南京理工大学机械设计基础机械精度设计基础

孔轴补充章节机械精度设计基础第一节机械精度设计的一般步骤第节机械精度设计的般步骤任何台机器的设计，除了运动分析、结构任何一台机器的设计，除了运动分析、结构设计、强度计算的刚度计算以外，还有精度设计机械精度设计的方法：类比法、计算法和试验法尺寸精度及配合设计主要包括：一、基准制的选择与应用设计二、尺寸精度的设计二尺寸精度的设计三、配合的选择与应用设计第二节尺寸精度设计原则2.1 基准制的选择基准制——基孔制和基轴制如图国家标准规定基准制的目的是：既能获得系列不同配合性质的配合以满足广既能获得一系列不同配合性质的配合，以满足广泛需要，又不致使实际选择的零件的极限尺寸数目繁多，以便于制造，获得良好的技术经济效益。

繁多以便于制造获得良好的技术经济效益基准制的选择主要应从结构、工艺及经济性等方面综合考虑:1.国家标准推荐优先选用基孔制2.与标准件配合的零件，其基准制选择通常2与标准件配合的零件其基准制选择通常以标准件为准来确定有些情况下采用基轴制却比较合理，如滚动轴承制却比较合理如滚动轴承3.有些情况下采用基轴制却比较合理4.为了满足配合的特殊需要，允许采用非基准制配合2.2公差等级的选用22公差等级的选用就是确定尺寸的制造精度选用公差等级的基本原则——在满足使用要求的前提下，尽量选取低的公差等级公差等级的选用常采用类比法IT01IT1量块的尺寸公差IT01~IT1——IT1~IT7——量规的尺寸公差IT2IT5精密配合IT2~IT5——IT5~IT12——配合尺寸IT11IT12不重要的配合IT11~IT12——IT12~IT18——非配合尺寸用类比法选择公差等级时，还应考虑：1．孔和轴的工艺等价性孔和轴的工艺等价性即孔和轴加工难易程度应相同由于孔比轴难加工，选定孔比轴低一级精度如H7/f６，H7/p6，而孔的公差等级低于IT7时，孔与轴应取同级如时，孔与轴应取同一级如H8/s82．相配零件或部件精度要匹配相配零件或部件精度要匹配例如齿轮孔与轴的配合，与滚动轴承相配合的外壳孔和轴颈的公差等级2.3配合种类的选用计算法、试验法和类比法一、各种配合的特征分析如下：如图一各种配合的特征分析如下（1）间隙配合a~h（或A~H）渡（2）过渡配合js、j、k、m、n（JS、J、K、M、N）由js（或JS）形成的配合较松，一般具有平均）形成的配合较松一般具有平均间隙。

此后，配合依次变紧，由n（或N）形成的配合一般具有平均过盈（3）过盈配合如图pp~zc（或P~ZC）12种基本偏差与基准孔（或基准轴）形成过盈配合，其中由p（或P）形成的配合的过盈最小，而有些公差等级的P 形成的配合的过盈最小而有些公差等级的则形成过渡配合（如H7/P7）。

此后，过盈依次增大，由zc（或ZC）形成的配合的过盈依次增大由最大二、基本偏差的选用配合基本偏差配合特性及应用与IT7~IT11对应，适用于松的转动配合（如滑轮、空转的带d(D)轮与轴的配合），也适用于大直径滑动轴承配合（如涡轮机、球墨机等的滑动轴动）。

与间e(E)IT6~IT9对应，具有明显的间隙，如大跨距支承，多支点支承等等配合，以及高速、重载的大尺寸轴与轴承的配合，如大型电、内燃机的主要轴承处处配合。

多与对应用于般转动的合受度影响不大隙配f(F)IT6~IT8对应，用于一般转动的配合，受温度影响不大，采用普通润滑油的轴与滑动轴承的配合，如齿轮箱、小电动机、泵等的转轴与滑动轴承的配合。

合g(G)多与IT5~IT7对应，形成的配合间隙很小，制造成本高，用于轻载精密装置中的转动配合，用于插销的定位配合，滑阀、连杆销等处的配合。

多与IT4~IT11对应，广泛用于无相对转动的配合，h(H)作为一般的定位配合，若没有温度、变形影响，也用于精密滑动配合。

合特性应配合基本偏差配合特性及应用多用于IT4IT7具有平均间隙的过渡配合用于略有js(JS)IT4~IT7具有平均间隙的过渡配合，用于略有过盈的定位配合，如联轴节、齿圈与轮毂的配合，一般可用手或木槌装配。

过k(K)多用于IT4~IT7平均间隙接近零的配合，用于定位配合，如滚动轴承的内、外圈分别与轴颈、外壳孔的配合用木槌装配渡配合配合，用木槌装配。

m(M)多用于IT4~IT7平均过盈较小的配合，用于精密定位的配合，如蜗轮的青铜轮缘与轮毂的配合。

的配合，如蜗轮的青铜轮缘与轮毂的配合n(N)多用于IT4~IT7平均过盈较大的配合，很少得到间隙。

用于加键传递较大扭矩的配合，用槌子或压力机装配。

配合基本偏差配合特性及应用用于小过盈配合。

与H6或H7的孔形成过盈配合，而与H8 p(P)的孔形成过渡配合。

对非铁类零件，为较轻的压入配合，当需要时易于拆卸，对钢、铸铁或钢——钢组件装配是标准压入配合，如卷扬机的绳轮与齿圈的配合为H7/P6，合金过钢制零件的配合需要小过盈时可用p(P)。

用于传递大扭矩或受冲击负荷而需要加键的配合，如蜗轮盈配合r(R)与轴的配合为H7/r6，H8/r8配合在基本尺寸100mm时为过渡配合。

用于钢和铸铁零件的永久性和半永久性装配，可产生相当s(S)大的结合力，如套环压在轴上、阀座等配合。

尺寸较大时，为了避免损伤配合表面，需要热胀或冷缩法装配。

u(U)、v(V)x(X)、y(Y)z(Z)过盈量依次增大，除v(U)外，一般不推荐。

三、选择配合种类时应考虑的因素（1）孔、轴间是否有相对运动有相对运动Æ间隙配合无相对运动且传递载荷时Æ过盈配合过渡配合或间隙配合(加键、销)（2）过盈配合中的受载情况当传递扭矩较大时Æ过盈最大的配合（3）孔和轴的定心精度要求相互配合的孔、轴定心精度要求高相互配合的孔轴定心精度要求高Æ过渡配合，小过盈量的过盈配合（4）孔和轴的拆装情况经常拆装零件的孔与轴的配合Æ比不常拆装零件的配合松些5）孔和轴工作时的温度高对于在高温或低温下工作的机械，应考虑轴热冷缩孔、轴热胀冷缩对配合间隙或过盈的影响，故由热变引起的间故由热变形引起的间隙或过盈变化量可估算)(S S H H t t D Δ⋅−Δ⋅=Δαα（6）装配变形（7）生产类型（8）尽量采用优先配合例1：如图示,某减速器的轴入轴的局部装配图，要求装卸方便，要求装卸方便加工容易，①滚动轴承精度等级为0级;②齿轮精度等级均为7级，级试分析确定图示各处的公差与配合解：（1）Ф54Ф54H7/P6（2）Ф50处Ф50F8/K6（3）Ф110处Ф110J7/e9第三节形位公差与尺寸公差的关系尺寸公差、形位公差分别用于控制零件的尺寸误差和形位误差，从而保证零件的尺寸精度和形位精度要和形位误差从而保证零件的尺寸精度和形位精度要求根据零件功能的要求，尺寸公差与形位公差的关系可以是相对独立无关；也可以是互相影响、单向补偿可以是相对独立无关也可以是互相影响单向补偿或互相补偿，即尺寸公差与形位公差相关。

国家标准对处理尺寸公差与形位公差的关系专门规定了一系列的公差原则和要求，如GB/T4249《公差定了系列的公差原则和要求如原则》及《形状和位置公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求》独立原则包容要求实公差原则最大实体要求相关要求最小实体要求可逆要求、有关术语和定义一有关术语和定义（一）几何要素形位公差的研究对象是构成零件几何特征的点线面等几何要素形位公差的研究对象是构成零件几何特征的点、线、面等几何要素1．按结构特征分类（1）轮廓要素（2）中心要素按存在状态分2．按存在状态分（1）实际要素（2）理想要素3．按所处地位分按所处地位分（1）被测要素（2）基准要素4．按功能要求分（1）单一要素（2）关联要素（二）形位公差的特征及符号二、有关公差原则的基本概念1．（局部）实际尺寸体外作用尺寸a d aD 2．体外作用尺寸fe d feD 3、体内作用尺寸fi d fiD 必须注意：作用尺寸是由实际尺寸和形位误差综合形成的，对于每个零件不尽相同4．最大实体状态、尺寸、边界minmax D D d d M M ==实际要素在给定长度上处处位于尺寸极限之内并具有实体最大时的状态Æ最大实体状态尺寸为最大实体尺寸的边界称为最大实体边界，用MMB 表示5．最小实体状态、尺寸、边界实际要素在给定长度上处处位于尺寸极限之内并具有实体最小时的状态Æ最小实体状态寸为最小实体寸的边界称为最小实体边界用尺寸为最小实体尺寸的边界称为最小实体边界，用LMB 表示maxmin D D d d L L ==6．最大实体实效状态、尺寸、边界在给定长度上，实际要素处于最大实体状态，且其中心要素的形状或位置误差等于给出公差值时的综合极限状态Æ最大实体实效状态t D D t d d M MV M MV −=+= 尺寸为最大实体实效尺寸的边界称为最大实体实效边界，用MMVB 表示在给定长度上，实际要素处于最小实体状态，且其中要素的7．最小实体实效状态、尺寸、边界形状或位置误差等于给出的公差值时的综合极限状态Æ最小实体实效状态tD D t d d L LV L LV +=−= 尺寸为最小实体实效尺寸的边界称为最小实体实效边界尺寸为最小实体实效尺寸的边界称为最小实体实效边界，用LMVB 表示三、独立原则独立原则是指被测要素在图样上给出的尺寸公差与形位公差各自独立，应分别满足要求的公差原则独立原则------处理尺寸公差与形位公差关系的基本原则实际尺寸直线度误差允许值Φ200.05Ф19.990.05Ф19.980.05Ф19.970.05四、包容要求1．定义及标准定义及标准包容要求表示实际要素应遵守最大实体边界，其局部实际尺寸不得超越最小实体尺寸实际尺寸形状误差允许值Ф200Ф19.990.011999001Ф19.980.02Ф19.970.03199003实际尺寸直线度误差允许值Ф20 0Ф19.990.01Ф19.980.02Ф19.970.02五、最大实体要求及其可逆要求1、最大实体要求用于被测要素①定义及标准最大实体要求是控制被测要素的实际轮廓处于其最大实体实效边界之内的一种公差要求。

即当实际尺寸偏离其最大实体尺寸时允许其形位误差值超出其图样上给定最大实体尺寸时，允许其形位误差值超出其图样上给定的形位公差值。

实际尺寸直线度误差允许值Ф200.01Ф19.990.021999002Ф19.980.03Ф19.970.042、可逆要求用于最大实体要求实际尺寸直线度误可逆要求用于最大实体要求差允许值Ф20.050Ф20.040.012004001Ф20.030.02Ф20.020.032002003Ф20.010.04Ф200.051999006Ф19.990.06Ф19.980.07Ф19.970.08六、最小实体要求及其可逆要求1、最小实体要求用于被测要素最小实体要求是控制被测要素的实际轮廓处于其最小实体边界之内的一种公差要求实际尺寸直线度误差允许值19.70.1Ф19701Ф19.80.219903Ф19.90.3Ф200.42、可逆要求用于最小实体要求实际尺寸直线度误差允许值Ф19.60Ф19.70.11901Ф19.80.2Ф19.90.319903Ф200.4七、零形位公差七零形位公差当关联要素采用最大（最小）实体要求且形位公差为零时，则称为零形位公差零形位公差可以视为最大（最小）实体要求的特例第四节形位公差的选择4.1形位公差项目的选择当用尺寸公差控制形位误差已能满足精度要求，当用尺寸公差控制形位误差已能满足精度要求且又经济时，则可只给出尺寸公差，而不另给形位公差，这时，应按包容要求给出尺寸公差差这时应按如果尺寸精度要求低而形位精度要求高，则不应由尺寸公差控制形位误差而应给出形位公差由尺寸公差控制形位误差，而应独立给出形位公差，否则影响经济性选择项目时需要考虑检测条件，应结合工厂、车间现有检测条件来考虑形位公差项目的选择，允许采用一些既可使检测条件简化，又能保证零件功能要求的代替项目选择形位公差项目还要参照有关专业标准的规定4.2 公差原则的选择公差原则和公差要求应用场合示例精度精度精度度尺寸精度和形位精度要求都较严，且需要分别满足要求齿轮箱体孔的尺寸精度与两孔轴线的平行度；滚动轴承内、外圈滚道的尺寸精度与形状精度尺寸精度与形位精度要求相如印刷机的滚筒尺寸精度要求很低，而形状精独立原则差较大度圆柱度要求较高；平板尺寸精度无要求，而平面度要求高，应分别提出要求如机床导轨为保证运动精度，直线度要求严，尺寸精度与形位精度无关尺寸精度要求次要；齿轮箱体孔的尺寸精度与孔轴线间的位置精度。