圓錐極限及錐度測(cè)量

圓錐極限及錐度測(cè)量被測(cè)零件圓錐配合的特點(diǎn)之優(yōu)點(diǎn)：可自動(dòng)定心，對(duì)中性良好，而且裝拆簡(jiǎn)便，配合間隙或過(guò)盈的大小可以自由調(diào)整，能利用自鎖性來(lái)傳遞扭矩以及良好的密封性等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：圓錐配合在結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜，其加工和檢測(cè)較困難。4.2.1概述1.圓錐配合的特點(diǎn)2.圓錐配合的基本參數(shù)3.圓錐直徑：圓錐在垂直于其軸線的截面上的直徑。常用的圓錐直徑有：最大圓錐直徑D，內(nèi)、外圓錐的最大直徑分別用Di、De表示；最小圓錐直徑d，內(nèi)、外圓錐的最小直徑分別用di、de表示；給定截面上的圓錐直徑用Dx（dx）表示。5.圓錐的結(jié)合長(zhǎng)度Lp：內(nèi)、外圓錐結(jié)合部分的軸向距離。6.圓錐角(錐角)α：在通過(guò)圓錐軸線的截面內(nèi)，兩條素線間的夾角（見圖6-2）。圓錐素線角α/2：圓錐素線與軸線間的夾角，并且等于圓錐角的一半。7.錐度C：兩個(gè)垂直圓錐軸線截面的圓錐直徑D和d之差與其兩截面間的軸向距離L之比，即錐度C與圓錐角α的關(guān)系為錐度一般用比例或分式表示，例如，C＝1：20或1／20來(lái)表示。問(wèn)題？？錐度有沒有單位？請(qǐng)同學(xué)們自己再推導(dǎo)一下錐角與錐度之間的關(guān)系式8）基面距：相互配合的內(nèi)、外圓錐基準(zhǔn)平面之間的距離，用Ea表示。基面距用來(lái)確定內(nèi)、外圓錐的軸向相對(duì)位置。3.圓錐配合的種類1.間隙配合這類配合具有間隙，而且在裝配和使用過(guò)程中間隙大小可以調(diào)整。常用于有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)中。如某些車床主軸的圓錐軸頸與圓錐滑動(dòng)軸承襯套的配合。

2.過(guò)盈配合這類配合具有過(guò)盈，自鎖性好，產(chǎn)生較大的摩擦力來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，折裝方便。例如鉆頭(或鉸刀)的圓錐柄與機(jī)床主軸圓錐孔的配合、圓錐形摩擦離合器中的配合等。3.過(guò)渡配合可能具有間隙或過(guò)盈的配合稱為過(guò)渡配合，其中要求內(nèi)、外圓錐緊密接觸，間隙為零或稍有過(guò)盈的配合稱為緊密配合，它用于對(duì)中定心或密封，可以防止漏液漏氣。如錐形旋塞閥、發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣閥與閥座的配合等。為了保證良好的密封性，通常將內(nèi)、外錐面成對(duì)研磨，所以這類配合的零件沒有互換性。

4.圓錐配合的形成方法1)結(jié)構(gòu)型圓錐配合的形成方法(1)由內(nèi)、外圓錐的結(jié)構(gòu)確定裝配的最終位置而形成配合。見左圖5所示。(2)由內(nèi)、外圓錐基面之間的尺寸確定裝配后的最終位置而形成的配合。見右圖所示。為由軸肩接觸得到間隙配合由結(jié)構(gòu)尺寸Ea(基面距)得到過(guò)盈配合2)位移型圓錐配合的形成方法(1)由內(nèi)、外圓錐實(shí)際初始位置A開始，作一定的相對(duì)軸向位移而形成配合。實(shí)際初始位置是指在不施加裝配力的情況下相互結(jié)合的內(nèi)、外圓錐表面接觸時(shí)的軸向位置。這種形成方式可以得到間隙配合或過(guò)盈配合，如左圖所示。(2)由內(nèi)、外圓錐實(shí)際初始位置A開始，施加一定裝配力產(chǎn)生軸向位移而形成配合。這種方式只能得到過(guò)盈配合，如右圖所示。4.圓錐配合的使用要求(1) 相互配合的圓錐面應(yīng)接觸均勻——因此必須控制內(nèi)、外圓錐的圓錐角偏差和形狀誤差。(2) 基面距的變化應(yīng)控制在允許的范圍內(nèi)。當(dāng)內(nèi)、外圓錐長(zhǎng)度一定時(shí)，基面距太大，會(huì)使配合長(zhǎng)度減小，影響結(jié)合的穩(wěn)定性和傳遞轉(zhuǎn)矩；基面距太小，會(huì)使間隙配合的圓錐為補(bǔ)償磨損的軸向調(diào)節(jié)范圍縮小。影響基面距的主要因素是內(nèi)、外圓錐的直徑偏差和圓錐素線角偏差。4.2.2圓錐幾何參數(shù)偏差對(duì)圓錐互換性的影響1.直徑偏差對(duì)基面距的影響假設(shè)基面距在大端，為了便于分析，內(nèi)、外圓錐角均無(wú)偏差，僅圓錐直徑存在偏差。如圖4.9所示，內(nèi)圓錐直徑偏差ΔDi為正，外圓錐直徑偏差ΔDe為負(fù)，則基面距將減少。即基面距偏差Δ1Ea為負(fù)值。2.圓錐角偏差對(duì)基面距的影響假設(shè)以內(nèi)錐大端直徑為基本直徑，內(nèi)、外錐大端直徑均無(wú)誤差，僅斜角有誤差。(1) 當(dāng)外錐角＞內(nèi)錐角時(shí)，如圖4.10(a)所示，則內(nèi)、外錐在大端接觸，基面距的變化可忽略不計(jì)。但是因接觸面積小，易磨損；可能使內(nèi)、外錐相對(duì)傾斜。(2) 當(dāng)外錐角＜內(nèi)錐角時(shí)，如圖4.10(b)所示，則內(nèi)、外錐將在小端接觸，由半角偏差所引起的基面距變動(dòng)量為Δ2Ea。3.圓錐的形狀誤差對(duì)圓錐配合的影響圓錐的形狀誤差主要指圓錐素線的直線度誤差和圓錐的圓度誤差。圓錐的形狀誤差主要影響圓錐結(jié)合面的接觸精度，而對(duì)基面距的影響很小。綜上所述，對(duì)上述圓錐幾何參數(shù)都必須規(guī)定公差，以限止其誤差對(duì)其配合性能的影響，從而滿足配合的需要。1.錐度與錐角系列（GB/T157-2001）4.2.3圓錐公差為了便于生產(chǎn)和控制圓錐，在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)錐度或標(biāo)準(zhǔn)圓錐角。一般用途圓錐的錐度與錐角系列見表4.1，表中給出了圓錐角或錐度的推算值，優(yōu)先選用第一系列。

表6-2特殊用途圓錐的錐度與錐角（摘自GB/T157-2001）特殊用途圓錐的錐度與錐角系列見表4.2。它僅適用于某些特殊行業(yè)，在機(jī)床、工具制造中，廣泛使用莫氏錐度。常用的莫氏錐度共有7種，從0號(hào)至6號(hào)，使用時(shí)只有相同號(hào)的莫氏內(nèi)、外錐才能配合。

圓錐公差包括圓錐直徑公差TD、圓錐角公差A(yù)T和圓錐形狀公差TF三個(gè)方面。1）圓錐直徑公差TD圓錐直徑公差是指圓錐實(shí)際直徑允許的變動(dòng)量，用TD表示，它適用于圓錐全長(zhǎng)上。圓錐直徑公差帶是在圓錐的軸剖面內(nèi)，兩錐極限圓所限定的區(qū)域。一般以最大圓錐直徑為基本尺寸。

2.圓錐公差2）圓錐角公差A(yù)T(ATD、ATα)圓錐角公差是指圓錐角的允許變動(dòng)量。圓錐角公差帶是兩個(gè)極限圓錐角所限定的區(qū)域，如圖所示。錐角公差共分12個(gè)公差等級(jí)，用ATl～ATl2表示，其中ATl最高，ATl2最低，例如AT6表示6級(jí)圓錐角公差。各公差等級(jí)的圓錐角公差見表4.3所示。

圓錐角公差值按圓錐長(zhǎng)度分尺寸段，其表示方法有兩種：(1)ATα以角度單位(微弧度、度、分、秒)表示錐角公差值(1μrad等于半徑為lm弧長(zhǎng)為1μm所產(chǎn)生的角度，5μrad=1″，300／μrad=1′)。(2)ATD以線值單位(μm)表示圓錐角公差值。在同一圓錐長(zhǎng)度分段內(nèi)，ATD值有兩個(gè)，分別對(duì)應(yīng)于L的最大值和最小值。ATα和ATD的關(guān)系是：ATD＝ATα×L×10-3

式中，ATD的單位為μm，ATα的單位為μrad，L的單位為mm例如，當(dāng)L=100，ATα為9級(jí)時(shí)，查表6.3得ATα＝630μrad或2′10″，ATD＝63μm，若L＝80，ATα仍為9級(jí)，則按上式計(jì)算得ATD＝(630×80×10-2)μm＝50.4μm=50μm。

給定截面圓錐直徑公差是指在垂直于圓錐軸線的給定截面內(nèi)圓錐直徑的允許變動(dòng)量，它僅適用于該給定截面的圓錐直徑。其公差帶是給定的截面內(nèi)兩同心圓所限定的區(qū)域，如圖4.13所示。TDS公差帶所限定的是平面區(qū)域，而TD公差帶所限定的是空間區(qū)域，兩者是不同的。3）給定截面圓錐直徑公差TDS圓錐形狀公差包括素線直線度公差和橫截面圓度公差。圓錐直徑公差TD可以控制圓錐形狀誤差，當(dāng)圓錐的形狀公差有更高的要求時(shí)，可另外給出形狀公差。4．圓錐形狀公差TF5) 圓錐公差的標(biāo)注方法如果錐角和圓錐的形狀公差都被控制在直徑公差帶內(nèi)，標(biāo)注時(shí)應(yīng)在圓錐直徑的尺寸公差后面加注圓圈的符號(hào)T，如圖4.14所示。給定圓錐直徑公差，錐角為理論正確值α?xí)r，其標(biāo)注如圖4.15所示，此時(shí)圓錐直徑公差帶不僅限制各截面的直徑，而且限制錐角偏差和圓錐形狀誤差。同時(shí)給出圓錐直徑公差和錐角公差時(shí)，其標(biāo)注如圖4.16所示，此時(shí)圓錐直徑公差僅適用于圖樣上標(biāo)注的那個(gè)橫截面，而其他橫截面的公差帶寬度還應(yīng)滿足圓錐角公差的要求。此種標(biāo)注方法適用于對(duì)給定截面有較高精度要求的內(nèi)、外錐體。圓錐公差也可以按面輪廓度法標(biāo)注給定圓錐角標(biāo)注示例給定錐度標(biāo)注示例

作業(yè)五、綜合題1、2作在作業(yè)本上，星期四交到辦公室

直接測(cè)量法是用測(cè)量角度的量具和量?jī)x直接測(cè)量，被測(cè)的錐度或角度的數(shù)值可在量具和量?jī)x上直接讀出。對(duì)于精度不高的工件，常用萬(wàn)能角度尺進(jìn)行測(cè)量；對(duì)精度高的工件，則需用光學(xué)分度頭或測(cè)角儀進(jìn)行測(cè)量。在生產(chǎn)車間萬(wàn)能角度尺是常用的可直接測(cè)量被測(cè)工件角度的量具。其游標(biāo)讀數(shù)值有2′和5′的萬(wàn)能角度尺。4.3角度和錐度檢測(cè)實(shí)訓(xùn)4.3.1用萬(wàn)能角度尺測(cè)角度（直接測(cè)量法）1—主尺2—基尺3—制動(dòng)頭4—扇形板5—直角尺6—直尺7—卡塊在主尺1上刻有90個(gè)分度和30個(gè)輔助分度。扇形板4上刻有游標(biāo)，用卡塊7可以把直角尺5及直角尺6固定在扇形板4上，主尺1能沿著扇形板4的圓弧面和制動(dòng)頭3的圓弧面移動(dòng)，用制動(dòng)頭3可以把主尺1緊固在所需的位置上。這種游標(biāo)萬(wàn)能角度尺的游標(biāo)讀數(shù)值有2'

和5'

兩種，測(cè)量范圍為0°～320°。萬(wàn)能角度尺的四種組合方式利用基尺、角尺、直尺的不同組合，可以分別得到0°～50°、50°～140°、140°～230°、230°～320°4種組合。錐度和角度的間接測(cè)量法是指用正弦規(guī)、鋼球、圓柱量規(guī)等測(cè)量器具，測(cè)量與被測(cè)工件的錐度或角度有一定函數(shù)關(guān)系的線值尺寸，然后通過(guò)函數(shù)關(guān)系計(jì)算出被測(cè)工件的錐度值或角度值。

4.3.2用正弦規(guī)測(cè)圓錐的錐度偏差（間接測(cè)量法）正弦規(guī)是利用正弦函數(shù)原理精確地檢驗(yàn)圓錐的錐度或角度偏差的工具。主要由主體工作平面1和兩個(gè)直徑相同的圓柱2組成。為便于被檢工件在正弦規(guī)的主體平面上定位和定向，裝有側(cè)擋板4和后擋板3。1—主體工作平面；2—圓柱；3—后擋板；4—側(cè)擋板（1）正弦規(guī)分為寬型和窄型兩種。（2）正弦規(guī)的兩個(gè)圓柱中心距、工作平面的平面度精度以及兩個(gè)圓柱之間的相互位置精度都很高，因此，可以用作精密測(cè)量。正弦規(guī)的測(cè)量原理將正弦規(guī)放在平板上，圓柱之一與平板接觸，另一圓柱下墊以量塊組，則正弦規(guī)的工作平面與平板間組成一角度。其關(guān)系式為：

式中：為正弦規(guī)放置的角度；為量塊組尺寸；L為正弦規(guī)兩圓柱的中心距。用正弦規(guī)檢測(cè)圓錐塞規(guī)時(shí)，首先根據(jù)被檢測(cè)的圓錐塞規(guī)的基本圓錐角按h=Lsinα算出量塊組尺寸，然后將量塊組放在平板上與正弦規(guī)圓柱之一相接觸，此時(shí)正弦規(guī)主體工作平面相對(duì)于平板傾斜α角。放上圓錐塞規(guī)后，用百分表分別測(cè)量被檢圓錐塞規(guī)上a、b兩點(diǎn)，a、b兩點(diǎn)讀數(shù)之差h對(duì)a、b兩點(diǎn)間距離之比值即為錐度偏差?C，即：l為a、b兩點(diǎn)間距離。如換算成錐角偏差(″)，可按下式近似計(jì)算：=2×105×△C3) 正弦規(guī)的維護(hù)與保養(yǎng)(1)不能用正弦規(guī)測(cè)量粗糙工件，被測(cè)工件表面不應(yīng)有毛刺、灰塵，也不應(yīng)帶有磁性。(2)使用正弦規(guī)時(shí)，應(yīng)注意輕拿輕放，不得在平板上長(zhǎng)距離拖拉正弦規(guī)，以防兩圓柱磨損。(3)在正弦規(guī)上裝卡工件時(shí)，應(yīng)避免劃傷工件表面。(4)兩圓柱中心距的準(zhǔn)確與否，直接影響測(cè)量精度，所以不能隨意調(diào)整圓柱的緊固螺釘。(5)使用完畢，應(yīng)將正弦規(guī)清洗干凈并涂上防銹油。

比較測(cè)量法又稱相對(duì)測(cè)量法。它是將角度量具與被測(cè)角度比較，用光