1、 第一章 光滑圓柱體的公差與配合 第一節(jié) 概 述 機(jī)械設(shè)計(jì)包括： 1、原理設(shè)計(jì):運(yùn)動(dòng)分析 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 2、零件設(shè)計(jì)：剛度、強(qiáng)度 尺寸 3、精度設(shè)計(jì)：滿(mǎn)足產(chǎn)品使用性能的 要求。精度設(shè)計(jì)包括： 零件的精度 尺寸精度 形狀精度 位置精度 零件與零件之間 部件與部件之間的相互 位置精度位置精度包括：1兩零件之間的距離。2兩零件空間的位置。3兩相聯(lián)接零件聯(lián)接的松緊程度。一、有關(guān)尺寸的定義1尺寸 用特定單位表示線性尺寸值的數(shù)值。2基本尺寸（D、d） 通過(guò)它應(yīng)用上下偏差可以算出極限尺寸的尺寸。第二節(jié) 基本術(shù)語(yǔ)及定義3極限尺寸允許尺寸變化的兩個(gè)界限值。最大極限尺寸Dmax、 dmax 。最小極限尺寸 Dmin、

2、dmin。4實(shí)際尺寸 是指通過(guò)測(cè)量獲得的尺寸。局部實(shí)際尺寸：不同部位的實(shí)際尺寸是 不相同。例：已知襯套內(nèi)孔直25H7(+ )mm求孔的極限尺寸.解： Dmax=25+0.021=25.021mm Dmin250=25mm練習(xí)：已知：中間軸25f6（ ）mm 求:軸徑的極限尺寸。二、有關(guān)孔和軸的定義1 孔 : 通常指工件的圓柱形內(nèi)表面，也包括非圓柱形內(nèi)表面。2軸 : 通常指工件的圓柱形外表面，也包括非圓柱形外表面。 軸是指由單一尺寸確定的被包容面。有時(shí)由單一尺寸確定的既不是孔，又不是軸的那部分，則稱(chēng)為長(zhǎng)度。三、有關(guān)偏差公差和公差帶的定義1. 偏差 ：指某一尺寸減去其基本尺寸的代 數(shù)差。包括 實(shí)際

3、偏差 極限偏差 上偏差 下偏差 （1）實(shí)際偏差： 實(shí)際尺寸減去其基本尺寸所得的代數(shù)差。 （2）極限偏差： 上偏差：最大極限尺寸減區(qū)其基本尺寸 所得的代數(shù)差。 下偏差：最小極限尺寸減區(qū)其基本尺寸 所得的代數(shù)差。上下偏差可用公式表示：ESDmaxD EIDminDesdmax d eidmin d孔和軸的上偏差分別用符號(hào)ES和es表示 下偏差分別用符號(hào)EI和ei表示如：25 mm標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：上偏差標(biāo)在基本尺寸的右上角，下偏差標(biāo)在基本尺寸的右下角。當(dāng)上下偏差數(shù)值相等符號(hào)相反時(shí)則標(biāo)注為 2.尺寸公差 指尺寸的允 許變動(dòng)量。孔的公差Th 軸的公差Ts公差與極限尺寸和極限偏差的關(guān)系如下：Th DmaxDmi

4、n ESEI TSdmax dmi n esei 注意：公差值永遠(yuǎn)是正值。例如：孔25H7+ mm和軸25f6 mm 計(jì)算公差.解: Th=0.021mm Ts3. 公差帶圖：上、下偏差所確定的一個(gè)允許尺寸變動(dòng)的區(qū)域。例：已知孔的尺寸100+ mm，軸的尺寸為100 mm，試畫(huà)出孔和軸的公差帶圖。練習(xí)：作孔25H7+ mm 和軸25f6 mm公差帶圖. 四、有關(guān)配合的定義：1、配合：基本尺寸相同的，相互結(jié)合的孔和軸公差關(guān)系。2、配合的條件：相互結(jié)合的孔、軸，其中孔處于包容狀態(tài)，軸處于被包容狀態(tài)。且相互結(jié)合的孔和軸其基本尺寸相同。3、配合類(lèi)別：1）間隙配合：孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸之差為正。

5、孔的公差帶在軸的公差帶之上。用X表示間隙。最大極限間隙Xmax、最小極限間隙Xmin和平均間隙Xav，按下式計(jì)算：Xmax=Dmax-dmin=ES-eiXmin=Dmin-dmax=EI-esXav=Dav-dav=(Xmax+Xmin)/2 圖1-4 間隙配合圖例1:齒輪襯套孔25H7 + mm和中間軸軸徑25f6( )mm這配合的極限間隙和平均間隙.解: Xmax=Es-ei Xmin=Ei-es Xav2）過(guò)盈配合 :過(guò)盈配合是指保證有過(guò)盈的配合,把孔做得最大，把軸做得最小，裝配后仍有一定的過(guò)盈。（包括最小過(guò)盈等于零）最大極限過(guò)盈Ymax 、最小極限過(guò)盈Ymin 和平均盈Yav，按下式

6、計(jì)算： YmaxDmindmaxEIes YminDmaxdminESei Yav ( Ymax+Ymin)/2 圖15過(guò)盈配合例2:齒輪孔32H7(+ )mm和齒輪襯套外徑32p6( )mm這對(duì)配合的極限過(guò)盈和平均過(guò)盈.解: Ymin=Dmax-dmin=0.025-0.026 Ymax=Dmin-dmax Yav3）過(guò)渡配合 過(guò)渡配合是指可能形成間隙，也可能形成過(guò)盈的配合。按下式計(jì)算：XmaxDmaxdminESeiYmaxDmindmaxEIes Xav(Yav)Davdav=(Xmax+Ymax)/2 正時(shí)平均間隙Xav負(fù)時(shí)平均過(guò)盈Yav4配合公差及配合公差帶圖配合公差是指間隙或過(guò)盈的

7、允許變動(dòng)量，用Tf表示。對(duì)于間隙配合：TfXmaxXmin對(duì)于過(guò)盈配合：TfYminYmax 對(duì)于過(guò)渡配合：TfXmaxYmax不管是哪一類(lèi)配合，其配合公差都應(yīng)為： TfThTs 例4. 計(jì)算孔30（+ ）mm與軸30（ )mm配合的極限間隙、平均間隙和配合公差，并畫(huà)出孔、軸公差帶和配合公差帶圖。解：先畫(huà)出孔、軸公差帶圖利用公式計(jì)算極限間隙、平均間隙： Xmax Es-ei=21（33）54m Xmin EI-es=0（20） 20m Xav =37m TfXmaxXmin5420=34m例5 計(jì)算孔30+ mm與軸30 mm 配合的極限過(guò)盈、平均過(guò)盈和配合公差，并畫(huà)出孔、軸公差帶和配合公差帶

8、圖。利用公式計(jì)算極限過(guò)盈、平均過(guò)盈：YminES-ei =21-48-27mYmaxEI-es =0-61-61mYav(Ymax+Ymin)/2 -44m利用公式（1-5）計(jì)算配合公差 TfYmin-Ymax-27-（-61）34m例6 計(jì)算孔30+ mm與軸30 mm配合的極限間隙、極限過(guò)盈、平均間隙（或平均過(guò)盈）和配合公差，并畫(huà)出孔、軸公差帶和配合公差帶圖。解：先畫(huà)出孔、軸公差帶圖?？?、軸公差帶圖配合公差帶圖利用公式計(jì)算極限間隙、極限過(guò)盈、平均值： XmaxES-ei=21813m YmaxEI-es= 02121m Yav(Xmax+Ymax)/24m利用公式計(jì)算配合公差 TfXmax

9、Ymax13（21）34m五、基準(zhǔn)制國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了基孔制和基軸制兩種?；字疲阂钥椎墓顜恢脼榛鶞?zhǔn)固定不變，改變軸公差帶的位置，得不同性質(zhì)的配合的一種制度。孔軸軸軸軸 基軸制：以軸的公差帶位置為基準(zhǔn)固定不變，改變孔公差帶的位置，得不同性質(zhì)配合的一種制度。如圖114所示軸孔孔孔孔注意：1、基孔制的孔稱(chēng)為基準(zhǔn)孔，基本偏差 （EI）為零，公差帶在零線以上。 2、基軸制的軸稱(chēng)為基準(zhǔn)軸，基本偏差（es）同樣為零，公差帶在零以下。第三節(jié) 常用尺寸孔、軸的公差與配合 一標(biāo)準(zhǔn)公差的等級(jí)和作用標(biāo)準(zhǔn)公差是對(duì)公差值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后確定的，用IT表示。常用尺寸段內(nèi)規(guī)定了IT01、IT0、IT1、IT2、IT17、IT1

10、8共20個(gè)標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)。定了孔、軸的尺寸精度和配合精度。IT01等級(jí)最高； IT18為最低級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)公差的大小，即公差等級(jí)的高低，決二、基本偏差系列1、 基本偏差、代號(hào)及其作用基本偏差：一般是指上偏差或下偏差中離零線近的那一個(gè)。代號(hào)：基本偏差代號(hào)由拉丁字母表示。小寫(xiě)代表軸，大寫(xiě)代表孔。排列次序如圖2、 軸、孔的基本偏差數(shù)值的確定例7 查孔的基本偏差數(shù)值表和標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表，確定35E7孔的上、下偏差。解：先查孔的基本偏差數(shù)值表（附表D）確定孔的基本偏差數(shù)值?；境叽?5mm處于30 40mm尺寸分段內(nèi)，基本偏差為下偏差，EI的數(shù)值為50m，于是EI50m 。查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表（附表A），確定孔的上偏

11、差。因?yàn)? ThESEI 故: ESEITh 502575 m EI50m IT725m基本尺寸處于3050mm尺寸分段內(nèi)IT725m例8 查孔的基本偏差數(shù)值表和標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表，確定35M7孔的上、下偏差。解：先查孔的基本偏差數(shù)值表，確定孔的基本偏差數(shù)值?；境叽?5處于30 40mm尺寸分段內(nèi)，因孔的公差等級(jí)為7，應(yīng)屬等級(jí)8這一欄內(nèi).M的數(shù)值為 9,值可在附表的最右端查出，9m，由該表可知，M為上偏差，即 ES990查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值（附表A），確定孔的下偏差。由例7知孔的公差為， Th25m，于是EIESTh02525 m例9 查孔的基本偏差數(shù)值表和標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表，確定35U7孔的上、下偏差。

12、解：先查孔的基本偏差數(shù)值表（附表D），確定孔的基本偏差數(shù)值?；颈境叽?5處于30 40mm尺寸分段內(nèi)，U為上偏差，當(dāng)公差等級(jí)7時(shí)，值為60m，但這不符合本題的要求。題意該孔的公差等級(jí)為7級(jí)，應(yīng)屬7這一條件，故應(yīng)按表中左端的說(shuō)明，即“在7級(jí)的數(shù)值上增加一個(gè)值”，在該表右端查出9m.U的上偏差數(shù)值應(yīng)為： ES - 609 - 51m例7已知 Th25 m， 所以：EIES - Th - 51 - 25-76 m注：已知軸和孔的公差帶，用查表法確定 軸和孔的基本偏差的步驟：1、根據(jù)基本偏差代號(hào)是小寫(xiě)還是大寫(xiě)，決 定查軸或孔的基本偏差表。2、在表中橫行找到該代號(hào)并查出該代號(hào)基 本偏差是上偏差還是下偏

13、差。3、以該代號(hào)為豎列，以基本尺寸所在的尺 寸分段為橫行，其相交處即基本偏差值。 其偏差值一定有“+”、“-”號(hào)。 4 、對(duì)幾個(gè)特殊公差帶數(shù)值的規(guī)定。三、公差與配合在圖樣上的標(biāo)注1、在裝配圖的孔、軸配合處應(yīng)標(biāo)出配合 代號(hào)。2、滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈與軸的配合，外 圈與 機(jī)座孔的配合，不需標(biāo)出軸承的公差 帶代號(hào)，只標(biāo)軸的機(jī)座孔的公差帶代號(hào)。3、零件圖上只標(biāo)公差帶代號(hào)或極限 偏差 數(shù)值，或同時(shí)標(biāo)注。當(dāng)上、下偏差的 數(shù)值有一個(gè)是零時(shí)也必須標(biāo)出。四、一般常用和優(yōu)先的公差帶與配合:孔:一般101 常用44 優(yōu)先13 軸:一般116 常用59 優(yōu)先13 配合:基孔制:常用59 優(yōu)先13基軸制:常用47 優(yōu)先13

14、第四節(jié) 線性尺寸的一般公差一、一般公差的概念：一般公差是在車(chē)間普通工藝條件下，機(jī)床設(shè)備一般加工便可保證的公差。線性尺寸的一般公差主要用于較低精度的非配合尺寸。二、線性尺寸的一般公差規(guī)定的四個(gè)等級(jí)：精密級(jí)（f） 中等級(jí)（m） 粗糙級(jí)（c）最粗級(jí)（v）采用GB/T18042000規(guī)定的一般公差。第五節(jié) 公差配合的選用基準(zhǔn)制的選用標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)的選用配合的選用一、基準(zhǔn)制的選用:1、優(yōu)先采用基孔制2、基軸制的應(yīng)用P19(1) (2) (3)見(jiàn)教材3、非基準(zhǔn)制的應(yīng)用:當(dāng)機(jī)器上出現(xiàn)一個(gè)非基準(zhǔn)孔（軸）和兩個(gè)以上的軸（孔）要求組成不同性質(zhì)配合時(shí)，其中至少有一個(gè)非基準(zhǔn)配合。二、公差等級(jí)的選則:1、公差等級(jí)和使用性

15、能、加工經(jīng)濟(jì)性要求：在滿(mǎn)足使用要求前提下，要充分考慮工藝的可能性和經(jīng)濟(jì)性。2、各種加工方法所能達(dá)到的公差等級(jí)P22表1-4三、配合的選擇：1、配合的選擇方法：當(dāng)基準(zhǔn)制和公差等級(jí)確定后，應(yīng)根據(jù)所選部位的松緊程度的要求，確定非基準(zhǔn)件的基本偏差。（1）計(jì)算法：按一定理論建立極限間隙 或過(guò)盈的公式。（2）類(lèi)比法：通過(guò)分析對(duì)比得出合適案（3）試驗(yàn)法：對(duì)于和產(chǎn)品性能關(guān)系很大 的關(guān)鍵配合。例10 已知軸承、軸的基本尺寸45mm，用計(jì)算法已確定配合間隙要求mm之間，采用基孔制，試確定軸承、軸的公差等級(jí)和配合各類(lèi)。解：1) 選擇公差等級(jí) 由公式知：TfXmaxXminThTs則 ThTs662244m查附表A確

16、定Th和Ts值由于軸承、軸的公差等級(jí)應(yīng)符合“工藝等價(jià)”原則，同時(shí)ThTs最接近Tf ，且不大于Tf 。先假設(shè)：ThTsTf244222m 。查附表11，此值介于IT6和IT7之間，按“工藝”等價(jià)原則，取軸承IT7、軸IT6，則ThTs(25+16)=41m,該值符合上述原則。根據(jù)題意采用基孔制，故軸承孔45H7（+ ）mm。2) 選擇配合種類(lèi) 即選擇軸的基本偏差，條件是軸承和軸組成配合的最大間隙和最小間隙都要求在mm的范圍內(nèi)。由公式知：XminEIes,而EI0；則esXmin22m，那么es是基本偏差。查附表12軸的基本偏差表，22m介于25m (f)和9m (g)這間，根據(jù)上述條件，只有選

17、取f (es25m) 才能配合最小間隙（Xmin25m）在規(guī)定（2266）m之間。軸為45f6（ ）mm。 3) 驗(yàn)算結(jié)果 所選配合為45H7f6，其公差帶圖其Xmax+25(41) m =66m=0.066mm，Xmin=0(25)m25則均在mm之內(nèi)。選擇的配合符合題意的要求。2、間隙配合、過(guò)渡配合、過(guò)盈配合的 特征、應(yīng)用：選擇配合的主要依據(jù)是使用要求和工作條件。間隙配合：表16過(guò)渡配合：表17過(guò)盈配合：表18例11 已知圖120中連桿小頭孔和襯套選用的配合為42H7r6；圖123中齒輪和襯套選用的配合為32H7p6；圖125中快換鉆套用襯套和鉆模板的配合為22H7n6，試分析所選用配合的

18、合理性 。解：三個(gè)襯套的結(jié)構(gòu)相似，作用都是為為增加相對(duì)運(yùn)動(dòng)部位的耐磨性，以保證其工作精度的穩(wěn)定性。三個(gè)襯套所在部位分別是發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)床、鉆模的重要配合部位，且都有較嚴(yán)的定心或定位要求，配合精度要求高，工作時(shí)與相配件均不要求有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故均選用7級(jí)孔和6級(jí)軸相配的過(guò)盈定位配合。 其中，連桿小頭襯套和齒輪襯套與相配件工作時(shí)除受較小的摩擦阻力外，不傳遞其它轉(zhuǎn)矩和軸向力，齒輪和襯套則選用H7p6；考慮到連桿工作時(shí)受交變和沖擊負(fù)荷，故連桿小頭孔和襯套的配合選用緊的H7r6配合；快換鉆套的襯套工作時(shí)幾乎不受負(fù)荷，因而選用H7n6類(lèi)配合。 例11 已知圖125中快換鉆套引導(dǎo)鉆頭的內(nèi)孔選用10F7；快換鉆套的外

19、徑和襯套的配合選用15E7k6，試分析其合理性。解：10mm鉆頭本身直徑公差帶相當(dāng)于基準(zhǔn)軸，可視作標(biāo)準(zhǔn)件?？鞊Q鉆套工作時(shí)是引導(dǎo)旋轉(zhuǎn)鉆頭進(jìn)給的，既要保證一定的導(dǎo)向精度，又要防止間隙過(guò)小而卡住，故內(nèi)孔選用F7。快換鉆套由于需要經(jīng)常更換，所以的外徑和襯套的配合既有準(zhǔn)確定心的要求，又需一定間隙保證更換迅速，選用H7g6類(lèi)配合是合適的。 夾具標(biāo)準(zhǔn)考慮到統(tǒng)一鉆套和襯套內(nèi)孔公差帶均選用以利制造。所以，在襯套內(nèi)孔公差帶為F7的前提下選用相當(dāng)于H7g6類(lèi)配合的F7k6非標(biāo)準(zhǔn)配合。對(duì)比分析見(jiàn)圖126公差帶圖，從圖上可以發(fā)現(xiàn)，兩者的極限間隙基本相同。例12 錐齒輪減速器，如圖127所示，已知傳遞的功率P100kW，

20、中速軸轉(zhuǎn)速n750r/min，稍有沖擊，在中小型工廠小批生產(chǎn)。試選擇以下四處的公差等級(jí)和配合：1)聯(lián)軸器1和輸入端軸頸2；2)皮帶輪8和輸出端軸頸；3)小錐齒輪10和軸頸；4)套杯4外徑和箱體6座孔 解：由于四處配合無(wú)特殊的要求，所以?xún)?yōu)先采用基孔制。1) 聯(lián)軸器1是用鉸制螺孔和精制螺栓連接的固定式剛性聯(lián)軸器，為防止偏斜引起附加載荷，要求對(duì)中性好，聯(lián)軸器是中速軸上重要配合件，無(wú)軸向附加定位裝置，結(jié)構(gòu)上采用緊固件，故選用過(guò)渡配合40H7m6。 2) 皮帶輪8和輸出軸軸頸配合和上述配合比較，定心精度是撓性件傳動(dòng)，因而要求不高，且又有軸向定位件，為便于裝卸可選用：H8h7(h8、js7、js8)，本例選用50H8h8。3) 小錐齒輪