tài)。因此，所選配合的最小間隙應大于形成最小潤滑膜的厚度，而最大間隙則應保證軸承機構具有足夠的同軸度、旋轉精度和使用壽命。常用的配合有H/d 、H/e 、 H/f ，公差等級一般為IT6IT8。,4）大間隙和在高溫下工作的配合 對于一些處于高溫、高速工作條件下的滑動軸承，為了補償溫度引起的誤差，一般選用大間隙配合。如大型汽輪機、泵、壓縮機和軋鋼機的高速重載軸承，一般用H/c或H/e的配合，公差等級一般為IT7IT9。 此外，工作條件差的農業(yè)機械中用的滑動軸承，一般用H/b或H/c的配合，公差等級一般為IT10IT12。如內燃機主軸與連桿襯套用H7/e6配合。,5）純?yōu)檠b配方便的配合 對于這類機械，應盡量選間隙較大的配合，以補償形位誤差，保證裝配方便。一般用H/b、 H/c或H/d的配合，公差等級一般為IT10IT12。 如起重機吊鉤的鉸鏈用H12/b12配合（右圖）。,（2）過渡配合：js、j、k、m、n（或JS、K、J、M、N）5種基本偏差與基準孔（基準軸）形成過渡配合。形成的配合松緊程度由大小 應用場合：用于相配件對中性要求高，而又需要經常拆卸的靜止結合部位。 主要應用于以下五個方面： 1）輕微定心（H/ js ）：獲得間隙的機會較多，定心性較好，用于要求多次拆卸、容易破壞的精密零件，公差等級一般為IT4IT7。如帶輪與軸的配合。,帶輪與軸的配合,2）標準定心（H/ k）：獲得的平均間隙接近于零，定心性較好，用于中修要拆卸的定位配合。應用最廣。如剛性聯(lián)軸節(jié)的配合。,3）高級定心（H/m）：能精密定心，而且抗振性好。如齒輪與軸的配合。,齒輪與軸的配合,4）精確定心（H/n）：獲得過盈的機會較多，定心性好，裝配較緊，耐沖擊載荷。需加緊固螺釘或鍵。如蝸輪青銅輪緣與輪輻的配合用H7/n6（或H7/m6） 。 5）輕壓定心（H8/p7）：p7與H6或H7配合時，是過盈配合，而與H8配合時，是過渡配合，用于精密定心，用木錘子輕敲即可裝配，且能承受重載荷。如兩連接件的定位配合等。,P101頁第14題a,（3）過盈配合：pzc（或PZC）12種基本偏差與基準孔（或基準軸）形成過盈配合。過盈由小大 應用場合：無相對運動，無輔助連接件（如螺釘、鍵等），靠過盈傳遞扭矩，或是雖有輔助連接件，但扭矩大或是有沖擊負載時采用過盈配合。 1）輕級過盈配合（H/p 、H/r ）： 這兩種配合在IT6IT7時，是過盈配合，可用錘子輕敲或壓力機裝配，只適宜在大修時拆卸。主要用于定心精度很高、零件有足夠剛性、受沖擊負載的定位配合。如卷揚機的繩輪與齒輪的配合（下左圖）、連桿小頭孔與襯套的配合（下右圖） 。,2）中級過盈配合（H/s 、H/t ）： 這兩種配合大多采用IT6和IT7級。主要用于鋼鐵件的永久或半永久結合，不用輔助件，只依靠過盈產生的結合力傳遞扭矩。一般用壓力機裝配，也可用冷軸或熱套法裝配。如聯(lián)軸節(jié)與軸用H7/t6的配合。,聯(lián)軸節(jié)與軸的配合,P101頁第14題b,3）重級過盈配合（H/u 、H/v 、 H/x 、H/y 、 H/z ）： 這幾種配合過盈較大，且依次增大，過盈與直徑之比在0.01以上。主要用于傳遞大的扭矩或大的沖擊載荷，不用輔助件，完全依靠過盈產生的結合力來保證牢固的連接。通常用冷軸或熱套法裝配。選用這樣的配合，要求材料強度高，否則會將材料擠裂。同時，必須經過試驗才能投入使用，必須慎重選用。如火車車輪與鋼轂的配合。,火車車輪與鋼轂的配合,3.5.5 線性尺寸的未注公差的選用,未注尺寸公差