(第7章典型結(jié)合件的精度設(shè)計(jì)及其檢測(cè))機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)

第七章典型結(jié)合件的精度設(shè)計(jì)及其檢測(cè)二、鍵結(jié)合的互換性

本章主要內(nèi)容三、螺紋結(jié)合的互換性四、圓錐結(jié)合的互換性重點(diǎn)要求

抓住每種零部件的公差特點(diǎn)； 掌握各結(jié)合的配合的選擇及應(yīng)用； 掌握各結(jié)合公差帶及配合的圖樣標(biāo)注方法。一、滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)一、滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)軸承圖樣軸承外觀1、滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承的組成：外圈內(nèi)圈滾動(dòng)體保持器7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)常見(jiàn)的滾動(dòng)體有五種形狀；一種是球形，四種是滾子。7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)2、滾動(dòng)軸承的分類按承載方向向心軸承推力軸承接觸角

—滾動(dòng)體與外圈滾道接觸點(diǎn)（或線）的法線與徑向平面之間的夾角。接觸角越大，承受軸向載荷的能力越強(qiáng)7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)按滾動(dòng)體形狀分球軸承滾子軸承圓柱滾子圓錐滾子球面滾子滾針在外廓尺寸相同的條件下，滾子軸承比球軸承的承載能力和耐沖擊能力都好，但球軸承摩擦小、高速性能好。

7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)二、滾動(dòng)軸承的互換性與精度

在機(jī)器中，軸承內(nèi)圈d與軸徑配合，外圈D與殼體孔配合，為完全互換。

由于內(nèi)外圈與滾動(dòng)體配合非常精密，故采用不完全互換。φdφD本節(jié)主要解決軸承內(nèi)圈與軸、外圈與殼體孔的配合。1、滾動(dòng)軸承結(jié)合的互換性7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)

滾動(dòng)軸承按其內(nèi)外圈基本尺寸的公差和旋轉(zhuǎn)精度分為五級(jí)：其名稱和代號(hào)由低到高分別為：GB/T307.3-2005

2、滾動(dòng)軸承的精度

/P0(G)/P6(E)/P5(D)/P4(C)/P2(B)—普通級(jí)—中等級(jí)精密級(jí)—超精級(jí)應(yīng)用最廣，一般減速器、電機(jī)等精密傳動(dòng)軸、普通機(jī)床主軸精密機(jī)床主軸、精密儀器機(jī)構(gòu)高精度機(jī)床和儀器主軸7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)G、E、D、C四種精度等級(jí)軸承的價(jià)格之比大約是1:2:3:7，用得最多的是G級(jí)軸承，凡軸承上沒(méi)有精度等級(jí)標(biāo)記的就是G級(jí)滾動(dòng)軸承內(nèi)、外經(jīng)公差帶的特點(diǎn)：滾動(dòng)軸承配合采用的基準(zhǔn)制：

φdφD內(nèi)圈與軸頸：φd——基孔制

外圈與座孔：φD——基軸制

理由：需要注意的是：軸承的公差帶并非采用一般的公差帶，而是采用軸承標(biāo)準(zhǔn)專門規(guī)定的公差帶，內(nèi)外徑公差帶的分布如下：軸承是標(biāo)準(zhǔn)件7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)/P0/P6/P5/P4/P2/P0/P6/P5/P4/P2+0－Dd軸承外徑Dmp的公差帶軸承內(nèi)徑dmp的公差帶+0－軸承公差帶的特點(diǎn)是：1、所有公差帶是單向負(fù)偏差，上偏差為0；2、上下偏差所限制的是平均直徑的實(shí)際偏差。注意：內(nèi)徑用d表示，外徑用D表示，與前面的孔軸規(guī)定的表示方法不一致7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)表7－10、11向心軸承內(nèi)圈公差；外圈公差（P145-146）3、滾動(dòng)軸承與結(jié)合件的配合

軸承內(nèi)圈公差帶d軸徑公差帶共17種，多為過(guò)渡或小過(guò)盈配合與軸承內(nèi)圈配合的軸頸公差帶7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)

軸承外圈公差帶D外殼孔公差帶共16種，大多為過(guò)渡配合與軸承外圈配合的殼體孔公差帶7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)

由于軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，所以軸承配合的選擇就是確定與軸承相配合的軸頸和殼體孔的公差帶代號(hào)。主要依據(jù)以下幾點(diǎn)：1、軸承內(nèi)外圈相對(duì)于負(fù)荷的方向；2、軸承承受負(fù)荷的大小；3、軸承的游隙；4、其他工作條件。三、滾動(dòng)軸承結(jié)合的精度設(shè)計(jì)7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)

機(jī)器工作時(shí)，軸上的作用力作用在軸承上，套圈與負(fù)荷有三種關(guān)系：（1）軸承內(nèi)外圈相對(duì)于負(fù)荷的方向局部負(fù)荷旋轉(zhuǎn)負(fù)荷擺動(dòng)負(fù)荷—套圈相對(duì)負(fù)荷方向固定。

通常采用較松的配合?！兹ο鄬?duì)負(fù)荷方向旋轉(zhuǎn)。

通常采用較緊的配合?！兹ο鄬?duì)負(fù)荷方向擺動(dòng)。

通常采用較旋轉(zhuǎn)負(fù)荷稍松的配合。1、軸頸和座孔的尺寸精度7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)（2）軸承承受負(fù)荷的大小根據(jù)軸承實(shí)際承受的當(dāng)量徑向動(dòng)負(fù)荷Pr和額定動(dòng)負(fù)荷Cr的關(guān)系，可將負(fù)荷大小分為三種類型：輕負(fù)荷Pr≤0.07Cr

正常負(fù)荷0.07Cr＜Pr≤0.15Cr

重負(fù)荷Pr＞0.15Cr軸承在負(fù)載的作用下，套圈會(huì)發(fā)生變形，使配合面受力不均勻，引起松動(dòng)。負(fù)荷越重，配合應(yīng)該越緊。7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)（3）軸承的徑向游隙

游隙是滾動(dòng)體與內(nèi)外圈之間的間隙包括徑向游隙和軸向游隙。軸承游隙分為2、0、3、4、5組一般機(jī)器上，軸承與軸孔配合松緊適中，多選用0組游隙。當(dāng)軸承與軸孔配合較緊時(shí)，應(yīng)選大游隙軸承，3、4、5。7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)1）軸承工作的溫度2）軸是否軸向游動(dòng)3）軸承的旋轉(zhuǎn)速度4）整體或剖分式外殼（4）其他因素考慮上述因素后，就可確定軸頸及外殼孔的公差帶，這里最關(guān)鍵的因素是：軸承套圈相對(duì)于負(fù)荷的方向和軸承承受負(fù)荷的大??；表7－13、14軸頸公差帶的應(yīng)用表7－12、15座孔公差帶的應(yīng)用7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)2、軸徑和外殼孔形位公差與粗糙度形位公差軸頸、外殼孔軸肩、孔肩表7－16軸頸與外殼孔的形位公差表7－17軸頸與外殼孔的粗糙度7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)3、圖樣標(biāo)注

在裝配圖上的標(biāo)注：φ55j6φ100H7在裝配圖上，不用標(biāo)注軸承的公差等級(jí)代號(hào)，只需標(biāo)注與之相配合的軸頸和殼體孔的公差帶代號(hào)。7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)在零件圖上的標(biāo)注：0.0040.01

AA0.631.25A0.025A0.011.62本節(jié)結(jié)束7.1滾動(dòng)軸承配合的精度設(shè)計(jì)7.2鍵結(jié)合的互換性鍵的作用：（1）傳遞轉(zhuǎn)矩（3）導(dǎo)向鍵的分類單鍵花鍵平鍵半圓鍵楔形鍵普通平鍵導(dǎo)向平鍵矩形花鍵漸開(kāi)線花鍵(矮胖)本章只介紹普通平鍵和矩形花鍵的精度設(shè)計(jì)。(2)傳遞運(yùn)動(dòng)

平鍵結(jié)合和花鍵結(jié)合在機(jī)器的鍵結(jié)合中有著廣泛的應(yīng)用。花鍵分為矩形花鍵和漸開(kāi)線花鍵兩種，以矩形花鍵應(yīng)用最多。平鍵結(jié)合花鍵結(jié)合7.2鍵結(jié)合的互換性平鍵配合尺寸：鍵寬b；非配合尺寸：鍵高h(yuǎn)，鍵長(zhǎng)L

1、平鍵結(jié)合的特點(diǎn)一、平鍵結(jié)合7.2鍵結(jié)合的互換性基軸制平鍵配合的基準(zhǔn)制

平鍵是由型鋼制成的標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)第3章所講的基準(zhǔn)制的選擇原則可知：鍵與軸槽配合采用

鍵與輪轂槽配合采用

基軸制

平鍵國(guó)標(biāo)只規(guī)定了一種公差帶:H87.2鍵結(jié)合的互換性配合種類寬度b公差帶應(yīng)用鍵軸鍵槽輪轂鍵槽松聯(lián)結(jié)h8H9D10導(dǎo)向平鍵，輪轂在軸上移動(dòng)正常聯(lián)結(jié)N9Js9輪轂與軸相對(duì)固定，載荷不大緊密聯(lián)結(jié)P9P9載荷較大，有沖擊或雙向扭矩。平鍵的配合種類有三種：松聯(lián)結(jié)正常聯(lián)結(jié)緊密聯(lián)結(jié)2、平鍵結(jié)合的精度選擇7.2鍵結(jié)合的互換性松聯(lián)結(jié)正常聯(lián)結(jié)緊密聯(lián)結(jié)h8h8h8平鍵結(jié)合的公差帶圖7.2鍵結(jié)合的互換性3.配合表面的對(duì)稱度的選用

為保證鍵與鍵槽的配合要求，需規(guī)定鍵槽兩側(cè)面的中心平面對(duì)其軸線的對(duì)稱度公差。其公差值按GB/T1184－2001取7～9級(jí)。對(duì)稱度軸槽標(biāo)注示例圖輪轂槽標(biāo)注示例圖AABB7.2鍵結(jié)合的互換性配合表面：表面粗糙度Ra上限值一般取1.6～3.2μm；取6.3μm。

4.配合表面的表面粗糙度的選用

非配合表面:Ra3.2Ra6.3Ra3.2Ra6.3軸槽標(biāo)注示例圖輪轂槽標(biāo)注示例圖7.2鍵結(jié)合的互換性5、平鍵配合的圖樣標(biāo)注

例：某軸孔配合為φ25H8/h7，采用正常普通平鍵聯(lián)結(jié)，試確定軸槽和輪轂槽的公差，并將它們標(biāo)注在零件圖上。(8級(jí))軸槽標(biāo)注示例圖輪轂槽標(biāo)注示例圖表7－20平鍵的公稱尺寸和槽深的尺寸及極限偏差(P156)表7－21平鍵、鍵及鍵槽剖面尺寸及公差(P157)二、花鍵配合1、花鍵按鍵齒形分類

矩形花鍵聯(lián)結(jié)應(yīng)用最廣泛花鍵的優(yōu)點(diǎn)：定心精度高；導(dǎo)向性好；承載能力強(qiáng)

7.2鍵結(jié)合的互換性小徑d定心內(nèi)花鍵外花鍵N×d×D×B＝6×23×26×6其表示方法為：2、矩形花鍵的基本尺寸及定心方式

（GB/T1144-2001)規(guī)定，矩形花鍵用小徑定心

7.2鍵結(jié)合的互換性D，d，B為單一尺寸，查尺寸公差表P161表7-23

定心尺寸d精度要求高；非定心尺寸，精度較低。

配合制度：基孔制

；一般用途，精密傳動(dòng)

3、矩形花鍵的公差與配合

7.2鍵結(jié)合的互換性內(nèi)、外花鍵小徑d的極限尺寸應(yīng)遵守包容要求

位置度公差（鍵、槽對(duì)稱度等）按GB/T1144-2001選取，P161表7-24、7-256×7H11EQS

E

34H10

6.3

28H7

3.2

0.02

M

A

M

A

34a11

0.8

3.2

6×7d10EQS

0.02

M

A

M

E

A

矩形花鍵的位置度公差標(biāo)注4、矩形花鍵的形位公差

7.2鍵結(jié)合的互換性6×7H11EQS

E

34H10

6.3

A

28H7

3.2

A

0.015

28h7

34a11

0.8

3.2

E

6×7d10EQS

A

0.015

A

矩形花鍵的對(duì)稱度公差標(biāo)注7.2鍵結(jié)合的互換性加工表面內(nèi)花鍵外花鍵Ra不大于小徑1.60.8大徑6.33.2鍵側(cè)6.31.6花鍵表面粗糙度推薦值(μm)（P162表7-26）5、矩形花鍵的表面粗糙度

7.2鍵結(jié)合的互換性

矩形花鍵的尺寸公差帶代號(hào)和配合代號(hào)按照花鍵規(guī)格規(guī)定的次序標(biāo)注，即N×d×D×B

其中：N：鍵數(shù)，d：小徑，D：大徑，B：鍵寬內(nèi)花鍵：外花鍵：花鍵副：

6、矩形花鍵連接的圖樣標(biāo)注

7.2鍵結(jié)合的互換性N×d×D×B＝6×23×26×6表示方法為：矩形花鍵連接的圖樣標(biāo)注

7.2鍵結(jié)合的互換性本節(jié)結(jié)束根據(jù)螺紋的用途，可將其分為以下三類：緊固螺紋傳動(dòng)螺紋管螺紋

用于連接和緊固各種機(jī)械零件

使用要求：保證旋合性和連接強(qiáng)度

用于傳遞動(dòng)力和位移使用要求：傳遞動(dòng)力可靠，傳遞位移準(zhǔn)確

用于管道系統(tǒng)中的管件連接

使用要求：保證連接強(qiáng)度和密封性

7.3螺紋結(jié)合的互換性一、螺紋結(jié)合的特點(diǎn)

基本牙型：螺紋軸線的剖面上螺紋的輪廓形狀；削去頂部和底部后所形成的內(nèi)、外螺紋共有的理論牙型。是規(guī)定螺紋極限偏差的基礎(chǔ)。

1、普通螺紋的基本牙型和主要參數(shù)

7.3螺紋結(jié)合的互換性7.3螺紋結(jié)合的互換性

大徑(D、d）

—與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相切的假想圓柱的直徑。是公稱直徑

小徑（D1、d

1）—與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相切的假想圓柱的直徑。

中徑（D2、d

2）—螺紋牙型上溝槽和凸起寬度相等的地方假想圓柱的直徑。7.3螺紋結(jié)合的互換性螺距（P）:指相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)的軸向距離。牙型角(α):指在螺紋牙型上，相鄰牙側(cè)間的夾角。

牙型半角(α/2):指在螺紋牙型上，牙側(cè)與螺紋軸線的垂線間的夾角。旋合長(zhǎng)度:指兩個(gè)相互配合的螺紋沿螺紋軸線方向相互旋合部分的長(zhǎng)度。

2.影響螺紋結(jié)合精度的因素幾何參數(shù)大徑d、D小徑D1、d1中徑D2、d2牙型角α、牙側(cè)角α1、α2螺距P旋合長(zhǎng)度影響螺紋結(jié)合精度的幾何參數(shù)誤差Δd2、ΔD2ΔP∑7.3螺紋結(jié)合的互換性

(1)螺紋的基本偏差

螺紋的基本偏差用來(lái)確定公差帶相對(duì)于基本牙型的位置。與一般軸孔類似

螺紋公差帶由基本偏差和公差兩個(gè)要素構(gòu)成。內(nèi)螺紋：G、H兩種外螺紋：e、f、g、h四種1、普通螺紋的公差帶二、普通螺紋的公差與配合7.3螺紋結(jié)合的互換性

螺紋公差用來(lái)確定公差帶的大小，它表示允許螺紋直徑的尺寸變動(dòng)范圍。GB/T197—2003對(duì)螺紋中徑和頂徑規(guī)定的公差等級(jí)如下：

(2）螺紋的公差等級(jí)

螺紋直徑公差等級(jí)內(nèi)螺紋小徑D14、5、6、7、8內(nèi)螺紋中徑D24、5、6、7、8外螺紋大徑d4、6、8外螺紋中徑d23、4、5、6、7、8、97.3螺紋結(jié)合的互換性

將螺紋公差等級(jí)代號(hào)和基本偏差代號(hào)組合，就構(gòu)成了螺紋公差帶代號(hào)，例如：

5H6H——表示內(nèi)螺紋中徑公差帶代號(hào)為5H、頂徑（小徑）公差帶代號(hào)為6H。

6f——表示外螺紋中徑與頂徑（大徑）公差帶代號(hào)相同，均為6f。

切記中徑公差帶代號(hào)在前，頂徑公差帶代號(hào)在后。與一般軸孔相反。7.3螺紋結(jié)合的互換性

(3）螺紋的公差帶代號(hào)

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了三組旋合長(zhǎng)度： 短旋合長(zhǎng)度組——S

中等旋合長(zhǎng)度組——N

和長(zhǎng)旋合長(zhǎng)度組——L（4）螺紋的旋合長(zhǎng)度

設(shè)計(jì)時(shí)通常采用中等旋合長(zhǎng)度；強(qiáng)度較低零件上的螺紋，應(yīng)選擇長(zhǎng)旋合長(zhǎng)度；對(duì)空間位置受限制或受力不大的螺紋，可選擇短旋合長(zhǎng)度；對(duì)于調(diào)整用的螺紋，可根據(jù)調(diào)整行程的長(zhǎng)短選擇旋合長(zhǎng)度。7.3螺紋結(jié)合的互換性１、螺紋的公差精度及其選用

三、螺紋的精度設(shè)計(jì)螺紋的公差精度分為：精密級(jí)、中等級(jí)、粗糙級(jí)

公差精度和公差等級(jí)有何關(guān)系呢？

公差等級(jí)僅反映了中經(jīng)和頂徑尺寸精度的高低，但要綜合評(píng)價(jià)螺紋質(zhì)量，還應(yīng)考慮旋合長(zhǎng)度，因?yàn)樾祥L(zhǎng)度越長(zhǎng)的螺紋，產(chǎn)生的螺距累積誤差就越大。公差等級(jí)旋合長(zhǎng)度公差精度一般用途的螺紋多采用中等級(jí)

7.3螺紋結(jié)合的互換性２、螺紋公差帶與配合的選用

9e8e(g8g)(8e)8g8H(8G)7H(7G)粗糙

(7e6e)(7g6g)(7h6h)6e6f6h(5h6h)(5g6g)7H(7G)6G

5H(5G)

中等

(5h4h)(5g4g)4h(4g)(3h4h)6H5H4H精密LNSLNS外螺紋公差帶

內(nèi)螺紋公差帶公差精度

6H6g帶方框的紅色字體為大量生產(chǎn)的緊固螺紋。括號(hào)內(nèi)字體。紅色字體一般字體7.3螺紋結(jié)合的互換性3、螺紋標(biāo)記簡(jiǎn)化標(biāo)記：1、粗牙螺紋的螺距可省略不標(biāo)注；

2、公差帶６H和６g不標(biāo)注；

3、中等旋合長(zhǎng)度組代號(hào)N不標(biāo)注；

4、右旋螺紋不標(biāo)注旋向代號(hào)。M12×1－5h6h－L－LH

螺紋特征代號(hào)旋向代號(hào)（左旋）

旋合長(zhǎng)度為L(zhǎng)組（數(shù)值不標(biāo)注）

外螺紋公差帶（中徑5h，頂徑6h）

尺寸代號(hào)（公稱直徑為12mm，單線細(xì)牙螺紋，螺距為1mm）

內(nèi)螺紋：M20×1.5

左—6G

內(nèi)外螺紋配合時(shí)：M20×2—6H/5g6g—S

7.3螺紋結(jié)合的互換性1、作用中徑

作用中徑（d2fe、D2fe）——

在規(guī)定的旋合長(zhǎng)度內(nèi)，恰好包容實(shí)際外螺紋的假想內(nèi)螺紋的中徑，稱為該外螺紋的作用中徑。

d2fe7.3螺紋結(jié)合的互換性四、普通螺紋的合格性判斷

2、螺紋中徑合格性判斷原則（泰勒原則）

實(shí)際螺紋的作用中徑不允許超出最大實(shí)體牙型的中徑，并且實(shí)際螺紋任何部位的實(shí)際中徑不允超出最小實(shí)體牙型的中徑。

對(duì)于外螺紋