1、圓柱體結(jié)合的,極限與配合,第1章 圓柱體結(jié)合的極限與配合,圓柱體結(jié)合是指在機(jī)械制造中孔和軸的結(jié)合方式。 其互換性主要由結(jié)合直徑與結(jié)合長度決定，而其中直徑顯得更為重要。因此，可按直徑這一主要參數(shù)來考慮圓柱體結(jié)合的互換性。,為了遵循產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）總體規(guī)劃（GB/Z 20308-2006）的要求，我國于2009年頒布了GB/T1800.1-2009產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）極限與配合 第1部分：公差、偏差和配合的基礎(chǔ)；GB/T1800.2-2009產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）極限與配合 第2部分：標(biāo)準(zhǔn)公差等級和孔、軸極限偏差表，GB/T1801-2009產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）極限與配合

2、 公差帶和配合的選擇；GB/T1803-2003極限與配合 尺寸至18mm孔、軸公差帶；GB/T1804-2000一般公差 未注出公差的線性和角度尺寸的公差。,第1章 圓柱體結(jié)合的極限與配合,1.1 基本術(shù)語和定義,1.1.1有關(guān)要素的術(shù)語和定義,1.尺寸要素 是指由一定大小的線性尺寸或角度尺寸確定的幾何形狀。它可以是圓柱形、球形、兩平行對應(yīng)面、圓錐形或楔形。 2.實際（組成）要素 是指由接近實際（組成）要素所限定的工件實際表面的組成要素部分，如圖1.1所示。,3.提取組成要素 是由實際（組成）要素提取有限數(shù)目的點所形成的實際（組成）要素的近似替代，如圖1.1所示。 4.擬合組成要素 是由提取

3、組成要素形成的并具有理想形狀的組成要素，如圖1.1所示。,1.1.2 有關(guān)尺寸的術(shù)語和定義,1.尺寸 尺寸是用特定單位表示線性尺寸值的數(shù)值，如直徑、長度、寬度、高度、中心距、半徑等，它由數(shù)字和長度單位組成，但不包括用角度單位表示的角度尺寸。在機(jī)械工程圖中，尺寸通常以mm為單位，可省略標(biāo)注。,2.公稱尺寸 公稱尺寸是由圖樣規(guī)范確定的理想形狀要素的尺寸，如圖1.2所示。它是從零件的功能出發(fā)，通過強(qiáng)度、剛度等方面的計算或結(jié)構(gòu)需要，并考慮工藝方面的其他要求后確定的?？椎墓Q尺寸用大寫字母D表示，軸的公稱尺寸用小寫字母d表示。,3.提取組成要素的局部尺寸 是指提取組成要素上兩對應(yīng)點之間的距離，即實際尺寸

4、。由于測量誤差的存在，實際尺寸不一定是被測尺寸的真值。,4.極限尺寸 尺寸要素允許的最大尺寸稱為上極限尺寸； 尺寸要素允許的最小尺寸稱為下極限尺寸。 孔的上、下極限尺寸： 軸的上、下極限尺寸：,完工后的工件尺寸必須滿足： 提取要素的局部尺寸在上、下極限尺寸范圍之內(nèi)。,1.1.3 有關(guān)公差與偏差的術(shù)語定義,1.偏差： 某一尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差。偏差可以為正、負(fù)或零值。,（1）實際偏差： 提取要素的局部尺寸減去其公稱尺寸所得的代數(shù)差。,（2）極限偏差： 極限尺寸減去其公稱尺寸所得的代數(shù)差，分為上偏差和下偏差。,上偏差：上極限尺寸減去其公稱尺寸所得的代數(shù)差。,下偏差：下極限尺寸減去其公稱尺寸

5、所得的代數(shù)差。,2.尺寸公差（簡稱公差） 公差是允許尺寸的變動量。,公差是一個沒有符號的絕對值，即沒有正、負(fù)值之分，也不能為零。,極限偏差表示工件尺寸允許變化的極限值，可作為判斷完工零件是否合格的依據(jù)。 公差表示對一批工件的尺寸一致程度的要求，是工件尺寸精度的一個指標(biāo)，但不能用來判斷工件某一尺寸的合格性，只能用于衡量某種工藝水平或成本的高低。,3.標(biāo)準(zhǔn)公差 是國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限制中規(guī)定的任一公差數(shù)值，見附表1.1。,4.公差帶圖 可用來清楚而直觀地表示相互結(jié)合的孔和軸的公稱尺寸、偏差和公差之間的相互關(guān)系。 公差帶圖由零線和公差帶組成。,（1）零線 零線是表示公稱尺寸的一條直線。 位于零線上方的

6、極限偏差為正值， 位于零線下方的極限偏差為負(fù)值， 位于零線上的極限偏差為零。,（2）公差帶 在公帶圖中，代表上、下極限偏差的兩平行直線限定的區(qū)域為尺寸公差帶。 公差帶的位置和大小應(yīng)按比例繪制；公差帶的橫向?qū)挾葲]有實際意義，可在圖中適當(dāng)選取。,在公差帶圖中，公稱尺寸和上、下極限偏差的量綱可省略不寫， 公稱尺寸的量綱默認(rèn)為mm，上、下極限偏差的量綱默認(rèn)是 m。公稱尺寸應(yīng)書寫在標(biāo)注零線的公稱尺寸線左方，上、下極限偏差書 寫（零可以不寫）必須帶正負(fù)號。,5.基本偏差 是指兩個極限偏差中靠近零線或位于零線的那個偏差，用來確定公差帶位置的參數(shù)。,在國家標(biāo)準(zhǔn)中，公差帶圖中包括了“公差帶大小”與“公差帶位置”

7、兩個參數(shù)，前者由標(biāo)準(zhǔn)公差確定，后者由基本偏差確定。,1.1.4 有關(guān)配合的術(shù)語定義,1.孔和軸 孔是指圓柱形的內(nèi)表面及由單一尺寸確定的內(nèi)表面?？椎膬?nèi)部沒有材料，從裝配關(guān)系上看，孔是包容面?？椎闹睆接肈表示。,軸是圓柱形的外表面及由單一尺寸確定的外表面。軸的外部有材料，從裝配關(guān)系上看，軸是被包容面。軸的直徑用d表示。,2.配合 （1）配合 是指公稱尺寸相同且相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系。,（2）間隙 孔的尺寸減去相結(jié)合的軸的尺寸所得的代數(shù)差為正時，稱為間隙，用X表示。,（3）過盈 孔的尺寸減去相結(jié)合的軸的尺寸所得的代數(shù)差為負(fù)時，稱為過盈，用Y表示。,根據(jù)孔和軸公差帶之間關(guān)系的不同，配合可分為

8、間隙配合、過盈配合和過渡配合三大類。,3.配合種類 （1）間隙配合 具有間隙（包括最小間隙為零）的配合稱為間隙配合。孔的公差帶在軸的公差帶上方。 孔的上極限尺寸減去軸的下極限尺寸所得的代數(shù)差，稱為最大間隙。,孔的下極限尺寸減去軸的上極限尺寸所得的代數(shù)差，稱為最小間隙。,實際生產(chǎn)中，成批生產(chǎn)零件的實際尺寸大部分為極限尺寸的平均值，所以形成的間隙大多數(shù)在平均尺寸形成的平均間隙附近。,（2）過盈配合 具有過盈（包括最小過盈為零）的配合稱為過盈配合?？椎墓顜г谳S的公差帶下方。,孔的下極限尺寸減去軸的上極限尺寸所得的代數(shù)差，稱為最大過盈。,孔的上極限尺寸減去軸的下極限尺寸所得的代數(shù)差，稱為最小過盈。,

9、在實際零件的成批生產(chǎn)中，形成的過盈量最可能是在平均過盈附近。,（3）過渡配合 可能具有間隙或過盈的配合稱為過渡配合。此時，孔的公差帶與軸的公差帶相互交疊。,最大間隙與最大過盈是過渡配合的兩極限值。,在實際零件的成批生產(chǎn)中，形成的間隙量（或過盈量）最可能是在平均間隙。,4.配合公差,是指在孔與軸的配合中，允許間隙或過盈的變動量。是一個沒有符號的絕對值。,若要提高其裝配精度，必須減少相配合孔、軸的尺寸公差，這將使孔和軸的制造難度增加，成本提高。所以，當(dāng)設(shè)計孔和軸時，要綜合考慮使用要求和制造難度這兩個方面。,尺寸公差表達(dá)了孔、軸的尺寸精度； 配合公差反映了孔、軸的配合精度； 而配合類型反映了配合的性

10、質(zhì)。,5.配合公差帶圖,配合公差帶圖可以直觀地表達(dá)配合性質(zhì)和間隙或過盈的變化范圍。,橫坐標(biāo)為零線，表示間隙量或過盈量為零；零線上方的縱坐標(biāo)為正值，代表間隙，零線下方的縱坐標(biāo)為負(fù)值，代表過盈。 配合公差帶兩端的坐標(biāo)值代表極限間隙或極限過盈，反映配合的松緊程度；上、下兩端間的距離為配合公差 ，反映配合的松緊變化程度。,6.配合制,是指以兩個相配合零件中的一個零件為基準(zhǔn)件，并確定其公差帶位置，通過改變另一個零件（非基準(zhǔn)件）的公差帶位置而形成各種配合的一種制度，又稱為基準(zhǔn)制。,GB/T 1800.1-2009規(guī)定了兩種平行的配合制： 基孔制配合和基軸制配合。,（1）基孔制配合 是指基本偏差為一定的孔的

11、公差帶與不同基本偏差的軸的公差帶形成各種配合的一種制度。,基孔制配合中的孔稱為基準(zhǔn)孔，其公差帶在零線上方，下極限尺寸等于公稱尺寸，即孔的下偏差 基準(zhǔn)孔的基本偏差代號為H。,（2）基軸制配合 是指基本偏差為一定的軸的公差帶與不同基本偏差的孔的公差帶形成各種配合的一種制度。,基軸制配合中的軸稱為基準(zhǔn)軸，其公差帶在零線下方，上極限尺寸等于公稱尺寸，即軸的上偏差 。 基準(zhǔn)軸的基本偏差代號為h。,1.2極限與配合的標(biāo)準(zhǔn),GB/T 1800-2009極限與配合國家標(biāo)準(zhǔn)是用于尺寸精度設(shè)計的一項基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，它是按照標(biāo)準(zhǔn)公差系列標(biāo)準(zhǔn)化和基本偏差系列標(biāo)準(zhǔn)化的原則制定的。,1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)公差系列 標(biāo)準(zhǔn)公差是國家標(biāo)準(zhǔn)

12、極限與配合制按照不同的公差等級和公稱尺寸制訂了一系列的標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值，見附表1.1。,1.公差等級 確定尺寸精確程度的等級稱為公差等級。 GB/T1800.1-2009把公差等級分為20個等級，用IT（ISO Tolerance的簡寫）加阿拉伯?dāng)?shù)字表示，即IT01、IT0、IT1、IT2、IT18。 當(dāng)其與代表基本偏差的字母一起組成公差帶時，省略IT字母，如H7。 從IT01-IT18，公差等級依次降低，對應(yīng)的公差值依次增大。,2. 標(biāo)準(zhǔn)公差因子 標(biāo)準(zhǔn)公差因子是確定標(biāo)準(zhǔn)公差值的基本單位，是制定標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值系列的基礎(chǔ)。 統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)：在相同的加工條件下，公稱尺寸不同的孔或軸加工后產(chǎn)生的加工誤差不同，且

13、誤差的大小無法比較。 當(dāng)公稱尺寸較小時，加工誤差與公稱尺寸呈立方拋物線關(guān)系；當(dāng)公稱尺寸較大時，加工誤差與公稱尺寸接近線性關(guān)系。,3.公稱尺寸分段 每個公稱尺寸對應(yīng)一個標(biāo)準(zhǔn)公差值。 在生產(chǎn)實踐中，公稱尺寸數(shù)目很多，這將使標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表變得很龐大，使用起來不方便。而且相近的公稱尺寸，其標(biāo)準(zhǔn)公差值相差較小。,4.標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值 標(biāo)準(zhǔn)公差是由公差等級和公差因子的乘積決定。,從附表1.1中可看出：對于同一公差等級、不同公稱尺寸分段、表面具有同等精度要求的標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值隨尺寸的增大而增大。,1.2.2基本偏差系列,1.基本偏差代號 為了滿足不同的配合需要，國家標(biāo)準(zhǔn)極限與配合制中，對孔、軸分別規(guī)定了28種基本偏

14、差?；酒畲柺褂美∽帜副硎?，大寫字母代表孔，小寫字母代表軸。,在26個字母中，去掉5個容易與其他符號混淆的字母 增加7個雙寫字母,2.公差帶代號與配合代號 （1）公差帶代號 由于公差帶相對于零線的位置由基本偏差確定，公差帶的大小由標(biāo)準(zhǔn)公差確定，因此公差帶的代號由基本偏差代號與公差等級數(shù)組成。,H8表示標(biāo)準(zhǔn)公差等級為8級的孔公差帶； f6表示標(biāo)準(zhǔn)公差等級為6級的軸公差帶。,在零件圖上標(biāo)注公差帶代號，,（2）孔、軸配合代號 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，配合代號是用孔和軸的公差帶代號以分?jǐn)?shù)形式組成，其中，分子為孔的公差帶代號，分母為軸的公差帶代號。,基孔制配合代號 基軸制配合代號 在裝配圖上標(biāo)注 孔、軸配合

15、代號。,3.軸的基本偏差數(shù)值 以基孔制為基礎(chǔ)，依據(jù)統(tǒng)計分析的結(jié)果整理出軸基本偏差的計算公式。,按表1.4中的計算公式進(jìn)行計算，并按一定規(guī)則圓整尾數(shù)后，列成軸的基本偏差數(shù)值表，見附表1.2。 而軸的另一個偏差是根據(jù)基本偏差和標(biāo)準(zhǔn)公差的關(guān)系，按照 計算得出的。,4.孔的基本偏差數(shù)值 公稱尺寸500mm時，孔的基本偏差是由軸的基本偏差數(shù)值換算而得。 換算原則：同一字母表示的孔和軸的基本偏差，在孔、軸同一公差等級或孔比軸低一級的配合條件下，按基孔制形成的配合與按基軸制形成的配合，性質(zhì)相同。,的配合性質(zhì)相同。,5.孔、軸公差與配合在圖樣上的標(biāo)注 在裝配圖上，公稱尺寸后面標(biāo)注孔、軸配合代號。 在零件圖上，

16、在公稱尺寸后面標(biāo)注孔或軸的公差帶代號，或其上、下偏差數(shù)值。,1.2.3 常用公差帶與配合,GB/T 1801-2009對于公稱尺寸500mm的軸、孔公差帶作了以下規(guī)定。,1.優(yōu)先、常用和一般用途公差帶 選擇軸的公差帶時，應(yīng)優(yōu)先選用帶圓圈的公差帶，共13種；其次選用方框中的常用公差帶，共59種；最后選用其他公差帶。,選擇孔的公差帶時，應(yīng)優(yōu)先選用帶圓圈的公差帶，共13種；其次選用方框中的常用公差帶，共44種；最后選用其他公差帶。,2.優(yōu)先和常用配合 當(dāng)軸的公差小于或等于IT7時，是與低一級的基準(zhǔn)孔配合，其余是與同級的基準(zhǔn)孔配合。,當(dāng)孔的公差小于或等于IT8時，是與高一級的基準(zhǔn)軸配合，其余是與同級的

17、基準(zhǔn)軸配合。,1.3 尺寸公差與配合的選擇,1.3.1 配合制的選用,基準(zhǔn)制中有基孔制和基軸制兩種，一般優(yōu)先采用基孔制配合。,但是，在某些情況下，采用基軸制比較經(jīng)濟(jì)合理。 （1）使用具有一定公差等級的冷拉鋼材直接作軸，而軸的外表面不需再進(jìn)行加工，即可滿足使用要求。 （2）尺寸小于1mm的精密軸比同一公差等級的孔加工要困難。 （3）在結(jié)構(gòu)上，當(dāng)同一軸與公稱尺寸相同的幾個孔配合，并且配合性質(zhì)要求不同時，可根據(jù)具體結(jié)構(gòu)考慮采用基軸制。,在活塞部件中，活塞銷1的兩端與活塞2為過渡配合，以保證零件間相對靜止，活塞銷1的中部與連桿3為間隙配合，以保證可以相對轉(zhuǎn)動，而活塞銷各處的公稱尺寸相同。,（4）與標(biāo)準(zhǔn)

18、件或標(biāo)準(zhǔn)部件配合的孔或軸，必須以標(biāo)準(zhǔn)件為基準(zhǔn)件來選擇配合制。,但是，在裝配圖上標(biāo)注配合公差時，不標(biāo)注與標(biāo)準(zhǔn)件相配合的配合公差。,（5）為滿足配合的特殊需要，有時允許孔與軸采用非基準(zhǔn)孔、軸公差帶組成的配合，即非基準(zhǔn)制配合。 如果零件有鍍層要求，要求零件涂鍍后滿足某一基準(zhǔn)制配合的孔或軸，那么零件在電鍍前應(yīng)按非基準(zhǔn)制配合的孔、軸公差帶進(jìn)行加工。,1.3.2公差等級的選用,公差等級選用的基本原則是：在能夠滿足使用要求的前提下，應(yīng)盡量選擇較低的公差等級。 還應(yīng)考慮以下問題： （1）工藝等價性 公稱尺寸500mm且標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T8的孔比同級的軸加工困難，國家標(biāo)準(zhǔn)推薦孔與比它高一級的軸配合； 而公稱尺寸500

19、mm且標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T8的孔和公稱尺寸500mm的孔，其測量精度容易保證，國家標(biāo)準(zhǔn)推薦孔、軸采用同級配合。 （2）各公差等級的應(yīng)用范圍,1.3.3 配合種類的選用,選用配合時，應(yīng)盡量選擇國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的公差帶和配合，首先采用優(yōu)先配合；其次是常用配合；最后是一般配合。,1.計算法 依靠一定的理論和公式。其結(jié)果為近似值，還需試驗來確定。一般只有計算公較成熟的少數(shù)重要配合中使用。 2.試驗法 試驗法一般用于對產(chǎn)品性能影響很大的關(guān)鍵配合。但需進(jìn)行大量試驗，故成本比較高。 3.類比法 類比法是參照類似的經(jīng)過生產(chǎn)實踐驗證的機(jī)械 （1）間隙配合主要用于結(jié)合件有相對運動或需方便裝拆的配合； （2）過渡配合主要用于需要精確定位和便于裝拆、相對靜止的配合； （3）過盈配合主要用于孔、軸間沒有相對運動，需傳遞一定扭矩的配合。當(dāng)過盈不大時，主要借助鍵連接（或其他緊固件