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1、第四章 机械精度设计基础 机械精度设计是根据机械的功能要求，正确地对机械精度设计是根据机械的功能要求，正确地对机械零件的尺寸精度、形状和位置精度以及表面精度机械零件的尺寸精度、形状和位置精度以及表面精度按要求进行设计，并将它们正确地标注在零件图以及按要求进行设计，并将它们正确地标注在零件图以及装配图上。装配图上。2021/9/2314.1.1 互换性的含义互换性的含义 n1.1.互换性的基本概念互换性的基本概念 互换性是指某一产品（包括零件、部件）与另一产品在尺寸、功能上能够彼此互相替换的性能。 n2.2.完全互换：完全互换： 从同一规格的一批零件中任取一件，不经任何修配就能装到部件或机器上，
2、而且能满足规定的性能要求。这种互换性称为完全互换。n3.3.不完全互换：不完全互换： 如果把一批两种互相配合的零件按尺寸大小分成若干组，在一个组内的零件才有互换性；或者虽不分组，但需做少量修配和调整工作，才具有互换性，这种互换性称不完全互换。 2021/9/2324.1.2 互换性的作用互换性的作用 n1) 有利于组织专业化生产；n2) 产品设计标准化，缩短设计周期；n3) 维修时易更换配件，减少修理时 间和费用，保证设备原有的性能。2021/9/233 4.1.3 4.1.3 误差和公差误差和公差1)1) 误差与精度误差与精度 零件加工后的实际几何参数与理想零件几何参数相符合的程度，称为加工
3、精度加工精度（简称精度）。 它们中间的差值称为误差误差。 加工误差的大小反映了加工精度的高低，故精度可用误差来表示。2)2) 零件几何参数误差的种类零件几何参数误差的种类n（1）尺寸误差：实际尺寸与理想尺寸之差；n（2）形状误差：实际形状与理想形状之差；n（3）位置误差：实际位置与理想位置之差。2021/9/234n公差：公差： 是零件几何参数允许的变化范围，公差是产品设计时给定的。 n可分为：可分为：(1)尺寸公差：零件尺寸允许的变动范围；(2)形状公差：零件形状允许的变动范围；(3)位置公差：零件位置允许的变动范围。3)3) 公差公差2021/9/235 4.2.14.2.1、公差与配合的
4、术语和定义、公差与配合的术语和定义1.1.尺寸尺寸 1) 1)、基本尺寸、基本尺寸 设计时给定的尺寸称为基本尺寸。孔：D 轴：d 2) 2)、实际尺寸、实际尺寸 通过实际测量得到的尺寸。 4.2 4.2 尺寸公差与配合尺寸公差与配合2021/9/236 3 ) 3 )极限尺寸极限尺寸允许尺寸变动的两个界线值，以基本尺寸为基数来确定： 孔的最大极限尺寸：Dmax，最小极限尺寸：Dmin； 轴的最大极限尺寸：dmax，最小极限尺寸：dmin2021/9/237 2.尺寸公差与偏差尺寸公差与偏差n1)1)尺寸偏差（简称偏差）尺寸偏差（简称偏差） 某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差，称为尺寸偏差。上偏差
5、：上偏差：最大极限尺寸与其基本尺寸的代数差。下偏差：下偏差：最小极限尺寸与其基本尺寸的代数差。极限偏差：极限偏差：上偏差和下偏差统称为极限偏差。实际偏差：实际偏差：实际尺寸与基本尺寸的代数差。2021/9/238nES孔的上偏差；EI孔的下偏差；nES=DmaxD ；EI=DminD ；nes 轴的上偏差；ei轴的下偏差；nes=dmaxd ； ei=dmind ；2021/9/239 2)2)尺寸公差（简称公差）尺寸公差（简称公差）n尺寸公差：尺寸公差：允许尺寸的变动量，即最大极限尺寸和最小极限尺寸的代数差的绝对值，也等于上偏差和下偏差的代数差的绝对值。n孔的公差：孔的公差：n轴的公差：轴的
6、公差：2021/9/23103 3）零线与公差带）零线与公差带n零线：零线：在公差与配合图解（简称公差带图）中，确定偏差的一条基准直线，称为零线。 通常用零线来表示基本尺寸。n公差带：公差带：代表上下偏差的两条直线所限定的一个区域，称为尺寸公差带或公差带。2021/9/2311n例一：例一：已知：孔、轴基本尺寸为25mm, Dmax= 25.021mm，Dmin= 25.000mm，dmax= 24.980mm，dmin= 24.967mm。 求：孔与轴的极限偏差和公差，并注明孔与轴的极限偏差在图样上如何标注。mmmm孔的上偏差：孔的上偏差：ES=DmaxD=25.02125=+0.021mm
7、孔的下偏差：孔的下偏差：EI=DminD=25-25=0轴的上偏差：轴的上偏差：es=dmaxd=24.980-25=-0.02mm轴的下偏差：轴的下偏差：ei=dmind=24.967-25=-0.033 mm孔的公差：孔的公差：轴的公差：轴的公差：解：2021/9/2312 在图样上的标注+0.0210轴为25-0.020-0.033孔为252021/9/2313n配合：配合： 是指基本尺寸相同、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。n间隙或过盈间隙或过盈： 就是孔的尺寸与轴的尺寸代数差，此差值为正时是间隙；为负时是过盈。 3 配 合2021/9/2314 配合的种类n分类：分类： 间隙配合、
8、过盈配合、过渡配合2021/9/2315Xmax=Dmaxdmin =ES-eiXmin=Dmindmax =EI-es1）间隙配合n具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合。它的特点是孔的公差带在轴的公差带之上。2021/9/2316Ymax=Dmindmax =EI-esYmin=Dmax dmin =ES-ei2）过盈配合n具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。其特点为孔的公差带在轴的公差带之下2021/9/23173）过渡配合n过渡配合：过渡配合： 可能具有间隙或过盈的配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互交叠。 2021/9/23184）配合公差n间隙或过盈允许的变动量，用Tf f表示。
9、间隙配合过盈配合过渡配合配合公差亦等于孔公差与轴公差之和，即2021/9/23193 3 基本偏差基本偏差n1 1）基本偏差的概念）基本偏差的概念 基本偏差用于确定公差带相对零线位置的上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。公差等级6相同，标准公差相同4.2.2 4.2.2 标准公差与基本偏差标准公差与基本偏差2021/9/2320n基本偏差的代号用21个字母和 7个双写字母表示，共28个代号。2021/9/2321n公差带在零线上方：ES=EI+IT；es=ei+ITn公差带在零线下方：EI=ES-IT； ei=es-IT 公差带中另一极限偏差的确定2021/9/2322n1 1 标准公差
10、标准公差 标准公差是指国际的标准公差数值中所列的、用以确定公差带大小的任一公差值。（表4.1）2021/9/23231 1）公差等级：）公差等级： 标准公差分为20个等级，IT01、IT0、IT1、IT18。IT表示标准公差，其中IT01公差等级最高，IT18公差等级最低。公差等级越低，公差数值越大。 公差等级与基本尺寸段2021/9/23242 2）基本尺寸段：）基本尺寸段：基本尺寸分为若干尺寸段。在每一个尺寸基本尺寸分为若干尺寸段。在每一个尺寸段内，是按各个尺寸的几何平均值来规定段内，是按各个尺寸的几何平均值来规定公差的。公差的。同一公差等级在同一尺寸段内，不论孔或同一公差等级在同一尺寸段
11、内，不论孔或轴，也不论何种配合，其标准公差值仅有轴，也不论何种配合，其标准公差值仅有一个。一个。2021/9/2325n基准制：基准制： 是以两个相配零件中的一个零件为基准件，并选定标准公差带，然后按使用要求的最小间隙（或最小过盈）确定非基准件的公差带位置，从而形成各种配合的一个制度。n国标规定了两种基准制：国标规定了两种基准制： 基孔制和基轴制，并规定应优先选用基孔制。2 2 基准制基准制2021/9/2326国标规定 基准孔的公差带在零线以上，下偏差为0，以“H”为基准孔的代号 是将孔的公差带位是将孔的公差带位置固定不变，而变置固定不变，而变动轴的公差带位置动轴的公差带位置 基孔制基孔制2
12、021/9/2327国标规定 基准轴的公差带在零线以下，上偏差为0，以“h”为基准轴的代号是将轴的公差带位是将轴的公差带位置固定不变，而变置固定不变，而变动孔的公差带位置动孔的公差带位置 基轴制基轴制2021/9/2328在下列情况下选用基轴制是有利的：在下列情况下选用基轴制是有利的：n1、同一基本尺寸的某一段轴，必须与几个不同配合的孔结合。2021/9/2329在下列情况下选用基轴制是有利的：在下列情况下选用基轴制是有利的：n2、农业机械和纺织机械中，用于某些等直径长轴的配合。这类轴可用冷拉钢材不经切削直接与孔配合。这时采用基轴制有明显的经济效益。n3、直径小于1mm的轴比同级孔加工困难，故
13、采用基轴制较经济。n4、用于某些特殊零、部件的配合，如滚动轴承的外圈与基座孔的配合。2021/9/2330 4.2.3 公差与配合在图上的标注2021/9/23314.2.4 公差与配合的选用n1）公差等级的选用n2） 配合的选用n类比法2021/9/2332分类孔摘要H6H7H8H11间隙配合轴a间隙很大一般极少用轴b轴cc8c9c11大间隙特别松的转动配合轴dd8d8/d10d11松转动配合轴ee7e8e8/e9易运转配合轴ff6f7f8转动配合轴gg5g6g7紧转动配合轴hh5h6h7/h8h11滑合过渡配合轴jj5j6j7推合轴kk56kk7用木锤轻击连接轴mm5m6m7用铜锤打入轴n
14、n6n7用轻压力连接p72021/9/2333过盈配合轴pp5p6轻压入轴rr5r6压入轴ss5s6s7重压入轴tt5t6t7轴uu5u6u7重压入或热装轴v过盈量依次增大，一般不推荐轴x轴y轴z2021/9/2334 例二例二 ： 查表确定30H8/f7和30F8/h7配合中孔、轴的极限偏差，计算两对配合的极限间隙并绘制公差带图。2021/9/23350.033030f7= 300.0200.041n解：（1）查表确定30H8/f7配合中孔、轴 的极限偏差n基本尺寸30查表IT7=21m, IT8=33mn对于基准孔H8的EI=0,其ES为ES=EI+IT8=+33n对于f7得es=-20
15、m,其ei=es-IT7=-20-21=-41 mn由此可得：30H8= 302021/9/2336n(2)查表确定30F8/h7配合中孔、轴的极限偏差对于F8的EI=+20 m,其ES为ES=EI+IT8=20+33 =+53m 对于基准轴h7得es=0 ,其ei=esIT7=-21 m由此可得30F8= 30 30h7= 30+0.053+0.0200-0.0212021/9/2337n(3) 计算30H8/f7和30F8/h7配合 极限间隙 对于30H8/f7 Xmax=ES-ei=+33-(-41)=+74 m Xmin=EI-es=+20-0=+20 m 对于30F8/h7 Xmax=ES-ei=+53-(-21)=+74 m Xmin=EI-es=+20-0=+20 m2021/9/2338(4) 绘制公差带图绘制公差带图2021/9/2339
