圆锥结合的互换性解析课件.ppt
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1、第九章圆锥结合的互换性圆锥结合的互换性圆锥结合的互换性圆锥公差与配合的基本术语和基本概念圆锥公差的给定及标注方法与圆锥直径公差带的选择 圆锥结合是机器、仪器及工具结构中常用的典型结合。圆锥配合与圆柱配合相比较,具有同轴度精度高、紧密性好、间隙或过盈可以调整、可利用摩擦力来传递转矩等优点。一、概述一、概述1.圆锥圆锥 与轴线成一定角度,且一端相交于轴线的一条直线(母线),围绕着该轴线旋转形成的圆锥表面与一定尺寸所限定的几何体,称为圆锥。外圆锥是外部表面为圆锥表面的几何体;内圆锥是内部表面为圆锥表面的几何体。圆锥表面 外圆锥 内圆锥 圆锥配合是机器结构中常用的典型结构,它具有较高的同轴度,配合自锁
2、性好、密封性好、可以自由调整间隙和过盈等特点,因而在工业生产中得到了广泛的应用。与光滑圆柱体结合相比较,圆锥结合具有以下特点:(1)对中性好,即易保证配合的同轴度要求对中性好,即易保证配合的同轴度要求。(2)配合性质可以调整配合性质可以调整,即可以调整配合间隙和过盈的大小来满足不同的工作要求,且可补偿表面的磨损,延长圆锥的使用寿命。(3)配合紧密且便于装拆配合紧密且便于装拆,结合的自锁性和密封性自锁性和密封性好,常被用在防止漏气、漏水等方面。(4)圆锥结合的结构较为复杂结构较为复杂,加工和检测也较为困难,故不如圆柱配合应用广泛。2.圆锥结合的特点圆锥结合的特点(1)间隙配合 这类配合有间隙,零
3、件易拆开,相互配合的内、外圆锥能相对运动。如机床顶尖、车床主轴的圆锥轴颈与滑动轴承的配合。(2)过渡配合 这类配合具有间隙,也可能具有过盈,要求内、外圆锥紧密配合,它用于对中定心和密封。当用于密封时,可以防止漏水和漏气,例如内燃机中气门与气门座的配合。为了使配合的圆锥面有良好的密封性,内、外圆锥要成对研磨,因而通常这类圆锥不具有互换性。(3)过盈配合 这类配合具有自锁性,用以传递扭矩。内、外锥体没有相对运动,过盈大小也可以调整,而且装卸方便。如机床上的刀具(钻头、立铣刀等)的锥柄与机床主轴锥孔的配合。3.圆锥配合的种类圆锥配合的种类 1圆锥角圆锥角 在与圆锥平行并通过轴线的截面内,两条素线(圆
4、锥表面与轴向截面的交线)间的夹角称为圆锥角。半锥角的代号为2。2圆锥直径圆锥直径 圆锥上垂直于轴线截面的直径。常用的圆锥直径有:最大圆锥直径D,最小圆锥直径d和给定截面圆锥直径dx。3圆锥长度圆锥长度L 最大圆锥直径与最小圆锥直径之间的轴向距离称为圆锥长度。二、二、常用术语及定义常用术语及定义 /2圆锥表面圆锥表面轴线轴线母线母线xLddxD 4锥度锥度C 两个垂直圆锥轴线截面的圆锥直径差与该两截面间的轴向距离之比称为锥度。如果最大圆锥直径为D,最小圆锥直径为d,圆锥长度为L,则锥度C为 锥度C与圆锥角的关系为:锥度关系式反映了圆锥直径、圆锥长度、圆锥角和锥度之间关系,这一关系式是圆锥的基本公
5、式。锥度一般用比例或分式形式表示。LdDC221:122ctgtgC GBT 1572001产品几何量技术规范(GPS)圆锥的锥度与锥角系列标准中规定了一般用途和特殊用途两种圆锥的锥度与锥角,适用于光滑圆锥。(1)一般用途圆锥的锥度与锥角 上述标准中对一般用途圆锥的锥度与锥角规定了21个基本值系列,锥角从120到小于1,或锥度从1:0.289到1:500。选用时,应优先选用表中第一系列,当不能满足需要时,选第二系列。(2)特殊用途圆锥的锥度与锥角 GBT 157一2001标准中对特殊用途圆锥的锥度与锥角规定了24个基本值系列,仅适用于表中所说明的特殊行业和用途。锥度与锥角系列锥度与锥角系列一般
6、用途圆锥的锥度与锥角(摘自一般用途圆锥的锥度与锥角(摘自GB 157-2001)一般用途圆锥的锥度与锥角一般用途圆锥的锥度与锥角(续续)(摘自(摘自GB 157-2001)基准平面基准平面a5.基面距基面距a 外圆锥基面(轴肩)与内圆锥基面(端面)之间的距离称之为基面距。基面距决定内、外圆锥的轴肩的相对位置。圆锥公差国家标准锥度与锥角系列GBT 1572001是等效采用国际标准ISO11191998产量几何是技术规范(GPS)锥度与锥角系列制订,适用于锥度C从1:31:500,圆锥长度L从6-630mm的光滑圆锥工件。圆锥公差的项目有圆锥直径公差、圆锥角公差、圆锥的形状公差和给定截面圆锥直径公
7、差。三、圆锥公差三、圆锥公差1.1.圆锥公差的术语及定义圆锥公差的术语及定义 (1)基本圆锥 基本圆锥是设计时给定的圆锥。基本圆锥可以用两种形式确定:一种是以一个基本圆锥直径(最大圆锥直径D或最小圆锥直径d或给定截面圆锥直径dx)、基本圆锥长度L和基本圆锥角(或基本锥度C)来确定;另一种是以两个基本圆锥直径(D和d)和基本圆锥长度L来确定。(2)极限圆锥 极限圆锥是实际圆锥允许变动的界限。直径为最大极限尺寸的称为最大极限圆锥,直径为最小极限尺寸的称为最小极限圆锥。合格的实际圆锥必须在两极限圆锥限定的空间区域之内。(3)圆锥直径公差TD 允许圆锥直径的变动量称为圆锥直径公差。其数值为允许的最大极
8、限圆锥直径与最小圆锥直径之差,用公差表示为:minmaxminmaxddDDTD (4)圆锥角公差AT 允许圆锥角的变动量称为圆锥角公差。其数值为允许的最大与最小圆锥角之差。minmaxAT 圆锥角的极限偏差,可以按单向或双向取值。双向取值时,可以是对称的,也可以是不对称的。圆锥角公差有两种表示形式:(1)AT:以角度单位微弧度()或以度、分、秒(、”)表示圆锥角公差值。(2)ATD:以长度单位微米()表示公差值,它是用与圆锥轴线垂直且距离为L的两端直径变动量之差所表示的圆锥角公差。AT与ATD的关系如下:式中 ATD的单位为 ;AT的单位为 ;L单位为mm。310LATATDardmmard
9、(5)圆锥的形状公差TF 圆锥形状公差包括两种:1)圆锥素线直线度公差 在圆锥轴向平面内,允许实际素线形状的最大变动量。其公差带,是在给定截面上,距离为公差值TF的两平行直线间的区域。2)截面圆度公差 在圆锥轴线法向截面上,允许截面形状的最大变动量。它的公差带是半径差为公差值TF的两同心圆间区域。对一个具体的圆锥零件来说,并不都需要给定上述四项公差,而是按圆锥零件的功能要求和工艺特点选取公差项目。我国国家标准规定了两种圆锥公差的给定方法:第一种方法:给出圆锥的理论正确圆锥角(或锥度C)和圆锥直径公差TD,由TD确定两个极限圆锥。其圆锥直径误差、圆锥角误差和圆锥形状误差都应限制在圆锥直径公差带内
10、。第二种方法:同时给出给定截面圆锥直径公差TDS和圆锥角公差AT。此时,给出的TDS仅控制该给定截面圆锥直径误差。而给出的圆锥角公差不包括在给定截面圆锥直径公差带内,TDS和AT两种公差分别规定,分别满足要求。2圆锥公差给定方法圆锥公差给定方法圆锥公差给定方法方法一(包容要求)标注圆锥公差给定方法方法一(包容要求)标注b)公差区公差区 39.9690.031 400.0313030E30 400.031a)标注标注:同时给出给定截面圆锥直径公同时给出给定截面圆锥直径公T TDSDS和圆锥和圆锥角公差。并分别满足要求。角公差。并分别满足要求。给定截面圆锥直径公差给定截面圆锥直径公差TDS与圆锥角
11、公差与圆锥角公差AT的关系的关系AT/2dmaxTDS/2AT/2AT/2dminAT/2给定截面给定截面 6030 555 450.0460圆锥公差给定方法方法二标注圆锥公差给定方法方法二标注7.3 圆锥配合四四、圆锥配合的特征、圆锥配合的特征 圆锥配合是由基本圆锥直径和基本圆锥角或基本锥度相同的内、外圆锥形成的。圆锥尺寸公差带的数值是按直径给定的,所指的间隙或过盈是指垂直于圆锥轴线方向即直径上的,而与圆锥角大小无关。本标准的适用范围内(锥度1:3至1:500),最大差值不超过2可忽略不计。圆锥配合区别于圆柱配合的主要特点是内、外圆锥的相对轴向位置的不同,可以获得间隙配合、过渡配合或过盈配合
12、。因此,圆锥配合按内、外圆锥相对位置的确定方法分为两类:结构型圆锥配合和位移型圆锥配合。1结构型圆锥配合结构型圆锥配合 用适当的结构、使内、外圆锥保持固定的相对轴向位置,配合性质完全取决于内、外圆锥直径公差带的相对位置的圆锥配合称为结构型圆锥配合。实现轴向位置固定的方法可以是内、外圆锥基准平面之间直接接触(图a),也可以采用其它附加的结构,保持内、外圆锥基准平面之间的距离(图b)。结构型圆锥配合 2.位移型圆锥配合位移型圆锥配合 用调整内、外圆锥相对轴向位置的方法,获得要求的配合性质的圆锥配合称为位移型圆锥配合。图a表示由内圆锥与外圆锥相接触的实际初始位置Pa起,向左移动距离Ea到达终止位置P
13、f,则形成间隙配合;图b表示内圆锥由实际初始位置Pa起,在一定的轴向装配力的作用下,向右移动Ea到达终止位置Pf,则形成过盈配合。24圆锥尺寸标注圆锥尺寸标注12/5/2022第八章 25公差锥度法标注圆锥公差的示例公差锥度法标注圆锥公差的示例b)公差区公差区 39.9690.031 400.0313030E30 400.031a)标注标注给定截面圆锥直径公差给定截面圆锥直径公差TDS与圆锥角公差与圆锥角公差AT的关系的关系AT/2dmaxTDS/2AT/2AT/2dminAT/2给定截面给定截面 6030 555 450.0460圆锥公差给定方法方法二标注圆锥公差给定方法方法二标注7.3.2
14、 7.3.2 圆锥配合的术语及定义圆锥配合的术语及定义 由于结构型圆锥配合的性质与圆柱配合一样,是由内、外圆锥直径公差带相对位置决定的,所以,圆锥配合国家标准主要对位移型圆锥配合的有关术语作了如下规定:1实际初始位置实际初始位置Pa 在不施加轴向力的情况下,相互结合的内、外实际圆锥的表面接触时的轴向位置,称为实际初始位置。实际初始位置可以以内圆锥相对于外圆锥的位置表示,也可以以外圆锥相对于内圆锥的位置表示。2极限初始位置极限初始位置(P1、P2)实际初始位置允许变动的两个界限。内、外圆锥以最大实体圆锥相接触时的轴向位置,称为极限初始位置P1;内、外圆锥以最小实体圆锥相接触时的轴向位置,称为极限
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