机 械 精 度 设 计 绪论

1、第一章 绪论李志立 机械工程及自动化系重庆理工大学 重庆汽车学院实验大楼 801室电话：68667884 械 精 度 设 计课程概述本课程的重要性本课程性质 互换性与技术测量课程是高等工科院校机械类各专业(包括车辆、材料、仪表仪器等专业)的一门重要的专业技术基础课程。作用 承上启下 纽带：设计课程 工艺课程 桥梁：基础课程 专业课程 课程概述本课程的重要性应用：从课程设计至毕业设计的应用，毕业后工作中的应用。设计过程：运动分析、 结构设计、强度计算、 刚度计算、精度设计 制造过程：看懂设计图、确定加工工序、 检验工件、装配机器 维修机器：看懂设计图、装配图、技术要求课

2、程概述本课程的基本要求基本要求：掌握有关基本概念、基本术语、机械精度设计的基本原则、主要方法。重点内容：认识有关几何参数公差标准的基本内容和主要规定，初步掌握选用国家标准规定的各几何参数公差与配合；会解释和查用有关标准；会设计光滑极限量规和简单的位置量规。掌握一般几何参数测量的基础知识；学会使用常用的计量器具。 难点内容：机械精度设计的基本原则及主要方法，在机械产品的装配图和零件图样上，按常见几何参数公差与配合的要求正确标注。课程概述本课程的的特点定义多，概念多，符号多 , 标准多，记忆内容多，但简单，易学。教学、自学和应用练习并重。本课程强调应用能力的培养，强调自学能力的培养，每章通过对典型

3、零件的精度设计的练习，将理论知识与机械制造实际有机地结合在一起，突出理论知识的实际应用；学习方法的改变。学习方法的改变本课程以设计为主进行教学，在设计作业中同学们主要参考的资料为互换性与技术测量和各种版本的机械设计手册。 本课程的考试以教学所完成的设计过程为出题范围，形式是闭卷考试，主要考察同学们独立进行机械精度设计的能力，而不考察死记硬背的能力和对书本知识教条死板的理解。教学中进行的测验、设计作业甚至课堂讨论都可以作为课程总成绩的一部分，如果你不作，将会失去这部分成绩。 平时作业要求同学们相互协作完成，由于考试时不允许协作，每个同学都应独立完成这些设计作业。这样，在考试时就能再次运用，证明你

4、具有一个工程师应有的独立工作能力。课程概述 平时作业要求同学们按组合作，各班依学号序 每8人一组，每班分为5个组 ，各组长自由推举。下次课 班长报出组长名单。 课题讨论、报告及其成绩都将以组为单位进行。组长要注意，用最好的作业和同学参加课堂讨论、报告，因为得到的成绩被视为小组每个同学的成绩。课程概述成绩的评定 考勤为10分，缺勤一次扣2分，缺勤4次取消本课程成绩；迟到一次扣0.5分，迟到9次，取消本课程成绩。 平时作业为10分，作业缺交一次扣2分，6次不交，取消本课程成绩。 期末考试成绩为80分。 平时测验、作业、讨论的评定成绩都将影响总成绩，全员平均成绩以上的不扣分，平均成绩以下的将在总成绩

5、中扣分，最多扣10分。 注意：可以有3次缺勤、8次迟到、5次不交作业，每次作业马马乎乎都得零分，只要考试得88分就可以得到总成绩的及格分60。1.1 机械产品的几何量精度设计概述 本节介绍机械产品的几何量精度设计的基本概念和基本任务，以及减速器的几何量精度设计的具体内容。 1.1.1 机械产品的几何量精度设计 机械产品设计： 总体开发、方案设计、运动设计、结构设计、强度和刚度设计和精度设计。几何量精度设计是机械产品精度设计中的重要内容。几何量精度设计是否正确、合理，对机械产品的使用性能和制造成本，对企业生产的经济效益和社会效益都有着重要的影响，有时甚至起决定性作用。卧式车床加工螺纹的传动原理图

6、卧式车床的传动原理图车削圆柱面时传动原理图CA6140主轴箱图CA6140主轴图CA6140进给箱图机械：是机器和机构的总称。 机器：是具有确定相对运动，能代替人们劳动完成有益功或进行机械能转换的构件或常用机构组合而成。 机构：是具有确定相对运动的构件组合体。机器，在不研究做功或能量转换时，都可以称为机构。 构件：是运动的单元。它是由一个或多个零件固联而成，如滚动轴承。也可称为部件。 零件：是制造单元。如滚动轴承的内圈、外圈、 滚动体、保持架等。 机械产品的构成1.1.1 机械产品的几何量精度设计几何量精度设计的基本概念 机械产品的几何量精度设计是指按照机械产品的使用功能要求和机械加工及检测的

7、经济合理的原则，对构成机械产品的零部件确定配合部位的配合性质；确定各个零件上各处的尺寸精度、形状和位置精度、表面质量以及零件上典型表面精度；确定机械产品在轴向上的定位精度(涉及尺寸链计算和确定轴向尺寸公差)等。1.1.1 机械产品的几何量精度设计几何量精度设计的任务 机械产品的几何量精度设计的主要任务如下。(1)在机械产品的总装配图和部件装配图上，确定其各零件配合部位的配合代号和其他技术要求，并将配合代号和相关要求标注在装配图样上。(2)确定组成机械产品的各零件上各处尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度要求以及典型表面(如：键、圆锥、螺纹、齿轮等)公差要求等内容，并在零件图上进行正确标注。1.

8、1.2 几何量精度要求的提出 设计依据：产品的使用性能要求。（定性）机构形位公差设计 联轴节技术要求轴线容许角位移: 0.05/100轴线容许径向位移：0.05 见机械设计手册 第4卷 41-13页 表41.1-6，徐灏，机械工业出版社，第2版1.1.2 几何量精度要求的提出设计要求1）联轴器处的角度公差要求；2）电机轴与齿轮箱轴的等高要求； 3）齿轮箱的轮廓尺寸要求；装配技术要求1）齿轮箱轴两轴承孔A、B轴线的同轴度要求；2）齿轮箱轴两轴承孔A、B轴线对安装面E的平行度要求；3）齿轮箱轴上的齿轮齿顶圆对A、B轴线的径向跳动要求；4）齿轮箱轴上的齿轮端面对A、B轴线的端面跳动要求；5）齿轮箱轴

9、两轴承轴颈与轴承的配合要求；6）齿轮箱两轴承安装孔与轴承的配合要求；7）齿轮箱轴上的齿轮与其安装轴颈的配合要求；8）齿轮箱轴输入端部与联轴器的配合要求；9）齿轮箱轴与安装面E的距离尺寸要求；1.1.2 几何量精度要求的提出10）电机轴与齿轮箱轴的同轴度要求；11）电机轴与其安装基面的平行度要求；12）电机轴与其安装基面的距离尺寸要求（修配垫块保证）；13）安装基面的平面度要求；零件的技术要求（根据装配要求确定）轴箱体端盖齿轮1.1.2 机械产品的几何量精度设计实例 1. 减速器的基本工作原理 如图1.1所示减速器的工作原理是由电机或其他运动源通过输入轴的轴端键5配合驱动减速器的输入轴2转动；输

10、入轴2通过该轴的齿轮与输出轴9上带孔齿轮11啮合，将运动传递给齿轮11；齿轮11再通过输出轴上的键12带动输出轴转动，从而实现一级减速的运动传递；再通过输出轴的轴端键16将运动和转矩传递给与之相联接的其他工作机械。1.1.2 机械产品的几何量精度设计实例2. 减速器的几何量精度设计的主要内容(1)在减速器的装配图样中，确定其各零件之间配合部位的配合代号或其他技术要求，并进行图样标注，注出相关的技术要求。(2)经过尺寸链计算，确定输入轴和输出轴上各零件的轴向尺寸及其公差，以保证它们在轴向上的定位要求。(3)在减速器的各零件图中，确定各处尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度要求、键与键槽的公差以及

11、齿轮齿面公差要求等，并进行图样标注，注出相关的技术要求。减速器装配图、输出轴和箱座及输入轴的零件图如图1.1、2.1、1.3、1.34所示。1.1.2 机械产品的几何量精度设计实例1.1.2 机械产品的几何量精度设计实例3. 减速器加工、装配和使用过程中遵循的原则1)减速器的加工、装配过程由如图1.1所示可知，该减速器由二十几种零件组成，有轴承、键、销、螺栓、垫片等标准部件或标准件，有箱座、箱盖、输入轴、输出轴、端盖和轴套等非标准件，还有密封圈、调整垫片等非金属标准件等。 2)减速器的使用及修配过程当减速器使用一段时间后，其中一些易损件，如：轴承中的滚动体滚珠、密封圈、齿轮齿面等容易磨损。当磨

12、损到一定程度，就会影响减速器的使用功能。这时要求迅速更换易损件，使减速器尽快修复，从而保证减速器尽早可靠地正常工作。 1.1.3 几何量精度要求的确定机械产品零部件的几何精度要求尺寸精度要求 几何形状精度要求相互位置精度要求表面粗糙度 （零件表面微观几何形状精度要求） 几何精度设计原则互换性原则：机械零件几何参数的互换性是指同种零件在几何参数方面能够彼此互相替换的性能。 经济性原则：工艺性 、合理的精度要求、合理选材、合理的调整环节、提高寿命。 匹配性原则：根据机器或位置中各部分各环节对机械精度影响程度的不同，对各部分各环节提出不同的精度要求和恰当的精度分配，做到恰到好处，这就是精度匹配原则。

13、 最优化原则：探求并确定各组成零、部件精度处于最佳协调时的集合体。例如探求并确定先进工艺，优质材料等。 1.1.3 几何量精度要求的确定 几何精度设计的主要方法 1）类比法亦称经验法，是大多数零件要素精度设计采用的方法。 2）计算法只适用于某些特定的场合。 3）试验法设计周期较长且费用较高，因此主要用于新产品设计中个别重要要素的精度设计。发展方向：CAT在计算机辅助设计（CAD）的领域中，计算机辅助公差设计（CAT）的研究还刚刚开始。其中，不仅需要建立和完善精度设计的理论与精确设计的方法，而且要建立具有实用价值和先进水平的数据库以及相应的软件系统。 1.1.3 几何量精度要求的确定1.2 互换

14、性及实现互换性的条件 1.2.1 互换性概述1.1.3 实现互换性的条件公差标准化和技术测量 1.2 互换性及实现互换性的条件 随着机械行业的发展和科学技术的提高，经济市场需要各式各样物美价廉的机械电子产品。而组成这些技术装备和机械电子产品的各个零(部)件，在现代化的机械产品的设计、制造和使用过程中，普遍遵守一个原则“互换性”原则。1.2.1 互换性概述 互换性 所谓“互换性”，是指在机械产品装配时，从制成的同一规格的零(部)件中任意取一件，不需进行任何辅助工作(挑选、调整或修配等)，就能与其他零(部)件安装在一起而组成一台机械产品，并且达到预定的使用功能要求。互换性的种类 按互换的范围，可以

15、将互换性分为完全互换(也称绝对互换)和不完全互换(也称有限互换)。1.2.1 互换性概述 互换性的作用互换性的作用主要体现在以下3个方面。在设计方面： 能最大限度地使用标准件，因此可以简化绘图和计算工作量，使设计周期缩短，有利于机械产品更新换代和计算机软件设计技术的应用。在制造方面： 有利于组织专业化生产，使用专用设备和CAM技术。在使用和维修方面： 便于及时更换已经丧失使用功能的零(部)件，对于某些易损件可以提供备用件，这样既可以及时维修，缩短停机时间，尽快修复，又减少维修成本。1.2.2 实现互换性的条件公差标准化和技术测量 几何量公差及其标准化机械产品的零(部)件具有互换性，也就是说：相

16、互更换的两个相同规格的零(部)件，其几何参数尺寸、形状、位置以及表面微观形状等应一致。这个允许零件几何参数变动的范围称为几何量公差。几何量公差 几何量公差包括：尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度要求以及典型表面(如：键、圆锥、螺纹、齿轮等)公差。1.2.2 实现互换性的条件公差标准化和技术测量 加工误差与公差加工误差包括： 尺寸误差、几何形状误差、位置误差、表面粗糙度。区别： 误差在加工过程中产生， 公差由设计人员确定。联系：公差是误差的最大允许值。公差标准化 简单地说，公差标准化是指几何量的公差应在一定范围内进行规范、统一，并要求相关制造企业和管理机构遵照执行，相关国家标准极限与配合 。1

17、.2.2 实现互换性的条件公差标准化和技术测量 优先数和优先数系 国家标准GB/T 3211980优先数和优先数系规定十进等比数列为优先数系，并规定了四个基本系列，分别用符号R5、R10、R20和R40来表示，并依次称为R5系列、R10系列、R20系列和R40系列。R80系列为补充系列。优先数系系列R5、R10、R20和R40的公比q分别是1. 6、1. 25、1.12和1.06，它们的110常用数值见表1.1。 1.2.2 实现互换性的条件公差标准化和技术测量1.2.2 实现互换性的条件公差标准化和技术测量 技术测量 在机械产品的几何量精度设计之后，工人按照零件图上的各项要求进行加工。各个零

18、件完工之后，须通过采用适当的计量器具、正确的测量方法和数据处理方法对零件被测量检测，从而判断零件是否达到零件图纸上各公差标准的要求。只有将真正符合标准要求的零(部)件装配成机械产品，才能使机械产品发挥设计时规定的使用功能，其零(部)件才能具有互换性。 1.3.1 尺寸的术语及定义 尺寸（size） 指用特定单位表示线性长度的数值。 特定单位： 在机械制图中，图样上的尺寸通常以毫米(mm)为单位。当单位为毫米时，在标注时常将单位省略，仅标注数字。但单位不是毫米时，应标注数字和单位。 常见的长度单位： 米（m）、毫米（mm）、微米(m)、纳米（nm）换算关系为： 1m=1000mm 1mm=100

19、0m 1m=1000 nm所谓长度包括：长度、直径、宽度、高度、深度和中心距等。 基本尺寸最小极限尺寸最大极限尺寸0eies1.3.1 尺寸的术语及定义实际尺寸实际偏差1.3.1 尺寸的术语及定义1. 基本尺寸( basic size ) 基本尺寸指根据使用要求，经过强度、刚度计算和结构设计而确定的，且按优先数系列选取的尺寸。即基本尺寸应是标准尺寸，它是理论值。2. 实际尺寸( actual size ) 实际尺寸指通过测量获得的尺寸。（并非尺寸的真值。） 3. 极限尺寸（limits of size） 理论值 极限尺寸指允许尺寸变化的两个界限值。最大极限尺寸 Dmax、dmax最小极限尺寸

20、Dmin、dmin1.3.2 尺寸偏差和公差 1. 尺寸偏差尺寸偏差指某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为尺寸偏差(简称：偏差)。极限偏差 当极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为极限偏差；实际偏差 当实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为实际偏差。尺寸偏差是代数差，所以偏差可能是正值、负值或零。因此偏差除零外，需冠以符号。1.3.2 尺寸偏差和公差1)极限偏差极限偏差有上偏差和下偏差。上偏差指最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。轴用es表示，孔用ES表示。下偏差指最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。轴用ei表示，孔用EI表示。 2)实际偏差实际偏差：轴用ea表示，孔用Ea表示。1.3.2 尺

21、寸偏差和公差 2. 尺寸公差（Tolerance） 尺寸公差简称公差，指允许实际尺寸变动的量(或范围)。公差常用 “ Th、Ts ” 表示。公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值，也等于上偏差与下偏差之代数差的绝对值。公差表示一个变动范围，所以公差数值前不能冠以符号。有关尺寸、偏差和公差的名称、代号及计算公式见表2.1。由于公差和偏差的数值与尺寸相差较大，不便用同一比例表示， 故采用公差带图。在公差带图中：零线：表示基本尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差，零线以上为正，以下为负。尺寸公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域。公差带有两个基本参数，即公差带大小与位置。

22、大小由标准公差确定，位置由基本偏差确定。孔轴0基本尺寸ESEIeseiThT s+-3. 零线与公差带1.3.2 尺寸偏差和公差基本偏差是用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。标准规定：一般以靠近零线的那个极限偏差作为基本偏差。当公差带位于零线上方时，其基本偏差为下偏差，反之，当公差带位于零线下方时，其基本偏差为上偏差。注意：对跨在零线上的（对称分布）ES（es）或EI（ei）均可作为基本偏差。5、标准公差 国家标准规定的，用确定公差带大小的任一公差。孔轴0基本尺寸ESEIeseiThT s+-4. 基本偏差1.3.2 尺寸偏差和公差公差与极限偏差的比较两者区别：两个不同的概念从数值上

23、看：极限偏差是代数值，正、负或零值是有意义的；而公差没有正负号的绝对值，也不能为零从作用上看：极限偏差用于控制实际偏差，是判断完工零件是否合格的根据，而公差则控制一批零件实际尺寸的差异程度。从设计上看：公差表示精度的要求，反映精度设计要求的高低；极限偏差表示公差带的位置，影响配合的松紧程度。从工艺上看：对某一具体零件，公差大小反映加工的难易程度，即加工精度的高低，它是制定加工工艺的主要依据，而极限偏差则是调整机床决定切削工具与工件相对位置的依据。两者联系：公差是上、下偏差之代数差的绝对值，所以确定了两极限偏差也就确定了公差。2.1.3 尺寸偏差和公差 表2.1 有关尺寸、偏差和公差的名称、代号

24、及计算公式表配合(fit)是指基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。0+-基本尺寸孔轴孔轴孔轴1.3.3 配合的术语及定义1.3.3 配合的术语及定义轴和孔的概念1. 狭义的轴和孔狭义的轴指工件的圆柱形外表面；狭义的孔指工件的圆柱形内表面；轴为被包容面；孔为包容面。1.3.3 配合的术语及定义轴和孔的概念2. 广义的轴和孔广义的轴指由单一尺寸确定的外表面。如：键由单一尺寸宽度b尺寸确定的两平行平面组成外表面。轴是被包容面，如图1.4(c)所示为键被键槽包容。广义的孔指由单一尺寸确定的内表面。如：键槽由单一尺寸宽度B尺寸确定的两平行平面组成内表面。键槽是孔，是包容面。键槽指轴槽(如图

25、1.4(a)所示)和轮毂槽(如图1.4(b)所示)。键槽(轴槽或轮毂槽)包容键。 轴和孔的概念(a) 轴槽 (b) 轮毂槽 (c) 键与轴槽、轮毂槽的配合 图1.4 键与键槽轴和孔的概念又如：如图1.5所示，若方轴的宽度a等于方孔的宽度A；又方轴的高度b等于方孔的高度B。当方轴放入方孔中，则组成两组轴与孔的结合。它们都是广义的轴和孔。 (a) 方孔 (b) 方轴图1.5 方轴与方孔 1) 基孔制 是基本偏差一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度。其孔为基准孔，标准规定基准孔的下偏差为零，基准孔的代号为“H”。1. 配合与基准制1.3.3 配合的术语及定义1) 基孔制

26、孔轴间隙配合过渡配合过渡或过盈配合过盈配合基准孔轴轴轴轴轴轴轴0基本尺寸+-1.3.3 配合的术语及定义2) 基轴制 是基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。其轴为基准轴，标准规定基准轴的上偏差为零，基准轴的代号为“h”。 1.3.3 配合的术语及定义2) 基轴制轴孔0基本尺寸+-间隙配合过渡配合过渡或过盈配合过盈配合基准轴孔孔孔孔孔孔孔1.3.3 配合的术语及定义孔的实际尺寸-相配合的轴的尺寸 = “+”间隙 “X” “-”过盈“Y”间隙过盈2. 间隙与过盈1.3.3 配合的术语及定义注意：间隙数值前必标“+”号，如+0.025mm。 过盈数值前必标“

27、-”号，如-0.020mm。 “+”，“-”号在配合中仅代表间隙与过盈的意思。不可与一般数值大小相混。2. 间隙与过盈1.3.3 配合的术语及定义间隙配合：孔的公差带完全在轴的公差带之上，即具有间隙的配合。特点：孔公差带在轴公差带之上。（包括Xmin=0）最大间隙Xmax=Dmax-dmin=ES-ei 表示间隙配合中最松状态。最小间隙Xmin=Dmin-dmax=EI-es 表示间隙配合中最紧状态。孔XmaxXmin0+-轴3. 间隙配合1.3.3 配合的术语及定义过盈配合：孔的公差带完全在轴的公差带之下，即具有过盈的配合。特点：孔公差带在轴公差带之下最大过盈 Ymax=Dmin-dmax=

28、EI-es 表过盈配合中最紧状态。最小过盈 Ymin=Dmax-dmin=ES-ei 表过盈配合中最松状态。 Ymin=0时标准规定仍属过盈配合注意：Ymax、Ymin表示过盈配合中过盈变动的两个界限值。Ymin=0、Xmin=0两者概念不同。Xmin=0=Dmin-dmax=0 最紧状态，孔公差带在轴之上；Ymin=0=Dmax-dmin=0 最松状态，轴公差在孔之上。轴0+-YmaxYmin孔4. 过盈配合1.3.3 配合的术语及定义过渡配合：孔的公差带与轴的公差带相互交迭，任取其一孔与轴相配，可能是间隙配合，也可能是过盈配合。特点：孔公差带与轴的公差带相互交叠。最大间隙 Xmax=Dma

29、x-dmin=ES-ei 表过渡配合中最松的状态。最大过盈 Ymax=Dmin-dmax=EI-es 表过渡配合中最紧的状态。注意：Xmax、Ymax表过渡配合中允许间隙和过盈变动的两个界限值；在过渡配合中，可能发生间隙或过盈 孔轴0+-XmaxYmax5. 过渡配合1.3.3 配合的术语及定义定义：标准将允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。各类配合的配合公差数值间隙配合 Tf=|Xmax-Xmin|=Th+Ts过渡配合 Tf=|Xmax-Ymax|=Th+Ts过盈配合 Tf=|Ymax-Ymin|=Th+Ts注意：配合公差没有正负含义，对于各类配合，其配合公差等于相互配合的孔公差和轴公差之和

30、； Tf=Th+Ts说明了配合精度的高低是由相互配合的孔和轴精度所决定。配合公差反映配合精度，配合种类反映配合性质。6. 配合公差1.3.3 配合的术语及定义配合公差的特性也可用配合公差带来表示。 配合公差带的图示方法，称为配合公差带图。特点：零线以上的纵坐标为正值，代表间隙；零线以下的纵坐标为负值，代表过盈；符号代表配合公差带。当配合公差带完全处在零线上方时，是间隙配合；当配合公差带完全处在零线下方时，是过盈配合；当配合公差带完全跨在零线上时，是过渡配合。配合公差带的上下两端的纵坐标值，代表孔、轴配合的极限间隙或极限过盈值。 配合公差带图能直观反映配合的特性。注意：配合公差带图与公差带图不同

31、6. 配合公差1.3.3 配合的术语及定义 过渡配合 0-18 -18 +25 +23+60 m 间隙配合 +66 -50 m 过盈配合 -59配合公差带图1.3.3 配合的术语及定义1.3.3 配合的术语及定义表1.3 配合的特征、计算公式归纳汇总表1.4 极限与配合国家标准的主要内容及规定实现“尺寸公差和配合”标准化，就必须掌握标准的有关内容和规定，为应用标准打下基础。极限与配合标准对不同基本尺寸，按标准公差系列（公差带大小或公差数值）标准化和基本偏差系列（公差带位置）标准化原则来制定。1.4.1 标准公差系列标准公差(IT:International Tolerance)是国家标准规定极

32、限与配合国家标准中列出的任一公差数值。表1.5列出了国家标准(GB/T 1800.31998)规定的机械制造行业常用尺寸(尺寸至500mm)的标准公差数值。 标准公差的数值与标准公差等级和基本尺寸分段有关。1.4.1 标准公差系列表1.5 标准公差数值表标准公差等级：国标规定标准公差分为20个等级，标准公差等级代号由符号IT和阿拉伯数字组成，即IT01、IT0、IT1、IT2、IT18，用以确定尺寸精确程度的等级。标准公差的特点IT6可读作：标准公差6级或简称6级公差。同一基本尺寸的孔与轴，其标准公差数值大小应随公差等级的高低而不同。公差等级，公差值， IT01最高、IT18最低。公差是加工误

33、差的允许值，同一等级的公差具有具有同等精确程度和相同的加工难易程度。总之，标准公差的数值，一与公差等级有关，二为基本尺寸的函数。1.4.1 标准公差系列1.4.1 标准公差系列2)公差等级系数公差等级系数是IT5IT18各级标准公差所包含的公差单位数。它采用R5优先数系中的常用数值。高精度的IT01、IT0、IT1的标准公差与基本尺寸呈线性关系。（主要考虑测量误差）公差等级IT2IT的标准公差数值在IT1和IT5的数值之间大致按等比数列递增，其公比q= (IT5/IT1)，见表1.5。1.4.1 标准公差系列表1.5 基本尺寸不大于500mm的标准公差数值计算公式1.4.1 标准公差系列3)标

34、准公差因子标准公差因子是用以确定标准公差的基本单位，它是基本尺寸的函数。尺寸公差是用来控制加工误差和测量误差的，因此其公差值大小应符合加工误差和测量误差的变化规律，这样才能经济合理。1.4.1 标准公差系列4)基本尺寸分段基本尺寸至500mm范围内分为主段落和中间段落。标准公差数值表中体现13个主段落，轴、孔的基本偏差数值表中体现25个中间段落。见表1-7。 所以，式(1-1)中的基本尺寸D(d)为每一尺寸段中首、尾两个尺寸的几何平均值，即 式中 D1(d1) 尺寸分段中首位尺寸，D表示孔尺寸，d表示轴尺寸。 D2(d2)尺寸分段中末尾尺寸，D表示孔尺寸，d表示轴尺寸。1.4.1 标准公差系列

35、5)标准公差数值计算 基本尺寸至500的各公差等级的标准公差数值计算公式见P14-15 。【例2.1】 某轴的基本尺寸为25 mm，求IT6的标准公差数值。【解】 25 mm在1830 mm的尺寸段内，该尺寸段首、尾两个尺寸的几何平均值为 d=23.238(mm) 由式(1-1)和表1.6可得 i = 0.45 + 0.001D(d)= 0.45+0.001d= 0.45+0.00123.238 1.307 IT6 =10i=101.307 13 m 按上述方法即可得到标准公差数值表中各个公差数值，见表1-8。1.4.2 基本偏差系列 基本偏差 是确定零件公差带相对零线位置的上偏差或下偏差，它

36、是公差带位置标准化的唯一指标，一般为靠近零线的那个偏差。1.4.2 基本偏差系列1)基本偏差的种类及其代号基本偏差代号用拉丁字母表示。小写代表轴，大写代表孔。在26个拉丁字母中去掉5个容易混淆的字母I (i)、L(l)、O(o)、Q(q)、W(w)，再增加7个双写字母CD(cd)、EF(ef)、FG(fg)、JS(js)、ZA(za)、ZB(zb)、ZC(zc)，作为28种基本偏差代号。标准用28种基本偏差代号代表了轴、孔各有28种公差带位置，构成了28个基本偏差系列，如基本偏差系列图所示，它表示基本尺寸相同的28种轴、孔基本偏差相对零线的位置。轴或孔公差带由公差带大小和公差带相对零线的位置构

37、成。由于公差带相对零线的位置由基本偏差确定，公差带的大小由公差等级确定，因此，公差带代号由基本偏差代号和公差等级数字表示。例如：H8、F7、J7、P7、U7等为孔的公差带代号；h7、g6、r6、p6、s7等为轴的公差带代号。孔的基本偏差系列ARSTPCDEFFGCDEHYBGJSKMNUVXZZAZBZCF基本尺寸0+-孔J基轴制：A H 通常形成间隙配合J N 通常形成过渡配合P ZC 通常形成过盈配合基准轴基孔制：a h 通常形成间隙配合j n 通常形成过渡配合p zc 通常形成过盈配合+rafgdefcdbhjsjkmnpstuxzzazbzcgecfvy基本尺寸0-轴基准孔轴的基本偏差

38、系列孔的基本偏差系列(a) 孔的基本偏差系列图图 轴和孔的基本偏差系列图及其特征 轴的基本偏差系列(b) 轴的基本偏差系列图图2.14 轴和孔的基本偏差系列图及其特征1.4.2 基本偏差系列由上图可看出，轴、孔的各基本偏差图形是基本对称的，它们的性质和规律见表2.6。表2.6 基本偏差的性质与规律1.4.2 基本偏差系列2)基本偏差数值(1)轴的基本偏差数值轴的基本偏差是以基孔制配合为基础的，依据各种配合要求，从生产实践经验和有关统计分析的结果整理出一系列轴的基本偏差计算公式(见有关国家标准)，表1-9列出基本尺寸500mm的常用基本偏差计算公式，表中的d是基本尺寸段的几何平均值。经计算后圆整

39、得出轴的基本偏差数值，见表1-10。因此，可根据基本尺寸、轴的基本偏差代号和公差等级查表1-10获得轴的基本偏差数值。注意：需明确该轴的基本偏差是上偏差还是下偏差。另一个极限偏差数值(上偏差或下偏差)按照轴的极限偏差与标准公差之间的关系求得。如：30k6，该轴的基本偏差数值为：ei=+0.002；该轴的标准公差(查表1-8)IT=0.013，则另一个极限偏差为：es=+0.015。 表2.8 基本尺寸500mm轴的基本偏差数值表 (m) 表2.8 基本尺寸500mm轴的基本偏差数值表续表 1.4.2 基本偏差系列(2) 孔的基本偏差数值基本尺寸500mm时，孔的基本偏差是从轴的基本偏差换算得来

40、的。换算原则：在孔、轴为同一公差等级或孔比轴低一级配合条件下，当基孔制配合中轴的基本偏差代号与基轴制配合中孔的基本偏差代号相当，换同名字母时(称为同名配合) ，配合性质要完全相同。 1.4.2 基本偏差系列基于上述原则，在孔的基本偏差换算时，需按以下两种规则进行计算。 （1）通用规则：用同一字母表示的孔、轴基本偏差的绝对值相等，符号相反。即： ES=-ei 或 EI=-es应用范围：AH，IT8的K、M、N和 IT7的P ZC。（2）特殊规则：用同一字母表示孔、轴基本偏差时，孔基本偏差和轴的基本偏差符号相反，而绝对值相差一个值。即： ES= -ei + = ITn IT(n-1)应用范围： I

41、T8的K、M、N和 IT7的P ZC。1.4.2 基本偏差系列表2.9 通用规则的孔的基本偏差与轴的基本偏差之间的换算关系表2.10 特殊规则的孔的基本偏差与轴的基本偏差之间的换算关系 1.5 公差与配合的选择原则了解数量众多的公差带中的国家标准规定的孔、轴的一般、常用和优先选用的公差带。了解国家标准规定的孔、轴的一般、常用和优先选用的公差带。确定基准制、公差等级与配合种类。公差与配合的选择原则实质上是尺寸的精度设计1.5.1一般、常用、优先轴公差带GB/T 1800.3-1998规定了20个标准公差等级和孔、轴各28个基本偏差，孔轴可得到543（孔）、544（轴）种不同的公差带。GB/T 1

42、800.4-1999对公差带作了限制：500mm，孔：202种；轴：204种公差带；500-3150mm，孔：82种；轴：79种公差带。GB/T 1801-1999对公差带作了进一步的限制，以降低成本，方便使用。一般、常用、优先轴公差带 1.尺寸公差带国家标准: 20个公差等级、28种基本偏差孔公差带： 20273 = 543 (J6、J7、J8)轴公差带: 20274 = 544 (j5、j6、j7、j8)选用原则：选用公差带时，应按优先、常用、一般、任意公差带的顺序选用 共116种，其中常用公差带（方框内）46种，优先公差带（内）13种。一般、常用、优先孔公差带 不大于500毫米一般、常用

43、优先孔公差带 共105种，其中常用公差带（方框内）31种，优先公差带（括号内）13种。基孔制中有59种常用配合，13种优先配合。基轴制有47种常用配合，13种优先配合 。1.5.2 基准配合制的选择 1. 基孔配合制的选择 一般情况下，优先采用基孔配合制。 2. 基轴配合制的应用场合1)用冷拉钢制圆柱型材制作光轴作为基准轴 这一类圆柱型材的规格已标准化，尺寸公差等级一般为IT7IT9。它作为基准轴，轴径可以免去外圆的切削加工，只要按照不同的配合性质来加工孔，可实现技术与经济的最佳效果。1.5.2 基准配合制的选择 2) “一轴多孔”，而且构成的多处配合的松紧程度要求不同的场合 所谓“一轴多孔”

44、指一轴与两个或两个以上的孔组成配合。如图2.18(a)所示内燃机中活塞销与活塞孔及连杆套孔的配合，它们组成三处两种性质的配合。如图2.18(b)所示采用基孔配合制，轴为阶梯轴，且两头大中间小，既不便加工，也不便装配。1.5.2 基准配合制的选择 (a) 内燃机中活塞销与活塞孔及连杆套孔的配合1活塞销；2活塞；3连杆小头孔 图2.18 一轴多孔且配合性质不同场合应用基轴制的选择示例1.5.2 基准配合制的选择 (b) 基孔制配合的孔、轴公差带和孔、轴 (c) 基轴制配合的孔、轴公差带和孔、轴图2.18 一轴多孔且配合性质不同场合应用基轴制的选择示例1.5.2 基准配合制的选择3)轴为标准件或标准

45、部件(如：键、销、轴承等) 如图1.1中的轴承外圈外径与箱座孔的配合(110J7)、输出轴上键与输出轴上的键槽的配合16 N9/h8和键与齿轮毂槽的配合16Js9/h8)均采用基轴配合制。4). 非基准制应用的场合 国家标准规定：为了满足配合的特殊需要，允许采用非基准制配合，即采用任一孔、轴公差带(基本偏差代号非H的孔或h 的轴)组成的配合。如右图的端盖与轴承孔的配合，及P32图1-14。k6f50f110J7J7f110f91.5.3 尺寸公差等级的选择 1. 公差等级的选择原则在满足使用性能的前提下，尽量选取较低的公差等级。所谓“较低的公差等级”是指：假如IT7级以上(含IT7)的公差等级

46、均能满足使用性能要求，那么，选择IT7级为宜。它既保证使用性能，又可获得最佳的经济效益。IT01 IT1 用于量块的尺寸公差（相当于量块的1、2、3级精度）IT1 IT7 用于量规的尺寸公差，这些量规常用于检验 IT6 IT16的孔和轴IT2 IT5 用于非常精密配合及精密量规(滚动轴承各零件的配合)IT5 IT10 用于有精度要求的重要和较重要配合 (5、6级：精密； 7、8级：一般精度；9、10级：一般要求）IT11、IT12 用于不重要的配合IT12 IT18 用于非配合尺寸 （未注尺寸精度、毛坯公差等） 1.5.3 尺寸公差等级的选择 2. 公差等级的选择方法1)类比法。 即经验法。所

47、谓类比法，就是参考经过实践证明合理的类似产品的公差等级，将所设计的机械(机构、产品)的使用性能、工作条件、加工工艺装备等情况与之进行比较，从而确定合理的公差等级。对初学者来说，多采用类比法，此法主要是通过查阅有关的参考资料、手册，并进行分析比较后确定公差等级。类比法多用于一般要求的配合。2) 计算法。 所谓计算法是指根据一定的理论和计算公式计算后，再根据极限与配合的标准确定合理的公差等级。即根据工作条件和使用性能要求确定配合部位的间隙或过盈允许的界限，然后通过计算法确定相配合的孔、轴的公差等级。计算法多用于重要的配合。3. 采用类比法确定公差等级应考虑的几个问题1)了解各个公差等级的应用范围。

48、公差等级的应用范围见P32.2)熟悉各种工艺方法的加工精度。公差等级与加工方法的关系见表1-20。公差等级的应用范围二、极限与配合的选用公差等级的选用 选择考虑：6.熟悉常用公差等级的应用 5.在非基准制配合中，有的零件精度要求不高，可与相配合零件的公差等级之差23级。 1.5.3 尺寸公差等级的选择 3)轴和孔的工艺等价性。基本尺寸不大于500mm时，高精度(IT8)孔比相同精度的轴难加工，为使相配的孔与轴加工难易程度相当，即具有工艺等价性，一般推荐孔的公差等级比轴的公差等级低一级；通常6、7、8级的孔分别与5、6、7级的轴配合。低精度(IT8)的孔和轴采用同级配合。4)相配件或相关件的结构

49、或精度 配合精度要求不高时，允许孔、轴公差等级相差2级或2级以上，以降低加工成本。如图1.14中95K7/d11、60D10/js65)协调与相配零(部)件的精度关系。例如：与滚动轴承配合的轴或孔的公差等级应与滚动轴承的公差等级相匹配。又如：带孔的齿轮，其孔的公差等级是按照齿轮的精度等级(查表11-21)选取的；而与齿轮孔相配合的轴的公差等级应与齿轮孔的公差等级相匹配，如图1.1中56H7/h6。各种加工方法可能达到的公差等级1. 孔、轴间是否有相对运动2. 孔、轴间的受载情况3. 孔和轴的定心精度要求4. 带孔零件和轴的拆装情况5. 孔和轴工作时的温度6. 装配变形7. 生产类型1.5.4

50、配合的选择 1.5.4 配合的选择 1. 配合选择的方法 配合的选择方法有类比法、计算法和试验法3种。1)类比法。同公差等级的选择相似，大多通过查表将所设计的配合部位的工作条件和功能要求与相同或相似的工作条件或功能要求的配合部位进行分析比较，对于已成功的配合作适当的调整，从而确定配合代号。此选择方法主要应用在一般、常见的配合中。2）计算法。计算法主要用于两种情况： 一是用于保证与滑动轴承的间隙配合，当要求保证液体摩擦时，可以根据滑动摩擦理论计算允许的最小间隙，从而选定适当的配合； 二是完全依靠装配过盈传递负荷的过盈配合，可以根据要求传递负荷的大小计算允许的最小过盈，再根据孔、轴材料的弹性极限计

51、算允许的最大过盈，从而选定适当的配合。1.5.4 配合的选择 3)试验法。试验法主要用于新产品和特别重要配合的选择。这些部位的配合选择，需要进行专门的模拟试验，以确定工作条件要求的最佳间隙或过盈及其允许变动的范围，然后，确定配合性质。这种方法只要实验设计合理、数据可靠，选用的结果比较理想，但成本较高。2. 配合选择的任务 当基准配合制和孔、轴公差等级确定之后，配合选择的任务是：确定非基准件(基孔配合制中的轴或基轴配合制中的孔)的基本偏差代号。3. 配合选择的步骤采用类比法选择配合时，可以按照下列步骤选择。1)确定配合的大致类别。根据配合部位的功能要求，确定配合的类别。功能要求及对应的配合类别见

52、表1-23，可按表中的情况进行。2)根据配合部位具体的功能要求，通过查表，比照配合的应用实例，参考各种配合的性能特征(见表1.21表1.23)，选择较合适的配合。即确定非基准件的基本偏差代号。1.5.4 配合的选择4. 各类配合的选择 各类配合的选择主要依据配合部位的功能要求、各类配合的性能特征选择松紧合适的配合。1)间隙配合的选择 间隙配合主要应用的场合：孔轴之间有相对运动和需要拆卸的无相对运动的配合部位。2)过渡配合的选择 过渡配合主要应用的场合：孔与轴之间有定心要求，而且需要拆卸的静联接(即无相对运动)的配合部位。3)过盈配合的选择 过盈配合主要应用的场合：孔与轴之间需要传递扭矩或准确定

53、心的静联接(即无相对运动)的配合部位。类比法了解本机构的工作条件及性能了解同类机构的设计要求、性能及实践结果 了解标准公差带形成配合的特征间隙配合:考虑运动特性、运动条件及运动精度,温度 等条件由 Xmin = 基本偏差 ,按Xmin确定基本偏差代号1.5.4 配合的选择1) 间隙配合的选择 主要应用的场合：孔轴之间有相对运动和需要拆卸的无相对运动的配合部位。各种间隙配合的性能特征过渡配合:考虑对中精度和对拆卸的要求,用于定位精 度比较高,并要求可拆卸的相对静止的联结一般按 Xmax确定基本偏差代号 1.5.4 配合的选择2) 过渡配合的选择 过渡配合主要应用的场合：孔与轴之间有定心要求，而且

54、需要拆卸的静联接(即无相对运动)的配合部位。各种过渡配合的性能特征 过盈配合:考虑负荷的大小、特性、所用材料的许用 应力,装配条件,装配变形及温度等过盈小:用键传递扭矩 好拆卸过盈大:靠结合力传递扭矩 不好拆卸为保证联结强度,按 Ymin 选取基本偏差代号1.5.4 配合的选择3) 过盈配合的选择 过盈配合主要应用的场合：孔与轴之间需要传递扭矩或准确定心的静联接(即无相对运动)的配合部位。各种过盈配合的性能特征 无 相 对 运 动 传 递 转 矩精 确同 轴永 久配 合 过盈配合可 拆结 合过渡配合或基本偏差为H(h)间隙配合+紧固件不要求精确同轴稍大的间隙配合+紧固件不需要传递转矩（定位要求

55、）过渡配合或小的过盈配合有相对运动只有移动基本偏差为H(h) 、G(g)等间隙配合转动或移动转动和移动的复合运动基本偏差为A-F(a-f) 间隙配合配合类别选择的一般方向1 结合件间有相对运动 轴向移动件间的间隙要比旋转运动件的间隙大。 高速回转运动要比低速回转运动的间隙大 运动的准确性要求高或回转精度要求高，间隙应小。 当支撑数目多时，为补偿位置误差的影响间隙大。 润滑油的粘度大时间隙应稍大。1.5.4 配合的选择配合基本偏差 特 点应用说明最 小间 隙运动 间 隙 配 合a,b特 大应用很少 c很 大松弛用于工作条件差，受力变形，或为了装配，而必须保证有较大的间隙时，推荐H11/c11 d

56、大松转一般用于IT7-IT10。常用于密封盖、孔转皮带轮与轴的配合。也适用于大直径滑动轴承配合。 e明 显易转多用于IT7、IT8、IT9级，适用于大跨距支承，多支点支承配合，高等级的e适用于大的、高速、重载支承。 f适 中正常多用于IT6、IT7、IT8级的一般转动配合。当温度影响不大时，广泛用于如齿轮箱、小电动机、泵等转轴与滑动支承的配合。 g很 小滑动多用于IT5、IT6、IT7级。配合间隙很小，制造成本高，除很轻负荷的精度装置外，不推荐用于转动配合。最适于不回转的精密滑动配合。 h无不动多用于IT4-IT11。最小间隙虽为零，但多少有点间隙，广泛用于无相对转动的零件，作为一般的定位配合

57、，如果温度变化不大，也可用于精密滑动配合。优先配合选用说明1 间隙配合H11c11C11h11间隙量非常大，用于很松、转动很慢的动配合；要求大公差与大间隙量的外露部件；要求装配方便的很松的配合。H9d9D9h9间隙量很大的自由转动配合，用于精度非主要要求时，或有大的温度变动、高转速或大的轴颈压力时。H8f7F8h7间隙不大的转动配合。用于中等转速与中等轴颈压力的精确转动；也可用于装配较容易的中等定位配合。H7g6G7h6间隙很小的滑动配合。用于不希望自由转动，但可以自由移动和滑动；也可用于要求明确的定位配合。H7h6H8h7H9h9H11h11在最小实体条件下的间隙量由公差等级决定。在最大实体

58、条件下的间隙为零。均为间隙定位配合，零件可自由装拆，而工作时一般相对静止不动。（1）大间隙 大间隙配合，用于不重要的配合或高温及工作条件较差处的配合。 管道法兰连接配合，外径采用很松的配合H12/b12H12/h121.5.4 配合的选择（2）正常间隙 基本偏差D(d)E(e)为较大间隙配合，使用于IT6IT11级。图为C616尾架部位，偏心轴815与尾架体802有前后两孔相配合，为补偿尾架体前后两孔同轴度误差，及便于装配，采用较松的配合H8/d8。偏心轴与尾架体配合 配合的间隙较大，多用于精度要求不高、易于转动的支撑，如球磨机、轧钢机等重型机械的滑动轴承、密封盖与轴的配合；或用与大跨距支撑和

59、多支点支撑内燃机主轴承H8/e7 为较小间隙的配合，用于精密机构、转速较低的滑动配合，如分度头的主轴与轴承配合，还用于同轴度要求较高，工作中要求能快速装拆的定位配合。钻套及衬套的配合H7/g6H7/n61.5.4 配合的选择 IT1IT12都可用，常用于有低速滑动的配合，或用于要求精确定心的、便于拆卸的静联接的配合。最小间隙配合车床尾座配合（3）小间隙H6/h53 承受载荷的性质在过盈配合中，承受动载荷要比承受静载荷的过盈大。在间隙配合中，承受动载荷要比承受静载荷的间隙小。4 定心精度的要求结合件间定心精度要求高时，当有相对运动时，间隙应小；当无相对运动时，过盈应小。5 工作温度若孔的温度高于轴温,对过盈配合,过盈应大;对间隙配合,间隙应小。若轴的温度高于孔温,对过盈配合,过盈应小;对间隙配合,间隙应大。2 结合件间无相对运动结合件间靠过盈来保证传递较大转矩或轴向力时过盈应大；如果加附加紧固件而不单纯靠结合面间的过盈，过盈小。配合基本偏差 特 点 应 用 说 明平均间隙或过盈过盈概率过渡配合jsj平均间隙较小1%多用