项目二极限与配合基础ppt课件.pptx

前情回顾,-牌号,Q235的含义？,屈服强度为235MPa的碳素结构钢,45的含义？,钢中平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢,T8的含义？,钢中平均含碳量为0.8%的优质碳素工具钢,T8A的含义？,钢中平均含碳量为0.8%的高级优质碳素工具钢,ZG 200 400的含义,屈服强度为200MPa，抗拉强度为400MPa的铸钢,55Si2Mn的含义？,钢中平均含碳量为0.55%，硅含量为1.5%-2.5%，锰含量小于1.5%的合金结构钢,GCr15的含义,钢中平均铬质量分数为1.5%的滚动轴承钢,9 Mn 2 V 的含义？,钢中平均含碳量为0.9%，锰平均含量为1.5%-2.5%，钒含量小于1.5%的合金工具钢,Cr W Mn 的含义？,钢中铬、钨、锰平均含量均小于1.5%的合金工具钢,W18Cr4V的含义？,钢中钨平均含量为17.5%-18.5%，铬含量为3.5%-4.5%，钒含量小于1.5%的高速工具钢,4 Cr 13的含义？,钢中平均含碳量为0.4%，铬含量为12.5%-13.5%的不锈钢,HT200的含义？,最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁,QT400-18的含义？,最低抗拉强度为400MPa，最小伸长率为18%的球墨铸铁,项目二 极限与配合基础,1. 极限的基本概念 2. 配合的基本概念3. 形位公差与表面粗糙度简介,项目目标,知识目标 1、掌握极限的基本知识 2、掌握配合的基本知识能力目标 1、能够根据工艺要求选择配合,项目导入,问题：（1）一个M8的六角螺栓与什么样的螺母相匹配？（2）如何保证螺母的任意互换？（3）螺母在加工过程中产生的误差如何控制？,1.极限的基本概念,一、互换性及其标准化 互换性： 指同一规格的零部件不需要作任何挑选、调整或修配，就能装配到机器上去，且符合使用要求的特性。,互换性的作用,设计：大大减少了计算、绘图的工作量，缩短设计周期；制造：利于组织大规模专业生产；利于实现加工和装配过程的机械化和自动化；使用方面：可以及时更换已经磨损或损坏了的零件，减少机器的维修时间和费用,1.极限的基本概念,一、互换性及其标准化 标准： 对重复性事物和概念所作的统一的规定； 即为达到互换性，对产品的型号、规格、材料和质量等统一制定出强制性的规定和要求。,标准的级别,国家标准：GB行业标准：机械标准 JB；交通 JT地方标准：DB企业标准：QB国际标准：ISO,1.极限的基本概念,一、互换性及其标准化 通用化： 尽量减少和合并产品品种、形式、尺寸等，使统一零部件尽可能在不同的机械产品中通用。,螺钉、铆钉、弹簧、轴承、联轴器等,二、极限的基本术语和定义1. 尺寸的基本术语和定义（1） 尺寸尺寸是用特定单位表示的两点之间距离的数值。 如轴的半径、 直径， 零件的长、 宽、 高等。,1.极限的基本概念,（2） 基本尺寸基本尺寸是设计给定的尺寸，用D和d表示。表示孔的基本尺寸，d表示轴的基本尺寸。基本尺寸的大小是根据使用要求，通过强度计算或类比的方法按标准尺寸圆整后得到的。 图中20 mm及30 mm为圆柱销直径和长度的基本尺寸。,（3） 实际尺寸实际尺寸是通过测量所得的尺寸。 由于加工误差的存在，按同一图纸要求加工的零件，其实际尺寸往往不相同。 即使是同一零件的不同位置、不同方向的实际尺寸也往往不相同。 实际尺寸是实际零件上某一位置的测量值，且测量时还存在误差，故实际尺寸并非真值。,（4）极限尺寸极限尺寸是指允许尺寸变化范围的两个界限值（以基本尺寸为基准点）。 两个界限值中较大的一个称为最大极限尺寸 (Dmax， dmax)， 较小的一个称为最小极限尺寸(Dmin，dmin)。,2. 公差与偏差的基本术语和定义（1） 尺寸偏差（偏差） 尺寸偏差是指某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。 其值可是正、负或零。 偏差包括实际偏差和极限偏差。实际偏差： 实际尺寸减基本尺寸所得的代数差。 实际偏差= Da-D （或 da-d）,极限偏差：极限尺寸减基本尺寸所得的代数差。 上偏差：最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。下偏差：最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。 ES孔的上偏差； es轴的上偏差； EI孔的下偏差； ei轴的下偏差。 ES=Dmax-D， EI=Dmin-D es=dmax-d， ei=dmin-d,（2） 尺寸公差（公差）尺寸公差：允许尺寸的变动量，用Th和Ts表示。等于最大极限尺寸与最小极限尺寸代数差的绝对值，也等于上偏差与下偏差的代数差的绝对值。公差值永远为正值。 孔公差 Th=Dmax-Dmin=ES-EI轴公差 Ts=dmax-dmin=es-ei,【例2-1】 已知轴的基本尺寸为60 mm， 最大极限尺寸为60.002 mm， 最小极限尺寸为59.990 mm， 求上、 下偏差及公差。,【例2-1】 已知轴的基本尺寸为60 mm，最大极限尺寸为60.002 mm， 最小极限尺寸为59.990 mm， 求上、 下偏差及公差。 解： 上偏差 es=dmax-d=60.002-60=+0.002 下偏差 ei=dmin-d=59.990-60=-0.010 公差： Ts=dmax-dmin=es-ei=+0.002-(-0.010)=0.012 公差与偏差是两个不同的概念。公差是指允许尺寸的变动范围；偏差是指相对于基本尺寸的偏离量。,公差配合示意图,（3） 公差带图 尺寸、极限偏差及公差是利用公差配合示意图进行讨论的。 从图中可见，由于公差的数值比基本尺寸的数值小得多，不便用同一比例表示。 专门设置公差带图来表示尺寸、极限偏差及公差之间的关系。,公差带图,公差带图由两部分组成， 零线和公差带。,零线：确定偏差的一条基准直线，是偏差的起始线,画公差带图时，分别注上相应的符号（0，+，-），在其下方画上带单箭头的尺寸线，并注上基本尺寸值,画公差带图时，分别注上相应的符号（0，+，-），在其下方画上带单箭头的尺寸线，并注上基本尺寸值。垂直于零线方向的宽度代表公差值。,公差带图,公差带：代表上、下偏差的两条直线限定的区域,（4）标准公差标准公差是指国家标准GB/T 1800.31998所规定的已标准化的公差值，它规定了公差带的大小,国家标准制定出的一系列标准公差数值， 称为标准公差系列。 标准公差系列包含三项内容：a.基本尺寸分段、b.公差等级、c.公差单位公差等级（20个）： 确定尺寸精确程度的等级。 IT01，IT0，IT1，IT2,标准公差数值（摘自GB/T 1800.31998）,（5）基本偏差指用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差,1.2 配合的基本概念,一、配合的基本术语和定义配合是指基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴的公差带之间的关系。 间隙或过盈是孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差，其值为正时称为间隙， 其值为负时称为过盈。,配合类型,间隙配合,过盈配合,过渡配合,孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸，所得尺寸为正时称为间隙；值为负时称为过盈。,1、间隙配合 是指孔的公差带位于轴的公差带之上，具有间隙（包括最小间隙为零）的配合,最大间隙Xmax：孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的代数差，或孔的上偏差减轴的下偏差所得的代数差。 Xmax=Dmax-dmin=ES-ei最小间隙Xmin： 孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差，或孔的下偏差减轴的上偏差所得的代数差。 Xmin=Dmin-dmax=EI-es平均间隙Xav：最大间隙与最小间隙的算术平均值。,2、 过盈配合 是指孔的公差带位于轴的公差带之下，具有过盈（包括最小过盈为零）的配合,最小过盈Ymin：孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的代数差，或孔的上偏差减轴的下偏差所得的代数差。 Ymin=Dmax-dmin=ES-ei,最大过盈Ymax：孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差，或孔的下偏差减轴的上偏差所得的代数差。 Ymax=Dmin-dmax=EI-es平均过盈Yav：最大过盈与最小过盈的算术平均值。,3、过渡配合 指孔的公差带与轴的公差带相互交叠，可能具有间隙或过盈的配合。 它是介于间隙配合与过盈配合之间的一类配合，但其间隙或过盈都不大。,过渡配合的性质用最大间隙Xmax、最大过盈Ymax和平均间隙Xav或平均过盈Yav来表示。,最大间隙：Xmax=Dmax-dmin=ES-ei最大过盈：Ymax=Dmin-dmax=EI-es,允许间隙或过盈的变动量。 它表示配合精度，是评定配合质量的一个重要指标。间隙配合： Tf= | Xmax-Xmin | 过盈配合： Tf= | Ymax-Ymin | 过渡配合： Tf= | Xmax-Ymax | 配合公差另一表达式为孔公差与轴公差之和： Tf=Th+Ts,二、配合公差,孔 与轴 组成间隙配合， 求最大、 最小间隙， 平均间隙及配合公差。,习题一,孔 与轴 组成过渡配合， 求其最大间隙、最大过盈、平均间隙（过盈）及配合公差。,习题二,习题三,计算孔 与轴 配合的极限间隙或极限过盈、配合公差并画出公差带图，说明配合类别。,间隙配合,Xmax=ES-ei=+0.025-（-0.041）=0.066mm,Xmin=EI-es=0-（-0.025）=0.025mm,Tf=Xmax-Xmin=0.066-0.025=0.041mm,三、孔与轴 孔是指圆柱形内表面，也包括其他形状内表面由单一尺寸确定的部分。 轴是指圆柱形外表面，也包括其他形状外表面由单一尺寸确定的部分。,是以两个相配合的零件之一为基准，选定标准公差带，通过改变另一零件（非标准）的公差带位置而形成各种配合的一种制度。,1、 基准制,为什么要规定基准制？,基准制,基孔制,基轴制,孔与轴各有560种公差带代号，配合形式达到30多万种,加工方法,（1） 基孔制 孔的基本偏差一定，其公差带与各种不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度。 基孔制的孔称为基准孔， 标准规定基准孔的公差带位于零线之上， 其下偏差为零。 基准孔代号为H。,（2）基轴制 轴的基本偏差一定，其公差带与各种不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。 基轴制的轴称为基准轴，标准规定基准轴的公差带位于零线之下，其上偏差为零。 基准轴的代号为h。,+0-,2、 基本偏差系列（28种） 基本偏差的数量决定配合种类的数量。,代号组成：26个拉丁字母中去掉5个易与其他参数相混淆的字母I、 L、 O、 Q、 W（i、 l、 o、 q、 w），剩下的21个字母加上7个双写字母CD、 EF、FG、 JS、 ZA、 ZB、 ZC（cd、 ef、 fg、 js、 za、 zb、 zc）组成。,基准孔,基准轴,在实际工作中，为方便使用，编制了轴和孔的基本偏差数值表，以供直接查用。 由于孔比轴加工困难，为使孔和轴在工艺上等价，国标规定，在高精度等级的配合中，孔比轴的公差等级低一级；在低精度等级的配合中，孔与轴采用相同的公差等级。,eg：H7，h6，G8，p6,用查表法确定20H7/p6的孔和轴的极限偏差，绘制公差与配合图解，写出极限偏差标注，并指出是什么配合。 解：(1) 确定孔和轴的标准公差。 查表4-1得IT7=21 m，IT6=13 m (2) 确定孔和轴的基本偏差。 查表4-3得H的基本偏差 EI=0 查表4-2得p的基本偏差 ei = +22 m；,习题一：,(3) 计算孔、 轴的另一极限偏差。 孔H7的另一极限偏差 ES=EI+IT7=0+21=+21 m； 轴p6的另一极限偏差 es=ei+IT6=+22+13=35 m；(4) 作公差与配合图(5) 极限偏差标注,过盈配合,用查表法确定20P7/h6的孔和轴的极限偏差，绘制公差与配合图解，写出极限偏差标注，并指出是什么配合。,解： (1) 确定孔和轴的标准公差。 查表4-1得 IT6=13 m ， IT7=21 m。 (2) 确定孔和轴的基本偏差。 查表4-2得h的基本偏差 es=0； 查表4-3得P的基本偏差ES=-22+=-22+8=-14 m。,习题二：,(3) 计算孔、轴的另一极限偏差。 轴h6的另一极限偏差 ei=es-IT6=0-13=-13 m； 孔P7的另一极限偏差 EI=ES-IT7=-14-21=-35 m。(4) 作公差与配合图。(5) 极限偏差标注。,过盈配合,四、极限与配合应用简介1、常用和优先的公差带与配合 国家标准提供了轴常用的公差带59个， 孔常用的公差带44个；孔和轴优先选用的公差带13个。 基孔制规定有59种常用配合，13种优先配合； 基轴制规定有47种常用配合，13种优先配合,基孔制优先、 常用配合(摘自GB/T 18011999),基轴制优先、 常用配合(摘自GB/T 18011999),2、公差与配合的应用实例 在工程机械中，优先选用基孔制。 若与标准件（零部件）配合，以标准件为基准件来决定是采用基孔制还是基轴制。,原因,有配合尺寸的零件公差等级通常选IT5， IT6， ， IT12级。,滚动轴承,内圈,外圈,基准制配合示例,（1）间隙配合的选用 基准孔H与相应公差等级的轴ah形成间隙配合，其中H/a组成的配合间隙最大，H/h的配合间隙最小，其最小间隙为零。 H/a、H/b、H/c配合：间隙很大，不常使用。 一般使用在工作条件较差，要求灵活动作的机械上； 或用于受力变形大，轴在高温下工作需保证有较大间隙的场合。 如内燃机的排汽阀和导管,H/d、H/e配合：配合的间隙较大，用于要求不高易于转动的支承。 H/d适用于较松的转动配合，如密封盖、滑轮和空转带轮等与轴的配合，也适用于大直径滑动轴承的配合 H/e适用于要求有明显间隙、易于转动的支承配合，如大跨度支承、多支点支承等配合，也适用于大的、高速、重载的支承,H/f 配合：配合的间隙适中，多用于IT7IT9的一般转动配合，如齿轮箱、小电动机、泵等转轴及滑动轴承的配合。,（2） 过渡配合的选用 基准孔H与相应公差等级的轴jn形成过渡配合。 H/j、 H/js：过渡配合适用于间隙比h小并略有过盈的定位配合， 如带轮与轴的配合。 H/k配合：获得的平均间隙接近于零，定心好， 装配后零件接触应力较小， 能够拆卸， 该配合适用于如刚性联轴器的配合,（3） 过盈配合的选用 基准孔H与相应公差等级的轴pzc形成过盈配合。 H/p、H/r：这两种配合属于小过盈量的配合，它们主要用于定心精度高、 零件有足够的刚性、受到冲击载荷的定位配合，装配方式用锤打或压力机。 如齿轮与轴套的配合。,H/s、H/t：这两种配合属于中过盈量的配合，它们主要用于零件的永久或半永久的结合。依靠过盈配合产生的结合力可以直接传递中等载荷，装配方式用热套或冷轴法。H/s和H/t之后的配合属更大过盈量的配合，适于传递大扭矩或大的冲击载荷，完全依靠过盈产生的结合力连接。其装配方式用热套或冷轴法。以上过盈配合常用于IT6IT8的公差等级。,1.3 形位公差与表面粗糙度,一、形位公差形位误差产生原因：加工过程中工件在机床上的定位误差、刀具与工件的相对运动不正确，零件会产生各种形状和位置公差形位误差对零件的影响：形状误差影响连接强度和刚度、耐磨性，位置误差影响机械运动的平稳性和使用寿命等。,1、基本概念（1） 要素零件的几何特征-点、线、面,（2） 类型,测量反映的要素,具有几何意义，技术制图等规定,检测的对象,用来确定方向、位置,（1）形状公差 单一实际要素的形状所允许的变动全量。 合格零件的形状误差必须在规定的公差范围内。,2、 形状公差和位置公差,直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度,类型（6项）,（2）位置公差 关联实际要素的位置和方向对基准所允许的变动全量。 合格零件的位置误差必须在规定的公差范围内。,平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动度、全跳动度,类型（8项）,（1） 特征符号（14种）,3、 形位公差的特征符号及标注,（2）标注方法（框格）,特征符号,公差值及相关符号,基准字母,单一基准由一个字母表示；基准体系由二或三个字母表示，分别为第基准、第基准和第基准,（3） 形位公差数值选择,直线度、 平面度公差值,L=30mm，直线度数值为多少？,圆度、 圆柱度公差值,平行度、 垂直度、 倾斜度公差值,同轴度、 对称度、 圆跳动和全跳动公差值,二、表面结构要求（表面粗糙度）1、基本概念 零件表面总会存在着由较小的间距和峰谷组成的微量高低不平的痕迹。它是一种微观几何形状误差，也称为微观不平度。表面粗糙度越小，表面越光滑。 表面粗糙度反映了零件表面微观几何形状误差，是评定零件表面质量的一项重要指标。,表面质量对零件使用性能的影响,1、摩擦、磨损的影响2、配合性质3、疲劳强度4、接触刚度,粗糙表面凹凸不平， 易积聚腐蚀性物质， 造成表面锈蚀；,易在周期性交变载荷下产生疲劳裂纹， 降低材料的疲劳强度。,2、 表面粗糙度评定指标（GB/T 10311995）,（1） 轮廓算数平均偏差 Ra,在取样长度内， 轮廓线上各点至轮廓中线距离（Y1，Y2,Yn）的绝对值的算术平均值,在取样长度内，五个最大的轮廓峰高的平均值与五个最大的轮廓谷深的平均值之和,（2） 微观不平度 Rz（十点高度）,3、符号、标注方法 （GB/T 13193）,（1） 表面结构符号,（2） 表面结构代号,表面粗糙度的选用（1）同一零件上，工作表面粗糙度应小于非工作表面粗糙度。 （2）对摩擦表面，速度愈高，单位面积压力愈大，表面粗糙度应愈小。尤其是对滚动摩擦表面，表面粗糙度应较小。 （3）受交变荷载时，特别是在零件圆角、 沟槽处，粗糙度应较小。,（4）要求配合性质稳定可靠时，粗糙度应较小。对间隙配合，间隙愈小，粗糙度应愈小； 对过盈配合，当用压入法装配时，为了保证连接强度和可靠性，粗糙度也应较小。间隙配合表面粗糙度应小于过盈配合。 （5）配合性质相同，公差等级相同时，小尺寸比大尺寸、轴比孔的粗糙度要小；表面粗糙度与尺寸公差T之间有以下近似关系： Rz0.025T,应用示例,项目总结,1、互换性、标准化 什么是互换性，标准有哪些？2、尺寸的基本术语和定义 极限尺寸、偏差、公差、公差带图、标准公差3、配合的基本术语和定义 几种配合方式、基准制、基本偏差系列4、形位公差以及表面结构要求 形位公差、表面结构要求的符号及标注,1-1 什么叫互换性？什么叫标准？1-2 上偏差与下偏差是否极限偏差？1-3 公差与配合各有何区别？配合有几种？1-4 下列三对孔和轴组成配合，计算它们的间隙（或过盈）、平均间隙（或平均过盈）及配合公差，画出公差带图； 指出它们各属于哪一类性质配合。,（1） 孔 （2） 孔 （3） 孔,轴 轴 轴,习题,1-5 查表确定下列各孔、轴的极限偏差，并按尺寸标注规定写出来；画出公差带图，说明它们各属于哪种基准制，哪类配合。（1）20H8/f7； （2）30F8/H7；（3） 50K8/H7； （4）45JS6/h5；（5）40H7/T6； （6） 60M8/H7。1-6试解释题1-6图中标注的各项形位公差（被测要素、基准要素、公差带形状、大小和方向）。,题1-6图,