四、配合精度设计实例
（一）已知使用要求，用计算法确定配合
例3-1：有一孔、轴配合的基本尺寸为Ф30mm，要求配合间隙在+0.020～+0.055mm之间,试确定孔和轴的精度等级和配合种类。
解：1）选择基准制 本例无特殊要求，选用基孔制。孔的基本偏差代号为H，EI=0。
2）确定公差等级 根据使用要求，其配合公差为：
T f =X max-X min =Th + Ts =+0.055-（+0.020）=0.035μm
假设孔、轴同级配合，则：
Th =T s =T f/2=17.5μm
从附表查得：孔和轴公差等级介于IT6和IT7之间。
根据工艺等价原则，在IT6和IT7的公差等级范围内,孔应比轴低一个公差等级故选 孔为IT7，Th=21μm，轴为IT6，T s =13μm
配合公差 T f = Th + T s =IT7+IT6 = 0.021+0.013 =0.034＜0.035mm
满足使用要求
3）选择配合种类 根据使用要求，本例为间隙配合。采用基孔制配合，孔的基本偏差代号为H7，孔的极限偏差为ES=EI+ Th =0+0.021=+0.021mm。孔的公差代号为Ф30H7（+0.021 0）。
根据X min =EI-es,得 es=-X min =-0.020mm，而es为轴的基本偏差，从附表中查得轴的基本偏差代号为f，即轴的公差带为f6。ei=es-IT=-0.020-(+0.013)=-0.033mm，轴的公差带代号为Ф30f6（-0.020 -0.033）。
选择的配合为：Ф30H7/f6
4）验算设计结果
Xmax =ES-ei=+0.021-（-0.033）=+0.054mm
X min =EI-es=0-(-0.020)=+0.020mm
Ф30H7/f6的X max =+54μm，X min =+20μm，它们分别小于要求的最大间隙（+55μm）和等于要求的最小间隙（+20μm），因此设计结果满足使用要求，本例选定的配合为Ф30H7/f6。
（二）典型配合的选择实例例3-2 如图3-13所示圆锥齿轮减速器，已知传递的功率P=10kw，中速轴转速n=750r/min，稍有冲击，在中、小型工厂小批生产。试选择：1）联轴器1和输入端轴颈2；2）皮带轮8和输出端轴颈；3）小锥齿轮10内孔和轴颈；4）套杯4外径和箱体6座孔，以上四处配合的公差等级和配合。
图 3-13
解：以上四处配合，无特殊要求，优先采用基孔制。
1）联轴器1是用铰制螺孔和精制螺栓连接的固定式刚性联轴器。为防止偏斜引起附加载荷，要求对中性好，联轴器是中速轴上重要配合件，无轴向附加定位装置，结构上采用紧固件，故选用过渡配合Ф40H7／m6。
2）皮带轮8和输出轴轴颈配合和上述配合比较，定心精度因是挠性件传动，故要求不高，且又有轴向定位件，为便于装卸可选用：H8／h7（h8、jS7、js8），本例选用50H8／h8。
3）小锥齿轮10内孔和轴颈．是影响齿轮传动的重要配合，内孔公差等级由齿轮精度决定，一般减速器齿轮为8级，故基准孔为IT7。传递负载的齿轮和轴的配合，为保证齿轮的工作精度和啮合性能，要求准确对中，一般选用过渡配合加紧固件，可供选用的配合有H7／js6（k6、m6、n6，甚至p6、r6），至于采用那种配合，主要考虑装卸要求，载荷大小，有无冲击振动，转速高低、批量等。此处为中速、中载，稍有冲击，小批生产．故选用Ф45H7／k6。
4）套杯4外径和箱体孔配合是影响齿轮传动性能的重要部位，要求准确定心。但考虑到为调整锥齿轮间隙而有轴向移动的要求，为便于调整，故选用最小间隙为零的间隙定位配合Ф130H7/h6。
例3-3 图3-14是卧式车床主轴箱中Ⅰ轴的局部结构示意图，轴上装有同一基本尺寸的滚动轴承内圈、挡圈和齿轮。根据标准件滚动轴承要求，轴的公差带确定为Ф30k6。分析挡圈孔和轴配合的合理性。
+0.072 +0.059
F9 G9 +0.052
+0.020 H9 +0.015
+ k6 +0.002
0
轴承内径公差带
Ф30
图 3-14
解：挡圈的作用是通过轴承盖及其紧固螺钉使滚动轴承和齿轮不产生轴向窜动，要求挡圈两端面平行，而对尺寸的精度要求不高，为了装配方便，挡圈孔和轴的配合要求为间隙配合。
挡圈和轴之间无相对运动，挡圈尺寸对运动精度无影响，为了好加工，其孔的公差等级确定为IT9。要使挡圈孔和轴的配合为间隙配合，有两种办法：一是挡圈孔做大；二是将轴做成基本尺寸相同而极限偏差不同的阶梯轴，使与挡圈孔配合处的轴做小。显然，后一种方法，轴的加工困难，挡圈装配也不方便。
为此，应使挡圈孔的公差带向基准孔公差带Ф30H9的上方移动。经过公差带Ф30G9和Ф30F9的试选，由图3-13中下图可以看出，采用公差带Ф30F9较为合适。此时，挡圈孔和轴的配合为间隙配合，即Ф30F9/k6。
（一）已知使用要求，用计算法确定配合
例3-1：有一孔、轴配合的基本尺寸为Ф30mm，要求配合间隙在+0.020～+0.055mm之间,试确定孔和轴的精度等级和配合种类。
解：1）选择基准制 本例无特殊要求，选用基孔制。孔的基本偏差代号为H，EI=0。
2）确定公差等级 根据使用要求，其配合公差为：
T f =X max-X min =Th + Ts =+0.055-（+0.020）=0.035μm
假设孔、轴同级配合，则：
Th =T s =T f/2=17.5μm
从附表查得：孔和轴公差等级介于IT6和IT7之间。
根据工艺等价原则，在IT6和IT7的公差等级范围内,孔应比轴低一个公差等级故选 孔为IT7，Th=21μm，轴为IT6，T s =13μm
配合公差 T f = Th + T s =IT7+IT6 = 0.021+0.013 =0.034＜0.035mm
满足使用要求
3）选择配合种类 根据使用要求，本例为间隙配合。采用基孔制配合，孔的基本偏差代号为H7，孔的极限偏差为ES=EI+ Th =0+0.021=+0.021mm。孔的公差代号为Ф30H7（+0.021 0）。
根据X min =EI-es,得 es=-X min =-0.020mm，而es为轴的基本偏差，从附表中查得轴的基本偏差代号为f，即轴的公差带为f6。ei=es-IT=-0.020-(+0.013)=-0.033mm，轴的公差带代号为Ф30f6（-0.020 -0.033）。
选择的配合为：Ф30H7/f6
4）验算设计结果
Xmax =ES-ei=+0.021-（-0.033）=+0.054mm
X min =EI-es=0-(-0.020)=+0.020mm
Ф30H7/f6的X max =+54μm，X min =+20μm，它们分别小于要求的最大间隙（+55μm）和等于要求的最小间隙（+20μm），因此设计结果满足使用要求，本例选定的配合为Ф30H7/f6。
（二）典型配合的选择实例例3-2 如图3-13所示圆锥齿轮减速器，已知传递的功率P=10kw，中速轴转速n=750r/min，稍有冲击，在中、小型工厂小批生产。试选择：1）联轴器1和输入端轴颈2；2）皮带轮8和输出端轴颈；3）小锥齿轮10内孔和轴颈；4）套杯4外径和箱体6座孔，以上四处配合的公差等级和配合。
图 3-13
解：以上四处配合，无特殊要求，优先采用基孔制。
1）联轴器1是用铰制螺孔和精制螺栓连接的固定式刚性联轴器。为防止偏斜引起附加载荷，要求对中性好，联轴器是中速轴上重要配合件，无轴向附加定位装置，结构上采用紧固件，故选用过渡配合Ф40H7／m6。
2）皮带轮8和输出轴轴颈配合和上述配合比较，定心精度因是挠性件传动，故要求不高，且又有轴向定位件，为便于装卸可选用：H8／h7（h8、jS7、js8），本例选用50H8／h8。
3）小锥齿轮10内孔和轴颈．是影响齿轮传动的重要配合，内孔公差等级由齿轮精度决定，一般减速器齿轮为8级，故基准孔为IT7。传递负载的齿轮和轴的配合，为保证齿轮的工作精度和啮合性能，要求准确对中，一般选用过渡配合加紧固件，可供选用的配合有H7／js6（k6、m6、n6，甚至p6、r6），至于采用那种配合，主要考虑装卸要求，载荷大小，有无冲击振动，转速高低、批量等。此处为中速、中载，稍有冲击，小批生产．故选用Ф45H7／k6。
4）套杯4外径和箱体孔配合是影响齿轮传动性能的重要部位，要求准确定心。但考虑到为调整锥齿轮间隙而有轴向移动的要求，为便于调整，故选用最小间隙为零的间隙定位配合Ф130H7/h6。
例3-3 图3-14是卧式车床主轴箱中Ⅰ轴的局部结构示意图，轴上装有同一基本尺寸的滚动轴承内圈、挡圈和齿轮。根据标准件滚动轴承要求，轴的公差带确定为Ф30k6。分析挡圈孔和轴配合的合理性。
+0.072 +0.059
F9 G9 +0.052
+0.020 H9 +0.015
+ k6 +0.002
0
轴承内径公差带
Ф30
图 3-14
解：挡圈的作用是通过轴承盖及其紧固螺钉使滚动轴承和齿轮不产生轴向窜动，要求挡圈两端面平行，而对尺寸的精度要求不高，为了装配方便，挡圈孔和轴的配合要求为间隙配合。
挡圈和轴之间无相对运动，挡圈尺寸对运动精度无影响，为了好加工，其孔的公差等级确定为IT9。要使挡圈孔和轴的配合为间隙配合，有两种办法：一是挡圈孔做大；二是将轴做成基本尺寸相同而极限偏差不同的阶梯轴，使与挡圈孔配合处的轴做小。显然，后一种方法，轴的加工困难，挡圈装配也不方便。
为此，应使挡圈孔的公差带向基准孔公差带Ф30H9的上方移动。经过公差带Ф30G9和Ф30F9的试选，由图3-13中下图可以看出，采用公差带Ф30F9较为合适。此时，挡圈孔和轴的配合为间隙配合，即Ф30F9/k6。
