1
,机械基础,课程电子教案教材：机械基础主编：蒋秀珍第 九 章 精度设计
2
第 9章 精度设计
9.1 绪论一,研究对象机械设计结构设计强度设计传动设计精度设计 ——机械设计的基础二,学习内容
1.精度设计理论 尺寸公差形位公差表面粗糙度
2.典型零部件的精度设计三,举例说明：
3
9.2 互换性与标准化一,互换性
1.定义同一规格的一批零件或部件中,任取一件,不需经过任何选择、修配或调整就能装配在整机上，并满足使用性能的要求
2.实现方法,按给定的公差进行制造
3.分类,
互换程度 完全互换非完全互换对标准件或机构来说 外互换内互换
4
二,标准化
1.定义,是制定、修订、贯彻标准,促进国民经济全面发展的全过程,
是实现互换性的基础 ;
2.体现形式
3.分类,
一般习惯 技术标准管理标准工作标准地方作用 基础标准一般标准法律属性 强制性标准推荐性标准应用范围 国防标准,ISO IEC ITU
国家标准,GB GJB
专业标准,JB QJ SJ
……
5
9.3 精度设计理论一,极限与配合
(一 )尺寸公差
1.尺寸 基本 尺寸实际尺寸极限尺寸
2.偏差,允许偏离基本尺寸的多少偏差 =第一尺寸 -基本尺寸极限偏差 上偏差下偏差孔,ES=Dmax-D
轴,es=dmax-d
孔,EI=Dmin-D
轴,ei=dmin-d实际偏差 E
a=Da-De
a=da- d
3.公差,允许尺寸的变动范围
0
0
m i nm a x
m i nm a x
eiesddT
EIESDDT
d
D
6
孔、轴定义尺寸定义
7
5,公差带图
+
0
-
基本尺寸零线
TD 孔
Td 轴
4.极限偏差的标注,
021.0025 020.0 033.025 0 2 1.025
8
(二 )配合,
1.定义,
之间的关系，用公差带相互的位置关系来体现1)D= d 基本尺寸相同2)相互配合的孔、轴
2.间隙和过盈孔的尺寸 -轴的尺寸所得的带数差
0 间隙 X
0 过盈 Y
间隙,
最大间隙,Xmax=Dmax-dmin=ES-ei
最小间隙,Xmin=Dmin-dmax=EI-es
平均间隙,Xav=1/2?(Xmax+Xmin)
过盈,
最大过盈,Ymax=Dmin-dmax=EI-es
最小过盈,Ymin=Dmax-dmin=ES-ei
平均过盈,Yav=1/2?(Ymax+Ymin)
9
+
0
-
基本尺寸零线
TD
Td
（ 1）间隙配合
TD
TdXmin
Xmax
X?0
3.配合分类,
特点：孔总在轴之上
+
0
-
基本尺寸零线
Td
TD
（ 2） 过盈配合
Td
TDYmin
Ymax
Y?0
特点：孔总在轴之下
10
+
0
-
基本尺寸零线
TD
（ 3） 过渡配合
Xmax Td Ymax
特点：孔和轴交叠
4.配合公差,允许间隙或过盈的变动量
dDf TTYXYXT )()( m a xm i nm i nm a x 决定了配合质量
11
(三 ) 标准公差系列和基本偏差系列
1.标准公差系列 ——公差尺寸的标准化
IT1~IT18 18个等级 (?500)
3150 21尺寸段
(500-3150)
12
2.基本偏差系列 ——公差带位置的标准化靠近零线的那个极限偏差 ——是极限偏差的一种
1)数量 28个 (孔、轴 )
26个字母去掉 I,L,O,Q,W,5个
(i,l,o,q,w)
填上,CD,EF,FG,JS,ZA,ZB,ZC
(cd,ef,fg,js,za,zb,zc)
13
3,配合制基孔制配合基轴制配合为了设计和制造上的方便，
把其中孔或轴的公差带位置固定下来改变另一配合件的公差带位置，形成所需要的配合叫基准制
14
(四 ) 配合选用
1.总装图上的标注
6
716
g
H?
孔的基本偏差代号公差等级轴的基本偏差代号表示了孔轴的配合关系
2.解决问题,孔轴公差等级孔轴的基本偏差代号
3.选用,
（ 1)公差等级选用原则,满足使用要求,考虑工艺的可能性尽量选精度低的等级选用,类比法
D?500mm时
D?500或 IT>8
6,7,8(孔 )
5,6,7(轴 )
15
（ 2) 配合制选用允许选用基孔制特殊情况选用基轴制与标准件配合,以标准件为基准件，允许采用任一孔、轴公差带组成的配合
16
(3）配合类别选用 类别,间隙、过渡、过盈能否拆卸,能 间隙过渡较松过盈,不经常拆卸经常拆卸配合表面有无相对运动 有,间隙配合无,间隙配合过盈配合过渡配合是否传递扭矩 MK 是：过盈 (不拆卸 )/过渡 (要拆卸 )
否,过渡间隙
（ 4）配合种类选用
“种类,,确定基准制后,根据使用要求,确定与基准件配合的孔或轴的基本偏差代号,
17
(5)采用类比法,注意事项,
间隙：转速过渡：定心精度过盈：载荷国家标准的选用条件：
T=20oC
大量生产
α 轴 =α 孔方法：
计算法：用于滑动轴承的间隙配合试验法：重要的，关键性配合类比法：生产验证的，类似的为样板设计的
(1)优先选用优先配合 常用配合
(2)还可以从优先、常用、一般用途的公差表中选 择孔、轴公差带组成所要求的配合
(3)选择任一孔、轴公差带组成满足特殊要求的公差带根据,
使用要求工作条件经济性
18
(五 )线性尺寸未注公差的标注 GB/T 1804-200
公差等级,f 精密级m 中等级
C 粗糙级
V 最粗级标注方法,
技术要求,未注尺寸公差按 GB/T1804-f
19
二,形状和位置公差
(一 )尺寸的原因,加工的工艺系统的误差加工过程中
(二 )研究的对象 几何要素,(构成要件几何特征的点,线,面理想要素实际要素被测要素,
基准要素,
单一要素关联要素轮廓要素中心要素
20
（三）形位公差特征和符号形状公差直线度平面度圆 度圆柱度形状或位置 线轮廓度面轮廓度位置公差方向位置跳动同轴度平行度垂直度倾斜度对称度位置度圆跳动全跳动
21
(四 )标注,
内容,
提出什么要求－－ 符号值是多少 －－－－ 公差值有无基准－－
被测要素的性质－－
轮廓中心公差框格中几何要素要有
22
1.公差框格的内容公差特征符号,14个公差值,mm
基准符号字母
2.基准符号
1)大写的英文字母,不许用,E,I,J,M,O,P,L,R,F
2)用角标满足多个
3)字母必须水平书写
3.在零件上的标注被测要素指引箭头基准符号的位置位置和被测要素的关系中心要素,尺寸线下面轮廓要素,轮廓上或其延长线上中心要素,尺寸线下面轮廓要素,轮廓上或其延长线上
23
（四）标注 --被测要素
1.被测要素为轮廓要素时
2.被测要素指向实际表面时 3,被测要素为中心要素时
24
4.基准要素为轮廓线或表面时
5,基准要素为轴线或中心平面时
25
（四）标注 --特殊标注公共基准局部限制多个基准要求某一部分的公差值要求某一部分作为基准
26
(五 ) 选用,
1.公差项目的选用
2.基准的选择,中心加工的定位测量的定位相互配合的面基准统一原则,设计,加工,测量,装配
3.公差值的给定
4.未注公差,GB/T1184-92
公差等级,H 高精级
K 常用精级
L 低精级技术要求,
未注行位公差按
GB/T1184-K
27
三,表面粗糙度
1.含义,
高度间距用 两个参数来评定
S<1 表面粗糙度
1?S?10 表面波度
S>10 形状误差间距
2.评定,
1)取样长度 l:至少含 5个波峰和波谷
2)评定长度 ln:含 5个 l
3)轮廓中线,测量高度的基准
4)评定参数,高度参数间距参数形状特性参数
28
3.选用,
参数选用值选用
Ra,Rz任选一个 优先 Ra
Sm,S,tp,有特殊要求选用功能要求工艺可能性经济性值尽量大标准化
4.标注,
29
4.标注,
30
9.4 典型零件的互换性 (精度设计 )
一,轴承
1.配合尺寸,
2.精度等级
G E D C B
高
31
3.轴承精度等级的选用根据 转速 n
旋转精度
4.与之相配合件的选用轴承内圈与轴配合的尺寸公差带轴承外圈与孔配合的尺寸公差带
32
5,轴承在总装图和零件图上的标注总装图：写尺寸和轴、孔基本偏差符号零件图：写尺寸和上下偏差值
33
二,键
1.配合尺寸
2.精度等级,h9
3.与之相配合件的选用
34
2.精度等级,h9
3.与之相配合件的选用
35
平键联接的标注 —一般键联接轴槽标注示例图 轮毂槽标注示例图
4.标注,总装图,给出件号零件图,
36
轴结构示例图
37
三、螺纹
1.对螺纹结合互换性的文字要求是,
1)可旋合性,直径和螺距相等内外螺纹能自由结合
2)连结可靠性,有足够的接触面积,保证一定强度
2.影响互换性因素,
主要参数,D0 D1 D2 p?/2
d d1 d2 p?/2
大径 小径 中径 螺距 牙型半角
1)大,小径 D D1 旋合性 使 Da>da
d d1 Da>d1a 人为控制
2)中径误差,D2,d2
3)螺距误差 累积误差 旋合性
4)牙型半角误差 旋合性
d2>D2 不可旋入
d2<D2连接不可靠,密封不好
38
3.合格条件内,fD2+fp+f?/2?TD2 内螺纹半径综合公差外,fd2+fp+f?/2?Td2 外螺纹半径综合公差
4.普通螺纹的公差与配合
39
5.标注
40
45 025.0 041.0（习题 1） 现有一间隙配合，孔为,轴为 。求最大间隙、最小间隙、平均间隙和配合公差 。
（习题 2） 查表确定,,
配合中孔、轴的极限偏差，画公差带图 。指出配合类型，挑任一组标注。
7f
8Η30?
7h
8Η30?
6p
7Η25?
（习题 3） 已知允许的 [Xmax]=+10um,[Ymax]= -40um,D(d)=?60,试确定配合类型。（优先选用基孔制）
41
公差与配合习题 2
（习题 4） 已知相互配合的孔、轴的基本尺寸 D(d)=?40mm,孔的极限尺寸为 Dmax=?40.025mm,Dmin=?40mm，轴的极限尺寸为 dmax=?39.975mm,dmin=?39.959mm，
（ 1）分别求出孔、轴的极限偏差值；
（ 2）分别求孔、轴的公差值 TD和 Td；
（ 3）画出尺寸公差带图；
（ 4）经查表，若此配合的代号 为?40H7/f6，指出该配合的基准制、孔和轴的公差等级、配合类型，并将此配合代号标注在装配图上；
（ 5）在孔、轴零件图上分别标出极限偏差值。
42
装配图和零件图
,机械基础,课程电子教案教材：机械基础主编：蒋秀珍第 九 章 精度设计
2
第 9章 精度设计
9.1 绪论一,研究对象机械设计结构设计强度设计传动设计精度设计 ——机械设计的基础二,学习内容
1.精度设计理论 尺寸公差形位公差表面粗糙度
2.典型零部件的精度设计三,举例说明：
3
9.2 互换性与标准化一,互换性
1.定义同一规格的一批零件或部件中,任取一件,不需经过任何选择、修配或调整就能装配在整机上，并满足使用性能的要求
2.实现方法,按给定的公差进行制造
3.分类,
互换程度 完全互换非完全互换对标准件或机构来说 外互换内互换
4
二,标准化
1.定义,是制定、修订、贯彻标准,促进国民经济全面发展的全过程,
是实现互换性的基础 ;
2.体现形式
3.分类,
一般习惯 技术标准管理标准工作标准地方作用 基础标准一般标准法律属性 强制性标准推荐性标准应用范围 国防标准,ISO IEC ITU
国家标准,GB GJB
专业标准,JB QJ SJ
……
5
9.3 精度设计理论一,极限与配合
(一 )尺寸公差
1.尺寸 基本 尺寸实际尺寸极限尺寸
2.偏差,允许偏离基本尺寸的多少偏差 =第一尺寸 -基本尺寸极限偏差 上偏差下偏差孔,ES=Dmax-D
轴,es=dmax-d
孔,EI=Dmin-D
轴,ei=dmin-d实际偏差 E
a=Da-De
a=da- d
3.公差,允许尺寸的变动范围
0
0
m i nm a x
m i nm a x
eiesddT
EIESDDT
d
D
6
孔、轴定义尺寸定义
7
5,公差带图
+
0
-
基本尺寸零线
TD 孔
Td 轴
4.极限偏差的标注,
021.0025 020.0 033.025 0 2 1.025
8
(二 )配合,
1.定义,
之间的关系，用公差带相互的位置关系来体现1)D= d 基本尺寸相同2)相互配合的孔、轴
2.间隙和过盈孔的尺寸 -轴的尺寸所得的带数差
0 间隙 X
0 过盈 Y
间隙,
最大间隙,Xmax=Dmax-dmin=ES-ei
最小间隙,Xmin=Dmin-dmax=EI-es
平均间隙,Xav=1/2?(Xmax+Xmin)
过盈,
最大过盈,Ymax=Dmin-dmax=EI-es
最小过盈,Ymin=Dmax-dmin=ES-ei
平均过盈,Yav=1/2?(Ymax+Ymin)
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+
0
-
基本尺寸零线
TD
Td
（ 1）间隙配合
TD
TdXmin
Xmax
X?0
3.配合分类,
特点：孔总在轴之上
+
0
-
基本尺寸零线
Td
TD
（ 2） 过盈配合
Td
TDYmin
Ymax
Y?0
特点：孔总在轴之下
10
+
0
-
基本尺寸零线
TD
（ 3） 过渡配合
Xmax Td Ymax
特点：孔和轴交叠
4.配合公差,允许间隙或过盈的变动量
dDf TTYXYXT )()( m a xm i nm i nm a x 决定了配合质量
11
(三 ) 标准公差系列和基本偏差系列
1.标准公差系列 ——公差尺寸的标准化
IT1~IT18 18个等级 (?500)
3150 21尺寸段
(500-3150)
12
2.基本偏差系列 ——公差带位置的标准化靠近零线的那个极限偏差 ——是极限偏差的一种
1)数量 28个 (孔、轴 )
26个字母去掉 I,L,O,Q,W,5个
(i,l,o,q,w)
填上,CD,EF,FG,JS,ZA,ZB,ZC
(cd,ef,fg,js,za,zb,zc)
13
3,配合制基孔制配合基轴制配合为了设计和制造上的方便，
把其中孔或轴的公差带位置固定下来改变另一配合件的公差带位置，形成所需要的配合叫基准制
14
(四 ) 配合选用
1.总装图上的标注
6
716
g
H?
孔的基本偏差代号公差等级轴的基本偏差代号表示了孔轴的配合关系
2.解决问题,孔轴公差等级孔轴的基本偏差代号
3.选用,
（ 1)公差等级选用原则,满足使用要求,考虑工艺的可能性尽量选精度低的等级选用,类比法
D?500mm时
D?500或 IT>8
6,7,8(孔 )
5,6,7(轴 )
15
（ 2) 配合制选用允许选用基孔制特殊情况选用基轴制与标准件配合,以标准件为基准件，允许采用任一孔、轴公差带组成的配合
16
(3）配合类别选用 类别,间隙、过渡、过盈能否拆卸,能 间隙过渡较松过盈,不经常拆卸经常拆卸配合表面有无相对运动 有,间隙配合无,间隙配合过盈配合过渡配合是否传递扭矩 MK 是：过盈 (不拆卸 )/过渡 (要拆卸 )
否,过渡间隙
（ 4）配合种类选用
“种类,,确定基准制后,根据使用要求,确定与基准件配合的孔或轴的基本偏差代号,
17
(5)采用类比法,注意事项,
间隙：转速过渡：定心精度过盈：载荷国家标准的选用条件：
T=20oC
大量生产
α 轴 =α 孔方法：
计算法：用于滑动轴承的间隙配合试验法：重要的，关键性配合类比法：生产验证的，类似的为样板设计的
(1)优先选用优先配合 常用配合
(2)还可以从优先、常用、一般用途的公差表中选 择孔、轴公差带组成所要求的配合
(3)选择任一孔、轴公差带组成满足特殊要求的公差带根据,
使用要求工作条件经济性
18
(五 )线性尺寸未注公差的标注 GB/T 1804-200
公差等级,f 精密级m 中等级
C 粗糙级
V 最粗级标注方法,
技术要求,未注尺寸公差按 GB/T1804-f
19
二,形状和位置公差
(一 )尺寸的原因,加工的工艺系统的误差加工过程中
(二 )研究的对象 几何要素,(构成要件几何特征的点,线,面理想要素实际要素被测要素,
基准要素,
单一要素关联要素轮廓要素中心要素
20
（三）形位公差特征和符号形状公差直线度平面度圆 度圆柱度形状或位置 线轮廓度面轮廓度位置公差方向位置跳动同轴度平行度垂直度倾斜度对称度位置度圆跳动全跳动
21
(四 )标注,
内容,
提出什么要求－－ 符号值是多少 －－－－ 公差值有无基准－－
被测要素的性质－－
轮廓中心公差框格中几何要素要有
22
1.公差框格的内容公差特征符号,14个公差值,mm
基准符号字母
2.基准符号
1)大写的英文字母,不许用,E,I,J,M,O,P,L,R,F
2)用角标满足多个
3)字母必须水平书写
3.在零件上的标注被测要素指引箭头基准符号的位置位置和被测要素的关系中心要素,尺寸线下面轮廓要素,轮廓上或其延长线上中心要素,尺寸线下面轮廓要素,轮廓上或其延长线上
23
（四）标注 --被测要素
1.被测要素为轮廓要素时
2.被测要素指向实际表面时 3,被测要素为中心要素时
24
4.基准要素为轮廓线或表面时
5,基准要素为轴线或中心平面时
25
（四）标注 --特殊标注公共基准局部限制多个基准要求某一部分的公差值要求某一部分作为基准
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(五 ) 选用,
1.公差项目的选用
2.基准的选择,中心加工的定位测量的定位相互配合的面基准统一原则,设计,加工,测量,装配
3.公差值的给定
4.未注公差,GB/T1184-92
公差等级,H 高精级
K 常用精级
L 低精级技术要求,
未注行位公差按
GB/T1184-K
27
三,表面粗糙度
1.含义,
高度间距用 两个参数来评定
S<1 表面粗糙度
1?S?10 表面波度
S>10 形状误差间距
2.评定,
1)取样长度 l:至少含 5个波峰和波谷
2)评定长度 ln:含 5个 l
3)轮廓中线,测量高度的基准
4)评定参数,高度参数间距参数形状特性参数
28
3.选用,
参数选用值选用
Ra,Rz任选一个 优先 Ra
Sm,S,tp,有特殊要求选用功能要求工艺可能性经济性值尽量大标准化
4.标注,
29
4.标注,
30
9.4 典型零件的互换性 (精度设计 )
一,轴承
1.配合尺寸,
2.精度等级
G E D C B
高
31
3.轴承精度等级的选用根据 转速 n
旋转精度
4.与之相配合件的选用轴承内圈与轴配合的尺寸公差带轴承外圈与孔配合的尺寸公差带
32
5,轴承在总装图和零件图上的标注总装图：写尺寸和轴、孔基本偏差符号零件图：写尺寸和上下偏差值
33
二,键
1.配合尺寸
2.精度等级,h9
3.与之相配合件的选用
34
2.精度等级,h9
3.与之相配合件的选用
35
平键联接的标注 —一般键联接轴槽标注示例图 轮毂槽标注示例图
4.标注,总装图,给出件号零件图,
36
轴结构示例图
37
三、螺纹
1.对螺纹结合互换性的文字要求是,
1)可旋合性,直径和螺距相等内外螺纹能自由结合
2)连结可靠性,有足够的接触面积,保证一定强度
2.影响互换性因素,
主要参数,D0 D1 D2 p?/2
d d1 d2 p?/2
大径 小径 中径 螺距 牙型半角
1)大,小径 D D1 旋合性 使 Da>da
d d1 Da>d1a 人为控制
2)中径误差,D2,d2
3)螺距误差 累积误差 旋合性
4)牙型半角误差 旋合性
d2>D2 不可旋入
d2<D2连接不可靠,密封不好
38
3.合格条件内,fD2+fp+f?/2?TD2 内螺纹半径综合公差外,fd2+fp+f?/2?Td2 外螺纹半径综合公差
4.普通螺纹的公差与配合
39
5.标注
40
45 025.0 041.0（习题 1） 现有一间隙配合，孔为,轴为 。求最大间隙、最小间隙、平均间隙和配合公差 。
（习题 2） 查表确定,,
配合中孔、轴的极限偏差，画公差带图 。指出配合类型，挑任一组标注。
7f
8Η30?
7h
8Η30?
6p
7Η25?
（习题 3） 已知允许的 [Xmax]=+10um,[Ymax]= -40um,D(d)=?60,试确定配合类型。（优先选用基孔制）
41
公差与配合习题 2
（习题 4） 已知相互配合的孔、轴的基本尺寸 D(d)=?40mm,孔的极限尺寸为 Dmax=?40.025mm,Dmin=?40mm，轴的极限尺寸为 dmax=?39.975mm,dmin=?39.959mm，
（ 1）分别求出孔、轴的极限偏差值；
（ 2）分别求孔、轴的公差值 TD和 Td；
（ 3）画出尺寸公差带图；
（ 4）经查表，若此配合的代号 为?40H7/f6，指出该配合的基准制、孔和轴的公差等级、配合类型，并将此配合代号标注在装配图上；
（ 5）在孔、轴零件图上分别标出极限偏差值。
42
装配图和零件图
