典型零件的公差与配合.ppt

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1、,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,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、

2、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,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,D,d,三

3、、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 IT5IT7，壳体孔 IT6IT8；与4、5级轴承相配： 轴 IT4IT5，壳体孔多为IT5IT6。,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、 相配件材料，结构及装卸要求等,三、滚动轴承配合的精度设计,选择方法：类比法，计算法,GB/T 275-93规定了向心轴承、推

4、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/T 275-93,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dDB409023mm，额定动负荷C32000N，轴承所受当量径向动负荷Pr3800N。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、

5、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/C3800/320000.12，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H7,3、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

6、糙度数值 轴颈表面Ra0.4，轴肩端面Ra1.6 外壳孔Ra1.6，外壳孔肩端面Ra3.2 5、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、2 G、E （ Ex ）、D、C、B 2、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,小径,螺距,牙型角（ ）与牙型半角（ /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

7、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：,单一中径,中径,P/2,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,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

8、接可靠和一定的旋合性，规定了中径公差。,螺纹中径,3、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P和螺距累积误差P 。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 = P ctg （ /2） 对普通螺纹， /2=30， fp = 1.732P ,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,外螺纹：当半角偏差为正时：K1（ 或

9、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,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,对内螺纹：,对外螺纹：,四、 普通螺纹的公差与配合GB/T1

10、97-1981，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。,39（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

11、或具有保证间隙内螺纹：EI H，G外螺纹：es e，f，g，h H，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

12、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

13、，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： M206HL M206H32 M206hS M10 1LH6H,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。,M2426H/5g6g M202LH6H/5g6g,装配图上的注法：,7、螺纹合格性判断举例：,已知有一螺纹M2426g，加工后：实际大径da23.850mm，实际中径d2a22.521mm，螺距累积偏差P0.05mm，左右牙侧

14、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

15、,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/

16、Z18620.2-2002GB/Z18620.3-2002，GB/Z18620.4-2002,新标准适用于基本齿廓符合GB/T13562001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 0.570 mm、分度圆直径d510000mm、齿宽b41000mm的单个渐开线圆柱齿轮，不适用于齿轮副。,GB/T 10095.1-2001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/T 10095.2-2001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/Z 18620.1-2002 圆柱齿轮 检验实施规

17、范 第1部分：轮齿同侧齿面的检验GB/Z 18620.2-2002 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/Z 18620.3-2002 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/Z 18620.4-2002 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个精度等级。 从0到12 级精度依次降低。 5 级：基础级 02 级：展望级 35级：高精度级 69 级：中等精度等级（用得最多） 1012级：低精度等级,齿轮精度等级的应

18、用（供参考）,（一）渐开线圆柱齿轮轮齿同侧齿面偏差 （GB/T10095.12001）,标准对单个齿轮同齿面规定了11项偏差。包括齿距偏差、齿廓偏差、切向综合偏差和螺旋线偏差。,四、齿轮精度的评定参数,1、单个齿距偏差 2、齿距累积偏差 3、齿距累积总偏差 4、齿廓总偏差 5、齿廓形状偏差 6、齿廓倾斜偏差 7、螺旋线总偏差8、螺旋线形状偏差 9、螺旋线倾斜偏差 10、切向综合总偏差11、一齿切向综合偏差,1、径向综合总偏差2、一齿径向综合偏差 3、径向跳动,（二）渐开线圆柱齿轮径向综合偏差与径向跳动（GB/T10095.22001）,表13-11至表13-13列出了标准规定的各种公差值和极限

19、偏差值。,五、齿侧间隙及其检验项目,圆周侧隙当固定两相啮合齿轮中的一个时，另一个齿轮所能转过的节圆弧长的最大值。,（一）齿侧间隙的表示法（GB/Z18620.22002）,法向侧隙指装配好的齿轮副，当工作齿面接触时，非工作齿面之间的最小距离。,径向侧隙将两个相配齿轮的中心距缩小，直到左侧和右侧齿面都接触时，这个缩小的量称为径向侧隙。,（二）最小法向侧隙的确定,1、经验法2、计算法 根据齿轮副的工作速度、温度、负载、润滑等工作条件计算最小法向侧隙。3、查表 GB/Z18620. 22002附录A列出了最小侧隙推荐值,齿轮副的侧隙由齿轮工作条件决定，与齿轮的精度等级无关。设计选定的最小法向侧隙应足

20、以补偿齿轮传动时温度升高而引起的变形，并保证正常的润滑。,在传动工作中温度有较大升高的齿轮，为保证正常润滑，避免发热卡死，要求有较大的侧隙。对于需正反转或读数机构中的齿轮，为避免空程影响，则要求较小的侧隙。,1）补偿热变形所需最小侧隙,2）保证润滑所需最小侧隙 取决于润滑方式和圆周速度,故最小侧隙（相当于Xmin）：,GB规定采用“基中心距制”。固定中心距的极限偏差fa，改变齿厚上偏差不同侧隙。侧隙是通过减薄齿厚的方法获得的。 为获得必要的侧隙，齿厚应保证有最小减薄量，它是由分度圆齿厚上偏差形成的。,（三）齿侧间隙的获得和检验项目,齿侧间隙的检验项目,1、齿厚上偏差的确定,2、齿厚公差的确定,

21、3、齿厚下偏差的确定,1、齿厚上偏差的确定,齿厚上偏差取决于最小侧隙、齿轮和齿轮副的加工及安装误差。,小齿轮、大齿轮的齿厚上偏差,齿轮和齿轮副的加工和安装误差对侧隙减小的补偿量,求出两个齿轮的上偏差之和后，可按等值分配法和不等值分配法确定小齿轮的齿厚上偏差。,不等值分配：可随意分配或按一定规律分配。一般应使大齿轮齿厚的减薄量大一些，小齿轮齿厚减薄量小一些，以使大小齿轮的强度匹配。,等值分配：,2、齿厚公差的确定,齿厚公差基本上与齿轮精度无关。齿厚公差应合理选择，公差太大会使侧隙加大，齿轮正反转时空行程过大；公差太小势必增加制造成本，除非十分必要，一般不采用很紧的齿厚公差。,3、齿厚下偏差的确定

22、,4、公法线长度极限偏差的确定,公法线长度上偏差：,公法线长度下偏差：,六、齿轮副和齿坯的精度（GB/Z18620.32002）（GB/Z18620.42002）,（一）齿轮副精度,1、中心距极限偏差,2、轴线平行度偏差,3、接触斑点综合反映接触精度、承载能力,GB/Z18620.3-2002中未提供中心距尺寸偏差值，可按经验选取，也可参照GB/T100951988相关表格查取。,图13-20 轴线平行度偏差,接触斑点,接触指装配好的齿轮副，在轻微的制动下，运转后的齿面上分布的接触擦亮痕迹。它可充分揭示齿面接触的载荷分布均匀性。,接触斑点的大小是指齿面展开图擦亮痕迹在齿长和齿高方向所占的百分比

23、。,合格条件： 两个测得的百分比都不小于要求的 接触百分比。,基准面的形状公差：圆柱度、圆度、平面度安装面的跳动公差齿坯径向和端面圆跳动公差齿坯尺寸公差齿面粗糙度基准面的表面粗糙度,（二）齿坯精度,影响齿轮加工和传动质量的主要是齿坯上的基准轴线、基准面、安装面等的尺寸误差、形状误差和跳动。,七、圆柱齿轮精度设计,内容：确定精度等级 确定最小侧隙和齿厚偏差选择检验项目及公差确定齿轮副和齿坯精度精度等级在图样上的标注,为评定单个齿轮的加工精度，检验项目主要应是单项指标即齿距偏差、齿廓总偏差、螺旋线总偏差及齿厚偏差。 标准中给出的其它参数，一般不是必检项目，而是根据供需双方协商确定。具体选择时主要考

24、虑齿轮的精度等级和用途、切齿工艺、生产批量、尺寸大小和结构形式、检查目的及现有测试设备等因素。,七、选择检验项目及公差,建议根据齿轮的使用要求、生产批量和检测手段，在推荐的检验组中选取一个检验组来评定齿轮质量。,推荐的检验组：,八、精度等级在图样上的标注,1）所有检验项目同级时，可标注精度等级和标准号。,7 GB/T10095.1-2001 或 7 GB/T10095.2-2001,2）检验项目的精度等级不同时，如齿廓总偏差为 6 级，齿距累积总偏差和螺旋线总偏差均为7 级时，则标注为：,6（ ）、7（ 、 ）GB/T10095.1-2001,3）按照GB/T6443-1986渐开线圆柱齿轮图

25、样上应注明的尺寸数据的规定，应将齿厚极限偏差或公法线长度偏差极限偏差数值注在图样右上角的参数表中。,参数表,标题栏,评定指标,单个齿轮齿轮副,正确性平稳性接触精度侧隙,总结：,使用要求,精度等级,使用要求,检验方案,最小侧隙,齿坯公差,表示在工作图上,检验组,单个齿轮齿轮副,正确性平稳性接触精度侧隙,误差项目,公差项目,第公差组第公差组第公差组极限侧隙,检验组,GB10095-88概述：,使用要求,第公差组 传递运动的准确性 Fi、Fp（Fpk）、Fr、 Fi、Fw,第公差组 传动的平稳性 fi，fi ， ff ， fpb ， fpt ， f f,第公差组 载荷分布的均匀性 F ， Fpx， Fb,GB10095-88,齿轮精度的标注GB10095-88,1、 三个公差组精度等级不同时：,齿轮工作图上应标注： 齿轮精度等级、齿厚极限偏差代号（或数值）,7 F L GB10095 88,7-6-6 G M GB10095 88,2、 三个公差组精度等级同级：,3、当自行规定齿厚极限偏差数值时，直接标注数值：,课后认真复习独立完成作业,