浅谈机械设计孔与轴的配合

浅谈机械设计孔与轴的配合

摘要：孔轴配合是机械产品中最常见的重要配合类型之一．根据产品的功能要求确定孔轴的配合性质，进行合理的公差设计，对保证装配精度和降低制造成本具有重要的意义．孔轴的装配精度影响结合面的接触状态，从而对产品的运动精度、装配难易程度和使用寿命等产生影响．因此，进行孔轴装配精度研究具有重要的工程意义．

关键词：机械设计;孔与轴;配合;分析

引言

配合的性质在零件加工和装配过程中都具有极其重要的意义，是工人识读图纸的基本依据。同时，这个知识点在教学过程中属于一个教学难点，理解能力往往制约本知识点的学习，因此，分解、简化和归纳知识点的方法更有利于对知识点的理解学习。配合的性质与其类型的判定是可逆的，同时也是识读图纸、装配工艺编排的重要组成部分。在学习过程中必须要理解配合的涵义，在理解的基础上再应用公式完成计算或配合类型的判定。

1孔与轴的配合的介绍

孔轴操作不仅是一种特殊的机械设计制造技术，而且是一种具有一定严格性的特殊学科，即人们通过机械工程制造行业的不断总结和研究而掌握的经验和理论。在机械设计制造中，孔波匹配技术的应用起着重要作用，极大地影响了零件质量和零件的整体寿命。

2机械制造中孔轴配合的重要性

机械装备装配质量与零件公差设计有关，公差信息必须在设计中通盘考虑，装配精度如由零件加工精度直径保障，会给零件加工带来障碍。如何通过公差优化提高机械产品装配精度非常关键。装配方式不当，不能装配出高品质的机械产品。部分零件装配采用合理工艺手段可以使机械产品装配达到设计质量要求。机

械产品质量依靠装配工艺实现，装配质量对保证产品运行效果发挥决定性功效。

机械装配成功后，产品需要运动操作，运动精度是机械装配完成规定操作任务的

保障。运动副间隙误差等因素对机械产品运动精度造成影响，机械装备工作中震

动等因素干扰使得机械装备工作质量难以预测评估。设计阶段，对机械装备运动

精度分析非常重要。影响机械产品运动精度误差因素较多，目前缺乏将多个因素

综合考虑的分析方法。公差分析是产品设计连接加工使用的必要环节，对机械产

品装配精度分析深入研究，对公差分析理论在实际生产中应用具有积极意义。将

公差建模与机械产品运动精度分析结合，为及时发现公差设计缺陷，优化产品设

计提供可行意见。

3孔轴配合在机械设计制造中的应用

3.1轴承与轴的配合

机械设计中最常见的轴承，那么，与轴的配合问题也是有参考的，普通轴承

对应的最常见深沟球轴承，轻载荷选用配合可以选k6，属于过渡配合。这个配合

也是最常用的，相信很多工程师都有过实践证明是可行的。选用的关键在于轻载荷，这个概念很多工程师是没有深究的，手册是这样描述的，轻载荷P≤0.07C，

中等载荷0.07C≤P≤0.15C，重载荷P≥0.15C。那么，很多工程师只要认为载荷

不大，都会选用这个配合，但是，作为设计者要精益求精，很多时候载荷更小是

可以选用h6，甚至大间隙配合，例如，料架上的轴承导向轮，转速低载荷很弱，

选用h9的轴完全没有问题，装配简单，加工更经济，但是，这个配合安装到锯

切机主轴，会因为转速高而出现问题，虽然载荷并不大，因此转速也是影响配合

选择的因素。机构的精度要求也是重要选项，就算低转速，但是结构精度要求高，那也是需要选用过渡配合的，因为间隙配合的机构精度以及可靠性都是不及过渡

配合的。

3.2关节轴承与轴、滑动衬套与轴的分析

常见的关节轴承与轴、滑动衬套与轴，此类配合常见于油缸、气缸杆端关节

轴承与连接端采用。这类配合可以选用7级/6级的配合公差，也可见到12级/11

级的配合公差，那么，我们什么时候该选择何种精度等级，关键看需求，当你对

机构精度没有高的要求时，那就选低精度等级配合，节省成本，反之，则选用高

精度的满足精度需求。虽然低精度不利于重载，但机构的寿命是在精度失效的前

提下判断的，在此类机构中机构与受力简单，一般不存在精度失效。而在旋转运

动机构中，结构与受力复杂，载荷伴随着存在的旋转滑动磨损，很容易造成机构

间隙逐渐扩大最终超出范围导致机构不稳定、设备震动等异常现象而失效，因此，旋转机构中一般选用精度高的配合，一旦遇到滑动摩擦载荷条件更要严格限制。

3.3个体零件生产

制造零件时，我们必须考虑公差值的选择和工程的具体情况。机械设计制造中，应根据零件直径和长度选择公差值，严格遵循以下原则:1)应充分考虑待检

对象的几何特性及其经济性和实用性，总结其使用价值；采用模拟方法选择公差

等级和公差值时，有关人员应高度重视，必须根据基本要求选择一些低等级和高

等级公差，以有效确保相关参数之间的兼容性。2)当需要加工和生产大量零件时，零件的加工尺寸可由塞子控制。混凝土作业时，只需正确调整工件尺寸，从根本

上保证零件的生产加工质量。3)当生产单个零件时，零件的加工尺寸可以通过手

动操作来控制。例如，选取「手动方式」以设定和控制孔的加工大小，并严格控

制最小限制。编辑轴时，需要控制最大边界处的大小。从某一角度来看，只有生

产质量零件时，其尺寸才符合正态分布规律，而且该过程中零件孔和轴的匹配也

与该规律密切相关。这也可以从另一个角度表明，生产大量零件时，不会出现刀

路尺寸限制问题，但生产单个零件时会受到手动控制的影响，因此可能存在有限

的刀路尺寸。

3.4孔轴配合的实际配合性质

孔轴的匹配特性与孔和轴圆柱表面的大小和形状误差相关，直接影响运动精

度和装配性能，是确保产品功能的重要因素。由于孔结构的实际表面在随机误差

下不同于理想的设计尺寸和形状，因此孔轴的匹配特性可能会超出设计范围。因此，有必要分析孔波的实际拟合特性。孔轴的传递特性与孔和轴的体外传递尺寸

直接相关。根据孔和轴的公差设计值，采用蒙特卡罗法体外获得孔轴的螺距样品。孔轴的管接头属性由SC管接头间隙测量。SC ≥ 0显示最小距离为0的自由配合，