互换性与测量技术课件135

1、机电工程学院机电工程学院v课程要求：课程要求：注意课后认真看书复习注意课后认真看书复习考核要求考核要求v课程性质课程性质专业基础课，联系机械设专业基础课，联系机械设计课与机械制造工艺课程的计课与机械制造工艺课程的纽带，纽带，贯穿于机械设计、贯穿于机械设计、编制工艺、加工、检测编制工艺、加工、检测和装配等几乎整个机械和装配等几乎整个机械生产过程生产过程。 v本门课主要内容：本门课主要内容： 1.几何精度、互换性、标准化的几何精度、互换性、标准化的基本概念基本概念 2. 几何精度评定项目、指标几何精度评定项目、指标 3. 读图，标注。典型零件的精度读图，标注。典型零件的精度设计和检测方法设计和检测

2、方法1.1 机械制造中的互换性机械制造中的互换性v互换性的含义：互换性即事物可互换性的含义：互换性即事物可 以相互替代的特性。以相互替代的特性。 v机械制造中的互换性机械制造中的互换性 按规定的几何、物理及其它质量按规定的几何、物理及其它质量参数的极限范围或公差，来分别制造参数的极限范围或公差，来分别制造机器的各组成部分，使其在装配或更机器的各组成部分，使其在装配或更换时不需附助加工或修配，便能很好换时不需附助加工或修配，便能很好的 满 足 使 用 和 生 产 上 的 要 求的 满 足 使 用 和 生 产 上 的 要 求。1.1.2 互换性的分类互换性的分类1.按决定参数分按决定参数分（1）几

3、何参数互换性（即是狭义互）几何参数互换性（即是狭义互换性，也是本门课研究的主要内换性，也是本门课研究的主要内容。）容。）（2）功能互换性：通过规定功能参）功能互换性：通过规定功能参数的极限范围所达到的互换性。数的极限范围所达到的互换性。（1）完全互换性（绝对互换）完全互换性（绝对互换） 2.按方法及程度分按方法及程度分 分组互换分组互换修配互换修配互换调整互换调整互换（2） 不完全互换不完全互换3.按部位或范围分按部位或范围分（1）外互换性：部件或机构与其他相配）外互换性：部件或机构与其他相配零件间的互换性。零件间的互换性。 从使用方便考虑，常用完全互换。从使用方便考虑，常用完全互换。（2）内

4、互换性：部件或机构内部组成零）内互换性：部件或机构内部组成零件间的互换性。件间的互换性。 从加工经济性考虑，常采用分组互换从加工经济性考虑，常采用分组互换。 1.1.3互换性的作用互换性的作用 任何机械的生产，其设计过任何机械的生产，其设计过程都是：整机程都是：整机部件部件零件，零件，其制造过程则是：零件其制造过程则是：零件部部件件整机。无论是设计过程还整机。无论是设计过程还是制造过程还是使用过程，都是制造过程还是使用过程，都需要把互换性原则贯彻始终。需要把互换性原则贯彻始终。 1.1.4 互换性的发展互换性的发展 标准：对重复事务和概念做的统一标准：对重复事务和概念做的统一规定。以科学、技术

5、和实践经验的规定。以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管部门批准，以特定的一致，由主管部门批准，以特定的形式发布，作为共同遵守的准则和形式发布，作为共同遵守的准则和依据。标准化涉及对象的重复性，依据。标准化涉及对象的重复性，认知性。认知性。 制定标准需要协商，发布后要制定标准需要协商，发布后要有权威性。并具有强制性和法规性有权威性。并具有强制性和法规性1.2 标准化及优先数系标准化及优先数系1.2.2 标准的分类标准的分类1. 按照标准对象的特征分按照标准对象的特征分 产品标准产品标准方法标准方法标准安全、卫生与环境保护标准安全、卫生与

6、环境保护标准基础标准基础标准2. 按照标准对象的性质分按照标准对象的性质分 工作标准工作标准管理标准管理标准技术标准技术标准3. 按级别分按级别分专业或部委标准专业或部委标准地方标准地方标准企业标准企业标准国家标准国家标准1.2.3 标准化标准化 指在经济、技术、科学和管指在经济、技术、科学和管理学社会实践中，对重复性的事理学社会实践中，对重复性的事物和概念，通过制定物和概念，通过制定(修订修订)、发、发布和实施各项标准，以获得国民布和实施各项标准，以获得国民经济最佳秩序和最佳社会效益的经济最佳秩序和最佳社会效益的全过程。全过程。标准化的作用标准化的作用 （1）从技术上，是组织社会化大）从技术

7、上，是组织社会化大生产的重要手段，实现专业化协生产的重要手段，实现专业化协作生产的前提。作生产的前提。（2）从贸易上看，是提高市场竞）从贸易上看，是提高市场竞争力的技术保证。如企业标准。争力的技术保证。如企业标准。 1.2.4 技术参数数值系列的标准化技术参数数值系列的标准化 优先数系：是对各种技术参数的数值优先数系：是对各种技术参数的数值进行协调、简化和统一的一种科学进行协调、简化和统一的一种科学的数值制度。的数值制度。 优先数系的本质是在十进数段内优先数系的本质是在十进数段内按等比数列分档，并可跨越十进数按等比数列分档，并可跨越十进数段而延伸。基本系列有段而延伸。基本系列有R5、R10、R

8、20和和R40。 优先数系的定义，概括了这样几层含义：优先数系的定义，概括了这样几层含义：其一其一，它是等比数列，它是等比数列，(它区别于等差数列它区别于等差数列)，而且，而且是近似的，这更合乎实用是近似的，这更合乎实用其二其二，一个系列有其确定的公比。如，一个系列有其确定的公比。如R5系列，其系列，其公比为；不同的系列，它们的公比不相同，这说公比为；不同的系列，它们的公比不相同，这说明它们排列的疏密程度是不一样的。明它们排列的疏密程度是不一样的。其三其三，项值中含有，项值中含有10的整数幂。以的整数幂。以110这个十进这个十进制段为基础，每往后跨一个十进段，则每个项值制段为基础，每往后跨一个

9、十进段，则每个项值都乘以都乘以10，每向前跨一个十进段，则每个相应项，每向前跨一个十进段，则每个相应项值除以值除以10，这样可以使该系列向两端延伸。，这样可以使该系列向两端延伸。 优先数系中的任一个项值均为优先数。优先数系中的任一个项值均为优先数。优先数系的主要特征优先数系的主要特征 1. 相对差不变相对差不变 同一系列中，任意相邻两个同一系列中，任意相邻两个优先数常用值的相对差近似不变。优先数常用值的相对差近似不变。 例如例如R5系列：系列：1、1.6、2.5、4、6.3、10%6016 . 14443 . 6443 . 6%6016 . 16 . 16 . 16 . 15 . 26 . 1

10、6 . 15 . 211 相对差不变，这是等比数列最本相对差不变，这是等比数列最本质的特性。这样才能使数量分级质的特性。这样才能使数量分级相对均匀合理，疏密适度，在很相对均匀合理，疏密适度，在很宽的数值范围内，以较少的品种宽的数值范围内，以较少的品种规格最大限度地满足用户的需要。规格最大限度地满足用户的需要。 2. 两端延伸性两端延伸性vRr系列系列(基本系列、补充系列基本系列、补充系列)中中的项值可按十进法向两端延伸。的项值可按十进法向两端延伸。v表表(1-1)中提供了中提供了110这个十进这个十进段内的各项值，若跨越十进段，段内的各项值，若跨越十进段，可用表中的各项值乘以可用表中的各项值乘

11、以10的整的整数幂数幂(如如10，100，1000，或或0.1，0.01，0.001，)求得求得。3. 依次包含性依次包含性 这一特性指的是这一特性指的是R5、R10、R20、R40、R80系列之间的关系。系列之间的关系。 其一，其一，R5系列的全部项值全包括在系列的全部项值全包括在R10系列之中；系列之中；v 其二，从其二，从R10系例中隔项取值，便系例中隔项取值，便成为成为R5系列；系列；v 其三，其三，R5系列两项之间插入中间项系列两项之间插入中间项值便成为值便成为R10系列。系列。v 这一特性说明数值分级，这一特性说明数值分级，R5、R10、R20、R40等依次地由疏等依次地由疏到密，

12、这为新品种试制生产提供到密，这为新品种试制生产提供了 技 术 经 济 上 的 合 理 性 。了 技 术 经 济 上 的 合 理 性 。4. 乘、除、乘方，仍为优先数乘、除、乘方，仍为优先数 同系列中，任意两项的理论同系列中，任意两项的理论值之乘积或商，任意一项理论值值之乘积或商，任意一项理论值之整数的乘方，仍为此系列中一之整数的乘方，仍为此系列中一个优先数理论值。个优先数理论值。46.325，40/1.6=2544=16， 88=6425. 优先数的对数为等差数列优先数的对数为等差数列 同一系列中各优先数理论值同一系列中各优先数理论值之对数值构成一个等差数列。之对数值构成一个等差数列。例：例：

13、vlg40=1.600 lg251.400 lg16=1.200v这为工程上绘制图表提供了简明这为工程上绘制图表提供了简明清晰的可能性，线条排列均匀清晰的可能性，线条排列均匀。6. 一些重要常数可以处理为优先数一些重要常数可以处理为优先数v 科学技术上一些重要的常数可以科学技术上一些重要的常数可以近似地处理为优先数，这对于优近似地处理为优先数，这对于优先数的传播性以及运算方面都带先数的传播性以及运算方面都带来很大的好处。来很大的好处。v 3.14153.15 v 26.3 10优先数系的优点优先数系的优点v经济合理的数值分级制度（相对差不经济合理的数值分级制度（相对差不变）变）v简化协调统一的

14、基础。简化协调统一的基础。v具有广泛的适应性。（延伸性、包含具有广泛的适应性。（延伸性、包含性）性）第三章第三章 圆柱体结合尺寸精度圆柱体结合尺寸精度 的控制与评定的控制与评定3.1 基本术语基本术语 圆柱体结合是机械制造中最广泛圆柱体结合是机械制造中最广泛的一种结合，为了便于研究，将其的一种结合，为了便于研究，将其简化为孔与轴的结合。极限与配合简化为孔与轴的结合。极限与配合制是最基本的互换性标准，必须依制是最基本的互换性标准，必须依据它对几何精度进行控制与评定。据它对几何精度进行控制与评定。首先了解有关的基本概念、术语及首先了解有关的基本概念、术语及定义。定义。 1. 轴：通常指圆柱形外表面

15、，也轴：通常指圆柱形外表面，也 指非圆柱形外表面。指非圆柱形外表面。2. 孔：通常指圆柱形内表面，孔：通常指圆柱形内表面， 也指非圆柱形内表面。也指非圆柱形内表面。v键与键槽的结合中，键就是轴，键键与键槽的结合中，键就是轴，键槽就是孔。槽就是孔。v从装配关系讲，轴是被包容面，孔从装配关系讲，轴是被包容面，孔是包容面。从加工过程看随着余量是包容面。从加工过程看随着余量的切除，孔的尺寸越来越大，轴的的切除，孔的尺寸越来越大，轴的尺寸越来越小。就测量而言，轴用尺寸越来越小。就测量而言，轴用外卡尺，孔用内卡尺外卡尺，孔用内卡尺。3. 尺寸：用特定单位表示线性尺尺寸：用特定单位表示线性尺寸值的数字，本书

16、中，若单位为寸值的数字，本书中，若单位为mm或或m，则可不标单位。，则可不标单位。 4. 有关尺寸的定义有关尺寸的定义尺尺寸寸基本尺寸：设计时给定（应基本尺寸：设计时给定（应按手册进行圆整）的尺寸，按手册进行圆整）的尺寸，孔用孔用D表示，轴用表示，轴用d表示表示极限尺寸：极限尺寸是允许极限尺寸：极限尺寸是允许尺寸变动范围的两个界限尺尺寸变动范围的两个界限尺寸寸实际尺寸：用两点法测得的实际尺寸：用两点法测得的尺寸尺寸Da/da最 大 极 限 尺 寸 ：最 大 极 限 尺 寸 ：Dmax/dmax最 小 极 限 尺 寸 ：最 小 极 限 尺 寸 ：Dmin/dmin极限尺寸与实际尺寸可以用基本尺寸

17、与偏差表示。极限尺寸与实际尺寸可以用基本尺寸与偏差表示。 四、有关偏差、公差和公差带的定义四、有关偏差、公差和公差带的定义1. 尺寸偏差尺寸偏差(简称偏差简称偏差 Deviation)尺寸偏差：尺寸偏差：某 一尺寸某 一尺寸 基本尺 基本尺寸寸极限偏差极限偏差:极限尺寸基极限尺寸基本尺寸本尺寸实 际 偏 差 ：实 际 偏 差 ：实 际 尺 寸 实 际 尺 寸 基本尺寸基本尺寸上偏差：上偏差：最大极限尺寸最大极限尺寸基本尺寸基本尺寸下偏差：最小下偏差：最小极限尺寸基极限尺寸基本尺寸本尺寸孔孔ES= Dmax-D孔孔EI= Dmin-D轴轴es= dmax-d轴轴ei= dmin-da=Da-Da

18、=da-d 各种偏差可以为正、负或零各种偏差可以为正、负或零值。偏差值除零外，前面必须冠值。偏差值除零外，前面必须冠以正负号。尺寸的实际偏差必须以正负号。尺寸的实际偏差必须介于上偏差与下偏差之间，该尺介于上偏差与下偏差之间，该尺寸才算合格。极限偏差用于控制寸才算合格。极限偏差用于控制实际偏差实际偏差。6. 尺寸公差尺寸公差v尺寸公差是指尺寸的允许变动量。尺寸公差是指尺寸的允许变动量。v孔和轴的公差分别用孔和轴的公差分别用Th和和Ts表示。表示。公差与极限尺寸和极限偏差的关系公差与极限尺寸和极限偏差的关系如下：如下：v Th=Dmax-Dmin=ES-EIv Ts=dmax-dmin=es-ei

19、v 公差值表示加工的精度，反应公差值表示加工的精度，反应加工的难易程度。永远大于零。加工的难易程度。永远大于零。公差和偏差与基本尺寸和极限尺公差和偏差与基本尺寸和极限尺寸之间的关系用公差带图表示。寸之间的关系用公差带图表示。7. 公差带公差带公差带是由代表上、下偏差或最公差带是由代表上、下偏差或最大最小极限尺寸的直线所确定大最小极限尺寸的直线所确定的一个允许尺寸变动的区域。的一个允许尺寸变动的区域。 由图可以看出，基本尺寸是公差带由图可以看出，基本尺寸是公差带图的零线，是衡量公差带位置的起始点。图的零线，是衡量公差带位置的起始点。图中图中EI和和es是决定孔、轴公差带位置的是决定孔、轴公差带位

20、置的极限偏差。极限偏差。EI和和es的绝对值越大，孔、的绝对值越大，孔、轴公差带离零线就越远；绝对值越小，轴公差带离零线就越远；绝对值越小，则孔、轴公差带离零线就越近则孔、轴公差带离零线就越近 国家标准把用以确定公差带相对国家标准把用以确定公差带相对零线位置的上偏差或下偏差称为基本零线位置的上偏差或下偏差称为基本偏差，它往往是离零线近的或位于零偏差，它往往是离零线近的或位于零线的那个偏差。线的那个偏差。v公差的大小，即公差值的大小，它是公差的大小，即公差值的大小，它是指沿垂直于零线方向度量的公差带宽指沿垂直于零线方向度量的公差带宽度。沿零线方向的宽度是画图时任意度。沿零线方向的宽度是画图时任意

21、确定的，不具有特定含义。确定的，不具有特定含义。v在画公差带图时，基本尺寸以毫米在画公差带图时，基本尺寸以毫米(mm)为单位标出，公差带的上、下偏为单位标出，公差带的上、下偏差用微米差用微米(m)为单位标出，也可以用为单位标出，也可以用毫米毫米(mm)。上、下偏差的数值前冠以。上、下偏差的数值前冠以“”或或“”号，零线以上为正，号，零线以上为正，以下为负。与零线重合的偏差，其数以下为负。与零线重合的偏差，其数值为零，不必标出。值为零，不必标出。8. 配合：基本尺寸相同的、相互配合：基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴的公差带的关系。结合的孔和轴的公差带的关系。 这里根据公差带位置关系的不这里根据公

22、差带位置关系的不同，将配合类型分为三类。分别同，将配合类型分为三类。分别为间隙配合、过渡配合和过盈配为间隙配合、过渡配合和过盈配合。合。9. 间隙或者过盈间隙或者过盈孔尺寸轴尺寸孔尺寸轴尺寸（装配前）（装配前）为正：间隙为正：间隙,用用X表示，表示，为负：过盈为负：过盈,用用Y表示表示10. 间隙配合间隙配合孔的公差带在轴的公差带之上的配孔的公差带在轴的公差带之上的配合。即保证有间隙的的配合。用最合。即保证有间隙的的配合。用最大、最小间隙限制间隙大小的浮动大、最小间隙限制间隙大小的浮动vXmax=Dmax-dmin=ES-eivXmin=Dmin-dmax=EI-es 间隙主要用在孔轴间的活动

23、连接，间间隙主要用在孔轴间的活动连接，间隙的作用在于储存润滑油、补偿变形和隙的作用在于储存润滑油、补偿变形和制造和安装误差。制造和安装误差。11. 过盈配合过盈配合 孔的公差带在轴的公差带之下的配孔的公差带在轴的公差带之下的配合。即保证有过盈的的配合。用最合。即保证有过盈的的配合。用最大、最小过盈限制过盈量大小的浮大、最小过盈限制过盈量大小的浮动动Ymax=Dmin-dmax=EI-esYmin=Dmax-dmin=ES-ei 过盈配合主要用与孔轴间的紧固连接，过盈配合主要用与孔轴间的紧固连接，不允许有相对运动，传递推力或扭矩不允许有相对运动，传递推力或扭矩的场合。可用压入法或热胀冷缩法装的场

24、合。可用压入法或热胀冷缩法装配。配。12. 过渡配合过渡配合孔轴公差带相互交叠的配合。可能孔轴公差带相互交叠的配合。可能有间隙也可能有过盈的配合。用最有间隙也可能有过盈的配合。用最大间隙和最大过盈来限制他们的允大间隙和最大过盈来限制他们的允许变动量。许变动量。Xmax=Dmax-dmin=ES-eiYmax=Dmin-dmax=EI-es 主要用于孔轴间的定位连接。标准中主要用于孔轴间的定位连接。标准中规定的过渡配合的间隙或过盈量都很小，规定的过渡配合的间隙或过盈量都很小，因此可以保证零件的对中性和同轴度，因此可以保证零件的对中性和同轴度，也便于安装与拆卸。也便于安装与拆卸。13. 配合公差配

25、合公差 是指间隙或过盈量的允许变动量，是指间隙或过盈量的允许变动量，为正值。与公差带相似，公差带是为正值。与公差带相似，公差带是由代表最大、最小间隙量或最大最由代表最大、最小间隙量或最大最小过盈量的直线所确定的一个允许小过盈量的直线所确定的一个允许尺寸变动的区域尺寸变动的区域。 所以：所以： 对于间隙配合对于间隙配合Tf=Xmax-Xmin 对于过盈配合对于过盈配合Tf=Ymin-Ymax 对于过渡配合对于过渡配合Tf=Xmax-YmaxTf =Xmax-Xmin=(ES-ei)-(EI-es)=(ES-EI) + (es-ei) = Th+Ts例例1 计算孔计算孔 与轴与轴 配合配合的极限间

26、隙和配合公差，并画出孔、的极限间隙和配合公差，并画出孔、轴公差带和配合公差带图。轴公差带和配合公差带图。021. 0030020. 0033. 030021. 0030061. 0048. 030例例2 计算孔计算孔 与轴与轴 的配合极的配合极限过盈、平均过盈和配合公差，并画限过盈、平均过盈和配合公差，并画出孔、轴公差带和配合公差带图。出孔、轴公差带和配合公差带图。 例例3 计算孔计算孔 与轴与轴 配合的极限配合的极限间隙、极限过盈、平均间隙间隙、极限过盈、平均间隙(或平均过盈或平均过盈)和和配合公差，并画出孔、轴公差带图和配合配合公差，并画出孔、轴公差带图和配合公差带图。公差带图。021.

27、0030021. 0030021. 0008. 030 由以上三个例子可以看出，配合公差带由以上三个例子可以看出，配合公差带的位置越靠上，配合越松；位置越靠下，配的位置越靠上，配合越松；位置越靠下，配合越紧。所以配合公差带的位置决定了配合合越紧。所以配合公差带的位置决定了配合的松紧。而大小决定了配合的精度和加工难的松紧。而大小决定了配合的精度和加工难易程度。易程度。14. 基孔制配合基孔制配合 以孔公差带位置为基准固定不变，以孔公差带位置为基准固定不变，改变轴公差带的位置，从而获得不改变轴公差带的位置，从而获得不同性质配合的一种制度。同性质配合的一种制度。基孔制的孔称为基准孔，它的基本基孔制的

28、孔称为基准孔，它的基本偏差为下偏差偏差为下偏差(EI)，偏差值为零。，偏差值为零。15. 基轴制配合基轴制配合以轴的公差带位置为基准固定不变，以轴的公差带位置为基准固定不变，改变孔公差带的位置，从而获得不改变孔公差带的位置，从而获得不同性质配合的一种制度。同性质配合的一种制度。v基轴制的轴称为基准轴，它的基本基轴制的轴称为基准轴，它的基本偏差为上偏差偏差为上偏差(es),偏差值为零。偏差值为零。3.2 常用尺寸孔轴常用尺寸孔轴极限与配合极限与配合 ISO将形成公差带的要素标准化，将形成公差带的要素标准化，即将即将“公差带的大小公差带的大小”与与“公差带公差带的位置的位置”这两个基本要素分别标准

29、这两个基本要素分别标准化，形成标准公差系列和基本偏差化，形成标准公差系列和基本偏差系列系列。 3.3.1 标准公差标准公差1. 公差因子公差因子 对于基本尺寸相同的零件，公差对于基本尺寸相同的零件，公差值是零件尺寸可以浮动的范围，可以值是零件尺寸可以浮动的范围，可以反映出零件的制造精度，但是不同基反映出零件的制造精度，但是不同基本尺寸的零件，显然不能只按公差值本尺寸的零件，显然不能只按公差值来评定精度。因此需要建立公差因子。来评定精度。因此需要建立公差因子。标准公差按下式确定：标准公差按下式确定： IT=ai IT5IT18：DDi001. 045. 03式中式中D以以mm为单位为单位,是基本

30、尺寸的计算值，该值是基本尺寸的计算值，该值为尺寸分段中首、尾两尺寸的几何平均值。为尺寸分段中首、尾两尺寸的几何平均值。 IT01IT4为高等级公差，计算公式与上式不同。为高等级公差，计算公式与上式不同。各级公差的计算公式如表各级公差的计算公式如表2-1（P15）。）。系数系数a在在ISO中是评定精度等级过公差等级的唯中是评定精度等级过公差等级的唯一的指标，不随公差带的位置而改变，且对孔、一的指标，不随公差带的位置而改变，且对孔、轴都一样轴都一样。2. 公差等级公差等级 为了简化和统一对公差的要求，为了简化和统一对公差的要求，使得各等级既能满足广泛的不同使使得各等级既能满足广泛的不同使用要求，又

31、能大致代表各种加工方用要求，又能大致代表各种加工方法的精度，有利于设计与制造，必法的精度，有利于设计与制造，必须划分公差等级。须划分公差等级。 ISO对对500mm尺寸范围，规定公尺寸范围，规定公差等级差等级20级，用级，用IT(ISO Tolerance的的缩写缩写)与阿拉伯数字表示：与阿拉伯数字表示：IT01 、IT0、IT1、IT2、IT17、IT18。其中其中IT01等级最高，依次降低，等级最高，依次降低，IT18为最为最低级低级。标准公差的大小，即公差等级。标准公差的大小，即公差等级的高低，决定了孔、轴的尺寸精度和的高低，决定了孔、轴的尺寸精度和配合精度。在确定孔、轴公差时，应配合精

32、度。在确定孔、轴公差时，应按标准公差等级取值，以满足标准化按标准公差等级取值，以满足标准化和互换性的要求。和互换性的要求。3. 基本尺寸分段基本尺寸分段 为减少公差项目，统一公差值，为减少公差项目，统一公差值，以简化公差表格，便于利用，需对以简化公差表格，便于利用，需对基本尺寸分段。如附表基本尺寸分段。如附表2.1, 2.2（P37）所示。）所示。3.3.2 基本偏差基本偏差1. 基本偏差的意义与代号基本偏差的意义与代号 基本偏差是上下偏差中绝对值较小基本偏差是上下偏差中绝对值较小的一个，用于确定公差带的位置。的一个，用于确定公差带的位置。ISO对孔轴各规定了对孔轴各规定了28个基本偏差，用拉

33、丁个基本偏差，用拉丁字母（英文读音）表示。大写字母代表字母（英文读音）表示。大写字母代表孔，小写字母代表轴。如图孔，小写字母代表轴。如图2.16（P16）所示。所示。2. 基本偏差的计算基本偏差的计算 轴的基本偏差根据实践经验和数轴的基本偏差根据实践经验和数据统计得出一系列的计算公式如表据统计得出一系列的计算公式如表2.2（P16）。孔的基本偏差数值是）。孔的基本偏差数值是以相应轴的基本偏差为基础换算得以相应轴的基本偏差为基础换算得到的。到的。 换算的原则是：换算的原则是： 在孔和轴为同一公差或孔比在孔和轴为同一公差或孔比轴低一级的配合条件下，按基孔轴低一级的配合条件下，按基孔制形成的配合和按

34、基轴制形成的制形成的配合和按基轴制形成的配合，两者配合的性质相同。简配合，两者配合的性质相同。简言之，即两种基准制的同名配合言之，即两种基准制的同名配合应得到相同的配合性质。如应得到相同的配合性质。如30H7/f6与与30F7/h6。 这一换算原则是基于工艺等价这一换算原则是基于工艺等价原则提出来的。所谓工艺等价是指原则提出来的。所谓工艺等价是指加工孔和轴的难易程度相当。在常加工孔和轴的难易程度相当。在常用尺寸段，加工同一基本尺寸和公用尺寸段，加工同一基本尺寸和公差的孔、轴时，显然加工孔要比加差的孔、轴时，显然加工孔要比加工轴难一些，为了使它们的加工难工轴难一些，为了使它们的加工难易程度相当，

35、需要使孔的公差等级易程度相当，需要使孔的公差等级比轴的公差等级低一级。比轴的公差等级低一级。 v（1）对于）对于500mm的零件，公差的零件，公差等级在等级在IT8以上，推荐孔比轴低一以上，推荐孔比轴低一级。级。v（2）IT9以下的采用同级配合。以下的采用同级配合。v（3）对）对500mm的零件，一般采的零件，一般采用同级配合。用同级配合。v（4）3mm的零件，由于工艺的的零件，由于工艺的多样性，三种情况都有。多样性，三种情况都有。 根据上述换算原则，孔的基本根据上述换算原则，孔的基本偏差分别按两种规则进行换算。偏差分别按两种规则进行换算。(1)通用规则通用规则 通用规则是指用同一字母通用规则

36、是指用同一字母(孔大写、孔大写、轴小写轴小写)所代表的孔、轴基本偏差绝所代表的孔、轴基本偏差绝对值相同，符号相反。即对值相同，符号相反。即 EI=-es ES=-ei（2)特殊规则特殊规则 特殊规则是指孔的基本偏差等于用通特殊规则是指孔的基本偏差等于用通用规则换算得到的基本偏差再加上一用规则换算得到的基本偏差再加上一个修正值。其中，为孔的公差等个修正值。其中，为孔的公差等级比轴低一级时，两者标准公差的差级比轴低一级时，两者标准公差的差值。即值。即 ES=-ei+ =ITn-ITn-1 式中式中ITn为孔的标准公差为孔的标准公差Th，ITn-1为比为比孔高一级的轴的标准公差孔高一级的轴的标准公差

37、Ts。应用范围：应用范围：1）A-H的孔与基准轴配合的孔与基准轴配合时或时或a-h的轴与基准孔配合时。的轴与基准孔配合时。Xmin= es 或或 EI 故无论孔与轴的公差等级是否相等，故无论孔与轴的公差等级是否相等，EI=-es2）K-ZC的孔与基准轴配合时或的孔与基准轴配合时或k-zc的的轴与基准孔配合时为过度配合或过盈轴与基准孔配合时为过度配合或过盈配合。配合。 Ymax = ES +Th 或或 ei +Ts 。若孔与轴等级相同则若孔与轴等级相同则ES=-ei 以上都采用通用规则以上都采用通用规则若孔的精度等级比轴低一级则若孔的精度等级比轴低一级则ES=-ei+此时采用特殊规则。此时采用特

38、殊规则。孔轴的基本偏差数值大小如附表孔轴的基本偏差数值大小如附表2.2,2.3（P37）所示。）所示。例例3.6：画出：画出50H7/f6的公差值带的公差值带 图和配合公差带图图和配合公差带图。公差带与配合公差带与配合由前面已知，我国国家标准中规定了由前面已知，我国国家标准中规定了20个公个公差等级和孔、轴的差等级和孔、轴的28种基本偏差。种基本偏差。J限用限用3个公差等级，个公差等级，j限用限用4个公差等级。这样，个公差等级。这样，在基本尺寸在基本尺寸500mm的常用尺寸范围内，的常用尺寸范围内，孔可组成孔可组成2027+3=543种公差带，轴可组种公差带，轴可组成成2027+4=544种公

39、差带，这些孔、轴公种公差带，这些孔、轴公差带又可组成更多数目的配合。如果不加差带又可组成更多数目的配合。如果不加限制，任意选用这些公差带和配合，将不限制，任意选用这些公差带和配合，将不利于生产。为了减少零件、定值刀具、量利于生产。为了减少零件、定值刀具、量具和工艺装备的品种和规格，国家标准对具和工艺装备的品种和规格，国家标准对所选用的公差带与配合作了必要的限制所选用的公差带与配合作了必要的限制 GB/T1801-1999按三种情况按三种情况(一般，一般，常用，优先常用，优先)规定了孔和轴的公差带。规定了孔和轴的公差带。如图如图2.21、2.22和表和表2.7、2.8（P24）。3.4 尺寸精度

40、设计的基本方法尺寸精度设计的基本方法v机械设计原则是：保证质量，尽可能机械设计原则是：保证质量，尽可能降低成本。降低成本。 精度设计的基本方法有类比法、精度设计的基本方法有类比法、计算法和试验法。计算法和试验法。3.4.1 配合制的选择配合制的选择v1. 基准制有基孔制和基轴制。规定基准制有基孔制和基轴制。规定基准制是为了得到一系列配合，以基准制是为了得到一系列配合，以满足广泛需要，同时又避免实际选满足广泛需要，同时又避免实际选用的极限尺寸的数目繁多。确定基用的极限尺寸的数目繁多。确定基准制应从工艺、结构和经济性考虑。准制应从工艺、结构和经济性考虑。2）在同一基本尺寸的轴上，同时安装）在同一基

41、本尺寸的轴上，同时安装几个不同松紧配合的孔件时，采用基几个不同松紧配合的孔件时，采用基轴制。轴制。 （1）工艺性：在一般情况下优先采用）工艺性：在一般情况下优先采用基孔制，因为采用基孔制可减少这些基孔制，因为采用基孔制可减少这些刀具和量具的品种、规格和数量。加刀具和量具的品种、规格和数量。加工轴所用的刀具一般为非定值刀具，工轴所用的刀具一般为非定值刀具，同一把刀可加工不同尺寸的轴件，这同一把刀可加工不同尺寸的轴件，这显然是经济合理的选择。显然是经济合理的选择。（3）采用冷拉棒材直接作轴时，因）采用冷拉棒材直接作轴时，因轴的尺寸、形状准确，表面质量也高，轴的尺寸、形状准确，表面质量也高，不需再加

42、工，所以可获得较明显的经不需再加工，所以可获得较明显的经济效益。此时把轴视为标准件，因此济效益。此时把轴视为标准件，因此要采用基轴制。要采用基轴制。v（4）标准件的外表面与其他零件的）标准件的外表面与其他零件的内表面配合时，也要采用基轴制。内表面配合时，也要采用基轴制。 2. 基本尺寸大于基本尺寸大于500-3150mm，一，一般采用基孔制的同级配合。还可采用般采用基孔制的同级配合。还可采用配制配合。配置配合是指以孔轴中一配制配合。配置配合是指以孔轴中一个零件的实际尺寸为基数，来配制另个零件的实际尺寸为基数，来配制另外一个零件的工艺措施。外一个零件的工艺措施。3.4.2 公差等级的确定公差等级

43、的确定v确定公差等级的实质，就是解决零确定公差等级的实质，就是解决零件的使用要求和制造工艺与成本之件的使用要求和制造工艺与成本之间的矛盾。要考虑工艺、配合、有间的矛盾。要考虑工艺、配合、有关零部件及实例关零部件及实例。1.联系工艺联系工艺 若按使用要求确定配合公差若按使用要求确定配合公差Tf后，则必须满足后，则必须满足Tf=Ts+Th。 Ts和和Th的分配按工艺等价原则来的分配按工艺等价原则来分配分配 2. 联系配合联系配合v孔轴的公差等级会影响间隙或过盈的孔轴的公差等级会影响间隙或过盈的变动，如过渡和过盈配合不允许间隙变动，如过渡和过盈配合不允许间隙或过盈变动太大，一般应采用较高公或过盈变动

44、太大，一般应采用较高公差等级（差等级（TsIT7，ThIT8）。对于）。对于间隙配合，若间隙小，公差等级应高，间隙配合，若间隙小，公差等级应高，若间隙大，则公差等级应低。若间隙大，则公差等级应低。3. 联系有关零部件和机构联系有关零部件和机构v如齿轮孔与轴配合的公差等级与齿如齿轮孔与轴配合的公差等级与齿轮精度有关，滚动轴承与孔配合的轮精度有关，滚动轴承与孔配合的公差等级与轴承的精度等级有关。公差等级与轴承的精度等级有关。4. 联系实例联系实例通过分析对比来选择公差等级。可通过分析对比来选择公差等级。可参考参考手册。手册。 vIT01IT1 用于量块用于量块vIT1IT7 用于量规用于量规vIT

45、2IT5 用于精密配合，如轴承各零件用于精密配合，如轴承各零件的配合的配合vIT5IT10 用于有精度要求的重要场合，用于有精度要求的重要场合，如机密机床主轴的轴颈和轴承的配合。如机密机床主轴的轴颈和轴承的配合。vIT11IT12 用于不重要的配合用于不重要的配合vIT12IT13 用于非配合尺寸用于非配合尺寸5. 一般公差一般公差v一般公差是在车间普通工艺条件下，一般公差是在车间普通工艺条件下，机床机床设备设备一般加工能力可保证公差。一般加工能力可保证公差。v（1）线性线性尺寸的一般公差主要用于较尺寸的一般公差主要用于较低精度的非配合尺寸。低精度的非配合尺寸。v（2）不需注出其极限偏差）不需

46、注出其极限偏差, 标注在技标注在技术文件中，如术文件中，如GB/T 1804-m（3）分为）分为4等：等：f(精密级精密级)、m(中等级中等级)、c(粗糙级粗糙级)、v(最粗级最粗级)。v5）当两个表面分别由不同类型的工）当两个表面分别由不同类型的工艺艺(例如切削和铸造例如切削和铸造)加工时，它们之加工时，它们之间的线性尺寸的一般公差，应按规间的线性尺寸的一般公差，应按规定的两个一般公差数值中的较大值定的两个一般公差数值中的较大值确定。确定。v（6）采用一般公差的线性尺寸，在）采用一般公差的线性尺寸，在正常车间加工精度保证的条件下，正常车间加工精度保证的条件下，一般可不用检验。一般可不用检验。

47、3.4.3 配合的确定配合的确定v1. 配合选择分析配合选择分析v配合的选择是为了解决孔与轴在工配合的选择是为了解决孔与轴在工作时的关系，以保证机器的正常工作时的关系，以保证机器的正常工作。作。v配合性质不仅与基本偏差有关，还配合性质不仅与基本偏差有关，还与公差等级和基本尺寸有关。与公差等级和基本尺寸有关。v（1）确定配合类别。若零件间有相）确定配合类别。若零件间有相对运动，必须用间隙配合。若无相对运动，必须用间隙配合。若无相对运动，而有键、销或螺钉紧固，对运动，而有键、销或螺钉紧固，也可用间隙配合。若无相对运动，也可用间隙配合。若无相对运动，受力大，则用过盈配合；若受力小，受力大，则用过盈配

48、合；若受力小，且主要定心或便于拆卸，则用较紧且主要定心或便于拆卸，则用较紧的过渡配合。的过渡配合。v（2）配合松紧按实例选择，并适当）配合松紧按实例选择，并适当调整。调整。v（3）配合的基本偏差选用参照国标。）配合的基本偏差选用参照国标。2. 影响配合的其他因素。影响配合的其他因素。v（1）热变形）热变形v标准中规定的均为温度为标准中规定的均为温度为20度，当度，当工作温度不是工作温度不是20度，特别是孔轴的度，特别是孔轴的温差很大时，或其线膨胀系数相差温差很大时，或其线膨胀系数相差很大时，应考虑热变形的影响。很大时，应考虑热变形的影响。v（2）装配变形）装配变形v过盈配合在装配时会产生变形，

49、或过盈配合在装配时会产生变形，或损失一部分过盈量。损失一部分过盈量。v（3）生产方式）生产方式v大批量生产，多用调整法加工，尺大批量生产，多用调整法加工，尺寸一般在公差带的中央附近。单件寸一般在公差带的中央附近。单件小批量生产多用试切法加工，尺寸小批量生产多用试切法加工，尺寸一般接近最大实体尺寸，同一种配一般接近最大实体尺寸，同一种配合，后一种一般比前一种紧。合，后一种一般比前一种紧。v（4）精度储备）精度储备v类似于强度设计引入的类似于强度设计引入的“安全系安全系数数”，以补偿装配变形和使用过程，以补偿装配变形和使用过程中的磨损、变形等。中的磨损、变形等。间隙配合的设计计算间隙配合的设计计算

50、v间隙配合分两种情况：一是用于定间隙配合分两种情况：一是用于定位的不动结合。一是用于孔轴有相位的不动结合。一是用于孔轴有相对运动的结合。对运动的结合。v对于间隙定位结合：由于有间隙，对于间隙定位结合：由于有间隙，孔轴的轴线有可能发生相对偏移或孔轴的轴线有可能发生相对偏移或歪斜。所以可以根据允许的轴线偏歪斜。所以可以根据允许的轴线偏移或歪斜，确定出允许的最大间隙。移或歪斜，确定出允许的最大间隙。再根据对可装配性的要求，确定最再根据对可装配性的要求，确定最小间隙。并做适当调整。小间隙。并做适当调整。v对于孔轴相对做直线运动，即滑动对于孔轴相对做直线运动，即滑动导轨设计。对于孔轴相对旋转运动，导轨设

51、计。对于孔轴相对旋转运动，可由其各种指标计算出最佳间隙或可由其各种指标计算出最佳间隙或极限间隙。并做适当调整。涉及到极限间隙。并做适当调整。涉及到流体动力学等。流体动力学等。v(1)由极限间隙由极限间隙(或极限过盈或极限过盈)求配合公差求配合公差Tf。v Tf=Xmax-Xminv(2)根据配合公差根据配合公差Tf求孔、轴公差。由前几节可求孔、轴公差。由前几节可知：知：Tf=Th+Ts，查标准公差表，可得到孔、轴的，查标准公差表，可得到孔、轴的公差等级。如果在公差表中找不到任何两个相邻公差等级。如果在公差表中找不到任何两个相邻或相同等级的公差之和恰为配合公差，此时应按或相同等级的公差之和恰为配

52、合公差，此时应按下列关系确定孔、轴的公差等级：下列关系确定孔、轴的公差等级：v ITh+ITsTfv式中，式中，ITh为孔的公差等级，为孔的公差等级，ITs为轴的公差等级。为轴的公差等级。同时考虑到孔、轴精度匹配和同时考虑到孔、轴精度匹配和“工艺等价原则工艺等价原则”v(3)确定基准制确定基准制v(4)由极限间隙确定非基准件的基本由极限间隙确定非基准件的基本偏差代号。偏差代号。例例1 孔、轴的基本尺寸为孔、轴的基本尺寸为30mm，要求配合间隙为要求配合间隙为Xmin=+20m，Xmax=+55m。试确定公差配合。试确定公差配合。v（1）Tf=Xmax-Xmin=35m （2）查表得：）查表得：

53、 IT7+IT6=21+13=34 EI=+20，查表得孔的基本偏差代号为查表得孔的基本偏差代号为F。公差配合代号为公差配合代号为 30 F7/h6（5）验算：）验算：Xmin=20，Xmax=54,合格。合格。 3.6 过盈配合的设计计算过盈配合的设计计算v过盈配合广泛应用于机械零件的固过盈配合广泛应用于机械零件的固定连接，结构简单，不需任何附加定连接，结构简单，不需任何附加紧固件，且承载能力高。但装配精紧固件，且承载能力高。但装配精度要求高，需用胀缩法或压入法。度要求高，需用胀缩法或压入法。Ymax由配合零件的保证强度决定，由配合零件的保证强度决定，Ymin由连接的强度保证。还要考虑由连接

54、的强度保证。还要考虑储备精度，并根据具体条件进行调储备精度，并根据具体条件进行调整。最终确定整。最终确定Ymax和和Ymin。v(2)根据配合公差根据配合公差Tf求孔、轴公差。由前几求孔、轴公差。由前几节可知：节可知：Tf=Th+Ts，查标准公差表，可得，查标准公差表，可得到孔、轴的公差等级。如果在公差表中找到孔、轴的公差等级。如果在公差表中找不到任何两个相邻或相同等级的公差之和不到任何两个相邻或相同等级的公差之和恰为配合公差，此时应按下列关系确定孔、恰为配合公差，此时应按下列关系确定孔、轴的公差等级：轴的公差等级：v ITh+ITsTfv式中，式中，ITh为孔的公差等级，为孔的公差等级，IT

55、s为轴的公差为轴的公差等级。同时考虑到孔、轴精度匹配和等级。同时考虑到孔、轴精度匹配和“工工艺等价原则艺等价原则”(1)由极限过盈求配合公差由极限过盈求配合公差Tf。 Tf =Ymin-Ymax(3)确定基准制确定基准制(4)极限过盈确定非基准件的基本偏差极限过盈确定非基准件的基本偏差代号。代号。例例2 孔、轴的基本尺寸为孔、轴的基本尺寸为30mm，配，配合要求为合要求为Ymin=-26m，Ymax=-63m。试确定公差配合。试确定公差配合。解：（解：（1）Tf=Ymin-Ymax=37m（2）查表得：）查表得：IT7+IT6=21+13=3437m。轴用。轴用IT6，孔用，孔用IT7。（3）

56、假定用基孔制。）假定用基孔制。EI=0， ES=EI+Th=+21（4）Ymin=ES-ei= +21-ei=-26，ei=+47。查表得孔的基本偏差为。查表得孔的基本偏差为+48，代号为代号为u。 （5）验算：）验算：Ymin=-27，Ymax=-61,合格。合格。3.6 过渡配合的设计计算过渡配合的设计计算v 过渡配合广泛应用于要求定心精过渡配合广泛应用于要求定心精度高，可拆卸的固定结合。根据度高，可拆卸的固定结合。根据定心精度的要求，可得最大间隙，定心精度的要求，可得最大间隙，根据方便拆卸的特性，可得最大根据方便拆卸的特性，可得最大过盈过盈。(1)由极限间隙由极限间隙(或极限过盈或极限过

57、盈)求配合公差求配合公差Tf。 Tf=Xmax-Ymax(2)根据配合公差根据配合公差Tf求孔、轴公差。由前几节可求孔、轴公差。由前几节可知：知：Tf=Th+Ts，查标准公差表，可得到孔、，查标准公差表，可得到孔、轴的公差等级。如果在公差表中找不到任何轴的公差等级。如果在公差表中找不到任何两个相邻或相同等级的公差之和恰为配合公两个相邻或相同等级的公差之和恰为配合公差，此时应按下列关系确定孔、轴的公差等差，此时应按下列关系确定孔、轴的公差等级：级： ITh+ITsTf式中，式中，ITh为孔的公差等级，为孔的公差等级，ITs为轴的公差等为轴的公差等级。同时考虑到孔、轴精度匹配和级。同时考虑到孔、轴

58、精度匹配和“工艺等工艺等价原则价原则”(3)确定基准制确定基准制(4)由极限间隙确定非基准件的基本偏由极限间隙确定非基准件的基本偏差代号。差代号。例例3 孔、轴的基本尺寸为孔、轴的基本尺寸为30mm，配，配合要求为合要求为Xmax=20m，Ymax=-16m。试确定公差配合。试确定公差配合。解：（解：（1）Tf=Xmax-Ymax=36m（2）查表得：）查表得：IT7+IT6=21+13=3436m。轴用轴用IT6，孔用，孔用IT7。 （3）假定用基轴制。）假定用基轴制。es=0， ei=es-Ts=-13（4）Xmax=ES-ei=ES-（-13）=20，ES=+7。Ymax=EI-es=E

59、I=-16，孔的基，孔的基本偏差为上偏差，查表得孔的基本偏差本偏差为上偏差，查表得孔的基本偏差为为+6，代号为，代号为K。（5）验算：）验算：Xmax=19，Ymax=-15,合格。合格。 孔、轴公差与配合在图样上的标注孔、轴公差与配合在图样上的标注1.零件的标注零件的标注)(656010. 0029. 0g2.部件的标注部件的标注配合的标注配合的标注工序工序 图的标注图的标注3.装装配配图图的的标标注注3.8 尺寸精度的控制尺寸精度的控制3.8.1 检测方法检测方法1.按测量量是否为被测量分按测量量是否为被测量分（1）直接测量：从测量仪器上得到测）直接测量：从测量仪器上得到测量的量（绝对测量

60、）或其相对于标准量量的量（绝对测量）或其相对于标准量的偏差值（相对测量）。的偏差值（相对测量）。（2）间接测量：测量有关量，通过一）间接测量：测量有关量，通过一定的关系得到被测量。定的关系得到被测量。v（1）接触测量：仪器的测量头与被）接触测量：仪器的测量头与被测零件表面接触。测零件表面接触。v（2）非接触测量：仪器的测量头与）非接触测量：仪器的测量头与被测零件表面不接触，没有机械的被测零件表面不接触，没有机械的测量力。测量力。2.按是否有测量力分按是否有测量力分3.8.2. 测量仪器测量仪器v光滑极限量规：无刻度的专用定值光滑极限量规：无刻度的专用定值检验工具。有通规和止规。检验工具。有通规