互换性及技术测量实用

第7章滚动轴承的公差与配合7.1概述7.1.1轴承的作用及分类1.作用：轴承是一种传动支承部件，它既可以用于支承旋转的轴，又可以减少轴与支承部件之间的摩擦力，广泛地用于机械传动中。2.滚动轴承的安装形式：外圈与箱体上的轴承座配合，内圈与旋转的轴颈配合。通常外圈固定不动——因此外圈与轴承座为过盈配合；内圈随轴一起旋转——内圈与轴也为过盈配合。第一页，共70页。T

BTCHDddDd外圈

内圈

滚动体

保持架DαdDa)向心轴承b)圆锥滚子轴承c)角接触球轴承d)推力轴承3.有关滚动轴承的国家标准：不仅规定了滚动轴承本身的尺寸公差、旋转精度〔跳动公差等〕、测量方法，还规定可与滚动轴承相配的箱体孔和轴颈的尺寸公差、形位公差和外表粗糙度。第二页，共70页。7.2滚动轴承的精度等级普通级/P0、高级/P6、/P6x、精细级/P5、超精细级/P4及最精细级/P2〔GB/T272-1993〕。第三页，共70页。7.3与滚动轴承配合的孔、轴公差带及选用原那么7.3.1滚动轴承内、外径公差带的特点1.内、外径尺寸的最大值和最小值所允许的偏向，即单一内(ds)、外径(Ds)偏向(△ds,△Ds)，其目的是为了限制变形量；2.内、外径实际尺寸的最大值和最小值的平均值偏向，即单一平面平均内(dmp)、外径(Dmp)偏向(△dmp,△Dmp)，目的是用于轴承的配合。外径：Dmp=〔Dsmax+Dsmin〕/2内径：dmp=〔dsmax+dsmin〕/23.所有公差带都单向偏置在零线下方，即上偏向为0，下偏向为负值。第四页，共70页。/P0/P6/P5/P4/P2/P0/P6/P5/P4/P2+0-+0-Dd轴承外径Dmp的公差带轴承内径dmp的公差带第五页，共70页。7.3.2与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的常用公差带r6m5m6j6js5k5js6h5h6h8h7g6g5d内圈公差带k6n6p60+-j5第六页，共70页。M6K7M7N6N7P6P7K6J6J7JS6JS7H6H7H8G7外圈公差带0+-D第七页，共70页。7.4滚动轴承配合的精度设计7.4.1滚动轴承配合制7.4.2轴颈、轴承座配合公差等级的选择与滚动轴承相配合的孔、轴的公差等级与轴承的公差等级亲密相关。一般与/P6、/P0轴承配合的轴，其公差等级多为IT5~IT7，箱体孔多为IT6~IT8等。7.4.3配合性质的选择选择轴承配合性质的根据是：轴承内外圈所受的负载类型、轴承所受负载的大小、轴承的工作条件、与轴承相配合的孔和轴的材料和装卸要求等。第八页，共70页。1.负载类型1〕部分负载：作用于轴承上的合成径向负载与套圈相对静止，即负载方向始终不变地作用在套圈滚道的部分区域上。通常采用小间隙配合或过渡配合。2〕循环负载：作用于轴承上的合成径向负载与套圈相对旋转，即合成径向负载顺次作用在套圈的整个圆周上。通常采用过盈或较紧的过渡配合。3〕摆动负载：作用于轴承上的合成径向负载与所承载的套圈在一定区域内相对摆动，即合成径向负载经常变动地作用在套圈滚道的小于180°的部分圆周上。第九页，共70页。Fr

a)Frb)

FrFc

c)FrFcd)A

BFFcFrFFcFFF

摆动负荷第十页，共70页。2.负荷的大小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。因此，受重负载时配合应紧些，受轻负载时配合应松些。一般地，负载如下分类：1〕轻负载：23〕重负载：3.工作温度轴承旋转时，套圈的温度经常高于相邻零件的温度。轴承的内圈可能因热胀而使配合变松；外圈会因热胀而使配合变紧。选择配合时应考虑温度的影响。第十一页，共70页。7.4.4形位公差及外表粗糙度确实定：1.形状公差：主要是轴颈和箱体孔的外表圆柱度要求。2.位置公差：主要是轴肩端面的跳动公差。3.外表粗糙度：外表粗糙度值的上下直接影响着配合质量和连接强度，因此，但凡与轴承内、外圈配合的外表通常都对外表粗糙度提出较高的要求。第十二页，共70页。7.4.5滚动轴承配合选用例如及图样标注1.在装配图上的标注：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承座及轴颈的公差等级代号。φ55j6φ100H7第十三页，共70页。2.在零件图上的标注：在零件图上，应标注以下参数：A、尺寸公差B、形状公差C、位置公差D、外表粗糙度Φ100H7〔〕0A0.015A2Φ55j6〔〕0.01AA第十四页，共70页。第8章螺纹结合的公差与检测8.1概述8.1.1螺纹的分类及使用要求1.普通螺纹

通常也称紧固螺纹，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。2.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。3.严密螺纹

这类螺纹用于密封联接。螺纹的使用要求是结合严密，不漏水、不漏气和不漏油。第十五页，共70页。8.1.2螺纹部分术语及定义1．根本牙型2．大径D或d3．螺距P4．小径D1或d15．中径D2或d26．单一中径D2a或d2a7．牙型角α和牙型半角α/28．螺纹旋合长度D1(d1)30°60°P/2P/4P/8H/8HH/4D2(d2)D(d)螺纹轴线P第十六页，共70页。8.2普通螺纹的互换性8.2.1螺纹的公差等级螺纹配合由内外螺纹公差带组合而成，国家标准?普通螺纹公差?GB/T197－2003将普通螺纹公差带的两个要素——公差带的大小即公差等级和公差带位置即根本偏向进展标准化，组成各种螺纹公差带。螺纹直径公差等级内螺纹小径D14、5、6、7、8内螺纹中径D24、5、6、7、8外螺纹大径d4、6、8外螺纹中径d23、4、5、6、7、8、9第十七页，共70页。8.2.2螺纹根本偏向0D2D1D基本牙型GEIESTTD2/2TD1/2EI/2ES=TDD2D1基本牙型HTD2/2TD1/2EI=0T内螺纹公差带位置

第十八页，共70页。基本牙型esdd2es/2d1d1maxTTd2/2Td/2eiefg0h基本牙型Td/2Td2/2d1maxd1d2d0ei=－Tes=0T外螺纹公差带位置

第十九页，共70页。8.2.3螺纹的选用公差带与公差的组合第二十页，共70页。8.2.4螺纹几何参数误差对螺纹互换性的影响1.中径误差对互换性的影响螺纹中径误差是指中径实际尺寸与中径根本尺寸之差。当外螺纹中径比内螺纹中径大就会影响螺纹的旋合性；反之，那么使配合过松而影响连接的可靠性和严密性，削弱联接强度，因此对中径误差必须加以限制。影响螺纹结合互换性的主要几何参数误差有大径误差、中径误差、小径误差和螺距误差、牙侧角误差。2.螺纹大、小径误差的影响

为了保证普通螺纹的旋合性，必须使内外螺纹在牙底和牙顶联接处留有一定间隙，当外螺纹大径小于内螺纹大径、且外螺纹小径大于内螺纹小径时，内外螺纹才能旋合。因此，对内外螺纹的大径和小径尺寸必须加以限制。第二十一页，共70页。3.螺距误差的影响L理论=nPL实际=nP1ΔPΣFp/2内螺纹外螺纹第二十二页，共70页。假设内螺纹具有根本牙型，仅与存在螺距偏向的外螺纹结合。外螺纹N个螺距的累积误差为ΔPΣ(μm)。内、外螺纹牙侧产生干预而不能旋合。为防止干预，为使具有ΔPΣ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(μm)。假设外螺纹具有根本牙型，与仅存在螺距偏向的内螺纹与其结合。设在N个螺牙的旋合长度内，内螺纹存在ΔPΣ。为保证旋合性，就必须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，称为螺距误差的中径当量。两种情况下的当量计算公式为：第二十三页，共70页。4.牙型半角偏向的影响牙型半角偏向是指牙型半角的实际值对公称值的代数差，是螺纹牙侧相对于螺纹轴线的位置误差。对螺纹的旋合性和联接强度均有影响。第二十四页，共70页。1〕外螺纹：外螺纹存在牙型半角偏向时，必须将外螺纹牙型沿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fα/2。2〕内螺纹：内螺纹存在牙型半角偏向时，必须将内螺纹中径增大一个数值fα/2，该值称为牙型半角偏向的中径当量。第二十五页，共70页。5.普通螺纹实现互换性的条件1〕作用中径：在旋合时，在旋合长度内实际起作用的中径。2〕螺纹中径合格性判断原那么：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。第二十六页，共70页。d2minTd2d2maxd2md2sfpFα/2TD2D2sD2mfpFα/2D2，d2D2maxD2min内螺纹外螺纹螺纹中径合格性判断例如：第二十七页，共70页。8.2.5螺纹标记完好的螺纹标记由螺纹代号〔含螺纹公称直径、螺距、〕、螺纹公差等级代号〔按中径、顶径顺序〕和螺纹旋合长度组成，中间用“——〞隔开。外螺纹：M20—5g6g—S内螺纹：左—6H内外螺纹配合时：M20×2—6H/5g6g—S第二十八页，共70页。8.3螺纹测量1、综合测量用螺纹量规检验螺纹属于综合测量。在成批消费中，普通螺纹均采用综合量法。综合测量是根据前面介绍的螺纹中径合格性的准那么〔泰勒原那么〕，使用螺纹量规〔综合极限量规〕进展测量。螺纹量规分为“通规〞和“止规〞，检验时，“通规〞能顺利与工件旋合，“止规〞不能旋合或不完全旋合，那么螺纹为合格。反之，“通规〞不能旋合，那么说明螺母过小，螺栓过大，螺纹应返修。当“止规〞能通过工件，那么表示螺母过大，螺栓过小，螺纹是废品。第二十九页，共70页。通端螺纹环规止端螺纹环规d2maxd2mind1maxdmaxdmin通端光滑卡规环规检验外螺纹第三十页，共70页。

塞规检验内螺纹D2maxD2minD1minDminD1max止端螺纹塞规通端螺纹塞规通端光滑塞规止端光滑塞规第三十一页，共70页。2.单项测量对大尺寸普通螺纹、精细螺纹和传动螺纹，除了可旋合性和联接可靠以外，还有其它精度和功能要求，消费中一般都采用单项测量。单项测量螺纹的方法很多，最典型的是用万能工具显微镜测量螺纹的中径、螺距和牙型半角。用工具显微镜将被测螺纹的牙型轮廓放大成像，按被测螺纹的影像，测量其螺距、牙型半角和中径，因此该法又称为影像法。在实际消费中，测量外螺纹中径多用三针量法该方法简单，测量精度高，应用广泛第三十二页，共70页。第9章键和花键的公差与配合9.1概述9.1.1键和花键的作用键与花键常用于轴与轴上的传动件之间的可拆卸联结，用以传递转矩和运动；当配合件之间要求作轴向挪动时，还可以起导向作用。9.1.2键和花键的分类1.键的分类：常用的键联结有平键〔包括普通平键和导向平键〕、半圆键、切向键和楔键联结，其中以平键联结应用最广泛。2.花键的分类：花键联结分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键联结，其中以矩形花键联结应用最广泛。第三十三页，共70页。9.2平键配合的精度设计9.2.1尺寸精度设计1.平键联结的根本构成：平键联结是由键、轴键槽、轮毂键槽构成。在工作时，通过键的侧面与轴槽和轮毂槽的侧面互相接触来传递转矩。2.平键联结的配合尺寸：键和轴槽、轮毂槽的宽度尺寸是配合尺寸。其余尺寸，如键高、键长、轴槽深、轮毂槽深等都属于非配合尺寸。第三十四页，共70页。bd-ttd+t1hdLAAA—A第三十五页，共70页。3.配合制：由于使用的平键为标准件，且键又为外外表，因此，键与轴槽、键与轮毂槽的配合均采用基轴制。国家标准对键宽只规定了一种公差带h9。一般键与轴槽配合要求较紧，键与轮毂槽配合要求较松，相当于一个轴与两个孔相配合，且配合性质不同。国家标准对轴槽宽和轮毂槽宽各规定了三种公差带，构成三种配合形式，分别对应于较松键联结、一般键联结和较紧键联结。用于不同的场合。第三十六页，共70页。+0-bh9H9D10h9N9JS9h9P9P9键宽公差带轴槽公差带轮毂公差带较松键联结一般键联结较紧键联结平键公差带图：第三十七页，共70页。9.2.2形位精度设计为了保证键宽与键槽宽之间具有足够的接触面积和可装配性，对键和键槽的位置误差要加以控制，应分别规定轴键槽对轴的基准线和轮毂槽对孔的基准轴线的对称度公差，和键的两个配合面的平行度公差。一般可按对称度公差7~9级选取，查表时，公称尺寸是指键宽。9.2.3外表粗糙度的选择键和键槽配合面的外表粗糙度一般取Ra1.6~6.3μm，非配合面取Ra12.5μm。第三十八页，共70页。9.2.4轴的标注例如：1.标注槽深d-t及公差2.标注槽宽b及公差3.标注对称度公差4.标注外表粗糙度0.02A500Φ56r6〔〕ⒺA16N9〔〕0第三十九页，共70页。9.2.5轮毂的标注例如：1.标注轮毂深d+t1及公差2.标注槽宽b及公差3.标注对称度公差4.标注外表粗糙度Φ56H7〔〕Ⓔ0A16JS90.02A0〔〕第四十页，共70页。9.3花键配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、轴定心精度高和导向精度高等优点。c)三角花键

a)矩形花键b)渐开线花键第四十一页，共70页。BDBD花键的主要尺寸参数第四十二页，共70页。9.3.1尺寸精度设计：1.矩形花键的根本尺寸：根本尺寸有小径d、大径D、键槽宽B。键数规定为偶数，分别为6、8、10三种。2.尺寸精度的规定：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。国家标准规定采用小径定心，即把小径的结合面作为定心外表，规定较高的精度；其它两个尺寸规定较低的精度。第四十三页，共70页。花键的定心方式b)小径定心

a)大径定心c)键宽定心第四十四页，共70页。第四十五页，共70页。9.3.2形位精度设计：1.因为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那么，即花键孔和轴的小径不能超越最大实体边界。2.为保证装配性和键侧受力均匀，规定花键的位置度公差应遵守最大实体原那么，即不可以超过实效边界。第四十六页，共70页。6×7H11EQSE34H106.328H73.20.02MAMA34a100.83.26×7d10EQS0.02MAMEA花键图样标注例如：1、键槽宽B=7mm〔MMS〕，基准孔D=28mm〔MMS〕，mm2、键槽宽B=7.09mm〔LMS〕，基准孔D=28mm〔MMS〕，mm3、键槽宽B=7.09mm〔LMS〕，基准孔D=28.021mm〔LMS〕，mm第四十七页，共70页。6×7H11EQSE34H106.3A28H73.2A0.015矩形花键的对称度公差标注28h734a110.83.2E6×7d10EQSA0.015A第四十八页，共70页。9.3.3外表粗糙度要求：加工表面内花键外花键Ra不大于小径1.60.8大径6.33.2键侧6.31.6花键外表粗糙度推荐值(μm)第四十九页，共70页。9.3.4矩形花键联接的标注代号第五十页，共70页。9.3.5矩形花键的检测矩形花键的检测有单项测量和综合检验两类。单件小批消费中，用通用量具分别对各尺寸〔d、D、B〕进展单项测量，并检测键宽的对称度、键齿〔槽〕的等分度和大、小径的同轴度等形位误差工程。大批量消费，一般都采用量规进展检验，用综合通规〔对内花键为塞规、对外花键为环规(如图8-8、图8-9)，来综合检验小径d、大径D和键〔键槽〕宽B的作用尺寸，包括上述位置度〔等分度、对称度〕和同轴度等形位误差。然后用单项止端量规〔或其他量具〕分别检验尺寸d、D、B的最小实体尺寸。合格的标志是综合通规能通过，而止规不应通过。检验内花键的综合塞规检验外花键的综合环规第五十一页，共70页。第10章圆锥的公差配合及检测10.1锥度与锥角〔自学〕第五十二页，共70页。10.2圆锥公差10.2.1圆锥公差的术语及定义〔自学〕第五十三页，共70页。10.2.2圆锥公差值和给定方法1.圆锥公差工程和公差值?圆锥公差?〔GB/T11334—2005〕规定了四项圆锥公差工程:1〕圆锥直径公差TD及圆锥直径公差区定义：TD是圆锥直径的允许变动量。它等于两个极限圆锥直径之差，并适用于圆锥的全长。可表示为TD=Dmax－Dmin=dmax－dmin

，其公差区是由两个极限圆锥所限定的区域。公差值及有关规定：TD的公差等级和数值及以公差带的代号以公称圆锥直径〔一般取最大圆锥直径D〕为公称尺寸按—1998?极限与配合?标准规定选取对于有配合要求的圆锥，其内、外圆锥直径公差带位置，按GB12360—1990?圆锥配合?中有关规定选取对于无配合要求的圆锥，其内外圆锥直径公差带位置，建议选用根本偏向JS、js确定内、外圆锥的公差带位置。第五十四页，共70页。αDmin圆锥素线的形状公差带实际圆锥极限圆锥L圆锥直径公差区ATD/2AAA圆锥素线的形状公差带TD/2Dmaxdmindmaxα极限圆锥与圆锥公差区

第五十五页，共70页。2〕圆锥角公差AT及其公差区定义：圆锥角的允许变动量称为圆锥角公差其数值为上极限与下极限圆锥角之差，可表示为AT=αmax－αmin，圆锥角公差的公差区是两个极限圆锥角所限定的区域，如下图公差值及有关规定：AT按加工精度的上下分为12个等级，其中AT1级精度最高，AT12级精度最低，AT4～AT9级圆锥角公差数值见表7-4。圆锥角公差AT，可用角度值ATα或线性值ATD给定。ATα与ATD的换算关系为：ATD=ATα×L×10式中ATD的单位为µm；ATα的单位为微弧度〔μrad〕；L的单位为mmL在6～630ｍｍ范围内，划分10个尺寸分段。如需要更高或更低等级的圆锥角公差时，按公比向两端延伸得到。更高等级用AT0、AT01、…表示。更低等级用AT13、AT14、…表示圆锥角极限偏向可按单向(α+AT或α－AT)或双向取值。双向取时可以对称(α±AT/2)的，也可以是不对称的。如图7-7所示。为保证内外圆锥的接触均匀，多采用双向对称取值。第五十六页，共70页。L圆锥角公差区

ATD/2αminATα/2αmax图7-5极限圆锥角与圆锥角公差区

第五十七页，共70页。AT/2α+ATα-ATAT/2ααAT/4AT/4α±AT/2α图7-7圆锥角的极限偏向第五十八页，共70页。3〕圆锥的形状公差TF定义：包括圆锥素线直线度公差和截面圆度公差，如图7-4所示公差值及有关规定：TF在一般情况下，不单独给出，而是由对应的两极限圆锥公差带限制；当对形状精度有更高要求时，应单