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1、第五章第五章 光滑圆柱体的光滑圆柱体的 公差与配合公差与配合 第一节 公差与配合的基本术语和定义 一、互换性的概念一、互换性的概念 互换性互换性: :相同规格的零相同规格的零( (部部) )件，不经挑选、调整或辅助加件，不经挑选、调整或辅助加 工，就能进行装配，并且满足规定的使用功能要求的一工，就能进行装配，并且满足规定的使用功能要求的一 种特性。种特性。 （一）互换性的作用（一）互换性的作用 1. 1. 设计方面：最大限度地采用标准件、通用件，缩短了设计方面：最大限度地采用标准件、通用件，缩短了 设计周期。设计周期。 2. 2. 制造方面：利于组织专业化协调生产，采用先进工艺制造方面：利于组
2、织专业化协调生产，采用先进工艺 和高效率的专用设备和和高效率的专用设备和CAMCAM技术，便于实现加工过程和技术，便于实现加工过程和 装配过程机械化、自动化。提高产品质量和生产效率。装配过程机械化、自动化。提高产品质量和生产效率。 （3 3）可减少机器的维修时间和费用，提高效率。）可减少机器的维修时间和费用，提高效率。 （二）互换性的分类（二）互换性的分类 1. 1. 按互换范围按互换范围 功能互换：功能互换：几何参数、物理性能、化学性能等方面的互换。几何参数、物理性能、化学性能等方面的互换。 几何参数互换：几何参数互换：尺寸、形状等参数具有互换性。尺寸、形状等参数具有互换性。 公差与配合中仅
3、讨论几何参数的互换。公差与配合中仅讨论几何参数的互换。 2. 2.按互换程度按互换程度 完全互换性：完全互换性：装配前不作任何挑选，装配时不需辅助加工，装配前不作任何挑选，装配时不需辅助加工， 称为完全互换。称为完全互换。 不完全互换性：不完全互换性：允许挑选、调整和修配以滿足其使用要求允许挑选、调整和修配以滿足其使用要求 的互换称为不完全互换性。的互换称为不完全互换性。 3. 3. 实现互换的基本条件实现互换的基本条件 对同一规格的零件按统一精度标准制造。对同一规格的零件按统一精度标准制造。 精度标准：公差要求。精度标准：公差要求。 二、尺寸的术语和定义二、尺寸的术语和定义 （一）基本尺寸（
4、一）基本尺寸（D D、d d）：设计时给定的尺寸。）：设计时给定的尺寸。 D D为孔的基本尺寸，为孔的基本尺寸，d d为轴的基本尺寸。为轴的基本尺寸。 1. 1. 孔主要指圆柱形的内表面，也包括其他内表面孔主要指圆柱形的内表面，也包括其他内表面 中由单一尺寸确定的部分。中由单一尺寸确定的部分。 由由D D 1 1 ，D D 2 2 ，D D 3 3 ，和，和D D 4 4 各尺寸确定的包容面均称为孔各尺寸确定的包容面均称为孔 。单一尺寸是指内表面的某一尺寸。单一尺寸是指内表面的某一尺寸。 2. 2. 轴：主要指圆柱形的外表面。也包括其他外表轴：主要指圆柱形的外表面。也包括其他外表 面中由单一尺
5、寸确定的部分。面中由单一尺寸确定的部分。 d d1 1 ,d,d 2 2 ,d,d 3 3 和和d d 4 4 各尺寸确定的被包容面均称为轴。各尺寸确定的被包容面均称为轴。 若两表面既不能形成包容面又不能形成被包容面，若两表面既不能形成包容面又不能形成被包容面， 则既非孔又非轴，如图则既非孔又非轴，如图5-15-1中由中由L L 1 1 、L L 2 2 、L L 3 3 等尺寸等尺寸 所确定的表面。所确定的表面。 例：例： 轴的直径轴的直径10mm10mm，长度，长度100mm100mm为该轴的基本尺寸。为该轴的基本尺寸。 基本尺寸通常用强度计算、类比等方法得到，并基本尺寸通常用强度计算、类
6、比等方法得到，并 取标准值。取标准值。 （二）实际尺寸：通过测量得到的尺寸。（二）实际尺寸：通过测量得到的尺寸。 加工存在误差，加工成品不可能正好等于基本尺加工存在误差，加工成品不可能正好等于基本尺 寸；测量误差不可避免，测得的尺寸也并非零件寸；测量误差不可避免，测得的尺寸也并非零件 的真实尺寸。的真实尺寸。 测量精度越高实际尺寸越接近真实尺寸。孔、测量精度越高实际尺寸越接近真实尺寸。孔、 轴的实际尺寸分别用轴的实际尺寸分别用D D a a 、d d a a 表示。表示。 （三）极限尺寸（三）极限尺寸 允许尺寸变化范围的两个极限值。允许尺寸变化范围的两个极限值。 极限尺寸极限尺寸 最大极限尺寸
7、（最大极限尺寸（D Dmax max、 、d dmax max） ） 最小极限尺寸（最小极限尺寸（D Dmin min、 、d dmin min） ） 例：轴例：轴9.910.1mm 9.910.1mm 则则d dmax max=10.1mm =10.1mm，d dmin min=9.9mm =9.9mm 孔尺寸合格的条件：孔尺寸合格的条件： D Dmin minD D a a D D maxmax 轴尺寸合格的条件：轴尺寸合格的条件： d dmin mind d a a d d maxmax 三、有关公差与偏差的术语和定义三、有关公差与偏差的术语和定义 （一）尺寸偏差（偏差）（一）尺寸偏差（
8、偏差） 某一个尺寸减其基本尺寸所得的代数差。某一个尺寸减其基本尺寸所得的代数差。 1. 1.极限偏差极限偏差 极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。 极限偏差极限偏差 上极限偏差（上极限偏差（ESES、eses） 下极限偏差（下极限偏差（EIEI、ei ei） ESES = = D Dmax max D D ； eses = = d dmax max d d EIEI = = D Dmin min D D ； ei ei = = d dmin min d d 例：轴的上偏差例：轴的上偏差 eses=10.1-10=0.1mm=10.1-10=0.1mm 轴的下偏差
9、轴的下偏差ei ei =9.9-10= -0.1mm=9.9-10= -0.1mm 偏差可为正值、负值或零。偏差可为正值、负值或零。 最小极限尺寸 最大极限尺寸 50.008 50 基本尺寸 49.992 上偏差=最大极限尺寸基本尺寸 ES=Dmax-D es=dmax-d 下偏差=最小极限尺寸基本尺寸 EI=Dmin-D ei=dmin-d 代号： 孔：ES 轴：es 代号： 孔：EI 轴：ei 上偏差 下偏差 统称极限偏差 0.008 0.016 偏差可 正可负 +0.008 尺寸偏差; 某一尺寸减去基本尺寸 所得的代数差 2. 2.实际偏差实际偏差 实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差。实际
10、尺寸减其基本尺寸所得的代数差。 例：若测得轴的实际尺寸例：若测得轴的实际尺寸d d a a =10.08mm=10.08mm， 则实际偏差则实际偏差e e a a =10.08-10=0.08mm=10.08-10=0.08mm 实际偏差在上、下极限偏差之内为合格。实际偏差在上、下极限偏差之内为合格。 3. 3. 极限偏差标注：极限偏差标注： 例：例： （二）尺寸公差（公差）（二）尺寸公差（公差）: : 允许尺寸的变动量。允许尺寸的变动量。 公差是设计人员对尺寸的变动量给出的允许值。公差是设计人员对尺寸的变动量给出的允许值。 例：孔例：孔49.9850.02mm49.9850.02mm， 变动
11、量为变动量为50.02-49.98=0.04mm50.02-49.98=0.04mm 尺寸公差计算公式尺寸公差计算公式 孔的公差：孔的公差：T T h h = =D D maxmax-D -Dmin min=ES-EI =ES-EI 轴的公差：轴的公差：T T S S = = d dmax max d dmin min = = esesei ei 公差越小，精度越高，加工也越困难。加工误差公差越小，精度越高，加工也越困难。加工误差 不可避免，所以公差不等于零且无正负意义。不可避免，所以公差不等于零且无正负意义。 例：一根轴的直径为600.015 基本尺寸: 最大极限尺寸: 最小极限尺寸: 60
12、mm 零件合格的条件： 60.015mm实际尺寸 59.985mm。 60.015mm 59.985mm 上偏差 = 60.01560 = 0.015 下偏差 = 59.98560 = -0.015 公差 = 0.015(-0.015) = 0.030 （三）公差带图（三）公差带图 表示相互配合的孔、轴的基本尺寸、极限尺寸、表示相互配合的孔、轴的基本尺寸、极限尺寸、 极限偏差与公差的相互关系图。极限偏差与公差的相互关系图。 一般用简图一般用简图5-25-2（b b）表示。）表示。 图图 5-2 5-2 公差带图公差带图 (a)(a) (b)(b) 1. 1. 零线：确定偏差的一条基准线。零线表
13、示基本零线：确定偏差的一条基准线。零线表示基本 尺寸，也是偏差为零的线。尺寸，也是偏差为零的线。 零线上方为正偏差，下方为负偏差。零线上方为正偏差，下方为负偏差。 2. 2. 尺寸公差带：公差带图中代表上、下偏差的两尺寸公差带：公差带图中代表上、下偏差的两 条直线限定的区域称为公差带。条直线限定的区域称为公差带。上面线表示上偏上面线表示上偏 差，下面线表示下偏差。差，下面线表示下偏差。 公差带的宽度为公差值。公差带的宽度为公差值。 例：作孔例：作孔 和轴和轴 的公差带图。的公差带图。 画零线，标出画零线，标出“ “0”0”、“ “” ”、“ “-” -” 和基本尺寸。和基本尺寸。 在零线上方画
14、出正偏差，下方画出负偏差；在零线上方画出正偏差，下方画出负偏差； 画孔的公差带打上画孔的公差带打上 剖面线，画轴的公差剖面线，画轴的公差 带打上点。带打上点。 公差带的大小：公差带的大小：由公差数值来确定。反映了尺寸由公差数值来确定。反映了尺寸 精度，即零件加工的难易程度。（公差带越宽大精度，即零件加工的难易程度。（公差带越宽大 ，精度越低，就越容易加工。），精度越低，就越容易加工。） 公差带的位置：公差带的位置：由两个极限偏差之一来确定。反由两个极限偏差之一来确定。反 映了装配时的松紧程度。（离零线近，装配紧；映了装配时的松紧程度。（离零线近，装配紧； 远则反之。）远则反之。） 3. 3.
15、公差带两要素公差带两要素 公差带的大小公差带的大小 公差带的位置公差带的位置 例例5-5- 基本尺寸基本尺寸D=30mmD=30mm；孔的极限尺寸；孔的极限尺寸D Dmax max=30.033mm =30.033mm， D D minmin=30mm =30mm， 轴的极限尺寸轴的极限尺寸d dmax max=29.980mm =29.980mm， d d minmin=29.959mm =29.959mm求孔、轴的极限偏差及公差，并求孔、轴的极限偏差及公差，并 画出公差带图。画出公差带图。 解：孔的极限偏差解：孔的极限偏差 ESESD Dmax max D D（30.03330.0333030）0.033mm 0.033mm EI EID Dmin
