项目四：公差配合标准的应用

项目四：公差配合标准的应用项目四：教学内容公差配合标准的应用一、任务导入1、新任务导入：用一份工厂机械加工过程中常用的和学生上学期制图课作过的作业引入新的知识点。

2、新知识点简介：基准制的选用、公差等级的选用、配合的选用；3、重点、难点提出三方面的选用。

二、任务分解圆柱结合的精度设计实际上就是圆柱结合的公差与配合的选用，它是机械设计与制造中至关重要的一环，公差与配合的选用是否恰当，对机械的使用性能和制造成本有着很大的影响。

圆柱结合的精度设计包括：⏹基准制的选用⏹公差等级的选用⏹配合的选用一．基准制的选用基孔制和基轴制是两种平行的配合制。

基孔制配合能满足要求的，用同一偏差代号按基轴制形成的配合，也能满足使用要求。

如：H7/k6与K7/h6的配合性质基本相同，称为“同名配合”。

所以，基准制的选择与功能要求无关，主要考虑加工的经济性和结构的合理性。

从制造加工方面考虑，两种基准制适用的场合不同；从加工工艺的角度来看，对应用最广泛的中小直径尺寸的孔，通常采用定尺寸刀具（如钻头、铰刀、拉刀等）加工和定尺寸量具（如塞规、心轴等）检验。

而一种规格的定尺寸刀具和量具，只能满足一种孔公差带的需要。

对于轴的加工和检验，一种通用的外尺寸量具，也能方便地对多种轴的公差带进行检验。

由此可见：对于中小尺寸的配合，应尽量采用基孔制配合。

用冷拉光轴作轴时。

冷拉圆型材，其尺寸公差可达IT7～IT9，能够满足农业机械、纺织机械上的轴颈精度要求，在这种情况下采用基轴制，可免去轴的加工。

只需按照不同的配合性能要求加工孔，就能得到不同性质的配合。

采用标准件时。

滚动轴承为标准件，它的内圈与轴颈配合无疑应是基孔制，而外圈与外壳孔的配合应是基轴制。

图4-1 标准件----滚动轴承的配合同一基本尺寸的轴与多孔相配合，且配合性质要求不同时。

如图所示的活塞部件中，活塞销和活塞与连杆的配合，根据功能要求，活塞销和活塞的配合应为过渡配合，而活塞销与连杆的配合则应为间隙配合。

图4-2 连杆系统的配合在实际生产中，由于结构或某些特殊的需要，允许采用非配合制配合。

即非基准孔和非基准轴配合，如：当机构中出现一个非基准孔（轴）和两个以上的轴（孔）配合时，其中肯定会有一个非配合制配合。

如图所示，箱体孔与滚动轴承和轴承端盖的配合。

由于滚动轴承是标准件，它与箱体孔的配合选用基轴制配合，箱体孔的公差带代号为J7，箱体孔与端盖的配合可选低精度的间隙配合J7/f9 ，既便于拆卸又能保证轴承的轴向定位，还有利于降低成本。

基孔制、基轴制的优先、常用配合见表3-1、3-2。

二．公差等级的选用公差等级的选择的实质就是尺寸制造精度的确定，尺寸的精度与加工的难易程度、加工的成本和零件的工作质量有关。

公差等级越高，合格尺寸的大小越趋一致，配合精度就越高，但加工的成本也越高。

公差与成本的关系如图4-3所示。

因此，公差等级选择的基本原则是：在满足使用性能的前提下，尽量选择较低的精度等级。

图4-3成本与公差的关系图公差等级的选择的方法一般采用类比法，对于已知配合要求的也可以用计算法确定其公差等级。

表4-1列出公差等级的应用，表4-2列出各种加工方法所能达到的精度等级。

一般配合尺寸的公差等级范围为IT5～IT13，表4-3列出配合IT5～IT13级的应用，供采用类比法时对比选用。

表4-1 公差等级的应用表4- 2 各种加工方法可能达到的公差等级表4- 3 公差等级IT5至IT13级的应用（尺寸≤５００mm）采用类比法选择公差等级时应考虑的问题（1）应遵循工艺等价的原则，即相互结合的零件，其加工的难易程度应基本相当。

根据这一原则，对于基本尺寸≤500mm的，当公差等级在IT8以上时，标准推荐孔比轴低一级，如：H8/m7，K7/h6；当公差等级在IT8以下时，标准推荐孔与轴同级，如：H9/h9，D9/h9，IT8属于临界值，IT8级的孔可与同级的轴配合，也可以与高一级的轴配合，如：H8/f8，H8/k7。

对于基本尺寸＞500mm的，一般采用孔、轴同级配合。

表3-1.（2）相配合的零、部件的精度应相匹配。

如：与齿轮孔相配合的轴的精度就受齿轮精度的制约；与滚动轴承相配合的外壳孔和轴的精度应当与滚动轴承的精度相匹配。

（3）过盈、过渡和较紧的间隙配合，精度等级不能太低。

一般孔的公差等级应不低于IT8级，轴的不低于IT7级。

这是因为公差等级过低，使过盈配合的最大过盈过大，材料容易受到损坏；使过渡配合不能保证相配的孔、轴既装卸方便又能实现定心的要求；使间隙配合产生较大的间隙，不能满足较紧配合的要求。

（4）在非配合制的配合中，当配合精度要求不高，为降低成本，允许相配合零件的公差等级相差2～3级，如图所示的箱体孔与端盖的配合三．配合的选择1．各类配合选择的大体方向选择配合时，应先根据配合的具体要求，参照表4-5从大体方向上确定应选的配合类别。

即从宏观的角度初定配合大类。

2．各种基本偏差的特点及应用表4-6轴的的基本偏差选用说明3．各类配合的选择1)间隙配合的选择（1）各种间隙配合的间隙程度a～h(或A～H)11种基本偏差与基准孔(或基准轴)形成间隙配合，萁中，a(或A)形成的配合间隙最大，间隙依次减小，由h(或H)形成的配合间隙最小，该配合的最小间隙为零，见表4—7。

表4-7各种间隙配合的间隙程度与摩擦类型注：1、f(F)、g(G)、h(H)可用于要求不高的定心场合；2、g(G)、h(H)也可用于需要拆卸的静连接场合。

2）按相对运动的不同情况选择间隙配合的基本偏差间隙配合多用于孔与轴的相对运动，孔与轴的相对运动要保持持久的工作，必须在配合面间加入润滑油，使配合面间形成油膜，以减少摩擦。

所以其选用条件，要看运动的速度、承受载荷、定心要求和润滑要求。

相对运动速度高．工作温度高，则间隙应选大一些，相对运动速度低，如一般只作低速的相对运动，则间隙可选小一些。

问隙配合的基本偏差可参照表4-8进行选择。

（3）修正间隙配合根据不同的具体工作情况对所选择的间隙配合进行修正(参见表4一9)2）过盈配合的选择（1）根据传递扭矩的大小、是否加紧固件与拆卸困难程度等综合因素选择过盈配合，过盈配合的轴孔表面因过盈而产生弹性变形结合力，可以传递扭矩和轴向力。

无紧同件的过盈配合，其最小过盈量产生的结合力应保证能传递所需的扭矩和轴向力；而最大过盈量产生的内应力不许超出材料的屈服强度。

这就要求过盈量变化不能过太，所以过盈配合公差等级应较高(≤1T7)。

当传递的载荷增加，过盈量也应增加，如果过盈量受封限制不能增加时(有两种可能，一是装配或拆卸需要；二是受零件材料强度和结构限制)，这时只能选用允许的小过盈配合加紧固件。

过盈配合的基本偏差的选择可参见表4—10.表4-10各种过盈配合基本偏差的比较与选择注：P（p），R（r）在特殊情况下可能为过渡配合。

（2）修正过盈配合根据不同的工作情况对所选择的过盈配合进行修正（表4-11）表4-11 对选择的过盈配合进行修正3）．过渡配合的选择根据定心要求与拆卸情况选择过渡配合。

过渡配合多用于作为定位配合和定心配合。

选用主要考虑定心对中要求和保证装拆、调整的方便程度，以及载荷的性质和大小。

对于定位配合，要保证不松动，如需要传递扭矩，则还需加键、销等紧固件，因为配合中的过盈只是保证连接的对中性。

过渡配合基本偏差的选择参看表4-12。

表4-12 各种过盈配合基本偏差的盈隙比较与选择注：1、一般定心时，可选间隙配合中的h(H)或定心精度不高时可选间隙配合中的g(G);2、承受重负荷或冲击、振动大时，应选较紧配合。

四、公差配合选择综合实例（一）已知使用要求，用计算法确定配合例4-1：有一孔、轴配合的基本尺寸为Ф30mm，要求配合间隙在+0.020～+0.055mm之间,试确定孔和轴的精度等级和配合种类。

解：1）选择基准制本例无特殊要求，选用基孔制。

孔的基本偏差代号为H，EI=0。

2）确定公差等级根据使用要求，其配合公差为：T f =X max-X min =T D + T d =+0.055-（+0.020）=0.035μm假设孔、轴同级配合，则：T D=T d =T f/2=17.5μm从附表查得：孔和轴公差等级介于IT6和IT7之间。

根据工艺等价原则，在IT6和IT7的公差等级范围内，孔应比轴低一个公差等级故选孔为IT7，T D=21μm，轴为IT6，T d=13μm配合公差 T f = T D + T d=IT7+IT6 = 0.021+0.013 =0.034＜0.035mm满足使用要求3）选择配合种类根据使用要求，本例为间隙配合。

采用基孔制配合，孔的基本偏差代号为H7，孔的极限偏差为ES=EI+ T D =0+0.021=+0.021mm。

孔的公差代号为Ф30H7（+0.021）。

0根据X min =EI-es ，得 es=-X min =-0.020mm，而es为轴的基本偏差，从附表中查得轴的基本偏差代号为f，即轴的公差带为f6。

ei=es-IT=-0.020-(+0.013)=-0.033mm，轴的公差带代号为Ф30f6（-0.020）。

-0.033选择的配合为：Ф30H7/f64）验算设计结果X max =ES-ei=+0.021-（-0.033）=+0.054mmX min =EI-es=0-(-0.020)=+0.020mmФ30H7/f6的X max =+54μm，X min=+20μm，它们分别小于要求的最大间隙（+55μm）和等于要求的最小间隙（+20μm），因此设计结果满足使用要求，本例选定的配合为Ф30H7/f6。

（二）典型配合的选择实例例4-2 如图4-4所示圆锥齿轮减速器，已知传递的功率P=10kw，中速轴转速n=750r/min，稍有冲击，在中、小型工厂小批生产。

试选择：1）联轴器1和输入端轴颈2；2）皮带轮8和输出端轴颈；3）小锥齿轮10内孔和轴颈；4）套杯4外径和箱体6座孔，以上四处配合的公差等级和配合。

图 4-4 例4-2图解：以上四处配合，无特殊要求，优先采用基孔制。

1）联轴器1是用铰制螺孔和精制螺栓连接的固定式刚性联轴器。

为防止偏斜引起附加载荷，要求对中性好，联轴器是中速轴上重要配合件，无轴向附加定位装置，结构上采用紧固件，故选用过渡配合Ф40H7／m6。

2）皮带轮8和输出轴轴颈配合和上述配合比较，定心精度因是挠性件传动，故要求不高，且又有轴向定位件，为便于装卸可选用：H8／h7（h8、jS7、js8），本例选用50H8／h8。

3）小锥齿轮10内孔和轴颈．是影响齿轮传动的重要配合，内孔公差等级由齿轮精度决定，一般减速器齿轮为8级，故基准孔为IT7。

传递负载的齿轮和轴的配合，为保证齿轮的工作精度和啮合性能，要求准确对中，一般选用过渡配合加紧固件，可供选用的配合有H7／js6（k6、m6、n6，甚至p6、r6），至于采用那种配合，主要考虑装卸要求，载荷大小，有无冲击振动，转速高低、批量等。