第二章尺寸极限与配合ppt课件.ppt

《第二章尺寸极限与配合ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章尺寸极限与配合ppt课件.ppt（103页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、1,第二章 尺寸极限与配合,内容提要：1、基本术语和定义2、公差带图解3、公差与配合国家标准的构成规律和基本内容4、公差与配合选用的基本原则和方法,2,第一节 极限与配合制基础,孔与轴的极限与配合标准是机械工程最重要的基础标准，制定最早，体系比较完善，也是学习其它互换性标准的基础,3,GB/T 1800197 极限与偏差基础 第1部分：词汇GB/T 1800298 极限与偏差基础 第2部分：公差、偏差 和配合规定GB/T 1800398 极限与偏差基础 第3部分：标准公差和 基本偏差GB/T 1800499 标准公差等级和孔、轴的极限偏差表GB/T 180199 极限与配合 公差带与配合的选择

2、GB/T 18032003 公差与配合 尺寸至18mm孔、轴公差带GB/T 18042000未注公差的线性和角度尺寸的公差,国家标准极限与配合中，公差与配合部分的标准主要包括：,4,一、有关术语和定义1、孔、轴与尺寸 1）孔和轴： 孔为包容面（尺寸之间无材料），在加工过程中，尺寸越加工越大； 轴是被包容面（尺寸之间有材料），尺寸越加工越小。 见图2-1,5,2）尺寸特定单位表示的两点之间距离的数值如直径40、半径R20，宽度12，高度120，中心距60等3）基本尺寸设计给定的尺寸。用D和d表示（大写字母表示孔，小写字母表示轴）它应该在优先数系中选择。 相配合的孔、轴基本尺寸相同。4）实际尺寸通

3、过测量得到的尺寸（Da、da ）,6,5）极限尺寸允许尺寸变化的两个极限值,最大极限尺寸：Dmax、dmax,最小极限尺寸：Dmin、dmin,工件尺寸合格条件之一：,孔：DmaxDai Dmin,轴：dmaxdai dmin,7,8,6）最大实体状态MMC和最大实体尺寸MMS MMC孔或轴在尺寸公差范围内具有材料量最多时的状态。 MMS孔或轴在MMC下的尺寸,孔：MMS=最小极限尺寸,轴：MMS=大,7）最小实体状态LMC和最小实体尺寸LMS,孔：LMS=最大极限尺寸,轴：LMS=小,LMC孔或轴在尺寸公差范围内具有材料量最少时的状态。,LMS孔或轴在LMC下的尺寸,9,8）最大实体极限MM

4、L MML孔或轴在最大实体尺寸时的极限尺寸。,孔：MML=最小极限尺寸,轴：MML=大-,9）最小实体极限LML,孔：LML=最大极限尺寸,轴：LML=小,LML孔或轴在最小实体尺寸时的极限尺寸。,10,10）作用尺寸Dfe在配合的全长上,与实际孔内接的最大理想轴尺寸，称孔的作用尺寸,轴外接小孔，轴,11,11）体内作用尺寸Dfi在配合的全长上,孔小轴，孔,与实际轴体内相接的最大理想孔尺寸，称轴体内作用尺寸,体内作用尺寸,体外作用尺寸,12,泰勒原则(极限尺寸判断原则 ),孔与轴的作用尺寸不允许超过最大实体尺寸； 实际超过最小。即：对孔：作用尺寸最小极限尺寸； 实际大。,Dmin Dfe Da

5、 Dmax,对轴：作用最大； 实际小。,dmin da dfedmax,13,结论：孔或轴的最大实体尺寸控制其作用尺寸； 小控制其实际。,Dfe变小，为保证配合，不要小于Dmindfe变大，为保证配合，不要大于dmax,有配合要求的零件尺寸合格条件： Dmin Dfe Da Dmax dmin da dfedmax,14,2、偏差、公差与公差带,1）偏差某一尺寸减去基本尺寸所得代数差。 极限偏差,上偏差 = 最大极限尺寸基本尺寸,下 = 小基本尺寸,实际偏差=实际尺寸基本尺寸,注：1）零件同一表面上不同位置的实际尺寸往往不同。 2）偏差是以基本尺寸为基数，从偏离基本尺寸的角度 来表述有关尺寸的

6、术语。,15,公差,16,2）尺寸公差：允许尺寸的变动量。 公差=最大极限尺寸-最小极限尺寸 =上偏差-下偏差 公差均为正值，没有零值和负值。例：基本尺寸50，最大极限尺寸50.008, 最小极限尺寸49.992.,17,18,NB：公差用于衡量某种工艺水平或成本高低 偏差可作为判断工件合格与否的依据。 公差与偏差是两个不同的概念。 公差表示制造精度的要求，反映加工的难易程度。 偏差表示与基本尺寸远离程度，它表示公差带的位置，影响配合的松紧程度。,19,3.公差带图,零 线：表示基本尺寸的直线。公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的一 个区域。,孔,轴,0,基本尺寸,ES,EI,es,ei

7、,TD,Td,+,-,公差带,大小：由标准公差决定。,位置：由基本偏差确定。,基本偏差确定零件公差带相对零线位置的上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。,20,21,尺寸公差带图（举例）,已知基本尺寸 50孔：最大极限尺寸为50.025 小为50轴：大为49.975 小为49.959画出孔、轴的公差带图。,0,+,-,50,孔,轴,+0.025,-0.025,-0.041,22,3、间隙、过盈与配合,1）间隙与过盈：,间隙：孔的尺寸轴的尺寸0,过盈：孔的尺寸轴的尺寸0,23,2）配合：基本尺寸相同，相互结合的孔、 轴公差带之间的关系,24, 间隙配合：孔的公差带完全在轴的公差带之上 即具有

8、间隙的配合。 其中：Xmax = 孔最大 - 轴最小 = ES-ei; Xmin = 孔最小 - 轴最大 = EI-es。,25,例：50+0.0390的孔与50-.0.025 0.050的轴相配, 是间隙配合。,50,+0.039,0,-.0.025,0.050,其中：Xmax = 0.039 （ - 0.050） = 0.089; Xmin = 0 （ - 0.025） = 0.025。,26,过盈配合：孔公差带完全在轴公差带之下， 即具有过盈的配合。其中：Ymax = 孔最小-轴最大 = EI-es Ymin = 孔最大-轴最小 = ES-ei,轴,0,+,-,Ymax,Ymin,孔,0

9、,27,例：50+0.0390的孔与50+.0.059 +0.043的轴相配, 是过盈配合。,28, 过渡配合：孔与轴的公差带相互交迭，任取一对孔、轴相配可能具有间隙也可能具过盈。中：Xmax = 孔最大 - 轴最小 = ES-ei； Ymax = 孔最小 - 轴最大 = EI-es;,29,例：50+0.0250的孔与50+0.028 +0.012 的轴相配,是过渡配合。,过渡配合的特点：其间隙或过盈的数值都较小，主要用于孔、轴间的定位联结(既要求装拆方便；又要求对中性好)一般来讲，过渡配合的工件精度都较高,30,3）配合公差：允许间隙或过盈的变动量。, 是设计人员根据机器配合部位使用性能要

10、求， 对配合松紧变动的程度给定的允许值。 反映配合的松紧变化程度，表示配合精度， 是评定配合质量的一个重要的综合指标。 在数值上，是一个没有正、负号，也不能为 零的绝对值。,31,3）配合公差：允许间隙或过盈的变动量。,间隙配合： Tf =XmaxXmin = Td +TD过盈配合： Tf =YminYmax = Td +TD过渡配合： Tf =XmaxYmax = Td +TD配合公差： Tf = Td +TD配合公差大小表示配合精度、质量和成本，极限间隙和极限过盈的大小表示配合的松紧程度。,32,4）配合制：同一极限制的孔和轴组成配合的 一种制度。,标准规定了两种配合制：基孔制和基轴制。,

11、33,0,基本尺寸,孔,轴,轴,轴,轴,轴,轴,轴,间隙配合,过渡配合,过盈配合,过渡或过盈,轴, 基孔制：基本偏差为一定的孔公差带与不同基本偏 差轴公差带形成各种配合的一种制度。,基孔制中的孔为基准孔，其下偏差为零。用“H”表示,34, 基轴制：基本偏差一定的轴公差带与不同基本偏差 的孔公差带形成各种配合的一种制度。,基轴制中的轴为基准轴，上偏差为零。代号为“h”。,0,轴,孔,孔,孔,孔,孔,孔,孔,间隙配合,过渡配合,过盈配合,过渡或过盈,孔,基本尺寸,35,5）配合类别：间隙配合、过盈配合和过渡配合。,36,37,例：已知某配合的基本尺寸为50mm，配合公差Tf = 0.041 mm，

12、最大过盈 Ymax= - 0.059mm，轴的公 差 Td= 0.016mm，孔的下偏差EI= 0，请画出该 配合的公差带图。解： TD =Tf -Td =0.041-0.016=0.025 ES=EI+TD =0+0.025=0.025 es=EI-Ymax=0(-0.059)=0.059 ei=es-Td=0.0590.016=0.043,38, TD = Tf +Td = 0.041- 0.016 =0.025 ES = EI+TD = 0 + 0.025 =0.025 es = EI-Ymax= 0(-0.059)=0.059 ei = es-Td =0.0590.016 =0.043

13、,0.025,0.059,0.043,轴,50,孔,0,-,+,39,二、公差、偏差和配合的基本规定 国家标准的构成规则： 标准公差系列标准化； 基本偏差系列标准化。,40,1、标准公差等级代号, 用ITn表示。, 基本尺寸500mm, 标准公差分20个等级， 分别用IT01、IT0、IT1IT18表示。, 基本尺寸5003150mm, 标准公差分18等级， 分别用IT1IT18表示。,41,标准公差等级代号,IT01、IT0、IT1 IT17 、IT18,公差等级：,高,低,高,公差数值：,低,42,基本偏差：以确定公差带相对于零线位置的上偏差 或下偏差。一般指靠近零线的那个偏差。 NB：

14、位于零线上方时基本偏差为下偏差； 下方上； 对称零线时基本偏差为上或下偏差。,2、基本偏差代号,43,共有28个基本偏差代号,44,45, 用拉丁字母表示基本偏差代号； 大写代表孔，小写代表轴； ah的基本偏差为上偏差es AH下EI,绝对值依次递减。, h基准轴 H孔,基本偏差均为零,es=0EI=0,基本偏差系列特征（见表2-3，2-4）：,46,绝对值依次递增, JS（js）公差带对称零线，基本偏差可任选。, 公差带另一端位置取决于公差等级的大小。, JS和js逐渐取代J和j，仅保留有限的几个。, pzc的基本偏差为下偏差ei PZC上ES, 除K、M、N和k外，绝大多数基本偏差与公差

15、等级无关。,47,3、公差带与配合的表示,公差带表示：H8、f7。,配合的表示：25H8/f7,在基本尺寸后标注配合代号。配合代号用分式表示，分子表示孔的公差带代号，分母表示轴的公差带代号 。,48,三、标准公差和基本偏差数值1、标准公差数值1）公差单位：计算标准公差的基本单位， 与基本尺寸有关。 影响零件制造误差的因素,加工方法,基本尺寸大小, 公差单位便于评定零件公差等级高低,49, 标准公差ITn由公差等级系数 a 和公差单位 i 的乘积决定。 即：ITn= ai 当基本尺寸D一定时，ITn 由公差等级系 数a决定。 根据 a 的不同，GB将标准公差分为20级，即 IT01、IT0、IT

16、1、IT2、IT18。,50, 当尺寸500时 （单位：m） IT01= 0.3+ 0.008 D IT0 = 0.5+ 0.012 D IT1 = 0.8+ 0.020 D,两个系数均以R10/2的优先系数递增,51, 当尺寸500时 （单位：m）,IT2 = IT1 (IT5/ IT1)1/4 IT3 = IT1 (IT5/ IT1)2/4 IT4 = IT1 (IT5/ IT1)3/4 IT5 = IT1 (IT5/ IT1)4/4=7i,按几何级数递增,52, 当尺寸500时 （单位：m）,IT6 =10i IT7 =16i IT11=100i IT18=2500i,公差等级系数按R5

17、优先数系递增故每隔5个公差等级，IT增加10倍,53,54, 当尺寸500时 IT01=1I IT0=2I IT1=2I IT2IT18同尺寸500，只是将公差单位改成 I 即可。见表2-2 （单位：m ）,55,例:30属于1830尺寸段(NB:30不属于3050) 几何平均值: D = (1830)1/2 = 23.24 公差单位: i= 0.45D1/3 + 0.001D = 0.45(23.24)1/3 + 0.00123.24 = 1.31 m IT6=10i=101.31=13.1, 取IT6=13m; IT7=16i=161.31=20.96，取IT7=21m. 将标准公差计算公

18、式求得的值,按尾数 化整原则圆整,即得表2-1所列标准公差。,56,标准公差的特点, 基本尺寸相同，公差等级，标准公差值。 公差等级相同，基本尺寸，标准公差值。 公差是加工误差的允许值，同一等级的公差具有 相同的加工难易程度。 标准公差的数值，由公差等级、基本尺寸决定。,57,2、基本偏差数值 基本偏差数值：由基本尺寸及基本偏差代号 （个别与公差等级有关）确定。,轴的基本偏差数值：由标准附录中的计算公 式和修约规则求得。,58,59,轴的基本偏差计算公式，是根据设计要求、生产实践经验的累积和科学试验，经数理统计分析整理出来的。 由基本偏差的计算公式即可求得表2-3轴的基本偏差。轴的另一个偏差为

19、 ：,ei = es - ITn,或： es = ei + ITn,60,由基本偏差和标准公差即可形成公差带。如：由基本偏差f和标准公差IT7组成的公差带 50 f7：解：由表2-3得： f的基本偏差 es =0.025; 由表2-1得： IT7=0.025； 则：ei = esIT7=0.025 0.025 =0.050 公差带:,+0-,50,0.0250.050,f 7,61,孔的基本偏差由轴的基本偏差换算而得。换算规则：1）通用规则：ES = -ei EI = -es2）特殊规则：,ES = ei =ITnIT（n1）,换算原则：在孔、轴为同一公差等级或孔比轴低一级配合条件下，当基孔制

20、配合中轴的基本偏差代号与基轴制配合中孔的基本偏差代号相当，换同名字母时，配合性质要完全相同。,62,采用两种不同规则的原因： 孔、轴为同级相配或孔比轴低一级相配 同名配合的配合性质相同。同名配合：基孔制中轴的基本偏差代号与 轴孔相当。配合性质：,63, 25F7/h6中的孔F对应于25H7/f6中的轴f 配合性质,XminXmax,YminYmax,XmaxYmax,例：25F7/h6中的孔F对应于25H7/f6中的轴f ， 且孔比轴低一级相配，故两者配合性质应相同。,即：Xmax=54m ,Xmin=20 m,64, 0,4120,2033,IT7=21,IT6=13,NB：一般来说基本偏差

21、与公差等级无关，只 与基本尺寸、偏差代号有关,25,F7,f6,即：Xmax=54m ,Xmin=20 m,65,例：25F7/h6与25H7/f6 25F7,0.0410.020,25h6,00.013,25H7,0.0210,25f6,0.0200.033,Xmin = 0.020 Xmax = 0.054,Xmin = 0.020 Xmax = 0.054,H7,f6, 0,0.021,0.0200.033,h6,0.013,F7,0.0410.020,25,66,例：确定25H7/f6 ，25F7/h6孔与轴的极 限偏差。解：25属于1830尺寸段，查表2-1得： IT6=13 m，I

22、T7=21 m 轴25f6：基本偏差为上偏差，查表2-3得： es=20 m ei=esIT6=2013=33 m,67,孔25H7：基本偏差为下偏差，且EI= 0， ES=EIIT7= 021=21 m 孔25F7：基本偏差应按通用规则换算，故 EI=es=+20 m 轴25h6：基本偏差为上偏差，且es=0 ei= es-IT6=013=13,68,例：确定25H8/p8 ，25P8/h8孔与轴的极限偏差。解：查表2-1得：IT8=33 m, 25H8:基本偏差为下偏差,EI=0 ES=EIIT8=033=+33 m 25p8:基本偏差为下偏差,查表2-3得ei=+22m es=eiIT8

23、=+2233=+55m 25P8:基本偏差为上偏差,查表2-4得 ES=-22m EI=ESIT8=-2233=-55m 25h8:基本偏差为上偏差, es=0 ei=esIT8=033=-33m,69,例：确定25H7/p6 ，25P7/h6孔与轴的极 限偏差。解：查表2-1得：IT721m， IT613m 25H7：基本偏差为下偏差,EI=0 ES=EIIT7=021=21 m 25p6: 查表2-3得：基本偏差为下偏差, ei=22m es=eiIT6=+2213=+35m,70,25P7:基本偏差为上偏差，按特殊规则计算。 =IT7IT6=21-13= 8m （或查表2-4） ES=e

24、i=228=14m EI=ESIT7=-1421=35m 25h8:基本偏差为上偏差, es=0 ei=esIT6=013=-13m,71,第二节 光滑孔、轴的公差与配合设计,72,公差与配合的选用，是机械设计中非常重要的一环，选择是否合理，对产品的使用性能和制造成本都有很大的影响。合理地选用公差与配合的目的： 更好地促进互换性生产； 提高产品质量； 降低生产成本。,73,一、孔轴结合的使用要求与设计原则1、孔轴结合的使用要求1）活动连接：孔轴之间应有适当的间隙。2）固定连接：孔轴之间应有足够的过盈。3）定心可拆连接：孔轴之间可能出现间隙或过 盈，以保证较高同轴度，且方便装拆。,74,2、孔、

25、轴配合的设计原则： 选定的配合须满足以下要求： 满足机器设备对孔、轴结合的配合性质要求； 满足机器设备对孔、轴结合的精度、质量要求； 满足机器设备经济性方面的要求； 满足产品的互换性要求、标准化要求。,75,二、常用尺寸的孔、轴公差带与配合1、优先、常用和一般用途公差带。,76,77,2、优先和常用配合。,78,79,三、孔、轴配合的设计 配合选择的内容：, 基准制的选择；, 公差等级的选择；, 配合种类的选择。,80,一）基准制的选择 由于同名配合的基孔制和基轴制的配合性质相同，故基准制的选择与使用要求无关，仅从零件的结构、制造工艺和经济性几方面综合考虑，权衡利弊。,81,1、一般情况下，优

26、先选用基孔制。 原因： 加工孔比加工轴困难； 减少定值刀具、量具的规格和数量， 利于刀具和量具的标准化和系列化。,82,2、具有明显的经济效益时，采用基轴制。 例： 采用具有一定精度等级的冷拔钢，轴不必 加工，采用基轴制。 优点：减少冷拔钢材的尺寸规格，还可减少 加工费用。 一轴多孔（同一轴上装配几个基本尺寸相 同但配合性质不同的零件），采用基轴制。,83,工作要求： 活塞销两端与活塞只需定位，为过 渡配合。, 活塞销与连杆小头之间要求相对运 动，要用大的间隙配合。,84,基孔制：配合应为30H6/m5、30H6/h5、30H6/m5 须将轴加工成阶梯轴，不利加工，也不利 装配。,85,基轴制

27、：配合应为30M6/h5、30H6/h5、30M6/h5 活塞销按一种公差带加工，通过改变孔的公 差带来获得不同的配合。可将轴加工成光轴， 以利加工和装配。,86,3、与标准件配合时，以标准件为基准件来确定 基准制。如：滚动轴承内圈与轴的配合选基孔制； 滚动轴承外圈与壳体孔的配合选基轴制。,87,4、特殊需要时，可采用非基准制配合。,88, 根据滚动轴承为基准件的要求 3、4:基轴制配合，4选为95K7 3、5:基孔制配合，5选为60js6,89, 隔套的作用： 隔开两个轴承，作轴向定位，便于拆装，1与5、2与4之间结合要松，公差等级可低。 显然在1与5、2与4之间，基孔制与基轴制均不能用，而

28、要选用 1、5：选60D10/js6。 2、4：选95K7/d11。,90, 1与5选用基孔制： 则须为60H10/js6 ，属过渡配合； 2与4选用基轴制： 则须为95K7/h11，属过渡配合。 显然不能满足隔套的工作要求。,91,二、公差带的设计 配合是由孔、轴的公差带组成的，而公差带是由标准公差和基本偏差决定的。因此，设计时要确定孔、轴的公差等级，并确定非基准件的基本偏差代号。,92,1、公差等级的选用 合理地选用公差等级，是为了解决机器零部件的使用要求与制造工艺及制造成本之间的矛盾。所以选择公差等级的基本原则是： 在满足使用要求的前提下，尽可能选用较低的公差等级。,93, 已知孔、轴配

29、合的极限间隙或极限过盈， 可计算求得孔、轴的公差 未知孔、轴的配合精度。 a、选择公差首先要满足使用要求，所以要掌握 各级公差等级的应用范围(表2-7，2-8) b、采用类比法。,94, 基本尺寸500的较高等级配合，即标准 公差IT8时，孔比轴低一级（H8/s7）；, 标准公差IT8及基本尺寸500时，孔、 轴同级相配(H9/s9)。, 非重要配合不受限制。例60D10/js6和 95K7/d11。,95, 标准件与专业标准的规定1）齿轮精度等级112级，1级最高发展远景。 其中：7、8级精度等级齿轮，齿坯孔为IT7； 轴IT6。 6级精度等级齿轮，齿坯孔为IT6； 轴IT5。 2）滚动轴承

30、各级均采用孔比轴低一级。,96,2、基本偏差的选用 确定基准制以后，选择配合就是根据使用要求： 确定配合公差（间隙或过盈）的大小； 确定与基准件相配的孔、轴基本偏差代号即：基孔制配合:确定轴的基本偏差代号； 轴:孔。,97,基本偏差确定公差带位置，而孔、轴公差带的相互位置关系又决定着配合的性质，所以，确定基本偏差的步骤：,确定极限间隙或者极限过盈,确定配合性质,确定孔、轴的上下偏差,确定孔、轴的基本偏差代号,98, 未知配合性质, 根据产品对配合的使用要求，用计算法、 试验法得到所需的极限间隙或极限过盈。, 采用类比法。参考同类机器或构件中经 过证明适用的配合，再根据所设计机器 的实际使用情况

31、加以调整。P27表2-9,99,1)根据零件的工作条件和使用要求选择配合类别配合类别的选用说明（以基孔制为例）,100, 间隙配合： 应用：结合件有相对运动（旋转运动、轴向滑动）、一般定位。 过盈配合： 应用：结合件无相对运动 过盈小：用键传递扭距，可拆卸。 过盈大：孔轴结合力传递扭距，不可拆卸。 过渡配合： 应用：定位精确并要求拆卸的相对静止的场合。,101,2)根据工作情况确定X与Y的大小 利用计算法、试验法或类比法，确定 所需的间隙或过盈。根据具体情况，结合 件配合的间隙量或过盈量必须相应改变3)根据所需X或Y的大小确定基本偏差代号。 间隙：按Xmin确定基本偏差代号。 过盈：按Ymin确定基本偏差代号。NB：选择配合的原则： 优先配合常用配合 一般配合任意配合。,102,公差与配合的选择的解题方法：(1)根据题意，确定配合公差 Tf=XmaxXmin=IT孔IT轴(2)由Tf查表2-1确定IT孔=？，IT轴=？及孔轴的公差 等级。(3)优先选用基孔制，则 EI=0，ES= EIIT孔= IT孔(4)由,ei=?es=?,Xmax= ESeiXmin= EIes,103,(5)根据基本偏差ei或es查表2-3确定轴的基 本偏差代号。,(6)确定配合。见P29例2-4作业：2-7，2-8，2-11(1)(2)，2-12(1)(2),