公差與配合1確定.ppt

第十一章 公差與配合 參考書目： 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).主編：吳 宗 澤 、羅 圣 國(guó). 高等教育出版社 公差配合與測(cè)量技術(shù).主編：胡照海. 人民郵電出版社 公差與檢測(cè)技術(shù).主編：付風(fēng)嵐、胡業(yè)發(fā). 科學(xué)技術(shù)出版社,目 次 第1節(jié) 緒論 第2節(jié) 尺寸公差與檢測(cè)的基本規(guī)定與選用 第3節(jié) 形位公差與檢測(cè) 第4節(jié) 表面粗糙度及測(cè)量 第5節(jié) 圓錐的公差配合及測(cè)量 第6節(jié) 常用結(jié)合件的公差與檢測(cè) 第7節(jié) 漸開線圓柱齒輪的公差與檢測(cè),1、尺寸標(biāo)注 2、A、B兩處尺寸標(biāo)注 3、A、B跳度 4、A、B 圓柱度,第1節(jié) 緒論 1.1 互換性概念 互換性就是指機(jī)器零部件相互之間可以替換，而且保證使用要求的一種特性。 互換性可以分為廣義互換性和狹義互換性。廣義互換性是指機(jī)器的零件在各種性能方面都具有互換性，如零件的幾何參數(shù)、力學(xué)性能、抗腐蝕性、熱變形、電導(dǎo)性等。狹義互換性是指機(jī)器的零部件只滿足幾何參數(shù)方面的要求，如尺寸、形狀、位置和表面粗糙度的要求。,本章我們主要介紹零件的幾何參數(shù)的互換性： 包括零件的尺寸、形狀和相互位置的互換性。,1.2 標(biāo)準(zhǔn)化概念 現(xiàn)代制造業(yè)的特點(diǎn)是規(guī)模大、分工細(xì)、協(xié)作單位多、互換性要求高。 標(biāo)準(zhǔn)化包含了標(biāo)準(zhǔn)制訂、貫徹和修訂標(biāo)準(zhǔn)的全部過(guò)程。（ISO9000） 在機(jī)械制造中，標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)互換性的必要前提。,有利于組織專業(yè)化生產(chǎn)； 產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，縮短設(shè)計(jì)周期； 維修時(shí)易更換配件，減少修理時(shí)間和費(fèi)用，保證設(shè)備原有的性能。,1.3 互換性的作用,第2節(jié) 尺寸公差與檢測(cè)的基本規(guī)定與選用 2.1 公差與配合的基本術(shù)語(yǔ)和定義 2.1.1 與尺寸有關(guān)的術(shù)語(yǔ)和定義 (1)基本尺寸 ：設(shè)計(jì)時(shí)給定的尺寸稱為基本尺寸。 孔的基本尺寸為D，軸的基本尺寸d?？字饕笀A柱形內(nèi)表面。軸主要指圓柱形外表面。 (2)實(shí)際尺寸：通過(guò)實(shí)際測(cè)量得到的尺寸 。由于測(cè)量誤差的存在，所以實(shí)際尺寸并非是尺寸的真值。 (3)極限尺寸：允許尺寸變動(dòng)的兩個(gè)界線值，以基本尺寸為基數(shù)來(lái)確定，分為最大極限尺寸和最小極限尺寸： 孔的最大極限尺寸Dmax，最小極限尺寸Dmin； 軸的最大極限尺寸dmax，最小極限尺寸：dmin,2.1.2 與公差偏差有關(guān)的術(shù)語(yǔ)和定義 (1)尺寸偏差 某一尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差，稱為尺寸偏差，簡(jiǎn)稱偏差。 實(shí)際尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差，稱為實(shí)際偏差。極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差，稱為極限偏差。極限偏差有兩個(gè)： 最大極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差，稱為上偏差?？椎纳掀钜源?hào)ES表示，軸的上偏差以es表示，即：,最小極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差，稱為下偏差?？椎南缕钜源?hào)EI表示，軸的下偏差以代號(hào)ei表示。以公式表示為： 為方便起見，通常在圖樣上標(biāo)注極限偏差而不標(biāo)極限尺寸。 (2)尺寸公差 允許尺寸的變動(dòng)量，稱為尺寸公差，簡(jiǎn)稱公差。以代號(hào)T表示。 公差等于最大極限尺寸與最小極限尺寸的代數(shù)差。也等于上偏差與下偏差的代數(shù)差。,孔公差： 軸公差： 圖2.1 公差與配合示意圖,(3)零線與公差帶 公差帶由“公差帶大小”和“公差帶位置”兩個(gè)要素組成。在公差帶圖中，由代表上、下偏差的兩條直線所限定的一個(gè)區(qū)域，稱為尺寸公差帶。 在公差與配合圖解（簡(jiǎn)稱公差帶圖）中，確定偏差的一條基準(zhǔn)直線，稱為零線。 通常用零線來(lái)表示基本尺寸。 圖2.2 公差帶圖,例一：已知孔、軸基本尺寸為25mm, Dmax= 25.021mm，Dmin=25.000mm，dmax= 24.980mm，dmin= 24.967mm。求孔與軸的極限偏差和公差，并注明孔與軸的極限偏差在圖樣上如何標(biāo)注。,mm,mm,解:孔的上偏差 ES=DmaxD=25.02125=+0.021mm 孔的下偏差 EI=DminD=25-25=0 軸的上偏差 es=dmaxd=24.980-25=-0.02mm 軸的下偏差 ei=dmind=24.967-25=-0.033 mm 孔的公差： 軸的公差：,在圖樣上的標(biāo)注,+0.021 0,軸為25,-0.020 -0.033,孔為25,配合：是指基本尺寸相同、相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系。 機(jī)器中，不同孔和軸的配合有不同的松緊要求。松緊程度用間隙和過(guò)盈的大小表示。 所謂間隙或過(guò)盈，就是孔的尺寸與軸的尺寸代數(shù)差，此差值為正時(shí)是間隙；為負(fù)時(shí)是過(guò)盈。 配合分類：間隙配合、過(guò)盈配合、過(guò)渡配合,2.1.3 與配合有關(guān)的術(shù)語(yǔ)和定義,Xmax=Dmaxdmin Xmin=Dmindmax,具有間隙（包括最小間隙等于零）的配合。它的特點(diǎn)是孔的公差帶在軸的公差帶之上。（正）,1）間隙配合,Ymax=Dmindmax Ymin=Dmaxdmin,具有過(guò)盈（包括最小過(guò)盈等于零）的配合。其特點(diǎn)為孔的公差帶在軸的公差帶之下（負(fù)）,2）過(guò)盈配合,過(guò)渡配合：可能具有間隙或過(guò)盈的配合。此時(shí)，孔的公差帶與軸的公差帶相互交疊,3）過(guò)渡配合,圖2.3 配合種類 (a)間隙配合 (b)過(guò)盈配合 (c)過(guò)渡配合,配合公差：間隙或過(guò)盈允許的變動(dòng)量，用Tf表示。它是表示配合松緊均勻程度配合精度的參量。,4）配合公差,尺寸精度設(shè)計(jì)原理,2.2 公差與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)成 2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)公差系列 (1)公差單位 是計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)公差的基本單位，是制定標(biāo)準(zhǔn)公差系列表格的基礎(chǔ)。 (2)公差等級(jí) 標(biāo)準(zhǔn)公差是指國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值中所列的、用以確定公差帶大小的任一公差值。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1800.31998將公差值劃分為01，0，1，18等20個(gè)公差等級(jí)，其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)公差代號(hào)為IT01，IT0，IT1，IT18，其中，01級(jí)精度最高，18級(jí)精度最低。,(3)公差值的計(jì)算 表2.1 基本尺寸500 mm時(shí)IT5IT8的公差（i標(biāo)準(zhǔn)公差因子) 表2.2 基本尺寸500 mm時(shí)IT01IT1的公差 (高精密級(jí)標(biāo)準(zhǔn)公差）,表2.3 基本尺寸500 mm時(shí)IT2IT4的公差（精密級(jí)） (4)尺寸分段,間隙配合,2.2.2 基本偏差系列 (1) 基本偏差的概念 圖2.4 基本偏差系列,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?；酒畹拇?hào)用21個(gè)字母和7個(gè)雙寫字母表示，共28個(gè)代號(hào)。,間隙配合,過(guò)渡配合,過(guò)盈配合,AG、H、JS、JZC,ag、h、js、jzc,基孔制基準(zhǔn)孔的公差帶在零線以上，其下偏差為零，以H為基準(zhǔn)孔的代號(hào)； 基軸制基準(zhǔn)軸的公差帶在零下以下，其上偏差為零，以h為基準(zhǔn)軸的代號(hào)；,(2)基準(zhǔn)制,公差帶在零線上方：ES=EI+IT；es=ei+IT 公差帶在零線下方：EI=ES-IT； ei=es-IT,公差帶中另一極限偏差的確定,基本偏差是確定公差帶位置的唯一標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)，而標(biāo)準(zhǔn)公差是確定公差帶寬度（大?。┑奈ㄒ粯?biāo)準(zhǔn)化參數(shù)。,(3)基本偏差的構(gòu)成規(guī)律 1)軸的基本偏差：（由基孔制配合為基礎(chǔ)） 軸的基本偏差值按公式計(jì)算得到（略） 2)孔的基本偏差：（由基軸制配合為基礎(chǔ)） 孔的基本偏差值按軸的基本偏差值，通過(guò)一定的換算規(guī)則得出。,換算前提：在孔、軸的同一公差等級(jí)或孔比軸低一級(jí)的配合條件下，當(dāng)基軸制配合中孔的基本偏差代號(hào)與基孔制配合中軸的基本偏差代號(hào)相當(dāng)（例如當(dāng)孔的F對(duì)軸的f ) 時(shí)，使基軸制形成的（F7/h6 ) 與基孔制形成的配合性質(zhì)（H7/f6)相同。,表2.5 基 本 尺 寸500 mm軸的基本偏差(GB/T 1800.31998),注：1.基本尺寸小于1 mm時(shí)，各級(jí)的a和b均不采用。 2.js的數(shù)值：對(duì)IT7IT11，若IT的數(shù)值(m)為奇數(shù)，則取,注：1.基本尺寸小于1 mm時(shí)，各級(jí)的A和B及大于8級(jí)的N均不采用。 2.特殊情況：當(dāng)基本尺寸大于250315 mm時(shí)，M6的ES等于-9 (不等于-11)。,圖2.5 孔的基本偏差換算規(guī)則 (a)通用規(guī)則(b)特殊規(guī)則,A-H,K-ZC,標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T8，J，K，M，N 標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T7，P-ZC ITn-孔的標(biāo)準(zhǔn)公差 ITn-1比孔一級(jí)高的軸的標(biāo)準(zhǔn)公差,通規(guī)： 同一字母表示的孔、軸基本偏差的絕對(duì)值相等，而符號(hào)相反,F7/h6-H7/f6,2.2.3 一般、常用及優(yōu)先選用的公差帶與配合 表2.7 一般（116）、常用(59)、優(yōu)先(13)軸公差帶,表2.8 一般105、常用44 、優(yōu)先13孔公差帶,表2.9 基孔制優(yōu)先、常用配合 注：H6/n5，H7/P6在基本尺寸小于或等于3 mm和H8/r7在小于或等于100 mm時(shí)，為過(guò)渡配合； 標(biāo)注號(hào)的配合為優(yōu)先配合。,表2.10 基軸制優(yōu)先、常用配合 注：標(biāo)注號(hào)的配合為優(yōu)先配合。,2.3 公差與配合的應(yīng)用 2.3.1 基準(zhǔn)制的選擇 加工工藝及測(cè)量經(jīng)濟(jì)性；結(jié)構(gòu)形式的合理性 (1)優(yōu)先選用基孔制 減少孔的定值和定值刀具、量具的規(guī)格和數(shù)量 (2)采用基軸制的場(chǎng)合,圖2.6 基軸制選擇示例,a 同一基本尺寸的某一段軸，必須與幾個(gè)不同配合的孔結(jié)合。 b 用于某些等直徑長(zhǎng)軸的配合。這類軸可用冷軋棒料不經(jīng)切削直接與孔配合。這時(shí)采用基軸制有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 C 用于某些特殊零、部件的配合，如滾動(dòng)軸承的外圈與基座孔的配合。,在下列情況下選用基軸制是有利的：,(3)混合配合的應(yīng)用 圖2.7 混合配合應(yīng)用示例1,圖2.8 混合配合應(yīng)用示例2,表2.11 公差等級(jí)及應(yīng)用舉例,2.3.2 公差等級(jí)的選擇,滿足使用條件，經(jīng)濟(jì)性好,圖2.15 公差等級(jí)與制造成本的關(guān)系,表2.12 各種加工方法的合理加工精度,2.3.3 配合的選擇 (1)類比法（經(jīng)驗(yàn)法） 表2.13 軸的基本偏差選用說(shuō)明,(2)計(jì)算法 (3)試驗(yàn)法 表2.14 工作情況對(duì)過(guò)盈或間隙的影響,表2.15 優(yōu)先配合選用說(shuō)明,試試看（課后作業(yè)）,例二 ： 查表確定30H8/f7和30F8/h7配合中孔、軸的極限偏差，計(jì)算兩對(duì)配合的極限間隙并繪制公差帶圖。,0.033 0,30f7= 30,0.020 0.041,解（1）查表確定30H8/f7配合中孔、軸的極限偏差 基本尺寸30查表IT7=21m, IT8=33m 對(duì)于基準(zhǔn)孔H8的EI=0,其ES為ES=EI+IT8=+33 對(duì)于f7得es=-20 m,其ei=es-IT7=-20-21=-41 m 由此可得30H8= 30,(2)查表確定30F8/h7配合中孔、軸的極限偏差 對(duì)于F8的EI=+20 m,其ES為ES=EI+IT8=20+33 =+53m 對(duì)于基準(zhǔn)軸h7得es=0 ,其ei=esIT7=-21 m 由此可得30F8= 30 30h7= 30,+0.053 +0.020,0 -0.021,(3) 計(jì)算30H8/f7和30F8/h7配合極限間隙 對(duì)于30H8/f7 Xmax=ES-ei=+33-(-41)=+74 m Xmin=EI-es=+20-0=+20 m 對(duì)于30F8/h7 Xmax=ES-ei=+53-(-21)=+74 m Xmin=EI-es=+20-0=+20 m,(4) 繪制公差帶圖,第3節(jié) 形位公差與檢測(cè) 3.1 概述 3.1.1 形位誤差的概念及影響 圖3.1 形狀誤差對(duì)配合性能的影響 (a) 圖樣標(biāo)注 (b)軸的實(shí)際尺寸和形狀,圖3.2 位置誤差對(duì)裝配性能的影響 3.1.2 幾何要素： 形位公差研究對(duì)象幾何要素，也就是構(gòu)成零件幾何特征的點(diǎn)、線、面。 圖3.3 零件的幾何要素,(1)按結(jié)構(gòu)特征分 1)輪廓要素：零件輪廓的點(diǎn)、線、面( 可觸） 2)中心要素：輪廓要素對(duì)稱中心所表示的點(diǎn)、線、面要素。（不可觸） (2)按存在狀態(tài)分 1)實(shí)際要素：零件上實(shí)際存在要素，均由測(cè)量所得的要素代替（不考慮測(cè)量中誤差）。 2)理想要素：具有幾何學(xué)意義的要素。（無(wú)誤差） (3)按所處地位分 1)被測(cè)要素：圖紙上給出了形狀或位置公差的要素。 2)基準(zhǔn)要素：用來(lái)確定被測(cè)要素方向或位置的要素?；鶞?zhǔn)要素通常由設(shè)計(jì)者在圖紙上注明。 (4)按功能關(guān)系分 1)單一要素：在圖紙上僅對(duì)某一要素本身給出形狀公差要求的要素。 2)關(guān)聯(lián)要素：對(duì)其他要素有功能關(guān)系的要素。,形位公差及其公差帶,1）形狀公差 ：?jiǎn)我粚?shí)際要素的形狀所允許的變動(dòng)量。 2）位置公差：關(guān)聯(lián)實(shí)際要素的位置對(duì)基準(zhǔn)所允許的變動(dòng)量 。 3）形狀和位置的公差帶：是限制實(shí)際要素變動(dòng)的區(qū)域,3.1.3 形位公差的項(xiàng)目與符號(hào) 表3.1 形位公差項(xiàng)目,3.1.4 形位公差的標(biāo)注方法 圖3.4 形位公差的標(biāo)注 (1)公差框格 (2)指引線 (3)基準(zhǔn)代號(hào),圖3.5 箭頭指向的位置 (a)被測(cè)要素為輪廓要素 (b)被測(cè)要素為中心要素 圖3.6 基準(zhǔn)符號(hào)與基準(zhǔn)代號(hào) (a)基準(zhǔn)符號(hào) (b)基準(zhǔn)代號(hào),圖3.7 形位公差的標(biāo)注方法,3.1.5 形位公差帶 圖4.9 形位公差帶的形狀,3.1.6 基準(zhǔn)和基準(zhǔn)系 (1)單一基準(zhǔn) (2)組合基準(zhǔn)(公共基準(zhǔn)) (3)基準(zhǔn)體系(三基面體系) 圖3.10 單一基準(zhǔn) 圖3.11 組合基準(zhǔn),3.2 形狀公差與誤差 3.2.1 形狀公差與公差帶 表3.3 形狀公差帶定義、標(biāo)注和解釋,續(xù)表,續(xù)表,續(xù)表 3.2.2 形狀誤差的評(píng)定準(zhǔn)則 最小條件及包容區(qū)域,圖3.12 最小條件和最小區(qū)域 圖3.13 直線度的最小區(qū)域,1)直線度誤差 2)圓度誤差 3)平面度誤差 三角形接觸 交叉接觸 直線接觸 圖3.14 圓度的最小區(qū)域,圖3.1