尺寸的极限与圆柱结合的互换性(3)

第七节尺寸公差与配合的选用一、零件结合的类型及使用要求按照不同的使用要求，将零件的结合划分为三种类型：1.活动结合主要用于具有相对转动和移动的机构中。2.固定结合主要用于将整体分为两部分，装配后一般不拆卸的旋转件。3.可拆结合主要用于保证较高的同轴度和定期拆卸的机构。由于零件结合的类型不同，对它们的使用要求也不尽相同。1.要求活动结合的零件间必须保证运动准确，在一定转速下维持正常的工作。零件必须具有适当的间隙。2.要求固定结合的零件，传递一定转矩或轴向力时，零件必须具有足够的过盈。3.要求可拆结合的零件，保证定心精度、易于装拆和工作时无相对运动，零件应具有较小的间隙或过盈。二、基准制的选用1．一般情况下应优先选用基孔制2．特殊情况下选用基轴制（1）直接使用有一定公差等级（IT8～IT11）而不再进行机械加工的冷拔钢材（这种钢材是按基准轴的公差带制造）制作轴。若需要各种不同的配合时，可选择不同的孔公差带位置来实现。这种情况主要应用在农业机械和纺织机械中。（2）加工尺寸小于1mm的精密轴比同级孔要困难，因此在仪器制造、钟表生产、无线电工程中，常使用经过光轧成形的钢丝直接做轴，这时采用基轴制较经济。（3）根据结构上的需要，在同一基本尺寸的轴上装配有不同配合要求的几个孔件时应采用基轴制。如下图5-3所示。（4）与标准件配合的基准制选择，若与标准件(零件或部件)配合，应以标准件为基准件、来确定采用基孔制还是基轴制，如图所示。如平键、半圆键等键联接，由于键是标准件，键与键槽的配合应采用基轴制；滚动轴承外圈与箱体孔的配合应采用基轴制，滚动轴承内圈与轴的配合应采用基孔制。3．非基准制配合的采用为满足特殊配合要求，可采用任一孔、轴公差带组成配合。图2-20基准制选择示例（二）k6f55f100J7J7f100e9二、公差等级的选用1.依据：TD＋Td≤Tf2.选择原则:1）在满足使用要求的前提下，尽可能选较低的公差等级或较大的公差值。2）满足GB推荐的公差等级组合规定P25。(工艺等价)对于基本尺寸≤500mm有较高公差等级的配合，因孔比同级轴难加工，当标准公差≤IT8时，国标推荐孔比轴低一级相配合，使孔、轴的加工难易程度相同。但对＞IT8级或基本尺寸＞500mm的配合，因孔的测量精度比轴容易保证，推荐采用孔、轴同级配合。3.方法：1）计算—查表（下面将举例说明）2）类比法：参照类似的机构、工作条件和使用要求的经验资料，进行比照。（常用方法，应用示例）＃类比法应考虑以下几点：1）公差等级的应用范围，见教材表5-1；配合尺寸公差等级的应用见教材表5-7。2）工艺等价3）各种加工方法能够达到的公差等级，见教材表52，可供选择时参考。4）相配零件或部件精度要匹配。如与滚动轴承相配合的轴和孔的公差等级与轴承的精度有关，如教材图5-1所示。再如与齿轮相配合的轴的公差等级直接受齿轮的精度影响。5）配合性质：过盈、过渡配合的公差等级不能太低，一般孔的标准公差≤IT8，轴的标准公差≤IT7。间隙配合则不受此限制。但间隙小的配合，公差等级应较高；而间隙大的配合，公差等级可以低些。例如，选用H6/g5和H11/a11是可以的，而选用H11/g11和H6/a5则不合适。6）在非基准制配合中，有的零件精度要求不高，可与相配合零件的公差等级差2～3级，如图5-1中箱体孔与轴承端盖的配合。配合的选择就是根据所选部位松紧程度的要求，确定非基准件的基本偏差代号，尽可能地选用优先配合，其次考虑常用配合，然后是一般配合。1．一般、常用、优先公差带的配合（P23~24）常用基孔制配合一般用途轴公差带基轴制优先44（方框）10559（方框）13（圆圈）13（圆圈）119594713（黑）13（黑）孔公差带三、配合的选用2．配合选择的步骤（配合类别的选择、配合种类的选择）基孔制(H)基轴制(h)基本偏差代号基本偏差基本偏差代号基本偏差间隙配合a～hesA～HEI过渡配合j～neiJ～NES过盈配合p～zceiP～ZCES配合类别配合种类a~h:间隙配合(es)a,b,c:大间隙热动配合d,e,f：用于转动配合g,h:滑动配合js-n:过渡配合(ei)对中、定位配合p-zc：过盈配合(ei)传递扭矩2．配合选择的步骤（续1）（配合类别的选择、配合种类的选择）有相对运动转动或转动与移动复合运动基本偏差为A～F（a～f）的间隙配合只有移动基本偏差为H（h）、G（g）的间隙配合无相对运动要传递转矩要精确同轴传递较大扭矩，不拆卸过盈配合传递一定扭矩，可拆卸过渡配合或H（h）的间隙配合需要加键不要求精确同轴间隙配合不要传递转矩（定位、对中）过渡配合或小过盈配合配合类别的选择2．配合选择的步骤（续2）（配合类别的选择、配合种类的选择）配合种类的选择基本方法：计算法、试验法、类比法计算法：根据配合部位的使用要求和工作条件，按一定理论建立极限间隙或极限过盈的计算公式。试验法：对于特别重要的配合，需要做专门的模拟试验，确定配合代号，这种方法较为可靠，但成本较高，一般用于大量生产的产品的关键配合。类比法：在对机械设备上现有的行之有效的一些配合有充分了解的基础上，用参照类比的方法确定配合，这是目前选择配合的主要方法。用类比法选择配合，必须掌握各类配合的特点和应用场合，并充分研究配合件的工作条件和使用要求，进行合理选择。（表5-6、5-7P120~124）计算法确定配合种类的步骤：1、确定基准制：基孔制：EI=0基本偏差代号H；基轴制：es=0基本偏差代号h;2、确定公差等级Tf=Xmax(Ymin)-Xmin(Ymax)根据（表1-1）确定TD和Td,计算Tf=TD+Td使Tf≤Tf3、确定基准件的公差带（画公差带图）4、确定非基准件的基本偏差和公差带（画公差带图）5、验算，（画配合公差带图）孔公差：TD=|ES－EI|轴公差：Td=|es－ei|配合公差：Tf=|Xmax–Ymax|=TD+TdXmax=ES－eiXmin=EI－es配合选择常用计算公式间隙配合：过盈配合：过渡配合：Ymin=ES－eiYmax=EI－esXmax=ES－eiYmax=EI－es配合公差：Tf=|Xmax–Xmin|=TD+Td配合公差：Tf=|Ymin–Ymax|=TD+Td基孔制：（EI=0)轴a~h（间隙配合)：基本偏差=esXmin=EI-es≥[Xmin]k~n（过渡配合):基本偏差=eiXmax=ES-ei≤[Xmax]p~zc(过盈配合)：基本偏差=eiYmin=ES-ei≤[Ymin]基轴制：（es=0)孔A~H:(间隙配合）：基本偏差=EIXmin=EI-es≥[Xmin]K~N：(过渡配合)：基本偏差=ESXmax=ES-ei≤[Xmax]P~ZC：(过盈配合）：基本偏差=ESYmin=ES-ei≤[Ymin]确定基本偏差代号常用计算公式已知配合的极限盈、隙时，基本偏差的确定方法间隙配合可按Xmin来选择基本偏差代号对基孔制间隙配合有es≤-Xmin对基轴制间隙配合有EI≥+Xmin过渡配合可按Xmax来选择基本偏差代号对基孔制过渡配合有TD-ei≤Xmax对基轴制过渡配合有ES-(-Td)≤Xmax过盈配合可分别按Ymin来选择基本偏差代号基孔制过渡配合有TD-ei≤Ymin对基轴制过渡配合有ES-(-Td)≤Ymin计算—查表法确定基本偏差代号的计算公式例1：某配合的基本尺寸为φ40mm，要求间隙在+22-+66μm之间，若决定采用基孔制配合，试确定孔和轴的公差等级和配合种类，画出尺寸公差带图，并指出是否属于优先或常用配合。解:(1)确定基准制选择基孔制，EI=0基本偏差代号：H[Tf]=|Xmax-Xmin|=|+66-22|=44m查表1-1得：IT6=16mIT7=25m,IT6+IT7=16+25=4144，满足使用要求。所以，选孔为7级，轴为6级，Td=16m，TD=25m(3)确定孔的公差带代号：f40H7，ES=EI+Td=25m孔公差带f40H7(2)确定孔、轴的公差等级例1：某配合的基本尺寸为φ40mm，要求间隙在+22-+66μm之间，若决定采用基孔制配合，试确定孔和轴的公差等级和配合种类，画出尺寸公差带图，并指出是否属于优先或常用配合。(4)确定轴的基本偏差代号：esXmin=EI-es=0-es≥+22,es≤-22m,查表1-4得，轴的基本偏差代号为f,es=-25m，轴的公差带代号为f6:公差带f40f6而Td=16m，所以ei=es-Td=-25-16=-41m(5)验算：Xmax=ES-ei=+25-(-41)=+66m≤+66mXmin=EI-es=0-(-25)=+25m+22m（间隙在+22~+66m之间，符合给定要求）配合代号为：f40H7/f6属于常用配合例2：某配合的基本尺寸为φ40mm，要求间隙在+22-+66μm之间，若决定采用基轴制配合，试确定孔和轴的公差等级和配合种类，画出尺寸公差带图，并指出是否属于优先或常用配合。解:(1)确定基准制选择基轴制，es=0基本偏差代号：h[Tf]=|Xmax-Xmin|=|+66-22|=44m查表3.2得：IT6=16mIT7=25m,IT6+IT7=16+25=4144，满足使用要求。所以，选孔为7级，轴为6级，Td=16m，TD=25m(3)确定轴的公差带代号：h7，ei=es-Td=-16m公差带f40h7(2)确定孔、轴的公差等级(4)确定孔的基本偏差代号：EIXmin=EI-es=EI-0≥+22,EI≥+22m,查表1-5，孔的基本偏差代号为F,EI=+25m，孔的公差带代号为F7:公差带f40F7而TD=25m，所以ES=EI+Td=+25+25=+50m(5)验算：Xmax=ES-ei=+50-(-16)=+66m≤+66mXmin=EI-es=+25-0=+25m+22m（间隙在+22~+66m之间，符合给定要求）配合的代号为：f40F7/h6属于常用配合例2：某配合的基本尺寸为φ40mm，要求间隙在+22-+66μm之间，若决定采用基轴制配合，试确定孔和轴的公差等级和配合种类，画出尺寸公差带图，并指出是否属于优先或常用配合。(2)确定孔、轴的公差等级例3：有一基本尺寸为φ60的配合，经计算为了保证连接可靠，其最小过盈为-20μm，为了保证装配后孔不发生塑性变形，其最大过盈为-55μm。若决定采用基孔制配合，试确定此配合孔、轴公差带和配合代号，画出尺寸公差带图，并指出是否属于优先或常用配合。解:(1)确定基准制选择基孔制，EI=0基本偏差代号：H[Tf]=|Ymax-Ymin|=|-55-（-20）|=35m查表1-1得：IT6=19mIT5=13m,IT6+IT7=19+13=3235，满足使用要求。所以，选孔为6级，轴为5级，Td=13m，TD=19m(3)确定轴的公差带代号：H6，ES=EI+TD=19m公差带f60H6(4)确定轴的基本偏差代号：eiYmin=ES-ei=19-ei≤-20,ei≥+39m,查表1-4得，轴的基本偏差代号为r,ei=+41m，轴的公差带f60r5而Td=13m，所以es=ei+Td=+41+13=+54m(5)验算：Ymin=ES-ei=19-41=-22m-20mYmax=EI-es=0-54=-54m-55m（间隙在-20~-55m之间，符合给定要求）配合的代号为：f40H6/r5属于常用配合例3：有一基本尺寸为φ60的配合，经计算为了保证连接可靠，其最小过盈为-20μm，为了保证装配后孔不发生塑性变形，其最大过盈为-55μm。若决定采用基孔制配合，试确定此配合孔、轴公差带和配合代号，画出尺寸公差带图，并指出是否属于优先或常用配合。解:(1)确定基准制选择基轴制，es=0基本偏差代号：h(2)确定孔、轴的公差等级[Tf]=|Ymax-Ymin|=|-55-（-20）|=35m查表3.