第10章 圆锥结合的精度设计与标注

1、圆锥结合的精度设计与标注圆锥结合的精度设计与标注第第1010章章中南林业科技大学精品课程中南林业科技大学精品课程机械精度设计与检测课程组 制作 圆锥结合是各种机械中常用的联结与配合型式。圆锥结合是各种机械中常用的联结与配合型式。 圆锥结合的极限与配合分别由圆锥结合的极限与配合分别由GB/T 1572001锥度与锥角系列锥度与锥角系列、GB/T 113341989圆锥公差圆锥公差和和GB/T 123601990圆锥配合圆锥配合作出了规定，圆锥的检测相应地有国家标准作出了规定，圆锥的检测相应地有国家标准GB/T 118521989圆锥量规公差与技术条件圆锥量规公差与技术条件。10.1 10.1 概

2、概 述述与圆柱配合比较，圆锥配合有如下特点与圆柱配合比较，圆锥配合有如下特点：1对中性好对中性好 圆柱间隙配合中，孔与轴的轴线不重合。圆锥配合中，内、圆柱间隙配合中，孔与轴的轴线不重合。圆锥配合中，内、外圆锥在轴向力的作用下能自动对中，以保证内、外圆锥体的外圆锥在轴向力的作用下能自动对中，以保证内、外圆锥体的轴线具有较高精度的同轴度，且能快速装拆轴线具有较高精度的同轴度，且能快速装拆。2配合的间隙或过盈可以调整配合的间隙或过盈可以调整 圆柱配合中，间隙或过盈的大小不能调整，而圆锥配合中，圆柱配合中，间隙或过盈的大小不能调整，而圆锥配合中，间隙或过盈的大小可以通过内、外圆锥的轴向相对移动来调整，

3、间隙或过盈的大小可以通过内、外圆锥的轴向相对移动来调整，且装拆方便。且装拆方便。 3自锁性和密封性好自锁性和密封性好 内、外圆锥的表面经过配对研磨后，配合起内、外圆锥的表面经过配对研磨后，配合起来具有良好的自锁性和密封性。来具有良好的自锁性和密封性。 圆锥配合虽然有以上优点，但它与圆柱配合圆锥配合虽然有以上优点，但它与圆柱配合相比，结构比较复杂，影响互换性参数比较多，相比，结构比较复杂，影响互换性参数比较多，加工和检测也较困难，故其应用不如圆柱配合广加工和检测也较困难，故其应用不如圆柱配合广泛。泛。在不同的使在不同的使用中，圆锥用中，圆锥配合可分为配合可分为以下以下3种：种：1间隙配合间隙配合

4、2过渡配合过渡配合3过盈配合过盈配合1.间隙配合间隙配合 这类配合具有间隙，而且间隙大小可以调整。这类配合具有间隙，而且间隙大小可以调整。常用于有相对运动的机构中，例如车床主轴的圆锥常用于有相对运动的机构中，例如车床主轴的圆锥轴颈与圆锥轴承衬套的配合。轴颈与圆锥轴承衬套的配合。2.过渡配合过渡配合 这类配合很紧密，间隙为这类配合很紧密，间隙为0或略小于或略小于0。主要用。主要用于定心或密封场合，例如锥形旋塞、内燃机中阀门于定心或密封场合，例如锥形旋塞、内燃机中阀门与阀门座的配合等。通常要将内、外圆锥成对研与阀门座的配合等。通常要将内、外圆锥成对研磨，故这类配合一般没有互换性。磨，故这类配合一般

5、没有互换性。3.过盈配合过盈配合 这类配合具有过盈，它能借助于相互配合的圆这类配合具有过盈，它能借助于相互配合的圆锥面间的自锁产生较大的摩擦力来传递扭矩。例如锥面间的自锁产生较大的摩擦力来传递扭矩。例如铣床主轴锥孔与锥柄的配合。铣床主轴锥孔与锥柄的配合。 GB/T157-2001规定了圆锥的术语及定义；规定了圆锥的术语及定义； GB/T113341989规定了圆锥公差的术语及定义。规定了圆锥公差的术语及定义。 圆圆锥锥表表面面圆圆锥锥圆圆锥锥角角圆圆锥锥素素线线角角圆圆锥锥直直径径圆圆锥锥长长度度圆圆锥锥配配合合长长度度锥锥度度基基面面距距轴轴向向位位移移 1）圆锥表面）圆锥表面( conic

6、al surface) 与轴线成一定角度，且一端相交于轴线的一条直线与轴线成一定角度，且一端相交于轴线的一条直线 段段(母线母线)，围绕着该轴线旋转形成的表面，如，围绕着该轴线旋转形成的表面，如图图10-1所示。所示。圆锥表面与通过圆锥轴线的平面的交线称为素线。圆锥表面与通过圆锥轴线的平面的交线称为素线。 2）圆锥）圆锥(cone) 由圆锥表面与一定线性尺寸和角度尺寸所限定的几何由圆锥表面与一定线性尺寸和角度尺寸所限定的几何体，分为外圆锥和内圆锥。外圆锥是外表面为圆锥表面的体，分为外圆锥和内圆锥。外圆锥是外表面为圆锥表面的几何体几何体(图图10-2a)；内圆锥是内表面为圆锥表面的几何体；内圆锥

7、是内表面为圆锥表面的几何体(图图10-2b)。 3）圆锥角）圆锥角 在通过圆锥轴线的截面内，两条素线间的夹角。在通过圆锥轴线的截面内，两条素线间的夹角。 4）圆锥素线角）圆锥素线角 指圆锥素线与其轴线间的夹角，它等于圆锥角之半，指圆锥素线与其轴线间的夹角，它等于圆锥角之半，即即/2。 5）圆锥直径）圆锥直径 圆锥在垂直于轴线截面上的直径。常用的圆锥直径圆锥在垂直于轴线截面上的直径。常用的圆锥直径有：内外圆锥的最大直径有：内外圆锥的最大直径Di，De，内外圆锥最小的直径，内外圆锥最小的直径di，de，任意给定截面圆锥直径，任意给定截面圆锥直径dx (距端面有一定距离距端面有一定距离)。 设计时，

8、一般选用内圆锥的最大直径或外圆锥的最设计时，一般选用内圆锥的最大直径或外圆锥的最小直径作为基本直径。小直径作为基本直径。 6）圆锥长度）圆锥长度 最大圆锥直径截面与最小圆锥直径截面之间的轴向最大圆锥直径截面与最小圆锥直径截面之间的轴向距离。内、外圆锥长度分别用距离。内、外圆锥长度分别用Li，Le表示，如表示，如图图10-3所所示。示。 7）圆锥配合长度）圆锥配合长度 指内、外圆锥配合面的轴向距离，用符号指内、外圆锥配合面的轴向距离，用符号H表示。表示。 8）锥度）锥度C 两个垂直于圆锥轴线截面的圆锥直径之差与该两截两个垂直于圆锥轴线截面的圆锥直径之差与该两截面的轴向距离之比。面的轴向距离之比。

9、 例如例如： 最大圆锥直径最大圆锥直径D与最小圆锥直径之差对圆锥长度与最小圆锥直径之差对圆锥长度L之之比即为锥度比即为锥度C： 。 锥度常用比例或分数表示，锥度常用比例或分数表示， 例如例如C1：20或或C1/20等。等。 为了减少加工圆锥工件所用的专用刀具、量具种类为了减少加工圆锥工件所用的专用刀具、量具种类和规格，国标规定了一般用途圆锥的锥度和锥角系列和规格，国标规定了一般用途圆锥的锥度和锥角系列(表表10-1)和特殊用途圆锥的锥度和锥角系列和特殊用途圆锥的锥度和锥角系列(表表10-2)。12tan1:cot222DdCL 9）基面距）基面距 指相互结合的内、外圆锥基准面间的距离，用符号指

10、相互结合的内、外圆锥基准面间的距离，用符号a表示。表示。 10）轴向位移）轴向位移 指相互结合的内、外因锥，从实际初始位置指相互结合的内、外因锥，从实际初始位置(Pa)到终到终止位置止位置(Pf)移动的距离，用符号移动的距离，用符号Ea表示表示(见见图图10-4)。 1）圆锥配合应根据使用要求有适当的间隙）圆锥配合应根据使用要求有适当的间隙或过盈。间隙或过盈是在垂直于圆锥表面方向起或过盈。间隙或过盈是在垂直于圆锥表面方向起作用，但按垂直于圆锥轴线方向给定并测量，对作用，但按垂直于圆锥轴线方向给定并测量，对于锥度小于或等于于锥度小于或等于1:3的圆锥，两个方向的数值差的圆锥，两个方向的数值差异很

11、小，可忽略不计。异很小，可忽略不计。 2）间隙或过盈应均匀，即接触均匀性。为）间隙或过盈应均匀，即接触均匀性。为此应控制内、外锥角偏差和形状误差。此应控制内、外锥角偏差和形状误差。 有些圆锥配合要求实际基面距控制在一定范围有些圆锥配合要求实际基面距控制在一定范围内。因为当内、外圆锥长度一定时，基面距太大，内。因为当内、外圆锥长度一定时，基面距太大，会使配合长度减小，影响结合的稳定性和传递转会使配合长度减小，影响结合的稳定性和传递转矩；若基面距太小，则补偿圆锥表面磨损的调节范矩；若基面距太小，则补偿圆锥表面磨损的调节范围就将减小。围就将减小。* *10.2 10.2 圆锥结合的误差分析圆锥结合的

12、误差分析 加工内、外圆锥时，会产生直径、圆锥角和形加工内、外圆锥时，会产生直径、圆锥角和形状误差。它们反映在圆锥配合中，将造成基面距状误差。它们反映在圆锥配合中，将造成基面距误差和配合表面接触不良。误差和配合表面接触不良。 设以内圆锥最大直径为基本直径，基面距的位置在大端。设以内圆锥最大直径为基本直径，基面距的位置在大端。若内、外圆锥角和形状均不存在误差，只有内、外圆锥直若内、外圆锥角和形状均不存在误差，只有内、外圆锥直径误差径误差(Di、De)，见，见图图10-5。显然，圆锥直径误差对相。显然，圆锥直径误差对相互配合的圆锥面间接触均匀性没有影响，只对基面距有影互配合的圆锥面间接触均匀性没有影

13、响，只对基面距有影响。此时，基面距误差为响。此时，基面距误差为 （10-1） 由图由图10-5(a)可知，当可知，当DiDe取时，取时，(DiDe)的的差值为正，则基面距差值为正，则基面距a减小，即减小，即Va为负值；同理，由图为负值；同理，由图10-5(b)可知，当可知，当DiDe时，时，(Di一一De)的差值为负，的差值为负，则基面距则基面距a增大，即增大，即Va为正值。为正值。a与差值与差值(DiDe)的符的符号是相反的，故式号是相反的，故式(10-1)带有负号。带有负号。 )(1)2/tan(2ieeiDDCDDa 设以内圆锥最大直径为基本直径，基面距位置亦大端，设以内圆锥最大直径为基

14、本直径，基面距位置亦大端，内、外圆锥直径和形状都没有误差，只有圆锥角有误差内、外圆锥直径和形状都没有误差，只有圆锥角有误差(i/2，e/2)，且，且ie，如，如图图10-6所示。现分两种情所示。现分两种情况进行讨论：况进行讨论：(1) 若内圆锥的锥角若内圆锥的锥角i小于外圆锥的锥角小于外圆锥的锥角e，即，即ie。 此时内圆锥的最小圆锥直径增大，外圆锥的最小直径此时内圆锥的最小圆锥直径增大，外圆锥的最小直径减小，如图减小，如图10-6(a)所示。于是内、外圆锥在大端接触，由所示。于是内、外圆锥在大端接触，由此引起的基面距变化很小，可以忽略不计。此引起的基面距变化很小，可以忽略不计。 但由于内、外

15、圆锥在大端局部接触，接触面积小，将但由于内、外圆锥在大端局部接触，接触面积小，将使磨损加剧，且可能导致内、外圆锥相对倾斜，影响圆锥使磨损加剧，且可能导致内、外圆锥相对倾斜，影响圆锥配合的同轴度。配合的同轴度。 (2) 若内圆锥的锥角若内圆锥的锥角i大于外圆锥的锥角大于外圆锥的锥角e，即，即ie，如图，如图10-6(b)所示。所示。 此时内圆锥与外圆锥将在小端接触，若锥角误差引起此时内圆锥与外圆锥将在小端接触，若锥角误差引起的基面距增大量为的基面距增大量为。 由由EFG可知可知 （10-2） 通常圆锥角误差很小，即通常圆锥角误差很小，即i和和e同基本圆锥角同基本圆锥角之间的之间的差别很小，故可认

16、为差别很小，故可认为 再将再将 的的单位由分换算成弧度单位由分换算成弧度(1相当于相当于0.000 3rad)，式，式(10.2)可改可改写为写为i （10-3a）)2/cos()2/sin()2/2/sin(ieeiH1sincossinsin2222222eiieie和22iesin)2/2/(0006. 0ei 对于常用的工具锥，其锥度一般很小，可取。对于常用的工具锥，其锥度一般很小，可取。sin 2tg/2=C于是于是 （10-3b） 实际上，直径误差和锥角误差同时存在，它们对基面实际上，直径误差和锥角误差同时存在，它们对基面距的综合影响如下：距的综合影响如下： 当当ie时，圆锥角误差

17、对基面距的影响很小，可以时，圆锥角误差对基面距的影响很小，可以忽略，故只存在直径误差的影响，其误差按式忽略，故只存在直径误差的影响，其误差按式(10-1)计算。计算。 当当ie时，直径误差和锥角误差对基面距的影响同时，直径误差和锥角误差对基面距的影响同时存在，其最大可能变动量为时存在，其最大可能变动量为 （10-4）Cei)2/2/(0006. 0)2/2/(0006. 01eiieHDDC 若基面距位置在小端，也可用类似的方法推若基面距位置在小端，也可用类似的方法推导出直径差、圆锥角误差对基面距综合影响的计导出直径差、圆锥角误差对基面距综合影响的计算公式。算公式。 式式(10-4)在圆锥结合

18、中，可以表达直径与锥在圆锥结合中，可以表达直径与锥角之间的关系。根据基面距允许变动量的要求，角之间的关系。根据基面距允许变动量的要求，在确定圆锥角度和圆锥直径时，通常按工艺条件在确定圆锥角度和圆锥直径时，通常按工艺条件选定一个参数的公差，再按式选定一个参数的公差，再按式(10-4)计算另一个参计算另一个参数公差。数公差。 1.定义：定义： 圆锥形状误差，是指在任一轴向截面内圆锥索线直线圆锥形状误差，是指在任一轴向截面内圆锥索线直线度误差和任一横向截面内的圆度误差。度误差和任一横向截面内的圆度误差。 2.影响：它们主要影响其配合表面的接触精度，影响：它们主要影响其配合表面的接触精度， 对间隙配合

19、，使其配合间隙大小不均匀。对间隙配合，使其配合间隙大小不均匀。 对过盈配合，由于接触面积减少，使传递扭矩减小，对过盈配合，由于接触面积减少，使传递扭矩减小，连接不可靠。连接不可靠。 对紧密配合，影响其密封性。对紧密配合，影响其密封性。 综上所述圆锥直径、锥角和形状误差，将影响轴向综上所述圆锥直径、锥角和形状误差，将影响轴向位移或配合性质，为此，在设计时对其应规定适当的公差位移或配合性质，为此，在设计时对其应规定适当的公差或极限偏差。或极限偏差。10.3 10.3 圆锥系列及圆锥公差圆锥系列及圆锥公差 10.3.1 锥度及锥角系锥度及锥角系列列 GB/157-2001圆锥的锥度与锥角系列圆锥的锥

20、度与锥角系列规定了一般规定了一般用途圆锥的锥度与锥角系列和特定用途的圆锥，适用于光用途圆锥的锥度与锥角系列和特定用途的圆锥，适用于光滑圆锥。并将特定用途的圆锥由标准正文列为标准的附录，滑圆锥。并将特定用途的圆锥由标准正文列为标准的附录，分别如表分别如表10-1、表、表10-2所列。所列。 为方便使用，表中列出了锥度与锥角的换算值。表为方便使用，表中列出了锥度与锥角的换算值。表10-1所列的一般用途圆锥的锥度与锥角共所列的一般用途圆锥的锥度与锥角共22种。选用圆锥时，种。选用圆锥时，应优先选用系列应优先选用系列1，系列，系列1不能满足要求时，才选系列不能满足要求时，才选系列2。在。在表表10-2

21、所列特定用途圆锥的锥度与锥角共所列特定用途圆锥的锥度与锥角共24种，通常只用种，通常只用于表中最后一栏所指定的用途。于表中最后一栏所指定的用途。 10.3.2 圆锥公差项目圆锥公差项目圆锥面的面轮廓度公差圆锥面的面轮廓度公差圆锥直径公差圆锥直径公差圆锥角公差圆锥角公差圆锥的形状公差圆锥的形状公差给定截面圆锥直径公差给定截面圆锥直径公差圆锥公差分为：圆锥公差分为： 1.圆锥面的面轮廓度公差圆锥面的面轮廓度公差t 面轮廓度公差带是宽度等于面轮廓度公差值面轮廓度公差带是宽度等于面轮廓度公差值t的两同的两同轴圆锥面之间的区域，实际圆锥面应不超出面轮廓度公差轴圆锥面之间的区域，实际圆锥面应不超出面轮廓度

22、公差带。带。 2圆锥直径公差圆锥直径公差(TD) 圆锥直径公差圆锥直径公差TD是指圆锥直径的允许变动量，即允许是指圆锥直径的允许变动量，即允许的最大圆锥直径的最大圆锥直径Dmax (或或dmax)与最小圆锥直径与最小圆锥直径Dmin (或或dmin)之差，如之差，如图图10-7所示。在圆锥轴向截面内两个极限圆所示。在圆锥轴向截面内两个极限圆锥所限定的区域就是圆锥直径的公差带。锥所限定的区域就是圆锥直径的公差带。 圆锥直径公差值圆锥直径公差值TD，以基本圆锥直径，以基本圆锥直径(一般取最大圆一般取最大圆锥直径锥直径D)为基本尺寸，按为基本尺寸，按GB/T1800.41999选其公差，它选其公差，

23、它适用于圆锥的全长适用于圆锥的全长L。 3圆锥角公差圆锥角公差(AT) 圆锥角公差圆锥角公差AT是指圆锥角允许的变动量，即最大圆是指圆锥角允许的变动量，即最大圆锥角锥角max与最小圆锥角与最小圆锥角min之差，如之差，如图图10-8所示。由图可所示。由图可见，在圆锥轴向截面内，由最大和最小极限圆锥角所限定见，在圆锥轴向截面内，由最大和最小极限圆锥角所限定的区域称为圆锥角公差带。的区域称为圆锥角公差带。 国标规定，圆锥角公差国标规定，圆锥角公差AT共分共分12个公差等级，用符个公差等级，用符号号AT1，AT2，AT3表示，各公差等级的圆锥角公差表示，各公差等级的圆锥角公差数值见数值见表表10-3

24、。对同一加工方法，基本圆锥长度。对同一加工方法，基本圆锥长度L越大，越大，角度误差将越小，故在同一公差等级中，角度误差将越小，故在同一公差等级中，L越大，角度公越大，角度公差值越小。差值越小。 圆锥角公差可用两种形式表示：圆锥角公差可用两种形式表示： a) AT -以角度单位微弧度或以度、分、秒表示；以角度单位微弧度或以度、分、秒表示； b) ATD-以长度单位微米表示。以长度单位微米表示。 它是用与圆锥轴线垂直且距离为它是用与圆锥轴线垂直且距离为L的两端直径变动量的两端直径变动量之差所表示的圆锥角公差。之差所表示的圆锥角公差。 AT与与ATD的换算关系为的换算关系为 (10.6) 式中的式中

25、的ATD单位为单位为m， AT单位为单位为rad, L单位为单位为mm。 如果对圆锥角公差有更高的要求时如果对圆锥角公差有更高的要求时(例如圆锥量规等例如圆锥量规等)，除规定其直径公差除规定其直径公差TD外，还应给定圆锥角公差外，还应给定圆锥角公差AT。圆锥。圆锥角的极限偏差可按单向或双向角的极限偏差可按单向或双向(对称或不对称对称或不对称)取值，如取值，如图图10-9所示。所示。310DATATL 4圆锥的形状公差圆锥的形状公差(TF) 圆锥的形状公差包括圆锥素线直线度公差和圆度公差。圆锥的形状公差包括圆锥素线直线度公差和圆度公差。对于要求不高的圆锥工件，其形状误差一般也用直径公差对于要求不

26、高的圆锥工件，其形状误差一般也用直径公差TD控制。对于要求较高的圆锥工件，应单独按要求给定形控制。对于要求较高的圆锥工件，应单独按要求给定形状公差状公差TF，TF的数值按的数值按GBT1184-1996选取。选取。 5给定截面圆锥直径公差给定截面圆锥直径公差(TDS) 给定截面圆锥直径公差给定截面圆锥直径公差TDS是指在垂直圆锥轴线的给是指在垂直圆锥轴线的给定截面内，圆锥直径的允许变动量。其公差带为在给定的定截面内，圆锥直径的允许变动量。其公差带为在给定的圆锥截面内，由两个同心圆所限定的区域，如圆锥截面内，由两个同心圆所限定的区域，如图图10-10所所示。示。 给定截面圆锥直径公差数值是以给定

27、截面圆锥直径给定截面圆锥直径公差数值是以给定截面圆锥直径dx为基本尺寸，按为基本尺寸，按GBT 1800规定的标准公差选取。规定的标准公差选取。 一般情况下，也不规定给定截面圆锥直径公差，只有一般情况下，也不规定给定截面圆锥直径公差，只有对圆锥工件有特殊需求对圆锥工件有特殊需求(如阀类零件中，在配合的圆锥给如阀类零件中，在配合的圆锥给定截面上要求接触良好，以保证良好的密封性定截面上要求接触良好，以保证良好的密封性)时，才规时，才规定此项公差，但还必须同时规定锥角公差定此项公差，但还必须同时规定锥角公差AT。在给定截。在给定截面上圆锥角误差的影响最小，故它是精度要求最高的一个面上圆锥角误差的影响

28、最小，故它是精度要求最高的一个截面。截面。10.3.3 圆锥配合标准圆锥配合标准 GB/Tl2360-1990圆锥配合圆锥配合适用于椎度适用于椎度C从从1：3至至1：500，基本圆锥长度，基本圆锥长度L从从6630 mm，直径至，直径至500mm光光滑圆锥的配合。滑圆锥的配合。 圆锥公差与配合制是由基准制、圆锥公差和圆锥配合圆锥公差与配合制是由基准制、圆锥公差和圆锥配合组成。圆锥配合的基准制分基孔制和基轴制标准推荐优组成。圆锥配合的基准制分基孔制和基轴制标准推荐优先采用基孔制；圆锥公差按先采用基孔制；圆锥公差按GB/T ll3341989确定；圆锥确定；圆锥配合分间隙配合、过渡配合和过盈配合，

29、相互配合的两圆配合分间隙配合、过渡配合和过盈配合，相互配合的两圆锥基本尺寸应相同。锥基本尺寸应相同。 下面介绍下面介绍GB/T 12360-1990圆锥配合圆锥配合中的中的“圆锥配合的形成、圆锥配合的一般规定和内、外圆锥配合的形成、圆锥配合的一般规定和内、外圆锥轴向极限偏差的确定圆锥轴向极限偏差的确定”三个问题。三个问题。 1圆锥配合的形成圆锥配合的形成 因为圆锥配合的配合特征是通过相互结合的内、外圆锥因为圆锥配合的配合特征是通过相互结合的内、外圆锥规定的轴向位置来形成间隙或过盈，所以可根据确定相互结规定的轴向位置来形成间隙或过盈，所以可根据确定相互结合的内、外圆轴向位置的不同方法，形成的圆锥

30、配合有以下合的内、外圆轴向位置的不同方法，形成的圆锥配合有以下四种方式：四种方式： 由内、外圆锥的结构确定装配的最终位置而形成配由内、外圆锥的结构确定装配的最终位置而形成配合。合。 这种方式可以得到间隙配合、过渡配合和过盈配合。这种方式可以得到间隙配合、过渡配合和过盈配合。图图10-10(a)为由轴肩接触得到间隙配合的示例。为由轴肩接触得到间隙配合的示例。 由内、外圆锥基准平面之间的尺寸确定装配的最终由内、外圆锥基准平面之间的尺寸确定装配的最终位置面形成配合。位置面形成配合。 这种方式可以得到间隙配合、过渡配合和过盈配合。这种方式可以得到间隙配合、过渡配合和过盈配合。图图10-10(b)为由结

31、构尺寸得到过盈配合的示例。为由结构尺寸得到过盈配合的示例。 由内、外圆锥实际初始位置由内、外圆锥实际初始位置Pa开始，作一定的相开始，作一定的相对轴向位移对轴向位移Ea而形成配合。而形成配合。 这种方式可以得到间隙配合和过盈配合。这种方式可以得到间隙配合和过盈配合。图图10-4(a)为为间隙配合的示例。间隙配合的示例。 由内、外圆锥实际初始位置由内、外圆锥实际初始位置Pa开始，施加一定的装开始，施加一定的装配力产生轴向位移而形成配合。配力产生轴向位移而形成配合。 这种方式只能得到过盈配合，如这种方式只能得到过盈配合，如图图10-4(b)所示。所示。 由圆锥配合形成的方式不同。可分为结构型圆锥配

32、合由圆锥配合形成的方式不同。可分为结构型圆锥配合(如方式如方式1和和2)和位移型圆锥配合和位移型圆锥配合(如方式如方式3和和4)。 2圆锥配合的一般规定圆锥配合的一般规定 在在GB/T l2360-1990中对于圆锥配合有如下两中对于圆锥配合有如下两点规定：点规定： 1）对于结构型圆锥配合推荐优先采用基孔制，内、）对于结构型圆锥配合推荐优先采用基孔制，内、外圆锥公差带及配合直接从外圆锥公差带及配合直接从GBT1801一一l999中选取符合中选取符合要求的公差带和配合种类。要求的公差带和配合种类。 2）对于位移型圆锥配合的内圆锥直径公差带的基本）对于位移型圆锥配合的内圆锥直径公差带的基本偏差推荐

33、选用偏差推荐选用H和和Js，外圆锥直径公差带的基本偏差推荐，外圆锥直径公差带的基本偏差推荐选用选用h和和js。 3圆锥轴向极限偏差圆锥轴向极限偏差 由于圆锥工件往往同时存在圆锥直径偏差和圆锥角由于圆锥工件往往同时存在圆锥直径偏差和圆锥角偏差，但对直径偏差和圆锥角偏差的检查不方便，特别是偏差，但对直径偏差和圆锥角偏差的检查不方便，特别是对内圆锥的检查更为困难。一般用综合量规检查控制圆锥对内圆锥的检查更为困难。一般用综合量规检查控制圆锥工件相对基本圆锥的轴向位移量工件相对基本圆锥的轴向位移量(轴向偏差轴向偏差)。轴向位移量。轴向位移量必须控制在轴向极限偏差范围内。必须控制在轴向极限偏差范围内。 圆

34、锥轴向极限偏差即轴向上偏差圆锥轴向极限偏差即轴向上偏差(esz、ESz)、轴向下、轴向下偏差偏差(eiz、EIz)和轴向公差和轴向公差TZ可根据可根据图图10-12和和图图10-13所所示确定示确定。10.3.4 圆锥公差的给定和标注方法圆锥公差的给定和标注方法 对于一个具体的圆锥，应根据零件功能的要求规定所对于一个具体的圆锥，应根据零件功能的要求规定所需的公差项目，不必给出上述所有的公差项目。需的公差项目，不必给出上述所有的公差项目。 (1)面轮廓度法面轮廓度法 根据根据GBT 157541995技术制图技术制图 圆锥的尺寸和圆锥的尺寸和公差注法公差注法的规定，通常采用面轮廓度法给出圆锥公差

35、。的规定，通常采用面轮廓度法给出圆锥公差。当面轮廓度公差不标注基准时，公差带的位置是浮动的；当面轮廓度公差不标注基准时，公差带的位置是浮动的；当面轮廓度公差标明基准时，公差带的位置应对基准保持当面轮廓度公差标明基准时，公差带的位置应对基准保持图样规定的几何关系。图样规定的几何关系。 面轮廓度公差具有综合检测的功能，能明确表达设计面轮廓度公差具有综合检测的功能，能明确表达设计要求。因此，应该优先采用面轮廓度的圆锥公差给定方法。要求。因此，应该优先采用面轮廓度的圆锥公差给定方法。 图图10-14列出了几种用面轮廓度法标注圆锥公差的示列出了几种用面轮廓度法标注圆锥公差的示例及其公差带说明。例及其公差

36、带说明。 当只给定圆锥角或锥度时，公差带是宽度为面轮廓度当只给定圆锥角或锥度时，公差带是宽度为面轮廓度公差值公差值t、位置浮动的两同轴圆锥面之间的区域、位置浮动的两同轴圆锥面之间的区域(图图11-14a和和b)； 当给定圆锥轴向位置时，公差带是宽度为面轮廓度公当给定圆锥轴向位置时，公差带是宽度为面轮廓度公差值差值t、沿轴向具有确定位置的两同轴圆锥面之间的区域、沿轴向具有确定位置的两同轴圆锥面之间的区域(图图10-14c)； 当给定圆锥轴向位置公差时，公差带是宽度为面轮廓当给定圆锥轴向位置公差时，公差带是宽度为面轮廓度公差值度公差值t、沿轴向可以在、沿轴向可以在Lxx范围内浮动的两同轴圆范围内浮

37、动的两同轴圆锥面之间的区域锥面之间的区域(图图10-14d)； 当给定与基准轴线的同轴关系时，公差带是宽度为面当给定与基准轴线的同轴关系时，公差带是宽度为面轮廓度公差值轮廓度公差值t、与基准轴线同轴的两同轴圆锥面之间的、与基准轴线同轴的两同轴圆锥面之间的区域区域(图图10-14e)。形成面轮廓度公差带的两同轴圆锥面与。形成面轮廓度公差带的两同轴圆锥面与由理论正确尺寸由理论正确尺寸(角度、锥度角度、锥度)确定的基本圆锥等距。确定的基本圆锥等距。 如果在标注面轮廓度公差的同时，还有对圆锥的附加如果在标注面轮廓度公差的同时，还有对圆锥的附加要求，则可在图样上单独标出或在技术要求中说明。要求，则可在图

38、样上单独标出或在技术要求中说明。 基本锥度法标注圆锥公差是给出圆锥的理论正确圆锥基本锥度法标注圆锥公差是给出圆锥的理论正确圆锥角角(或锥度或锥度C)和圆锥直径公差和圆锥直径公差TD。由圆锥直径的最大和最。由圆锥直径的最大和最小极限尺寸确定两个极限圆锥。此时，圆锥角误差和圆锥小极限尺寸确定两个极限圆锥。此时，圆锥角误差和圆锥形状误差均应在极限圆锥所限定的区域内。形状误差均应在极限圆锥所限定的区域内。图图10-15是给是给出理论正确圆锥角出理论正确圆锥角( )和最大圆锥直径公差和最大圆锥直径公差(DTD/2)；图图10-16是给出理论正确锥度是给出理论正确锥度( ) 和给定截面圆锥直径公和给定截面

39、圆锥直径公差差(DxTDs/2)。 基本锥度法和面轮廓度法标注圆锥公差虽然具有相同基本锥度法和面轮廓度法标注圆锥公差虽然具有相同形状的公差带，但两者的确定方法是不同的。基本锥度法形状的公差带，但两者的确定方法是不同的。基本锥度法的两同轴圆锥面是由理论正确圆锥角的两同轴圆锥面是由理论正确圆锥角(或锥度或锥度)及圆锥直径及圆锥直径的最大、最小极限尺寸确定的，而面轮廓度法的两同轴圆的最大、最小极限尺寸确定的，而面轮廓度法的两同轴圆锥面是由基本圆锥和面轮廓度公差确定的。锥面是由基本圆锥和面轮廓度公差确定的。(2) 基本锥度法基本锥度法 该法通常适用于有配合性质要求的内、外锥体，例如该法通常适用于有配合

40、性质要求的内、外锥体，例如圆锥滑动轴承、钻头的锥柄等。其实质就是采用公差的包圆锥滑动轴承、钻头的锥柄等。其实质就是采用公差的包容要求，标注时应在直径公差带后加容要求，标注时应在直径公差带后加T，例如，例如50+0.039 0T。 当圆锥角公差和圆锥形状公差有更高要求时，可再给当圆锥角公差和圆锥形状公差有更高要求时，可再给出圆锥角公差出圆锥角公差AT和圆锥形状公差和圆锥形状公差TF。此时。此时AT和和TF仅占仅占TD的一部分。的一部分。 公差锥度法标注圆锥公差是得出给定截面圆锥直径公公差锥度法标注圆锥公差是得出给定截面圆锥直径公差差TDS和圆锥角公差和圆锥角公差AT。此时，。此时，TDS是在一个

41、给定截面内是在一个给定截面内对圆锥直径给定的，它只控制该截面的实际圆锥直径而不对圆锥直径给定的，它只控制该截面的实际圆锥直径而不再控制圆锥角，再控制圆锥角，AT控制圆锥角的实际偏差但不包容在圆控制圆锥角的实际偏差但不包容在圆锥截面直径公差带内。给定截面圆锥直径和圆锥角应分别锥截面直径公差带内。给定截面圆锥直径和圆锥角应分别满足这两项公差的要求。满足这两项公差的要求。 TDS和和AT的关系见的关系见图图10-17，两种公差均遵循独立原，两种公差均遵循独立原则。必要时，也可以附加给出其他形位公差作为进一步控则。必要时，也可以附加给出其他形位公差作为进一步控制。制。 图图10-18表示给出最大直径公

42、差表示给出最大直径公差(DTD/2)和圆锥角和圆锥角公差公差(2530 )，并附加圆锥素线的直线度公差，并附加圆锥素线的直线度公差(t)；图；图12-19表示给出了表示给出了 处的给定截面直径公差处的给定截面直径公差(DxTDS/2)和和圆锥角公差圆锥角公差(25 AT8/2)。(3) 公差锥度法公差锥度法10.4 10.4 锥角的测量锥角的测量 大批量生产条件下，圆锥的检验多用圆锥量规。圆锥大批量生产条件下，圆锥的检验多用圆锥量规。圆锥量规可以检验内、外锥体工件锥度和基面距偏差。检验内量规可以检验内、外锥体工件锥度和基面距偏差。检验内锥体用锥度塞规，检验外锥体用锥度套规，它的规格尺寸锥体用锥

43、度塞规，检验外锥体用锥度套规，它的规格尺寸和公差，在圆锥量规国家标准和公差，在圆锥量规国家标准(GB 11852一一1989)中有详细中有详细规定，可供选用。规定，可供选用。 圆锥结合时，一般对锥度要求比对直径的要求严，所圆锥结合时，一般对锥度要求比对直径的要求严，所以用圆锥量规检验工件时，首先应采用涂色法检验工件锥以用圆锥量规检验工件时，首先应采用涂色法检验工件锥度。用涂色法检验锥度时，要求工件锥体表面接触靠近大度。用涂色法检验锥度时，要求工件锥体表面接触靠近大端，接触长度不低于国家标准的规定：端，接触长度不低于国家标准的规定： 高精度工件为工作长度的高精度工件为工作长度的85； 精密工件为

44、工作长度的精密工件为工作长度的80； 普通工件为工作长度的普通工件为工作长度的75。 圆锥测量主要是测量圆锥角圆锥测量主要是测量圆锥角或斜角或斜角/2。一。一般情况下，可用间接测量法来测量圆锥角，具体方般情况下，可用间接测量法来测量圆锥角，具体方法很多，其特点都是测量与被测圆锥角的有关的线法很多，其特点都是测量与被测圆锥角的有关的线值尺寸，通过三角函数关系，计算出被测角度值。值尺寸，通过三角函数关系，计算出被测角度值。 常用的计量器具有常用的计量器具有正弦尺正弦尺、滚柱或、滚柱或钢球钢球等。等。 1.概述：概述： 正弦尺是锥度测量常用的计量器具，分宽型正弦尺是锥度测量常用的计量器具，分宽型和窄

45、型每种型式又按两圆柱中心距分为和窄型每种型式又按两圆柱中心距分为100mm和和200m两种，其主要尺寸的偏差和工作部分的两种，其主要尺寸的偏差和工作部分的形状、位置误差都很小。在检验锥度角时不确定形状、位置误差都很小。在检验锥度角时不确定度为度为15 m，适用于测量公称锥角小于，适用于测量公称锥角小于30的锥度。的锥度。正弦尺正弦尺 2.计量方法：计量方法： 图图10-20所示是用正弦尺测量外圆锥锥角。先所示是用正弦尺测量外圆锥锥角。先按公式按公式h=Lsin计算并组合量块组，式中计算并组合量块组，式中为公称圆为公称圆锥角，锥角，L为正弦尺两圆柱中心距。然后按图进行测为正弦尺两圆柱中心距。然后

46、按图进行测量。如果被测的圆锥角正好等于公称值，则指示表量。如果被测的圆锥角正好等于公称值，则指示表在在a，b两点指示值两点指示值ha，hb相同，即锥角上母线平行相同，即锥角上母线平行于平板工作面；如果被测锥角有误差，则工件的锥于平板工作面；如果被测锥角有误差，则工件的锥角偏差角偏差=(ha-hb)/l，式中，式中ha，hb分别为指示表在分别为指示表在a，b两点的读数，两点的读数，l为为a，b两点间距离。两点间距离。BACKBACK 图图10-21为利用标准钢球测量内圆锥的示意图，为利用标准钢球测量内圆锥的示意图，把两个直径分别为把两个直径分别为d，D的一小、一大钢球先后放的一小、一大钢球先后放

47、入被测零件的内圆锥面，以被测零件的大头端面入被测零件的内圆锥面，以被测零件的大头端面作为测量基准面，分别测出钢球顶点到该基准面作为测量基准面，分别测出钢球顶点到该基准面的距离的距离L1，L2，则被测参数内圆锥半角，则被测参数内圆锥半角/2的计算的计算式为：式为：钢钢 球球0000sin22DdHhdDBACKBACK图图10-1圆锥表面圆锥表面 BACKBACK a) b) 图图10-2圆锥圆锥 BACKBACK图图10-3 圆锥配合的基本参数圆锥配合的基本参数 A外圆锥基准面外圆锥基准面 B内圆锥基准面内圆锥基准面BACKBACK图图10-4 位移型圆锥配合位移型圆锥配合a)间隙配合间隙配合

48、 b)过盈配合过盈配合BACKBACK1 1BACK2BACK2图图10-5 圆锥直径误差对基面距的影响圆锥直径误差对基面距的影响BACKBACK图图10-6圆锥角误差对基面距的影响圆锥角误差对基面距的影响BACKBACK图图10-7 圆锥直径公差带圆锥直径公差带BACKBACK图图10-8 圆锥角公差带圆锥角公差带BACKBACK图图10-9 圆锥角极限偏差给定形式圆锥角极限偏差给定形式BACKBACK图图10-10 给定截面圆锥直径公差带给定截面圆锥直径公差带BACKBACK图图10-11 结构型圆锥配合结构型圆锥配合a)由结构确定由结构确定 b)由基准平面间尺寸确定由基准平面间尺寸确定B

49、ACKBACK 图图10-12 内圆锥的轴向极限偏差内圆锥的轴向极限偏差 图图10-13 外圆锥的轴向极限偏差外圆锥的轴向极限偏差1-基本圆锥基本圆锥 2-最小极限圆锥最小极限圆锥 3-最大极限圆锥最大极限圆锥BACKBACK图图10-14 面轮廓度法标注圆锥公差面轮廓度法标注圆锥公差a)给定圆锥角给定圆锥角 b)给定锥度给定锥度C c)给定圆锥轴向位置给定圆锥轴向位置Lxd)给定圆锥轴向位置公差给定圆锥轴向位置公差Lxx e)给定与基准轴线的同轴关系给定与基准轴线的同轴关系BACKBACK图图10-15 给出理论正确圆锥角的基本锥度法给出理论正确圆锥角的基本锥度法BACKBACK图图10-1

50、6 给出理论正确锥度的基本锥度法给出理论正确锥度的基本锥度法BACKBACKDSTAT图图10-17 给定截面圆锥直径给定截面圆锥直径和的关系BACKBACK图图10-18 标注最大圆锥直径公差和标注最大圆锥直径公差和 图图10-19 标注给定截面直径公标注给定截面直径公圆锥角公差的公差锥度法圆锥角公差的公差锥度法 差和圆锥角公差的公差锥度法差和圆锥角公差的公差锥度法BACKBACK图图10-20 正弦尺测锥角正弦尺测锥角B BACKACK图图10-21 钢丝球测内锥角钢丝球测内锥角BACKBACK表表10-1 一般用途圆锥的锥度与锥角系列（摘自一般用途圆锥的锥度与锥角系列（摘自GB/T157

51、-2001）基本值基本值换算值换算值系列系列1系列系列2锥度锥度Crad1202.094 395 101: :0.288 675901.570 796 331: :0.500 000751.308 996 941: :0.651 613601.047 197 551: :0.866 025450.785 398 161: :1.207 107300.523 598 781: :1.866 0251: :31855 28.719 918.924 644 420.330 297 351: :41415 0.117 714.250 032 700.248 709 991: :51125 16.270

52、 611.421 186 270.199 337 301: :6931 38.220 29.527 283 380.166 282 461: :7810 16.440 88.171 233 560.142 614 931: :879 9.607 57.152 668 750.124 837 621: :10543 29.317 65.724 810 450.099 916 791: :12446 18.797 04.771 888 060.083 285 161: :15349 5.897 53.818 304 870.066 641 991: :20251 51.092 52.864 192

53、 370.049 989 591: :30154 34.857 01.909 682 510.033 330 251: :40125 56.351 61.432 319 890.024 998 701: :5018 45.158 61.145 877 400.019 999 331: :100034 22.630 90.572 953 020.009 999 921: :200017 11.321 90.286 478 300.004 999 991: :50006 52.529 50.114 591 520.002 000 00注：系列注：系列1中中1201: :3的数值近似按的数值近似按R

54、10/2优先数系列，优先数系列，1: :51: :500的按的按R10/3优先数系列。优先数系列。BACKBACK表表10-2 特定用途的圆锥（摘自特定用途的圆锥（摘自GB/T157-2001标准的附录）标准的附录）基本值基本值换算值换算值用途用途锥度锥度Crad11540.207 694 181: :4.797 451 1纺织机械和附件纺织机械和附件8400.151 261 871: :6.958 441 570.122 173 051: :8.174 927 71: :38130 27.708 01.507 696 670.026 314 271: :64053 42.822 00.895

55、 228 340.015 624 687: :241635 39.444 316.594 290 080.289 625 001: :3.428 571 4机床主轴工具配合机床主轴工具配合1: :12.262440 12.151 44.670 042 050.081 507 61贾各锥度贾各锥度No.21: :12.292424 52.903 94.414 695 520.077 050 97贾各锥度贾各锥度No.11: :15.748338 13.442 93.637 067 470.063 478 80贾各锥度贾各锥度No.336: :100326 12.177 63.436 716 00

56、0.059 982 011: :16.666 666 7医疗设备医疗设备1: :18.77933 1.207 03.050 335 270.053 238 39贾各锥度贾各锥度No.31: :19.00230 52.395 63.014 554 340.052 613 90莫氏锥度莫氏锥度No.51: :19.180259 11.725 82.986 590 500.052 125 84莫氏锥度莫氏锥度No.61: :19.212258 53.825 52.981 618 200.052 039 05莫氏锥度莫氏锥度No.01: :19.254258 30.421 72.975 117 130.051 925 59莫氏锥度莫氏锥度No.41: :19.264258 24.864 42.973 573 430.051 898 65贾各锥度贾各锥度No.61: :19.922252 31.446 32.875 401 760.050 185 23莫氏锥度莫氏锥度No.31: :20.020251 40.796 02.861 332 230.049 939 67莫氏锥度莫氏锥度No.21: :20.047251 26.928 32.857 480 080.049