机械设计基础公差与配合课件.pptx
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- 机械设计 基础 公差 配合 课件
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1、几何精度规范学几何精度规范学 基础基础 众所周知,机械产品是固态产品,主要是由具有众所周知,机械产品是固态产品,主要是由具有一定的几何形状的零部件安装组成。一定的几何形状的零部件安装组成。固态产品的特点就是具有特定的几何外型。而几固态产品的特点就是具有特定的几何外型。而几何外型的特性对产品的使用功能具有直接的影响。何外型的特性对产品的使用功能具有直接的影响。固态产品在设计后需要加工制造、装配调试后才固态产品在设计后需要加工制造、装配调试后才能形成成品。由于加工和装配过程中,存在着误差,能形成成品。由于加工和装配过程中,存在着误差,使得设计的理想成品和实际成品在几何特性上就存在使得设计的理想成品
2、和实际成品在几何特性上就存在差异。差异。几何精度规范学就是处理这些差异的。几何精度规范学就是处理这些差异的。机械是由多个部件和零件组合而成的。大机械是由多个部件和零件组合而成的。大规模生产时,要求由不同工厂、不同车间、不规模生产时,要求由不同工厂、不同车间、不同工人生产的相同规格的零件具有同工人生产的相同规格的零件具有互换性互换性,以,以便在装配时不需要特意选择、修配和调整就能便在装配时不需要特意选择、修配和调整就能组成机械或仪器。为了实现零件的互换性,必组成机械或仪器。为了实现零件的互换性,必须保证零件的尺寸、几何形状和相对位置以及须保证零件的尺寸、几何形状和相对位置以及表面粗糙度的表面粗糙
3、度的一致性一致性。互换性:互换性:指机器和零件相互之间互以代换且能保指机器和零件相互之间互以代换且能保证使用要求的一致性。证使用要求的一致性。所谓零件的互换性指:所谓零件的互换性指:当装配一台机器或部件时,当装配一台机器或部件时,只要在一批相同规格的零件中任取一件装配到机器或只要在一批相同规格的零件中任取一件装配到机器或部件上,不需选择、修配和调整就能满足性能要求部件上,不需选择、修配和调整就能满足性能要求。(表现为:表现为:装配前不需要选择装配前不需要选择,装配时不需要修装配时不需要修配,配,装配后不需要调整即可以满足预定功能要求。装配后不需要调整即可以满足预定功能要求。)在当前全球化大生产
4、的条件下,按照专业协在当前全球化大生产的条件下,按照专业协作的原则进行生产,是提高产品质量,降低生作的原则进行生产,是提高产品质量,降低生产成本,从而提高经济效益的必由之路。产成本,从而提高经济效益的必由之路。专业化协作生产的基础就是共同遵守相同的标专业化协作生产的基础就是共同遵守相同的标准规范。准规范。既标准化既标准化:安装强制性标准对产品性能安装强制性标准对产品性能或者外观几何尺寸实现统一规格而采取的措施。或者外观几何尺寸实现统一规格而采取的措施。标准化标准化的主要形式有的主要形式有简单化、统一化、系简单化、统一化、系列化、通用化列化、通用化和和组合化。组合化。简单化:简单化:在一定范围内
5、缩减对象事物的类在一定范围内缩减对象事物的类型数目,使之在既定的时间内足以满足一般性型数目,使之在既定的时间内足以满足一般性需要的标准化形式。需要的标准化形式。统一化:统一化:是把同类事物两种以上的表现形是把同类事物两种以上的表现形态归并成一种,或限定在一定范围内的标准化态归并成一种,或限定在一定范围内的标准化形式。形式。系列化:系列化:对同一类产品中的一组产品同时对同一类产品中的一组产品同时进行标准化的一种形式,是使某一类产品系统进行标准化的一种形式,是使某一类产品系统的结构优化、功能最佳的标准化形式。的结构优化、功能最佳的标准化形式。通用化:通用化:指在互相独立的系统中,选择和指在互相独立
6、的系统中,选择和确定具有功能互换性或尺寸互换性的子系统或确定具有功能互换性或尺寸互换性的子系统或功能单元的标准化形式。功能单元的标准化形式。组合化:组合化:是按照标准化原则,设计并制造是按照标准化原则,设计并制造出若干个通用性较强的单元,根据需要拼合成出若干个通用性较强的单元,根据需要拼合成不同用途的物品的标准化形式。不同用途的物品的标准化形式。一、一、尺寸的含义和常识尺寸的含义和常识 用特定的单位表示长度值和角度值的数值称为用特定的单位表示长度值和角度值的数值称为尺寸尺寸。代表长度值的尺寸称为代表长度值的尺寸称为长度尺寸长度尺寸,也称,也称线性尺寸线性尺寸或简称或简称尺寸尺寸。代表角度值的尺
7、寸称为代表角度值的尺寸称为角度尺寸角度尺寸,也简称,也简称角度角度。线性尺寸分为可线性尺寸分为可以形成配合的尺寸以形成配合的尺寸(配合尺寸配合尺寸)和)和非配合尺寸非配合尺寸。如装。如装配在一起且基本尺配在一起且基本尺寸相同的寸相同的孔孔和和轴轴的的尺寸为配合尺寸,尺寸为配合尺寸,而孔的中心距,齿而孔的中心距,齿轮的宽度、台阶的轮的宽度、台阶的高度等为非配合尺高度等为非配合尺寸。寸。1.1.孔:孔:由单一尺寸所确定的包容面由单一尺寸所确定的包容面 2.2.轴:轴:由单一尺寸确定的被包容面由单一尺寸确定的被包容面3.3.基本尺寸基本尺寸 设计给定的尺寸称为基本尺寸。它只代表尺寸的设计给定的尺寸称
8、为基本尺寸。它只代表尺寸的基本大小或名义值。基本大小或名义值。孔的基本尺寸用孔的基本尺寸用D表示,轴的基本尺寸用表示,轴的基本尺寸用d表示。表示。4.4.实际尺寸实际尺寸 通过测量得到的尺寸称为实际尺寸。由于测量存通过测量得到的尺寸称为实际尺寸。由于测量存在着误差,所以实际尺寸不是被测尺寸的真值。在着误差,所以实际尺寸不是被测尺寸的真值。5.5.极限尺寸极限尺寸 允许尺寸变化的极限值称为极限尺寸。通常规定允许尺寸变化的极限值称为极限尺寸。通常规定两个界限值,其中较大的一个界限值称为最大极限尺寸,较小两个界限值,其中较大的一个界限值称为最大极限尺寸,较小的一个界限值称为最小极限的一个界限值称为最
9、小极限尺寸。尺寸。孔的最大极限尺寸用孔的最大极限尺寸用Dmaxmax表示,表示,最小极限尺寸用最小极限尺寸用Dminmin表示,表示,轴的最大极限尺寸用轴的最大极限尺寸用dmaxmax表示,表示,最小极限尺寸用最小极限尺寸用dminmin表示。表示。基本尺寸最小极限尺寸最大极限尺寸最大极限尺寸最小极限尺寸上偏差 ES下偏差 EI上偏差 es下偏差 ei公差公差零线轴公差带孔公差带图3-1 尺寸与公差的定义基本尺寸最小极限尺寸最大极限尺寸最大极限尺寸最小极限尺寸上偏差 ES下偏差 EI上偏差 es下偏差 ei公差公差零线轴公差带孔公差带图3-1 尺寸与公差的定义二、尺寸偏差和公差二、尺寸偏差和公
10、差1.尺寸偏差尺寸偏差 某一尺寸某一尺寸减去其基本尺寸所得到减去其基本尺寸所得到的代数差称为尺寸偏差,的代数差称为尺寸偏差,简称偏差。简称偏差。2.实际偏差实际偏差 实际尺寸实际尺寸减去其基本尺寸所得到减去其基本尺寸所得到的代数差称为实际偏差。的代数差称为实际偏差。3.极限偏差极限偏差 极限尺寸减去其基本尺寸所得到的代数差称为极限极限尺寸减去其基本尺寸所得到的代数差称为极限偏差。最大极限尺寸减去其基本尺寸所得到的代数差称为上偏偏差。最大极限尺寸减去其基本尺寸所得到的代数差称为上偏差。最小极限尺寸减去其基本尺寸所得到的代数差称为下偏差差。最小极限尺寸减去其基本尺寸所得到的代数差称为下偏差 孔的偏
11、差代号为:上偏差孔的偏差代号为:上偏差ES,下偏差,下偏差 EI;孔的偏差代号为:上偏差孔的偏差代号为:上偏差es,下偏差下偏差ei。4.4.尺寸公差尺寸公差 允许尺寸的变动量称为尺寸公差,简称公差。公允许尺寸的变动量称为尺寸公差,简称公差。公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之差。也等于上偏差减下差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之差。也等于上偏差减下偏差。偏差。5.5.标准公差标准公差 标准公差由国家标准规定的,用以确定公差带大标准公差由国家标准规定的,用以确定公差带大小的任一公差,常用小的任一公差,常用ITIT表示。表示。为了确定不同加工精度要求下的标准公差值,国家标准规为了确定不同加工精度
12、要求下的标准公差值,国家标准规定了定了2020个标准公差等级,按加工精度由高到低的顺序依次为:个标准公差等级,按加工精度由高到低的顺序依次为:IT01,IT0,IT1,IT2,IT3,IT01,IT0,IT1,IT2,IT3,IT16,IT17,IT18 IT16,IT17,IT18。机械设计中最常用的公差等级是机械设计中最常用的公差等级是4 41111级。级。4 4级、级、5 5级用于特级用于特别精密的零件,别精密的零件,6 6级、级、7 7级用于重要的零件,级用于重要的零件,8 8级、级、9 9级用于工作级用于工作速度中等及具有中等精度要求的零件,速度中等及具有中等精度要求的零件,1010
13、级、级、1111级用于低速机级用于低速机械中的低精度零件。械中的低精度零件。6 6.基本偏差基本偏差 基本偏差是由国基本偏差是由国家标准规定的,用以家标准规定的,用以确定公差带相对于零确定公差带相对于零线位置的上偏差或下线位置的上偏差或下偏差。在一般情况下,偏差。在一般情况下,基本偏差是靠近零线基本偏差是靠近零线的那个极限偏差。它的那个极限偏差。它与公差等级无关,只与公差等级无关,只表示公差带的位置。表示公差带的位置。国家标准分别对孔和国家标准分别对孔和轴的尺寸规定了轴的尺寸规定了2828种种基本偏差,孔的基本基本偏差,孔的基本偏差代号用大写字母偏差代号用大写字母表示,轴的基本偏差表示,轴的基
14、本偏差代号用小写字母表示代号用小写字母表示7 7.尺寸公差带及代号尺寸公差带及代号 由最大极限尺寸与最小极限尺寸所限定的由最大极限尺寸与最小极限尺寸所限定的区域称为尺寸公差带。尺寸公差带具有两个特征:大小和位置。区域称为尺寸公差带。尺寸公差带具有两个特征:大小和位置。大小由标准公差数值确定。它体现对零件加工精度的要求大小由标准公差数值确定。它体现对零件加工精度的要求 位置由基本偏差确定。公差带的代号由基本偏差代号与标准公位置由基本偏差确定。公差带的代号由基本偏差代号与标准公差等级代号组成,如差等级代号组成,如H6,h8,E7,m9H6,h8,E7,m9等,等,8 8.优先、常用和一般公差带优先
15、、常用和一般公差带 由基本偏差代号与标准公差等级由基本偏差代号与标准公差等级可组成可组成500500多种公差带,为了减少与之相适应的定值刀具、量具多种公差带,为了减少与之相适应的定值刀具、量具和工装的品种和规格,对基本尺寸小于和工装的品种和规格,对基本尺寸小于500mm500mm的孔和轴,规定了的孔和轴,规定了优先公差带(圆圈中)、常用公差带(方框中)和一般公差带。优先公差带(圆圈中)、常用公差带(方框中)和一般公差带。设计时,应优先使用优先公差带,其次才使用常用公差带,设计时,应优先使用优先公差带,其次才使用常用公差带,再其次才考虑使用一般公差带。再其次才考虑使用一般公差带。孔的优先、常用和
16、一般公差带孔的优先、常用和一般公差带 JS2H2D8C8A11A12A10A9D11C11B11C12B12C10C9B10B9D10D9D7K8JS8J8G8F8E8H8H13H12H11H10H9E10E9F9JS11JS13JS12JS10JS9H7H6H5H4H3G5E7F7F6G7G6K5JS5J7J6JS7K7JS6K6JS4K4JS3H1JS1U8U7U6T8S8R8P8N8M8N9P9P5N5M5N7N6M7M6P7P6M4S5R5R7S7R6S6T7T6Z8Y8X8V8Y7Y6V7V6X7X6Z7Z6图3-3 孔的优先、常用和一般公差带轴的优先、常用和一般公差带轴的优先、常用
17、和一般公差带 js2h2d8c8a11a12a10a9d11c11b11c12b12c10c9b10b9d10d9d7k8js8j8g8f8e8h8h13h12h11h10h9e10e9f9js11js13js12js10js9h7h6h5h4h3g5e7f7f6g7g6k5js5j7j6js7k7js6k6js4k4js3h1js1u8u7u6t8s8r8p8n8m8p5n5m5n7n6m7m6p7p6m4s5r5r7s7r6s6t7t6z8y8x8v8y7y6v7v6x7x6z7z6a13b13 c13e6f5g4n4p4r4s4t5u5x5v5z5y5图3-4 轴的优先、常用和一般公差带
18、三、尺寸的配合三、尺寸的配合 同一基本尺寸的孔和轴的结合称为配合。在机械设计中,轴同一基本尺寸的孔和轴的结合称为配合。在机械设计中,轴和孔的结合,是应用最广泛的一种尺寸配合,它是由圆柱体的和孔的结合,是应用最广泛的一种尺寸配合,它是由圆柱体的内外表面构成的,由直径和长度尺寸确定。直径对圆柱结合的内外表面构成的,由直径和长度尺寸确定。直径对圆柱结合的功能要求影响最大,而长度的影响较小。功能要求影响最大,而长度的影响较小。1 1配合的种类及选择配合的种类及选择 根据相互结合的孔和轴公差带不同的相对位置关系,可以根据相互结合的孔和轴公差带不同的相对位置关系,可以把配合分为三类:把配合分为三类:间隙配
19、合、过盈配合、间隙配合、过盈配合、过渡配合。过渡配合。间隙配合间隙配合过渡配合过渡配合过盈配合过盈配合基准孔基准孔 原则上,任意一对孔和轴的标准公差带都可以构成配合,但原则上,任意一对孔和轴的标准公差带都可以构成配合,但实际上,为了生产的经济性,国家标准规定了优先配合和常用实际上,为了生产的经济性,国家标准规定了优先配合和常用配合的种类,见附表配合的种类,见附表1-11-1和和1-21-2。2 2配合制及选择配合制及选择 为了以尽可能少的标准公差形成最多种的配合,标准规定了为了以尽可能少的标准公差形成最多种的配合,标准规定了两种配合制:两种配合制:基孔制基孔制和和基轴制基轴制。基孔制和基轴制是
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