圓柱體公差配合及其標(biāo)準(zhǔn)化new

第3章

圓柱體公差配合及其標(biāo)準(zhǔn)化專業(yè)基礎(chǔ)課程湖南工業(yè)大學(xué)本章重點(diǎn)

介紹我國(guó)有關(guān)圓柱體公差與配合的標(biāo)準(zhǔn)體系；介紹圓柱體公差與配合的設(shè)計(jì)與選用方法。重點(diǎn)掌握間隙配合、過(guò)盈配合和過(guò)渡配合的公差、偏差的選用與計(jì)算方法；了解不同配合的應(yīng)用與設(shè)計(jì)計(jì)算原理。

本章內(nèi)容

3.1概述

3.2基本術(shù)語(yǔ)與定義

3.3公差帶大小的標(biāo)準(zhǔn)化

3.4公差帶位置的標(biāo)準(zhǔn)

3.5公差帶與配合的優(yōu)化

3.6圓柱結(jié)合的精度設(shè)計(jì)

3.7線性尺寸的未注公差專業(yè)基礎(chǔ)課程湖南工業(yè)大學(xué)3.1概述專業(yè)基礎(chǔ)課程湖南工業(yè)大學(xué)3.1概述

圓柱結(jié)合，包括平行平面的結(jié)合，在機(jī)械產(chǎn)品中使用十分廣泛。圓柱結(jié)合的精度，影響機(jī)械產(chǎn)品的使用性能和壽命。從使用的角度出發(fā)可分為：專業(yè)基礎(chǔ)課程湖南工業(yè)大學(xué)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合固定連接的結(jié)合定位可拆連接滑動(dòng)軸承與軸頸的結(jié)合導(dǎo)軌與滑塊的結(jié)合……要求：兩結(jié)合件間具有一定間隙齒輪與軸的結(jié)合…………定位銷與銷孔的結(jié)合要求：結(jié)合件間應(yīng)具有一定過(guò)盈要求：結(jié)合件間具有較小的間隙或過(guò)盈現(xiàn)行的圓柱結(jié)合的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)適用于圓柱和非圓柱形光滑工件的尺寸、公差、尺寸的檢驗(yàn)以及由它們組成的配合。3.1概述

3.2基本術(shù)語(yǔ)

與定義專業(yè)基礎(chǔ)課程湖南工業(yè)大學(xué)3.2基本術(shù)語(yǔ)與定義3.2.1有關(guān)孔、軸的定義

3.2.2有關(guān)尺寸的術(shù)語(yǔ)和定義

3.2.3有關(guān)尺寸偏差和尺寸公差的術(shù)語(yǔ)和意義

3.3.4有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義3.2.1有關(guān)孔、軸的定義孔（hole）：通常指圓柱形內(nèi)表面，也包括非圓柱形內(nèi)表面（由二平行平面或切面形成的包容面）。軸（axle）：通常指圓柱形外表面，也包括非圓柱形表面（由二平行平面或切面形成的被包容面）?？缀洼S的定義示意圖（1）尺寸（size）:以特定單位表示線性尺寸的數(shù)值。（2）基本尺寸（basicsize）:由設(shè)計(jì)給定的尺寸.φ25㎜30°3.2.2有關(guān)尺寸的術(shù)語(yǔ)和定義孔：D=φ25軸：d=φ25（3）實(shí)際尺寸（actualsize）:零件加工后實(shí)際測(cè)得的某一尺寸。3.2.2有關(guān)尺寸的術(shù)語(yǔ)和定義（4）極限尺寸（limitingsize）:孔或軸允許變化的兩個(gè)極端尺寸。最大極限尺寸孔:Dmax軸:dmax最小極限尺寸孔:Dmin軸:dmin3.2.2有關(guān)尺寸的術(shù)語(yǔ)和定義（1）偏差（deviation）：某一尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差。

孔：ES＝Dmax－D

軸：es＝dmax－d

EI＝Dmin－D

ei＝dmin－d3.2.3有關(guān)尺寸偏差和尺寸公差的術(shù)語(yǔ)和定義

偏差可以是正值、負(fù)值或零。定義（2）公差（tolerance）：允許尺寸的變化范圍?？祝篢D＝Dmax－Dmin

軸：Td＝dmax－dmin

或TD＝ES－EI

Td＝es－ei3.2.3有關(guān)尺寸偏差和尺寸公差的術(shù)語(yǔ)和定義

定義TDTd討論公差與偏差的區(qū)別與聯(lián)系區(qū)別:(1)偏差是某一尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差.公差是用于限制合格零件尺寸的變化范圍.(2)偏差可以是正值,負(fù)值或零.公差是絕對(duì)值.聯(lián)系:孔或軸的上偏差減下偏差可得公差.零線是基本尺寸所在的線，在繪制公差帶圖時(shí)，應(yīng)標(biāo)注零線（基本尺寸線）、基本尺寸、符號(hào)“0”和“±”?；境叽缇€基本尺寸符號(hào)“0”和“±”3.2.3有關(guān)尺寸偏差和尺寸公差的術(shù)語(yǔ)和定義

（3）尺寸公差帶（sizetolerancerange）：由零線和公差帶組成。公差帶是由代表上、下偏差的兩條直線所限定的區(qū)域，它由公差大小和其相對(duì)零線的位置確定?？椎墓顜лS的公差帶3.2.3有關(guān)尺寸偏差和尺寸公差的術(shù)語(yǔ)和定義

公差帶圖示例公差帶示例圖3.2.3有關(guān)尺寸偏差和尺寸公差的術(shù)語(yǔ)和定義

在繪制公差帶圖時(shí)應(yīng)注意區(qū)分孔、軸公差帶，其大小和相互位置用協(xié)調(diào)比例畫出?？缀洼S的基本尺寸的量綱單位為mm，孔和軸的偏差和公差單位量綱可以是mm，也可以是μm。TDTdTDTd3.2.4有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義

孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸所得的代數(shù)差。差值為零或正值時(shí)是間隙，用S表示；為零或負(fù)值時(shí)是過(guò)盈，用δ表示。定義Smax=0.054Smin=0.0201.間隙(clearance)和過(guò)盈(surplus)：2.配合(fit)：指基本尺寸相同、相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系。

3.2.4有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義

定義反映配合性質(zhì)差異的因素：一是孔和軸公差帶的相對(duì)位置，它反映配合的松緊程度；二是孔和軸公差帶的大小，它反映配合松緊的一致性，即配合精度的高低。形成配合有二個(gè)基本條件：一是孔和軸的基本尺寸相同；二是孔和軸具有包容和被包容的特征，即孔和軸的結(jié)合。3.2.4有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義

根據(jù)孔和軸公差帶之間的相互關(guān)系的不同，配合可分為：間隙配合過(guò)盈配合過(guò)渡配合3.2.4有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義

①間隙配合(clearancefit)：保證具有間隙的配合。

Smax=Dmax–dmin=ES-ei

Smin=Dmin–dmax=EI-es

Sav

=(Smax+Smin)/2間隙配合公差帶3.2.4有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義

TDTdTdTD②過(guò)盈配合(sruplusfit)：保證具有過(guò)盈(無(wú)間隙)的配合。

δmax=Dmin–dmax=EI–es

δmin=Dmax–dmin=ES–ei

δav

=(δmax+δmin)/2

過(guò)盈配合公差帶3.2.4有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義

TdTDTDTd③過(guò)渡配合(transitionfit)：可能具有間隙，也可能具有過(guò)盈的配合。

Smax=Dmax–dmin=ES-eiδmax=Dmin–dmax=EI–es過(guò)渡配合公差帶

3.2.4有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義

TDTd④配合公差（fittolerance）：

允許間隙或過(guò)盈的變動(dòng)量，以Tf

表示。它是反映配合松緊程度一致性要求的特征值。用公式表示如下：間隙配合Tf=|Smax–Smin

|

=TD+Td

過(guò)盈配合Tf=|δmax–δmin|=TD+Td

過(guò)渡配合Tf

=|Smax–δmin

|

=TD+Td

可見(jiàn)，無(wú)論哪一類配合，配合公差都等于孔、軸公差之和，即：

Tf=TD+Td

3.2.4有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義

定義⑤配合公差帶（fittolerancerange）：由代表極限間隙與極限過(guò)盈的兩條直線所限定的區(qū)域，稱為配合公差帶。3.2.4有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義

定義繪制配合公差帶圖時(shí)，應(yīng)注意用雙體“工”字圖表示。例:

已知某配合的基本尺寸為φ60mn，配合公差為49μm，最大間隙為19μm，孔的公差為30μm，軸的下偏差為+11μm，試畫出該配合的尺寸公差帶圖和配合公差帶圖。3.2.4有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義

解：1.求孔和軸的極限偏差

Td=19μm

es=+30μm

ES=+30μmEI=02．求最大過(guò)盈

δmax=Smax－Tf

=19－49=-30μm3．畫尺寸公差帶圖和配合公差帶圖。3.2.4有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義

δmax=-30Smax=+193.2.4有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)和定義

TDTd3.3公差帶大小的標(biāo)準(zhǔn)化專業(yè)基礎(chǔ)課程湖南工業(yè)大學(xué)3.3公差帶大小的標(biāo)準(zhǔn)化

3.3.1標(biāo)準(zhǔn)公差值的確定方法3.3.2標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值3.3.1標(biāo)準(zhǔn)公差值的確定方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)公差T是由公差等級(jí)系數(shù)a與公差單位i的乘積所確定的。

即：T=ai

或T=aI式中：a——公差等級(jí)系數(shù)，不同公差等級(jí)，不同尺寸段a值不同；

i、I

——標(biāo)準(zhǔn)公差因子（其中i用于500mm以下，I用于大于500mm時(shí)）；

D——基本尺寸的幾何平均值（mm）；3.3.1標(biāo)準(zhǔn)公差值的確定方法（1）標(biāo)準(zhǔn)公差因子i及計(jì)算式的確定標(biāo)準(zhǔn)公差因子i是計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)公差值的基本單位，也是制定標(biāo)準(zhǔn)公差系列表的基礎(chǔ)。當(dāng)D≤500mm時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)公差因子的計(jì)算式為：

式中：D=單位mm

D1、D2分別為同一尺寸段落的首端尺寸與尾端尺寸

i的單位為μm3.3.1標(biāo)準(zhǔn)公差值的確定方法在相同的條件下，加工誤差與被加工零件的直徑關(guān)系零件直徑加工誤差3.3.1標(biāo)準(zhǔn)公差值的確定方法反映加工誤差隨尺寸變化的關(guān)系反映測(cè)量誤差隨尺寸變化的關(guān)系當(dāng)尺寸較大時(shí)，由于溫度的變化而使材料產(chǎn)生的線性變化是引起誤差的主要原因。所以，當(dāng)零件尺寸大于500-3150mm時(shí)，其公差單位i的計(jì)算式為：

I=0.004D+2.1式中D的單位為mm，I的單位為μm。3.3.1標(biāo)準(zhǔn)公差值的確定方法零件直徑加工誤差I(lǐng)T2（2）公差等級(jí)及a值的確定公差等級(jí)是指確定尺寸精度程度的等級(jí)。規(guī)定和劃分公差等級(jí)的目的，是為了簡(jiǎn)化和統(tǒng)一對(duì)公差的要求，使規(guī)定的等級(jí)既滿足廣泛的、不同的使用要求，又能大致代表各種加工方法的精度。

GB/T1800.3-1998規(guī)定了20個(gè)公差等級(jí)，如右圖示。3.3.1標(biāo)準(zhǔn)公差值的確定方法準(zhǔn)則IT1IT0IT01。。。IT18精度高精度低公差等級(jí)高公差等級(jí)低公差等級(jí)系數(shù)a是按優(yōu)先數(shù)系或其派生系產(chǎn)生的，根據(jù)給出的標(biāo)準(zhǔn)公差計(jì)算公式計(jì)算和尾數(shù)修約后≤500mm的各尺寸的標(biāo)準(zhǔn)公差值如表3-2示，在工程應(yīng)用時(shí)以此表列數(shù)值為準(zhǔn)。同一尺寸段內(nèi)的所有基本尺寸，在相同公差等級(jí)的情況下，規(guī)定了相同的標(biāo)準(zhǔn)公差值。3.3.2標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值準(zhǔn)則3.3.2標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值例：計(jì)算基本尺寸φ30mm的7級(jí)標(biāo)準(zhǔn)公差值，并通過(guò)查表比較。解：因φ30mm屬于18-30mm的尺寸段基本尺寸的幾何平均值：標(biāo)準(zhǔn)公差因子：由表3.1得IT7=16i=16×1.31=20.96μm，約為21μm，

查表可得：φ30IT7公差為21μm

3.3.2標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值3.4公差帶位置的標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)基礎(chǔ)課程湖南工業(yè)大學(xué)3.4公差帶位置的標(biāo)準(zhǔn)化

3.4.1基本偏差系列

3.4.2基本偏差的計(jì)算要確定配合的性質(zhì)與配合的精度，除公差帶的大小外，還需確定公差帶的位置。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)用公差等級(jí)確定公差的大小，用基本偏差確定公差帶的位置。3.4公差帶位置的標(biāo)準(zhǔn)

（1）基本偏差代號(hào)及其特點(diǎn)基本偏差是用以確定公差帶相對(duì)于零線位置的上偏差或下偏差，一般為靠近零線的那個(gè)偏差。3.4.1基本偏差系列定義基本偏差軸孔3.4.1基本偏差系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的孔的各有28種基本偏差國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的軸的各有28種基本偏差孔的基本偏差代號(hào)用A-ZC表示。軸的基本偏差代號(hào)用a－zc表示。其中幾個(gè)與阿拉伯?dāng)?shù)值易產(chǎn)生混淆的字母，如I、L、O、q、W沒(méi)有使用。A～H的基本偏差為下偏差EI，其中H的下偏差為零。J～ZC的基本偏差為上偏差ES。a～h的基本偏差為上偏差es，其中h的上偏差為零。j～zc的基本偏差為下偏差ei；3.4.1基本偏差系列在各個(gè)公差等級(jí)中，JS公差帶完全對(duì)稱于零線，它們的基本偏差可以是(+IT/2)或(-IT/2)。當(dāng)公差等級(jí)為7～11級(jí)且公差值為奇數(shù)時(shí)，上、下偏差為±（ITn-1）/2。在各個(gè)公差等級(jí)中，js公差帶完全對(duì)稱于零線，它們的基本偏差可以是(+IT/2)或(-IT/2)。當(dāng)公差等級(jí)為7～11級(jí)且公差值為奇數(shù)時(shí)，上、下偏差為±（ITn-1）/2.在國(guó)標(biāo)中，孔僅保留J6，J7，J8，而且將逐漸用JS代替J，因此，在基本偏差系列圖中將J放在JS的位置上。在國(guó)標(biāo)中，軸僅保留j5，j6，j7，j8，而且將逐漸用js代替j，因此，在基本偏差系列圖中將j放在js的位置上。3.4.1基本偏差系列基本偏差是公差帶位置標(biāo)準(zhǔn)化的唯一參數(shù)，除去JS和js，及j、J、k、K、M、N以外，原則上基本偏差與公差等級(jí)無(wú)關(guān)。在采用特殊規(guī)則確定K～ZC孔的基本偏差時(shí)，要注意加上一個(gè)Δ值。（2）配合制國(guó)標(biāo)規(guī)定的兩種配合制——基孔制配合與基軸制配合。3.4.1基本偏差系列基孔制配合：基本偏差為一定的孔的公差帶與不同基本偏差的軸的公差帶所形成各種配合的制度?；字婆浜系目追Q為基準(zhǔn)孔，代號(hào)為H，其EI=0。3.4.1基本偏差系列0+-基本尺寸孔軸軸軸軸軸軸軸間隙配合過(guò)渡配合過(guò)盈配合

過(guò)渡或過(guò)盈軸3.4.1基本偏差系列基軸制配合：基本偏差為一定的軸的公差帶與不同基本偏差的孔的公差帶所形成的各種配合的制度?；S制配合的軸稱為基準(zhǔn)軸，代號(hào)為h，其es=0。0+-軸孔孔孔孔孔孔孔間隙配合過(guò)渡配合過(guò)盈配合

過(guò)渡或過(guò)盈孔3.4.2基本偏差的計(jì)算1．軸的基本偏差的計(jì)算軸的各種基本偏差應(yīng)根據(jù)軸與基準(zhǔn)孔的各種配合要求來(lái)確定，其計(jì)算公式由實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析得到，如下表。它是以基孔制配合確定的。特殊規(guī)則：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)≤IT8的K，M，N和≤IT7的P～ZC，孔的基本偏差ES與同一字母的軸的偏差ei的符號(hào)相反，而絕對(duì)值差一個(gè)△值。即：

ES=–ei+△其中：軸和孔的基本偏差表見(jiàn)附件1

。準(zhǔn)則3.4.2基本偏差的計(jì)算3．孔、軸另一偏差的計(jì)算孔、軸另一偏差的計(jì)算，根據(jù)孔、軸的基本偏差和選用的標(biāo)準(zhǔn)公差進(jìn)行。對(duì)于孔：A至H為ES=EI+IT

J

至ZC為EI=ES–IT

對(duì)于軸：a至h為ei=es–IT

i

至zc為es=ei+IT3.4.2基本偏差的計(jì)算例：查表確定φ30H8/f7和φ30F8/h7配合中孔、軸的極限偏差，計(jì)算兩對(duì)配合的極限間隙。（1）查表確定φ30H8/f7配合中孔與配的極限偏差，基本尺寸φ30屬于大于18-30mm尺寸段，查表得

IT7=21μm，IT8=33μm。對(duì)于基準(zhǔn)孔H8的EI=0，其ES為：

ES=EI+IT8=+33μm對(duì)于軸f7，查表得es=–20μm，其ei為：

ei=es–IT7=–20–21=–41μm由此：3.4.2基本偏差的計(jì)算（3）計(jì)算極限間隙對(duì)于φ30H8/f7：Smax=ES–ei=+33–(–41)=+74μm

Smin=EI–es=0–(–20)=+20μm對(duì)于φ30F8/h7：

S′max=ES–ei=+53–(–21)=74μmS′min=EI–es=+20–0=+20μm（2）查表確定φ30F8/h7配合中孔與軸的極限偏差，同理可得：3.4.2基本偏差的計(jì)算3.5公差帶與配合的優(yōu)化專業(yè)基礎(chǔ)課程湖南工業(yè)大學(xué)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)尺寸500mm以下的孔、軸公差帶和基孔制、基軸制配合提供了一般、常用和優(yōu)先采用的方案。3.5公差帶與配合的優(yōu)化3.5公差帶與配合的優(yōu)化軸的一般公差帶119種，常用公差帶（方框內(nèi)）59種，優(yōu)先公差帶（帶△號(hào)）13種。孔的一般公差帶105種，常用公差帶（方框內(nèi)）44種，優(yōu)先公差帶（帶△號(hào)）13種。3.5公差帶與配合的優(yōu)化基孔制和基軸制的常用配合分別有59種和47種，優(yōu)先配合（方框內(nèi)）各13種。3.5公差帶與配合的優(yōu)化3.5公差帶與配合的優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先采用優(yōu)先配合，不能滿足要求時(shí)，再?gòu)某Ｓ门浜现羞x取。還可依次從優(yōu)先、常用和一般用途的公差帶中，選擇孔、軸公差帶組成要求的配合。3.5公差帶與配合的優(yōu)化準(zhǔn)則3.6圓柱結(jié)合的精度設(shè)計(jì)專業(yè)基礎(chǔ)課程湖南工業(yè)大學(xué)3.6.1配合制的選用3.6.2標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)的選用3.6.3基本偏差的選擇3.6圓柱結(jié)合的精度設(shè)計(jì)圓柱結(jié)合的精度設(shè)計(jì)配合制標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)基本偏差結(jié)構(gòu)工藝經(jīng)濟(jì)效益使用要求工藝專業(yè)基礎(chǔ)課程湖南工業(yè)大學(xué)3.6.1配合制的選用基孔制和基軸制是兩種平行的配合制度，配合制的選擇配合性質(zhì)無(wú)關(guān)。因此，選用配合制主要是指從結(jié)構(gòu)、工藝和經(jīng)濟(jì)效益方面分析，一般應(yīng)遵循下列原則：（1）優(yōu)先選用基孔制配合：減少定值刀具和定值量具的規(guī)格和數(shù)量，可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。3.6.1配合制的選用準(zhǔn)則配合制的選用一般遵循原則：（2）與標(biāo)準(zhǔn)件配合時(shí)應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)件作為基準(zhǔn)件。3.6.1配合制的選用（3）下列情況下應(yīng)選用基軸制配合①同一軸與基本尺寸相同的幾個(gè)孔相配合，且配合性質(zhì)不同的情況下，應(yīng)考慮用基軸制配合。3.6.1配合制的選用②加工尺寸小于1mm的精密軸比加工同級(jí)孔的工藝性差，因此小尺寸配合采用基軸制較經(jīng)濟(jì)。③精度要求不高的配合，常用冷拉鋼材直接做軸，采用基軸制配合可避免冷拉鋼材的尺寸規(guī)格過(guò)多，節(jié)省加工費(fèi)用。④其它特殊要求的場(chǎng)合。3.6.1配合制的選用3.6.2標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)的選用公差等級(jí)的高低直接影響產(chǎn)品使用性能和制造成本。選擇標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)的原則是：在保證滿足使用要求的前提下，考慮工藝的可能性，盡可能采用精度較低的公差等級(jí)。普通工業(yè)齒輪，精度7-10級(jí)公差等級(jí)的應(yīng)用范圍3.6.2標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)的選用各種加工方法可能達(dá)到的公差等級(jí)范圍3.6.2標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)的選用（1）相配合的孔和軸的公差等級(jí)應(yīng)符合工藝等價(jià)原則。（2）與相配合的零件精度相適應(yīng)。（3）與配合性質(zhì)相適應(yīng)。

遵循的原則：3.6.2標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)的選用3.6.3基本偏差的選擇配合性質(zhì)的一致性（即配合和精度）由配合的孔、軸公差帶大小即配合公差的大小決定；配合松緊程度則由配合的孔、軸公差帶位置即基本偏差決定。選擇基本偏差的方法有計(jì)算法、試驗(yàn)法和類比法三種。（1）計(jì)算法根據(jù)零件的材料、結(jié)構(gòu)和功能要求，按照一定的理論公式的計(jì)算結(jié)果選擇配合。當(dāng)用計(jì)算法選擇配合時(shí)，關(guān)鍵是確定所需的極限間隙或極限過(guò)盈量。按計(jì)算法選取比較科學(xué)、但較為復(fù)雜。3.6.3基本偏差的選擇（2）試驗(yàn)法對(duì)機(jī)器影響很大又特別重要的配合，