第九章圓錐結合的互換性

1、圓錐結合的互換性圓錐結合的互換性一、圓錐結合的特點及基本參數(shù)一、圓錐結合的特點及基本參數(shù)二、圓錐結合的種類二、圓錐結合的種類三、三、 圓錐參數(shù)誤差對圓錐結合的影響圓錐參數(shù)誤差對圓錐結合的影響四、圓錐公差及給定方法四、圓錐公差及給定方法五、圓錐公差的選用五、圓錐公差的選用 概述概述n圓錐結合是各類機器廣泛采用的典型結構，其結合要素為內、外圓錐表面。圓錐結合與圓柱結合相比較，雖然都是由包容面與被包容面所構成的結合關系，但是由于圓錐是由直徑、長度、錐度（或錐角）構成的多尺寸要素，所以在配合性質的確定和配合精度設計方面，比圓柱結合要復雜得多。 圓錐結合的特點圓錐結合的特點n（1）可以通過改變內、 外軸

2、承的相對位置，滿足不同性質的配合；n（2）能通過消除間隙，以獲得良好的對中定心精度，若對內、外圓錐經(jīng)過精細的研磨加工，還能保證具有良好的密封性；n（3）圓錐結合還具有自鎖性，可通過小過盈量傳遞大扭矩，甚至可以取代鍵或花鍵，使傳動裝置的結構更簡單、緊湊，并易于實現(xiàn)快速裝拆。n（4）圓錐結合的結構較復雜，加工和檢測也較困難，也不適用于孔與軸軸向相對位置要求較高的場合，故不如圓柱結合應用廣泛。 基本參數(shù)及代號基本參數(shù)及代號 一條與軸線相交的直線段（母線）繞該軸線旋轉一周所形一條與軸線相交的直線段（母線）繞該軸線旋轉一周所形成的旋轉體稱為圓錐。圓錐結合的基本參數(shù)如圖。成的旋轉體稱為圓錐。圓錐結合的基本

3、參數(shù)如圖。 其主要基本參數(shù)有：其主要基本參數(shù)有：n（1） 圓錐角（） 在通過圓錐軸線的截面內，兩條素線間的夾角。n（2） 圓錐直徑（D，d） 圓錐在垂直軸線截面上的直徑。常用的圓錐直徑有：最大圓錐直徑D，最小圓錐直徑d和給定截上的圓錐直徑dx。n（3） 圓錐長度（L） 最大圓錐直徑與最小圓錐直徑之間的軸向距離。 基本參數(shù)基本參數(shù)n（4） 錐度（C） 兩個垂直于圓錐軸線截面的圓錐直徑差與該兩截面間的軸向距離之比。即 C=（Dd）L錐度C與圓錐角的關系可表示為: C=2tan (/2)=1:1/2cot(/2)錐度關系式反映了圓錐直徑、圓錐長度和圓錐角之間的相互關系，是圓錐的基本公式。錐度一般用比

4、例或分數(shù)形式表示。除上述基本參數(shù)外，還有兩個與圓錐結合有關的參數(shù)?；緟?shù)基本參數(shù)（5） 基面距（a） 指相互結合的內、外圓錐基準面之間的距離。（6） 軸向位移Ea 指相互結合的內、外圓錐從實際初始位置到終止位置移動的距離。用軸向位移可實現(xiàn)圓錐的各種不同配合。圓錐的基面距 軸向位移Ea 圓錐結合的種類 像圓柱零件配合一樣，圓錐配合也可分為間隙配像圓柱零件配合一樣，圓錐配合也可分為間隙配合、過渡配合和過盈配合三類。合、過渡配合和過盈配合三類。n間隙配合間隙配合是指內、外圓錐結合時，在直徑方向上具有一定的間隙，間隙量的大、小可以調整。這種配合多用于多用于圓錐滑動軸承中，如車床主軸圓錐軸頸與圓錐滑動

5、軸承圓錐滑動軸承中，如車床主軸圓錐軸頸與圓錐滑動軸承襯套的結合。襯套的結合。n過盈配合過盈配合是指內、外圓錐結合時，具有一定的過盈，其大小可通過圓錐的軸向移動來調節(jié)。這種配合可用在軸可用在軸向力的作用下以較小的過盈量獲得較大的摩擦力來傳遞向力的作用下以較小的過盈量獲得較大的摩擦力來傳遞扭矩，廣泛用于錐柄刀具，如絞刀、鉆頭等的錐柄與機扭矩，廣泛用于錐柄刀具，如絞刀、鉆頭等的錐柄與機床主軸的結合。床主軸的結合。n過渡配合過渡配合則是指內、外圓錐結合時，其間隙等于零或小于零。主要用在有定心精度要求，要保證密封性的圓錐用在有定心精度要求，要保證密封性的圓錐結合件中，如內燃機中汽閥與閥座的結合。結合件中

6、，如內燃機中汽閥與閥座的結合。 圓錐結合形成的方式圓錐結合形成的方式 圓錐結合的特征是通過改變內、外圓錐的軸向相對位置而得到的，按確定相結合的軸向位置的不同方法，其形成的方式主要有以下兩種。 （l） 結構型圓錐結合 由內、外圓錐的結構或基面距來確定裝配后的最終軸向位置，以得到所需的配合要求的結合。如圖（a）通過外圓錐的軸肩 1與內圓錐的端面 2相接觸，使兩者軸向位置確定，形成所需的間隙配合；如圖（b）是通過控制基面距 E a來確定兩者的軸向位置，形成所需的過盈配合。 結構型圓錐配合的形成取決于內、外圓錐的直徑公差帶，即利用內、外圓錐直徑公差的變化來確定其軸向相對位置，從而得到不同性質的配合。內

7、、外圓錐極限間隙或過盈的計算以及配合公差的計算與光滑圓柱配合的計算相同。 結構型圓錐結合結構型圓錐結合（a）由結構形成圓錐間隙配合 l外圓錐軸肩 2內圓錐端面 （b）由基面距形成圓錐過盈配合l外圓錐基準平面 2內圓錐基準平面 位移型圓錐結合位移型圓錐結合 位移型圓錐結合是通過規(guī)定內、外圓錐的軸向相對位移來確定內、外圓錐的軸向位置，以得到所需的配合。如圖，在圓錐結合中由初始實際位置Pa開始，對內圓錐作一定的軸向位移Ea（或對內圓錐施加一定的軸向力F a），使其產(chǎn)生軸向位移直至終止位置Pf ，即可獲得預定的間隙量（或過盈量）。位移型圓錐一般不用于形成過渡配合。 圓錐參數(shù)誤差對圓錐結合的影響圓錐參數(shù)

8、誤差對圓錐結合的影響（1） 在圓錐結合的范圍內，保證內、外圓錐面的接觸均勻。影響接觸均勻性的主要因素是：內、外錐的錐角偏差，母線的直線度誤差，圓度誤差。（2） 保證基面距在一定范圍內變動?；婢噙^大，會減小結合長度；基面距過小，又會使補償磨損的軸向調節(jié)范圍減小，從而影響圓錐結合的使用性能。影響基面距的主要因素是內、外圓錐的直徑偏差和圓錐斜角偏差。 圓錐公差圓錐公差 為滿足圓錐使用的功能要求，標準給出了圓錐直徑公差、圓錐角公差、給定截面圓錐直徑公差和圓錐形狀公差四個公差項目。（l） 圓錐直徑公差TD 圓錐直徑公差是指圓錐直徑的允許變動量，它以基本圓錐直徑（通常取大端直徑D）作為基本尺寸來規(guī)定公差

9、，適合于圓錐長度內任一直徑。數(shù)值為允許的最大極限圓錐和最小極限圓錐直徑之差。用公式表示為 TD= DmaxDmin= dmaxdmin 圓錐直徑公差數(shù)值未另行規(guī)定，其數(shù)值按GB1800.3確定。 圓錐公差圓錐公差 （2） 圓錐角公差AT 圓錐角公差是指允許的圓錐角變動量。其數(shù)值為允許的最大與最小圓錐角之差，用公式表示為 ATamax-min 圓錐角公差共分12級，用AT1，AT2，AT12表示。其中AT1精度最高，其余依次降低。為加工和檢驗方便，圓錐角公差有兩種表示形式：n ATa以角度單位微弧度（rad）或度、分、秒表示；n ATD以長度單位微弧度（m）表示，它是用與圓錐軸線垂直且距離為L的

10、兩端直徑變動量之差來表示的。n ATD與ATa的換算關系為n ATD = ATaL10-3n其中ATD、ATa和L的單位分別為m，rad 和mm。可查表8-4摘錄的圓錐角公差。圓錐公差圓錐公差n（3） 給定截面內的圓錐直徑公差TDS 在垂直圓錐軸線的給定截面內，圓錐直徑的允許變動量。該公差項目以給定截面上圓錐直徑d x為基本尺寸來規(guī)定尺寸公差，它僅適用于該截面。其數(shù)值按GB/T1800.31998確定。n（4） 圓錐的形狀公差TF 圓錐的形狀公差包括素線的直線度公差和截面的圓度公差。其數(shù)值從GB/T11841996中選取。 圓錐公差的給定方法圓錐公差的給定方法 對于一個具體給定的圓錐，并不需要

11、將所規(guī)定的四項公差全部給出，而應根據(jù)零件的功能要求給出所需的公差項目。n（1） 給定圓錐直徑公差TD和圓錐角（或錐度C） 此時由TD確定了兩個極限圓錐，圓錐角誤差、圓錐直徑誤差和形狀誤差都應控制在此兩極限圓錐所限定的區(qū)域內即圓錐直徑公差帶內。其實質是包容要求，標注時應在直徑公差值后加注T，如圖。 當對圓錐角公差和圓錐形狀公差有更高要求時，可再加注圓錐角公差AT和圓錐形狀公差TF，但ATa和TF只能占TD的一部分。這種給定方法是設計中常用的一種方法，適用于有配合要求的內、外圓錐。 圓錐公差標注（包容要求）圓錐公差標注（包容要求） 圓錐公差標注（包容要求） 圓錐公差的給定方法圓錐公差的給定方法（2） 給定圓錐角公差AT和給定截面內的圓錐直徑公差TDS 此時，TDS只用來控制截面的實際直徑，AT只用來控制圓錐角誤差，它們各自分別滿足要求，其關系相當于獨立原則。當對圓錐形狀精度有較高要求時，再單獨給出形狀公差TF。 這種給定方法的標注見