互換性與測量技術（第3版）7.1滾動軸承的互換性138第7章章節(jié)內(nèi)容7.3普通螺紋的互換性1507.2鍵連接的互換性144配套課件7.1滾動軸承的互換性互換性與測量技術（第3版）

7.1.1滾動軸承的精度及應用國家標準GB/T307.3—2017規(guī)定，向心軸承(圓錐滾子軸承除外)分為普通級、6、5、4、2五級，精度等級依次增高，圓錐滾子軸承精度分為普通級、6x、5、4、2五級,推力軸承分為普通級、6、5和4四級?；Q性與測量技術（第3版）滾動軸承精度等級的應用情況如下:1)普通級。應用廣泛，主要用于低、中速及旋轉(zhuǎn)精度要求不高的一般機構(gòu)。例如,普通機床變速箱及進給箱的軸承，汽車、拖拉機變速器的軸承；普通電動機、水泵、壓縮機等旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中的軸承。2)6級———用于轉(zhuǎn)速較高、旋轉(zhuǎn)精度要求較高的機構(gòu)。例如，普通機床的主軸后軸承，精密機床變速箱的軸承等。3)5級、4級———用于高速以及旋轉(zhuǎn)精度要求高的機構(gòu)。例如，精密機床的主軸軸承，精密儀器儀表的主要軸承等。4)2級———用于轉(zhuǎn)速很高、旋轉(zhuǎn)精度要求也很高的機構(gòu)。例如，齒輪磨床、精密坐標鏜床的主軸軸承，高精度儀器儀表的主要軸承等。互換性與測量技術（第3版）

7.1.2滾動軸承內(nèi)外徑公差帶及其特點

滾動軸承的內(nèi)圈和外圈都是薄壁零件，在制造和使用時容易引起變形，但當軸承內(nèi)圈與軸、外圈與外殼孔裝配后，這種少量的變形會得到一定程度的矯正。國家標準對軸承內(nèi)、外徑分別規(guī)定了兩種尺寸公差及其尺寸的變動量，用以控制配合性質(zhì)和限制自由狀態(tài)下的變形量。對配合性質(zhì)影響最大的是單一平面平均內(nèi)、外徑偏差△dmp和△Dmp，即軸承套圈任意橫截面內(nèi)測得的最大直徑與最小直徑的平均值dm(Dm)與公稱直徑d(D)的差，必須在極限偏差范圍內(nèi)，因為平均直徑是配合時起作用的尺寸?；Q性與測量技術（第3版）圖7-1軸承單一平面平均內(nèi)、外徑的公差帶

滾動軸承是標準件，為了保證其互換性，軸承內(nèi)圈與軸采用基孔制配合，外圈與孔采用基軸制配合，如圖7-1所示。標準中規(guī)定的軸承外圈單一平面平均直徑Dmp

公差帶的上偏差為零，這與一般基軸制相同。而單一平面平均內(nèi)徑dmp

公差帶的上偏差也為零，這和一般基孔制的規(guī)定不同?；Q性與測量技術（第3版）

7.1.3滾動軸承與軸和外殼孔的配合要求圖7-2軸承與軸及外殼孔的配合1.軸和外殼孔的公差帶國家標準GB/T275—2015《滾動軸承配合》對與普通級和6級軸承配合的軸頸規(guī)定了17種公差帶,對外殼孔規(guī)定了16種公差帶,如圖7-2所示?；Q性與測量技術（第3版）2.配合的選用

正確選擇軸承的配合，對保證機器正常運轉(zhuǎn)、提高軸承使用壽命、充分發(fā)揮其承載能力關系很大，選擇時主要考慮的因素：(1)負荷類型，(2)負荷大小，(3)其它因素(1)負荷類型滾動軸承主要承受作用在軸承上的徑向負荷，有以下兩種情況：1)定向負荷。如帶的拉力或齒輪的作用力。2)由定向負荷和一個較小的旋轉(zhuǎn)負荷合成，如離心力，如圖7-3所示。互換性與測量技術（第3版）圖7-3軸承套圈承受的負荷類型a)內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)負荷,外圈定向負荷b)內(nèi)圈定向負荷,外圈旋轉(zhuǎn)負荷c)內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)負荷,外圈擺動負荷d)內(nèi)圈擺動負荷,外圈旋轉(zhuǎn)負荷表7-1、表7-2分別列出了與向心軸承和角接觸球軸承配合的軸的公差帶及外殼孔的公差帶供選用時參考?；Q性與測量技術（第3版）在裝配圖上標注軸承與軸、軸承與軸承座孔的配合時，只需標注軸和軸承座孔的公差帶代號，如圖7-5所示。只注出軸承座孔尺寸?100J7和軸徑尺寸?55k6的公差帶代號。圖7-5軸承在裝配圖上的標注1—軸承座2—軸承3—軸互換性與測量技術（第3版）3.其它公差要求GB/T275—2015規(guī)定了與軸承相配合的軸和外殼孔的幾何公差，GB/T307.3—2017規(guī)定了軸承配合面的表面粗糙度要求等，見表7-3、表7-4，供參考選用。互換性與測量技術（第3版）互換性與測量技術（第3版）

鍵屬于聯(lián)結(jié)件，有單鍵、花鍵之分。單鍵種類比較多，按照其結(jié)構(gòu)和形狀分平鍵、半圓鍵和楔鍵。平鍵又分為普通平鍵、導向平鍵和滑鍵；楔鍵分為普通楔鍵和鉤頭楔鍵。采用鍵使軸與其上的零件如鏈輪、齒輪、帶輪、凸輪、手輪、撥叉等結(jié)合在一起的聯(lián)結(jié)稱為鍵聯(lián)結(jié)，其作用是用來傳遞運動或扭矩。鍵聯(lián)結(jié)是機械制造中最常用的聯(lián)接方式之一，其中平鍵聯(lián)結(jié)應用最廣。7.2鍵連接的互換性互換性與測量技術（第3版）7.2.1平鍵連接的互換性平鍵是一種截面呈矩形的零件，其一半嵌在軸槽里，另一半嵌在安裝于軸上的其它零件的孔槽里。對平鍵聯(lián)結(jié)互換性的要求主要是，應使鍵與鍵槽的側(cè)面有充分的有效接觸面積來承受負荷，以保證鍵聯(lián)結(jié)的強度、壽命和可靠性，鍵嵌在軸槽里要牢固、防止松動，方便裝拆。因此，國家標準對鍵與鍵槽規(guī)定了尺寸極限與配合。國家標準GB/T1095—2003和GB/T1566—2003中有關平鍵的剖面尺寸與公差。互換性與測量技術（第3版）圖7-6普通平鍵鍵槽的剖面尺寸標準規(guī)定了寬度b=2~100mm的普通平鍵鍵槽的剖面尺寸，如圖7-6所示。普通平鍵鍵槽的尺寸與公差見表7-5?；Q性與測量技術（第3版）互換性與測量技術（第3版）軸和輪轂上的鍵槽剖面尺寸及上、下偏差，鍵槽的幾何公差、表面粗糙度參數(shù)在圖樣上的標注如圖7-7所示。圖7-7鍵槽尺寸及公差標注互換性與測量技術（第3版）7.2.2花鍵連接的互換性1.花鍵連接的配合特點(1)多參數(shù)配合相對于圓柱配合或單鍵連接而言，其配合參數(shù)較多，除鍵寬外，有定心尺寸、非定心尺寸、齒寬、鍵長等，

最關鍵的是定心尺寸的精度要求。(2)采用基孔制配合花鍵孔(也稱內(nèi)花鍵)通常用拉刀或插齒刀加工，生產(chǎn)效率高，能獲得理想的精度。采用基孔制，可以減少昂貴的拉刀規(guī)格,用改變花鍵軸(也稱外花鍵)的公差帶位置的方法，即可得到不同的配合,可滿足不同場合的配合需要。(3)幾何公差的影響花鍵在加工過程中不可避免地存在形狀、位置誤差,為了限制其對花鍵配合的影響，除規(guī)定花鍵的尺寸公差外，還必須規(guī)定幾何公差或規(guī)定限制誤差的綜合公差?；Q性與測量技術（第3版）2.矩形花鍵的定心方式矩形花鍵連接有三個主要尺寸參數(shù)，即大徑D、小徑d、鍵(鍵槽)寬B，如圖7-8所示，圖7-8a所示為花鍵孔，圖7-8b所示為花鍵軸。圖7-8花鍵的基本尺寸互換性與測量技術（第3版）理論上，矩形花鍵的定心方式有三種，如圖7-9所示，即大徑定心、小徑定心、齒側(cè)定心，它們分別以大徑D、小徑d、鍵寬B為定心尺寸。圖7-9花鍵定心方式a)小徑定心b)大徑定心c)鍵側(cè)定心互換性與測量技術（第3版）矩形花鍵的公差配合采用基孔制，其尺寸公差帶見表7-6。表中所給下的公差帶是成品零件的公差帶，對于拉削后不進行熱處理或拉削后熱處理的零件，所用拉刀不同，故采用不同的公差帶。3.矩形花鍵的公差與配合互換性與測量技術（第3版）矩形花鍵基本尺寸系列見表7-7?；Q性與測量技術（第3版）矩形花鍵在圖樣上的標注為鍵數(shù)N×小徑d×大徑D×鍵寬B，其各自的公差帶代號標注在各自的公稱尺寸之后。圖樣中的標注如圖7-10所示。4.矩形花鍵的標記互換性與測量技術（第3版）圖7-10矩形花鍵在圖樣中的標注互換性與測量技術（第3版）矩形內(nèi)、外花鍵的位置度標注如圖7-11所示，位置度公差數(shù)t1值見表7-8，對稱度公差數(shù)值見表7-9，表面粗糙度參考值見表7-10。5.其他公差要求圖7-11矩形內(nèi)、外花鍵的位置度公差標注互換性與測量技術（第3版）7.2.3鍵與花鍵的檢測⒈平鍵的檢測

對于平鍵聯(lián)結(jié)，需要檢測的項目有鍵寬、軸槽和輪轂槽的寬度、深度及槽的對稱度。

⑴鍵和槽寬單件小批量生產(chǎn)，一般采用通用計量器具測量，如千分尺，游標卡尺等，大批量生產(chǎn)時，用極限量規(guī)控制，如圖7-12a所示。

⑵軸槽和輪轂槽深單件小批量生產(chǎn)，一般用游標卡尺或外徑千分尺測量軸尺寸d－t1，用游標卡尺或內(nèi)徑千分尺測量輪轂尺寸d＋t2。大批量生產(chǎn)時，用專用量規(guī)如輪轂槽深度極限量規(guī)和軸槽深極限量規(guī)，如圖7-12b、c所示?；Q性與測量技術（第3版）圖7-12鍵槽尺寸量規(guī)a)槽寬極限量規(guī)b)輪轂槽深量規(guī)c)軸槽深量規(guī)互換性與測量技術（第3版）⑶鍵槽對稱度單件小批量生產(chǎn)時，可用分度頭、v型塊和百分表測量，大批量生產(chǎn)時一般用綜合量規(guī)檢驗，如對稱度極限量規(guī)。只要量規(guī)通過即為合格，如圖7-13a、b所示，圖a為輪轂槽對稱度量規(guī)，圖b為軸槽對稱度量規(guī)。圖7-13鍵槽對稱度量規(guī)a)輪轂槽對稱度量規(guī)b)軸槽對稱度量規(guī)互換性與測量技術（第3版）2.矩形花鍵的檢測矩形花鍵的檢測包括尺寸檢驗和形位誤差的檢驗。單件小批量生產(chǎn)時，花鍵的尺寸和位置誤差用千分尺、游標卡尺、指示表等通用計量器具分別測量。大批量生產(chǎn)時，內(nèi)(外)花鍵用花鍵綜合塞(環(huán))規(guī)，同時檢驗內(nèi)(外)花鍵的小徑、大徑、各鍵槽寬(鍵寬)、大徑對小徑的同軸度和鍵(鍵槽)的位置度等項目。還要用單項止端塞(卡)規(guī)或普通計量器具檢測其小徑、大徑、各鍵槽寬(鍵寬)的實際尺寸是否超越其最小實體尺寸。檢測內(nèi)、外花鍵時，如果花鍵綜合量規(guī)能通過，而單項止端量規(guī)不能通過，則表示被檢測的內(nèi)、外花鍵合格。反之，即為不合格?；Q性與測量技術（第3版）內(nèi)外花鍵綜合量規(guī)的形狀如圖7-14所示。圖7-14a、b所示為花鍵塞規(guī)，圖7-14c所示為花鍵環(huán)規(guī)。圖7-14矩形花鍵綜合量規(guī)互換性與測量技術（第3版）7.3普通螺紋的互換性7.3.1螺紋及幾何參數(shù)特性1.螺紋的種類及使用要求螺紋連接在機械制造中廣泛使用,按照其用途可分為連接螺紋和傳動螺紋。(1)連接螺紋也叫緊固螺紋，其基本牙型是三角形。用于連接或緊固零件，如普通螺紋和管螺紋等。對普通螺紋連接的主要要求是可旋入性和連接的可靠性，對管螺紋連接的要求是密封性和連接的可靠性。(2)傳動螺紋用于傳遞動力或運動,其基本牙型主要有梯形、矩形，

如絲杠螺桿等。對傳動螺紋主要要求是傳動準確、可靠，螺牙接觸性能好、耐磨性好?；Q性與測量技術（第3版）2.普通螺紋基本幾何參數(shù)(1)大徑（D或d）與內(nèi)螺紋牙底或外螺紋牙頂相重合的假想圓柱體的直徑。普通螺紋大徑的基本尺寸即螺紋公稱直徑。內(nèi)螺紋大徑用D表示，外螺紋大徑用d表示。圖7-15普通螺紋基本牙型互換性與測量技術（第3版）(2)小徑（D1或d1）與內(nèi)螺紋牙頂或外螺紋牙底相重合的假想圓柱體的直徑。內(nèi)螺紋小徑用D1表示，外螺紋小徑用d1表示。

工程實際中習慣于將外螺紋牙頂d和內(nèi)螺紋牙頂D1稱為頂徑。

將內(nèi)螺紋牙底D和外螺紋牙底d1稱為底徑。(3)中徑(D2或d2)指一個假想圓柱體的直徑，該圓柱體的母線通過牙槽溝槽和凸起寬度相等的地方，中徑圓柱的軸線稱為螺紋軸線。中徑圓柱的素線稱為螺紋中徑線。對于普通螺紋,中徑并不等于大徑與小徑的平均值。(4)單一中徑指一個假想圓柱體的直徑，該圓柱體的母線在牙槽寬度等于基本螺距一半即P/2的地方，而不考慮牙體寬度。如圖6–16所示。螺距無誤差，中徑就是單一中徑；螺距有誤差，則兩者不相等?；Q性與測量技術（第3版）圖7-16單一中徑P—基本螺距ΔP—螺距誤差(5)螺距P與導程S

螺距P是指相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。導程S指同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。對單線螺紋，導程即是螺距；對多線螺紋，導程是螺距與螺紋線數(shù)的乘積。(6)牙型角α和牙型半角α/2牙型角α是在螺紋牙型上，相鄰兩牙側(cè)間的夾角。普通螺紋牙型角α=60°。牙型半角α/2即牙型角的一半，指在螺紋牙型上，牙側(cè)與螺紋軸線的垂線間的夾角。(7)螺紋旋合長度L指兩個相配合的螺紋相互旋合部分沿螺紋軸線方向上的長度?；Q性與測量技術（第3版）7.3.2普通螺紋公差與配合1.普通螺紋的基本偏差——公差帶位置國家標準要求按下面規(guī)定選取內(nèi)外螺紋的公差帶位置，圖7-17所示。內(nèi)螺紋：G—其基本偏差EI為正值，圖7-17a所示。H—其基本偏差EI為零，圖7-17b所示。外螺紋:a、b、c、d、e、f、g—其基本偏差es為負值，圖7-17c所示。h—其基本偏差es為零，圖7-17d所示。選擇基本偏差主要依據(jù)螺紋表面涂鍍層厚度及螺紋件的裝配間隙。螺距P=0.5~1mm螺紋的基本偏差數(shù)值見表7-11。互換性與測量技術（第3版）圖7-17內(nèi)外螺紋的公差帶位置TD1—內(nèi)螺紋小徑公差TD2—內(nèi)螺紋中徑公差Td—外螺紋大徑公差Td2—外螺紋中徑公差互換性與測量技術（第3版）其中3級精度最高，9級精度最低，6級為基本級。因為內(nèi)螺紋較難加工，在同一公差等級中，內(nèi)螺紋中徑公差比外螺紋中徑公差大32%。表中，對內(nèi)螺紋大徑D和外螺紋小徑d1沒有規(guī)定具體公差等級。而標準規(guī)定了對內(nèi)外螺紋牙底實際輪廓不得超過按基本偏差所確定的最大實體牙型，就可以保證旋合時不發(fā)生干涉。部分內(nèi)外螺紋公差值見表7-13和表7-14。2.普通螺紋的公差等級國家標準GB/T197—2018要求按表7-12中的規(guī)定選取內(nèi)、外螺紋的公差等級?；Q性與測量技術（第3版）3.普通螺紋旋合長度和螺紋精度螺紋的旋合長度分為三組，其特點如圖7-18所示。圖7-18螺紋旋合長度一般情況下，采用中等旋合長度。集中生產(chǎn)的緊固件螺紋，圖樣上沒有注明旋合長度，制造時螺紋公差均按照中等旋合長度考慮。螺紋的旋合長度范圍見表7-15互換性與測量技術（第3版）根據(jù)使用場合，螺紋的公差精度等級分為三級:1)精密———用于精密螺紋。2)中等———用于一般用途螺紋。3)粗糙———用于制造螺紋有困難的場合。如在熱軋棒料上加工螺紋，在深不通孔內(nèi)加工螺紋。4.螺紋公差帶組合及選用內(nèi)外螺紋的推薦公差帶見表7-16和表7-17。除特殊情況外，表中以外的其他公差帶不宜選用。表中內(nèi)螺紋公差帶與外螺紋公差帶可以形成任意組合，但為了保證內(nèi)外螺紋間有足夠的接觸高度，推薦加工后的螺紋零件宜優(yōu)先組成H/g、H/h或G/h配合。對公稱直徑小于1.4mm的螺紋，應選用5H/6h、4H/6h或更精密的配合。互換性與測量技術（第3版）公差帶優(yōu)先選用的順序為粗字體公差帶、一般字體公差帶、括號內(nèi)公差帶。帶方框的粗字體公差帶用于大量生產(chǎn)的緊固件螺紋?；Q性與測量技術（第3版）5.普通螺紋的標注在圖樣上標注螺紋應標注在螺紋的大徑尺寸線上。完整的螺紋標注有螺紋特征代號、尺寸代號、公差帶代號及其他必要的說明信息，圖7-19所示。圖7-19螺紋標注說明互換性與測量技術（第3版）7.3.3普通螺紋的測量1.螺紋的測量方法螺紋的測量方法分為綜合測量和單項測量。(1)綜合測量用螺紋量規(guī)檢驗螺紋是否合格屬于綜合測量。在成批生產(chǎn)中，普通螺紋均采用綜合測量法。螺紋量規(guī)分為塞規(guī)和環(huán)規(guī)(或稱卡規(guī))。塞規(guī)用于檢驗內(nèi)螺紋，環(huán)規(guī)用于檢驗外螺紋。檢驗時，通端螺紋環(huán)規(guī)(通規(guī))能順利與螺紋工件旋合，而止端螺紋環(huán)規(guī)(止規(guī))不能旋合或不完全旋合，則螺紋合格。反之，則說明內(nèi)螺紋過小，外螺紋過大，螺紋應予以退修?；Q性與測量技術（第3版）圖7-20為用螺紋環(huán)規(guī)檢驗的外螺紋情況，通規(guī)檢驗外螺紋的作用中徑，同時控制外螺紋小徑的最大極限尺寸。止規(guī)檢驗外螺紋的單一中徑。外螺紋大徑則用光滑極限量規(guī)檢驗。圖7-20環(huán)規(guī)檢驗外螺紋互換性與測量技術（第3版）圖7-21為用螺紋塞規(guī)檢驗內(nèi)螺紋的情況。通規(guī)檢驗內(nèi)螺紋的作用中徑，同時控制內(nèi)螺紋大徑的最小極限尺寸。止規(guī)檢驗內(nèi)螺紋的單一中徑、內(nèi)螺紋小徑用光滑極限量規(guī)檢驗。圖7-21塞規(guī)檢驗內(nèi)螺紋互換性與測量技術（第3版）(2)單項測量螺紋的單項測量指分別測量螺紋的各項幾何參數(shù)，主要是中徑、螺距和牙型半角。常用的單項測量螺紋幾何參數(shù)的方法有三針法和影像法。2.三針法測量外螺紋單一中徑三針測量法主要用于測量精密外螺紋(如絲桿、螺紋塞規(guī)等)的單一中徑。測量時，用三根直徑均為d0的精密圓柱量針，放在被測螺紋應的溝槽中，然后用光學或機械式量儀測出針距M，如圖7-22a所示?；Q性與測量技術（第3版）圖7-22三針法測量外螺紋單一中徑互換性與測量技術（第3版）3.螺紋千分尺測量外螺紋中徑螺紋千分尺是專用量具之一，主要用于測量公差等級為7、8、9級的普通外螺紋的中徑尺寸。它是利用螺旋副原理，對尺架上的錐形測量面和V形凹槽測量面間分隔的距離進行讀數(shù)的測量器具，如圖7-23所示。測量基本步驟：1)根據(jù)被測螺紋的螺距選取一對測頭，將測頭及被測螺紋擦干凈，測頭安裝在尺架上，校正千分尺零位。2)將被測螺紋放入兩測頭之間(V形測頭跨在被測螺紋的牙尖上，錐形測頭插在牙槽內(nèi))，找正中徑部位，分別在同一截面相互垂直的兩個方向測量螺紋中徑，取它們的平均值作為被測螺紋的實際中徑。3)將此值與標準中徑進行比較，即可判斷被測螺紋的中徑是否合格。注意

：當螺紋千分尺兩個測頭的測量面與被測螺紋的牙型接觸后，旋轉(zhuǎn)千分尺的測力裝置，并輕輕晃動千分尺，千分尺發(fā)出“咔咔”聲響，即可讀數(shù)。互換性與測量技術（第3版）圖7-23螺紋千分尺1—調(diào)零裝置2—V形測頭3—錐形測頭4—測微螺桿5—微分筒6—