机械零件的公差与配合.ppt

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1、第三节 机械零件的公差与配合,一、公差与配合的基本概念,公差,加工误差,一、公差与配合的基本概念,1.有关“尺寸”的术语和意义（1）尺寸 尺寸是用特定单位表示长度的数字。,1.有关“尺寸”的术语和意义,（2）基本尺寸 基本尺寸是由设计者经过计算或按经验确定后，再按标准选取的标注在设计图上的尺寸。,1.有关“尺寸”的术语和意义,（3）实际尺寸 实际尺寸是通过测量所得的尺寸。,1.有关“尺寸”的术语和意义,（4）极限尺寸 极限尺寸是允许尺寸变化的两个界限值。其中：较大的一个称为最大极限尺寸 较小的一个称为最小极限尺寸,（4）极限尺寸,图2-8 公差与配合示意图 图2-9 公差带图,2.有关“公差、

2、偏差及误差”的术语和定义,（1）尺寸偏差 尺寸偏差=某一尺寸-基本尺寸 偏差包括：实际偏差=实际尺寸-基本尺寸 极限偏差,极限偏差,上偏差=最大极限尺寸基本尺寸 ES（孔）、es（轴）下偏差=最小极限尺寸基本尺寸 EI（孔）、ei（轴）,2.有关“公差、偏差及误差”的术语和定义,（2）尺寸公差（公差）尺寸公差是指尺寸允许的变动量。尺寸公差=最大极限尺寸最小极限尺寸=上偏差下偏差,2.有关“公差、偏差及误差”的术语和定义,（3）零线 零线是在公差带图中，确定偏差的一条基准直线，也叫零偏差线。,2.有关“公差、偏差及误差”的术语和定义,（4）公差带,2.有关“公差、偏差及误差”的术语和定义,（4）

3、公差带 在公差带图中，由代表上、下偏差两条直线所限定的一个区域称为公差带。在国家标准中，公差带包括：公差带大小 由标准公差确定 公差带位置 由基本偏差确定,2.有关“公差、偏差及误差”的术语和定义,（5）标准公差 标准公差就是国家标准所确定的公差。,2.有关“公差、偏差及误差”的术语和定义,（6）基本偏差 基本偏差就是用来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。,2.有关“公差、偏差及误差”的术语和定义,（7）误差 误差是指零件的设计值X0与加工后的实测值Xi之差，用Xi表示。即 Xi=Xi X0 式中，i=1、2、3、n，为测量次数。误差Xi恒不为零！,3.有关“

4、配合”的术语和定义,（1）配合 配合就是基本尺寸相同的、相互结合的孔与轴公差带之间的相配关系。基孔制 基轴制,基孔制,基孔制是基本偏差固定不变的孔公差带，与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的一种制度。基孔制的孔为基准孔，它的下偏差为零。基准孔的代号为“H”。,图2-11 基孔制配合与基轴制配合,基轴制,基轴制是基本偏差固定不变的轴公差带，与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一种制度。基轴制的轴为基准轴，它的上偏差为零。基准轴的代号为“h”。,图2-11 基孔制配合与基轴制配合,(2)配合类型,间隙配合 过渡配合 过盈配合,(2)配合类型,间隙配合：当孔的公差带在轴的公差带之 上，形成具有间

5、隙的配合（包 括最小间隙等于零的配合）。,图2-11 基孔制配合与基轴制配合,(2)配合类型,过盈配合：当孔的公差带在轴的公差带之 下，形成具有过盈的配合（包 括最小过盈等于零的配合）。,图2-11 基孔制配合与基轴制配合,(2)配合类型,过渡配合：当孔与轴的公差带相互交迭，既可能形成间隙配合，也可能 形成过盈配合。,图2-11 基孔制配合与基轴制配合,(3)配合公差,允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。间隙配合：配合公差=最大间隙最小间隙 过盈配合：配合公差=最大过盈最小过盈 过渡配合：配合公差=最大间隙+最大过盈,(3)配合公差,配合公差=轴公差+孔公差,二、标准公差系列与基本偏差系列,1

6、.标准公差系列 P28 表2-7,1.标准公差系列,（1）公差单位（公差因子,单位m）当尺寸500mm时，（mm）,反映加工误差,反映测量误差,1.标准公差系列,（2）公差等级 标准公差共分20级:IT01、IT0、IT1、IT2、到IT18。IT国际标准公差（ISO Tolerance）的缩写代号 IT7表示标准公差7级。从IT01至IT18，公差等级依次降低，相应的标准公差数值依次增大。,1.标准公差系列,（2）公差等级 公差等级系数a（见表2-6）标准公差的值T=ai,表2-6 尺寸500mm的IT5至IT18级标准公差计算表 公差等级 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10

7、IT11 IT12 公差值 7i 10i 16i 25i 40i 64i 100i 160i,1.标准公差系列,（3）基本尺寸分段,标准公差的值T=ai,1.标准公差系列,（3）基本尺寸分段 例：基本尺寸45 mm（在30mm50mm 尺寸段）的IT6与IT7的公差值。计算基本尺寸（mm）,1.标准公差系列,例：基本尺寸45 mm（在30mm50mm 尺寸段）的IT6与IT7的公差值。公差单位(mm）IT6=10 i=101.5616(mm)IT7=16 i=161.5624.9725(mm),2.基本偏差系列,图2-15 基本偏差系列,2.基本偏差系列,（1）轴的基本偏差 请看P32 表2-

8、9,2.基本偏差系列,（1）轴的基本偏差 有了基本偏差和标准公差，就不难求出轴的另一个偏差（上偏差或下偏差）：es=ei+IT ei=es IT,2.基本偏差系列,（1）轴的基本偏差 1）a、b、c三种用于大间隙或热动配合；2）d、e、f主要用于旋转运动；3）g主要用于滑动和半液体摩擦，或用于定位配合；4）cd、ef、fg适用于小尺寸的旋转运动件；5）jh主要用于过渡配合，对中性好；6）pzc主要用于过盈配合，保证轴和孔有足够的连接强度。,2.基本偏差系列,（2）孔的基本偏差 请看P34 表2-10,2.基本偏差系列,（2）孔的基本偏差 当基本尺寸500mm时，孔的基本偏差是从轴的基本偏差换算

9、得来的。孔与轴基本偏差换算的前提是：“基本偏差代号相当时，应保持配合相同”。,换算规则：,1）通用规则 a）全部间隙配合AH；b）标准公差IT8的K、M、N；c）标准公差IT7的PZC；孔的基本偏差与轴的基本偏差数值相等，但符号相反。但有个别例外，对公差等级IT8，基本尺寸3mm的N，其基本偏差ES=0。,换算规则：,2）特殊规则 a）标准公差IT8的K、M、N；b）标准公差IT7的PZC；孔的基本偏差要在上述基础上增加一个值。,三、公差与配合的基准制与公差等级,1.国家标准规定的公差与配合,图2-17 尺寸500mm轴的（方框内的）一般常用和（圆圈内的）优先公差,图2-18 尺寸500mm孔

10、的（方框内的）一般常用和（圆圈内的）优先公差,图2-19 基孔制优先配合公差带 图2-20 基轴制优先配合公差带,三、公差与配合的基准制与公差等级,2.基准制的选用 一般情况下，应优先选用基孔制。,三、公差与配合的基准制与公差等级,3.公差与配合的选用 选择公差与配合的主要内容有：1）确定基准制；2）确定公差等级；3）确定配合种类。选择公差与配合的原则是在保证机械产品基本性能的前提下，充分考虑制造的可行性，并应使制造成本最低。,三、公差与配合的基准制与公差等级,4.公差等级的选用 选用的原则如下：(1)对于基本尺寸500mm的轴孔配合，当标准公差IT8时，国家标准推荐孔比轴低一级相配合；但当标

11、准公差IT8级或基本尺寸500mm的配合，推荐采用同级孔、轴配合。(2)选择公差等级，既要满足设计要求，又要考虑加工的可能性与经济性。,4.公差等级的选用,1）IT01、IT0、IT1级公差一般用于高精度量块和其它精密标准量块的尺寸。2）IT2IT5级公差用于特别精密的零件尺寸。3）IT5（孔到IT6）级公差用于高精度和重要表面的配合尺寸；4）IT6（孔到IT7）级公差用于零件较精密的配合尺寸；5）IT7IT8级用于一般精度要求的配合尺寸；6）IT9IT10级常用于一般要求的配合尺寸，或精度要求较高的与键配合的槽宽尺寸。7）IT11IT12级公差用于不重要的配合尺寸。8）IT12IT18级公差

12、用于未注公差的尺寸。,三、公差与配合的基准制与公差等级,5.配合的选用 应尽可能选用优先配合和常用配合。,四、形状公差与位置公差,（一）形状公差和形状误差 1.形状公差 构成机械零件形状的几何要素所允许的变动量称为形状公差。,四、形状公差与位置公差,（一）形状公差和形状误差 2.形状误差：形状误差是指被测实际要素对理想要素的变动量。,四、形状公差与位置公差,形状误差的评定原则最小条件：是指被测实际要素对其理想 要素的最大变动量为最小。例：,四、形状公差与位置公差,（二）形状公差的项目,（二）形状公差的项目,1.直线度公差 实际被测要素对理想直线的允许变动量。,1.直线度公差,1）在给定平面内的

13、直线度公差带,图2-21 给定平面内的直线度公差带,1.直线度公差,2）在给定一个方向上的直线度公差带,图2-22 给定一个方向上的直线度公差带,1.直线度公差,3）在给定相互垂直的两个方向上的直线度公差带,图2-23 给定两个方向上的直线度公差带,2.平面度公差,平面度公差是实际被测要素对理想平面的允许变动量，其公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。,图2-24 平面度公差带,3.圆度公差,实际被测要素对理想圆的允许变动量，其公差带是垂直于轴线的任一截面上半径差为公差值t的两个同心圆间的区域。,图2-25 圆度公差带,4.圆柱度公差,实际被测要素对理想圆柱的允许变动量，其公差带是半径

14、差为公差值t的两同轴圆柱面之间的区域。,图2-26 圆柱度公差带,5.线轮廓度公差,实际被测要素对理想轮廓线的允许变动量，其公差带是距离为公差值t，对理想轮廓线对称分布的两等距曲线之间的区域。,图2-27 线轮廓度公差带,6.面轮廓度公差,实际被测要素对理想轮廓面的允许变动量，其公差带是距离为公差值t，对理想轮廓面对称分布的两等距曲面之间的区域，理想轮廓面由理论正确尺寸标出。,图2-28 面轮廓度公差带,四、形状公差与位置公差,（三）位置公差和位置误差 几何要素关联要素基准要素基准,四、形状公差与位置公差,（三）位置公差和位置误差 位置公差是关联实际要素的位置对基 准的变动全量。位置公差带是限

15、制关联实际要素变动的区域，被测实际要素要在此区域内才合格。,四、形状公差与位置公差,（三）位置公差和位置误差 位置公差包括：定位位置公差 定向位置公差 跳动位置公差,1.定向位置公差平行度,被测实际要素相对于基准要素的方向成0的要求。,图2-29 以平面为基准的平行度公差带,1.定向位置公差垂直度,被测实际要素相对于基准要素的方向成90的要求。,图2-30 以轴线为基准的 垂直度公差带,1.定向位置公差倾斜度,被测实际要素相对于基准要素的方向成一定角度的要求。,图2-31 倾斜度公差带,2.定位位置公差同轴度,要求被测实际要素与基准要素同轴。,图2-32 同轴度公差带,2.定位位置公差对称度,

16、要求被测实际要素与基准要素共面。,图2-33 对称度公差带,2.定位位置公差位置度,要求被测实际要素与基准要素有一定的位置关系。,图2-34 孔轴线的位置度公差带,3.跳动位置公差,圆跳动 全跳动,3.跳动位置公差圆跳动,单个被测实际要素在任一截面上相对于基准要素的允许跳动量。根据允许变动的方向的不同，圆跳动可分为：径向圆跳动 端面圆跳动 斜向圆跳动,径向圆跳动,径向圆跳动用于控制圆柱表面任一横截面上的跳动量。,图2-35 径向圆跳动公差带,端面圆跳动,端面圆跳动用于控制端面任一测量直径处，在轴向方向的跳动量。,图2-36 端面圆跳动公差带,斜面圆跳动,斜面圆跳动用于控制圆锥面在法线方向的跳动

17、量。,3.跳动位置公差全跳动,整个被测实际要素相对于基准要素的允许跳动总量。根据允许变动的方向的不同，全跳动可分为：径向全跳动 端面全跳动 斜向全跳动,径向全跳动,径向全跳动用于控制整个圆柱表面上的跳动总量。,图2-37 径向全跳动公差带,端面全跳动,端面圆跳动用于控制整个端面在轴向方向的跳动总量。,图2-38 端面全跳动公差带,四、形状公差与位置公差,（四）形位公差的选用,（四）形位公差的选用,(1)形状公差应比尺寸公差小：例如：圆柱形零件的形状公差（轴线直线度除外），一般情况下应小于其尺寸公差值，平行度公差值应小于相应的距离尺寸公差值。圆度、圆柱度公差值约为同级的尺寸公差值的50%，故一般

18、可按同级选取。比如，尺寸公差为IT6，则圆度、圆柱度公差也选6级。但并不是圆度、圆柱度公差必须按尺寸公差同级选取，也可根据零件的功能要求选取相邻级，必要时可按比尺寸公差等级高半级到2级。,（四）形位公差的选用,(2)一般形状公差应比位置公差小：同一要素上给定的形状公差值应小于位置公差值。如同一平面上，平面度公差值应小于该平面对基准的平行度公差值。(3)表面粗糙度与形状公差的大概的比例关系：通常，表面粗糙度的Ra值可取为形状公差值的(20%25%)。,（四）形位公差的选用,(4)对于制造难度大的零件应该选取较大的形位公差：对刚性较差的零件（如细长轴）和结构特殊的要素（如大跨距的孔或轴的同轴度公差），在保证零件功能的前提下，考虑到制造较困难，应适当降低1-2级形位公差值。,