互换性与测量技术 第4版 课件 第7章 几种常用标准件的互换性

互换性与测量技术（第4版）7.1滚动轴承的互换性章节内容7.3普通螺纹的互换性7.2键连接的互换性配套课件第7章第7章常用标准件的互换性互换性与测量技术（第4版）章节提示本章主要学习常用标准件如滚动轴承、键及普通螺纹的互换性。重点是滚动轴承、普通平键、普通螺纹与其相连接零部件的公差与配合及其选用，也是难点。这既是对前面几章所学互换性精度理论知识的运用，也是宣贯常用典型标准件的国家标准。

通过学习应体会到：一个滚珠的力量是微弱的，但是它们联合起来就形成凝聚力，跟随指令团结有序的运转、协调一致地工作。做人亦如此，应具有轴承的协作与刚强，键的正直与力量，还要有肯钻的螺丝钉精神。配套课件第7章7.1滚动轴承的互换性互换性与测量技术（第4版）

7.1.1滚动轴承的精度及应用国家标准GB/T307.3—2017规定，向心轴承(圆锥滚子轴承除外)分为普通级、6、5、4、2五级，精度等级依次增高，圆锥滚子轴承精度分为普通级、6x、5、4、2五级,推力轴承分为普通级、6、5和4四级。视频7-1为滚动轴承精度及应用扫码观看配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）滚动轴承精度等级的应用情况如下:1)普通级。应用广泛，主要用于低、中速及旋转精度要求不高的一般机构。例如,普通机床变速箱及进给箱的轴承，汽车、拖拉机变速器的轴承；普通电动机、水泵、压缩机等旋转机构中的轴承。2)6级——用于转速较高、旋转精度要求较高的机构。例如，普通机床的主轴后轴承，精密机床变速箱的轴承等。3)5级、4级——用于高速以及旋转精度要求高的机构。例如，精密机床的主轴轴承，精密仪器仪表的主要轴承等。4)2级——用于转速很高、旋转精度要求也很高的机构。例如，齿轮磨床、精密坐标镗床的主轴轴承，高精度仪器仪表的主要轴承等。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）7.1.2滚动轴承内外径公差带及其特点滚动轴承的内圈和外圈都是薄壁零件，在制造和使用时容易引起变形，但当轴承内圈与轴、外圈与外壳孔装配后，这种少量的变形会得到一定程度的矫正。国家标准对轴承内、外径分别规定了两种尺寸公差及其尺寸的变动量，用以控制配合性质和限制自由状态下的变形量。对配合性质影响最大的是单一平面平均内、外径偏差△dmp和△Dmp，即轴承套圈任意横截面内测得的最大直径与最小直径的平均值dm(Dm)与公称直径d(D)的差，必须在极限偏差范围内，因为平均直径是配合时起作用的尺寸。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）图7-1轴承单一平面平均内、外径的公差带

滚动轴承是标准件，为了保证其互换性，轴承内圈与轴采用基孔制配合，外圈与孔采用基轴制配合，如图7-1所示。标准中规定的轴承外圈单一平面平均直径Dmp

公差带的上偏差为零，这与一般基轴制相同。而单一平面平均内径dmp

公差带的上偏差也为零，这和一般基孔制的规定不同。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）7.1.3滚动轴承与轴和外壳孔的配合要求图7-2普通级轴承与轴及轴承座孔的配合常用公差带1.轴和外壳孔的公差带国家标准GB/T275—2015《滚动轴承配合》对与普通级和6级轴承配合的轴颈规定了17种公差带,对外壳孔规定了16种公差带,如图7-2所示。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）2.配合的选用正确选择轴承的配合，对保证机器正常运转、提高轴承使用寿命、充分发挥其承载能力关系很大，选择时主要考虑的因素：(1)运转条件(2)载荷大小(3)其它因素表7-1所示为轴承套圈运转、承载情况、推荐的配合以及典型示例；表7-2列出向心轴承和轴配合的轴的公差带；表7-3列出向心轴承和轴承座孔配合的公差带

在装配图上标注轴承与轴、轴承与轴承座孔的配合时，只需标注轴和轴承座孔的公差带代号，如图7-3所示。只注出轴承座孔尺寸ϕ100J7和轴径尺寸ϕ55k6的公差带代号。图7-3轴承在装配图上的标注1—轴承座2—轴承3—轴3.几何公差及表面要求GB/T275—2015规定了轴和轴承座孔的几何公差，见表7-4。GB/T307.3—2017规定了配合表面及端面的表面粗糙度要求等，见表7-5，供参考。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）

键属于联结件，有单键、花键之分。单键种类较多，按结构和形状分平键、半圆键和楔键。平键又分为普通平键、导向平键和滑键；楔键分为普通楔键和钩头楔键。采用键使轴与其上的零件如链轮、齿轮、带轮、凸轮、手轮、拨叉等结合在一起的联结称为键联结，其作用是用来传递运动或扭矩。键联结是机械制造中最常用的联接方式之一，其中平键联结应用最广。7.2键连接的互换性7.2.1平键连接的互换性平键截面呈矩形，其一半嵌在轴槽里，另一半嵌在安装于轴上的其它零件的孔槽里。对平键联结互换性的要求主要是，应使键与键槽的侧面有充分的有效接触面积来承受负荷，以保证键联结的强度、寿命和可靠性，键嵌在轴槽里要牢固、防止松动，方便装拆。国标GB/T1095—2003和GB/T1566—2003中有关平键的剖面尺寸与公差。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）图7-4普通平键键槽的剖面尺寸标准规定了宽度b=2~100mm的普通平键键槽的剖面尺寸，如图7-4所示。普通平键键槽的尺寸与公差见表7-6。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）轴和轮毂上的键槽剖面尺寸及上、下偏差，键槽的几何公差、表面粗糙度参数在图样上的标注如图7-5所示。图7-5键槽尺寸及公差标注配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）7.2.2花键连接的互换性1.花键连接的配合特点(1)多参数配合相对于圆柱配合或单键连接而言，其配合参数较多，除键宽外，有定心尺寸、非定心尺寸、齿宽、键长等，

最关键的是定心尺寸的精度要求。(2)采用基孔制配合花键孔(也称内花键)通常用拉刀或插齿刀加工，生产效率高，能获得理想的精度。采用基孔制，可以减少昂贵的拉刀规格,用改变花键轴(也称外花键)的公差带位置的方法，即可得到不同的配合,可满足不同场合的配合需要。(3)几何公差的影响花键在加工过程中不可避免地存在形状、位置误差,为了限制其对花键配合的影响，除规定花键的尺寸公差外，还必须规定几何公差或规定限制误差的综合公差。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）2.矩形花键的定心方式矩形花键连接有三个主要尺寸参数，即大径D、小径d、键(键槽)宽B，如图7-6示，图7-6a为花键孔，图7-6b为花键轴。图7-6花键的主要尺寸参数理论上，矩形花键的定心方式有三种，如图7-7所示，即大径定心、小径定心、齿侧定心，它们分别以大径D、小径d、键宽B为定心尺寸。图7-7花键定心方式a)小径定心b)大径定心c)键侧定心配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）

矩形花键的公差配合采用基孔制，其尺寸公差带见表7-7。表中所给下的公差带是成品零件的公差带，对于拉削后不进行热处理或拉削后热处理的零件，所用拉刀不同，故采用不同的公差带。矩形花键基本尺寸系列见表7-8。3.矩形花键的公差与配合4.矩形花键的标记矩形花键在图样上的标注为键数N×小径d×大径D×键宽B，其各自的公差带代号标注在各自的公称尺寸之后。图样中的标注如图7-8所示。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）图7-8矩形花键在图样中的标注5.其他公差要求矩形内、外花键的位置度标注如图7-9所示，位置度公差数t1值见表7-9，对称度公差数值见表7-10，表面粗糙度参考值见表7-11。图7-9矩形内、外花键的位置度公差标注配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）7.2.3键与花键的检测⒈平键的检测

对于平键联结，需要检测的项目有键宽、轴槽和轮毂槽的宽度、深度及槽的对称度。

⑴键和槽宽单件小批量生产，一般采用通用计量器具测量，如千分尺，游标卡尺等，大批量生产时，用极限量规控制，如图7-10a所示。

⑵轴槽和轮毂槽深单件小批量生产，一般用游标卡尺或外径千分尺测量轴尺寸d－t1，用游标卡尺或内径千分尺测量轮毂尺寸d＋t2。大批量生产时，用专用量规如轮毂槽深度极限量规和轴槽深极限量规，如图7-10b、c所示。图7-10键曹尺寸量规a)槽宽极限量规b)轮毂槽深量规c)轴槽深量规配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）⑶键槽对称度单件小批量生产时，可用分度头、v型块和百分表测量，大批量生产时一般用综合量规检验，如对称度极限量规。只要量规通过即为合格，如图7-11a、b所示，图a为轮毂槽对称度量规，图b为轴槽对称度量规。图7-11键槽对称度量规a)轮毂槽对称度量规b)轴槽对称度量规2.矩形花键的检测矩形花键的检测包括尺寸检验和形位误差的检验。单件小批量生产时，花键的尺寸和位置误差用千分尺、游标卡尺、指示表等通用计量器具分别测量。大批量生产时，内(外)花键用花键综合塞(环)规，同时检验内(外)花键的小径、大径、各键槽宽(键宽)、大径对小径的同轴度和键(键槽)的位置度等项目。还要用单项止端塞(卡)规或普通计量器具检测其小径、大径、各键槽宽(键宽)的实际尺寸是否超越其最小实体尺寸。检测内、外花键时，如果花键综合量规能通过，而单项止端量规不能通过，则表示被检测的内、外花键合格。反之，即为不合格。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）内外花键综合量规的形状如图7-12所示。图7-12a、b所示为花键塞规，图7-12c所示为花键环规。图7-12矩形花键综合量规配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）7.3普通螺纹的互换性7.3.1螺纹及几何参数特性1.螺纹的种类及使用要求螺纹连接在机械制造中广泛使用,按照其用途可分为连接螺纹和传动螺纹。(1)连接螺纹也叫紧固螺纹，其基本牙型是三角形。用于连接或紧固零件，如普通螺纹和管螺纹等。对普通螺纹连接的主要要求是可旋入性和连接的可靠性，对管螺纹连接的要求是密封性和连接的可靠性。(2)传动螺纹用于传递动力或运动,其基本牙型主要有梯形、矩形，

如丝杠螺杆等。对传动螺纹主要要求是传动准确、可靠，螺牙接触性能好、耐磨性好。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）2.普通螺纹基本几何参数(1)大径（D或d）与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相重合的假想圆柱体的直径。普通螺纹大径的基本尺寸即螺纹公称直径。内螺纹大径用D表示，外螺纹大径用d表示。(2)小径（D1或d1）与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相重合的假想圆柱体的直径。内螺纹小径用D1表示，外螺纹小径用d1表示。图7-13普通螺纹基本牙型工程实际中，习惯于将外螺纹牙顶d和内螺纹牙顶D1称为顶径；将内螺纹牙底D和外螺纹牙底d1称为底径。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）(3)中径(D2或d2)指一个假想圆柱体的直径，该圆柱体的母线通过牙槽沟槽和凸起宽度相等的地方，中径圆柱的轴线称为螺纹轴线。中径圆柱的素线称为螺纹中径线。对于普通螺纹,中径并不等于大径与小径的平均值。(4)单一中径指一个假想圆柱体的直径，该圆柱体的母线在牙槽宽度等于基本螺距一半即P/2的地方，而不考虑牙体宽度，如图7–14所示。螺距无误差，中径就是单一中径；螺距有误差，则两者不相等。图7-14单一中径P—基本螺距ΔP—螺距误差(5)螺距P与导程S

螺距P是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。导程S指同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。对单线螺纹，导程即是螺距；对多线螺纹，导程是螺距与螺纹线数的乘积。(6)牙型角α和牙型半角α/2牙型角α是在螺纹牙型上，相邻两牙侧间的夹角。普通螺纹牙型角α=60°。牙型半角α/2即牙型角的一半，指在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角。(7)螺纹旋合长度L指两个相配合的螺纹相互旋合部分沿螺纹轴线方向上的长度。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）7.3.2普通螺纹公差与配合1.普通螺纹的基本偏差——公差带位置国家标准要求按下面规定选取内外螺纹的公差带位置，如图7-15所示。内螺纹：G—其基本偏差EI为正值，图7-15a所示。H—其基本偏差EI为零，图7-15b所示。外螺纹:a、b、c、d、e、f、g—其基本偏差es为负值，图7-15c所示。h—其基本偏差es为零，图7-15d所示。选择基本偏差主要依据螺纹表面涂镀层厚度及螺纹件的装配间隙。螺距P=0.5~1mm螺纹的基本偏差数值见表7-12。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）图7-15内、外螺纹的公差带位置TD1—内螺纹小径公差TD2—内螺纹中径公差Td—外螺纹大径公差Td2—外螺纹中径公差配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）其中3级精度最高，9级精度最低，6级为基本级。因为内螺纹较难加工，在同一公差等级中，内螺纹中径公差比外螺纹中径公差大32%。表中，对内螺纹大径D和外螺纹小径d1

没有规定具体公差等级。而标准规定了对内外螺纹牙底实际轮廓不得超过按基本偏差所确定的最大实体牙型，就可以保证旋合时不发生干涉。部分内、外螺纹公差值见表7-14和表7-15。2.普通螺纹的公差等级

国家标准GB/T197—2018要求按表7-13中的规定选取内、外螺纹的公差等级。表7-13配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）3.普通螺纹旋合长度和螺纹精度螺纹的旋合长度分为三组，其特点如图7-16所示。图7-16螺纹旋合长度一般情况下，采用中等旋合长度。集中生产的紧固件螺纹，图样上没有注明旋合长度，制造时螺纹公差均按照中等旋合长度考虑。螺纹的旋合长度范围见表7-15配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）根据使用场合，螺纹的公差精度等级分为三级:1)精密———用于精密螺纹。2)中等———用于一般用途螺纹。3)粗糙———用于制造螺纹有困难的场合。如在热轧棒料上加工螺纹，在深不通孔内加工螺纹。4.螺纹公差带组合及选用内、外螺纹的推荐公差带见表7-17和表7-18。除特殊情况外，表中以外的其他公差带不宜选用。表中内螺纹公差带与外螺纹公差带可以形成任意组合，但为了保证内外螺纹间有足够的接触高度，推荐加工后的螺纹零件宜优先组成H/g、H/h或G/h配合。对公称直径小于1.4mm的螺纹，应选用5H/6h、4H/6h或更精密的配合。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）公差带优先选用的顺序为粗字体公差带、一般字体公差带、括号内公差带。带方框的粗字体公差带用于大量生产的紧固件螺纹。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）5.普通螺纹的标注在图样上标注螺纹应标注在螺纹的大径尺寸线上。完整的螺纹标注有螺纹特征代号、尺寸代号、公差带代号及其他必要的说明信息，图7-17所示。图7-17螺纹标注说明配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）7.3.3普通螺纹的测量1.螺纹的测量螺纹的测量方法分为综合测量和单项测量。(1)综合测量用螺纹量规检验螺纹是否合格属于综合测量。在成批生产中，普通螺纹均采用综合测量法。螺纹量规分为塞规和环规(或称卡规)。塞规用于检验内螺纹，环规用于检验外螺纹。检验时，通端螺纹环规(通规)能顺利与螺纹工件旋合，而止端螺纹环规(止规)不能旋合或不完全旋合，则螺纹合格。反之，则说明内螺纹过小，外螺纹过大，螺纹应予以退修。图7-18为用螺纹环规检验的外螺纹情况，通规检验外螺纹的作用中径，同时控制外螺纹小径的最大极限尺寸。止规检验外螺纹的单一中径。外螺纹大径则用光滑极限量规检验。图7-18环规检验外螺纹配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）图7-19为用螺纹塞规检验内螺纹的情况。通规检验内螺纹的作用中径，同时控制内螺纹大径的最小极限尺寸。止规检验内螺纹的单一中径、内螺纹小径用光滑极限量规检验。图7-19塞规检验内螺纹(2)单项测量螺纹的单项测量指分别测量螺纹的各项几何参数，主要是中径、螺距和牙型半角。常用的单项测量方法有三针法和影像法。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）2.三针法测量外螺纹单一中径三针测量法主要用于测量精密外螺纹(如丝杆、螺纹塞规等)的单一中径。测量时，用三根直径均为d0

的精密圆柱量针，放在被测螺纹应的沟槽中，然后用光学或机械式量仪测出针距M，如图7-20a所示。图7-20三针法测量外螺纹单一中径配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）3.螺纹千分尺测量外螺纹中径螺纹千分尺是专用量具之一，主要用于测量公差等级为7、8、9级的普通外螺纹的中径尺寸。它是利用螺旋副原理，对尺架上的锥形测量面和V形凹槽测量面间分隔的距离进行读数的测量器具，如图7-21所示。测量基本步骤：1)根据被测螺纹的螺距选取一对测头，将测头及被测螺纹擦干净，测头安装在尺架上，校正千分尺零位。2)将被测螺纹放入两测头之间(V形测头跨在被测螺纹的牙尖上，锥形测头插在牙槽内)，找正中径部位，分别在同一截面相互垂直的两个方向测量螺纹中径，取它们的平均值作为被测螺纹的实际中径。3)将此值与标准中径进行比较，即可判断被测螺纹的中径是否合格。注意

：当螺纹千分尺两个测头的测量面与被测螺纹的牙型接触后，旋转千分尺的测力装置，并轻轻晃动千分尺，千分尺发出“咔咔”声响，即可读数。配套课件第7章互换性与测量技术（第4版）图7-21螺纹千分尺1—调零装置2—V形测头3—锥形测头4—测微螺杆5—微分筒6—校对量杆视频7-2为普通螺纹的测