机械零件的极限与配合

•机械零部件的互换性:----同一规格零件按规定的技术要求制造，能够彼此相互替换使用而效果相同的性能。机械性能互换性机械零件互换性几何量互换性理化性能等互换性——本课程讨论对同一批零件而言，当其原材料相同时，其互换性主要在几何量方面.几何量---表示几何要素大小、形状、位置及其精度的参数。包括：尺寸形状误差位置误差表面粗糙度评定参数典型零件(齿轮、螺纹等)的精度评定参数基本几何量含线性尺寸(简称尺寸)角度尺寸(简称角度)2.互换性的作用贯穿在产品设计、制造、使用和维修的全过程：1)在设计方面：零、部件具有互换性，就可以最大限度地利用标准件、通用件，从而简化制图、计算工作，缩短设计周期，并便于采用计算机辅助设计。2)在制造加工方面：便于组织生产协作，进行专业化生产。采用高效率的生产设备，有利于实现加工过程和装配过程机械化、自动化，从而提高劳动生产率，提高产品质量，降低生产成本。3)在使用维修方面：零、部件具有互换性可以及时更换已经磨损或损坏了的零、部件，减少机器的维修时间和费用，保证机器连续而持久地运转，从而提高机器的使用价值。鉴于互换性在提高产品质量和可靠性、提高经济效益等方面的重大意义，互换性原则已成为现代机械制造业中一个普遍遵守的原则，成为制造业可持续发展的重要技术基础。3.互换性的实现如何实现互换性？如果将同一规格零件的几何量制作得完全相同显然可以实现互换性，但这不可能，也不必要。事实上只要将同一规格零件的几何量控制在公差允许的范围内，使同一规格零件的几何量彼此充分近似，就可以实现互换性。•互换性由公差来保证。公差：产品或零件的实际参数值允许的最大变动量称为此参数的公差。如尺寸参数在规定的尺寸公差范内，我们就认为它们近似相等，在实际中就不会影响使用性能，该规格零件具备了互换性这一条件。一.有关孔和轴的定义1.孔—圆柱形的内表面以及其它非圆柱形的内表面。2.轴—圆柱形的外表面以及其它非圆柱形的外表面。2.基本术语及其定义二、有关尺寸的术语和定义1.线性尺寸---指两点之间的距离。2.基本尺寸---指结构设计和强度、刚度计算确定的尺寸。孔(轴)直径的基本尺寸符号:D(d)其它长度的基本尺寸符号:LＤLdLLLDada•孔(轴)直径的实际尺寸符号:Da(da)3.实际尺寸—对完工零件用两点法测量所得到的尺寸。Ｄmindmax4.极限尺寸:指一个孔或轴允许的尺寸的两个极端值.零件合格的条件：最大极限尺寸≥实际尺寸≥最小极限尺寸Dmax≥Da≥Dmindmax≥da≥dmin三、有关偏差和公差的术语及定义1.尺寸偏差实际尺寸–基本尺寸=实际偏差偏差—某一尺寸与基本尺寸的代数差孔Da–D=Ea轴da–D=ea极限尺寸–基本尺寸=极限偏差最大极限尺寸–基本尺寸=上偏差孔Dmax–D=ES轴dmax–D=es最小极限尺寸–基本尺寸=下偏差孔Dmin–D=EI轴dmin–D=ei有了偏差的概念后，尺寸合格条件也可表示为：上偏差≥实际偏差≥下偏差ES≥Ea≥ＥIes≥ea≥ei2.尺寸公差孔、轴的尺寸公差用符号Th、Ts表示:Th=Dmax－Dmin=ES－EITs=dmax－dmin=es－ei尺寸公差用符号T表尺寸公差---允许尺寸的变动量零线下偏差上偏差轴孔最大极限尺寸最小极限尺寸基本尺寸公差最大极限尺寸基本尺寸最小极限尺寸公差下偏差上偏差3.尺寸公差带示意图及公差带+0--19…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………上偏差+0-下偏差下偏差………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………TT公差带沿零线方向的长度可适当选取+260mm+21单位:um偏差前必须冠于“+”或“-”基本尺寸偏差=0不标出4.零线：表示基本尺寸的一条直线，以其为基准，确定偏差和公差。上偏差+0-下偏差下偏差DTT+21+0-+2-19605.基本偏差：上偏差或下偏差中靠近零线的那个极限偏差。尺寸公差带二要素大小----由公差值T确定位置----由基本偏差确定靠近零线的上偏差或下偏差上偏差+0-下偏差下偏差DTT+21+0-+2-19601.配合---基本尺寸相同的，相互结合的孔与轴公差带之间的关系。孔轴图例：+0-D+0-D+0-D四、有关配合的术语及定义（1）间隙配合具有间隙（包括最小间隙为零）的配合。此时，孔的公差带在轴的之上。•表示间隙配合松紧程度的参量：Xmax=ES－eiXmin=EI－es+40-40+20-20-40ThThTsTs+0-D孔轴图例：Xmax+80+60Xmin0+20（2）过盈配合具有过盈（包括最小过盈为零）的配合。过盈配合表示松紧程度的参量：Ymax=EI－esYmin=ES－ei-80-20-40-60ThThTsTs+0-D-40Ymax-80-60Ymin0-20（3）过渡配合：指可能具有间隙或过盈的配合。表示过渡配合松紧程度的参量：Xmax=ES－eiYmax=EI－es-40-20+10-10TsThTs+0-D-20+20ThXmax+60+10Ymax-20-30(4)配合公差—相互结合的孔与轴公差之和。配合公差是一个没有正、负号的绝对值。XmaxXminYmaxYminYmaxXmax间隙配合中:Tf＝Xmax－Xmin过盈配合中:Tf＝Ymin－Ymax＝Th+Ts过渡配合中:Tf＝Xmax－Ymax孔轴图例：4.配合制基准制------为了设计和制造上的经济性，把其中孔公差带或轴公差带的位置固定,而改变轴公差带或孔公差带的位置，来实现所需要的各种配合的制度。基孔制------固定孔公差带位置，改变轴公差带位置来实现所需要的各种配合的制度。０-+DTHTSTSTSTSTSTS基轴制------固定轴公差带位置，改变孔公差带位置来实现所需要的各种配合的制度。０-+DTsThThThThThTh尺寸公差带二要素大小----由标准公差值T确定位置----由基本偏差确定靠近零线的上偏差或下偏差上偏差+0-下偏差下偏差DTT+21-19+0-+2601.5.2标准公差与基本偏差系列一、孔、轴标准公差系列1.公差因子（公差单位）确定公差因子i与直径的函数关系为：i=f（D）而公差可表达为:T=a×iDw加工误差范围w与基本尺寸D的关系标准对≤3～500mm的尺寸段(又称常用尺寸段）规定公差因子的计算公式为：30.450.001iDDD—基本尺寸，mmi—公差因子，um2.公差等级公差等级精度最高-----------------------------------------------------------精度最低IT01IT0IT1IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9...IT18共20级中、低级精度级高精度级•标准公差代号：IT3.基本尺寸分段用首尾两尺寸的几何平均值Dj计算公差因子：D/mmi/um尺寸分段jDDD首末二、孔、轴基本偏差系列1.基本偏差的代号孔、轴基本偏差各有28种，每种基本偏差的代号用一个或两个英文字母表示。孔用大写字母表示，轴用小写字母代表示。+afgdefcdbhjsgecf0-D基本偏差种类：孔、轴各28个jkrmnpstuxzzazbzcvyCDEFFGCDEHBGJSFD0+-AJKRSTPYMNUVXZZAZBZC代号为H的基本偏差为下偏差EI=0，它是基孔制的基本偏差代号。基本偏差代号为JS的孔的公差带相对于零线对称分布，基本偏差可取ES=+IT/2或EI=-IT/2。孔的基本偏差系列轴的基本偏差系列代号为h的基本偏差为上偏差es=0，它是基轴制中基准轴的基本偏差代号。基本偏差代号为js的轴的公差带相对于零线对称分布，基本偏差可取为es=+IT/2或ei=-IT/2。基本偏差代号基本偏差基本偏差值变化规律另一极限偏差孔的基本偏差系列A~HEI大→小ESJsEI（或ES）IT/2ES（或EI）J~ZCES小→大EI轴的基本偏差系列a~hes大→小Eijses（或ei）IT/2Ei（或es）j~zcei小→大Es孔、轴基本偏差系列特点2.各种基本偏差所形成的配合的特征（1）间隙配合：a～h（或A～H)等11种基本偏差与基准孔基本偏差H（或基准轴基本偏差h）形成间隙配合。+afgdefcdbhjsgecf0-DjkrmnpstuxzzazbzcvyH孔CDEFFGCDEHBGJSFD0+-AJKRSTPYMNUVXZZAZBZCh轴过盈配合过渡配合间隙配合（2）过渡配合：js、ｊ、ｋ、ｍ、ｎ（或JS、J、K、M、N)等5种基本偏差与基准孔基本偏差H（或基准轴基本偏差h）形成过渡配合。+afgdefcdbhjsgecf0-DjkrmnpstuxzzazbzcvyH孔CDEFFGCDEHBGJSFD0+-AJKRSTPYMNUVXZZAZBZCh轴过盈配合过渡配合间隙配合（3）过盈配合：p～zc（或P～ZC)等12种基本偏差与基准孔基本偏差H（或基准轴基本偏差h）形成过盈配合。+afgdefcdbhjsgecf0-DjkrmnpstuxzzazbzcvyH孔CDEFFGCDEHBGJSFD0+-AJKRSTPYMNUVXZZAZBZCh轴过盈配合过渡配合间隙配合3.孔、轴公差带代号及配合代号①孔、轴公差带代号配合代号→基本偏差代号+公差等级Ф50H7、Ф50K8Ф50js6、Ф50h6②孔、轴配合代号→基本尺寸+孔公差带代号/轴公差带代号7506Hr8507Jh9508Hf③孔、轴公差与配合的标注尺寸公差带的表示：尺寸公差带→上偏差下偏差基本尺寸例：80+0.020如果:︱上偏差︱=︱下偏差︱=T/2，则尺寸公差带→基本尺寸±T/2例:100±0.05上偏差下偏差孔、轴尺寸公差带代号→基本偏差代号+公差等级例:H7、M6、T6、E9、j6、r6、js8孔、轴尺寸公差带的表示①基本尺寸+尺寸公差带代号：Ф50H7、Ф50js6、Ф50h6②Ф50、Ф50±0.008、Ф50③基本尺寸+尺寸公差带代号+（）:Ф50H7()基本尺寸+0.02500-0.016+0.0250上偏差下偏差配合代号配合代号→基本尺寸+孔尺寸公差带代号/轴尺寸公差带代号例：7506Hr8507Jh9508Hf4.孔、轴的常用公差带和优先、常用配合1）孔、轴尺寸公差带----一般、常用、优先公差带2）孔、轴配合公差带----常用、优先配合孔的一般、常用和优先公差带H1JS1H2JS2H3JS3H4JS4K4M4G5H5JS5K5M5N5P5R5S5F6G6H6J6JS6K6M6N6P6R6S6T6U6V6X6Y6Z6D7E7F7G7H7J7JS7K7M7N7P7R7S7T7U7V7X7Y7Z7C8D8E8F8G8H8J8JS8K8M8N8P8R8S8T8U8V8X8Y8Z8A9B9C9D9E9F9H9JS9N9P9A10B10C10D10E10H10JS10A11B11C11D11H11JS11A12B12C12H12JS12H13JS13优先公差带-----13种常用公差带-----44种一般公差带-----105种轴的一般、常用和优先公差带h1js1h2js2h3js3g4h4js4k4m4n4p4r4s4f5g5h5j5js5k5m5n5p5r5s5t5u5v5x5e6f6g6h6j6js6k6m6n6p6r6s6t6u6v6x6y6z6d7e7f7g7h7j7js7k7m7n7p7r7s7t7u7v7x7y7z7c8d8e8f8g8h8js8k8m8n8p8r8s8t8u8v8x8y8z8a9b9c9d9e9f9h9js9a10b10c10d10e10h10js10a11b11c11d11h11js11a12b12c12h12js12a13b13h13js13优先公差带-----13种常用公差带-----59种一般公差带-----116种基孔制的优先、常用配合轴