互换性与测量技术基础chap8课件

互换性与测量技术根底(第八章)陈忠博士副教授互换性与测量技术根底(第八章)陈忠博士副教授1第八章圆锥的公差与配合概述圆锥几何参数误差对圆锥配合的影响圆锥的公差与配合第八章圆锥的公差与配合概述2概述圆锥配合分类

1圆锥配合是由根本圆锥直径和根本圆锥角或根本锥度一样的内、外圆锥形成的。

2圆锥配合与圆柱配合的主要区别是：根据内、外圆锥相对轴向位置不同，可以获得间隙配合、过渡配合或过盈配合。

3圆锥结合的特点：容易实现严密配合，配合形成的间隙或过盈可调整，可自动定心。

4间隙配合。这类配合有间隙，在装配和使用过程中，间隙量的大小可以调整，零件易拆卸。如车床主轴圆锥轴颈与圆锥滑动轴承的配合。

5过盈配合。这类配合有过盈，过盈量的大小可通过圆锥的轴向移动来调整。具有自锁性，用以传递扭矩。广泛用于锥柄刀具，如铰刀、钻头等的锥柄与机床主轴的配合。

6过渡配合这类配合很严密，可以防止漏水和漏气。如内燃机中汽阀与阀座的配合。为使圆锥面接触严密，必须成对研磨，因而这类圆锥不具有互换性。概述圆锥配合分类

1圆锥配合是由根本圆锥直径和根本圆锥角或3圆锥结合与圆柱结合比较圆锥结合与圆柱结合比较4圆锥配合的根本参数圆锥几何参数术语定义

1圆锥：一条与轴线成一定角度，且一端相交于轴的直线段(母线)，绕该轴线旋转一周所形成的旋转体称为圆锥。

2圆锥角(α)：在通过圆锥轴线的截面内，两条素线间的夹角称为圆锥角。圆锥配合的根本参数圆锥几何参数术语定义

1圆锥：一条与轴线5圆锥配合的根本参数圆锥几何参数术语定义

3圆锥直径(D，d，xd)：圆锥在垂直于轴线截面上的直径。

4圆锥长度(L)：最大圆锥直径与最小圆锥直径之间的轴向距离。

5锥度(C)：两个垂直于圆锥轴线截面的圆锥直径差与该两截面间的轴向距离之比。圆锥配合的根本参数圆锥几何参数术语定义

3圆锥直径(D，d6一般用途圆锥的锥度与锥角一般用途圆锥的锥度与锥角7特殊用途圆锥的锥度与锥角特殊用途圆锥的锥度与锥角8莫氏圆锥的主要尺寸和公差(1)一个基本圆锥直径、基本圆锥长度和锥度。(2)一个基本圆锥直径、基本圆锥长度和基本圆锥角。(3)两个基本圆锥直径、基本圆锥长度。莫氏圆锥的主要尺寸和公差(1)一个基本圆锥直径、基本圆锥长9一般用途圆锥的应用举例一般用途圆锥的应用举例10一般用途圆锥的应用举例一般用途圆锥的应用举例11圆锥配合的根本参数有关圆锥公差及极限的术语定义

实际圆锥

实际圆锥角

极限圆锥

极限圆锥直径

圆锥直径公差及其公差带

给定截面圆锥直径公差

极限圆锥角

圆锥角公差及其公差带圆锥配合的根本参数有关圆锥公差及极限的术语定义

实际圆锥

实12实际圆锥与实际圆锥直径实际圆锥与实际圆锥直径13极限圆锥与圆锥公差带极限圆锥与圆锥公差带14给定截面圆锥直径公差与公差带给定截面圆锥直径公差与公差带15极限圆锥角与圆锥角公差带极限圆锥角与圆锥角公差带16圆锥配合的根本参数基面距(a)：是外锥体基面(轴肩或轴端面)与内锥体基面(端面)之间的距离。基面距决定两配合锥体的轴向相对位置。轴向位移(Ea)：指相互配合的内、外圆锥从实际初始位置到终止位置移动的距离。用轴向位移可实现圆锥的各种不同配合。圆锥配合的根本参数基面距(a)：是外锥体基面(轴肩或轴端面)17圆锥配合的根本参数有关圆锥配合的术语及定义

圆锥配合

构造型圆锥配合

位移型圆锥配合

初始位置

极限初始位置

初始位置公差

终止位置

轴向位移

极限轴向位移

轴向位移公差圆锥配合的根本参数有关圆锥配合的术语及定义

圆锥配合

构造型18构造圆锥配合构造圆锥配合19位移型圆锥配合位移型圆锥配合20极限初始位置及其公差极限初始位置及其公差21极限轴向位移及其公差极限轴向位移及其公差22圆锥几何参数误差对圆锥配合的影响在装配时，将会引起基面距的变化和外表接触状况不好。基面距过大，会减小配合长度。基面距过小，又会使补偿磨损的轴向调节范围减小，从而影响圆锥配合的使用性能。影响基面距的主要因素是内、外圆锥的直径偏差和圆锥斜角偏差。圆锥几何参数误差对圆锥配合的影响在装配时，将会引起基面距的变23圆锥直径误差对基面距的影响假设内、外圆锥的大端直径和小端直径的误差各自相等且分别为ΔDK、ΔDZ。那么基面距误差：圆锥直径误差对基面距的影响假设内、外圆锥的大端直径和小端直径24ΔDK

＞ΔDZ当

ΔDK

＞ΔDZ时，即内圆锥的实际直径比外圆锥的实际直径大，(ΔDK

-ΔDZ)的值为正，Δa1为负值，则基面距a减小ΔDK＞ΔDZ当ΔDK＞ΔDZ时，即内圆锥的实际直25ΔDK

＜ΔDZ当

ΔDK

＜ΔDZ时，即内圆锥的基本直径比外圆锥的基本直径小，(ΔDK

-ΔDZ)的值为负，Δa1为正值，则基面距a增大。ΔDK＜ΔDZ当ΔDK＜ΔDZ26圆锥角误差对锥面距的影响①外圆锥斜角误差ΔZ

/2＞内圆锥斜角误差ΔK/2，即Z/2>ΔK/2。此时内、外圆锥在大端处接触，对基面距的影响较小，可以略去不计。②内圆锥斜角误差ΔK/2＞外圆锥斜角误差ΔZ

/2，即ΔK/2>ΔZ

/2。此时内、外圆锥在小端处接触，对基面距的影响较大。圆锥角误差对锥面距的影响①外圆锥斜角误差ΔZ/2＞内27圆锥角误差对锥面距的影响综合直径误差与锥角误差对基面距的影响圆锥角误差对锥面距的影响综合直径误差与锥角误差对基面距的影响28圆锥形状误差对配合的影响圆锥形状误差包括圆锥素线直线度误差和截面圆度误差。圆锥形状误差不仅使内、外圆锥外表接触不均匀，对于有相对运动的圆锥配合会减小实际接触面积，使磨损加剧；对严密圆锥配合会降低密封性，对具有过盈的圆锥配合会降低其所能传递的扭矩。圆锥形状误差对配合的影响圆锥形状误差包括圆锥素线直线度误差和29圆锥的公差与配合圆锥公差工程

圆锥直径公差；

圆锥角公差；

圆锥形状公差；

给定截面圆锥直径公差圆锥的公差与配合圆锥公差工程

圆锥直径公差；

圆锥角公差；

30圆锥公差工程圆锥直径公差TD：圆锥直径公差是指允许圆锥直径的变动量。

1最大极限圆锥和最小极限圆锥皆称为极限圆锥，它与根本圆锥同轴，且圆锥角相等。

2对于有配合要求的圆锥，其内、外圆锥直径公差带位置，按圆锥配合国家标准(GB/T12360—1990)中有关规定选取。

3对于无配合要求的圆锥，建议选用根本偏差JS、jS确定内、外锥的公差带位置。圆锥公差工程圆锥直径公差TD：圆锥直径公差是指允许圆锥直径的31极限圆锥、圆锥直径公差带和母线直线度公差带极限圆锥、圆锥直径公差带和母线直线度公差带32圆锥公差工程圆锥角公差AT：圆锥角公差是指允许圆锥角的变动量。

圆锥角公差共分12级，用AT1，AT2，…AT12表示。

①AT——以角度单位微弧度(μrad)或以度、分、秒(°、′、″)表示圆锥角公差值。

②ATD——以长度单位微米(μm)表示公差值，它是用与圆锥轴线垂直且距离为L的两端直径变动量之差所表示的圆锥角公差。圆锥公差工程圆锥角公差AT：圆锥角公差是指允许圆锥角的变动量33圆锥角公差(摘录)圆锥角公差(摘录)34圆锥公差工程圆锥的形状公差TF：

圆锥素线直线度公差：在圆锥轴向平面内，允许实际素线形状的最大变动量。圆锥公差工程圆锥的形状公差TF：

圆锥素线直线度公差：在圆锥35圆锥公差工程圆锥的形状公差TF：

截面圆度公差。在垂直于圆锥轴线的截面内，允许截面形状的最大变动量。其公差带是半径差为公差值TF的两同心圆间的区域。圆锥公差工程圆锥的形状公差TF：

截面圆度公差。在垂直于圆锥36圆锥公差工程给定截面内的圆锥直径公差TDS：在垂直于圆锥轴线的给定截面内，允许圆锥直径的变动量。该公差工程是以给定截面上圆锥直径dx为根本尺寸来规定尺寸公差，它仅适用于该截面。圆锥公差工程给定截面内的圆锥直径公差TDS：在垂直于圆锥轴线37圆锥公差的给定方法给定圆锥直径公差TD：

此时由TD确定了两个极限圆锥，假设对圆锥角和圆锥形状公差要求不高时，圆锥角误差、圆锥直径误差和形状误差都应控制在此两极限圆锥所限定的区域内——即圆锥直径公差带内。

如果对圆锥角公差和圆锥形状公差有更高要求，可再加注圆锥角公差AT和圆锥形状公差TF，但AT和TF只能占TD的一局部。

这种给定方法是设计中常用的一种方法，适用于有配合要求的内、外锥体。例如，圆锥滑动轴承，钻头的锥柄等。圆锥公差的给定方法给定圆锥直径公差TD：

此时由TD确定了两38用圆锥直径公差限制的圆锥角误差用圆锥直径公差限制的圆锥角误差39圆锥公差的给定方法同时给出给定截面圆锥直径公差TDS和圆锥角公差AT：

TDS只用来控制给定截面的圆锥直径误差，而给定的圆锥角公差AT只用来控制圆锥角误差，它不包容在圆锥截面直径公差带内。圆锥公差的给定方法同时给出给定截面圆锥直径公差TDS和圆锥角40给定截面圆锥直径公差TDS和圆锥角公差AT的关系当圆锥在给定截面上具有最小极限尺寸dxmin时，其圆锥角公差带为图中下面两条实线限定的两对顶三角形区域，此时实际圆锥角必须在该公差带内；当圆锥在给定截面上具有最大极限尺寸dxmax时，其圆锥角公差带为图中上面两条实线限定的两对顶三角形区域；当圆锥在给定截面上具有某一实际尺寸dx时，其圆锥角公差带为图中两条虚线限定的两对顶三角形区域。在给定的截面上精度要求最高。给定截面圆锥直径公差TDS和圆锥角公差AT的关系当圆锥在给定41圆锥配合圆锥配合的特征是通过改变内、外圆锥的相对轴向位置而得到的，按确定相配合的内、外圆锥轴向位置的方法不同，主要有以下两种类型的圆锥配合：即构造型圆锥配合和位移型圆锥配合。圆锥配合圆锥配合的特征是通过改变内、外圆锥的相对轴向位置而得42构造型圆锥配合构造型圆锥配合是指由内、外圆锥本身的构造或基面距，来确定装配后的最终轴向位置，以得到所需配合性质的圆锥配合。构造型圆锥配合构造型圆锥配合是指由内、外圆锥本身的构造或基面43位移型圆锥配合位移型圆锥配合是通过调整内、外圆锥相对轴向位置的方法，以得到所需配合性质的圆锥配合。位移型圆锥配合位移型圆锥配合是通过调整内、外圆锥相对轴向位置44圆锥配合圆锥配合的精度设计，一般是在给出圆锥的根本参数后，根据圆锥配合的功能要求，选择确定直径公差，再确定两个极限圆锥。构造型圆锥配合推荐优先采用基孔制。内、外圆锥直径公差带及配合按GB/T1801—1999选取。位移型圆锥配合的内、外圆锥直径公差带的根本偏差推荐用H、h、JS、jS，而圆锥直径的根本偏差，将影响初始位置和终止位置上配合的基面距，如对基面距有要求时，应通过计算来选取和校核内、外圆锥的公差带。圆锥配合圆锥配合的精度设计，一般是在给出圆锥的根本参数后，根45圆锥配合圆锥配合46圆锥配合设计实例圆锥配合设计实例47圆锥配合设计实例圆锥配合设计实例48圆锥角公差1圆锥角公差149圆锥角公差2圆锥角公差250圆锥角公差3圆锥角公差351未注公差角的极限偏差未注公差角的极限偏差52互换性与测量技术根底(第八章)陈忠博士副教授互换性与测量技术根底(第八章)陈忠博士副教授53第八章圆锥的公差与配合概述圆锥几何参数误差对圆锥配合的影响圆锥的公差与配合第八章圆锥的公差与配合概述54概述圆锥配合分类

1圆锥配合是由根本圆锥直径和根本圆锥角或根本锥度一样的内、外圆锥形成的。

2圆锥配合与圆柱配合的主要区别是：根据内、外圆锥相对轴向位置不同，可以获得间隙配合、过渡配合或过盈配合。

3圆锥结合的特点：容易实现严密配合，配合形成的间隙或过盈可调整，可自动定心。

4间隙配合。这类配合有间隙，在装配和使用过程中，间隙量的大小可以调整，零件易拆卸。如车床主轴圆锥轴颈与圆锥滑动轴承的配合。

5过盈配合。这类配合有过盈，过盈量的大小可通过圆锥的轴向移动来调整。具有自锁性，用以传递扭矩。广泛用于锥柄刀具，如铰刀、钻头等的锥柄与机床主轴的配合。

6过渡配合这类配合很严密，可以防止漏水和漏气。如内燃机中汽阀与阀座的配合。为使圆锥面接触严密，必须成对研磨，因而这类圆锥不具有互换性。概述圆锥配合分类

1圆锥配合是由根本圆锥直径和根本圆锥角或55圆锥结合与圆柱结合比较圆锥结合与圆柱结合比较56圆锥配合的根本参数圆锥几何参数术语定义

1圆锥：一条与轴线成一定角度，且一端相交于轴的直线段(母线)，绕该轴线旋转一周所形成的旋转体称为圆锥。

2圆锥角(α)：在通过圆锥轴线的截面内，两条素线间的夹角称为圆锥角。圆锥配合的根本参数圆锥几何参数术语定义

1圆锥：一条与轴线57圆锥配合的根本参数圆锥几何参数术语定义

3圆锥直径(D，d，xd)：圆锥在垂直于轴线截面上的直径。

4圆锥长度(L)：最大圆锥直径与最小圆锥直径之间的轴向距离。

5锥度(C)：两个垂直于圆锥轴线截面的圆锥直径差与该两截面间的轴向距离之比。圆锥配合的根本参数圆锥几何参数术语定义

3圆锥直径(D，d58一般用途圆锥的锥度与锥角一般用途圆锥的锥度与锥角59特殊用途圆锥的锥度与锥角特殊用途圆锥的锥度与锥角60莫氏圆锥的主要尺寸和公差(1)一个基本圆锥直径、基本圆锥长度和锥度。(2)一个基本圆锥直径、基本圆锥长度和基本圆锥角。(3)两个基本圆锥直径、基本圆锥长度。莫氏圆锥的主要尺寸和公差(1)一个基本圆锥直径、基本圆锥长61一般用途圆锥的应用举例一般用途圆锥的应用举例62一般用途圆锥的应用举例一般用途圆锥的应用举例63圆锥配合的根本参数有关圆锥公差及极限的术语定义

实际圆锥

实际圆锥角

极限圆锥

极限圆锥直径

圆锥直径公差及其公差带

给定截面圆锥直径公差

极限圆锥角

圆锥角公差及其公差带圆锥配合的根本参数有关圆锥公差及极限的术语定义

实际圆锥

实64实际圆锥与实际圆锥直径实际圆锥与实际圆锥直径65极限圆锥与圆锥公差带极限圆锥与圆锥公差带66给定截面圆锥直径公差与公差带给定截面圆锥直径公差与公差带67极限圆锥角与圆锥角公差带极限圆锥角与圆锥角公差带68圆锥配合的根本参数基面距(a)：是外锥体基面(轴肩或轴端面)与内锥体基面(端面)之间的距离。基面距决定两配合锥体的轴向相对位置。轴向位移(Ea)：指相互配合的内、外圆锥从实际初始位置到终止位置移动的距离。用轴向位移可实现圆锥的各种不同配合。圆锥配合的根本参数基面距(a)：是外锥体基面(轴肩或轴端面)69圆锥配合的根本参数有关圆锥配合的术语及定义

圆锥配合

构造型圆锥配合

位移型圆锥配合

初始位置

极限初始位置

初始位置公差

终止位置

轴向位移

极限轴向位移

轴向位移公差圆锥配合的根本参数有关圆锥配合的术语及定义

圆锥配合

构造型70构造圆锥配合构造圆锥配合71位移型圆锥配合位移型圆锥配合72极限初始位置及其公差极限初始位置及其公差73极限轴向位移及其公差极限轴向位移及其公差74圆锥几何参数误差对圆锥配合的影响在装配时，将会引起基面距的变化和外表接触状况不好。基面距过大，会减小配合长度。基面距过小，又会使补偿磨损的轴向调节范围减小，从而影响圆锥配合的使用性能。影响基面距的主要因素是内、外圆锥的直径偏差和圆锥斜角偏差。圆锥几何参数误差对圆锥配合的影响在装配时，将会引起基面距的变75圆锥直径误差对基面距的影响假设内、外圆锥的大端直径和小端直径的误差各自相等且分别为ΔDK、ΔDZ。那么基面距误差：圆锥直径误差对基面距的影响假设内、外圆锥的大端直径和小端直径76ΔDK

＞ΔDZ当

ΔDK

＞ΔDZ时，即内圆锥的实际直径比外圆锥的实际直径大，(ΔDK

-ΔDZ)的值为正，Δa1为负值，则基面距a减小ΔDK＞ΔDZ当ΔDK＞ΔDZ时，即内圆锥的实际直77ΔDK

＜ΔDZ当

ΔDK

＜ΔDZ时，即内圆锥的基本直径比外圆锥的基本直径小，(ΔDK

-ΔDZ)的值为负，Δa1为正值，则基面距a增大。ΔDK＜ΔDZ当ΔDK＜ΔDZ78圆锥角误差对锥面距的影响①外圆锥斜角误差ΔZ

/2＞内圆锥斜角误差ΔK/2，即Z/2>ΔK/2。此时内、外圆锥在大端处接触，对基面距的影响较小，可以略去不计。②内圆锥斜角误差ΔK/2＞外圆锥斜角误差ΔZ

/2，即ΔK/2>ΔZ

/2。此时内、外圆锥在小端处接触，对基面距的影响较大。圆锥角误差对锥面距的影响①外圆锥斜角误差ΔZ/2＞内79圆锥角误差对锥面距的影响综合直径误差与锥角误差对基面距的影响圆锥角误差对锥面距的影响综合直径误差与锥角误差对基面距的影响80圆锥形状误差对配合的影响圆锥形状误差包括圆锥素线直线度误差和截面圆度误差。圆锥形状误差不仅使内、外圆锥外表接触不均匀，对于有相对运动的圆锥配合会减小实际接触面积，使磨损加剧；对严密圆锥配合会降低密封性，对具有过盈的圆锥配合会降低其所能传递的扭矩。圆锥形状误差对配合的影响圆锥形状误差包括圆锥素线直线度误差和81圆锥的公差与配合圆锥公差工程

圆锥直径公差；

圆锥角公差；

圆锥形状公差；

给定截面圆锥直径公差圆锥的公差与配合圆锥公差工程

圆锥直径公差；

圆锥角公差；

82圆锥公差工程圆锥直径公差TD：圆锥直径公差是指允许圆锥直径的变动量。

1最大极限圆锥和最小极限圆锥皆称为极限圆锥，它与根本圆锥同轴，且圆锥角相等。

2对于有配合要求的圆锥，其内、外圆锥直径公差带位置，按圆锥配合国家标准(GB/T12360—1990)中有关规定选取。

3对于无配合要求的圆锥，建议选用根本偏差JS、jS确定内、外锥的公差带位置。圆锥公差工程圆锥直径公差TD：圆锥直径公差是指允许圆锥直径的83极限圆锥、圆锥直径公差带和母线直线度公差带极限圆锥、圆锥直径公差带和母线直线度公差带84圆锥公差工程圆锥角公差AT：圆锥角公差是指允许圆锥角的变动量。

圆锥角公差共分12级，用AT1，AT2，…AT12表示。

①AT——以角度单位微弧度(μrad)或以度、分、秒(°、′、″)表示圆锥角公差值。

②ATD——以长度单位微米(μm)表示公差值，它是用与圆锥轴线垂直且距离为L的两端直径变动量之差所表示的圆锥角公差。圆锥公差工程圆锥角公差AT：圆锥角公差是指允许圆锥角的变动量85圆锥角公差(摘录)圆锥角公差(摘录)86圆锥公差工程圆锥的形状公差TF：

圆锥素线直线度公差：在圆锥轴向平面内，允许实际素线形状的最大变动量。圆锥公差工程圆锥的形状公差TF：

圆锥素线直线度公差：在圆锥87圆锥公差工程圆锥的形状公差TF：

截面圆度公差。在垂直于圆锥轴线的截面内，允许截面形状的最大变动量。其公差带是半径差为公差值TF的两同心圆间的区域。圆锥公差工程圆锥的形状公差TF：

截面圆度公差。在垂直于圆锥88圆锥公差工程给定截面内的圆锥直径公差TDS：在垂直于圆锥轴线的给定截面内，允许圆锥直径的变动量。该公差工程是以给定截面上圆锥直径dx为根本尺寸来规定尺寸公差，它仅适用于该截面。圆锥公差工程给定截面内的圆锥直径公差TDS：在垂直于圆锥轴线89圆锥公差的给定方法给定圆锥直径公差TD：

此时由TD确定了两个极限圆锥，假设对圆锥角和圆锥形状公差要求不高时，圆锥角误差、圆锥直径误差和形状误差都应控制在此两极限圆锥所限定的区域内——即圆锥直径公差带内。

如果对圆锥角公差和圆锥形状公差有更高要求，可再加注圆锥角公差AT和圆锥形状公差TF，但AT和TF只能占TD的一局部。

这种给定方法是设计中常用的一种方法，适用于有配合要求的内、外锥体。例如，圆锥滑动轴承，钻头的锥柄等。圆锥公差的给定方法给定圆锥直径公差TD：

此时由TD确定了两90用圆锥直径公差限制的圆锥角误差用圆锥直径公差限制的圆锥角误差91圆锥公差的给定方法同时给出给定截面圆锥直径公差TDS和圆锥角公差AT：

TDS只用来控制给定截面的圆锥直径误差，而给定的圆锥角公差AT只用来控制圆锥角误差，它不包容在