第二章 光滑圆柱体结合的公差与配合

第一章光滑圆柱体结合的公差与配合本章重点与难点：•公差与配合的基本术语及定义；•公差与配合的国家标准；•公差与配合的选用。

第一节公差与配合的基本术语及定义圆柱体零件的结合是机械制造中应用最广泛的一种结合。

由孔和轴组成，这种结合由结合直径和结合长度二个参数确定。

“公差”主要反应机器零件使用要求与制造工艺之间的矛盾；“配合”则反应组成机器零件之间的关系。

目前我国使用“公差与配合”的标准为：（GB/T1800.1-1997）（GB/T1800.2~ GB/T1800.3 -1998 ）（GB/T1800.4-1999），（GB/T1801-1999）（GB/T1804-2000）一﹑孔和轴•在满足互换性的配合中，孔和轴具有广泛的含义，即：•孔指圆柱形内表面及其它内表面中，由单一尺寸确定的部分，其尺寸由D表示；•轴指圆柱形的外表面及其它外表面中由单一尺寸确定的部分，其尺寸由d 表示。

•即：孔为包容面，轴为被包容面。

如图所示。

•从加工过程来看，随着余量的切除，孔的尺寸越来越大，轴的尺寸越来越小。

二﹑尺寸•尺寸(size)：用特定单位表示长度的数字。

如20mm，40μm ;•基本尺寸(basic size)（孔D；轴d）：设计时给定的尺寸。

•实际尺寸(actual size)（孔Da；轴da）：通过测量所得尺寸。

•极限尺寸(limit of size)（孔Dmax、孔Dmin；轴dmax、dmin）：允许尺寸变化的两个界限值，统称为极限尺寸。

•基本尺寸和极限尺寸为设计给定。

极限尺寸用于控制实际尺寸。

•作用尺寸孔的作用尺寸：在配合面全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸轴的作用尺寸：在配合面全长上，与实际轴外接的最小理想孔的尺寸三﹑偏差与公差尺寸偏差(简称偏差)：某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差称尺寸偏差简称偏差。

• 极限偏差：极限尺寸—基本尺寸所得代数差，分为上偏差与下偏差。

孔：上偏差ES=Dmax —D 下偏差EI=Dmin —D 轴：上偏差es=dmax —d 下偏差ei=dmin —d内接的最大理想轴实际孔注意：由于满足孔与轴配合的不同松紧要求，极限尺寸可能大于、小于或等于其基本尺寸。

因此，极限偏差的数值可能是正值、负值或零值。

故在偏差值的前面除零值外，应标上相应的“+”号或“—”号。

偏差的标注：上偏差标在基本尺寸右上角；下偏差标在基本尺寸右下角。

例：Φ25 表示基本尺寸为25，上偏差为－0.020mm，下偏差为－0.033mm。

•实际偏差实际偏差=实际尺寸—基本尺寸注意：零件同一表面上不同位置的实际尺寸往往不同。

综上所述：偏差是以基本尺寸为基数，从偏离基本尺寸的角度来表述有关尺寸的术语。

尺寸公差公差：允许尺寸的变动量。

等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值。

孔、轴的公差分别用Th和Ts表示。

Th=︱ Dmax- Dmin ︱= ︱ ES-EI ︱ Ts=︱ dmax- dmin ︱= ︱ es-ei ︱注意：公差值无正负含义。

它表示尺寸变动范围的大小。

不应出现“+”“—”号。

例2-1 已知孔 ,轴 ， 求孔与轴的极限偏差与公差。

解：孔的上偏差ES=Dmax –D=(40.025-40) ㎜=+0.025㎜ 孔的下偏差EI=Dmin-D=(40-40) ㎜=0轴的上偏差es=dmax –d=(39.991-40) ㎜=-0.009 ㎜ 轴的下偏差es=dmin –d=(39.975-40) ㎜=-0.025 ㎜ 孔公差Th=︳Dmax –Dmin ︳=(40.025-40) ㎜=0.025㎜ 轴公差Ts=︳dmax –dmin ︳=(39.991-39.975) ㎜=0.016 ㎜025.0040+φmm 009.0025.040--φmm⏹零线与公差带●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。

大小由标准公差确定，位置由基本偏差确定。

●基本偏差：标准中表列的，用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。

一般为靠近零线的那个极限偏差。

●标准公差：标准中表列的，用确定公差带大小的任一公差。

●公差带图：●画出基本尺寸为Ø 50，最大极限尺寸为Ø 50 .025 、最小极限尺寸为Ø 50 mm的孔与最大极限尺寸为Ø 49.975 、最小极限尺寸为Ø 49.959mm的轴的公差带图。

四﹑加工误差与公差的关系加工后零件的几何参数与理想值不相符合，其差别称为加工误差。

它包括：尺寸误差﹑几何形状误差和位置误差。

⏹尺寸误差：加工后的实际尺寸与理想尺寸之差。

⏹几何形状误差：加工后的实际形状与理想形状之差。

它包括：宏观几何形状误差表面微观形状特性表面波度误差⏹位置误差：工件加工后，各要素之间的实际相互位置与理想位置的差值。

五﹑配合与配合制 ⏹ 配合基本尺寸相同，相互结合的孔、轴公差带之间的关系，称为配合⏹ 间隙与过盈● 间隙：孔的尺寸剪去相配合的轴的尺寸，差值为正，称为间隙，用“X ”表示；● 过盈：孔的尺寸剪去相配合的轴的尺寸，差值为负，称为过盈，用“Y ”表示；）⏹● 通过公差带图，我们能清楚地看到孔、轴公差带之间的关系。

根据其公带位置不同，可分为三种类型：间隙配合、过盈配合和过渡配合。

● 间隙配合：具有间隙 （包括最小间隙为零）的配合。

此时，孔的 公差带在轴的公差带 之上。

• 其特征值是最大间隙X max 和最小间隙X min 。

• 孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，用X max 表示。

X max=D max- dmin=ES - ei孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最小间隙，用X min 表示。

X min=D min - d max =EI - es0 + -●过盈配合：具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合称为过盈配合。

此时，孔的公差带在轴的公差带之下。

•其特征值是最大过盈Y max和最小过盈Y min。

•孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用Y max表示。

Y max= D min- d max =EI - es•孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最小过盈，用Y min表示。

Y min= D max - dmin=ES - ei●过渡配合：可能具有间隙也可能具有过盈的配合。

此时，孔的公差带与轴的公差带相互叠。

•其特征值是最大间隙X max和最大过盈Y max。

•孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，用X max 表示。

X max= D max- dmin=ES - ei孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用Y max 表示。

Y max = D min- d max =EI - es●配合公差：配合公差是指允许间隙或过盈的变动量。

它是设计人员根据机器配合部位使用性能的要求对配合松紧变动的程度给定的允许值。

它反映配合的松紧变化程度，表示配合精度，是评定配合质量的一个重要的综合指标。

•在数值上，它是一个没有正、负号，也不能为零的绝对值。

它的数值用公式表示为：•对于间隙配合Tf =︱Xmax—Xmin︱•对于过盈配合Tf =︱Ymin—Ymax︱•对于过渡配合Tf =︱Xmax—Ymax︱•将最大、最小间隙和过盈分别用孔、轴极限尺寸或极限偏差换算后代入上式，则得三类配合的配合公差的共同公式为：Tf = Td +TD●配合公差：配合公差是指允许间隙或过盈的变动量。

它是设计人员根据机器配合部位使用性能的要求对配合松紧变动的程度给定的允许值。

它反映配合的松紧变化程度，表示配合精度，是评定配合质量的一个重要的综合指标。

•在数值上，它是一个没有正、负号，也不能为零的绝对值。

它的数值用公式表示为：•对于间隙配合Tf =︱Xmax—Xmin︱•对于过盈配合Tf =︱Ymin—Ymax︱•对于过渡配合Tf =︱Xmax—Ymax︱• 将最大、最小间隙和过盈分别用孔、轴极限尺寸或极限偏差换算后代入上式，则得三类配合的配合公差的共同公式为： Tf = Td +TD基轴制：基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差孔的公差带形成各种配合的一种制度。

基轴制中的轴为基准轴，其上偏差为零。

代号为“h ”。

寸六﹑极限尺寸判断原则 (泰勒原则)工件除线性尺寸误差外，还存在形状误差，为正确地判断工件尺寸的合格性，规定了极限尺寸判断原则，即泰勒原则。

其内容为： • 孔或轴的作用尺寸不超过最大实体尺寸，任何位置的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸。

Dm ≥Dmin ， Da ≤Dmaxdm ≤dmax ， da ≥dmin有关计算• 计算:孔 mm 与轴 mm孔 mm 与轴 mm 孔 mm 与轴 mm 配合的极限间隙或极限过盈、配合公差并画出公差带图，说明配合类别。

øø025.0050+Φ025.0050+Φ025.0050+Φ025.0041.050--Φ059.0043.050++Φ018.0002.050++Φ解：（1）最大间隙Xmax=ES-ei=+0.025-(-0.041)= +0.066 mm最小间隙Xmin=EI-es=0-(-0.025)= +0.025 mm配合公差T f =︱Xmax—Xmin︱=︱+0.066-(+0.025) ︱= 0.041 mm(2) 最大过盈Ymax=EI-es=0-(+0.059)= -0.059mm最小过盈Ymin=ES-ei=+0.025-(+0.043) = -0.018mm配合公差T f =︱Ymin—Ymax︱=︱-0.018-(-0.059)︱= 0.041 mm (3) 最大间隙Xmax=ES-ei=+0.025-(+0.002)= +0.023 mm最大过盈Ymax=EI-es=0-(+0.018)= -0.018 mm配合公差Tf =︱Xmax—Ymax︱=︱+0.023-(-0.018)︱= 0.041 mm 第二节公差与配合国家标准一﹑标准公差系列•标准公差IT（ISO Tolerance）：是国标规定的，用以确定公差带大小的任一公差值。

它等于公差等级系数和公差单位的乘积。

•公差单位i：计算公差的基本单位。

与基本尺寸呈一定的线性关系。

（尺寸≤500mm), （尺寸＞500~3150mm）•公差等级系数a：确定公差等级的参数。

见书表2-1,2-2。

•根据公差等级不同，国标规定标准公差分为20个等级，即IT01、IT0、IT1、IT2、…、IT18。

从IT01到IT18，等级依次降低，而相应的标准公差值依次增大。