2.2 孔、轴尺寸的极限与配合（课件）-《机械常识与视图》同步精品课堂（机工版）

《机械常识与视图》（高教版） 机械工业出版社 同步精品课程——中职专业课 第2章 极限与配合 2.2 孔、轴尺寸的极限与配合 知识目标 理解孔和轴的定义、特点及区分方法。 掌握尺寸（包括公称尺寸、实际尺寸、极限尺寸）的概念及相互关系。 明确偏差（上偏差、下偏差）的计算方法和含义。 能力目标 1.能够准确测量孔和轴的实际尺寸，并进行偏差和公差的计算。 2.可以根据给定的配合要求，选择合适的孔轴公差带，确定配合类型。 3.能够通过公差带图，直观地分析孔轴的配合关系和精度要求。 情感目标 1.培养学生对机械制造领域中尺寸精度控制的严谨态度，养成认真细致的工作习惯。 2.激发学生对机械专业知识的兴趣和探索欲望，提高学习的主动性和积极性。 3.帮助学生树立质量意识，认识到尺寸精度在机械产品中的重要性，培养责任感。 三维目标 导入情景 01 “同学们，想象一下，你们现在是一家汽车制造厂的工程师。在汽车的生产线上，有一个关键的零部件——发动机的活塞和气缸。 活塞就像是一个在气缸这个“大房子”里运动的“运动员”。如果活塞这个“运动员”的尺寸太大了，它就无法在气缸里顺畅地运动，会导致发动机卡顿甚至无法工作；而如果活塞尺寸太小了，又会在运动中产生过多的空隙，造成能量泄漏和噪音增大。 那么，怎样才能让活塞和气缸完美配合呢？这就涉及到我们今天要学习的“孔、轴尺寸的极限与配合”的知识。 通过精确地控制活塞（轴）和气缸（孔）的尺寸，规定它们允许的最大和最小尺寸范围，也就是极限尺寸，以及尺寸的变动量，也就是公差，我们就能实现活塞和气缸的精准配合，让汽车发动机高效稳定地运行。 新知学习 02 一、孔和轴 在机械制造中，孔和轴的装配形式是最典型的，孔以其内表而包容轴的外表面。在标准中，规定了孔和轴的定义。(1)孔通常指工件的圆柱形内尺寸要素，也包括非圆柱形内尺寸要素(由二平行面或切面形成的包容面)。(2)轴 通常指工件的圆柱形外尺寸要素，也包括非圆柱形外尺寸要素(由二平行面或切面形成的被包容面)。由此可见，孔和轴具有广泛的含义，不仅表示通常理解的概念，即柱形的内、外面，而且也包括由二平行平面或切面形成的包容面和被包容面。动面如图2-1所示的各表面中、由D,、D:、D、和 D,各尺寸确定的各组平行平面或切面所形成的包容面都可称为孔;由d、d、d、和 d,各尺寸确定的圆柱形外表面和各组平行平面或切面所形成的被包容面称为轴。如果二平行平面或切面既不5]能形成包容面、也不能形成被包容面，那么它们既不是孔，也不是轴。如图 2-1中由山、,和山各尺寸确定的各组平行平面或切面。 新知学习 02 一、孔和轴 新知学习 02 1)尺寸。以特定单位表示线性尺寸值的数值称为尺寸。例如在零件图样上标注φ20mm，两轴线距离为40mm，圆弧半径为0.5mm 等都是尺寸。国家标准规定、如果在械图样上标注的尺寸都以 mm 为单位，标注时可将单位省略。 2)公称尺寸。由图样规范确定的理想形状要素尺寸。公称尺寸是在设计中根据强度、刚度、运动结构、工艺、造型等不同要求来确定，荆标准尺寸调整，使其标准化。它有利于简化刀具、具和型材的规格。公称尺寸表示尺寸基本大小，而不是实际加工要求的尺寸。 3)实际要素。通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。在生产加工过程中，由于被测形误差的存在，测址器具与被测零件接触状态的不同，其测量误差不可避免地存在，因此，际要素并非是被测尺寸的真值。通常所说的实际要素均指局部实际要素。 二、尺寸的基本术语和定义 新知学习 02 零线。在极限与配合图解中，表示公称尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公如图 2-2 所示。通常，零线沿水平方向绘制，正偏差位于其上，负偏差位于其下，如图2-3所示。 偏差。某一尺寸(实际要素、极限尺寸等)减其公称尺寸所得的代数差。偏差又可 以分为极限偏差和实际偏差。极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差为极限偏差。由于极限尺寸有两个极端值，所以国家标准把上极限偏差和下极限偏差统称为极限偏差。上极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差称为上极限偏差。孔的上极限偏差代号用大写字母 ES表示;轴的上极限偏差代号用小写字母 es 表示。 三、偏差与公差的基本术语 新知学习 02 三、偏差与公差的基本术语 新知学习 02 (1)配合的概念 配合是指公称尺寸相同的并且相互结合的孔和轴公带之间的关按照各自的公差带进行加工，由于孔和轴的公差带都是按一定的使用要求给定的，只要际要素都在公差带所限制的范围内，这对孔和轴装配到一起后，就能达到预期的设计要求，由于机器上各种孔和轴结合部位的使用要求不同，对孔和轴装配后的松紧要求也不反映在装配后具有不同的配合性质。 (2)间隙和过盈 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为正，称为间隙，如图2-4示。孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负，称为过盈，如图2-5 所示。 四、配合 新知学习 02 标准公差是国家标准规定的极限与配合制中所规定的任一公差，用符号“T”表示用以确定所需的公差带大小。其目的在于将公差带的大小加以标准化，而公差带的大小反映了尺寸的精确程度，所以设置标准公差也就是将尺寸的精确程度加以标准化。表2-1列出了国家标准(摘自GB/T1800.1-2009)规定的公称尺寸至500mm 的标准公差数值。由表2-1可见，标准公差数值与公称尺寸分段和标准公差等级有关。公称尺寸分段可查阅国家标准(GB/T1800.1-2009)。而标准公差等级是指同一公差等级对所有公称尺寸的一组公差，被认为具有同等精确程度。标准公差等级代号用标准公差符号和等级数字组成，例如:IT6。 五、标准公差系列 新知学习 02 五、标准公差系列 新知学习 02 按照标准公差数值增大的顺序，在公称尺寸至500mm内规定了IT01、ITO、IT1、福册IT18 共20个标准公差等级;在公称尺寸大于500~3150mm内规定了ITI至IT18共18个准公差等级。从IT01至IT18等级依次降低，而相应的标准公差数值依次增大。标准公差等级IT01和IT0在工业中很少用到，所以在标准的正文中没有给出这两个差等级的标准公差数值。标准规定和划分公差等级的目的，是为了简化和统一对公差的要求。同一公差等级(如 IT8)对所有公称尺寸的一组公差被认为具有同等精确程度如表 2-1中，公称尺寸在大于30~50mm 尺寸段时，IT8的标准公差数值是39μm;称尺寸在大于 400~500mm 尺寸段时，IT8的标准公差数值是97um。虽然这两个不同尺段的标准公差数值不同，但它们的公差等级相同(都是8级)，则认为它们在使用和制造具有同等的精确程度。GB/T 1800.1-2009 的标准公差数值由标准公差因子、公差等级系数和公称尺寸分定的，是按一定的公式计算得来的。 六、公差数值增大 新知学习 02 基本偏差在极限制国家标准中是用以确定公差带相对零线位置的极限偏差(上极限差或下极限偏差)，一般为靠近零线的那个极限偏差。在基本差系列示意图(图2-中，仅画出了公差带一端的界限，而另一端的界限未画出(开口的)，它将取决于公差带标准公差等级和这个基本偏差的组合。 对所有公差带，当位于零线上方时，基本偏差为下极限偏差(对孔)或ei(对当位于零线下方时基本偏差为上极限偏差ES(对孔)或es(对轴)。除J、j与某些高的差等级形成的公差带以外，基本偏差都是靠近零线的，或绝对值较小的那个极限差。js形成的公差带，在各个公差等级中完全对称于零线的两侧，故基本偏差可为上极限信彭可为下极限偏差。 七、基本偏差系列 小试牛刀 题目 1： 孔、轴配合中，若孔的下偏差大于轴的上偏差，则配合性质为（ ） A. 间隙配合 B. 过渡配合 C. 过盈配合 D. 无法确定 答案：A 解析：孔的下偏差大于轴的上偏差，孔的尺寸大于轴的尺寸，为间隙配合。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 基本偏差是指（ ） A. 上偏差 B. 下偏差 C. 靠近零线的偏差 D. 公差 答案：C 解析：基本偏差是指靠近零线的那个极限偏差。 尝试解答下面习题 单相变压器的基本结构包括以下哪些部分？ A. 铁芯、初级绕组、次级绕组、绝缘材料 B. 铁芯、次级绕组、初级绕组、绝缘材料 C. 铁芯、绝缘材料、初级绕组、次级绕组 D. 初级绕组、次级绕组、铁芯、绝缘材料 解析：正确答案是A。单相变压器的基本结构包括铁芯、初级绕组、次级绕组和绝缘材料等组成部分，它们共同实现电能的变压和传输。 小试牛刀 题目 3： 孔的下极限尺寸与轴的上极限尺寸的代数差为正值，称为（ ）。 A. 间隙 B. 过盈 C. 过渡 D. 配合公差 答案：A 解析：孔的下极限尺寸小于轴的上极限尺寸时，其代数差为正值，是间隙。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 孔的下极限偏差用符号（ ）表示。 A. ES B. EI C. es D. ei 答案：B 解析：孔的上极限偏差用 ES 表示，下极限偏差用 EI 表示；轴的上极限偏差用 es 表示，下极限偏差用 ei 表示。 尝试解答下面习题 题目 5： 基孔制中，基准孔的基本偏差代号为（ ）。 A. H B. h C. JS D. js 答案：A 解析：基孔制中，基准孔的基本偏差代号为 H。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 6： 孔、轴配合中，最大过盈为 -0.045mm，最小过盈为 -0.018mm，则配合公差为（ ）mm。 A. 0.027 B. 0.018 C. 0.045 D. 0.063 答案：D 解析：配合公差 = 最大过盈 - 最小过盈 = -0.018 - (-0.045) = 0.027mm 。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 7： 某轴的实际尺寸为 Φ80.012mm，下极限尺寸为 Φ79.988mm，上极限尺寸为 Φ80.030mm，则该轴的尺寸公差为（ ）mm。 A. 0.042 B. 0.022 C. 0.012 D. 0.030 答案：A 解析：尺寸公差 = 上极限尺寸 - 下极限尺寸 = 80.030 - 79.988 = 0.042mm 。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 8： 已知轴的尺寸为 Φ40f6，其上偏差为（ ）μm。 A. -25 B. -16 C. -20 D. -30 答案：A 解析：从公差带表中可查得Φ40f6 的上偏差为 -25μm。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 9： 请阐述在装配图中孔、轴配合标注的方法及要点，并举例说明。 答案：在装配图中，孔、轴配合标注通常采用以下方法： 在基本尺寸后面，用分数形式标注配合代号，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号。例如： 若需要标注配合的公差等级和配合性质，可在配合代号后面用括号注明。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 10： 在孔、轴尺寸的极限与配合的知识范围内，分析快速钻套中孔与轴配合的特点。 答案：快速钻套中孔与轴的配合通常具有以下特点： 较高的精度要求：以确保钻头在工作时的定位准确和稳定性。 较小的间隙：减少钻头在钻孔过程中的晃动和偏差。 小试牛刀 尝试解答下面习题 课堂小结 03 今天我们学习了重要概念孔和轴的定义：孔通常是指工件的圆柱形内表面，轴则是指工件的圆柱形外表面。尺寸：包括公称尺寸、实际尺寸、极限尺寸（上极限尺寸和下极限尺寸）。偏差：分为上偏差和下偏差，计算方法为偏差 = 实际尺寸 - 公称尺寸。公差：允许尺寸的变动量，等于上极限尺寸减去下极限尺寸，或上偏差减去下偏差。二、配合类型间配合：孔的尺寸大于轴的尺寸，存在间隙。过盈配合：孔的尺寸小于轴的尺寸，存在过盈。过渡配合：可能存在间隙也可能存在过盈。三、公差带图通过图形直观表示孔和轴的公差带，能清晰判断配合类型。四、标准公差和基本偏差标准公差：确定公差带的大小，根据公差等级和公称尺寸来确定。基本偏差：确定公差带的位置，分为孔和轴的基本偏差系列。 作业布置 04 完成课堂上未完成的练习题目，确保对孔、轴尺寸的极限与配合的掌握。 复习孔、轴尺寸的极限与配合的相关概念和应用，整理笔记，梳理知识框架。 完成作业本上关于孔、轴尺寸的极限与配合习题，加深对定理的理解。 准备下节课的讨论问题：你认为孔、轴尺寸的极限与配合在实际生活中有哪些应用？请结合具体例子进行讨论。 感谢观看 $$