第6章-典型部件公差与配合课件

6.1 滚动轴承的公差与检测指导：目的是掌握滚动轴承公差与配合标准，为合理选用滚动轴承公差与配合打下基础。要求：1 了解滚动轴承公差与配合精度标准 2 掌握滚动轴承内外圈公差带特点 3 了解滚动轴承公差与配合选择原则 第六章 典型零部件的公差与检测6.1.1 滚动轴承的互换性和公差等级 滚动轴承的正常工作，不仅取决于其自身制造精度，还取决于与之配合轴颈和外壳孔的精度。一、滚动轴承的互换性组成：内、外圈、滚动体、保持架。互换性：制造 内部互换性有限互换性，基于技术经济考虑使用 外部互换性完全互换性，利于装配更换。配合特点：内圈与轴颈基孔制d 外圈与壳体孔基轴制D其他要求：1 旋转精度：内、外圈和端面跳动等 2 游隙：有径、轴向之分。二、滚动轴承的公差等级与应用 GB/T307.3-2005,公差等级由外形尺寸(d、D、B)公差与旋转精度分级。向心轴承分2、4、5、6、0五级，依次从高到低圆锥滚子轴承有2、4、5、6x、0级，推力轴承分4、5、6、0级应用0级：一般旋转机构：汽车、拖拉机、农业机械6、6x、5级：旋转精度和平稳性或速度要求较高场合：普通机床主轴、仪器仪表轴承4级：旋转精度和平稳性或速度很高场合：高精度磨床、车床、精密螺纹车床、齿轮磨床主轴轴承2级：精密机械旋转机构：精密坐标镗、高精度齿轮磨床等主轴轴承。6.1.2 滚动轴承和与其相配孔、轴公差带1.滚动轴承内、外径公差带的特点滚动轴承内圈与轴颈的配合应采用基孔制，与同名圆柱孔轴配合不同，因公差带下移而变紧。外圈与外壳孔的配合应采用基轴制。2.与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的常用公差带 GB规定了0级和6级轴承与轴颈和外壳孔配合时轴颈和外壳孔的常用公差带，轴颈17种，外壳孔16种。与轴承配合的孔、轴公差带均按极限与配合的国家标准选取。与轴承配合的孔、轴公差带均按极限与配合的国家标准选取。一一般般情情况况下下，0级级滚滚动动轴轴承承内内圈圈与与轴轴颈颈的的配配合合多多为为k6 或或js6，轴承外径与外壳孔的配合多数为轴承外径与外壳孔的配合多数为H7，少数为，少数为G7。6.1.3 滚动轴承与孔、轴结合的精度设计滚动轴承与孔、轴结合的精度设计一、配合选用的依据1.负荷类型 （1）局局部部负负荷荷。又又称称定定向向负负荷荷。是是指指在在轴轴承承运运转转时时，作作用用在在轴轴承承上上的的合合成成径径向向负负荷荷与与套套圈圈相相对对静静止止，即即负负荷荷方方向始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上。向始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上。（2）循循环环负负荷荷。又又称称旋旋转转负负荷荷。是是指指在在轴轴承承运运转转时时，作作用用在在轴轴承承上上的的合合成成径径向向负负荷荷与与套套圈圈相相对对旋旋转转，即即合合成成径径向负荷方向顺次地作用在套圈的整个圆周上。向负荷方向顺次地作用在套圈的整个圆周上。（3）摆摆动动负负荷荷。是是指指在在轴轴承承运运转转时时，作作用用在在轴轴承承上上的的合合成成径径向向负负荷荷与与套套圈圈在在一一定定的的区区域域内内相相对对摆摆动动，即即合合成成径径向向负负荷荷经经常常变变动动地地作作用用在在套套圈圈滚滚道道的的部部分分圆圆周周上上 1)固定配合稍松，一般选用具有平均间隙较小的过渡配合或具有极小间隙的间隙配合。2)旋转配合应较紧，一般选用具有小过盈的配合或过盈概率大的过渡配合。3)摆动配合的松紧程度，一般与套圈相对负荷方向旋转时选用的配合相同或稍松一些。6-3 滚动轴承与轴颈、外壳孔配合选择2.负荷的大小 轴承与轴颈、外壳孔配合的松紧程度跟负荷大小有关。载荷越大，轴承与轴颈或外壳孔配合应越来越紧。按轴承套圈所受径向负荷的大小，可分为三类：按轴承套圈所受径向负荷的大小，可分为三类：轻负荷轻负荷 P0.07C正常负荷正常负荷 0.07CP0.15C重负荷重负荷P0.15CC轴承的额定动负荷轴承的额定动负荷 重负荷重负荷大过盈的配合；大过盈的配合；轻负荷轻负荷小过盈的配合。小过盈的配合。3.工作条件 工作温度 轴承工作时，套圈温度会高于相配件的温度。内圈热胀会引起它与轴颈的配合变松，而外圈热胀则会引起它与外壳孔配合变紧。因此，轴承工作温度高于100C时，应对所选择的配合作适当的修正。旋转精度和速度 旋转精度高不宜选间隙配合，速度高时，应选较紧的配合。4.其他 轴与外壳孔的结构和材料 剖分式轴承孔应选松些配合，空心轴则选紧些的配合。安装和拆卸 重型机械宜选用间隙配合，过盈配合时宜采用内外圈可分离的轴承。二、与滚动轴承配合孔、轴公差的选用 轴颈和外壳孔的公差等级公差等级应与轴承公差等级协调。0级轴承轴颈1T6，外壳孔IT7。对旋转精度和运转平稳性有较高要求的工作场合，轴颈IT5，外壳孔1T6。轴颈和外壳孔公差带公差带可据手册(表6-2、6-3)进行选择。三、轴颈和外壳孔的形位公差与表面粗糙度的选用 尺寸公差带确定后，还应分别确定形位公差（表6-4）和表面粗糙度值（表6-5）。为了保证配合性质，轴颈轴颈和外壳孔外壳孔应分别采用包容要求，包容要求，并规定圆柱度公差。圆柱度公差。同一根轴的两个轴颈、轴承孔，还应分别规定它们对公共轴线的同轴度公差同轴度公差。规定轴颈肩部和外壳孔端面对基准轴线的端面圆跳端面圆跳动动公差，以保证轴承的旋转精度。例例 如图，已知滚动轴承型号为6206（d=30mm，D62mm,B=16mm,0级精度），轴承内圈与轴颈的配合为k5，外圈与外壳孔的配合为H7，试将配合代号及形位公差和表面粗糙度值分别标注在装配图和零件图上。装配图上，只标注轴颈、外壳孔的公差带代号。6.2 圆锥公差与检测 圆锥结合是机器、仪器及工具结构中常用的典型结合。圆锥结合具有较高同轴度、紧密性好、间隙或过盈可以调整、可以利用摩擦力来传递扭矩等优点。但是，圆锥结合的结构较复杂，影响其互换性的参数较多，加工和检测也较困难。6.2.1圆锥的主要几何参数圆锥分内圆锥和外圆锥1.圆锥角2.圆锥直径 D、d、dx3.圆锥长度 L4.锥度 C=(D-d)/L 锥角大小6.2.2 圆锥公差与配合一、圆锥公差的术语和定义1.公称圆锥 设计给定的理想圆锥，标注D或d、L、或C，或者标注D、d、L，则该圆锥就完全确定。2.极限圆锥 与公称圆锥共轴线且圆锥角相等，直径分别为最大极限尺寸和最小极限尺寸的两个圆锥。3.圆锥直径公差TD 指圆锥直径的允许变动量，即最大圆锥直径Dmax与最小圆锥直径Dmin之差。4.圆锥直径公差带 两个极限圆锥所限定的区域5.圆锥角公差AT 指圆锥角允许的变动量表示方法：AT度、分、秒，ATD微米6.圆锥角公差带 两个极限圆锥角所限定的区域二、圆锥公差项目1.圆锥直径公差TD 以D为公称尺寸按GB/T1800.31998选取。2.圆锥角公差 按加工精度分12个精度等级，AT1、AT2、AT12，精度由高到低。3.圆锥的形状公差tF 包括素线直线度公差和圆度公差一般，其形状误差也用直径公差TD控制，当对形状精度要求较高时，单独给出形状公差tF，其数值按GB/T11841996选取4.给定截面圆锥直径公差TDS 在给定截面内圆锥直径的允许变动量。三、圆锥配合1.圆锥配合的基准制和配合种类基准制：基孔制、基轴制配合种类：间隙配合：适用于有相对转动的机构中，如滑动轴承过盈配合：在承载情况下，靠摩擦力自锁，可以传递很大的转矩。过渡配合：用于对中定心或密封，对圆锥形状精度要求高，对研2.圆锥配合的形成 结构型和位移型两种a)图样标注图样标注b)公差带公差带（1）给定圆锥直径公差的标注方法）给定圆锥直径公差的标注方法圆锥直径偏差，锥角偏差、圆锥形状误差都由圆锥直径公差控制圆锥直径偏差，锥角偏差、圆锥形状误差都由圆锥直径公差控制四、四、圆锥公差的标注方法圆锥公差的标注方法1.基本锥度法：公差带为两同轴圆锥面的区域基本锥度法：公差带为两同轴圆锥面的区域 用用于有配合性质要求的圆锥于有配合性质要求的圆锥a)图样标注图样标注b)公差带公差带（2）给定截面直径公差的标注方法）给定截面直径公差的标注方法LXdxTDS/2dxmindxmaxLXTDS/21:5保证两个相配合的圆锥在规定的截面上具有良好的密封性保证两个相配合的圆锥在规定的截面上具有良好的密封性0.32.2.公差锥度法公差锥度法 同时给出圆锥直径公差和圆同时给出圆锥直径公差和圆锥角公差，不构成两同轴圆锥面锥角公差，不构成两同轴圆锥面公差带。此时，公差带。此时，TD和和AT遵守独立遵守独立原则。原则。适用于非配合圆锥、给定截面直适用于非配合圆锥、给定截面直径有较高要求的圆锥和密封圆锥。径有较高要求的圆锥和密封圆锥。6.3 圆柱螺纹公差及检测 9-1 概 述 6.3.1 螺纹结合的使用要求和几何参数一、螺纹的分类及使用要求按用途分：1普通螺纹（紧固螺纹）主要用于连接和紧固，良好的旋合性和足够的连接强度。2传动螺纹 传动螺纹用于传递动力和位移，力的可靠性和位移的准确性。3紧密螺纹 紧密螺纹主要用于管道系统中的管件紧密联接，连接强度和密封性。专门用途的螺纹，如光学仪器细牙螺纹、灯泡螺纹和木螺钉螺纹等。二、普通螺纹的基本牙型和几何参数1.基本牙型 螺纹的牙型是指在通过螺纹轴线的剖面上螺纹的轮廓形状。普通螺纹的基本牙型是将高度为H的原始正三角形的顶部削去H/8和底部削去H/4后所形成的内、外螺纹共有的理想牙型。它是规定螺纹极限偏差的基础。普通螺纹普通螺纹的基本牙型见下图，其原始三角形为等边三角形，牙顶高为3H/8，牙底高为H/4，牙型高度为5H/8。2.普通螺纹的主要几何参数：（1）大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切假想圆柱直径(D/d)，D=d。公称直径 （2）小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱直径(D1/d1)，且D1=d1。外大径内小径称顶径；外小径内大径称底径。（3）中径：一假想圆柱(D2/d2，且D2=d2)，其母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。（4）单一中径：一假想圆柱直径(D2a和d2a)，母线通过牙型沟槽宽=螺距基本值一半(P/2)处。(5)螺距：是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。螺距的基本值用符号P表示。（6）牙型角和牙型半角 牙型角是指在螺纹牙型上，相邻两牙侧间的夹角，牙型角的基本值用符号表示，如下图所示。牙型角的一半称为牙型半角。普通螺纹牙型半角为30。（7）螺纹旋合长度：是指两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。6.3.2 影响螺纹结合精度的因素一、中径偏差的影响中径大小影响配合的松紧程度，必须严格限制其实际尺寸，即规定适当的上下偏差。二、螺距偏差的影响单个螺距偏差P P，螺距累积偏差P P与旋合长度有关，影响与旋合长度有关，影响旋合性。旋合性。消除干涉：将外螺纹中径减少一个数值fp，或将内螺纹中径增大一个数值fp。fp称为螺距误差的中径当量,限制螺距误差。三、牙侧角偏差的影响 一有牙侧角偏差的外螺纹与理想内螺纹结合，则会在小径或大径处产生干涉。消除干涉，可将外螺纹中径减少一个数值f f/2/2或将内螺纹中径加大一个数值f f/2/2。f f/2/2称为牙侧角偏差的中径当量四、螺纹作用中径和中径的合格条件1作用中径和中径公差 在规定旋合长度内，恰好包容实际外螺纹的假想内螺纹中径，称为该外螺纹的作用中径(d2fe)。同理，内螺纹的作用中径(D2fe)。中径偏差、螺距误差和牙侧角偏差均可转换为中径当量，因此，螺纹作用中径可以表示为：外螺纹：d d2fe2fe=d d2a2a+(+(f fp p+f f/2/2)；T Td2d2 f fd2 d2+f fp p+f f/2/2 内螺纹：D D2fe2fe=D D2a2a(f fp p+f f/2/2)；T TD2D2 f fD2 D2+f fp p+f f/2/22.中径的合格条件作用中径d2fe的大小影响可旋合性，实际中径d2a的大小影响联结可靠性普通螺纹中径的合格性遵循泰勒原则外螺纹：外螺纹：d d2fe2fe d d2max2max 且且 d d2a2a d d2min2min内螺纹：内螺纹：D D2fe2fe D D2min2min且且 D D2a2a D D2max2max6.3.3 普通螺纹的公差与配合一、螺纹公差带一、螺纹公差带规定中径公差即可综合控制螺纹，所以GB对螺纹中径和顶径规定了公差，而底径尺寸由刀具保证。螺纹的公差公差见表6-7、68、69。普通螺纹公差带相对于基本牙型的位置由基本偏差基本偏差确定。内螺纹下偏差EIEI，外螺纹上偏差eses。基本偏差数值见表610 二、螺纹的旋合长度与公差带精度等级 国标对螺纹旋合长度规定：短（S S）、中等（N N）、长（L L）螺纹精度由螺纹的公差等级和旋合长度两个因素共同决定。螺纹精度分为精密级、中等级和粗糙级三种。具体选用可以参考表611、612、613。三、螺纹公差与配合的选用 一般用途的螺纹多采用中等级，要求配合性质稳定的螺纹采用精密级，精度要求不高或所在部位比较难加工的螺纹采用粗糙级。通常选用中等旋合长度N；铝合金等零件上的螺纹选用长旋合长度L；受力不大且受空间位置限制的，选用短旋合长度S。保证足够的接触强度选H/g、H/h、G/h的配合 d1.4mm，应选5H/6h、4H/6h或更精密。内、外螺纹都需涂镀时，选G/e、G/f的配合四、螺纹标记 螺纹标记由螺纹特征代号M、公称直径、导程Ph（单线螺纹省略）、螺距值（粗牙省略）、中径和顶径公差带代号、旋合长度代号（中等省略）和旋向代号LH（右旋乘略）组成。6.3.4 螺纹精度的检测 一、综合检验一、综合检验 用螺纹量规检验被测螺纹各个几何参数误差的综合结果，通规检验被测螺纹的作用中径(含底径)，止规检验被测螺纹的实际中径，光滑极限量规检验被测螺纹顶径的实际尺寸。外螺纹量规用螺纹环规，如图627，内螺纹量规用螺纹塞规，如图626。用螺纹量规检验时，若其通规能旋合通过整个被测螺纹，且其止规不能旋入或不能完全旋入被测螺纹(旋合量不得超过两个螺距)，则判定该被测螺纹中径合格。若有一项不满足，则不合格。二、单项测量（常用方法）1影像法测量外螺纹几何参数2三针法测量外螺纹单一中径3用螺纹千分尺测量外螺纹中径 6.4 键和花键结合的公差与检测键和花键结合的公差与检测6.4.1 普通平键结合的公差、配合与检测普通平键结合的公差、配合与检测一、一、普通平键结合的结构及尺寸普通平键结合的结构及尺寸（1）键联结由轴槽、轮毂槽和键三部分组成。（2）键联结中键和键槽的宽度是配合尺寸。（3）一般键与轴槽配合较紧，键与轮毂槽配合较松。（4）键联结采用基轴制配合。二、普通平键联接的公差与配合二、普通平键联接的公差与配合（1）配合尺寸的公差带与配合种类键由型钢制成，是标准件。（2）非配合尺寸的公差带键高hh11(对于正方截面的平键，其键宽和键 高相等，都选用h8）；键长lh14；轴槽长度LH14；轴键槽深t1和轮毂键槽深 t2的极限偏差在GB10952003中给出。（表6-14）3.形位公差和表面粗糙度选用轴槽和轮毂槽的对称度：79级。键两侧面的平行度：当键长L与键宽b之比大于或等于8时，键宽b的两侧面在长度方向的平行度应符合GB/T11841996的规定。b6mm取7级；b836mm取6级；b40mm 取5级。配合面：Ra=1.63.2；非配合面：Ra=6.312.54.键槽尺寸和公差在图样上的标注键槽尺寸和公差在图样上的标注三、键及键槽的检测1.键的检测 如无特殊要求，键用通用量具检测，也可用卡规检测个部分尺寸。2.键槽尺寸的检测 单件小批量生产时，可以用游标卡尺或千分尺测量。在大批量生产时，用极限量规检验。3.键槽对称度误差的检测6.4.2 矩形花键结合的精度设计与检测 应用场合：传递较大扭矩、定心精度高。应用场合：传递较大扭矩、定心精度高。类类 型：矩形花键、渐开线花键。型：矩形花键、渐开线花键。一、矩形花键的主要尺寸和定心方式一、矩形花键的主要尺寸和定心方式矩形花键尺寸、公差和检验（矩形花键尺寸、公差和检验（GB/T1144 2001）标准标准矩形花键矩形花键 键数键数N一般为一般为6，8，10三种三种主要参数有大径主要参数有大径D、小径、小径d和键宽和键宽B。定心方式由定心方式由3种，种，国家标准规定采用小径定心国家标准规定采用小径定心。二、矩形花键的公差与配合二、矩形花键的公差与配合按其使用要求分为一般用途（按其使用要求分为一般用途（汽车、拖拉机汽车、拖拉机）和精密传动）和精密传动（机床机床）按装配形式分滑动、紧滑动和固定配合按装配形式分滑动、紧滑动和固定配合 形位公差和表面粗糙度内、外花键小径处遵守包容要求，配合精度很高键槽宽和键宽规定了位置度公差和等分度公差，且被测要素与基准要素均遵守最大实体要求；单件小批量生产，要用单项检验。键槽宽和键宽规定对称度公差和等分度公差，且均遵守独立原则。等分度公差等于对称度公差值。三、矩形花键的检测三、矩形花键的检测分类：单项检测和综合检测单项检测 单件小批量生产，用通用计量器具测量综合检测 大批量生产时，用花键综合量规同时多项误差误差检测