第3章-極限與配合

第3章

極限與配合本章基本要求本章講述18學(xué)時(shí)本章從互換性的角度出發(fā)，圍繞誤差和公差這兩個(gè)概念來(lái)研究如何解決制造與使用間的矛盾。本章主要包括極限與配合的基本術(shù)語(yǔ)、極限與配合的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、極限與配合的選用這三方面的內(nèi)容。3.1基本術(shù)語(yǔ)及定義

3.1.1尺寸的術(shù)語(yǔ)及定義

1.孔和軸的定義

2.有關(guān)尺寸的定義

（1）尺寸：尺寸是用特定單位表示線性尺寸值的數(shù)值，一般是指兩點(diǎn)之間的距離。（2）基本尺寸（D、d）：基本尺寸是由設(shè)計(jì)時(shí)給定的，孔用D表示，軸用d表示。（3）實(shí)際尺寸（Da、da）：實(shí)際尺寸是通過(guò)測(cè)量獲得的某一孔、軸的尺寸。

（4）極限尺寸（Dmax、Dmin、dmax、dmin）：極限尺寸是一個(gè)孔或軸允許的尺寸的兩個(gè)極端。

3.1.2偏差和公差的術(shù)語(yǔ)及定義

1.尺寸偏差

(1)極限偏差孔上偏差

下偏差

軸上偏差

下偏差

(2)實(shí)際偏差2.尺寸公差（簡(jiǎn)稱公差）

3.尺寸公差帶（簡(jiǎn)稱公差帶），如圖3-1所示。圖3—1公差帶圖

4.標(biāo)準(zhǔn)公差：用以確定公差帶大小的任一公差稱為標(biāo)準(zhǔn)公差。

5.基本偏差：一般為靠近零線的那個(gè)偏差。

3.1.3配合的術(shù)語(yǔ)及定義

1．配合基本尺寸相同、相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的位置關(guān)系。

2．間隙（X）或過(guò)盈（Y）孔的尺寸減去與之相配合的軸的尺寸所得的代數(shù)差。當(dāng)差值為正時(shí)稱為間隙，用符號(hào)“X”表示；差值為負(fù)時(shí)稱為過(guò)盈，用符號(hào)“Y”表示。

3.配合種類（1）間隙配合，如圖3-2所示圖3—2間隙配合（2）過(guò)盈配合，如圖3-3所示圖3—3過(guò)盈配合圖3—4過(guò)渡配合

（3）過(guò)渡配合，如圖3-4所示（4）配合公差間隙配合

過(guò)盈配合

過(guò)渡配合

在上式中，將極限間隙、極限過(guò)盈分別用孔、軸的極限尺寸或極限偏差代入，可將三種配合的配合公差改為：

例3-1

已知基本尺寸為Φ30的孔和軸，孔的最大極限尺寸為Φ30.041mm，孔的最小極限尺寸為Φ30.020mm；軸的最大極限尺寸為Φ29.993mm，軸的最小極限尺寸為Φ29.980mm。求孔、軸的極限偏差及公差，并畫出尺寸公差帶圖。

解：孔的極限偏差

ES=Dmax—D=30.041—30=+0.041（mm）

EI=Dmin—D=30.020—30=+0.020（mm）孔的公差

Th=ES—EI=（+0.041）-（+0.020）=0.021（mm）軸的極限偏差

es=dmax—d=29.993—30=—0.007（mm）

ei=dmin—d=29.980—30=—0.020（mm）軸的公差Ts=es—ei=（—0.007）—（—0.020）=0.013（mm）公差帶如圖3—5所示。圖3—5公差帶圖例3-2

若已知某配合的基本尺寸為Φ60mm，配合公差Tf=49μm，最大間隙Xmax=+19μm，孔的公差Th=30μm，軸的下偏差ei=+11μm。試畫出該配合的尺寸公差帶圖和配合公差帶圖。解：（1）求孔和軸的極限偏差由得由Ts=es-ei得

由Xmax=ES-ei得（2）求最大過(guò)盈由ES＞ei且EI＜es可知，此配合為過(guò)渡配合。則由得（3）畫出公差帶圖，如圖3—6所示。圖3—6尺寸公差帶圖和配合公差帶圖3.2極限與配合的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3.2.1基準(zhǔn)制1．基孔制如圖3-7（a）所示。在基孔制配合中，孔稱為基準(zhǔn)孔，基本偏差代號(hào)為H，其公差帶在零線上方，基本偏差為下偏差，且下偏差EI=0

2．基軸制如圖3-7（b）所示。在基軸制配合中，軸稱為基準(zhǔn)軸，基本偏差代號(hào)為h，其公差帶在零線下方，基本偏差為上偏差，且上偏差es=0。（a）基孔制(b)基軸制圖3-7配合制3.2.2標(biāo)準(zhǔn)公差系列

1.標(biāo)準(zhǔn)公差因子對(duì)于基本尺寸≤500mm，IT5～I(xiàn)T18的公差單位的計(jì)算公式如下：D≤500mm

500≤D≤3150mm

式中，a為公差等級(jí)系數(shù)；i（I）為標(biāo)準(zhǔn)公差因子（單位為μm）；D為基本尺寸段的幾何平均值（單位為mm）。2．公差等級(jí)及其代號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)置了20個(gè)公差等級(jí)，其代號(hào)依次為IT01，IT0，IT1，…，IT18，其中IT01精度最高,其余依次降低。3．基本尺寸分段常用尺寸（≤500mm）的尺寸分為13個(gè)尺寸段

3.2.3基本偏差系列1．基本偏差代號(hào)及其特點(diǎn)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)孔和軸各規(guī)定了28種基本偏差，其代號(hào)用一個(gè)或兩個(gè)拉丁字母表示，其中孔用大寫字母表示，軸用小寫字母表示。如圖3-8所示。圖3—8基本偏差系列對(duì)于孔：代號(hào)A～H的基本偏差為下偏差EI，除H基本偏差為零外，其余均為正值，代號(hào)J～ZC的基本偏差為上偏差ES，除JKMN外，其余皆為負(fù)值。對(duì)于軸：代號(hào)a～h的基本偏差為上偏差es，除h基本偏差為零外，其余均為負(fù)值；代號(hào)j～zc的基本偏差為下偏差ei，除j和k外，其余皆為負(fù)值?；酒钍强拷憔€的那個(gè)極限偏差，而另一個(gè)極限偏差的數(shù)值可由基本偏差和標(biāo)準(zhǔn)公差,按下列公式計(jì)算：基本偏差為下偏差時(shí)，另一極限偏差：

ES=EI+Th

es=ei+Ts基本偏差為上偏差時(shí)，另一極限偏差：

EI=ES—Th

ei=es—Ts3.2.4極限與配合在圖樣上的標(biāo)注1.零件圖中尺寸公差帶的標(biāo)注如圖3-9所示2.裝配圖中配合的三種標(biāo)注方法,如圖3-10所示圖3-10配合的標(biāo)注方法圖3-9零件圖的標(biāo)注方法

例3-3試用查表法確定孔和軸的極限偏差，計(jì)算兩種配合的極限過(guò)盈，并畫出公差帶圖。解（1）查表確定孔和軸的標(biāo)準(zhǔn)公差，查表得：IT7=21μm，IT6=13μm

（2）查表確定孔和軸的基本偏差孔：查表，H的基本偏差EI=0μm，S的基本偏差

ES=-35+=-35+8=-27μm

軸：查表，h的基本偏差es=0μm，s的基本偏差

ei=+35μm。（3）計(jì)算孔和軸的另一個(gè)極限偏差

孔：H7的另一個(gè)極限偏差ES=EI+IT7=（0+21）

μm=+21μm，

S7的另一個(gè)極限偏差EI=ES-IT7=(-27-21)μm

=-48μm。軸：h6的另一個(gè)極限偏差ei=es-IT6=(0—13)

μm=-13μm，

S6的另一個(gè)極限偏差es=ei+IT6=(+35+13)μm=+48μm。（4）計(jì)算極限過(guò)盈通過(guò)計(jì)算，可知兩種配合的極限過(guò)盈相同，所以的配合性質(zhì)相同。（5）標(biāo)出極限偏差（6）畫出公差帶圖，如圖3-11所示。

圖3-11公差帶圖3.2.5國(guó)標(biāo)中規(guī)定的公差帶與配合1.優(yōu)先、常用和一般用途公差帶圖3-12列出了軸的一般公差帶119種，其中，常用公差帶（方框內(nèi)的）59種，優(yōu)先公差帶（圓圈中）13種。圖3-12一般、常用和優(yōu)先的軸公差帶

圖3-13列出了孔的一般公差帶105種，常用公差帶（方框內(nèi)的）44種，優(yōu)先公差帶（圓圈中）13種。選用公差帶時(shí)，應(yīng)按優(yōu)先、常用、一般公差帶的順序選取。圖3-13一般、常用和優(yōu)先的孔公差帶在此基礎(chǔ)上，標(biāo)準(zhǔn)又規(guī)定了基孔制常用配合59種，優(yōu)先配合（方框內(nèi)的）13種，見(jiàn)表3-1?；S制的常用配合47種，優(yōu)先配合（方框內(nèi)的）13種，見(jiàn)表3-2。表3-1基孔制優(yōu)先、常用配合表3-2基軸制優(yōu)先、常用配合

3.3.1基準(zhǔn)制的選擇

1.一般情況下優(yōu)先選用基孔制配合

2.在某些情況下應(yīng)選用基軸制

3.與標(biāo)準(zhǔn)件配合時(shí)應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)件確定

4.特殊需要時(shí)采用非基準(zhǔn)制配合

3.3.2公差等級(jí)的選擇

選擇公差等級(jí)的原則是，在滿足使用性能的前提下，盡量選取較低的公差等級(jí)。3.3極限與配合的選擇3.3.3配合種類的選擇

1.配合種類的選擇，如表3-3所示。無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)需傳遞力矩精確定心不可拆卸過(guò)盈配合可拆卸過(guò)渡配合或基本偏差為H（h）的間隙配合加鍵、銷緊固件不需精確定心間隙配合加鍵、銷緊固件不需傳遞力矩過(guò)渡配合或過(guò)盈較小的過(guò)盈配合有相對(duì)運(yùn)動(dòng)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)基本偏差為H（h）、G（g）等過(guò)盈配合轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)基本偏差為A～F（a～f）等間隙配合表3-3配合種類的選擇

2.配合種類選擇的方法

配合種類的選擇方法有三種：計(jì)算法、試驗(yàn)法和類比法。

3.用類比法選擇配合時(shí)應(yīng)考慮的因素（1）受載荷情況

（2）孔和軸的定心精度要求（3）拆裝情況（4）配合件的結(jié)合長(zhǎng)度和形位誤差（5）孔和軸工作時(shí)的溫度影響（6）裝配變性的影響（7）生產(chǎn)類型

4.選用實(shí)例例3-6

某配合的基本尺寸為Φ50mm，要求間隙在0.022～0.066mm之間，試確定此配合的孔和軸的公差帶和配合代號(hào)。解：（1）選擇基準(zhǔn)制由于沒(méi)有特殊要求，所以應(yīng)優(yōu)先選用基孔制，即孔的基本偏差代號(hào)為H，EI=0

（2）確定孔、軸的公差等級(jí)由已知給定條件可知，此孔、軸的配合為間隙配合，其允許的配合公差為因?yàn)?，假設(shè)孔與軸為同級(jí)配合，則查表3-2可知，0.022mm介于IT6=0.016mm和IT7=0.025mm之間，而在這個(gè)公差等級(jí)范圍內(nèi)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求孔比軸低一級(jí)配合，于是取孔的公差等級(jí)為IT7，軸的公差等級(jí)為IT6IT6+IT7=0.016mm+0.025mm=0.041mm≤Tf

（3）確定軸的基本偏差代號(hào)由于采用的是基孔制配合，則孔的基本偏差代號(hào)為H7，孔的基本偏差為EI=0，孔的另一個(gè)極限偏差為ES=EI+IT7=0+0.025=+0.025mm，所以孔的公差帶為

因?yàn)槭情g隙配合，Xmin=EI-es=0-es=0.022mm，所以es=-0.022mm。查表3—3，取軸的基本偏差es=-0.025mm，則ei=es-IT6=（-0.025-0.016）mm=-0.041mm，所以軸的公差帶為（4）選擇的配合為（5）驗(yàn)算Xmax=ES—ei=[(+0.025)—(—0.041)]mm=0.066mmXmin=EI—es=[0—(—0.025)]mm=0