公差配合與測量技術(shù)課件

公差配合與測量技術(shù)機械系楊建群公差配合與測量技術(shù).上課.1.3第四講

極限與配合的選擇原則主講：楊建群公差配合與測量技術(shù).上課.1.3課題四：公差配合選擇

教學(xué)目的：掌握基孔制與基軸制的選擇方法；能采用類比法正確選擇公差等級；熟悉各類配合特點并能參考資料選擇配合教學(xué)重點：基準(zhǔn)制、公差等級、各類配合特點教學(xué)難點：類比法選擇配合教學(xué)時數(shù)：2

使用圖號：圖1-16～圖1-22

教學(xué)提示：1.本堂課內(nèi)容較多，講課前建議預(yù)先布置預(yù)習(xí)

2.本節(jié)“公差配合選擇綜合實例”只作簡要介紹可布置學(xué)生，課后自學(xué)公差配合與測量技術(shù).上課.1.3

機械設(shè)計與制造中的一個重要環(huán)節(jié)——就是公差（極限）與配合的選擇。其內(nèi)容包括:選擇基準(zhǔn)制、公差等級和配合種類三大方面。選擇的原則:在滿足使用要求的前提下能獲得最佳的經(jīng)濟效益，即它是在基本尺寸已經(jīng)確定的情況下進行的尺寸精度設(shè)計。第三節(jié)公差配合的選用方法：1.計算法2.試驗法3.類比法公差配合與測量技術(shù).上課.1.3

一、基準(zhǔn)制的選用

基準(zhǔn)制的選用與使用要求無關(guān)，主要考慮結(jié)構(gòu)、工藝、裝配、經(jīng)濟等方面。

1.優(yōu)先選用基孔制配合從加工工藝方面考慮，中等尺寸精度較高的孔的加工和檢驗常采用定值刀具和量具，孔的公差帶位置固定，可減少刀具、量具的規(guī)格，有利于生產(chǎn)和降低成本；而測量軸類零件方便容易，故一般情況下，應(yīng)優(yōu)先采用基孔制。

2.特殊場合選用基軸制配合

1)直接使用冷拉棒料做軸。冷拉棒料按基準(zhǔn)軸的公差帶制造，有一定公差等級(IT8～ITll)而不再進行機械加工。這種情況主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、紡織、建筑機械中。

2)在儀表制造、鐘表生產(chǎn)、無線電工程中，常使用經(jīng)過光軋成形的鋼絲直接做軸(其加工尺寸<1mm的精密軸)，這時采用基軸制比較經(jīng)濟。

公差配合與測量技術(shù).上課.1.3

3)有些零件根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要，同一基本尺寸的軸上裝配有不同配合要求的幾個孔件時應(yīng)采用基軸制配合，有利于加工，也便于裝配。如圖1-16所示：柴油機的活塞銷同時與連桿孔和支承孔相配合，連桿要轉(zhuǎn)動，故采用間隙配合，而與支承配合可緊一些，采用過渡配合。如采用基孔制，則如圖1-17a所示，活塞銷需做成中間小、兩頭大形狀，這不僅對加工不利，同時裝配也有困難，易拉毛連桿孔。改用基軸制如圖1-17b所示，活塞銷可尺寸不變，而連桿孔、支承孔分別按不同要求加工，較經(jīng)濟合理且便于安裝。公差配合與測量技術(shù).上課.1.3圖1－16活塞與活塞及連桿頭襯套孔的配合1-活塞2-間隙配合3、6-過渡配合4-活塞銷5-連桿公差配合與測量技術(shù).上課.1.3圖1－17活塞銷配合基準(zhǔn)的選用a)采用基孔制b)采用基軸制a)b)公差配合與測量技術(shù).上課.1.3

3.與標(biāo)準(zhǔn)件配合時，必須按標(biāo)準(zhǔn)件來選擇基準(zhǔn)制配合

例如，滾動軸承的外圍與殼體孔的配合必須采用基軸制，滾動軸承的內(nèi)圈與軸頸的配合必須采用基孔制。

4.非基準(zhǔn)制的配合

非基準(zhǔn)制的配合是指相配合的兩零件既無基準(zhǔn)孔H又無基準(zhǔn)軸h的配合，是為了滿足配合的特殊要求,允許采用任一孔軸公差帶所組成的配合。公差配合與測量技術(shù).上課.1.3圖1－18非基準(zhǔn)制混合配合1-隔套2-主軸箱孔3-齒輪軸筒公差配合與測量技術(shù).上課.1.3F8k6

50

50k6

110J7J7f9

110圖1－19非基準(zhǔn)制混合配合公差配合與測量技術(shù).上課.1.3二、公差等級的選用

選擇基本原則：在滿足使用要求的前提下，盡量選取較低的公差等級。通常采用類比法來選擇公差等級

公差等級的應(yīng)用范圍見表1-11，常用加工方法所能到的公差等級見表1-12，常用公差等級的應(yīng)用見表1-13，選擇時可供參考。公差配合與測量技術(shù).上課.1.3

1.工藝等價性。基本尺寸≤500mm，對于較高精度等級的配合，孔比同級軸的加工困難，加工成本也要高一些，其工藝是不等價的。為了使相互配合的孔軸工藝等價，當(dāng)公差等級<IT8時，孔比軸低一級(如H7／n6、P6／h5)；當(dāng)公差等級為IT8時，孔與軸同級或孔比軸低一級(如H8／f8、F8／h7)；當(dāng)公差等級>IT8時，孔、軸為同級(如H9／e9、F8／h8)。

2.零、部件精度的匹配性。例如與滾動軸承相配合的外殼孔和軸頸的公差等級和相配合滾動軸承公差等級有關(guān)。齒輪的基準(zhǔn)孔與軸的配合，該孔與軸的公差等級由相關(guān)齒輪精度等級確定。

選用時應(yīng)考慮如下幾點：公差配合與測量技術(shù).上課.1.3

3.加工成本從圖中可以看出，制造公差小時，隨著公差等級提高，其成本迅速增加。在選用高公差等級時要特別慎重，但在低精度時，公差等級提高，制造成本變化不大?？紤]到在滿足使用要求的前提下降低加工成本，不重要的相配合件的公差等級可以低二、三級。公差等級與生產(chǎn)成本的關(guān)系公差配合與測量技術(shù).上課.1.3

三、配合的選擇

配合的的選擇是在基準(zhǔn)孔和公差等級的確定后，對基準(zhǔn)孔或基準(zhǔn)軸的公差帶的位置，以及相應(yīng)的非基準(zhǔn)件的基本偏差代號的選擇。配合的選擇分為：配合類別的選擇和非基準(zhǔn)件基本偏差代號的選擇。公差配合與測量技術(shù).上課.1.3三、配合的選擇配合種類的選擇選擇配合時還應(yīng)考慮：1）載荷的大小2）配合的裝拆3）配合件的長度

4）配合件的材料5）溫度的影響6)工作條件公差配合與測量技術(shù).上課.1.31.配合類別的選擇

根據(jù)孔、軸配合的使用要求，分為間隙配合、過渡配合和過盈配合三種情況：

1)裝配后有相對運動要求的，應(yīng)選用間隙配合。小間隙的配合主要用于精確定心又便于拆卸的靜聯(lián)接，或結(jié)合件間只有緩慢移動或轉(zhuǎn)動的動聯(lián)接。如結(jié)合件要傳遞力矩，需加鍵、銷等緊固件。較大間隙配合主要用于結(jié)合件間有轉(zhuǎn)動、移動或復(fù)合運動的動聯(lián)接。

2)裝配后需要靠過盈傳遞載荷的，應(yīng)選用過盈配合。過盈配合主要用于結(jié)合件無相對運動不可拆卸的靜聯(lián)接。當(dāng)過盈量較小時，只作精確定心用，傳遞力矩，則需加鍵、銷等緊固件。過盈量較大時，可直接用于傳遞力矩。

公差配合與測量技術(shù).上課.1.3

3)裝配后有定位精度要求或需要拆卸的，應(yīng)選用過渡配合或小間隙、小過盈的配合。過渡配合可能具有間隙，也可能具有過盈，但不論是間隙量還是過盈量都很小，主要用于精確定心，結(jié)合件間無相對運動，可拆卸的靜聯(lián)接。傳遞力矩，則需加鍵、銷等緊固件。

確定配合類別后，應(yīng)盡可能地選用優(yōu)先配合，其次是常用配合，再次是一般配合。如仍不能滿足要求，可以按孔、軸公差帶組成相應(yīng)的配合。公差配合與測量技術(shù).上課.1.3各種基本偏差形成配合的特點間隙配合有A～H（a～h）共十一種，其特點是利用間隙貯存潤滑油及補償溫度變形、安裝誤差、彈性變形等所引起的誤差。生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，不僅用于運動配合，加緊固件后也可用于傳遞力矩。不同基本偏差代號與基準(zhǔn)孔（或基準(zhǔn)軸）分別形成不同間隙的配合。主要依據(jù)變形、誤差需要補償間隙的大小、相對運動速度、是否要求定心或拆卸來選定。公差配合與測量技術(shù).上課.1.3各種基本偏差形成配合的特點（續(xù)）

過渡配合有JS～N（js～n）四種基本偏差，其主要特點是定心精度高且可拆卸。也可加鍵、銷緊固件后用于傳遞力矩，主要根據(jù)機構(gòu)受力情況、定心精度和要求裝拆次數(shù)來考慮基本偏差的選擇。定心要求高、受沖擊負(fù)荷、不常拆卸的，可選較緊的基本偏差，如N（n），反之應(yīng)選較松的配合，如：K（k）或JS（js）。公差配合與測量技術(shù).上課.1.3

各種基本偏差形成配合的特點（續(xù)）

過盈配合有P～ZC（p～zc）13種基本偏差，其特點是由于有過盈，裝配后孔的尺寸被脹大而軸的尺寸被壓小，產(chǎn)生彈性變形，在結(jié)合面上產(chǎn)生一定的正壓力和摩擦力，用以傳遞力矩和緊固零件。選擇過盈配合時，如不加鍵、銷等緊固件，則最小過盈應(yīng)能保證傳遞所需的力矩，最大過盈應(yīng)不使材料破壞，故配合公差不能太大，所以公差等級一般為IT5～IT7。基本偏差根據(jù)最小過盈量及結(jié)合件的標(biāo)準(zhǔn)來選取。公差配合與測量技術(shù).上課.1.3

2.非基準(zhǔn)件基本偏差的選擇方法

選擇方法有三種：計算法、試驗法和類比法。

1)計算法根據(jù)零件的材料和結(jié)構(gòu)，按照一定的理論公式計算出使用要求的間隙或過盈的大小來選擇配合。由于影響間隙和過盈的因素很多，理論計算也是近似的，所以在實際應(yīng)用中還需經(jīng)過試驗來確定，很少使用。

2)試驗法通過模擬試驗和分析的方法來確定滿足產(chǎn)品工作性能的間隙或過盈范圍。按試驗法選取配合最為可靠，但成本較高，一般只用于特別重要的、關(guān)鍵性配合的選取，應(yīng)用比較少。

3)類比法參照同類型機器或機構(gòu)中，經(jīng)過實踐驗證的配合的實際情況，通過分析對比來確定配合的方法。在實際工作中，該方法應(yīng)用最廣。公差配合與測量技術(shù).上課.1.3（1）計算法選擇配合若兩工件結(jié)合面間的過盈或間隙量確定后，可以通過計算并查表選定其配合。根據(jù)極限間隙（或極限過盈）確定配合的步驟是：1)首先確定基準(zhǔn)制，2)根據(jù)極限間隙（或極限過盈）計算配合公差，3)根據(jù)配合公差查表選取孔、軸的公差等級，4)按公式計算基本偏差值，5)反查表確定基本偏差代號，6)校核計算結(jié)果。公差配合與測量技術(shù).上課.1.3

（2）用類比法選擇配合

用類比法選擇配合時，首先掌握和熟悉各個基本偏差在配合方面的特征和應(yīng)用應(yīng)，盡量采用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的優(yōu)先和常用配合。此外，還要考慮以下因素：承受載荷情況，工作時結(jié)合件間是否有相對運動，溫度變化，潤滑條件，裝配變形，裝拆情況，生產(chǎn)類型以及材料的物理、化學(xué)、機械性能等對間隙或過盈的影響。根據(jù)不同的工作條件，結(jié)合件配合的間隙量或過盈量必須相應(yīng)地改變，見表1-15至表1-22為軸的基本偏差選用說明，可供類比時參考。公差配合與測量技術(shù).上課.1.3

四、極限與配合選擇綜合示例例1-1

已知基本尺寸為φ35mm的某孔與軸配合，允許其間隙和過盈的數(shù)值在-0.018～+0.023mm范圍內(nèi)變動，試按基孔制配合確定適當(dāng)?shù)目着c軸的公差帶，并畫尺寸公差帶圖。解：(1)選擇基準(zhǔn)制題目已給出選用基孔制配合，基孔制配合EI=0。(2)選擇孔、軸公差等級根據(jù)題意得Tf=TD+Td=│Xmax-Ymax│

根據(jù)使用要求，配合公差T＇f=│X＇max-Y＇max│=|+0.023-(-0.018)|mm=0.041mm=41μm

即所選孔、軸公差之和TD+Td

應(yīng)最接近而不大于T＇f

查表1.1得：孔和軸的公差等級介于IT6和IT7之間，因為IT6和IT7屬于高的公差等級。一般取孔比軸大一級，故選為IT7，TD=25μm；軸為IT6，Td=16μm，則配合公差Tf=TD+Td=25mm+16mm=41μm，等于T＇f

，因此滿