第6章典型结合精度(2)课件

1、上次作 业答案改正下图各项行位公差标注上的错误(不得改变行位公差项目)B 前面四章是本课程的基础，从本章开始将学习集中典型零部件结合的精度设计。主要介绍滚动轴承、键、螺纹和圆柱齿轮。它们的精度设计实际上是前面讲述的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的应用例子。 在以后各章的学习中，第一、要抓住每种零部件公差的特点， 第二、怎样应用前面所学的内容。 本节所学的就是生产中应用最广的典型标准件之一。第6章 典型结合的精度6.1 滚动轴承结合6.2 圆锥结合6.3 键结合6.4 螺纹结合一 滚动轴承与孔、轴结合的精度设计 主要内容1、滚动轴承的公差等级及其应用2、滚动轴承内径和外径的公差带3、与滚动轴承配

2、合的孔、轴公差带（取自GB/ 1801 1999 ）4、滚动轴承与孔、轴配合的选用5、轴颈和外壳孔的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度及其在图样上的标注6.1.1 滚动轴承的特点轴承图样轴承外观6.1 滚动轴承结合 滚动轴承是由专门的滚动轴承厂生产的标准部件，其精度设计就是根据滚动轴承的精度合理确定滚动轴承外圈与相配外壳孔的尺寸精度，内圈与相配轴颈的尺寸精度；滚动轴承与外壳孔和轴颈配合表面的形位精度及表面微观轮廓精度滚动轴承的组成：外圈内圈滚动体保持器6.1 滚动轴承结合1、滚动轴承的结构常见的滚动体有五种形状，一种是球形，四种是滚子。6.1 滚动轴承结合2、滚动轴承的分类6.1 滚动轴承结合按负

3、荷方向向心径向力推力轴向力向心推力径、轴向力按滚动体形状分球轴承滚子轴承圆柱滚子圆锥滚子球面滚子滚针在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承的承载能力和耐冲击能力都好，但球轴承摩擦小、高速性能好。 6.1 滚动轴承结合6.1.2 滚动轴承的互换性与精度 在机器中，轴承内圈d与轴径配合，外圈D与壳体孔配合，本节主要解决轴承内圈与轴、外圈与壳体孔的配合.dD1、滚动轴承结合的互换性6.1 滚动轴承结合 滚动轴承(向心）按其内外圈基本尺寸的公差和旋转精度分为五级：其名称和代号由低到高分别为： 2、滚动轴承的精度 /P0 /P6(6X) /P5 /P4 /P2普通级中等级 精密级超精级应用最广，一般减

4、速器、电机等精密传动轴、普通机床主轴精密机床主轴、精密仪器机构高精度机床和仪器主轴6.1 滚动轴承结合其他0、6(6X)、5、4四级各公差等级的精度见表7.4、7.5轴承的内、外径尺寸有2种公差：(1)单一平面内的平均直径偏差6.1 滚动轴承结合配合尺寸控制配合尺寸(2)单一平面内的直径偏差实际尺寸控制实际尺寸滚动轴承与孔、轴结合的特点：dD需要注意的是：轴承的公差带并非采用一般的公差带，而是采用轴承标准专门规定的公差带，内外径公差带的分布如下：(1)标准部件：是配合的基准件(2)易损件：常拆卸，选过盈配合或过渡配合(3)薄壁件：易变性，配合尺寸为平均尺寸6.1 滚动轴承结合/P0/P6/P5

5、/P4/P2/P0/P6/P5/P4/P2+0Dd轴承外径Dmp的公差带轴承内径dmp的公差带+0轴承公差带的特点是：1、所有公差带是单向负偏差，上偏差为0 ；2、上下偏差所限制的是平均直径的实际偏差。6.1 滚动轴承结合注意：内径用d表示，外径用D表示，与前面的孔轴规定的表示方法不一致滚动轴承配合采用的基准制： 内圈与轴颈： d基孔制ES=0 外圈与座孔： D基轴制es=0 轴承外圈公差带D外壳孔公差带共16种，大多为过渡配合与轴承外圈配合的壳体孔公差带6.1 滚动轴承结合3、滚动轴承与结合件的配合 轴承内圈公差带d轴径公差带共17种，多为过渡或小过盈配合由图可见，轴承内圈与轴的配合比极限与

6、配合标准中基孔制的配合要紧6.1 滚动轴承结合与轴承内圈配合的轴颈公差带 由于轴承是标准件，所以轴承配合的选择就是确定与轴承相配合的轴颈和壳体孔的公差带代号。主要依据以下几点：1、轴承内外圈相对于负荷的方向；2、轴承承受负荷的大小；3、其他工作条件。 6.1.3 滚动轴承结合的精度设计6.1 滚动轴承结合 机器工作时，轴上的作用力作用在轴承上，套圈与负荷有三种关系：（1）轴承内外圈相对于负荷的方向局部（定向）负荷：轴承运转时，作用于轴承上的合成径向负荷这个向量若与某套圈相对静止，该负荷将始终方向不变地作用在该套圈的局部滚道上。 通常采用较松的配合。1、轴颈和座孔的尺寸精度6.1 滚动轴承结合旋

7、转负荷：轴承运转时，作用于轴承上的合成径向负荷向量若与某套圈相对旋转，并顺次作用在该套圈的整个圆周滚道上。通常采用较紧的配合。摆动负荷：轴承运转时，作用于轴承上的合成径向负荷这个向量如果在某套圈滚道的一定区域内相对摆动，则它连续摆动作用在该套圈的局部滚道上。通常采用较旋转负荷稍松的配合。（2） 轴承承受负荷的大小根据轴承实际承受的当量径向动负荷Pr和额定动负荷Cr的关系，可将负荷大小分为三种类型： 轻负荷 Pr0.07Cr 正常负荷 0.07CrPr0.15Cr 重负荷 Pr0.15Cr轴承在负载的作用下，套圈会发生变形，使配合面受力不均匀，引起松动。负荷越重，配合应该越紧。较重的负荷，选较大

8、的过盈配合。较轻的负荷，选较小的过盈配合。6.1 滚动轴承结合1） 轴承工作的温度 2）轴承的旋转精度与旋转速度 3）轴和外壳的结构与材料 4） 安装和拆卸轴承的条件（3） 其他因素考虑上述因素后，就可确定轴颈及外壳孔的公差带，这里最关键的因素是：轴承套圈相对于负荷的方向和轴承承受负荷的大小；表61 轴颈公差带的应用表62 座孔公差带的应用6.1 滚动轴承结合表61 轴颈公差带的应用表62 座孔公差带的应用表61 轴颈公差带的应用2、轴径和外壳孔形位公差与粗糙度6.1 滚动轴承结合形状公差：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，故轴颈和外壳孔应分别采用

9、包容要求，并对表面提出圆柱度要求位置公差：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端面圆跳动公差表面粗糙度：使有效过盈量减小，使接触刚度下降而导致支承不良,因此，孔、轴的配合表面还应规定严格的表面粗糙度。形位公差轴颈、外壳孔轴肩、孔肩3、图样标注 在装配图上的标注：55j6100H7在装配图上，不用标注轴承的公差等级代号，只需标注与之相配合的轴颈和壳体孔的公差带代号。6.1 滚动轴承结合在零件图上的标注：0.0040.01 AA0.631.25A0.025 A0.011.626.1 滚动轴承结合例：某一级齿轮减速器的小齿轮轴(旋转精度高)，由6级单列向心球轴承(

10、dDB=409023)支承，P=4000N，C=32000N，磨削加工轴颈和外壳孔，试用类比法确定孔、轴公差，并将它们标注在装配图和零件图上解：题意可知，内圈承受旋转负荷；负荷大小：P/C=4000/32000=0.125，属正常负荷 ；查表7-8和表7-9 得40k5和90H6（由于小齿轮轴的旋转精度较高，故应选用H6代替H7)尺寸公差带图见图(2)由表7-12得轴圆柱度公差t=0.0025端面圆跳动t=0.008孔圆柱度公差t=0.0006端面圆跳动t=0.015(3)由表7-13得各表面的Ra上限值轴：径0.4m 肩1.6m孔：径1.6m 肩3.2m(4)标注键、花键结合的精度设计主要内

11、容平键结合的结构和几何参数；平键结合的精度设计: ；矩形花键结合的几何参数和定心方式；矩形花键结合的精度设计：平键和花键公差在图样上的标注键的作用键、花键结合的精度设计1、传递转矩 2、导向键的分类键単键花键 平键半圆键楔形键切向键普通平键导向平键滑键矩形花键渐开线花键三角形花键平键结合花键结合平键是以侧面相互接触来传递扭矩，宽度b为配合尺寸 1、平键结合的结构和几何参数平键结合的精度设计几何参数平键的配合尺寸：键宽b (IT8)非配合尺寸：键高h，键长L轴槽：b、t1、L 轮毂槽：b、t2 平键配合的基准制 平键是由型钢制成的标准件键与轴槽配合采用 键与轮毂槽配合采用 基轴制基轴制普通平键的

12、精度设计公差带键：h8轴槽：H9、N9、P9轮毂槽：D10、JS9、P9配合种类松联结正常联结紧密联结h8h8h8配合种类宽度b公差带应 用键轴键槽轮毂键槽松联结h8H9D10用于导向平键，轮毂在轴上移动正常联结N9Js9键在轮毂槽与轴槽中相对固定，载荷不大紧密联结P9P9载荷较大，有冲击或双向传递转矩的场合配合性质及应用非配合尺寸的公差带键：高h11、长L h14轴槽：深t1，长L h14轮毂槽：深t2t1和t2由专门规定，在图样上以（d-t1）和（d+t2）形式注出形位公差和表面粗糙度 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公差，其公差值按GB/T 11841

13、996取79级。 配合表面的表面粗糙度Ra的上限值一般取1.63.2m ，非配合表面取6.3m 。举例已知某轴孔配合为25H8/h7，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。解：由表11.3得b=8、t1=4、t2=3.3和公差T=0.2对称度选8级，由表4.6得公差t=0.015键槽侧面粗糙度Ra上限值取3.2m ，底面取6.3m矩形花键结合的精度设计花键分为内花键（花键孔）和外花键（花键轴），它是把键和轴、键槽和轮毂做成一整体的联结件，它既可以是固定联结，也可以是滑动联结。与普通键联结相比，花键联结有联结可靠，强度高，可以传递较大的转矩，且孔、轴定心精度高和

14、导向精度高等优点。按承载能力的不同，矩形花键可分为中、轻两个系列，中系列的键高尺寸较大，承载能力强，轻系列键高尺寸较小，承载能力较低矩形花键的几何参数和定心方式几何参数键数N、大径D、小径d和键宽B键数规定为偶数，分别为6、8、10三种定心方式 花键联结的主要要求是保证内、外花键的同轴度，以及键侧面与键槽侧面接触均匀，保证传递一定的转矩。为此，必须保证一定的配合性质。理论上有d、D和B三种定心方式。GB/T11442001规定小径d 定心，即把小径的结合面作为定心表面，来确定内外花键的配合性质，保证内外花键的同轴度。规定较高的精度；其它两个尺寸规定较低的精度。 因为小径能用磨削的方法消除热处理

15、后的变形，从而提高了定心直径的制造精度，达到定心精度高，稳定性好的要求。矩形花键的分类按使用要求分：分为一般使用与精密传动使用两种按联结使用要求分（装配形式）：分为滑动、紧滑动和固定三种配合类型矩形花键结合的精度设计尺寸公差带与装配形式极限与配合的选用（1）联结精度的选用主要是根据定心精度要求和传递扭矩的大小 。“精密传动”花键联结定心精度高，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结。“一般用”花键联结适用于定心精度要求不高但传递扭矩较大，如载重汽车、拖拉机的变速箱。（2）装配形式的选用首先是根据内、外花键之间是否有轴向移动，确定选用固定联结，还是滑动

16、联结。对内、外花键之间有相对移动，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结。对内、外花键定心精度要求高，传递扭矩大或经常有反向转动的情况，则应选用配合间隙较小的紧滑动联结。对内、外花键无需轴向移动，只用来传递扭矩，则应选用固定联结。极限与配合的选用形位公差和表面粗糙度小径采用包容要求小径是花键联结的定心尺寸，必须保证其配合性质，所以内、外花键小径d的极限尺寸应遵守包容原则，即花键孔和轴的小径不能超越最大实体边界。位置度、对称度为保证装配性和键侧受力均匀，一般规定位置度，花键的位置度公差应遵守最大实体原则，即不能够超过实效边界，用于控制对称度和等分度误差。对单件和小批量生产

17、规定对称度，并采用独立原则。图样标注矩形花键的尺寸公差带代号和配合代号按照花键规格规定的次序标注，即NdDB。即：内花键：628H632H107H9 外花键：628g532a117f7 花键副：螺纹结合的精度设计主要内容螺纹种类和对螺纹结合的使用要求；普通螺纹的基本牙型和主要几何参数；螺纹的直径(中径和顶径)偏差、螺距误差和牙侧角偏差对螺纹结合互换性的影；螺纹的作用中径、中径公差和中径的合格条件；螺纹的公差与配合的特点；螺纹公差与配合标准的基本结构和螺纹精度；螺纹在图样上标注的内容及其标注方法；螺纹的种类和使用要求 在机械制造中，螺纹联接和传动的应用有很多，占有很重要的地位。根据其用途可分为三

18、类:普通螺纹、传动螺纹和紧密螺纹。普通螺纹（紧固螺纹） 主要用于联接和紧固各种机械零件。这类螺纹联接的使用要求是可旋合性(便于装配和拆换)和联接的可靠性。这类螺纹结合，其牙侧间的最小间隙等于或接近于零。传动螺纹这类螺纹通常用于传递运动或动力。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。这类螺纹的螺距误差要小，而且应有足够的最小间隙。紧密螺纹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。这类螺纹结合必须有一定的过盈。本章只介绍普通螺纹的精度设计普通螺纹的基本牙型和主要参数 螺纹的几何参数取决于螺纹轴向剖面内的基本牙型。其基本牙型是将原始三角形(等边三角形)的

19、顶部截去H/8和底部截去H/4所形成的内、外螺纹共有的理论牙型。该牙型具有螺纹的基本尺寸 根据螺纹的基本牙形，可以定义它的几个主要参数 大径(D、 d） 与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。是公称直径 小径（D1、 d 1） 与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。 中径（D2、d 2） 螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方，是假想圆柱的直径。D1、d顶径 D、d 1底径 螺距（P）指相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离。 导程（Ph）-导程是指同一螺旋线上的相邻两牙在中径线上的对应两点间的轴向距离单一中经（D2a、d 2a）-单一中径是指一个假想的圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙

20、型上沟槽宽度等于螺距基本尺寸一半的地方单线螺纹 Ph=P多线螺纹 Ph=nP旋合长度指两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向相 互接合部分的长度。 牙型角（ 60o） 指在螺纹牙型上，相邻牙侧间的夹角。 牙型半角（ 30o） 牙型角的一半 牙侧角（ 1、2） 牙侧与轴线垂线间的夹角。影响螺纹结合的精度的因素螺纹联接要实现其互换性,必须保证良好的旋合性和一定的联接强度。影响螺纹互换性的主要几何参数有五个:大径、小径、中径、螺距和牙型半角。由于螺纹旋合后主要是依靠螺牙侧面工作，如果内、外螺纹的牙侧接触不均匀，就会造成负荷分布不均，势必降低螺纹的配合均匀性和联接强度。因此对螺纹互换性影响较大的参数是中径、

21、螺距和牙型半角。内、外螺纹加工后,外螺纹的大径和小径要分别小于内螺纹的大径和小径，才能保证旋合性。直径偏差 螺纹直径的实际尺寸 与基本尺 寸 之差。包括大径、小径和中径偏差。 对外螺纹，若直径比内螺纹大，必然影响 旋合性；若直径过小，则会使牙侧间隙增 大，联接强度降低。由于螺纹的配合面是牙侧面，故中径偏差 对螺纹互换性的影响 最大。因此，要控制螺纹的中径偏差。中径偏差的影响螺距偏差分为螺距偏差P 和螺距累积偏差P单个螺距偏差P ：是指单个螺距的实际值与其基本值之差，它与旋合长度无关。螺距累积偏差P ：在规定的螺纹长度内，任意两同名牙侧与中径线交点间的实际轴向距离与其基本值的最大差值，它与旋合长

22、度有关。螺距累积偏差对互换性的影响更为明显。螺距偏差的影响假设内螺纹具有基本牙型，仅与存在螺距偏差的外螺纹结合。外螺纹N个螺距的累积误差为P(m)。内、外螺纹牙侧产生干涉而不能旋合。为防止干涉，为使具有P的外螺纹旋入理想的内螺纹,就必须使外螺纹的中径减小一个数值fp或将内螺纹中径增大一个数值fp，fp就是为补偿螺距累积误差而折算到中径上的数值，称为螺距偏差的中径当量(m)。两种情况下的当量计算公式为： 牙型半角侧角偏差是指牙型半角的实际值与其基 本值（30）之差。 1/2 1/2 30 2/2 2 /2 30（1/22/2牙型半角偏差的影响 外螺纹：外螺纹存在牙型半角偏差时，必须将外螺纹牙型沿

23、垂直螺纹轴线的方向下移，从而使外螺纹的中径减小一个数值 内螺纹：内螺纹存在牙型半角偏差时，必须将内螺纹中径增大一个数值 ，该值称为牙型半角偏差的中径当量。牙侧角偏差主要影响旋合性，也可将 它折算为中径当量，即f/2(或F/2) = 0.073P(K1|1|+K2|2| )经过上述分析可得以下结论： 中径偏差直接影响螺纹的互换性，既影响旋合性又影响连接强度螺距累积误差主要影响旋合性，可将它差折算为中径当量，即fp（或FP）1.732P作用中径和中径的合格条件 作用中径（d2fe、D2fe）外螺纹存在螺距偏差和牙侧角偏差时，其作用中径比实际中径要增大fp与f/2值，在规定长度内，这个正好包容变大了

24、的实际外螺纹的一个假想的具有基本牙型的内螺纹的中径，就称为外螺纹的作用中径。 同理，实际内螺纹存在螺距偏差和牙侧角偏差，也相当于实际内螺纹的中径减小了fp与f/2值。在规定的旋合长度内，具有基本牙型，包容实际内螺纹的假想外螺纹的中径，就称为内螺纹的作用中径。d2fe对内螺纹对外螺纹中径综合公差（TD2、Td2）对于普通螺纹，影响其互换性的主要参数是中径、螺距和牙型半角。由于螺距偏差和牙型半角偏差对螺纹互换性的影响均可以折算成中径当量，并与中径尺寸偏差形成作用中径。考虑到作用中径的存在，可以不单独规定螺距公差和牙型半角公差，而仅规定一项中径公差，用以控制中径本身的尺寸偏差、螺距偏差和牙型半角偏差

25、的综合影响。对内螺纹对外螺纹中径的合格条件 由于作用中径的存在以及螺纹中径公差的综合性，因此中径合格与否是衡量螺纹互换性的主要依据。判断中径的合格性应遵循泰勒原则：实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径。对内螺纹对外螺纹泰勒原则与包容要求实质相同基本偏差（确定公差带位置）螺纹公差（确定公差带大小）螺纹公差带公差精度（精密、中等、粗糙）螺纹旋合长度（S、N、L）普通螺纹公差标准的基本结构 (1) 螺纹的基本偏差 螺纹的基本偏差用来确定公差带相对于基本牙 型的位置。规定内螺纹的下偏差（EI）和外螺纹的上偏差（es）为基本偏差。 螺纹公差带由基

26、本偏差和公差两个要素构成。内螺纹：G、H两种外螺纹：e、f、g、h四种1、普通螺纹的公差带 ( 2）螺纹的公差 螺纹公差用来确定公差带的大小，它表示允许螺纹直径的尺寸变动范围。标准对螺纹中径和顶径规定的公差等级如下： 内螺纹中径D2 4、5、6、7、8内螺纹小径D1 4、5、6、7、8外螺纹中径d2 3、4、5、6、7、8、9外螺纹大径d 4、6、8其中6级为基本级 将螺纹公差等级代号和基本偏差代号组合，就构成了螺纹公差带代号，例如： 5H6H表示内螺纹中径公差带代号为5H、顶径（小径）公差带代号为6H。 6f表示外螺纹中径与顶径（大径）公差带代号相同，均为6f。 切记中径公差带代号在前，顶径公差带代号在后。公差等级在前，基本偏差代号在后，与一般轴孔相反。 螺纹的公差带代号 螺纹公差等级与旋合长度国标中规定了不同直径和螺