第3章：孔和轴的极限与配合.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,3,章 孔和轴,的极限与配合,第一讲：尺寸公差的术语及定义,有关配合的术语及定义,0,一、有关尺寸方面的术语与定义,尺寸：用特定单位表示长度的数字。如,20mm,，,40m,基本尺寸（孔,D,；轴,d,）：设计时给定的尺寸。,实际尺寸（孔,Da,；轴,da,）：通过测量所得尺寸。,注意：实际尺寸是具体零件上某一位置的尺寸的测量值。本教材实际尺寸指的是零件制成后的实际尺寸。,1,尺寸术语与定义,极限尺寸（孔,Dmax,、孔,Dmin,；轴,dmax,、,dmin,）：允许尺寸变化的两个界限值，统称为极限尺寸。,注意：极限尺寸是以基本尺寸为基数来确定的，极限尺寸用于控制实际尺寸。,基本尺寸、极限尺寸为设计时给定。,2,实体尺寸,Material condition,，,Material size,实体状态和实体尺寸,LMC,，,MMC,，,LMS,，,MMS,作用尺寸,-,在配合面的全长上,与实际孔内接的最大理想轴的尺寸,称为孔的作用尺寸；与实际轴外接的最小理想孔的尺寸,称为轴的作用尺寸。,3,二、尺寸偏差、公差的术语及定义,1,、尺寸偏差,尺寸偏差：某一尺寸减其基本尺寸所得的,代数差,称尺寸偏差简称偏差。,极限偏差：极限尺寸,基本尺寸所得代数差,孔：上偏差,ES=Dmaxd,下偏差,EI=Dmind,轴：上偏差,es,=,dmax,d,下偏差,ei,=dmind,4,注意：由于满足孔与轴配合的不同松紧要求，极限尺寸可能大于、小于或等于其基本尺寸。因此，极限偏差的数值可能是正值、负值或零值。故在偏差值的前面除零值外，应标上相应的“,+”,号或“,”,号。,偏差的标注：上偏差标在基本尺寸右上角；下偏差标在基本尺寸右下角。,5,2,、尺寸公差,tolerance,，允许尺寸的变化量,T (1),从极限尺寸入手：,TD=Dmax-Dmin Td=,dmax,-dmin (2),从极限偏差看：,TD=ES-EI Td=,es-ei,(3),三者之间的关系：,TD=Dmax-Dmin,D+ES,）,-,（,D+EI,）,=ES-EI,6,公差（,T,）：允许尺寸的变动量。,精度要求，给定,T,，制造愈难。,T=|,最大极限尺寸,最小极限尺寸,|,注意：公差值无正负含义。它表示尺寸变动范围的大小。不应出现“,+”“”,号。,加工误差不可避免,T0,Th,=DmaxDmin,，,Ts=,dmax,-dmin,7,3,、公差带图及有关术语定义,1,）零线：在公差带图中，确定偏差的一条基准线（即,O,偏差线）称为零线。通常表示基本尺寸线。,公差带图作法：,0,2,）尺寸公差带（公差带）,在公差带图中，由上、下偏差线段所限定的一个区域。,注意,：*对光滑圆柱形来讲，这个区域所控制的是直径的尺寸，而不是半径的尺寸。,*构成公差带的两要素：公差带的大小和公差带相对零件的位置。,8,(3),标准公差,本标准（,GB1800-1996,）所表列的用以确定公差带大小的任一公差。,（,4,）基本偏差,用于确定公差带相对零线位置的上偏差或下偏差称基本偏差。,标准规定：一般以靠近零线的那个极限偏差作为基本偏差。,注意：对跨在零线上的（对称分布）,ES,（,es,）或,EI,（,ei,）均可作为基本偏差。,9,例：基本尺寸为,30,的孔和轴。孔的最大极限尺寸为,30.21mm,，孔的最小极限尺寸为,30.05mm,。轴的最大极限尺寸为,29.90mm,，轴的最小极限尺寸为,29.75mm,。,求（,1,）,ES,、,EI,、,es,、,ei,；（,2,）,Th,、,Ts,；（,3,）作公差带图，写出基本偏差；（,4,）标注出孔、轴基本尺寸和上、下偏差。,10,解：,孔：,ES=30.21-30=+0.210,EI=30.05-30=+0.050,Th,=ES-EI=0.21-0.05=0.16,轴,es,=29.90-30=-0.10,ei,=29.75-30=-0.25,Ts=,es-ei,=0.15,11,三、有关配合的术语及定义,孔：主要指圆柱形的内表面，也包括其它内表面中由单一尺寸确定孔和轴的定义的部分。,轴：主要指圆柱形的外表面，也包括其它外表面中由单一尺寸确定的部分。,孔、轴公差带相对于零线位置不同，装配后松紧不同，即反映了配合的性质。,12,配合：基本尺寸相同的，相互配合的孔、轴公差带之间的关系。,配合条件：一孔一轴相结合；孔、轴基本尺寸相同。,13,配合的性质：反映装配后松紧程度和松紧变化程度的配合性质，定义以相互结合的孔和轴公差带之间的关系来确定。,间隙与过盈,孔的实际尺寸,相配合的轴的尺寸,=“+”,间隙“,X”,“-”,过盈“,Y”,注意：间隙数值前必标“,+”,号，如,+0.025mm,。过盈数值前必标“,-”,号，如,-0.020mm,。,“,+”,，“,-”,号在配合中仅代表间隙与过盈的意思。不可与一般数值大小相混。,14,间隙配合：具有间隙的配合。,特点：孔公差带在轴公差带之上。（包括,Xmin,=0,）,最大间隙,Xmax,=Dmax-dmin=ES-,ei,表配合中最松状态。,最小间隙,Xmin,=Dmin-,dmax,=EI-,es,表配合中最紧状态。,Xmax,、,Xmin,表间隙配合中间隙变动的两个界限值。,配合的种类,15,(2),过盈配合：具有过盈的配合。,特点：孔公差带在轴公差带之下。,最大过盈,Ymax,=Dmin-,dmax,=EI-,es,表过盈配合中最紧状态。,最小过盈,Ymin,=Dmax-dmin=ES-,ei,表过盈配合中最松状态。,Ymin,=0,时标准规定仍属过盈配合,注意：,Ymax,、,Ymin,表示过盈配合中过盈变动的两个界限值。,Ymin,=0,、,Xmin,=0,两者概念不同。,Xmin,=0=Dmin-,dmax,=0,最紧状态，孔公差带在轴之上；,Ymin,=0=Dmax-dmin=0,最松状态，轴公差在孔之上。,16,过渡配合：可能具有间隙或过盈的配合。,特点：孔公差带与轴的公差带相互交叠。,最大间隙,Xmax,=Dmax-dmin=ES-,ei,表过渡配合中最松的状态。,最大过盈,Ymax,=Dmin-,dmax,=EI-,es,表过渡配合中最紧的状态。,注意：,Xmax,、,Ymax,表过渡配合中允许间隙和过盈变动的两个界限值；,在过渡配合中，发生间隙或过盈,过渡配合,17,（,4,）配合公差（,Tf,）,定义：标准将允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。它是设计人员根据机器配合部位使用性能的要求对配合松紧变动的程度给定的允许值。,特点：对于一具体的配合,Tf,，间隙或过盈可能出现的差别，其松紧差别的程度 配合精度，反之亦然；,在数量方面，标准以处于最松状态的极限间隙或极限过盈与处于最紧状态的极限间隙或过盈的代数差的绝对值为配合公差值；,配合公差没有正负含义。,18,各类配合的配合公差,间隙配合,Tf,=|,Xmax-Xmin,|,=,Xmax-Xmin,=,Th+Ts,过渡配合,Tf,=|,Xmax-Ymax,|,=,Xmax-Ymax,=Th+Ts,过盈配合,Tf,=|,Ymax-Ymin,|,=,Ymax-Ymin,=,Th+Ts,注意：对于各类配合，其配合公差等于相互配合的孔公差和轴公差之和；,Tf,=,Th+Ts,说明了配合精度的高低是由相互配合的孔和轴精度所决定。,配合公差反映配合精度，配合种类反映配合性质,。,19,配合公差带图,定义：配合公差的特性也可用配合公差带来表示。配合公差带的图示方法，称为配合公差带图。,特点：零线以上的纵坐标为正值，代表间隙；零线以下的纵坐标为负值，代表过盈；,符号,代表配合公差带。当配合公差带,完全处在零线上方时，是间隙配合；当配合公差带,完全处在零线下方时，是过盈配合；当配合公差带,完全跨在零线上时，是过渡配合。,配合公差带的上下两端的纵坐标值，代表孔、轴配合的极限间隙或极限过盈值。,配合公差带图能直观反映配合的特性。,注意：配合公差带图与公差带图不同！,20,第,2,讲,公差与配合国家标准,内容：孔基本偏差、标注、公差带、未注公差,目的任务：会准确查表，标注以及掌握优先公差带,重点难点：基本偏差系列图以及各等级公差的查表,21,一 基准制,-,公差与配合标准,对孔与轴公差带之间的相互位置关系，规定了两种基准制：基孔制和基轴制 基孔制,-,基孔制中的孔称为基准孔，用,H,表示，基准孔以下偏差为基本偏差，且数值为零。其公差带位置在零线上侧。,a-h,间隙,es,=,Xminj-n,过渡,p-zc,过盈,22,基轴制,-,基轴制中的轴称为基准轴，用,h,表示，基准轴的上偏差为基本偏差且等于零，公差带位置在零线下侧。,A-H,间隙,EI=,Xmin,J-N,过渡,P-ZC,过盈,23,二、标准公差系列,公差等级,-,是指确定尺寸精度的等级。由于零件和零件上不同部位的尺寸对精确程度的要求往往不相同，为了满足生产的需要，国家标准设置了,20,个,公差等级。,IT01.IT0.IT1.IT2.IT3.IT18,高 公差等级 低 小 公差数值 大 难 加工程度 易,IT6:,标准公差,6,级或,6,级标准公差,D D D T,故：标准公差与公差等级和基本尺寸有关。公差单位I i,）和公差等级系数,a i,计算标准公差的基本单位,24,三基本偏差,基本偏差,一般指靠近零线的极限偏差。,两大系列：标准公差（大小）和基本偏差（位置）,代号及特点,(1),代号：共,28,个。,(2),它决定了公差带相对于零线的位置。,(3),特点：轴：,a-h:,es,绝对值渐小；,j-zc,:,ei,绝对值渐大。孔,:A-H:EI,绝对值渐小；,J-ZC:ES,绝对值渐大。另一偏差取决于标准公差的大小。,25,基本偏差数值,(1),轴的基本偏差,以基孔制为基础，由经验得出一系列公式。,a-h:,用于,X,配合，,es,=,Xmin,;,j-n,用于过渡配合；,p-zc,常用于,y,配合，,基数值是按,Ymin,来确定。,26,(2),孔的基本偏差。（基轴制为前提）换同名字母，应得保证在两种基制中配合性质完全相同。,1,）,A-H,用于间隙配合：,H,：,Xmin,=EI-,es,=-,es,(H:EI=0)h:,Xmin,=EI-,es,=EI(h:,es,=0),要保证配合性质相同就必须使,Xmin,=,Xmin,EI=-,es,从而：,A-H,为,a-h,基本偏差的相反数且与公差等级无关。,27,换算原则,2,）,J-ZC,用于过渡或过盈：,H,：,Ymin,=EI-,es,=0-(ei+Td)=-(,ei,+Td)h:,Ymin,=EI-,es,=Es-TD-0=Es-TD ES=-,ei,+(TD-Td),从而它不仅于轴的同名符号有关，还与公差等级有关。故：新国标规定：通用规则：,A-H EI=-,es,(,同或异级相配,),；,J-ZC ES=-,ei,(,同级相配,),例：确定,25F7,40M9,孔的基本偏差？解：,25F7 EI=-,es,es,=-20 m EI=-(-,es,)=20 m 40M9 ES=-,ei,ei,=+9 m ES=-9 m,再查：,P20 F7 M9,),28,特殊规则：（用于过渡或过盈且为异级）在较高精度等级时，采用工艺等价。即：孔比轴低一级相互配合。,J,、,K,、,M,、,N 8,级,P-ZC 7,级 ,ES=-,ei,+(TD-Td)ES=-,ei,+=(TD-Td,）,29,4,另一偏差的确定,轴：,ei,=,es,-IT(a-h);,es,=,ei+IT,(,j-zc,),孔：,ES=EI+IT(A-H);EI=ES-IT(J-ZC),例,1,：,60H7/f6 60F7/h6,60,60,解：,60H7,：,EI=0 ES=EI+IT=+0.030 IT7=-30 m 60f6,：,es,=-30 m,ei,=,es,-IT=-49 m IT6=19 m 60h6,：,es,=0,ei,=-IT=-0.019 60F7:EI=-,es,=+30 m ES=30+30=60 m,30,四公差与配合在图样上的标注,1.,公差带代号与配合代号。,1),公差带代号：,50H8 60Js6 8cd7,2),配合代号：用孔、轴公差带的组合表示，写成分数形式，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号。如：,50H8/f7,2.,零件图中尺寸公差带的三种标注形式所示标注方法应用最广泛。,31,五、常用和优先的公差带与配合,GB/T1801-1999,对孔、轴规定了一般、常用和优先公差带。孔的优先公差带,13,种，常用公差带,44,种，一般公差带,105,种，轴的优先公差带,13,种，常用公差带,59,种，一般公差带,116,种,选用公差带时应按优先、常用、一般公差带的顺序选取。,32,六、一般公差,线形尺寸的未注公差,1.,线性尺寸的一般公差的概念,主要用于较低精度的非配合尺寸。,2.,一般公差的作用,3.,线性尺寸的一般公差标准,33,第,3,讲,公差配合选择,基准制的选择,公差等级的选择,配合类别的选择,34,一、配合制（基准制）的选择,1,一般情况下采用基孔制，特殊情况下采用基轴制。,2,与标准件相配合时，基准制的选择通常依标准件而定。,3.,为了满足配合的特殊需要，允许采用任一孔，轴公差带组成的配合。例如：,60D10/js6,35,二、公差等级的选择原则,1,当公差等级,IT8,时，推荐孔比轴低一级的配合，但对,IT8,级的配合，则应采用同级配合。,2,选择时，既要满足设计要求，又要考虑工艺的可能性与经济性。即：在满足使用要求的前提下，尽量扩大公差值。,36,三、配合的选择,1.,选择顺序：优先 常用 一般 任意组合。,2.,代号的确定：,(1),间隙配合，轴基本偏差,=,Xmin,.,故可按,Xmin,来确定基本偏差的代号。,(2),对于,Y,配合，在确定了基准件的等级后，即可按,Ymin,来确定配合件的基本偏差代号，并依据,T f,要求确定孔轴的公差等级。,3.,选择方法：,(1),计算法，理论上。,(2),实验法，重要的配合。,(3),类比法，经验。,37,例,1,：有一孔轴配合，,40,配合间隙有,0.0250.066mm,，试确定基孔制孔轴的公差等级和配合种类。,.,解：,Tf,=0.066-0.025=0.041,又因为,T f=T h+T S=0.041,试选,IT6=0.016 IT7=0.025,选基准制,H7,再确定：,X min=EI-,es,es,=EI-X min=0-0.025=-0.025,再查轴的基本偏差表知,f,为,-0.025,轴为,40f6,ei,=-0.025-0.016=-0.041,校对：,X max=0.025+0.041=0.066,Xmin,=0-(0.025)=+0.025,结果：,40H7/f6,是最佳配合,38,例题,2,：设孔、轴配合的基本尺寸为,30mm,，要求间隙在,+0.0200.055mm,之间,试确定孔和轴的精度等级和配合种类。,解：,1,）选择基准制。本例无特殊要求，选用基孔制。,EI=0,2,）选择公差等级,由使用要求得,Tf,=,Xmax-Xmin,=,Th+Ts,=+55-,（,+20,）,=35m,取,Th,=Ts=Tf/2=17.5m,从附表查得：孔和轴公差等级介于,IT6,和,IT7,之间。,IT6,和,IT7,属于高的公差等级 孔和轴应选取不同的公差等级,孔为,IT7,，,Th,=21m,，轴,IT6,，,Ts=13m,得出孔的公差带为,H7,选取孔和轴的配合公差为,Tf,=,Th+Ts,=21+13=34m,Tf,=35m,，故满足使用要求,39,3,）选择配合种类：根据使用要求，本例为间隙配合,Xmin,=EI-,es,而,EI=0,es,=-,Xmin,=-20m,，,故,ei,=,es,-IT=-20-13=-33m,es,=-20m,为基本偏差，从附表中查得轴的基本偏差为,f,，轴的公差带为,f6,4,）验算设计结果,30H7/f6,的,Xmax,=+54m,，,Xmin,=+20m,，它们分别小于要求的最大间隙（,+55m,）和等于要求的最小间隙（,+20m,），因此设计结果满足使用要求，本例确定的配合为,30H7/f6,40,