第六章 典型零部件几何精度的控制与评定

1、第六章典型零部件几何精度控制与评定第六章典型零部件几何精度控制与评定 本章主要内容本章主要内容 本章开始学习典型零部件的精度设计本章开始学习典型零部件的精度设计 主要介绍主要介绍滚动轴承滚动轴承、键键、螺纹螺纹和和圆柱齿轮圆柱齿轮 它们的精度设计实际上是它们的精度设计实际上是尺寸公差、形位尺寸公差、形位 公差和表面粗糙度公差和表面粗糙度在典型零件中的在典型零件中的应用示应用示 例例。 滚动轴承结合的精度设计滚动轴承结合的精度设计 主要内容主要内容 概述概述 滚动轴承的精度等级滚动轴承的精度等级 滚动轴承内径与外径的公差带及其特点滚动轴承内径与外径的公差带及其特点 滚动轴承与轴和壳体孔的配合及其

2、选择滚动轴承与轴和壳体孔的配合及其选择。 滚动轴承滚动轴承 组成组成 种类种类 按滚动体形状分按滚动体形状分: 按负荷方向分按负荷方向分: 图 6.1 球球 滚子滚子 滚针滚针 圆柱圆柱 圆锥圆锥 向心向心 推力推力 向心推力向心推力 径向力径向力 轴向力轴向力 径、轴向力径、轴向力 T B T C H D d d D d 外圈 内圈 滚动体 保持架 D d D a) 向心轴承向心轴承 b) 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 c) 角接触球轴承角接触球轴承 d) 推力轴承推力轴承 滚动轴承的类型滚动轴承的类型 滚动轴承的安装形式滚动轴承的安装形式 外圈与箱体上的轴承座配合，外圈与箱体上的轴承座配合，

3、内圈与旋转的轴颈配合。内圈与旋转的轴颈配合。 通常外圈固定不动通常外圈固定不动因而因而 外圈与轴承座为过盈配合；外圈与轴承座为过盈配合； 内圈随轴一起旋转内圈随轴一起旋转内圈内圈 与轴也为过盈配合。与轴也为过盈配合。 考虑到运动过程中轴会受热考虑到运动过程中轴会受热 变形延伸，一端轴承应能够变形延伸，一端轴承应能够 作轴向调节；调节好后应轴作轴向调节；调节好后应轴 向锁紧。向锁紧。 滚动轴承滚动轴承 配合尺寸：外径配合尺寸：外径D，内径，内径d， 按此尺寸分别与轴承座孔和轴颈配合按此尺寸分别与轴承座孔和轴颈配合 复习：外互换（完全互换）复习：外互换（完全互换） 滚动轴承组成零件间滚动轴承组成零

4、件间 内互换为不完全互换，采用分组方法内互换为不完全互换，采用分组方法 滚动轴承的精度等级滚动轴承的精度等级 n滚动轴承的公差等级由轴承的滚动轴承的公差等级由轴承的尺寸公差和尺寸公差和 旋转精度旋转精度决定。决定。 n向心轴承：向心轴承：0、6(6x)、5、4、2五个等级五个等级 n圆锥滚子轴承：圆锥滚子轴承： 0、6x、5、4四个等级四个等级 n推力轴承：推力轴承： 0、6、5、4四个等级四个等级 n等级精度依次增高等级精度依次增高 各个公差等级的滚动轴承的应用各个公差等级的滚动轴承的应用 滚动轴承精度分级的依据滚动轴承精度分级的依据 滚动轴承的滚动轴承的尺寸精度尺寸精度是指轴承内圈内径是指

5、轴承内圈内径d、外圈、外圈 外径外径D、内圈宽度、内圈宽度B、外圈宽度、外圈宽度C和装配高度和装配高度T的的 制造精度制造精度 内、外圈都是薄壁零件，易变形，故滚动轴承内内、外圈都是薄壁零件，易变形，故滚动轴承内 圈与轴颈、外圈与座孔结合时，起作用的是平均圈与轴颈、外圈与座孔结合时，起作用的是平均 直径直径 为保证配合性质，应规定其平均直径的极限偏差为保证配合性质，应规定其平均直径的极限偏差 为使变形不至于过大而能在装配后得到矫正，还为使变形不至于过大而能在装配后得到矫正，还 应规定其实际尺寸的极限偏差应规定其实际尺寸的极限偏差 滚动轴承内径和外径的评定指标滚动轴承内径和外径的评定指标 单一径

6、向平面内的内（外）径偏差单一径向平面内的内（外）径偏差ds（Ds）：）： dsdsd， DsDsD 式中：式中： d(D) 轴承内（外）径的基本尺寸轴承内（外）径的基本尺寸 ds(Ds)：单一径向平面内用两点法测得的内（外）径尺寸：单一径向平面内用两点法测得的内（外）径尺寸 nds(Ds)用来控制轴承内、外圈制造时的实际偏差，用来控制轴承内、外圈制造时的实际偏差， 仅适用于仅适用于4级和级和2级轴承级轴承 滚动轴承内径和外径的评定指标滚动轴承内径和外径的评定指标 p单一径向平面内的平均单一径向平面内的平均内径内径dmp ：在轴承内圈任：在轴承内圈任 一横截面内测得的内圈内径的最大与最小直径的一

7、横截面内测得的内圈内径的最大与最小直径的 平均值，平均值， dmp（dmaxdmin）/2 p单一径向平面内的平均单一径向平面内的平均外径外径Dmp ：在轴承外圈任：在轴承外圈任 一横截面内测得的内圈内径的最大与最小直径的一横截面内测得的内圈内径的最大与最小直径的 平均值，平均值，Dmp（DmaxDmin）/2 p单一径向平面内的平均内径偏差单一径向平面内的平均内径偏差dmp ：单一径：单一径 向平面内的平均内径与公称直径（用向平面内的平均内径与公称直径（用d表示）的差，表示）的差， dmp dmp-d 。 p单一径向平面平均外径偏差单一径向平面平均外径偏差Dmp ：单一径向平单一径向平 面内

8、的平均外径与公称直径（用面内的平均外径与公称直径（用D表示）的差，表示）的差， Dmp Dmp-D pdmp 和和Dmp轴承内圈与轴颈、外圈与座孔装轴承内圈与轴颈、外圈与座孔装 配后在单一径向平面内的配合尺寸的偏差配后在单一径向平面内的配合尺寸的偏差 滚动轴承内径和外径的评定指标滚动轴承内径和外径的评定指标 内（外）圈宽度偏差内（外）圈宽度偏差Bs（ Cs ） BsBsB； CsCsC B（ C）为轴承内（外）圈宽度的基本尺寸）为轴承内（外）圈宽度的基本尺寸 Bs(Cs)为用两点法测得的内为用两点法测得的内(外外)圈宽度尺寸圈宽度尺寸 Bs (Cs)用来控制轴承内、外圈宽度的实际偏差用来控制轴

9、承内、外圈宽度的实际偏差 向心轴承（除圆锥滚子轴承外），向心轴承（除圆锥滚子轴承外）， ds、dmp、 Bs的极限偏差见表的极限偏差见表6.1； Ds、Dmp、Cs见表见表 6.2 滚动轴承的旋转精度滚动轴承的旋转精度 轴承内（外）圈径向跳动轴承内（外）圈径向跳动Kia（Kea） 轴承内（外）圈的基准端面对滚道的跳动轴承内（外）圈的基准端面对滚道的跳动Sia （Sea） 轴承内圈基准端面对内孔的跳动轴承内圈基准端面对内孔的跳动Sd 轴承外圈外表面素线对基准端面的倾斜度轴承外圈外表面素线对基准端面的倾斜度SD 评定向心轴承（除圆锥滚子轴承外）旋转精度评定向心轴承（除圆锥滚子轴承外）旋转精度 的各

10、参数的允许值见表的各参数的允许值见表6.3、6.4 滚动轴承和座孔、轴颈结合的公差与配合滚动轴承和座孔、轴颈结合的公差与配合 配合的要求及其特点配合的要求及其特点 滚动轴承是标准件，为了便于互换和大量生产，其滚动轴承是标准件，为了便于互换和大量生产，其 内圈与轴径的配合采用内圈与轴径的配合采用基孔制基孔制，与一般基孔制有何与一般基孔制有何 不同？不同？轴承外圈与座孔配合按轴承外圈与座孔配合按基轴制基轴制，其公差带与，其公差带与 一般基准轴公差带相同，在零线下方一般基准轴公差带相同，在零线下方 配合的要求及其特点配合的要求及其特点 l 内圈的公差带位置和一般的基准孔相反，公差带都位于内圈的公差带

11、位置和一般的基准孔相反，公差带都位于 零线以下，即上偏差为零，下偏差为负值（零线以下，即上偏差为零，下偏差为负值（why？）？） l 主要考虑配合的特殊需要，因为通常情况下，轴承的内主要考虑配合的特殊需要，因为通常情况下，轴承的内 圈是随轴一起转动，为防止内圈和轴径之间的配合产生圈是随轴一起转动，为防止内圈和轴径之间的配合产生 相对滑动而导致结合面磨损，影响轴承的工作性能，因相对滑动而导致结合面磨损，影响轴承的工作性能，因 此要求两者的配合应具有一定的过盈，但由于内圈是薄此要求两者的配合应具有一定的过盈，但由于内圈是薄 壁零件，容易弹性变形胀大，且一定时间后又要拆换，壁零件，容易弹性变形胀大，

12、且一定时间后又要拆换， 故过盈量不能太大故过盈量不能太大 l 假如轴承内孔的公差带与一般基准孔一样分布在零线上假如轴承内孔的公差带与一般基准孔一样分布在零线上 侧，当采用公差与配合国标中的过盈配合时，所得过盈侧，当采用公差与配合国标中的过盈配合时，所得过盈 往往太大；若改用过渡配合，又可能出现间隙；若采用往往太大；若改用过渡配合，又可能出现间隙；若采用 非标准配合，又违反了标准化和互换性原则非标准配合，又违反了标准化和互换性原则 l 内径公差带移至零线下方，使保持一定量的过盈量，从内径公差带移至零线下方，使保持一定量的过盈量，从 而防止其间发生相对运动而导致结合面磨损，保证内圈而防止其间发生相

13、对运动而导致结合面磨损，保证内圈 和轴一起旋转，方便装拆，不产生过大的应力，还能按和轴一起旋转，方便装拆，不产生过大的应力，还能按 标准偏差来加工轴标准偏差来加工轴 配合的要求及其特点配合的要求及其特点 滚动轴承的外径与外壳孔的配合采用滚动轴承的外径与外壳孔的配合采用基轴制基轴制，即，即 以轴承的外径尺寸为基准。因轴承外圈安装在外以轴承的外径尺寸为基准。因轴承外圈安装在外 壳孔中，通常不旋转，但考虑到工作时温度升高壳孔中，通常不旋转，但考虑到工作时温度升高 会使轴热膨胀而产生轴向延伸，因此两端轴承中会使轴热膨胀而产生轴向延伸，因此两端轴承中 应有一端采用游动支承，可使外圈与外壳孔的配应有一端采

14、用游动支承，可使外圈与外壳孔的配 合稍微松一点，使之能补偿轴的热胀伸长量；否合稍微松一点，使之能补偿轴的热胀伸长量；否 则，轴会产生弯曲，致使内部卡死，影响正常运则，轴会产生弯曲，致使内部卡死，影响正常运 转。滚动轴承的外径与外壳孔两者之间的配合不转。滚动轴承的外径与外壳孔两者之间的配合不 要求太紧，公差带仍遵循要求太紧，公差带仍遵循一般基准轴一般基准轴的规定，仍的规定，仍 分布在零线下方，它与基本偏差为分布在零线下方，它与基本偏差为h 的公差带相的公差带相 类似，但公差值不同。类似，但公差值不同。 与滚动轴承配合的轴和孔的公差带与滚动轴承配合的轴和孔的公差带 轴颈和外壳的公差带 所有公差等级

15、的公差带都单向偏置在零线之下，所有公差等级的公差带都单向偏置在零线之下， 即上偏差为零，下偏差为负即上偏差为零，下偏差为负 轴承外径的公差值是特殊规定的轴承外径的公差值是特殊规定的 r6 m5 m6 j6 js5 k5 js6 h5 h6 h8 h7 g6 g5 d 内圈公差带 k6 n6 p6 0 + - j5 图6-5 与滚动轴承配合的轴颈的常用公差带 M6 K 7 M7 N6 N7 P6 P7 K6 J6 J7 JS6JS7 H6 H7 H8 G7 外圈公差带 0 + - D 图图6-5与滚动轴承配合的外壳孔的常用公差带与滚动轴承配合的外壳孔的常用公差带 适用范围：适用范围： 对轴承的旋

16、转精度和运动平稳性没有特殊要求对轴承的旋转精度和运动平稳性没有特殊要求 轴颈为实体或厚壁空心轴颈为实体或厚壁空心 轴颈与座孔的材料为钢或铸铁轴颈与座孔的材料为钢或铸铁 轴承的工作温度不超过轴承的工作温度不超过100度度 轴颈与座孔的标准公差等级与滚动轴承本身精度等级密切相关轴颈与座孔的标准公差等级与滚动轴承本身精度等级密切相关。 与与0级和级和6级轴承配合的轴一般取级轴承配合的轴一般取IT6，座孔取，座孔取IT7 对旋转精度和运动平稳有较高要求的场合，轴颈取对旋转精度和运动平稳有较高要求的场合，轴颈取IT5，座，座 孔取孔取IT6 与与5级轴承配合的轴颈和座孔均取级轴承配合的轴颈和座孔均取IT

17、6，要求高的场合取，要求高的场合取IT5 与与4级轴承配合的轴颈取级轴承配合的轴颈取IT5，座孔取，座孔取IT6 要求更高的场合轴颈取要求更高的场合轴颈取IT4，座孔取，座孔取IT5 滚动轴承与座孔、轴颈结合的配合选择滚动轴承与座孔、轴颈结合的配合选择 轴承套圈相对于负荷方向的运转状态轴承套圈相对于负荷方向的运转状态 定向负荷：轴承套圈相对于负荷方向静止定向负荷：轴承套圈相对于负荷方向静止，即作用于轴承，即作用于轴承 上的合成径向负荷与套圈相对静止，即负荷方向始终不变上的合成径向负荷与套圈相对静止，即负荷方向始终不变 地作用在套圈滚道的局部区域上，该套圈所承受的这种负地作用在套圈滚道的局部区域

18、上，该套圈所承受的这种负 荷性质，称为荷性质，称为局部负荷。特点：局部负荷。特点：负荷作用集中，套圈滚道局部负荷作用集中，套圈滚道局部 区域容易产生磨损区域容易产生磨损 旋转负荷：轴承套圈相对于负荷方向旋转旋转负荷：轴承套圈相对于负荷方向旋转，作用于轴承上作用于轴承上 的合成径向负荷与套圈相对旋转，即合成负荷方向依次作的合成径向负荷与套圈相对旋转，即合成负荷方向依次作 用在套圈滚道的整个圆周上。用在套圈滚道的整个圆周上。特点特点：负荷呈周期作用，套圈滚负荷呈周期作用，套圈滚 道产生均匀磨损道产生均匀磨损 摆动负荷：轴承套圈相对于负荷方向摆动摆动负荷：轴承套圈相对于负荷方向摆动，作用于作用于 轴

19、承上的合成径向负荷与套圈在一定区域内相对摆动，即轴承上的合成径向负荷与套圈在一定区域内相对摆动，即 合成负荷向量按一定规律变化，往复作用在套圈滚道的局合成负荷向量按一定规律变化，往复作用在套圈滚道的局 部圆周上部圆周上 Fr a) 图6-6轴承套圈相对于负荷方向的运转状态 Fr b) 内圈：旋转负荷内圈：旋转负荷 外圈：定向负荷外圈：定向负荷 内圈：定向负荷内圈：定向负荷 外圈：旋转负荷外圈：旋转负荷 Fr Fc c) 图6-6 轴承套圈相对于负荷方向的运转状态 Fr Fc d) 内圈：旋转负荷内圈：旋转负荷 外圈：摆动负荷外圈：摆动负荷 内圈：摆动负荷内圈：摆动负荷 外圈：旋转负荷外圈：旋转

20、负荷 (3) 轴承套圈相对于负荷方轴承套圈相对于负荷方 向摆动向摆动 当大小和方向按一定规当大小和方向按一定规 律变化的径向负荷依次往复地律变化的径向负荷依次往复地 作用在套圈滚道的一段区域上作用在套圈滚道的一段区域上 时，这就表示该套圈相对于负时，这就表示该套圈相对于负 荷方向摆动。荷方向摆动。 图6-6 摆动负荷 由图由图7.6 得知，当得知，当FrFc时，时，Fr与与Fc的的 合成负荷就在合成负荷就在AB区域内摆动。那么，区域内摆动。那么， 不旋转的套圈不旋转的套圈就相对于合成负荷方向就相对于合成负荷方向F 摆动摆动，而，而旋转的套圈旋转的套圈就相对于合成负荷就相对于合成负荷 方向方向F

21、 旋转旋转；当；当FrFc时，时，Fr与与Fc的合的合 成负荷则沿整个圆周变动，因此成负荷则沿整个圆周变动，因此不旋转不旋转 的套圈的套圈就相对于合成负荷的方向旋转，就相对于合成负荷的方向旋转， 而而旋转的套圈旋转的套圈则相对于合成负荷的方向则相对于合成负荷的方向 静止，此时承受局部负荷。静止，此时承受局部负荷。 结论：结论： （1） 当当套圈相对于负荷方向固定套圈相对于负荷方向固定时，该套圈与轴时，该套圈与轴 颈或外壳孔的配合颈或外壳孔的配合应稍松些应稍松些，一般选用具有平均，一般选用具有平均 间隙较小的过渡配合或具有极小间隙的间隙配合。间隙较小的过渡配合或具有极小间隙的间隙配合。 从而减少

22、滚道的局部磨损，延长使用寿命从而减少滚道的局部磨损，延长使用寿命 （2） 当当套圈相对负荷方向旋转套圈相对负荷方向旋转时，该套圈与轴颈时，该套圈与轴颈 或外壳孔的配合应或外壳孔的配合应较紧较紧，一般选用过盈小的过盈，一般选用过盈小的过盈 配合或过盈概率大的过渡配合。必要时，过盈量配合或过盈概率大的过渡配合。必要时，过盈量 的大小可以通过计算确定。可以防止套圈相对于的大小可以通过计算确定。可以防止套圈相对于 结合件表面打滑，引起发热、磨损结合件表面打滑，引起发热、磨损 （3） 当当套圈相对于负荷方向摆动套圈相对于负荷方向摆动时，该套圈与轴时，该套圈与轴 颈或外壳孔的配合的松紧程度，一般与套圈相对

23、颈或外壳孔的配合的松紧程度，一般与套圈相对 于负荷方向旋转时选用的配合于负荷方向旋转时选用的配合相同相同，或，或稍松稍松一些。一些。 负荷大小负荷大小 轴承与轴颈或外壳孔配合的选择，轴承与轴颈或外壳孔配合的选择， 应依据所承受载荷的性质（轻、应依据所承受载荷的性质（轻、 正常、重负荷）依次越来越紧。正常、重负荷）依次越来越紧。 较重的负荷，选较大的过盈配合较重的负荷，选较大的过盈配合 较轻的负荷，选较小的过盈配合较轻的负荷，选较小的过盈配合 P为当量径向载荷，为当量径向载荷，C为轴承的额定动载荷为轴承的额定动载荷 负荷大小负荷大小 当内圈承受旋转负荷时，它与轴径配合所需的当内圈承受旋转负荷时，

24、它与轴径配合所需的 最小过盈量最小过盈量，可近似按下式计算：可近似按下式计算： min 6 13 () 10 Pk Ymm b - P为轴承承受的最大径向负荷，为轴承承受的最大径向负荷，kN k:与轴承系列有关的系数，轻系列：与轴承系列有关的系数，轻系列： k2.8,中中 系列：系列：k2.3,重系列：重系列：k2.0 b:轴承内圈的配合宽度，轴承内圈的配合宽度，mm，bB2r，B为为 轴承宽度，轴承宽度，r为内圈的圆角半径为内圈的圆角半径 负荷大小负荷大小 为避免套圈破裂，必须按不超出套圈允许的强为避免套圈破裂，必须按不超出套圈允许的强 度的要求，核算其最大过盈量：度的要求，核算其最大过盈量

25、： max 3 11.4 () (22) 10 p kd Ymm k - - p为轴承套圈材料的许用拉应力为轴承套圈材料的许用拉应力 d为轴承内圈内径，为轴承内圈内径，mm 例题例题6.1 工作温度 内圈因热膨胀而与轴的配合可能松动内圈因热膨胀而与轴的配合可能松动 外圈因热膨胀而与轴的配合可能变紧外圈因热膨胀而与轴的配合可能变紧 选择配合时，必须考虑温度影响的修正量选择配合时，必须考虑温度影响的修正量 旋转精度和旋转速度旋转精度和旋转速度 承受负荷较大且要求旋转精度较高的轴承，为了承受负荷较大且要求旋转精度较高的轴承，为了 消除弹性变形和振动的影响，应避免采用间隙配消除弹性变形和振动的影响，应

26、避免采用间隙配 合。合。 对一些精密机床的轻负荷轴承，为了避免座孔和对一些精密机床的轻负荷轴承，为了避免座孔和 轴径的形状误差对轴承精度的影响，常采用有间轴径的形状误差对轴承精度的影响，常采用有间 隙的配合。隙的配合。 当轴承旋转精度要求较高时，为了消除弹性变形当轴承旋转精度要求较高时，为了消除弹性变形 和振动的影响，不仅受旋转负荷的套圈与结合件和振动的影响，不仅受旋转负荷的套圈与结合件 的配合应选的紧些的配合应选的紧些 一般来说，轴承旋转精度越高，配合应该越紧。一般来说，轴承旋转精度越高，配合应该越紧。 其他因素其他因素 轴颈和座孔的结构与材料轴颈和座孔的结构与材料 安装条件：考虑轴承安装与

27、拆卸方便，宜采用较安装条件：考虑轴承安装与拆卸方便，宜采用较 松的配合松的配合 轴承工作时的轴向移动轴承工作时的轴向移动 滚动轴承与轴径、座孔配合的选择方法有类比法滚动轴承与轴径、座孔配合的选择方法有类比法 和计算法，通常采用类比法，参照表和计算法，通常采用类比法，参照表6.5来选择来选择 配合表面的其他技术要求配合表面的其他技术要求 形状公差形状公差 因轴承套圈为薄壁件易变形，但其形状误差因轴承套圈为薄壁件易变形，但其形状误差 在装配后靠轴颈和外壳孔的正确形状得到矫正，故轴颈在装配后靠轴颈和外壳孔的正确形状得到矫正，故轴颈 和外壳孔应分别采用和外壳孔应分别采用包容要求包容要求，并对表面提出圆

28、柱度要，并对表面提出圆柱度要 求求 位置公差位置公差 为保证轴承工作时有较高的旋转精度，应规为保证轴承工作时有较高的旋转精度，应规 定轴肩和外壳孔肩的端面对基准轴线的定轴肩和外壳孔肩的端面对基准轴线的端面圆跳动公差端面圆跳动公差 配合面的表面粗糙度配合面的表面粗糙度 使有效过盈量减小，使接触刚使有效过盈量减小，使接触刚 度下降而导致支承不良度下降而导致支承不良 配合面及端面的形状和公差 （1）滚动轴承的公差等级）滚动轴承的公差等级由高到低分为由高到低分为2、4、5、 6（6x）、）、0 ，其中，其中0级精度最低，称为普通级，级精度最低，称为普通级， 应用最广。应用最广。 （2）滚动轴承与轴颈和

29、壳体孔配合的配合尺寸公滚动轴承与轴颈和壳体孔配合的配合尺寸公 差带的特点差带的特点 滚动轴承单一平面平均内、外径（滚动轴承单一平面平均内、外径（ dmp、Dmp） 是滚动轴承内、外圈分别与轴颈和壳体孔配合的配是滚动轴承内、外圈分别与轴颈和壳体孔配合的配 合尺寸，它们的公差带均在零线下方，且上偏差均合尺寸，它们的公差带均在零线下方，且上偏差均 为零（见图为零（见图6-4）。）。 （3）与滚动轴承相配合的轴颈和壳体孔的公差带）与滚动轴承相配合的轴颈和壳体孔的公差带 是从是从极限与配合极限与配合标准中选出的，见图标准中选出的，见图6-5。 （4）滚动轴承与轴颈和壳体孔配合的基准制）滚动轴承与轴颈和壳

30、体孔配合的基准制（由（由 标准件决定）标准件决定） 由于滚动轴承是标准件，所以内圈与轴颈的由于滚动轴承是标准件，所以内圈与轴颈的 配合采用基孔制；外圈与壳体孔的配合采用基轴配合采用基孔制；外圈与壳体孔的配合采用基轴 制。值得注意的是：内圈与轴颈的配合的配合性制。值得注意的是：内圈与轴颈的配合的配合性 质，不能只看轴的基本偏差代号。例如，内圈与质，不能只看轴的基本偏差代号。例如，内圈与 基本偏差为基本偏差为h的轴配合，形成的是过渡配合，与的轴配合，形成的是过渡配合，与k、 m、n的轴形成的是过盈配合。的轴形成的是过盈配合。 （5）滚动轴承配合的选择一般采用类比法。）滚动轴承配合的选择一般采用类比

31、法。选择选择 时需考虑的因素较多，可根据轴承所受负荷的类时需考虑的因素较多，可根据轴承所受负荷的类 型，先大致确定配合类别，如下图，具体选择可型，先大致确定配合类别，如下图，具体选择可 参见表参见表6-5、表、表6-6。 径向负荷与套圈的 相对关系 负荷的类型 配合的选择 相对静止 局部负荷 选松一些的配合，如较松的过渡配合 或间隙较小的间隙配合 相对旋转 循环负荷 选紧一些的配合，如过盈配合或较紧 的过渡配合 相对于套圈在有限 范围内摆动 摆动负荷 循环负荷或略松一点 6）轴颈和外壳孔的尺寸公差、形位公差与表面粗糙）轴颈和外壳孔的尺寸公差、形位公差与表面粗糙 度轮廓幅度参数值度轮廓幅度参数值

32、等的选择参见表等的选择参见表6-7、表、表6-8。 表6-10 内容提要内容提要: 第第2 2节节 键与花键连接的精度设计键与花键连接的精度设计 1.平键结合的结构和几何参数；平键结合的结构和几何参数； 2.平键结合的精度设计平键结合的精度设计: (1)配合尺寸的配合尺寸的极限与配合极限与配合，即基准制、公差等级、，即基准制、公差等级、 基本基本 偏差和公差带；偏差和公差带； (2)非配合尺寸的公差带；非配合尺寸的公差带； (3)平键结合的配合表面的形位公差和表面粗糙度；平键结合的配合表面的形位公差和表面粗糙度； 3.矩形花键结合的几何参数和定心方式矩形花键结合的几何参数和定心方式； 4.矩形

33、花键结合的精度设计：矩形花键结合的精度设计： (1)基准制；基准制； (2)公差带；公差带； (3)形位公差和表面粗糙度；形位公差和表面粗糙度； 5.平键和花键公差在图样上的标注；平键和花键公差在图样上的标注； 6.平键和花键的检测。平键和花键的检测。 键与花键连接的精度设计键与花键连接的精度设计 键的作用：键的作用： （1）传递转矩）传递转矩 （2）导向）导向 键的分类：键的分类： 单键单键 花键花键 平键平键 半圆键半圆键 楔形键楔形键 普通平键普通平键 导向平键导向平键 矩形花键矩形花键 渐开线花键渐开线花键 本章只介绍本章只介绍平键平键和和矩形花键矩形花键的精度设计的精度设计。 普通平

34、键结合的精度设计普通平键结合的精度设计 一、普通平键结合的结构和几何参数一、普通平键结合的结构和几何参数 1. 结构 图8.1 见P257 图6.7 平键结合的特点平键结合的特点 平键联结是通过键的侧面与轴的键槽和轮毂的键平键联结是通过键的侧面与轴的键槽和轮毂的键 槽的侧面相互接触来传递扭矩，因此，键与键槽槽的侧面相互接触来传递扭矩，因此，键与键槽 的的宽度宽度b为配合尺寸，是键连接的主要参数。为配合尺寸，是键连接的主要参数。 平键结合按平键结合按基轴制基轴制配合（配合（键侧面同时与轴和轮毂键侧面同时与轴和轮毂 键槽侧面联结，且有不同配合要求，而且键是标键槽侧面联结，且有不同配合要求，而且键是

35、标 准件准件） 为保证键与键槽侧面接触良好而又便于拆装，键为保证键与键槽侧面接触良好而又便于拆装，键 与键槽配合的过盈量或间隙量应小。与键槽配合的过盈量或间隙量应小。 导向平键，要求键与轮毂槽之间作相对滑动，并导向平键，要求键与轮毂槽之间作相对滑动，并 有较好的导向性，配合的间隙也要适当。有较好的导向性，配合的间隙也要适当。 键联接中键宽与槽宽的公差带 平键联接的公差与配合平键联接的公差与配合 键宽公差带 轴槽公差带 轮毂槽公差带 D10 H9 b N9 h9h9h9 JS9 P9P9 - 0 + 较松连接一般连接较紧连接 配合 种类 尺寸b的公差带 配合性质及应用 键键槽 轮毂 槽 松联接

36、h9 H9D10 键在轴上及轮毂上均能滑动。主要 用于导向平键导向平键，轮毂可在轴上作轴 向移动 正常 联接 N9Js9 键在轴上及轮毂中均固定。用于载 荷不大的场合 紧密 联接 P9P9 键在轴上及轮毂上均固定，而比上 种配合更紧。主要用于载荷较大、 载荷具有冲击性以及双向传递扭矩 的场合 表6-9键宽与轴槽及轮毂槽宽的公差与配合 尺寸精度设计尺寸精度设计 从表从表6.106.10中查得：中查得： 基准制h h 公差等级IT9IT10 基本偏差h h；H H，N N，P P；D D，JSJS，P P 公差带 2. 非配合尺寸的公差带 键： 轴槽： 轮槽： t1和t2由专门规定， 3. 形位公

37、差与表面粗糙度 为保证键与键槽的配合要求，需规定键槽两侧面的中心平面对 其轴线的对称度对称度公差，其公差值按GB/T 11841996取79级, 对称度公差的公称尺寸为键宽公称尺寸为键宽b b。 配合表面配合表面的表面粗糙度Ra的上限值一般取1.63.2 m ，非配非配 合合表面取6.3 m 。 4. 键槽尺寸和公差在图样上的标注 高h11、长h14t 长H14 t1 在图样上以（dt）和（d+t1）形式标注见图6.7。 例某轴孔配合为例某轴孔配合为25H8/h7，采用正常普通平键联结，试确定，采用正常普通平键联结，试确定 轴槽和轮毂槽的公差，并将它们标注在零件图上。轴槽和轮毂槽的公差，并将它

38、们标注在零件图上。 解 (1)由表6.10得 b=8、 t=4、t1=3.3和公差T=0.2； (2)由表6.10得 b 的公差带为 N9 和 JS9； (3)由表4.11得对称度公差 t =0.015; (4)键槽侧面粗糙度Ra上限值取 3.2m ，底面取 6.3m 。 图8.3 花键结合的精度设计花键结合的精度设计 花键结合是一种多键整体结合，具有多个均布键花键结合是一种多键整体结合，具有多个均布键 的轴（花键轴）与具有多个均布键槽的孔（花键的轴（花键轴）与具有多个均布键槽的孔（花键 孔）的结合。孔）的结合。 按键廓形状不同分为按键廓形状不同分为矩形矩形花键、花键、渐开线渐开线花键、花键、

39、三三 角角花键，其中花键，其中矩形矩形花键应用最广花键应用最广 c) 三角花键 a) 矩形花键 b) 渐开线花键 花键结合花键结合 花键有如下优点：花键有如下优点： （1）载荷分布均匀，承载能力强，可传递更）载荷分布均匀，承载能力强，可传递更 大的扭矩；大的扭矩； （2）导向性好；）导向性好； （3）连接可靠）连接可靠 （4）定心精度高，满足了高精度场合的使用）定心精度高，满足了高精度场合的使用 要求。要求。 矩形花键结合矩形花键结合 应用最广，尤其适用于传递扭矩不大，而精度要应用最广，尤其适用于传递扭矩不大，而精度要 求较高的场合。求较高的场合。 国标规定了矩形花键连接的尺寸系列、定心方式、

40、国标规定了矩形花键连接的尺寸系列、定心方式、 公差与配合、标注方法及检验规则公差与配合、标注方法及检验规则 矩形花键的键数为偶数，有矩形花键的键数为偶数，有6、8、10三种三种 按承载能力不同，矩形花键分为中、轻两个系列，按承载能力不同，矩形花键分为中、轻两个系列， 中系列的键高尺寸较大，承载能力强，轻系列的中系列的键高尺寸较大，承载能力强，轻系列的 键高尺寸较小，承载能力相对较低键高尺寸较小，承载能力相对较低 矩形花键的主要参数和定心方式矩形花键的主要参数和定心方式 矩形花键几何参数：键数矩形花键几何参数：键数N、大径、大径D、小径、小径d 和键和键 宽宽B。例如：。例如：NdDB62326

41、6 B D B D 矩形花键的定心方式矩形花键的定心方式 花键连接的主要使用要求是保证内、外花键的同花键连接的主要使用要求是保证内、外花键的同 轴度，以及键侧面与键槽侧面接触均匀性，保证轴度，以及键侧面与键槽侧面接触均匀性，保证 传递一定的扭矩，因此，必须保证一定的配合性传递一定的扭矩，因此，必须保证一定的配合性 质。质。 花键连接有三个结合面，即大径、小径和键侧面，花键连接有三个结合面，即大径、小径和键侧面， 只能在这三个结合面中选取一个为主，来确定内、只能在这三个结合面中选取一个为主，来确定内、 外花键的定心方式和配合性质。外花键的定心方式和配合性质。 确定配合性质的结合面称为定心表面，理

42、论上每确定配合性质的结合面称为定心表面，理论上每 个结合面都可作为定心表面。个结合面都可作为定心表面。 花键定心方式花键定心方式 花键的定心方式 b) 小径定心 a) 大径定心 c) 键宽定心 花键定心方式花键定心方式 国标规定矩形花键以小径的结合面为定心表面，国标规定矩形花键以小径的结合面为定心表面， 采用小径定心。采用小径定心。 对小径有较高的精度要求，对非定心直径（大径）对小径有较高的精度要求，对非定心直径（大径） 的精度要求较低，且有较大的间隙。对于键宽和的精度要求较低，且有较大的间隙。对于键宽和 键槽宽，必须有足够的精度，来保证传递扭矩和键槽宽，必须有足够的精度，来保证传递扭矩和 导

43、向的功能要求。导向的功能要求。 矩形花键联接的公差与配合矩形花键联接的公差与配合 采用采用基孔制基孔制，以减少拉刀和花键量规的规格和数量，以减少拉刀和花键量规的规格和数量 （基准制）（基准制） 按松紧程度按松紧程度,分为滑动、紧滑动和固定三种配合分为滑动、紧滑动和固定三种配合 选择配合种类时，首先要根据内、外花键之间是否有选择配合种类时，首先要根据内、外花键之间是否有 轴向移动轴向移动，确定固定联接还是非固定联接。，确定固定联接还是非固定联接。 对于内、外花键之间要求有相对移动，而且移动距对于内、外花键之间要求有相对移动，而且移动距 离长、移动频率高的情况，应选用配合间隙离长、移动频率高的情况

44、，应选用配合间隙较大的滑动较大的滑动 联接联接，以保证运动灵活性及配合面间有足够的润滑层。，以保证运动灵活性及配合面间有足够的润滑层。 对于内、外花键之间定心精度要求高，传递扭矩大对于内、外花键之间定心精度要求高，传递扭矩大 或经常有反向转动的情况，则选用配合或经常有反向转动的情况，则选用配合间隙较小的紧滑间隙较小的紧滑 动联接动联接。 对于内、外花键间无需在轴向移动，只用来传递扭对于内、外花键间无需在轴向移动，只用来传递扭 矩，则选用矩，则选用固定联接固定联接。 矩形花键联接公差与配合的选用矩形花键联接公差与配合的选用 矩形花键联接的形位公差和表面粗糙度要求矩形花键联接的形位公差和表面粗糙度

45、要求 （1）形位公差要求）形位公差要求 内、外花键的小径定心表面的形状公差和尺寸内、外花键的小径定心表面的形状公差和尺寸 公差的关系应遵守公差的关系应遵守包容要求包容要求。 一般规定一般规定位置度位置度，并采用，并采用最大实体要求最大实体要求，用于，用于 控制对称度和等分度误差；控制对称度和等分度误差； 对单件和小批量生产规定对称度，并采用对单件和小批量生产规定对称度，并采用独立原则独立原则 矩形花键的矩形花键的位置度位置度公差标注公差标注 67H11 EQS E 34H10 6.3 28H7 3.2 0.02M A M A 34a11 0.8 3.2 67d10 EQS 0.02M A M

46、E A 67H11 EQS E 34H10 6.3 A 28H7 3.2 A0.015 矩形花键的矩形花键的对称度对称度公差标注公差标注 28h7 34a11 0.8 3.2 E 67d10 EQS A0.015 A 加工 表面 内 花 键 外 花 键 Ra不大 于 小径1.60.8 大径6.33.2 键侧6.31.6 花键表面粗糙度推荐值花键表面粗糙度推荐值(m) （2）表面粗糙度要求 矩形花键联接的标注矩形花键联接的标注 图8.9 矩形花键的检测有矩形花键的检测有单项检验单项检验和和综综 合检验合检验两类。两类。 单件小批生产中，用通用量具分单件小批生产中，用通用量具分 别对各尺寸（别对各

47、尺寸（d、D、B）进行）进行单单 项测量项测量，并检测键宽的对称度、，并检测键宽的对称度、 键齿（槽）的等分度和大、小径键齿（槽）的等分度和大、小径 的同轴度等形位误差项目。的同轴度等形位误差项目。 大批量生产，一般都采用量规进大批量生产，一般都采用量规进 行检验，用综合通规（对内花键行检验，用综合通规（对内花键 为塞规、对外花键为环规为塞规、对外花键为环规(如图如图 8-8、图、图8-9)，来综合检验小径，来综合检验小径d、 大径大径D和键（键槽）宽和键（键槽）宽B的作用的作用 尺寸，包括上述位置度（等分度、尺寸，包括上述位置度（等分度、 对称度）和同轴度等形位误差。对称度）和同轴度等形位误

48、差。 然后用单项止端量规（或其他量然后用单项止端量规（或其他量 具）分别检验尺寸具）分别检验尺寸d、D、B的最的最 小实体尺寸。合格的标志是综合小实体尺寸。合格的标志是综合 通规能通过，而止规不应通过。通规能通过，而止规不应通过。 检验内花键的综合塞规 检验外花键的综合环规 矩形花键的检测矩形花键的检测 小 结 1 平键、半圆键联接的公差与配合平键、半圆键联接的公差与配合（从（从极限与配合极限与配合标准中选出）标准中选出） 平键联接的键宽与键槽宽平键联接的键宽与键槽宽b是决定配合性质和配合精度的主要参数。是决定配合性质和配合精度的主要参数。 平键、半圆键联接采用基轴制配合。国标对键宽规定了一种

49、公差带平键、半圆键联接采用基轴制配合。国标对键宽规定了一种公差带 （h9），对轴和轮毂的键槽宽各规定了三种公差带。由这些公差带构），对轴和轮毂的键槽宽各规定了三种公差带。由这些公差带构 成三组配合，分别得到规定的三种联接类型，即较松联接、一般联接成三组配合，分别得到规定的三种联接类型，即较松联接、一般联接 和较紧联接，它们的应用见表和较紧联接，它们的应用见表6-9 。应根据使用要求和应用场合确定。应根据使用要求和应用场合确定 其配合类别。其配合类别。 平键、半圆键联接的非配合尺寸精度要求较低，它们的公差分别见表平键、半圆键联接的非配合尺寸精度要求较低，它们的公差分别见表 6-10。 2 矩形花

50、键联接的定心方式及极限与配合矩形花键联接的定心方式及极限与配合 花键有矩形花键、渐开线花键和三角形花键，其中矩形花键应用花键有矩形花键、渐开线花键和三角形花键，其中矩形花键应用 最广。国标规定了矩形花键联接的尺寸系列、定心方式及极限与配合。最广。国标规定了矩形花键联接的尺寸系列、定心方式及极限与配合。 （1）矩形花键联接定心方式）矩形花键联接定心方式 矩形花键有大径（矩形花键有大径（D）结合面、小径（）结合面、小径（d）结合面和键侧（）结合面和键侧（B）结）结 合面合面(D、d、B分别为三个结合面的配合尺寸分别为三个结合面的配合尺寸)。其中只有一个为主要。其中只有一个为主要 结合面，它决定花键

51、联接的配合性质，称为定心表面。按定心表面的结合面，它决定花键联接的配合性质，称为定心表面。按定心表面的 不同，矩形花键有大径不同，矩形花键有大径D定心、小径定心、小径d定心、和键（槽）宽定心、和键（槽）宽B定心三种定心三种 定心方式，定心方式，国标规定矩形花键采用小径定心国标规定矩形花键采用小径定心。 （2）矩形花键的极限与配合）矩形花键的极限与配合（从（从极限与配合极限与配合标准中选出）标准中选出） 矩形花键的极限与配合分为一般用途的矩形花键和精密矩形花键的极限与配合分为一般用途的矩形花键和精密 传动的矩形花键，它们的公差带见表传动的矩形花键，它们的公差带见表6-13。 矩形花键的配合采用基

52、孔制，即内花键的矩形花键的配合采用基孔制，即内花键的D、d、和、和B的基本偏的基本偏 差不变，依靠改变外花键的差不变，依靠改变外花键的D、d和和B的基本偏差，以获得不同的基本偏差，以获得不同 松紧的配合。由这些公差带构成内、外花键的各种配合（配合松紧的配合。由这些公差带构成内、外花键的各种配合（配合 的种类和配合特点见本章相关内容），分别得到三种联接形式，的种类和配合特点见本章相关内容），分别得到三种联接形式， 即滑动联接、紧滑动联接和固定联接。配合的选择主要应根据即滑动联接、紧滑动联接和固定联接。配合的选择主要应根据 定心精度要求、传递转矩的大小以及是否有轴向移动来选择，定心精度要求、传递转

53、矩的大小以及是否有轴向移动来选择， 具体可参见本章相关内容。具体可参见本章相关内容。 3 键槽和花键的形位公差和表面粗糙度键槽和花键的形位公差和表面粗糙度 键槽的形位公差有键槽对轴线的对称度、键槽两工作侧键槽的形位公差有键槽对轴线的对称度、键槽两工作侧 面的平行度。键槽的两工作侧面为配合面，其表面粗糙度面的平行度。键槽的两工作侧面为配合面，其表面粗糙度Ra 值要小于槽底的表面粗糙度值要小于槽底的表面粗糙度Ra值。具体规定见本章相关内容。值。具体规定见本章相关内容。 内、外花键形位公差和表面粗糙度等的规定（或推荐）见本章内、外花键形位公差和表面粗糙度等的规定（或推荐）见本章 相关内容。相关内容。

54、 4 花键的标注。花键的标注。 本节重点本节重点: 1.平键和矩形花键结合的特点平键和矩形花键结合的特点(标准件、键与键槽侧面标准件、键与键槽侧面 配合，既平行平面结合；配合，既平行平面结合； 2.平键和矩形花键结合的公差平键和矩形花键结合的公差(尺寸公差带、形位公差尺寸公差带、形位公差 和表面粗糙度和表面粗糙度)的选用及其图样标注；的选用及其图样标注； 螺纹连接的精度设计螺纹连接的精度设计 本节课学习目的是了解普通螺纹互换性的特本节课学习目的是了解普通螺纹互换性的特 点及其公差标准的应用。学习要求是了解普点及其公差标准的应用。学习要求是了解普 通螺纹主要几何误差对互换性的影响；建立通螺纹主要

55、几何误差对互换性的影响；建立 螺纹作用中径的概念；通过对螺纹公差带分螺纹作用中径的概念；通过对螺纹公差带分 布的分析掌握普通螺纹公差与配合的特点及布的分析掌握普通螺纹公差与配合的特点及 螺纹精度的选择；了解影响机床丝杠位移精螺纹精度的选择；了解影响机床丝杠位移精 度的因素；掌握丝杠与螺母的公差与配合及度的因素；掌握丝杠与螺母的公差与配合及 丝杠公差在图样上的标注方法。丝杠公差在图样上的标注方法。 内容提要内容提要: 1.螺纹种类和对螺纹结合的使用要求；螺纹种类和对螺纹结合的使用要求； 2.普通螺纹的普通螺纹的基本牙型和主要几何参数基本牙型和主要几何参数； 3.螺纹的直径螺纹的直径(中径和顶径中

56、径和顶径)偏差、螺距误差和牙侧角偏偏差、螺距误差和牙侧角偏 差对螺纹结合互换性的影响；差对螺纹结合互换性的影响； 4.螺纹的作用中径、中径公差和中径的合格条件；螺纹的作用中径、中径公差和中径的合格条件； 5.螺纹的公差与配合的特点；螺纹的公差与配合的特点； 6.螺纹公差与配合标准的基本结构和螺纹精度；螺纹公差与配合标准的基本结构和螺纹精度； 7.螺纹在图样上标注的内容及其标注方法螺纹在图样上标注的内容及其标注方法； 8.螺纹的综合检验和单项测量。螺纹的综合检验和单项测量。 一螺纹的种类和使用要求一螺纹的种类和使用要求 1、普通螺纹、普通螺纹 通常也称通常也称紧固螺纹紧固螺纹，分为粗牙和细牙两种

57、，主要用于联，分为粗牙和细牙两种，主要用于联 接和紧固各种机械零件接和紧固各种机械零件,用于可拆连接。这类螺纹联接的用于可拆连接。这类螺纹联接的使使 用要求用要求是可旋合性是可旋合性(便于装配和拆换便于装配和拆换)和联接的可靠性。和联接的可靠性。 （螺（螺 栓与螺母，螺钉与机体）栓与螺母，螺钉与机体） 2传动螺纹传动螺纹 通常用于传递动力、运动或位移。这类螺纹的牙型有梯通常用于传递动力、运动或位移。这类螺纹的牙型有梯 形、矩形和三角形。螺纹联接的使用要求是传递动力的可靠形、矩形和三角形。螺纹联接的使用要求是传递动力的可靠 性或传递位移的准确性。性或传递位移的准确性。 3紧密螺纹紧密螺纹 这类螺

58、纹用于密封联接。螺纹的使用要求是结合紧密，这类螺纹用于密封联接。螺纹的使用要求是结合紧密， 不漏水、不漏气和不漏油。（必须保证一定的过盈）不漏水、不漏气和不漏油。（必须保证一定的过盈） 二普通螺纹的基本牙型和主要几何参数二普通螺纹的基本牙型和主要几何参数 普通螺纹的普通螺纹的基本牙型基本牙型是指螺纹轴向剖面内，将原始是指螺纹轴向剖面内，将原始 三角形的顶部三角形的顶部截去截去H/8和底部截去和底部截去H/4所形成的螺纹所形成的螺纹 牙型。该牙型具有螺纹的基本尺寸，是牙型。该牙型具有螺纹的基本尺寸，是确定螺纹设确定螺纹设 计的基础计的基础。 大径大径：外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱：外螺

59、纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱 的直径。螺纹大径（的直径。螺纹大径（D,d）为内、外螺纹的）为内、外螺纹的公称直径公称直径 （代表螺纹尺寸的直径。）（代表螺纹尺寸的直径。） 小径小径：内螺纹牙顶或外螺纹牙底相重合的假想圆柱：内螺纹牙顶或外螺纹牙底相重合的假想圆柱 面的直径。（面的直径。（D1,d1） 顶径顶径：内螺纹小径：内螺纹小径D1和外螺纹的大径和外螺纹的大径d 底径底径：内螺纹大径：内螺纹大径D和外螺纹的小径和外螺纹的小径d1 原始三角形高度（原始三角形高度（H）和牙型高度（）和牙型高度（5/8H）：）： 二普通螺纹的基本牙型和主要几何参数二普通螺纹的基本牙型和主要几何参数 中径中径

60、（D2，d2）：是一个假想圆柱面的直径，该圆柱）：是一个假想圆柱面的直径，该圆柱 面的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方，此面的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方，此 直径称为中径：中径圆柱的母线称为中径线。直径称为中径：中径圆柱的母线称为中径线。其轴线其轴线 即为螺纹轴线即为螺纹轴线,相结合的内、外螺纹中径的基本尺寸相结合的内、外螺纹中径的基本尺寸 相等相等，即即D =d。 单一中径单一中径是指一个假想圆柱的直径该圆柱的母线通是指一个假想圆柱的直径该圆柱的母线通 过牙型上沟槽宽度等于过牙型上沟槽宽度等于螺距螺距基本尺寸一半的地方，基本尺寸一半的地方，用用 以表示螺纹中径的实际尺寸。以