典型零件的公差与配合

第十三章典型零件的公差与配合国家“十一五”规划教材省级“十二五”规划教材省级精品课程、精品资源共享课进入课程退出本章主要内容：1、滚动轴承的公差与配合2、普通螺纹的公差与配合3、圆柱齿轮的公差与配合第13章典型零件的公差与配合第一节滚动轴承的公差与配合第13章典型零件的公差与配合第二节普通螺纹的公差与配合第三节圆柱齿轮的公差与配合一、滚动轴承的精度等级及应用图13-1向心球轴承的结构图13-1向心球轴承的结构滚动轴承的精度等级按基本尺寸d、D、B精度和旋转精度分为：GB/T307.3-1996：向心轴承：0、6、5、4、2圆锥滚子轴承：0、6x、5、4推力轴承：0、6、5、4精度等级依次由低到高对应GB307.3-84：G、E（EX）、D、C、B取决于轴承的旋转精度要求和转速高低0级——普通精度轴承6、5、4、2级——高精度轴承0级轴承用在旋转精度要求不高的一般机构中，在机械制造业中应用最广泛。6、5、4级轴承应用于转速较高和旋转精度也要求较高的机构中。2级轴承用于高精密机床或机械中特别精密的部位。精度等级的选用：二、滚动轴承公差带及其特点1、基准制2、公差带及其特点基孔轴颈H外圈D内圈d要求：小间隙、过渡、小过盈特点：单向制——单向布置在零线下侧即上偏差为零，下偏差为负图13-2轴承内外径公差带图Dd三、滚动轴承配合的精度设计1、公差等级的选择——与轴承精度有关与6、0级轴承配合：轴——IT5～IT7，壳体孔——IT6～IT8；与4、5级轴承相配：轴——IT4～IT5，壳体孔多为IT5～IT6。——轴颈与外壳孔公差带的选用三、滚动轴承配合的精度设计2、轴颈和外壳孔的公差带GB/275-1993:规定了17种轴颈公差带、16种孔公差带—0、6级F13-3图13-3孔轴配合的尺寸公差带3、滚动轴承配合的选择——轴颈和外壳孔的公差带选择依据：负荷类型、负荷大小、工作条件、三、滚动轴承配合的精度设计选择方法：类比法，计算法GB/T275-93规定了向心轴承、推力轴承与轴和外壳孔配合的轴孔公差带。用类比法选出配合后再进行修正。4、配合表面的其它技术要求GB/T275-93轴颈与外壳孔的形位公差：1）配合表面的圆柱度公差2）轴肩及外壳孔肩的端面圆跳动公差轴颈、外壳孔的配合表面的表面粗糙度要求5、滚动轴承配合标注方法只标相配件的公差带代号举例滚动轴承配合选用举例已知某圆柱齿轮减速器的小齿轮轴（输入轴）有较高的旋转精度要求，由两个向心球轴承支承，轴承外形尺寸为d×D×B＝40×90×23mm，额定动负荷C＝32000N，轴承所受当量径向动负荷Pr＝3800N。确定轴颈和外壳孔的公差带代号、形位公差值和表面粗糙度参数值，并在图样上标出。解：1、确定轴承精度等级2、确定轴颈和壳体孔的公差带3、确定配合面的形位公差值4、确定配合面的粗糙度数值5、标注1、确定轴承精度等级减速器小齿轮轴速度较高，有较高的旋转精度要求，故选6级轴承。2、确定轴颈和壳体孔的公差带内圈承受旋转负荷，应选较紧配合；外圈承受定向负荷，它与外壳孔的配合应较松。P/C＝3800/32000＝0.12，属于正常负荷。查表，选轴颈公差带为k5；查表，选取外壳孔公差带为H7，但由于小齿轮轴的旋转精度要求较高，故H6代替H7)(540013.0002.0k)(690022.00H3、确定配合面的形位公差值轴颈、外壳孔圆柱度公差为0.0025、0.006轴肩、孔肩端面圆跳动公差为0.008、0.0154、确定配合面的粗糙度数值轴颈表面Ra≤0.4，轴肩端面Ra≤1.6外壳孔Ra≤1.6，外壳孔肩端面Ra≤3.25、标注装配图孔零件图轴零件图A本节结束小结1、滚动轴承的精度等级及应用0、6（6x）、5、4、2G、E（Ex）、D、C、B2、滚动轴承公差带及其特点：基准制、公差带（单向制）3、滚动轴承与轴颈及外壳孔的配合选用小间隙、过渡、小过盈4、滚动轴承配合的标注方法只标相配件的代号一、普通螺纹的基本几何参数：第二节普通螺纹的公差与配合图13-6公制普通螺纹基本牙型大径中径小径螺距牙型半角牙型角螺纹轴线牙型角（α）与牙型半角（α/2）牙型角是指在螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角，牙型半角是指牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角。米制普通螺纹:一、普通螺纹的基本几何参数：60/230单一中径中径中径线P/22PP2PP外螺纹单一中径（D2a、d2a）为一假想圆柱体直径，该圆柱体的母线在牙槽宽度等于P/2处。因它在实际螺纹上可以测得，它代表螺纹中径的实际尺寸。要求：联结的可靠性、可旋入性二、螺纹几何参数对互换性的影响主要影响参数大径、小径、中径、螺距、牙型半角1、螺纹大径、小径偏差的影响影响旋入性、可靠性，不影响配合性质。GB对内螺纹小径、外螺纹大径规定了公差（顶径公差）。中径外螺纹中径内螺纹中径大内螺纹中径小2、中径偏差的影响为保证旋合性，对普通螺纹，一般内螺纹最小中径大于或等于外螺纹最大中径。为保证连接可靠和一定的旋合性，规定了中径公差。螺纹中径PP+ΔP3、螺距误差的影响：影响旋入性、可靠性和传动精度。图13-7螺距误差对旋合性影响螺距误差包括单个螺距误差ΔP和螺距累积误差ΔPΣ。前者与旋合长度无关，后者与旋合长度有关。为了保证可旋合性，必须对旋合长度范围内的任意两螺牙间螺距的最大累积误差加以控制。fp=∣ΔPΣ∣×ctg（α/2）对普通螺纹，α/2=30°，fp=1.732∣ΔPΣ∣螺距误差的中径当量fp就是补偿螺距偏差的影响而折算到中径上的数值，被称为螺距偏差的中径当量(或中径补偿值)。4、牙型半角偏差的影响影响螺纹的旋合性和牙侧接触面积/2120.073()()()22fPKKm左右外螺纹：当半角偏差为正时：K1（或K2）取2当半角偏差为负时：K1（或K2）取3内螺纹：当半角偏差为正时：K1（或K2）取3当半角偏差为负时：K1（或K2）取2半角误差的中径当量（或中径补偿量）：在规定的旋合长度内，恰好包容实际螺纹的一个假想的具有基本牙型的理想螺纹的中径。三、螺纹中径合格性判断原则1、作用中径图13-8外螺纹作用中径与单一中径)(222ffdd)(222ffDD外螺纹：内螺纹：作用中径的计算：2、中径合格条件——泰勒原则实际螺纹的作用中径不能超出最大实体牙型的中径——保证旋入性实际螺纹的单一中径不能超出最小实体牙型的中径——保证联接强度222min222maxmMaLDDDDDD222max222minmMaLdddddd对内螺纹：对外螺纹：四、普通螺纹的公差与配合GB/T197-1981，GB/T15756-1995普通螺纹的的标准只对中径和顶径规定了公差，而对底径没给公差，只规定牙底实际轮廓不得超出按基本偏差所确定的最大实体牙型，即保证旋合时不发生干涉（由刀具控制）。对于普通螺纹来说，没有单独规定螺距及牙型半角的公差，只规定了一个中径公差TD2，Td2，这个公差同时用来限制实际中径、螺距及牙型半角三个要素的误差。所以中径公差是一个综合公差。3→9（高→低）内螺纹：4，5，6，7，8五级外螺纹：3，4，5，6，7，8，9七级3级最高，9级最低，6级为基本级。1、普通螺纹的公差等级：2、螺纹的基本偏差＿＿确定螺纹公差带位置要求：最小间隙为零或具有保证间隙内螺纹：EI——H，G外螺纹：es——e，f，g，hH，h基本偏差为零图13-9内螺纹基本偏差图13-10外螺纹基本偏差4、配合的选择选用原则：为满足使用要求，保证足够的联接强度，完工后的螺纹最好组合成H/g，H/h或G/h的配合。H/h最小间隙为零，应用最广。其它的配合应用于易装拆、高温下或需涂镀保护层的螺纹。对需镀较厚保护层的螺纹可选H/f、H/e等配合。镀后实际轮廓上的任何点均不应超越按H、h确定的最大实体牙型。3、公差带的确定GB规定了内、外螺纹的选用公差带。5、螺纹旋合长度与精度等级旋合长度长旋合长度S——连接强度高，稳定性好，加工困难短旋合长度L——加工容易，稳定性差中等旋合长度N——常用螺纹精度等级：螺纹的精度不仅取决于螺纹直径的公差等级，而且与旋合长度有关。精密级，中等级，粗糙级精密级：用于精密连接螺纹。即要求配合性质稳定，配合间隙较小，需保证一定的定心精度的螺纹连接。中等级：用于一般的螺纹连接。粗糙级：用于不重要的螺纹连接，以及制造比较困难(如长盲孔的攻丝)或热轧棒上的螺纹。旋合长度的选择，一般多用N组。仅当结构和强度上有特殊要求时，方可采用S组或L组。注意：并不是螺纹旋合长度越大，密封性、可靠性就越好。6、普通螺纹的标记：螺纹代号：螺纹公称直径(大径)，螺距和螺纹旋向对粗牙螺纹，不注出螺距值，对右旋螺纹，不注旋向；左旋螺纹在螺距后注出“LH”，例如：M20LH螺纹代号—螺纹公差带代号—旋合长度代号(或数值）旋合长度：“N”不注出，“S”或“L”须注出，也可注出旋合长度值mm。例如：M20—6H—LM20—6H—32M20—6h—SM10×1LH—6H螺纹公差带代号：中径顶径的公差带代号。例：5g6g；6H；螺纹代号—内螺纹公差带代号/外螺纹公差带代号—旋合长度代号。M24×2－6H/5g6gM20×2LH—6H/5g6g装配图上的注法：7、螺纹合格性判断举例：已知有一螺纹M24×2－6g，加工后：实际大径da＝23.850mm，实际中径d2a＝22.521mm，螺距累积偏差ΔPΣ＝0.05mm，左右牙侧半角偏差分别为+20′，-25′，试判断该螺纹顶径和中径合格性，并查出其需旋合长度的范围。本节结束1、运动精度——传递运动的准确性，应控制一转内最大转角误差。一、圆柱齿轮传动的要求2、平稳性精度——传动平稳性无冲击、振动、噪音。应限制瞬时传动变化。3、接触精度——齿面载荷分布的均匀性避免应力集中，局部磨损。应控制接触面积4、合理的传动侧隙——侧隙的合理性保证非工作齿面间有一定侧隙，储存润滑油，补偿变形，制造、安装误差以免卡死、烧伤。第三节圆柱齿轮的公差与配合几何偏心运动偏心机床传动链的高频误差滚刀的制造与安装误差二、齿轮加工误差的来源图13-11用滚齿机加工齿轮时的加工误差图13-12具有几何偏心的齿轮图13-13具有运动偏心误差的齿轮长周期（低频）误差；短周期（高频）误差径向误差；切向误差；轴向误差单项误差；综合误差单个齿轮的制造误差；齿轮副的安装误差齿轮加工误差类型按出现的频率分：长周期（低频）误差；短周期（高频）误差按分布方向分：径向误差；切向误差；轴向误差按包含误差因素的多少分：单向误差；综合误差按对齿轮互换性的影响分：单个齿轮的制造误差；齿轮副的安装误差齿轮加工误差类型齿轮误差曲线三、渐开线圆柱齿轮精度标准GB/T10095.1-2001，GB/T10095.2-2001GB/Z18620.1-2002，GB/Z18620.2-2002GB/Z18620.3-2002，GB/Z18620.4-2002新标准适用于基本齿廓符合GB/T1356－2001《通用机械和重型机械用圆柱齿轮标准基本齿条齿廓》规定、模数mn≥0.5~70mm、分度圆直径d≥5~10000mm、齿宽b≥4~1000mm的单个渐开线圆柱齿轮，不适用于齿轮副。GB/T10095.1-2001《渐开线圆柱齿轮精度第1部分：轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值》GB/T10095.2-2001《渐开线圆柱齿轮精度第2部分：径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值》三、渐开线圆柱齿轮精度标准GB/Z18620.1-2002《圆柱齿轮检验实施规范第1部分：轮齿同侧齿面的检验》GB/Z18620.2-2002《圆柱齿轮检验实施规范第2部分：径向综合偏差、径向跳动、齿厚和侧隙的检验》GB/Z18620.3-2002《圆柱齿轮检验实施规范第3部分：齿轮坯、轴中心距和轴线平行度》GB/Z18620.4-2002《圆柱齿轮检验实施规范第4部分：表面结构和轮齿接触斑点的检验》同侧齿面偏差、径向跳动：0、1、2、…12共13个精度等级。径向综合偏差：4、5、…、12共9个精度