互換性與公差 第6章 常用結合件的互換性

1、 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 6.1 6.1 滾動軸承的互換性滾動軸承的互換性 6.2 6.2 鍵和花鍵結合的互換性鍵和花鍵結合的互換性 6.3 6.3 齒輪傳動的互換性齒輪傳動的互換性 第第6章章 常用結合件的互換性常用結合件的互換性 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 6.1 6.1 滾動軸承的互換性滾動軸承的互換性 6.1.1 6.1.1 滾動軸承的簡介滾動軸承的簡介 軸承的作用？支撐軸并傳遞運動和動力。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 滾動軸承的特點和組成？是一種標準部件，一般由內(nèi) 圈、外圈、滾動

2、體（鋼珠或滾子）和保持架（又稱隔離圈） 等組成。 外圈外圈 內(nèi)圈內(nèi)圈 滾動體滾動體 保持架保持架 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 滾動軸承的類型和代號？向心軸承、推力軸承、向心 推力軸承。滾動軸承代號由前置代號、基本代號和后置代 號構成。 五四三二一 類 型 代 號 尺寸系 列代號 內(nèi) 徑 代 號 寬 度 系 列 代 號 直 徑 系 列 代 號 軸承代號示例： 6308：6深溝球軸承，3中系列， 08 內(nèi)徑d=40mm， 公差等級為0級 ； N105/P5：N圓柱滾子軸承，1特 輕系列，05內(nèi)徑d=20mm，公差等 級為5級； 7214AC/P4：7角接觸球軸承，

3、2 輕系列，14內(nèi)徑d=70mm，公差等 級為4級，接觸角=15； 30213：3圓錐滾子軸承，02正常 寬度輕系列，13內(nèi)徑d=65mm，公 差等級為0級。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 6.1.2 6.1.2 滾動軸承的精度等級及其配合滾動軸承的精度等級及其配合 滾動軸承的精度？國標規(guī)定，滾動軸承精度，分為0、6、 5、4、2五個精度等級。 0 6 5 4 20 6 5 4 2（新國標）（新國標） 低低高高 G E D C BG E D C B（舊國標）（舊國標） 0 0級（普通精度等級）軸承應用最廣。級（普通精度等級）軸承應用最廣。常用于中等負荷、中等轉(zhuǎn)速

4、 和旋轉(zhuǎn)精度要求不高的場合。如減速器、水泵、普通電機中使用的 軸承。 6 6級（中等精度等級）軸承級（中等精度等級）軸承應用于旋轉(zhuǎn)精度和轉(zhuǎn)速較高的旋轉(zhuǎn)機構 中。如普通機床的主軸軸承，精密機床傳動軸使用的軸承。 5 5、4 4級（高精度等級）軸承級（高精度等級）軸承應用于旋轉(zhuǎn)精度高和轉(zhuǎn)速高的旋轉(zhuǎn)機構 中。如精密機床的主軸軸承，精密儀器和機械使用的軸承。 2 2級軸承級軸承應用于旋轉(zhuǎn)精度和轉(zhuǎn)速很高的旋轉(zhuǎn)機構中。如精密坐標鏜 床的主軸軸承，高精度儀器和高轉(zhuǎn)速機構中使用的軸承。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 滾動軸承外圈外徑D和內(nèi)圈內(nèi)徑d是配合尺寸，分別與殼體 孔和軸頸

5、相配合。由于滾動軸承是精密的標準部件，使用 時不能再進行附加加工。因此，軸承內(nèi)圈與軸采用基孔制 配合，外圈與外殼孔采用基軸制配合。 滾動軸承的配合特點？ 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 6.1.3 6.1.3 滾動軸承公差特點滾動軸承公差特點 國標規(guī)定了滾動軸承內(nèi)外徑平均直徑公差，以確定結合直 徑的公差帶。 平均內(nèi)徑：平均內(nèi)徑：在軸承內(nèi)圈任一橫截面內(nèi)測得的內(nèi)圈內(nèi)徑的 最大與最小直徑的平均值，用dmp表示。 平均外徑：平均外徑：在軸承外圈任一橫截面內(nèi)測得的外圈外徑的最 大與最小直徑的平均值，用Dmp表示。 （ 內(nèi)徑d（mm） 101818303050508080 1

6、20 120 180 平均直徑 上下偏差 （微米） 0 級 上偏 差 000000 下偏 差 -8-10-12-15-20-25 6 級 上偏 差 000000 下偏 差 -7-8-10-12-15-18 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 （ 外徑D（mm） 30 50 50 80 80 120 120 150 150 180 180 250 平均直 徑上下 偏差 （微米） 0 級 上偏 差 000000 下偏 差 -11-13-15-18-25-30 6 級 上偏 差 000000 下偏 差 -9-11-13-15-18-20 滾動軸承的公差帶有什么特點呢？ 基本

7、偏差是上偏差，公差帶在零線的 下方，與光滑圓柱體公差不同。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 4 5 0 D 6(6x) 2 0 + - 2 4 5 6(6x) 0 d 0 - + 軸承內(nèi)、外圈公差帶軸承內(nèi)、外圈公差帶 軸承平均外徑Dmp的公差帶 軸承平均內(nèi)徑dmp的公差帶 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 滾動軸承工作時，一般外圈不動，內(nèi)圈隨軸一起轉(zhuǎn)動。 游動支點游動支點固定支點固定支點 L 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 在多數(shù)情況下，軸承內(nèi)圈是隨傳動軸一起轉(zhuǎn)動，并且不允 許軸、孔之間有相對運動，避免內(nèi)圈

8、和軸在工作時發(fā)生相 對滑動，導致結合面被磨損。所以兩者的配合稍緊。 這樣當其與過渡配合中的k6、m6、n6等軸構成配合時，將獲得比一般基孔制配 合規(guī)定的過盈量稍大的過盈配合；當與g6、h6等軸構成配合時，不再是間隙配 合，而成為過渡配合。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 在多數(shù)情況下，外圈安裝在殼體中不動，但希望溫升時游 動等，所以二者的配合稍松。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 6.1.4 6.1.4 滾動軸承配合的選擇滾動軸承配合的選擇 選擇滾動軸承配合之前，必須首先確定軸承的精度等級。精度等級確 定后，軸承內(nèi)、外圈基準結合面的公

9、差帶也就隨之確定。因此，選擇 配合其實就是選擇與內(nèi)圈結合的軸的公差帶及與外圈結合的孔的公差 帶。 軸承 精度 軸公差帶外殼孔公差帶 過渡配合過盈配合 間隙配 合 過渡配合 過盈配 合 0 h9 h8 g6、h6、 j6、js6 g5、h5、 j5 r 7 k 6、m6、n6、 p6、r6 k 5、m5 H8 G7 、H7 H6 J7、Js7、K7、 M7、N7 J6、Js6、K6、 M6、N6 P7 P6 6 g6、h6、j6、 js6 g5、h5、j5 r7 k6、m6、n6、 p6、r6 k5、m5 H8 G7 、H7 H6 J7、Js7、K7、 M7、N7 J6、Js6、K6、 M6、N

10、6 P7 P6 5 h5、j5、js5k6、m6 k5、m5 G6、H6 Js6、K6、M6 Js5、K5、M5 4 h5、js5 h4、js4 k5、m5 k4 H5 K6 Js5、K5、M5 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 正確地選用軸和外殼孔的公差帶，對于充分發(fā)揮軸承的技術性能和保 證機構的運轉(zhuǎn)質(zhì)量、使用壽命有著重要的意義。 影響公差帶選用的因素較多，如軸承的工作條件（負荷類型、負荷大 小、工作溫度、旋轉(zhuǎn)精度、軸向游隙），配合零件的結構、材料及安 裝與拆卸的要求等。一般根據(jù)軸承所承受的負荷類型和大小來決定。 （1）負荷的類型 局部負載：局部負載：不動圈受大小

11、方向不變的的合成徑向負載，徑向負載， 通常采用小間隙配合或過渡配合。 循環(huán)負載：循環(huán)負載：動圈受大小方向不變的的合成徑向負載，徑向負載， 通常采用過盈或較緊的過渡配合。 擺動負載：擺動負載：不動圈受大小方向不變的的合成徑向負載和徑向負載和 旋轉(zhuǎn)負載旋轉(zhuǎn)負載聯(lián)合作用，即合成徑向負載經(jīng)常變動地作用在 套圈滾道的小于180的部分圓周上。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 負載類型示例： 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 負載的大小： n輕負載： P0.07C n正常負載：0.07CP0.15C n重負載： P0.15C 其中：C為軸承的額定負載

12、，數(shù)據(jù)可以從有關手冊中查找。 受重負載時配合應緊些，受輕負載時配合應松些。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 其他因素：如溫度等。 o軸承旋轉(zhuǎn)時，套圈的溫度經(jīng)常高于相鄰零件的溫 度。軸承的內(nèi)圈可能因熱脹而使配合變松；外圈 會因熱脹而使配合變緊。選擇配合時應考慮溫度 的影響。 o當對軸承有較高旋轉(zhuǎn)精度要求時，為消除 彈性變形和振動的影響，應避免采用帶間 隙的配合，但也不能太緊。軸承轉(zhuǎn)速越高， 應選用愈緊的配合。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 6.1.5 6.1.5 形位公差及表面粗糙度的確定形位公差及表面粗糙度的確定 為了保證軸承的正常

13、運轉(zhuǎn)，除了正確地選擇軸承與軸頸 及箱體孔的公差等級及配合外，還應對軸頸和箱體孔的形位 公差及表面粗糙度提出要求。 n形狀公差：形狀公差：主要是軸頸和箱體孔的表面要求。 n位置公差：位置公差：主要是軸肩端面的。 n表面粗糙度：表面粗糙度：表面粗糙度值的高低直接影響著配合質(zhì)量 和連接強度，因此，凡是通 常都對表面粗糙度提出較高的要求。具體選擇參見教材 相應表格。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 標注示例： 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 6.2 6.2 鍵結合的互換性鍵結合的互換性 6.2.16.2.1鍵連接簡介鍵連接簡介 鍵連接的作用？

14、是一種標準部件，用以連接軸及軸上 零件（轂）并傳遞運動和動力。 L b h 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 二、鍵和花鍵的分類二、鍵和花鍵的分類 o鍵的分類：鍵的分類：常用的鍵聯(lián)結有平鍵平鍵（包括普通 平鍵和導向平鍵）、半圓鍵半圓鍵、切向鍵和楔鍵切向鍵和楔鍵 聯(lián)結聯(lián)結，其中以平鍵聯(lián)結應用最廣泛。 o花鍵的分類：花鍵的分類：花鍵聯(lián)結分為矩形花鍵矩形花鍵、漸開漸開 線花鍵線花鍵和三角形花鍵三角形花鍵聯(lián)結，其中以矩形花鍵 聯(lián)結應用最廣泛。 平鍵平鍵A 型型 平鍵平鍵B 型型 平鍵平鍵C 型型 鉤頭楔鉤頭楔 鍵鍵 半圓鍵半圓鍵 內(nèi)外花內(nèi)外花 鍵鍵 武漢理工大學 武漢理工大

15、學 互換性與測量技術互換性與測量技術 d L b h 頂面留頂面留 有間隙有間隙 兩側面兩側面 接觸接觸 6.2.16.2.1平鍵結合的特點平鍵結合的特點 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 特點如下： 兩側面是工作面，鍵的上表面與輪轂槽底有間隙。 因此，鍵寬與軸槽寬、輪轂槽寬為b為配合尺寸，其它為 非配合尺寸。 b d-tt d+t1 h d L A A AA t1 這里t和t1為軸、轂 槽深，實際標注時 標注d-t和d+t1。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 6.2.36.2.3鍵連接結合精度的確定鍵連接結合精度的確定 鍵是一種標準部

16、件，故采用基軸制。 GB規(guī)定鍵寬b公差帶為h9，并規(guī)定了三種配合。 配合種類 尺寸b的公差 應用范圍 鍵軸槽轂槽 較松連接 h9 H9D10主要用于導向平鍵 一般連接N9JS9單件和成批生產(chǎn)且載荷不大時 較緊連接P9P9傳遞重載、沖擊載荷和雙向扭矩 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 鍵（鍵槽）的基本尺寸怎么確定呢？ 鍵的剖面尺寸bXh及軸、轂槽深t和t1是由軸直徑d選取， 鍵長L比輪轂寬短5-10mm并取標準值。并注意d-t和d+t1 偏差的選取。 形位公差：為連接可靠，裝配方便，應規(guī)定鍵槽側面對稱 度公差，一般取7-9級。 表面粗糙度R a值：工作面1.6-6.3

17、 m ，非工作面6.3-12.5 m 。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 6.3 25h7 A 21 0 0.2 0.015A 3.2 25H8 A 8JS9（ ） 0.0183.2 28.3 +0.2 0 8N9（ ） 0 0.036 0.015A 6.3 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 平鍵、鍵及鍵槽剖面尺寸及鍵槽公差 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 判斷或選擇題 1滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合，采用基孔制。 （ ） 2滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合，采用間隙配合。 （ ） 3滾動軸承配合，在裝配圖上只須標注軸頸和

18、外殼孔的公差帶代號。 （ ） 40級軸承應用于轉(zhuǎn)速較高和旋轉(zhuǎn)精度也要求較高的機械中。（） 5滾動軸承國家標準將內(nèi)圈內(nèi)徑的公差帶規(guī)定在零線的下方。（） 6滾動軸承內(nèi)圈與基本偏差為g的軸形成間隙配合。（ ） 7. 平鍵聯(lián)接中，鍵寬與軸槽寬的配合采用基軸制。 （ ） 8滾動軸承外圈與基本偏差為H的外殼孔形成（ ）配合 A間隙； B過盈； C過渡。 9滾動軸承內(nèi)圈與基本偏差為h的軸頸形成（ ）配合 A間隙； B過盈； C過渡。 例題： 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 10承受局部負荷的套圈應選（ ）配合 A較緊的間隙配合； B過盈配合； C較緊的過渡配合。 11平鍵聯(lián)接的

19、鍵寬公差帶為h9，在采用一般聯(lián)接，用于載荷不大的一般機 械傳動的固定聯(lián)接時，其軸槽寬與轂槽寬的公差帶分別為（ ） A軸槽H9，轂槽D10； B軸槽N9，轂槽Js9； C軸槽P9，轂槽P9； 填空題 1根據(jù)國家標準的規(guī)定，向心滾動軸承按其尺寸公差和旋轉(zhuǎn)精度分為 個公差等級，其中 級精度最低， 級精度最高。 2滾動軸承國家標準將內(nèi)圈內(nèi)徑的公差帶規(guī)定在零線的 ，在多數(shù)情 況下軸承內(nèi)圈隨軸一起轉(zhuǎn)動，兩者之間配合必須有一定的 。 3在裝配圖上標注滾動軸承與軸和外殼孔的配合時，只需標注 的 公差代號。 4當軸承的旋轉(zhuǎn)速度較高，又在沖擊振動負荷下工作時，軸承與軸和 外殼孔的配合最好選用 配合。 武漢理工大學

20、 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 5 級軸承常稱為普通軸承，在機械中應用最廣。 6作用在軸承上的徑向負荷可以分為 、 、 、 三類。 7 . 滾動軸承內(nèi)圈與軸采用 配合，外圈與外殼孔采用 配合。 8. 已知軸孔直徑 d=48mm，配合公差為H7/n6，查表填寫有關參數(shù)。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 6.3 6.3 齒輪傳動的互換性齒輪傳動的互換性 6.3.1 6.3.1 概述概述 新標準：GB/T 10095-2001 GB18620-2002 齒輪傳動是機械中應用最廣，最重要的傳動。它效率 高，工作可靠，適用的功率范圍廣，壽命長。 一、齒輪傳

21、動的使用要求一、齒輪傳動的使用要求 1.運動準確運動準確 限制在一轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)，傳動比或轉(zhuǎn)角的最大變動量。限制在一轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)，傳動比或轉(zhuǎn)角的最大變動量。 2.工作平穩(wěn)工作平穩(wěn) 限制在一齒范圍內(nèi)，傳動比或限制在一齒范圍內(nèi)，傳動比或轉(zhuǎn)角的最大變動量。轉(zhuǎn)角的最大變動量。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 單嚙儀原理圖 3.接觸良好接觸良好 要求工作面均勻接觸。要求工作面均勻接觸。 4.適當側隙適當側隙 補償變形和儲存潤滑油。補償變形和儲存潤滑油。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 分度機構、測量儀器-強調(diào)運動準確性。 高級轎車-側重工作平穩(wěn)。 重

22、型機械-強調(diào)工作面接觸良好。 二、齒輪的加工誤差二、齒輪的加工誤差 1.幾何偏心幾何偏心 輪坯與定位孔軸的間隙。 2.運動偏心運動偏心 分度蝸輪與工作臺回轉(zhuǎn)中心不重合。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 3.傳動鏈中的誤差傳動鏈中的誤差 如蝸桿徑向跳動、軸向竄動。 4.滾刀誤差滾刀誤差 滾刀的制造和安裝誤差。 6.3.2 6.3.2 單個齒輪精度評定指標單個齒輪精度評定指標 一、運動準確性指標一、運動準確性指標 1.切向綜合誤差切向綜合誤差 Fi 定義：被測量齒輪與理想齒輪單面嚙合時，被測量齒輪一轉(zhuǎn) 內(nèi)實際轉(zhuǎn)角與公稱轉(zhuǎn)角最大變化量。 由單嚙儀的誤差曲線取得。 武漢理

23、工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 2.齒距累積誤差齒距累積誤差 Fp 定義：被測量齒輪的分度圓上，任意兩個同側齒面間的實際 弧長與公稱弧長之差的最大變化量。 3.齒圈徑向跳動齒圈徑向跳動Fr 定義：在齒輪一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，測頭在齒槽內(nèi)于齒高中部雙面接 觸，測頭相對于齒輪軸線的最大變化量。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 4.徑向綜合誤差徑向綜合誤差 Fi” 定義：被測量齒輪與理想齒輪雙面嚙合時，被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi) 的中心距的最大變化量。 由雙嚙儀的誤差曲線取得。 二、工作平穩(wěn)性指標二、工作平穩(wěn)性指標 1.切向一齒綜合誤差切向一齒綜合誤差 fi 單嚙儀的

24、誤差曲線中小波紋的最大幅度值。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 2.徑向一齒綜合誤差徑向一齒綜合誤差 fi” 雙嚙儀的誤差曲線中小波紋的最大幅度值。 3.齒廓總誤差齒廓總誤差Fa 定義：指包容實際齒形且距離為最小的兩條設計齒形間的法 向距離。 4.單個齒距誤差單個齒距誤差Fpt 定義：在分度圓上，實際齒距與公稱齒距最大差值。 三、接觸均勻性指標三、接觸均勻性指標 齒高方向由齒廓總誤差Fa控制。 齒寬方向由螺旋線總誤差F控制。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 F定義：在分度圓上，齒寬方向包容實際齒線且距離為最小 的兩條設計齒線間的距離。對于直齒輪稱為齒向誤差。 6.3.3 6.3.3 齒輪副精度評定指標齒輪副精度評定指標 1.中心距偏差中心距偏差 fa 定義：實際中心距與公稱中心距之差。 它影響齒側間隙和重合度。按表控制。 2.軸線平行度偏差軸線平行度偏差 水平方向 f 。 垂直方向 f 。 武漢理工大學 武漢理工大學 互換性與測量技術互換性與測量技術 3.接觸斑點接觸斑點 對裝配好的齒輪，評估齒面間載荷分布情況。 4.齒側間隙齒側間隙 為保證齒輪潤滑，補償制造、安裝誤差及熱變形，必須在非 工作面留有側隙。在中心距一定的情況下，是