机械精度设计与检测课件：圆锥的精度设计及检测

圆锥的精度设计及检测《机械精度设计与检测》

目录圆锥的几何参数01圆锥的尺寸标注02圆锥的精度03圆锥的检验04内容圆锥的精度设计及检测圆锥配合是机器、仪器及工具结构中常用的配合，如工具圆锥与机床主轴的配合是最典型的实例。与圆柱配合相比较，圆锥配合具有如下特点：1．相互配合的内、外圆柱在轴向力的作用下，能自动对准中心，保证内、外圆锥轴线具有较高的同轴度，且拆卸方便。2．配合间隙或过盈的大小可以通过内、外圆锥的轴向相对移动来调整。3．内、外圆锥表面经过配对研磨后，配合具有良好的自锁性和密封性。圆锥配合由于影响互换性的参数比较复杂，加工和检测也比较麻烦，所以应用不如圆柱配合广泛。图

圆锥的配合1-内圆锥2-外圆锥3-轴肩5-基准平面内容圆锥的精度设计及检测1.圆锥的几何参数图1圆锥几何参数a)圆锥配合的几何参数b)单个圆锥的几何参数标准规定基本圆锥可用如下两种形式表示：一个基本圆锥的直径（最大直径D，最小直径d，给定截面圆锥直径dx）、基本圆锥长度L、基本圆锥角α或基本锥度C。两个基本圆锥直径和基本圆锥长度L。内容圆锥的精度设计及检测（1）圆锥角：通过圆锥轴线的截面内，两条素线之间的夹角，用α表示。（2）圆锥素线角：圆锥素线与其轴线的夹角，它等于圆锥角之半。即α/2。（3）圆锥直径：与圆锥轴线垂直截面内的直径。圆锥直径有内、外圆锥的最大直径Di、De，内、外圆锥的最小直径di、de，任意给定截面圆锥直径dx（距端面一定距离）。（4）圆锥长度：圆锥最大直径与最小直径所在截面之间的轴向距离。内、外圆锥长度分别用Li、Le表示。（5）锥度：圆锥最大直径与最小直径之差与圆锥长度之比，用C表示，即C=（D-d）/L锥度通常用比例或者分数表示，例如C=1:20或C=1/20。（6）圆锥配合长度：内、外圆锥配合面间的轴向距离，用H表示。（7）基面距：相互配合的内、外圆锥基面间的距离，用a表示。基面距用来确定内、外圆锥的轴向相对位置。基面可以是圆锥大端面，也可以是小端面。（8）基本圆锥：设计给定的圆锥，在该圆锥上，所有几何参数均为其基本值。内容表

一般用途圆锥的锥度与锥角内容圆锥的精度设计及检测图2圆锥尺寸标注12.圆锥的尺寸标注图3圆锥尺寸标注2内容圆锥的精度设计及检测图4圆锥尺寸标注32.圆锥的尺寸标注图5圆锥尺寸标注4图6圆锥尺寸标注5内容圆锥的精度设计及检测2.圆锥的尺寸标注斜度：表示一直线对另一直线或平面的倾斜程度。锥度：指零件表面的锥形程度，其大小为圆锥体的底圆直径与圆锥高度之比，如果是圆台，是底圆直径之差与圆锥高度之比。内容圆锥的精度设计及检测2.圆锥的尺寸标注如图画出下面的斜度∠1∶10，锥度1:5内容圆锥的精度设计及检测3.圆锥的精度（1）圆锥的配合圆锥公差与配合制是由基准制、圆锥公差和圆锥配合组成。圆锥配合的基准制分为基孔制和基轴制，标准推荐优先采用基轴制。圆锥公差按照GB/T11334-2005确定。圆锥配合分间隙配合、过渡配合和过盈配合，相互配合的两圆锥基本尺寸相同。1）间隙配合这类配合具有间隙，而且在装配和使用过程中间隙大小可以调整。常用于有相对运动的机构中。如某些车床主轴的圆锥轴颈与圆锥滑动轴承衬套的配合。2）过渡配合（也称紧密配合）这类配合很紧密，间隙为零或略小于零。主要用于定心或密封场合，如锤形旋塞、发动机中的气阀与阀座的配合等。通常需要将内、外锥成对研磨，故这类配合一般没有互换性。3）过盈配合这类配合具有过盈，借助于相互配合的圆锥面间的自锁，产生较大的摩擦力来传递转矩。例如钻头（或铰刀）的圆锥柄与机床主轴圆锥孔的配合、圆锥形摩擦离合器中的配合等。内容圆锥的精度设计及检测3.圆锥的精度圆锥配合的间隙或过盈可由内、外圆锥的相对轴向位置进行调整，得到不同的配合性质。按确定内、外圆锥轴向位置的方法，圆锥配合的形成方式有四种：（1）由内、外圆锥的结构确定装配的最终位置而形成配合。如图7（a）所示。（2）由内、外圆锥基面之间的尺寸确定装配后的最终位置而形成的配合。如图7（b）所示。（3）由内、外圆锥实际初始位置Pa开始到终止位置Pf（不施加外力），作一定的相对轴向位移Ea而形成间隙配合或过盈配合，如图7（c）所示。（4）由内、外圆锥实际初始位置Pa开始，施加一定的装配力产生轴线位移而形成的过盈配合，如图7（d）所示。方式（1）和（2）称为结构型圆锥配合，方式（3）（4）称为位移型圆锥配合。内容圆锥的精度设计及检测3.圆锥的精度（a）轴肩接触得到间隙配合(b)基面距a得到过盈配合图7结构型圆锥的配合内容圆锥的精度设计及检测3.圆锥的精度（c）实际初始位置Pa到终止位置Pf的间隙配合(d)轴线位移形成过盈配合图7位移型圆锥的配合内容圆锥的精度设计及检测3.圆锥的精度图8圆锥角与圆锥直径公差(2)圆锥的公差GB/T11334-2005《产品几何量技术规范（GPS）圆锥公差》适用于圆锥体锥度1:3~1:500、基本圆锥长度L为6~630mm的光滑圆锥工件。标准中规定了圆锥直径公差、圆锥角公差、圆锥形状公差和给定截面圆锥直径公差。内容圆锥的精度设计及检测3.圆锥的精度1）圆锥直径公差圆锥直径允许的变动量。即允许的最大极限圆锥直径Dmax（dmax）与最小极限圆锥直径Dmin（dmin）之差，它适用于圆锥全长。其公差带为两个极限圆锥所限定的区域。极限圆锥与基本圆锥共轴且圆锥角相等，在垂直于轴线的任意截面上两圆锥的直径差相等。图8圆锥角与圆锥直径公差内容圆锥的精度设计及检测3.圆锥的精度2）圆锥角公差圆锥角的允许变动量，即最大圆锥角和最小圆锥角之差。如图8以弧度或角度为单位时用表示，以长度为单位时用表示。两者之间的关系为圆锥角公差AT共分为12个公差等级，分别用AT1、AT2、...、AT12表示，其中AT1精度最高，等级依次降低，AT12精度最低。圆锥角公差常用的等级为AT4-AT11，其中AT4-AT6用于高精度的圆锥量规和角度样板，AT7-AT9用于工具圆锥、圆锥销、传递大扭矩的摩擦圆锥，AT10、AT11用于圆锥套、圆锥齿轮等中等精度零件。内容表

圆锥角公差数值内容圆锥的精度设计及检测3.圆锥的精度图9给定截面的圆锥直径与圆锥角公差3）给定截面圆锥直径公差在垂直于圆锥轴线的给定截面内圆锥直径的允许变动量。仅适用于该给定截面的圆锥直径。其公差带是在给定的截面内，由两个同心圆限定的区域，如图8所示。内容圆锥的精度设计及检测3.圆锥的精度图10圆锥角的极限偏差内容圆锥的精度设计及检测3.圆锥的精度(3）圆锥公差的选用对于结构型圆锥，直径误差主要影响实际配合间隙或过盈。选用时可根据配合公差来确定内、外圆锥直径公差，和圆柱配合一样对于位移型圆锥，其配合性质是通过给定内、外圆锥的轴向位移量或装配力确定的，而与直径公差带无关。直径公差仅影响接触的初始位置和终止位置及接触精度。所以，对于位移型圆锥配合，可根据对终止位置基面距有无要求来选取直径公差。如对基面距有要求，公差等级一般在IT8~IT12级之间选取，必要时应通过计算来选取和校核内、外锥角的公差带。如对基面距没有严格要求，可选较低的公差等级，以便使加工更经济；如对接触精度要求较高，可用选择圆锥角公差的方法来满足。为了计算和加工方便，GB/T12360-2005推荐位移型圆锥的基本偏差用H、h或JS、js的组合。内容圆锥的精度设计及检测3.圆锥的精度(4）圆锥表面粗糙度表圆锥的表面粗糙度推荐值内容圆锥的精度设计及检测例：如图一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴系结构，根据工况条件，要求减速器输入轴与联轴器的配合对中性好，间隙可以调整，密封性好。试选择减速器输入轴与联轴器的配合形式，选择锥度的检测方法。根据减速器的使用要求，选择减速器输入轴与联轴器的配合为圆锥间隙配合，由联轴器的孔型得输入轴的锥度为1:10，如图所示，锥度的检测可采用正弦规测量。内容圆锥的精度设计及检测例：如图一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴系结构，根据工况条件，要求减速器输入轴与联轴器的配合对中性好，间隙可以调整，密封性好。试选择减速器输入轴与联轴器的配合形式，选择锥度的检测方法。根据减速器的使用要求，选择减速器输入轴与联轴器的配合为圆锥间隙配合，由联轴器的孔型得输入轴的锥度为1:10，如图所示，锥度的检测可采用正弦规测量。内容圆锥的精度设计及检测4.圆锥的检验圆锥工件通常用角度尺、量规、角度样板和正弦规检验法大批量生产的圆锥零件，采用角度样板作为检验工具内容圆锥的精度设计及检测4.圆锥的检验大批量生产的圆锥零件，采用量规作为检验工具，用来检验内、外圆锥的锥度和基面距偏差。其结构如图11所示。检验时，先检验锥度，检验锥