公差配合与测量技术 第6-11章

1、6.1 6.1 概述概述6.2 6.2 锥度与锥角锥度与锥角6.3 6.3 圆锥公差圆锥公差6.4 6.4 圆锥配合圆锥配合6.5 6.5 锥度的检测锥度的检测 圆锥配合是机器、仪器及工具结构中常用的配合。如工具圆锥与机床主轴的配合、管道阀门中阀心与阀体的配合等是最典型的实例。圆锥配合与圆柱配合相比较，前者具有良好的同轴度，而且装拆方便；配合的间隙或过盈可以调整；自锁性、密封性好等优点。但是，圆锥配合在结构上比较复杂，影响其互换性的参数较多，加工和检测也较困难，不适合于孔轴轴向相对位置要求较高的场合。 为了满足圆锥配合的使用要求，保证圆锥配合的互换性，我国发布了一系列有关圆锥公差与配合及圆锥公

2、差标注方法的标准，它们分别是圆锥的锥度和角度系列(GB/T157-200)1、圆锥公差(GB/T11334-2005)及圆锥配合(GB/T12360-2005)等国家标准。6.1 概述概述6.2 锥度与锥角锥度与锥角 圆锥有内圆锥(圆锥孔)和外圆锥(圆锥轴)两种，其主要几何参数为圆锥角 、圆锥直径、圆锥长度和锥度C等，如图6-1、图6-2所示。母线母线轴线轴线圆锥表面圆锥表面/2LdiDiDexLdedx图6-2 内、外圆锥图6-1圆锥表面6.2.1 6.2.1 圆锥及其配合的主要几何参数圆锥及其配合的主要几何参数6.2.2 6.2.2 锥度与锥角系列锥度与锥角系列 为了减少加工圆锥工件所用的

3、专用刀具、量具种类和规格，满足生产需要，光滑圆锥的锥度已标准化(GB/T157-2001规定了一般用途和特殊用途的锥度与圆锥角系列)。 1一般用途圆锥的锥度与圆锥角 国标规定的一般用途圆锥的锥度与圆锥角共22种，见教材表6-1。 2特殊用途圆锥的锥度与圆锥角 国标规定的特殊用途圆锥的锥度与圆锥角共20种，其中包括我国早已广泛使用的莫氏锥度，共7种，见教材表6-2。 为了保证圆锥零件的精度，限制几何参数误差的影响，需要有相应的公差指标。圆锥公差国家标准（GB/T113342005），适用于锥度从1: 3至1: 500、圆锥长度从6至630 mm的光滑圆锥工件（即对锥齿轮、锥螺纹等不适用）。6.3

4、.1 6.3.1 圆锥公差的基本术语圆锥公差的基本术语 1. 1. 公称圆锥公称圆锥 设计给定的理想形状圆锥称为公称圆锥。 公称圆锥在零件图样上可以用两种形式确定：一种是以一个公称圆锥直径(D、d、dx)、公称圆锥长度L和公称圆锥角（或公称锥度C）来确定；另一种是以两个公称圆锥直径（D和d）和公称圆锥长度L来确定。圆锥素线圆锥素线a实际圆锥角实际圆锥角daAAAA图6-3 实际圆锥与实际圆锥直径6.3 圆锥公差圆锥公差 2. 2. 实际圆锥、实际圆锥直径实际圆锥、实际圆锥直径da da 实际存在并与周围介质分隔的圆锥称为实际圆锥，实际圆锥上的任一直径称为实际圆锥直径，如图6-3所示。 4. 4

5、.极限圆锥极限圆锥 指与公称圆锥共轴且圆锥角相等，直径分别为上极限尺寸和下极限尺寸）的两个圆锥，如图6-4所示。极限圆锥是实际圆锥允许变动的界限，合格的实际圆锥必须在两极限圆锥限定的空间区域之内 。 Dmin圆锥素线的形状公差带圆锥素线的形状公差带实际圆锥实际圆锥极限圆锥极限圆锥L圆锥直径公差区圆锥直径公差区ATD/2AAA圆锥素线的形状公差带圆锥素线的形状公差带TD/2Dmaxdmindmax 图6-4 极限圆锥与圆锥公差区 3. 3. 实际圆锥角实际圆锥角a a 在实际圆锥的任一轴向截面内，包容圆锥素线且距离为最小的两对平行直线之间的夹角称为实际圆锥角，如图6-3所示。 5. 5. 极限圆

6、锥直径极限圆锥直径 极限圆锥上的任一直径，图6-4中的Dmax和Dmin、dmax 和dmin 。对任一给定截面的圆锥直径dx，它有dx max和dx min。极限圆锥直径是圆锥直径允许变动的界限值。 6. 6. 极限圆锥角极限圆锥角 允许的上极限或下极限圆锥角，如图6-5所示 max 和 min。L圆锥角公差区圆锥角公差区 ATD/2minAT/2max图图6-5 极限圆锥角与圆锥角公差区极限圆锥角与圆锥角公差区6.3.2 6.3.2 圆锥公差项目、公差值和给定方法圆锥公差项目、公差值和给定方法 1. 圆锥公差项目和公差值圆锥公差项目和公差值 为了满足圆锥联结功能和使用要求，圆锥公差国标GB

7、/T113342005规定了圆锥公差项目包括圆锥直径公差、圆锥角公差、圆锥的形状公差和给定截面圆锥直径公差4项，见教材表6-3所示。 2. 圆锥公差的给定方法圆锥公差的给定方法 对于一个具体的圆锥工件，并不都需要给定教材表6-3中的四项公差，而是根据工件的不同要求来给公差项目。GB/T113342005中规定了两种圆锥公差的给定方法： 方法一 给出圆锥的理论正确圆锥角（或锥度C）和圆锥直径公差TD，由TD确定两个极限圆锥，所给出的圆锥直径公差具有综合性。 方法二 同时给出给定截面圆锥直径公差TDS和圆锥角公差AT，如图6-10所示。给出的TDS和AT是独立的，彼此无关，应分别满足这两个公差的要

8、求，两者关系相当于独立原则，该方法是在假定圆锥素线为理想直线的情况下给出的，如图6-11所示。 minmaxDminDmaxTD/2TD/2 6030 555 450.0460AT/2dmaxTDS/2AT/2AT/2AT/2AT/2dminAT/2给定截面图6-9 用圆锥直径误差TD控制圆锥误差图6-11 给定截面圆锥直径公差TDS与圆锥角公差AT的关系 GB/T123602005圆锥配合规定了圆锥配合的形成、术语及定义和一般规定。标准适用于锥度C从1: 3至1: 500、圆锥长度从6至630 mm、圆锥直径至500 mm的光滑圆锥的配合。 圆锥配合是指基本圆锥相同的内、外圆锥直径之间，由于

9、结合不同形成的关系。6.4.1 6.4.1 圆锥配合的定义圆锥配合的定义 圆锥配合可分为三种，分别是间隙配合、过盈配合、紧密配合（也称过渡配合）。6.4 6.4 圆锥配合圆锥配合6.4.2 6.4.2 圆锥配合的种类圆锥配合的种类 1.1.间隙配合间隙配合 间隙配合是指具有间隙的配合。间隙的大小可以在装配时和在使用中通过内、外圆锥的轴向相对位移来调整。间隙配合主要用于有相对转动的机构中，例如精密车床主轴轴颈与圆锥滑动轴承衬套的配合。 2.2.过盈配合过盈配合 过盈配合是指具有过盈的配合。过盈的大小也可以通过内、外圆锥的轴向相对位移来调整。在承载情况下利用内、外圆锥间的摩擦力自锁，可以传递很大的

10、转矩。例如钻头、铰刀和铣刀等工具锥柄与机床主轴锥孔的配合。 3.3.紧密配合紧密配合( (也称过渡配合也称过渡配合) ) 紧密配合是指可能具有间隙，也可能具有过盈的配合。其中，要求内、外圆锥紧密接触，间隙为零或稍有过盈的配合称为紧密配合，此类配合具有良好的密封性，可以防止漏水和漏气。它用于对中定心或密封。为了保证良好的密封，对内、外圆锥的形状精度要求很高，通常将它们配对研磨，这类零件不具有互换性。6.4.3 6.4.3 圆锥配合的误差关系圆锥配合的误差关系22000601eieiH.DDC圆锥零件锥角和直径制造误差都会引起圆锥配合基面距的变动和表面接触不良，其间存在下列关系：式中 a 基面距偏

11、差（mm）C 锥度；H 内、外圆锥结合长度（mm） Di、De 内、外圆锥直径误差（mm）i、 e 内、外圆锥的圆锥角（分） 依据上式，在确定圆锥角和圆锥直径时，可根据基面距公差的要求，按工艺条件先选定一个参数的公差，通过计算确定另一个参数的公差。 a= 圆锥配合按确定内、外圆锥相对位置的方法不同，分为结构型圆锥配合和位移型圆锥配合两种形式。 1.结构型圆锥配合 结构型圆锥配合是指由内、外圆锥本身的结构或基面距确定它们之间最终的轴向相对位置，从而获得指定配合性质的圆锥配合。 2位移型圆锥配合 位移型圆锥配合有两种形成方法（见图6-14、图6-15）。图6-14为由内、外圆锥实际初始位置Pa开始

12、，作一定的相对轴向位移Ea而形成配合。 终止位置终止位置实际初始位置实际初始位置EaPfPa实际初始位置实际初始位置终止位置终止位置装配力装配力PaPfEa图6-14作一定轴向位移确定轴向位置 图6-15施加一定装配力确定轴向位置6.4.4 6.4.4 圆锥配合的形成圆锥配合的形成6.4.5 未注圆锥公差角度的极限偏差未注圆锥公差角度的极限偏差 国家对金属切削加工工件的未注公差角度规定了极限偏差，见表6-5。以角度的短边长度查取。用于圆锥时，以圆锥素线长度查取。表6-5 未注公差角度极限偏差 公差等级长 度(mm) 10 1050 50120 120400 400 m(中等级) 土1 士30

13、土20 士10 土5 c(粗糙级) 土130 士1 土30 土15 土lO v(最粗级) 土3 土2 土1 土30 土206.5 6.5 锥度锥度的检测的检测 1量规检验法量规检验法 大批量生产条件下，圆锥的检验多用圆锥量规。圆锥量规用来检验实际内、外圆锥工件的锥度和直径偏差。 2间接测量法间接测量法 图6-17所示是用正弦规测量外圆锥锥度。 图6-17用正弦规测量锥度7.1 7.1 平键联接平键联接7.2 7.2 花键联接花键联接7.1 7.1 平键联接平键联接 平键在实际应用中最为广泛，其中平键用于固定连接，导向平键及滑键用于导向联接。平键联接是由键、轴、轮毂三个零件组成的，通过键的侧面分

14、别与轴槽、轮毂槽的侧面接触来传递运动和转矩，键的上表面和轮毂槽底面留有一定的间隙。见图7-1.图7-1普通平键的联接结构 7.1.1 7.1.1 概述概述 1.尺寸公差带在键与键槽宽的配合中，键宽相当于广义的“轴”，键槽宽相当于广义的“孔”。键宽同时要与轴槽宽和轮毂槽宽配合，而且配合性质又不同，由于平键是标准件，因此平键配合采用基轴制。键的尺寸大小是根据轴的直径按教材表7-1选取的。 2.平键联结的三种配合及应用见表7-3。表表7-3 平键联结的三种配合及应用平键联结的三种配合及应用配合种类尺寸b的公差带应 用键轴槽轮毂槽较松联结h8H9D10键在轴上及轮毂中均能滑动，主要用于导向平键，轮毂可

15、在轴上移动一般联结N9JS9键在轴槽中和轮毂槽中均固定，用于载荷不大的场合较紧联结P9P9键在轴槽中和轮毂槽中均牢固地固定，比一般键联接配合更紧。用于载荷较大、有冲击和双向传递扭矩的场合。7.1.2 7.1.2 平键联接的公差与配合平键联接的公差与配合 3.键槽的形位公差键与键槽配合的松紧程度不仅取决于其配合尺寸的公差带，还与配合表面的形位误差有关，同时，为保证健侧与键槽侧面之间有足够的接触面积，避免装配困难，还需分别规定键槽两侧面的中心平面对轴的基准轴线和轮毂键槽两侧面的中心平面对孔的基准轴线的对称度公差。轴槽及轮毂槽的剖面尺寸，形位公差及表面粗糙度在图样上的标注（见图7-3）。50 0-0

16、.216N9(0-0.013)0.02 A3.2 (+0.060+0.041)3.216js9(0.021)0.02 A3.2 (+0.060+0.041)3.260 +0.203.23.2图7-3 键槽槽尺寸与公差标注 花键联接是由内花键（花键孔）和外花键（花键轴）两个零件组成。花键联接与单键联接相比，其主要特点是定心精度高，导向性好，承载能力强。在机械中应用广泛。花键联接可用作固定联接可用作滑动联接。花键按其截面形状的不同，可分为矩形花键、渐开线花键、三角形花键等几种，其中矩形花键应用最广。（a）内花键 （b）外花键 图7-4 矩形花键的主要尺寸7.2 7.2 花键联接花键联接 1.矩形花

17、键的主要尺寸国家标准规定了花键的矩形花键的基本尺寸为大径D、小径d、键宽和键槽宽B，如图7-4所示。矩形花键的基本尺寸系列查教材表7-4。 7.2.1 7.2.1 概述概述2.矩形花键联结的定心方式 花键联接主要保证内、外花键连接后具有较高的同轴度，并能传递扭矩。矩形花键联接的主要配合尺寸有大径D、小径d和键（或槽）宽B参数。定心方式如图7-5所示。a) b) c)图7-5花键的定心方式a) 大径定心b) 小径定心 c) 键宽定心7.2.2 7.2.2 矩形花键矩形花键联接的公差与配合联接的公差与配合 矩形花键的极限与配合分为两种情况：1）一般用途的矩形花键；2）精密传动的矩形花键。其内、外花

18、键的尺寸公差带见教材表7-5，这些公差带均选自GB/T1800.31998。 为了减少加工和检验内花键拉刀和量规的规格和数量，矩形花键联接采用基孔制配合。表7-5中所给定的公差带是成品零件的公差带，对于拉削后不进行热处理和拉削后热处理的零件，所用拉刀不同，故采用不同的公差带。 标准中规定，矩形花键的配合按装配型式分滑动、紧滑动和固定三种。其区别在于，前两种在工作过程中，既可传递扭矩，且花键套还可在轴上移动；后者只用来传递扭矩，花键套在轴上无轴向移动。 对于精密传动用的内花键，当需要控制键侧配合间隙时，槽宽公差带可选用H7，一般情况下可选用H9。7.2.3 7.2.3 矩形花键联接公差与配合的选

19、择矩形花键联接公差与配合的选择 矩形花键联接的极限与配合选用主要是确定联接精度和装配型式。联接精度的选用主要是根据定心精度要求和传递扭矩大小。精密传动用花键联接定心精度高，传递扭矩大而且平稳，多用于精密机床主轴变速箱，以及各种减速器中轴与齿轮花键孔的联接。 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，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，而且移动距离长、移动频率高的情况，应选用配合间隙较大的滑动联接，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，传递扭矩大或经常有反向转动的情况，则选用配合间隙较小的紧滑动联接。对于内、外花键间无

20、需在轴向移动，只用来传递扭矩，则选用固定联接。见下表列出了几种配合应用情况。 矩形花键配合应用矩形花键配合应用应 用固 定 联 结滑 动 联 结配 合特 征 及 应 用配 合特 征 及 应 用精密传动用H5/h5紧固程度较高，可传递大扭矩h5/g5滑动程度较低，定心精度高，传递扭矩大H6/h6传递中等扭矩H6/f6滑动程度中等，定心精度较高，传递中等扭矩一般用H7/h7紧固程度较低，传递扭矩较小，可经常拆卸H7/f7移动频率高，移动长度大，定心精度要求不高7.2.4 7.2.4 矩形花键联接形位公差与表面粗糙度矩形花键联接形位公差与表面粗糙度 1.矩形花键的形位公差 内、外花键加工时，不可避免

21、地会产生形位误差。为防止装配困难，并保证健和键槽侧面接触均匀，除用包容原则控制定心表面的形状误差外，还应控制花键（或花键槽）在圆周上分布的均匀性（即分度误差），当花键较长时，还可根据产品性能要求进一步控制各个键或键槽侧面对定心表面轴线的平行度。为保证花键（或花键槽）在圆周上分布的均匀性，应规定位置度公差，并采用相关要求。其在图样上的标注如图7-6所示。 2.矩形花键的表面粗糙度 矩形花键的表面粗糙度参数Ra的上限值推荐如下： 内花键：小径表面不大于1.6m，键槽侧面不大于6.3m，大径表面不大于6.3m。 外花键：小径表面不大于0.8m，键槽侧面不大于1.6m，大径表面不大于3.2m。 0.0

22、2A34H1628H0.02A34a1128h73.20.80.88.06.33.267d1034H1628H34a1128h73.20.80.88.06.33.267d100.015 A0.015 A图7-6 矩形花键的位置度公差标注图7-7 矩形花键的对称度公差标注7.2.5 7.2.5 矩形花键联接的标注矩形花键联接的标注 矩形花键的规格按下列顺序表示：键数N小径d大径D键宽（键槽宽）B。7.2.6 7.2.6 矩形花键的检测矩形花键的检测 1、在单件小批生产中，用通用量具如千分尺、游标卡尺、指示表等分别对各尺寸（d、D和B）及形位误差进行检测。 2、在成批生产中，可先用花键位置量规同时

23、检验花键的小径、大径、键宽及大、小径的同轴度误差、各键和键槽的位置度误差等综合结果。 3、位置量规通过为合格。花键经位置量规检验合格后，可再用单项止端塞规（卡规）或通用计量器具检测其小径、大径及键槽宽（键宽）的实际尺寸是否超越其最小实体尺寸。 8.1 8.1 概述概述8.2 8.2 普通螺纹几何参数偏差对螺纹互普通螺纹几何参数偏差对螺纹互 换性的影响换性的影响8.3 8.3 普通螺纹的公差与配合普通螺纹的公差与配合8.4 8.4 螺纹的检测螺纹的检测 螺纹结合在机械制造及装配安装中是广泛采用的一种结合形式，按螺纹结合性质和使用要求可分为三类： 1.普通螺纹 主要用于连接和紧固零件，米制普通螺纹

24、是应用最为广泛的一种螺纹，牙型为三角形，分粗牙和细牙两种，对这类螺纹结合的主要要求有两个，一是可旋合性，二是连接的可靠性。 2.传动螺纹 主要用于传递精确的位移、动力和运动，如机床中的丝杠和螺母。传动螺纹牙型有梯形、矩形等，机床中的丝杠、螺母常采用梯形牙型。要求是传动准确、可靠，螺牙接触良好及耐磨等。 3.密封螺纹 用于密封的螺纹连接，如管螺纹的连接，要求结合紧密，不漏水、不漏气、不漏油。8.1 8.1 概述概述8.1.1 8.1.1 螺纹种类及使用要求螺纹种类及使用要求 米制普通螺纹的基本牙型是指在原始的等边三角形基础上，削去顶部和底部所形成的螺纹牙型，该牙型具有螺纹的基本尺寸（见图8-1）

25、。普通螺纹的基本尺寸见教材表8-1。直径与螺距标准组合系列见教材表8-2。图图8-1 普通螺纹基本牙型普通螺纹基本牙型1基本牙型基本牙型2大径大径D或或d3螺距螺距P4小径小径D1或或d15中径中径D2或或d26单一中径单一中径D2a 或或d2a7牙型角牙型角和牙型半角和牙型半角 /28螺纹旋合长度螺纹旋合长度8.1.2 8.1.2 普通螺纹的基本牙型和几何参数普通螺纹的基本牙型和几何参数 普通螺纹的主要几何参数1.1.基本大径（基本大径（d d，D D） 大径是与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。国家标准规定，普通螺纹大径的基本尺寸为螺纹的公称直径。2.2.基本小径（基本小径（d1

26、d1 ，D1 D1 ） 小径是与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。3.3.基本中径（基本中径（d2 d2 ，D2 D2 ） 中径是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。4.4.螺距（螺距（P P） 螺距是相邻两牙在中径线对应两点间的轴向距离。5.5.单一中径（单一中径（da da ，Da Da ） 单一中径是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基本螺距一半的地方。 当无螺距偏差时，单一中径与中径相等;有螺距偏差的螺纹，其单一中径与中径数值不相等。 图8-2 螺纹的单一中径与中径 6.6.导程（导程（PhPh ）牙在中径）牙在中径 导

27、程是指同一螺旋线上的相邻两线上对应两点间的轴向距离。 对单线螺纹，导程与螺距同值 对多线螺纹，导程等于螺距P与螺纹线数n的乘积，即导程Ph =nP。 7.7.牙型角（牙型角（）和牙型半角（）和牙型半角（/2/2） 牙型角是螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角。 公制普通螺纹的牙型角=60，牙型半角是牙型角的一半。公制普通螺纹的牙型半角=30。图8-3牙型角、牙型半角和牙侧角 8.8.牙侧角（牙侧角（1 1 、2 2 ） 牙侧角是在螺纹牙型上牙侧与螺纹轴线的垂线之间的夹角。 对于普通螺纹，在理论上，=60， /2=30，1 =2 =30。 9.9.螺纹旋合长度螺纹旋合长度 两个相互配合的螺纹，沿螺纹轴线

28、方向上相互旋合部分的长度。 10.10.螺纹接触高度螺纹接触高度 两个相互配合的螺纹牙型上，牙侧重合部分在垂直于螺纹轴线方向上的距离。图7-4 螺纹的接触高度和旋合长度8.2 8.2 普通螺纹几何参数偏差对螺纹互换性的影响普通螺纹几何参数偏差对螺纹互换性的影响 螺距偏差分为单个螺距偏差和螺距累积偏差，前者与旋合长度无关，后者和旋合长度有关，是主要影响因素。螺距偏差对旋合性的影响如图8-5所示。图8-5螺距偏差对旋合性的影响8.2.1 8.2.1 螺距偏差对螺纹互换性的影响螺距偏差对螺纹互换性的影响 螺纹牙型半角偏差为实际牙型半角与理论牙型半角之差，它是牙侧相对于螺纹轴线的位置偏差。 （1）当外

29、螺纹的左、右牙型半角相等，但小于内螺纹牙型半角，牙型半角偏差a/2=a/2（外）-a/2（内）0，则在其牙根部分的牙侧有干涉现象。 （3)当外螺纹的左、右牙型半角偏差不相同，两侧干涉区的干涉量也不相同。 8.2.2 8.2.2 牙型半角偏差对螺纹互换性的影响牙型半角偏差对螺纹互换性的影响图8-6 牙型半角偏差对旋合性的影响 螺纹中径的实际尺寸与中径基本尺寸存在偏差，当外螺纹中径比内螺纹中径大就会影响螺纹的旋合性。 反之，当外螺纹中径比内螺纹中径小，就会使内外螺纹配合过松，难以使牙侧间接触良好，影响连接的可靠性和紧密性，削弱连接强度， 为了保证螺纹的旋合性，应该限制外螺纹的最大中径和内螺纹的最小

30、中径；为了保证螺纹的连接可靠性，还必须限制外螺纹的最小中径和内螺纹的最大中径。8.2.3 8.2.3 单一中径偏差对螺纹互换性的影响单一中径偏差对螺纹互换性的影响 1. 作用中径作用中径是指螺纹配合时实际起作用的中径。当普通螺纹没有螺距偏差和牙型半角偏差时，内、外螺纹旋合时起作用的就是螺纹的实际中径。 2.中径的合格条件 对外螺纹:作用中径不大于中径最大极限尺寸;任意位置的实际中径不小于中径最小极限尺寸。 即：d 2作用 d 2max ，d 2a d 2min 对内螺纹:作用中径不小于中径最小极限尺寸;任意位置的实际中径不大于中径最大极限尺寸。 即：D2作用 D 2min ，D 2a D 2m

31、ax 8.2.4 8.2.4 螺纹作用中径及中径合格条件螺纹作用中径及中径合格条件8.3 8.3 普通螺纹的公差与配普通螺纹的公差与配合合螺纹精度螺纹精度公差带公差带大小大小位置位置 旋合长度旋合长度公差等级公差等级基本偏差基本偏差图8-7 普通螺纹公差制的结构8.3.1 8.3.1 普通螺纹公差的基本结构普通螺纹公差的基本结构 螺纹公差带是沿基本牙型的牙侧、牙顶和牙底分布的牙型公差带，它由相对于基本牙型的大小（公差等级）和位置（基本偏差）两个要素构成，在垂直于螺纹轴线的方向计量，（见图8-8） 基本偏差为零的内、外螺纹的公差带。图8-8 基本偏差为零的内、外螺纹的公差带8.3.2 8.3.2

32、 螺纹公差带螺纹公差带 1.公差带的大小和公差等级公差带的大小由公差值决定，它表示螺纹中径和顶径尺寸的允许变动量。而公差值则取决于螺纹公称直径和螺距基本尺寸的大小及中径和顶径公差等级的高低。国家标准对内、外螺纹规定了不同的公差等级，见表8-3。螺纹的公差值是由经验公式计算而来的，普通螺纹的中径和顶径公差见教材表8-4和8-5。 表8-3 螺纹公差等级螺纹直径公差等级螺纹直径公差等级内螺纹小径D14、5、6、7、8外螺纹大径d4、6、8内螺纹中径D24、5、6、7、8外螺纹中径d23、4、5、6、7、8、9 2. 公差带的位置和基本偏差公差带的位置是指公差带相对于基本牙型的距离。这个距离由基本偏

33、差来确定。在普通螺纹标准中，对内螺纹规定了代号为G、H的两种基本偏差，对外螺纹规定了代号为e、f、g、h的四种基本偏差（见图8-9），H、h的基本偏差为零，G的基本偏差为正值， e、f、g的基本偏差为负值。内、外螺纹的基本偏差见教材表8-6。 国家标准按螺纹的直径和螺距将旋合长度分为三组，分别称为短旋合长度组（S）、中旋合长度组（N）和长旋合长度组（L）。 标准按螺纹公差等级和旋合长度将螺纹精度分为精密、中等和粗糙三级。螺纹精度等级的高低代表着螺纹加工的难易程度。 精密级用于精密螺纹，要求配合性质变动小时采用 中等级用于一般用途的机械和构件 粗糙级用于精度要求不高或制造比较困难的螺纹。 一般以

34、中等旋合长度下的6级公差等级作为中等精度，精密与粗糙都与此相比较而言。普通螺纹旋合长度见教材表8-7。 8.3.3 8.3.3 螺纹的精度等级与旋合长度螺纹的精度等级与旋合长度图8-9 内、外螺纹公差带位置螺纹标记包括：螺纹代号公差带代号旋合长度代号旋向 1.螺纹代号 螺纹特征代号 螺纹尺寸代号 （1）螺纹特征代号：普通螺纹特征代号用字母“M”表示。 （2）螺纹尺寸代号：单线螺纹的尺寸代号为“公称直径螺距”，公称直径和螺距数值 2.公差带代号 螺纹公差带代号包括中径和顶径的公差等级和基本偏差代号，当中径和顶径公差带不同时，应分别注出，前者为中径，后者为顶径，如5g6g。 3.旋合长度代号 螺纹

35、的旋合长度指两个相互旋合的内外螺纹沿轴线方向旋合部分的长度，长旋合长度用L表示，中等旋合长度用N表示，短旋合长度用S表示。 4.旋向 左旋螺纹用LH代号表示，右旋螺纹省略标注。 例如: M16Ph3P1.5-5g6g 8.3.4 8.3.4 普通螺纹的标记普通螺纹的标记 由螺纹公差等级和公差带的位置组合，可得到各种公差带。在生产中，为了减少螺纹刀具和螺纹量规的规格和数量，提高技术经济效益，GB.T1982003推荐了一些常用的公差带，见表8-8和表8-9， 表8-8 内螺纹的推荐公差带（摘自GB/T 197-2003)精度公差带位置G公差带位置HSNLSNL精密4H5H6H中等(5G)*6G(

36、7G)*5H*6H*7H粗糙(7G)(8G)7H8H8.3.5 8.3.5 螺纹的公差带及选用螺纹的公差带及选用表8-9 外螺纹的推荐公差带（摘自GB/T 197-2003)精度公差带位置e公差带位置f公差带位置g公差带位置hSNLSNLSNLSNL精密 4g(5g4g)(3h4h)*4h(5h4h)中等*6e(7e6e)*6f(5g6g)*6g(7g6g)(5h6h)6h(7h6h)粗糙 8e(9e8e)8g(9g8g) 螺纹的检测方法分为综合检验和单项测量两类。8.4.1 8.4.1 综合检验综合检验 综合检验是指同时检验螺纹的几个参数，在实际生产中，通常采用光滑极限量规和螺纹量规联合检验

37、螺纹的合格性，如图8-10所示。 螺纹量规分为螺纹环规（或螺纹卡规）和螺纹塞规，螺纹量规也是成对地使用，其中一是通规（或通端），另一是止规（或止端）。用来检验外螺纹的大径和内螺纹的小径8.4 8.4 螺纹的检测螺纹的检测图8-10 螺纹量规 单项测量是指用量具或量仪测量螺纹每个参数的实际值，可以对各项误差进行分析，找出产生原因，从而指导生产。单项测量一般主要测中径、螺距、牙型半角和顶径。 1.用螺纹千分尺测量外螺纹中径 。 2.三针量法 三针量法是一种间接测量方法，主要用于测量精密螺纹（如丝杠、螺纹塞规）的中径d2。 3.用工具显微镜测量螺纹各要素 8.4.2 8.4.2 单项测量单项测量9.

38、1 9.1 概述概述9.2 9.2 滚动轴承与轴颈、外壳孔配合的滚动轴承与轴颈、外壳孔配合的 选择及所考虑的因素选择及所考虑的因素9.3 9.3 与与滚动轴承与轴颈、外壳孔几何滚动轴承与轴颈、外壳孔几何 精度的选择精度的选择 滚动轴承的基本结构，一般由外圈1、内圈2、滚动体3和保持架4组成。公称内径为d的轴承内圈与轴颈5配合，公称外径为D的轴承外圈与外壳6的孔配合，属于典型的光滑圆柱连接，（见图9-1）。 滚动轴承工作时，要求转动平稳、旋转精度高、噪音小。为了保证滚动轴承的工作性能与使用寿命，除了轴承本身的制造精度外，还要正确选择轴和外壳孔与轴承的配合、传动轴和外壳孔的尺寸精度、形位精度以及表

39、面粗糙度等。图9-1 滚动轴承的基本结构9.1.1 9.1.1 滚动轴承的组成与特点滚动轴承的组成与特点9.1 9.1 概述概述 1.滚动轴承的精度等级 滚动轴承的精度等级与轴承的外形尺寸公差和旋转精度决定。国家标准GB.T307.31996规定向心轴承（圆锥滚子轴承除外）精度分为P0 、P6 、P5 、P4 和P2 五级。其中P0 级最低，依次升高，P2级最高。圆锥滚子轴承精度分为P0 、P6X 、P5 、P4 四级；推力轴承分为P0 、P6 、P5 、P4 四级。表9-1是轴承等级代号。 GB/T272-1993代号含义示例GB272-88示例P0公差等级为符合标准的0级，代号中省略不标注

40、6203G203p6公差等级为符合标准的6级6203/p6EE203p6x公差等级为符合标准的6x级30210/p6xExEx7210p5公差等级为符合标准的5级6203/p5DD203p4公差等级为符合标准的4级6203/p4CC203p2公差等级为符合标准的2级6203/p2BB203表9-1 轴承公差代号对照表 9.1.2 9.1.2 滚动轴承精度等级及其应用滚动轴承精度等级及其应用2.轴承精度等级的选用 P0级通常称为普通级。用于低、中速及旋转精度要求不高的一般旋转机构，它在机械中应用最广。例如：用于普通机床变速箱、进给箱的轴承，汽车、拖拉机变速箱的轴承、普通电动机、水泵、压缩机等旋转

41、机构中的轴承等。 P5 、P4 级用于高速、高旋转精度要求的机构。例如：用于精密机床的主轴承，精密仪器仪表的主要轴承等。 P 2 级用于转速很高、旋转精度要求也很高的机构。例如：用于齿轮磨床、精密坐标镗床的主轴轴承，高精度仪器仪表及其他高精度精密机械的主要轴承。9.1.3 9.1.3 滚动轴承公差及其特点滚动轴承公差及其特点 国家标准对轴承内径和外径尺寸公差做了两种规定：一是规定了内、外径尺寸的最大值和最小值所允许的极限偏差，其主要目的是为了控制轴承的变形量。二是规定内、外径实际量得尺寸的最大值和最小值的平均值极限偏差，目的是保证轴承内径与轴、外径与壳体孔的尺寸配合精度。滚动轴承内圈内径与轴采

42、用基孔制配合，外圈外径与外壳孔采用基轴制配合。 标准中规定：轴承外圈外径的单一平面平均直轴承，任一径Dmp 的公差带的上偏差为零（见图9-2），与一般的基准轴公差带分布位置相同，数值不同。轴承内圈内径，单一平面平均直径dmp 公差带的上偏差也为零（见图9-2），与一般基准孔的公差带分布位置相反，数值也不同。图9-2 轴承内、外径公差带 滚动轴承的配合是指成套的内孔与轴和外径与外壳孔的尺寸配合。合理的选择其配合对于充分发挥轴承的性能，保证机器正常运转、提高机械效率、延长使用寿命都有极重要的意义。 9.2 9.2 滚动轴承与轴颈、外壳孔配合滚动轴承与轴颈、外壳孔配合 的选择及所考虑的因素的选择及所

43、考虑的因素 （1）确定与轴承内孔结合的轴的公差带 （2）确定与轴承外径结合的外壳孔的公差带：国家标准GB/T2751993对与P0 级和P6 级轴承配合的轴颈公差带规定了17种，对外壳孔的公差带规定了16种（见图9-3）。这些公差带分别选自GB/T1900.31999中规定的轴公差带和孔公差带。9.2.1 9.2.1 轴承配合选择的任务轴承配合选择的任务图9-3 轴承与轴和外壳配合常用的公差带1.1.负荷类型负荷类型1）套圈相对于负荷方向固定定向负荷。径向负荷的作用线与轴承套圈相对不旋转，径向负荷始终作用在套圈滚道的局部区域， 2）套圈相对于负荷方向旋转旋转负荷。作用于轴承上的合成径向负荷与套

44、圈相对旋转，并依次作用在该套圈的整个圆周滚道上。 3）套圈相对于负荷方向摆动摆动负荷。大小和方向按一定规律变化的径向负荷作用在套圈的部分滚道上，对承受定向负荷的套圈应选较松的过度配合或较小的间隙配合，以便使套圈滚道间的摩擦力矩带动套圈偶然转位，受力均匀、延长使用寿命。对承受旋转负荷的套圈应选过度配合或较紧的过度配合，以防止它在轴颈上或壳孔的配合表面打滑，引起配合表面发热、磨损，影响正常工作。过盈量的大小，以其转动时与轴或壳体孔间不产生爬行现象为原则。对承受摆动负荷的轴承，其配合要求一般与旋转负荷相同或略松一点。9.2.2 9.2.2 配合选择所考虑的因素配合选择所考虑的因素2.负荷大小负荷大小

45、 轴承与轴颈和、壳孔的配合的松紧程度还与负荷大小有关，对于向心轴承，国标用当量径向动负荷Fr与径向额定动负荷Cr（Fr和Cr的数值由轴承产品样本查出）的比值来表示负荷的大小。轴承在重负荷作用下，轴承套圈容易变形，使配合面受力不均匀，引起配合松动。因此对于承受重负荷的轴承配合，应比在轻负荷和正常负荷下的配合要紧，负荷越大，过盈量应选的越大。3.其他因素其他因素 工作温度的影响，滚动轴承一般在低于100的温度下工作，如在高温下工作，其配合应予以调整。一般情况下，轴承的旋转精度越高，旋转速度越高，则应选择越紧的配合。 根据径向当量动负荷Pr的大小和性质进行选择。 1向心轴承和轴的配合 轴公差带代号按

46、教材表92选择； 2向心轴承和壳体孔的配合 孔公差带代号按教材表93选择； 3推力轴承和轴的配合 轴公差带代号按教材表94选择； 4推力轴承和壳体的配合 孔公差带代号按教材表95选择。9.3 9.3 与滚动轴承配合的轴颈、与滚动轴承配合的轴颈、 外壳孔几何精度的选择外壳孔几何精度的选择9.3.1 9.3.1 公差带的选择公差带的选择与轴承配合的轴或外壳孔的公差等级与轴承精度有关。轴承精度高时，选用的公差等级也要高些；对同一公差等级的轴承，轴与轴承内孔配合时，轴选用的公差等级比壳体孔与轴承外径配合时壳体孔选用的公差等级要高一级。旋转精度和运转平稳性要求较高的场合，在提高轴承公差等级的同时，轴承配

47、合部位也应按相应精度提高。配合表面粗糙度按表9-6选择。9.3.2 9.3.2 公差等级的选择和配合表面粗糙度的选择公差等级的选择和配合表面粗糙度的选择运转状态负荷状态轴承类型公差带备注仅有轴向负荷推力轴承H8推力轴承、圆锥滚子轴承H7推力调心滚子轴承外壳孔与座圈间间隙为0.001D（D为轴承公称外径）固定的座圈负荷径向和推力角接触球轴承、推力调心H7旋转的座圈负荷轴向联合K7普通使用条件或摆动负荷负荷 滚子轴承、推力圆锥滚子轴承M7有较大径向负荷时表9-6 推力轴承和外壳的配合（GB/T275-1993) 为了保证轴承正常工作，除了正确选择配合之外，还应对与轴承配合的轴和外壳孔的形位公差提出

48、要求。 GB.T2751993规定了与各种轴承配合的轴颈和外壳孔的形位公差，如图9-5所示和见教材表9-7和表9-8。 dDtt Att B图9-5 轴径与外壳孔表面的圆柱度公差、轴肩及外壳孔肩的端面圆跳动9.3.3 9.3.3 配合面及端面的形位公差选择配合面及端面的形位公差选择10.1 10.1 概述概述10.2 10.2 渐开线圆柱齿轮精度的评定参数渐开线圆柱齿轮精度的评定参数10.3 10.3 渐开线圆柱齿轮精度等级及应用渐开线圆柱齿轮精度等级及应用10.4 10.4 齿轮坯的精度和齿轮面的粗糙度齿轮坯的精度和齿轮面的粗糙度10.5 10.5 齿轮副的安装精度与侧隙齿轮副的安装精度与侧

49、隙10.6 10.6 齿轮检测项目齿轮检测项目 齿轮是各种机械产品中经常应用到的一种重要传动零件。齿轮传动的精度对机器或仪器的工作性能、承载能力、使用寿命等有密切关系。第第1010章章 渐开线圆柱齿轮传动的公差与检测渐开线圆柱齿轮传动的公差与检测 1传递运动的准确性 在一对正确的齿轮啮合过程中，两齿轮之间的传动比是恒定的，这时传递运动是准确的。 2传动的平稳性 即传动精度。 3载荷分布的均匀性 即承载能力。 4传动侧隙的合理性 即保证齿轮啮合时，非工作齿面间应留有一定的间隙。 对不同工作条件的齿轮传动，应提出不同的使用要求。10.1 10.1 概述概述10.1.1 10.1.1 齿轮传动的使用

50、要求齿轮传动的使用要求 齿轮的加工方法，按齿廓形成原理可分为：仿形法，如用成形铣刀在铣床上铣齿；范成法，如滚齿、插齿等。以滚齿为代表，产生加工误差的主要因素为： 1几何偏心( ) 这是由于齿轮安装轴线与齿轮加工时的旋转中心不重合引起的。 2. 运动偏心( ) 这主要是由于机床分度蜗轮安装偏心引起的。 3. 机床传动链的高频误差 ,会引起被切齿轮齿面产生波纹，从而影响齿轮传动的平稳性。 4.滚刀的安装误差(e刀)和制造误差 如滚刀的径向跳动、轴向窜动及齿形角误差等。10.1.2 10.1.2 圆柱齿轮加工误差产生的原因圆柱齿轮加工误差产生的原因运e(几e 10.2 10.2 渐开线圆柱齿轮精度的

51、评定参数渐开线圆柱齿轮精度的评定参数10.2.1 10.2.1 轮齿同侧齿面偏差轮齿同侧齿面偏差ptfptfptf 1齿距偏差（1） 单个齿距偏差( ) 在端平面上，在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上，实际齿距与理论齿距的代数差（见图10-4）。实际齿距大于理论齿距时，齿距偏差 为正，实际齿距小于理论齿距时，齿距偏差 为负+fptt+Fpk图10-4齿距偏差与齿距累积偏差（2）齿距累积偏差 Fpk 是指在端平面上，在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上，任意k个齿距的实际弧长与理论弧长之差的代数差。 通常，Fpk 取k=z/8就足够了。pFpF（3）齿距累积总偏差 齿轮同侧齿面任意弧段

52、(k=1至k=z)内的最大齿距累积偏差。它表现为齿距累积偏差曲线的总幅值。齿距累积总偏差主要影响运动精度。GB/T 10095.12008给出了齿距累积总偏差 的允许值。 2齿廓偏差齿廓偏差齿廓偏差指实际齿廓偏离设计齿廓的量，该量为在端平面内且垂直于渐开线齿廓的方向计值。 3螺旋线偏差螺旋线偏差螺旋线偏差指在端面基圆切线方向上测得的实际螺旋线偏离设计螺旋线的量。 4切向综合偏差切向综合偏差10.2.2 10.2.2 轮齿径向综合偏差轮齿径向综合偏差 1.径向综合总偏差Fi Fi是指在径向（双面）综合检验时，产品齿轮的左右齿面同时与测量齿轮接触，并转过一整圈时出现的中心距最大值和最小值之差。 2

53、.一齿径向综合偏差fi fi是指被测齿轮在径向（双面）综合检验时，对应一个齿距角（360.z）的径向综合偏差值 fi采用双啮仪测量。fi反映齿轮的短周期径向误差，由于仪器结构简单，操作方便，所以在成批生产中广泛使用fi的的最最大大值值Fi0360/z360图10-8 径向综合偏差10.2.3 10.2.3 齿轮径向跳动齿轮径向跳动 齿轮径向跳动Fr在标准的正文中没有给出，只在GB/T 10095.2-2008的附录中给出。 齿轮径向跳动Fr为计量器测头（圆形、圆柱形等）相继置于每个齿槽内时，从它到齿轮轴线的最大和最小径向距离之差。检查中，测头在齿高中部附近与左右齿面接触。 Fr反映了齿廓径向位

54、置的变化，但并不反映由运动偏心引起的切向误差。故不能全面评价传递运动的准确性，只能用作单项指标。齿圈径向跳动可以在齿圈径向跳动检查仪、万能测齿仪或普通偏摆检查仪上用指示表测量。齿轮径向跳动是由于齿轮的轴线和基准孔的中心线存在几何偏心所引起的 10.3 10.3 渐开线圆柱齿轮精度等级及应用渐开线圆柱齿轮精度等级及应用10.3.1 10.3.1 渐开线圆柱齿轮精度等级渐开线圆柱齿轮精度等级 1轮齿同侧齿面偏差规定了0、112共13个精度等级，其中0级最高，13级最低。标准适用范围为：分度圆直径为510000mm，法向模数为0.570mm，齿宽为41000mm的渐开线圆柱齿轮。 2径向综合偏差规定

55、了4、512共9个精度等级，其中4级最高，12级最低。标准适用范围为：分度圆直径为51000mm，法向模数为0.210mm的渐开线圆柱齿轮。 3对于径向跳动， GB/ T10095.22008在附录B中推荐了0、112共13个精度等级，其中0级最高，13级最低。适用于分度圆直径为510000mm，法向模数为0.570mm，齿宽为41000mm的渐开线圆柱齿轮 10.3.2 10.3.2 偏差的计算公式及允许值偏差的计算公式及允许值2)5(2Q 齿轮的精度等级是通过实测的偏差值与标准规定的数值进行比较后确定的。GB/ T10095.12008和GB/ T10095.22008规定：公差表格中的数

56、值为等比数列，公比为 ，5级精度规定的公式为基本计算公式，即5级精度未圆整的计算公差值乘以 可得任一精度等级的公差值，Q为待求值的精度等级。表10-1列出了各精度等级的齿轮轮齿偏差、径向偏差和径向跳动允许值的计算公式。 标准中所列出的公差和极限偏差数值，均是由表10-1中的计算公式计算并圆整得到的。标准对公式计算数值的圆整规定如下： (1)同侧齿面偏差允许值的圆整规则：如果计算值大于10m，圆整到最接近的整数；如果计算值小于10m, 圆整到最接近的尾数为0.5m小数或整数；如果小于5m，圆整到最接近的尾数为0.1m一位小数或整数。 (2)径向综合公差和径向跳动公差的圆整规则：如果计算值大于10

57、m，圆整到最接近的整数；如果计算值小于10m，圆整到最接近的尾数为0.5m小数或整数。10.3.3 10.3.3 齿轮精度等级的选择齿轮精度等级的选择 标准对单个齿轮规定了13个精度等级，分别用阿拉伯数字0、1、2、3、12表示。 0级精度最高，依次降低，12级精度最低。 5级精度为基本等级，是计算其他等级偏差允许值的基础。 0-2级目前加工工艺尚未达到标准要求，是为将来发展而规定的特别精密的齿轮 3-5级为高精度齿轮;6-8级为中等精度齿轮 9-12级为低精度（粗糙）齿轮。表10-10 各种机械采用的齿轮的精度等级应用范围精度等级应用范围精度等级测量齿轮35拖拉机610汽轮减速器36一般用途

58、的减速器69金属切削机床38轧钢设备的小齿轮610内燃机车与电气机车67矿用绞车810轻型汽车58起重机机构710重型汽车69农业机械811航空发动机47 现行的国标对某一工作性能要求的齿轮尚未规定具体的检验项目，未行文的ISO/ TR10063按齿轮工作性能推荐了检验组和公差族。 根据GB/ T10095.12008的规定，对于单个齿轮的加工精度，应检验单个齿距偏差ptf10.3.4 10.3.4 齿轮检验项目的确定齿轮检验项目的确定pFFFpkF齿距累积总偏差、齿廓总偏差、螺旋线总偏差齿距累积偏差用于高速齿轮的检验。齿轮精度等级的标注方法示例 例:7GB.T10095.1 表示齿轮各项偏差

59、项目均应符合GB.T10095.1的要求，精度均为7级。 例:7F p6（F、F ）GB.T10095.1 表示偏差Fp、F、F均按GB.T10095.1要求，但是Fp为7级，F与F均为6级。 2.齿厚偏差常用标注方法10.3.5 10.3.5 齿轮精度等级在图样上的标注齿轮精度等级在图样上的标注 基准轴线是由基准面中心确定的，是加工或检验人员对单个齿轮确定轮齿几何形状的轴线。齿轮依此轴线来确定各项参数及检测项目，确定齿距、齿廓和螺旋线的偏差更是如此。 工作轴线是齿轮在工作时绕其旋转的轴线，它由工作安装面的中心确定的。 设计者应力保基准轴线足够清楚和正确，从而满足轮齿相对于工作轴线的技术要求。

60、理想状况是基准轴线与工作轴线相重合。10.4.110.4.1 基准轴线与工作轴线基准轴线与工作轴线 齿轮坯的加工精度对齿轮的加工、检验和安装精度影响很大。在一定的加工条件下，用控制齿坯质量来提高齿轮加工精度是一项积极的工艺措施。10.4 10.4 齿轮坯的精度和齿轮面的粗糙度齿轮坯的精度和齿轮面的粗糙度 10.4.210.4.2 基准轴线的确定基准轴线的确定 1用两个“短的”圆柱或圆锥形基准面上设定的两个圆的圆心来确定轴线上的两个点，如图10-9所示。 2用一个“长的”圆柱或圆锥形面来同时确定轴线的方向和位置（见图10-10）。孔的轴线可以用与之相匹配并正确装配的工作芯轴的轴线来代表。 3轴线