3.1光滑圆柱体的极限与配合(课件）《机械基础--学做一体化》同步教学（西安电子科技大学出版社）

任务三 识读机械图纸上的标识 3.1 光滑圆柱体的极限与配合 3.2 几何公差 3.3 表面粗糙度 教 学 检 测 任务三 识读机械图纸上的标识 3.1　光滑圆柱体的极限与配合 3.1.1　有关术语 　　1. 尺寸 　　1) 线性尺寸 　　用特定单位表示长度尺寸值的数值称为线性尺寸，简称尺寸。在机械零件中，长度值包括直径、半径、宽度、深度、高度和中心距等。 任务三 识读机械图纸上的标识 　　2) 基本尺寸(D，d) 　　由设计给定的尺寸，称为基本尺寸。孔用D表示，轴用d表示。 　　设计人员在设计时，根据使用要求，通过强度和刚度计算或由机械结构方面的考虑来给定基本尺寸。 　　图样中所标注的尺寸通常都是基本尺寸。如图3-1所示， 25 mm为中间轴的外径的基本尺寸，30 mm是齿轮衬套长度的基本尺寸。 任务三 识读机械图纸上的标识 图3-1　车床主轴箱中间轴的装配图和零件图 任务三 识读机械图纸上的标识 　　3) 实际尺寸(Da，da) 　　零件加工后通过测量获得的某一孔、轴的尺寸称为实际尺寸。由于测量过程中，不可避免地会存在测量误差，因此所得的实际尺寸并非是尺寸的真实值。 　　由于零件表面存在着形状误差，使得同一表面上不同位置的实际尺寸也往往不一定相等。如图3-2所示，由于形状误差，沿轴向不同部位的实际尺寸不相等，不同方向的直径尺寸也不相等。 任务三 识读机械图纸上的标识 图3-2　实际尺寸 任务三 识读机械图纸上的标识 　　4) 极限尺寸 　　一个孔或轴允许的尺寸的两个极端即最大尺寸和最小尺寸称为极限尺寸。极限尺寸是以基本尺寸为基数来确定的。 　　从机械加工和使用的角度来讲，不可能也没有必要将同一规格的零件都加工成同一尺寸，只需将零件的实际尺寸控制在一个范围内，即可满足使用要求。这个范围由上述两个极限尺寸确定。 任务三 识读机械图纸上的标识 图3-1　车床主轴箱中间轴的装配图和零件图 任务三 识读机械图纸上的标识 　　2. 偏差和公差 　　(1) 极限偏差：极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。 由于极限尺寸有最大极限尺寸和最小极限尺寸之分，因而极限偏差有上偏差(孔用ES，轴用es)和下偏差(孔用EI，轴用ei)之分，如图3-4所示。 任务三 识读机械图纸上的标识 图3-4　极限偏差 任务三 识读机械图纸上的标识 　　(2) 实际偏差：实际尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。实际偏差也可以为正值、负值或零值。合格零件的实际偏差应在上、下偏差之间。 　　(3) 尺寸公差：是最大极限尺寸减去最小极限尺寸之差，或上偏差减去下偏差之差。由定义可以看出，尺寸公差是允许尺寸的变动量。尺寸公差简称公差。 任务三 识读机械图纸上的标识 　　(4) 尺寸公差带：为了清晰地表示上述各量及相互关系，一般采用极限与配合的示意图，在图中将公差和极限偏差部分放大，如图3-5所示。 图3-5　极限与配合示意图 任务三 识读机械图纸上的标识 　　为了使用方便，在实际应用中一般不画出孔和轴的全形，只将轴向截面(图3-5中右边部分)中有关公差部分按规定放大画出，这种图称为极限与配合图解，也称公差带图，如图3-6所示。 图3-6　公差带图 任务三 识读机械图纸上的标识 　　例3.1 设计一个孔，其直径的基本尺寸为 50 mm，最大极限尺寸为  50.048 mm，最小极限尺寸为  50.009 mm，如图3-7所示。求孔的上、下偏差和公差，并画出公差带图。 　　 图3-7　计算示例 任务三 识读机械图纸上的标识 　　解　(1) 由式(3.1)和式(3.2)可知，孔的上、下偏差为 任务三 识读机械图纸上的标识 　　(2) 画公差带图： 　　① 作零线，在零线左端标注“0”“+”“-”，然后画单向尺寸线，并标上基本尺寸 50。 　　② 选择合适比例(一般选在500∶1～1000∶1之间)画出公差带，标注极限偏差值，如图3-8所示。 图3-8　公差带图解 任务三 识读机械图纸上的标识 　　3. 配合 　　1) 基本概念 　　(1) 配合：基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴的公差带之间的关系。 　　(2) 间隙与过盈：孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸为正时是间隙，一般用X表示；孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸为负时是过盈，一般用Y表示。间隙数值前应标“+”号；过盈数值前应标“-”号。 任务三 识读机械图纸上的标识 　　2) 配合类型 　　(1) 间隙配合：具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合称为间隙配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之上，如图3-9所示。 图3-9　间隙配合 任务三 识读机械图纸上的标识 　　当孔为最大极限尺寸，而与其相配的轴为最小极限尺寸时，配合处于最松状态，此时的间隙称为最大间隙，用Xmax表示；当孔为最小极限尺寸，而与其相配的轴为最大极限尺寸时，配合处于最紧状态，此时的间隙称为最小间隙，用Xmin表示。 　　最大间隙与最小间隙统称为极限间隙，它们表示间隙配合中允许间隙变动的两个界限值。 任务三 识读机械图纸上的标识 　　(2) 过盈配合：具有过盈(包括最小过盈等于零)的配合称为过盈配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之下，如图3-10所示。 图3-10　过盈配合 任务三 识读机械图纸上的标识 　　当孔为最小极限尺寸，而与其相配的轴为最大极限尺寸时，配合处于最紧状态，此时的过盈称为最大过盈，用Ymax表示；当孔为最大极限尺寸，而与其相配的轴为最小极限尺寸时，配合处于最松状态，此时的过盈称为最小过盈，用Ymin表示。 　　最大过盈与最小过盈统称为极限过盈，它们表示过盈配合中允许过盈变动的两个界限。 任务三 识读机械图纸上的标识 　　(3) 过渡配合：可能具有间隙或过盈的配合称为过渡配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互交叠，如图3-11所示。 图3-11　过渡配合 任务三 识读机械图纸上的标识 　　(4) 配合公差：允许间隙或过盈的变动量。配合公差一般用Tf表示，用公式表示如下： 任务三 识读机械图纸上的标识 3.1.2　尺寸公差国家标准的组成及规定 　　1. 标准公差 　　标准公差是根据公差等级、公称尺寸分段等计算，再经圆整后确定的。实际使用时，可通过查表得到。为了保证零部件具有互换性，必须按国家规定的标准公差对零部件的加工尺寸提出明确的公差要求。在机械产品中，常用尺寸是指小于或等于500的尺寸，它们的标准公差值详见表3.1。 任务三 识读机械图纸上的标识 任务三 识读机械图纸上的标识 　　2. 基本偏差 　　1) 基本偏差代号 　　基本偏差是国家标准规定的，用来确定公差带相对于零线位置的上极限偏差或下极限偏差，一般为靠近零线的那个偏差，根据实际需要，国家标准对孔和轴各规定了28个基本偏差，分别用一个或两个拉丁字母表示，如图3-12所示。 任务三 识读机械图纸上的标识 图3-12　基本偏差系列图 任务三 识读机械图纸上的标识 　　2) 基本偏差数值 　　基本偏差数值是根据实践经验和理论分析计算得到的，实际使用时可查表3.2和表3.3。从表中可以看到，代号为H的孔的基本偏差EI总是等于零，因此将代号为H的孔称为基准孔；代号为h的轴的基本偏差es总是等于零，因此将代号为h的轴称为基准轴。 任务三 识读机械图纸上的标识 任务三 识读机械图纸上的标识 任务三 识读机械图纸上的标识 　　基本偏差决定了公差带中的一个极限偏差，即靠近零线的那个偏差，从而确定了公差带的位置，而另一个极限偏差的数值，可由极限偏差和标准公差的关系式进行计算。 　　孔： 　　　　　EI = ES - IT 或 ES = EI + IT 　　轴： 　　　　　ei = es - IT 或 es = ei + IT 其中，IT表示相应的公差值。 任务三 识读机械图纸上的标识 任务三 识读机械图纸上的标识 　　3. 配合制 　　(1) 基孔制。基孔制配合是指基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度。在基孔制配合中，孔为基准孔，孔的下偏差为零。 　　基孔制的孔为基准孔，基本偏差代号为H，基准孔的下偏差EI = 0，如图3-13所示。基孔制中，a～h用于间隙配合，j～zc用于过渡配合和过盈配合。 任务三 识读机械图纸上的标识 图3-13　基孔制配合 任务三 识读机械图纸上的标识 　　(2) 基轴制。基轴制配合是指基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。在基轴制配合中，轴称为基准轴，轴的上偏差为零。 　　基轴制的轴为基准轴，基本偏差代号为h，基准轴的下偏差ei = 0，如图3-14所示。基轴制中，A～H用于间隙配合，J～ZC用于过渡配合和过盈配合。 任务三 识读机械图纸上的标识 图3-14　基轴制配合 任务三 识读机械图纸上的标识 　　4. 常用与优先的公差带与配合 　　在公差标准中，孔公差带有543种，轴公差带有544种。为了尽可能减少加工零件定值刀具和量具的规格，国标对孔和轴规定了一般、常用和优先公差带。 　　在图3-15中列出了105种孔的一般公差带，方框内为44种常用公差带，圆圈内为13种优先公差带。 任务三 识读机械图纸上的标识 图3-15　基本尺寸至500 mm一般、常用和优先孔公差带 任务三 识读机械图纸上的标识 　　在图3-16中列出了116种轴的一般公差带，方框内为59种常用公差带，圆圈内为13种优先公差带。 图3-16　基本尺寸至500 mm一般、常用和优先轴公差带 任务三 识读机械图纸上的标识 　　国标在规定限制公差带的同时，又规定了59种基孔制常用配合、13种优先配合(见表3.4)、47种基轴制常用配合和13种优先配合(见表3.5)。在使用时，同样首先考虑优先配合。 任务三 识读机械图纸上的标识 任务三 识读机械图纸上的标识 任务三 识读机械图纸上的标识 　　5. 一般公差——线性尺寸的未注公差 　　一般公差尺寸即未注公差尺寸，并不是没有公差，其极限偏差有四个等级，即f(精密级)、m(中等级)、c(粗糙级)、v(最粗级)。线性尺寸的极限偏差数值见表3.6。 任务三 识读机械图纸上的标识 　　6. 公差与配合在图样上的标注 　　(1) 公差带代号：包括基本尺寸、基本偏差代号、公差等级等，见图3-17。例如：H8、F7等为孔的公差带代号；h7、r6等为轴的公差带代号。 任务三 识读机械图纸上的标识 图3-17　公差带代号 任务三 识读机械图纸上的标识 　　(2) 配合代号：包括基本尺寸、基准制、公差等级、配合性质等。孔、轴公差带写成分数形式，分子为孔公差带代号，分母为轴公差带代号。 　　例3.4　如图3-18所示为车床尾座螺母零件图，试对图中标注 32h6进行解读。 任务三 识读机械图纸上的标识 图3-18　车床尾座螺母零件图 任务三 识读机械图纸上的标识 　　例3.5 如图3-19所示为车床尾座装配图，试对其中标注 32H7/h6进行解读。 图3-19　车床尾座装配图 任务三 识读机械图纸上的标识 任务三 识读机械图纸上的标识 $$