第七章典型結合件的精度設計及其檢測二、鍵結合的互換性

本章主要內容三、螺紋結合的互換性四、圓錐結合的互換性重點要求

抓住每種零部件的公差特點； 掌握各結合的配合的選擇及應用； 掌握各結合公差帶及配合的圖樣標注方法。一、滾動軸承配合的精度設計一、滾動軸承的特點軸承圖樣軸承外觀1、滾動軸承的結構7.1滾動軸承配合的精度設計滾動軸承的組成：外圈內圈滾動體保持器7.1滾動軸承配合的精度設計常見的滾動體有五種形狀；一種是球形，四種是滾子。7.1滾動軸承配合的精度設計2、滾動軸承的分類按承載方向向心軸承推力軸承接觸角

—滾動體與外圈滾道接觸點（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7.1滾動軸承配合的精度設計7.1滾動軸承配合的精度設計按滾動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滾動軸承配合的精度設計7.1滾動軸承配合的精度設計7.1滾動軸承配合的精度設計7.1滾動軸承配合的精度設計二、滾動軸承的互換性與精度

在機器中，軸承內圈d與軸徑配合，外圈D與殼體孔配合，為完全互換。

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

滾動軸承按其內外圈基本尺寸的公差和旋轉精度分為五級：其名稱和代號由低到高分別為：GB/T307.3-2005

2、滾動軸承的精度

/P0(G)/P6(E)/P5(D)/P4(C)/P2(B)—普通級—中等級精密級—超精級應用最廣，一般減速器、電機等精密傳動軸、普通機床主軸精密機床主軸、精密儀器機構高精度機床和儀器主軸7.1滾動軸承配合的精度設計G、E、D、C四種精度等級軸承的價格之比大約是1:2:3:7，用得最多的是G級軸承，凡軸承上沒有精度等級標記的就是G級滾動軸承內、外經公差帶的特點：滾動軸承配合采用的基準制：

φdφD內圈與軸頸：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，而是采用軸承標準專門規(guī)定的公差帶，內外徑公差帶的分布如下：軸承是標準件7.1滾動軸承配合的精度設計/P0/P6/P5/P4/P2/P0/P6/P5/P4/P2+0－Dd軸承外徑Dmp的公差帶軸承內徑dmp的公差帶+0－軸承公差帶的特點是：1、所有公差帶是單向負偏差，上偏差為0；2、上下偏差所限制的是平均直徑的實際偏差。注意：內徑用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滾動軸承配合的精度設計表7－10、11向心軸承內圈公差；外圈公差（P145-146）3、滾動軸承與結合件的配合

軸承內圈公差帶d軸徑公差帶共17種，多為過渡或小過盈配合與軸承內圈配合的軸頸公差帶7.1滾動軸承配合的精度設計

軸承外圈公差帶D外殼孔公差帶共16種，大多為過渡配合與軸承外圈配合的殼體孔公差帶7.1滾動軸承配合的精度設計

由于軸承是標準件，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。主要依據(jù)以下幾點：1、軸承內外圈相對于負荷的方向；2、軸承承受負荷的大?。?、軸承的游隙；4、其他工作條件。三、滾動軸承結合的精度設計7.1滾動軸承配合的精度設計

機器工作時，軸上的作用力作用在軸承上，套圈與負荷有三種關系：（1）軸承內外圈相對于負荷的方向局部負荷旋轉負荷擺動負荷—套圈相對負荷方向固定。

通常采用較松的配合?！兹ο鄬ω摵煞较蛐D。

通常采用較緊的配合?！兹ο鄬ω摵煞较驍[動。

通常采用較旋轉負荷稍松的配合。1、軸頸和座孔的尺寸精度7.1滾動軸承配合的精度設計（2）軸承承受負荷的大小根據(jù)軸承實際承受的當量徑向動負荷Pr和額定動負荷Cr的關系，可將負荷大小分為三種類型：輕負荷Pr≤0.07Cr

正常負荷0.07Cr＜Pr≤0.15Cr

重負荷Pr＞0.15Cr軸承在負載的作用下，套圈會發(fā)生變形，使配合面受力不均勻，引起松動。負荷越重，配合應該越緊。7.1滾動軸承配合的精度設計（3）軸承的徑向游隙

游隙是滾動體與內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組一般機器上，軸承與軸孔配合松緊適中，多選用0組游隙。當軸承與軸孔配合較緊時，應選大游隙軸承，3、4、5。7.1滾動軸承配合的精度設計1）軸承工作的溫度2）軸是否軸向游動3）軸承的旋轉速度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，這里最關鍵的因素是：軸承套圈相對于負荷的方向和軸承承受負荷的大小；表7－13、14軸頸公差帶的應用表7－12、15座孔公差帶的應用7.1滾動軸承配合的精度設計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滾動軸承配合的精度設計3、圖樣標注

在裝配圖上的標注：φ55j6φ100H7在裝配圖上，不用標注軸承的公差等級代號，只需標注與之相配合的軸頸和殼體孔的公差帶代號。7.1滾動軸承配合的精度設計在零件圖上的標注：0.0040.01

AA0.631.25A0.025A0.011.62本節(jié)結束7.1滾動軸承配合的精度設計7.2鍵結合的互換性鍵的作用：（1）傳遞轉矩（3）導向鍵的分類單鍵花鍵平鍵半圓鍵楔形鍵普通平鍵導向平鍵矩形花鍵漸開線花鍵(矮胖)本章只介紹普通平鍵和矩形花鍵的精度設計。(2)傳遞運動

平鍵結合和花鍵結合在機器的鍵結合中有著廣泛的應用?；ㄦI分為矩形花鍵和漸開線花鍵兩種，以矩形花鍵應用最多。平鍵結合花鍵結合7.2鍵結合的互換性平鍵配合尺寸：鍵寬b；非配合尺寸：鍵高h，鍵長L

1、平鍵結合的特點一、平鍵結合7.2鍵結合的互換性基軸制平鍵配合的基準制

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

鍵與輪轂槽配合采用

基軸制

平鍵國標只規(guī)定了一種公差帶:H87.2鍵結合的互換性配合種類寬度b公差帶應用鍵軸鍵槽輪轂鍵槽松聯(lián)結h8H9D10導向平鍵，輪轂在軸上移動正常聯(lián)結N9Js9輪轂與軸相對固定，載荷不大緊密聯(lián)結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)結正常聯(lián)結緊密聯(lián)結2、平鍵結合的精度選擇7.2鍵結合的互換性松聯(lián)結正常聯(lián)結緊密聯(lián)結h8h8h8平鍵結合的公差帶圖7.2鍵結合的互換性3.配合表面的對稱度的選用

為保證鍵與鍵槽的配合要求，需規(guī)定鍵槽兩側面的中心平面對其軸線的對稱度公差。其公差值按GB/T1184－2001取7～9級。對稱度軸槽標注示例圖輪轂槽標注示例圖AABB7.2鍵結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軸槽標注示例圖輪轂槽標注示例圖7.2鍵結合的互換性5、平鍵配合的圖樣標注

例：某軸孔配合為φ25H8/h7，采用正常普通平鍵聯(lián)結，試確定軸槽和輪轂槽的公差，并將它們標注在零件圖上。(8級)軸槽標注示例圖輪轂槽標注示例圖表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)結應用最廣泛花鍵的優(yōu)點：定心精度高；導向性好；承載能力強

7.2鍵結合的互換性小徑d定心內花鍵外花鍵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

3、矩形花鍵的公差與配合

7.2鍵結合的互換性內、外花鍵小徑d的極限尺寸應遵守包容要求

位置度公差（鍵、槽對稱度等）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注4、矩形花鍵的形位公差

7.2鍵結合的互換性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

矩形花鍵的對稱度公差標注7.2鍵結合的互換性加工表面內花鍵外花鍵Ra不大于小徑1.60.8大徑6.33.2鍵側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鍵結合的互換性

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

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

6、矩形花鍵連接的圖樣標注

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

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

用于連接和緊固各種機械零件

使用要求：保證旋合性和連接強度

用于傳遞動力和位移使用要求：傳遞動力可靠，傳遞位移準確

用于管道系統(tǒng)中的管件連接

使用要求：保證連接強度和密封性

7.3螺紋結合的互換性一、螺紋結合的特點

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、外螺紋共有的理論牙型。是規(guī)定螺紋極限偏差的基礎。

1、普通螺紋的基本牙型和主要參數(shù)

7.3螺紋結合的互換性7.3螺紋結合的互換性

大徑(D、d）

—與外螺紋牙頂或內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螺紋結合的互換性螺距（P）:指相鄰兩牙在中徑線上對應兩點的軸向距離。牙型角(α):指在螺紋牙型上，相鄰牙側間的夾角。

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

2.影響螺紋結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、牙側角α1、α2螺距P旋合長度影響螺紋結合精度的幾何參數(shù)誤差Δd2、ΔD2ΔP∑7.3螺紋結合的互換性

(1)螺紋的基本偏差

螺紋的基本偏差用來確定公差帶相對于基本牙型的位置。與一般軸孔類似

螺紋公差帶由基本偏差和公差兩個要素構成。內螺紋：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螺紋結合的互換性

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

(2）螺紋的公差等級

螺紋直徑公差等級內螺紋小徑D14、5、6、7、8內螺紋中徑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螺紋結合的互換性

將螺紋公差等級代號和基本偏差代號組合，就構成了螺紋公差帶代號，例如：

5H6H——表示內螺紋中徑公差帶代號為5H、頂徑（小徑）公差帶代號為6H。

6f——表示外螺紋中徑與頂徑（大徑）公差帶代號相同，均為6f。

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

(3）螺紋的公差帶代號

標準規(guī)定了三組旋合長度： 短旋合長度組——S

中等旋合長度組——N

和長旋合長度組——L（4）螺紋的旋合長度

設計時通常采用中等旋合長度；強度較低零件上的螺紋，應選擇長旋合長度；對空間位置受限制或受力不大的螺紋，可選擇短旋合長度；對于調整用的螺紋，可根據(jù)調整行程的長短選擇旋合長度。7.3螺紋結合的互換性１、螺紋的公差精度及其選用

三、螺紋的精度設計螺紋的公差精度分為：精密級、中等級、粗糙級

公差精度和公差等級有何關系呢？

公差等級僅反映了中經和頂徑尺寸精度的高低，但要綜合評價螺紋質量，還應考慮旋合長度，因為旋合長度越長的螺紋，產生的螺距累積誤差就越大。公差等級旋合長度公差精度一般用途的螺紋多采用中等級

7.3螺紋結合的互換性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

內螺紋公差帶公差精度

6H6g帶方框的紅色字體為大量生產的緊固螺紋。括號內字體。紅色字體一般字體7.3螺紋結合的互換性3、螺紋標記簡化標記：1、粗牙螺紋的螺距可省略不標注；

2、公差帶６H和６g不標注；

3、中等旋合長度組代號N不標注；

4、右旋螺紋不標注旋向代號。M12×1－5h6h－L－LH

螺紋特征代號旋向代號（左旋）

旋合長度為L組（數(shù)值不標注）

外螺紋公差帶（中徑5h，頂徑6h）

尺寸代號（公稱直徑為12mm，單線細牙螺紋，螺距為1mm）

內螺紋：M20×1.5

左—6G

內外螺紋配合時：M20×2—6H/5g6g—S

7.3螺紋結合的互換性1、作用中徑

作用中徑（d2fe、D2fe）——

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

d2fe7.3螺紋結合的互換性四、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）

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

對于外螺紋