互换性基本概念

量块：两相互平行的测量面之间的距离为量块的工作长度，称为标称长度

2)不完全互换 （还要附加修配、辅助加工的，则不具有互换性）（有限互换）

1)完全互换 装配或更换时，不挑、不调、不修的互换性（无限互换）

量块的―级‖与―等‖ : 量块的“级”和“等”是从成批制造和单个检定两种不同的角度出发，对其精度进行划分的两种形式。 按“级”使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸，该尺寸包含其制造误差。 按“等”使用时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺寸，该尺寸不包含制造误差，但包含了检定时的测量误差。

随机误差——在一定测量条件下，多次测量同一量值时，测量误差的绝对值和符号以不可预定的方式变化的误差

系统误差——在实际测量条件下，多次重复测量同一量值，测量误差的大小

和符号固定不变或按一定规律变化的误差。

系统误差可分为定值的系统误差和变值的系统误差，

定值的系统误差如千分尺的零位不正确引起的误差．

变值的系统误差如在万能工具显微镜（简称万工显）上测量长丝杠的螺距

误差时，由于温度有规律地升高而引起丝杠长度变化的误 差。

已定系统误差:对其数值大小和变化规律已被确切掌握了的系统误差.

未定系统误差:对于不易确切掌握的误差的大小和符号，但是可以估计出其

数值范围的误差。

孔。通常指圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（由二平行平面或切面形成的包容面） ②轴。通常指圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由二平行平面或切面形成的被包容面）。

3．基本尺寸 设计给定的尺寸，即由设计人员根据使用要求，通过强度、刚度计算或按结构位置确定后取标准值的尺寸，在极限配合中，它也是计算偏差的起始尺寸。通过它并应用上、下偏差可算出极限尺寸的尺寸（如图3.3）。它可以是一个整数或一个小数值。

4．实际尺寸 通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。孔和轴的实际尺寸分别用Da和da表示。

由于测量误差 际尺寸不一定是尺寸的真值。

由于形状误差 同一表面不同部位的实际尺寸往往不相等，因此要用二点法进行测量。

5．极限尺寸 一个孔或轴允许的尺寸的两个极端。实际尺寸应位于其中，也可达到极限尺寸。孔或轴允许的最大尺寸称为最大极限尺寸；孔或轴允许的最小尺寸称为最小极限尺寸 孔和轴的最大极限尺寸分别用Dmax和dmax表示，最小极限尺寸分别用Dmin和dmin表示。

6．最大实体尺寸 孔或轴具有允许材料量为最多时状态（最大实体状态，简称MMC）下的极限尺寸。孔和轴的最大实体尺寸分别用DMMS和dMMS表示。

7．最小实体尺寸 孔或轴具有允许材料量为最少时状态（最小实体状态，简称LMC）下的极限尺寸。孔和轴的最小实体尺寸分别用DLMS和dLMS表示。

极限尺寸与实体尺寸有如下关系

8. 体外作用尺寸（见下图）

• 定义：在配合面的全长上与实际孔相内接的最大理想轴的尺寸 孔的作用尺寸

（Dfe ）

• 在配合面的全长上与实际轴相外接的最小理想孔的尺寸 轴的体外作用尺寸

（dfe）

• 有配合要求的零件尺寸合格条件：

Dmin≤ Dfe≤ Da ≤ Dmax

dmin ≤ da≤ dfe≤dmax

有配合要求的零件尺寸合格条件：

Dmin≤ Dfe≤ Da ≤ Dmax

+0.008 dmin ≤ da≤ dfe≤dmax +0.004

确定公差等级的基本原则是，在满足使用要求的前提下，尽量选取较低的公差等级。确定方法主要是类比法。

配合的选择应尽可能地选用优先配合，其次是常用配合，再次是一般配合。如果仍不能满足要求，可以选择其他的配合。选择方法主要是类比法。要非常熟悉各类基本偏差在形成基孔制（或基轴制）配合时的应用场合

例3.18 计算φ40H8／g7孔和轴用各种量规的极限偏差和工作尺寸。

解（1）由表3．2、3．4、3．5查出孔与轴的上、下偏差为

φ40H8 ES＝+0.039mm，EI=0

φ40g7 es=-0.009mm，ei=-0.034mm

（2）由表3.18查出T和Z的值，确定工作量规的形状公差和校对量规的尺寸公差； 塞规尺寸公差 T＝0.004mm

Z=0.006mm

塞规形状公差 T／2＝0.002mm 卡规尺寸公差 T＝0.003mm

Z=0.004MM

卡规形状公差 T／2＝0．0015 mm

校对量规尺寸公差

Tp＝T/2=0.0015mm

（3）画出工件和量规公差带图，如图3.13所示。

（4）计算各种量规的极限偏差和工作尺寸。

1）φ40H8孔用塞规

①通规（T）

上偏差＝EI+Z+T/2=0+0.006+0.002=+0.008mm

下偏差＝EI+Z-T/2=0+0.006-0.002=+0.004mm

工作尺寸=φ40+0.008+0.004

磨损极限尺寸＝φ40

②止规（Z）

上偏差＝ ES=+0.039mm

下偏差＝ES-T＝（+0.039）-0.004＝+0.035mm

工作尺寸=φ40+0.039+0.035

2）φ40g7轴用卡规

①通规（T）

上偏差=es-Z+T/2＝（-0.009）-0.004+0.0015=-0.0115mm

下偏差=es-Z-T/2＝（-0.009）-0.004-0.0015=-0.0145mm

工作尺寸＝φ40-0.0015-0.0145

磨损极限尺寸=φ（40-0.009）=φ39.991 mm

②止规（Z）

上偏差＝ei+T=（-0.034）+0.003=-0.031mm

下偏差=ei=-0.034mm

工作尺寸=φ40-0.031-0.034

3）轴用卡规的校对量规

①―校通一通‖量规（TT）

上偏差＝es-Z－T/2+Tp

＝（-0.009）－0.004-0.0015＋0.0015

＝-0.013mm

下偏差＝ es-Z-Tp

＝（-0.009）-0.004-0.0015=-0.0145mm

工作尺寸=φ40-0.013-0.0145

②―校通－损‖量规（TS）

上偏差=es=-0.009mm

下偏差=es- Tp

=（-0.009）-0.0015=-0.0105mm

工作尺寸＝φ40-0.009-0.0105

③―校止一通‖量规（ZT）

上偏差＝ei-Tp＝（-0.034）+0.0015=-0.0325mm

下偏差＝ei=-0.034mm

工作尺寸=φ40-0.0325-0.034

1．形位公差——是指实际被测要素对图样上给定的理想形状、理想位置的允许变动量。

2．形位公差带——是用来限制被测实际要素变动的区域，它是形位误差的最大允许值。 形位公差带具有的四个特征——形状、大小、方向和位置。

1）形状 2）大小 3）方向 4）位置

形状公差 是指单一实际要素的形状所允许的变动全量。

形状公差带 是限制单一实际被测要素变动的区域，零件实际要素在该区域内为合格。

形状公差带的特点：不涉及基准，它的方向和位置均是浮动的，只能控制被测要素形状误差的大小。

理论正确尺寸——是用以确定被测要素的理想形状、方向、位置的尺寸。它仅表达设计时对被测要素的理想要求，故该尺寸不附带公差，标注时应围以框格，而该要素的形状、方向和位置误差则由给定的形位公差来控制。 位置公差——是指关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。

位置公差带——是限制关联实际要素变动的区域，被测实际要素位于此区域内为合格，区域的大小由公差值决定。

基准是确定被测要素的方向、位置的参考对象。

1) 单一基准——由一个要素建立的基准称为单一基准。

2) 组合基准(公共基准)——由两个或两个以上的要素所建立的一个独立基准称为组

合基准或公共基准。

3) 定向公差——是指关联实际要素对在基准方向上允许的变动全量。

4) 定向公差包括平行度、垂直度和倾斜度三项。

5) 被测要素相对基准要素都有面对面、线对面、面对线和线对线等四种情况。

6) 定向公差中被测要素相对基准要素为线对线或线对面时，可分为给定一个方向，给

定相互垂直的两个方向和任意方向上的三种。

1) 定向公差带相对基准有确定的方向，而其位置往往是浮动的。

2) 定向公差带具有综合控制被测要素的方向和形状的功能。

因此在保证功能要求的前提下，规定了定向公差的要素，一般不再规定形状公差，只有需要对该要素的形状有进一步要求时，则可同时给出形状公差，但其公差数值应小于定向公差值。

定位公差带的特点如下：

1) 定位公差相对于基准具有确定位置。

其中，位置度公差带的位置由理论正确尺寸确定，同轴度和对称度的理论正确尺寸为零，图上可省略不注。

2) 定位公差带具有综合控制被测要素位置、方向和形状的功能。

在满足使用要求的前提下，对被测要素给出定位公差后，通常对该要素不再给出定方向公差和形状公差。如果需要对方向和形状有进一步要求时，则可另行给出定向或形状公差，但其数值应小于定位公差值。

跳动公差——是关联实际要素绕基准轴线回转一周或连续回转时所允许的最大跳动量。 被测要素为圆柱面、端平面和圆锥面等轮廓要素，基准要素为轴线

跳动——是指实际被测要素在无轴向移动的条件下绕基准轴线回转的过程中(回转一周或连续回转)，由指示计在给定的测量方向上对该实际被测要素测得的最大与最小示值之差。

(1)体外作用尺寸EFS(dfe、Dfe) 在被测要素的给定长度上，与实际外表面体外相接的最小理想面或与实际内表面体外相接的最大理想面的直径或宽度。对于关联要素，该理想面的轴线或中心平面必须与基准保持图样给定的几何关系。

体内作用尺寸IFS(dfi、Dfi) P99

在被测要素的给定长度上，与实际外表面体内相接的最大理想面或与实际内表面体内相接的最小理想面的直径或宽度。对于关联要素，该理想面的轴线或中心平面必须保持图样给定的几何关系。

• (1) 最大实体实效状态(MMVC) 在给定长度上，实际要素处于最大实体状态且其

中心要素的形状或位置误差等于给出的形位公差值时的综合极限状态。

• (2) 最大实体实效尺寸(DMV、dMV) 最大实体实效状态下的体外作用尺寸。 dMV ＝dfe＝da+f ＝dM + t ＝dmax + t

DMV＝Dfe＝Da－f ＝DM–t ＝Dmin- t

• (1) 最小实体实效状态(LMVC) 在给定长度上，实际要素处于最小实体状态且其中

心要素的形状或位置误差等于给出的形位公差值时的综合极限状态。

• (2) 最小实体实效尺寸(dLV、DLV) 最小实体实效状态下的体内作用尺寸。 dLV ＝dL – t ＝dmin-t

DLV＝DL + t ＝Dmax+t

• 作用尺寸与实效尺寸的区别：

作用尺寸是由实际尺寸和形位误差综合形成的，一批零件中各不相同，是一个变量，但就每个实际的轴或孔而言，作用尺寸却是唯一的；实效尺寸是由实体尺寸和形位公差综合形成的，对一批零件而言是一定量。实效尺寸可以视为作用尺寸的允许极限值。

• 当被测要素的实际尺寸偏离最大实体尺寸后，其偏离量可补偿给形位公差，允许的

形位误差为图样上给定的形位公差值与偏离量之和；

尺寸链：在一个零件或一台机器的结构中，总有一些相互联系的尺寸，这些相互联系的尺寸按一定顺序连接成一个封闭的尺寸组，称为尺寸链。其中―尺寸‖是指包括长度、角度和形位误差等的广义尺寸。

（1）环 尺寸链中，每一个尺寸简称为环。尺寸链的环可分为封闭环和组成环。

（2）封闭环 加工或装配过程中最后自然形成的那个尺寸称为封闭环。封闭环常用下标为“0”的字母表示。

（3）组成环 尺寸链中除封闭环以外的其他环称为组成环。组成环通常用下标为“1，2，3，…”的字母表示。根据它们对封闭环影响的不同，又分为增环和减环。

1）增环 与封闭环同向变动的组成环称为增环，即当其他组成环尺寸不变时，该组成环尺寸增大(或减小)而封闭环尺寸也随之增大(或减小)，

2）减环 与封闭环反向变动的组成环称为减环，即当其他组成环尺寸不变时，该组成环尺寸增大(或减小)而封闭环的尺寸却随之减小(或增大)

• 零件尺寸链的封闭环应为公差等级要求最低的环

• 工艺尺寸链的封闭环是在加工中最后自然形成的环

• 一个尺寸链中只有一个封闭环。

（1） 当套圈相对于负荷方向固定时，该套圈与轴颈或外壳孔的配合应稍松些，一般选用具有平均间隙较小的过渡配合或具有极小间隙的间隙配合。

（2） 当套圈相对负荷方向旋转时。该套圈与轴颈或外壳孔的配合应较紧，一般选用过盈小的过盈配合或过盈概率大的过渡配合。必要时，过盈量的大小可以通过计算确定。

（3） 当套圈相对于负荷方向摆动时，该套圈与轴颈或外壳孔的配合的松紧程度，一般与套圈相对于负荷方向旋转时选用的配合相同，或稍松一些。

（1）滚动轴承的公差等级由高到低分为2、4、5、6（6x）、0 ，其中0级精度最低，称为普通及，应用最广。

（2）滚动轴承与轴颈和壳体孔配合的配合尺寸公差带的特点

滚动轴承单一平面平均内、外径（ dmp、Dmp）是滚动轴承内、外圈分别与轴颈和壳体孔配合的配合尺寸，它们的公差带均在零线下方，且上偏差均为零（见图6-2）。

（3）与滚动轴承相配合的轴颈和壳体孔的公差带是从《极限与配合》标准中选出的，见图6-3、图6-4。

选择配合种类时，首先要根据内、外花键之间是否有轴向移动，确定固定联接还是非固定联接。

对于内、外花键之间要求有相对移动，而且移动距离长、移动频率高的情况，应选用配合间隙较大的滑动联接，以保证运动灵活性及配合面间有足够的润滑层。

对于内、外花键之间定心精度要求高，传递扭矩大或经常有反向转动的情况，则选用配合间隙较小的紧滑动联接。

对于内、外花键间无需在轴向移动，只用来传递扭矩，则选用固定联接。

内、外花键的小径定心表面的形状公差和尺寸公差的关系应遵守包容要求。

1． 平键、半圆键联接的公差与配合（从《极限与配合》标准中选出）

平键联接的键宽与键槽宽b是决定配合性质和配合精度的主要参数。平键、

半圆键联

接采用基轴制配合。国标对键宽规定了一种公差带（h9），对轴和轮毂的键槽宽各规定了三种公差带。由这些公差带构成三组配合，分别得到规定的三种联接类型，即较松联接、一般联接和较紧联接，它们的应用见表8-2 。应根据使用要求和应用场合确定其配合类别。 平键、半圆键联接的非配合尺寸精度要求较低，它们的公差分别见表8-3、表8-5。

2． 矩形花键联接的定心方式及极限与配合

花键有矩形花键、渐开线花键和三角形花键，其中矩形花键应用最广。国标规定了矩形花键联接的尺寸系列、定心方式及极限与配合。

（1）矩形花键联接定心方式

矩形花键有大径（D）结合面、小径（d）结合面和键侧（B）结合面(D、d、B分别为三个结合面的配合尺寸，见图8-4)。其中只有一个为主要结合面，它决定花键联接的配合性质，称为定心表面。按定心表面的不同，矩形花键有大径D定心、小径d定心、和键（槽）宽B定心三种定心方式，国标规定矩形花键采用小径定心。

b

1，a2 ——粗糙度幅度参

数代号及其数值（mm）；

b ——加工要求、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明等；

c ——取样长度（mm）或波纹度（mm）；

d ——加工纹理方向符号；

e ——加工余量（mm）；

f ——粗糙度间距参数值（mm）

（2）国家标准在评定表面粗糙度轮廓的参数时，规定了取样长度lr、评定长度ln和中线。

（3）表面粗糙度轮廓的评定参数 有幅度参数（包括轮廓的算术平均偏差Ra轮廓的最大高

度Rz）和间距特征参数（轮廓单元的平均宽度RSm）

（4）通常只给出幅度参数Ra或Rz及允许值，必要时可规定轮廓其他的评定参数、表面加工纹理方向、加工方法或(和)加工余量等附加要求。如果采用标准取样长度，则在图样上可以省略标注取样长度值。

（5）国家标准规定了表面粗糙度轮廓的标注方法，见表5-8～表5-9及图5-9、图5-10.

（6）表面粗糙度轮廓的检测主要方法有比较检验法、针描法、光切法和干涉法。

传递运动的准确性

传递运动的准确性是指齿轮在一转范围内，速比变化不超过一定的限度

2．传动的平稳性 即保证齿轮传动的每个瞬间传动比变化小，以减小振动、降低噪声（主要控制齿轮以一齿为周期的短周期转角误差）。

3．载荷分布的均匀性 即要求齿轮啮合时齿面接触良好，以免引起应力集中，造成齿面局部磨损加剧，影响齿轮的使用寿命。

4．传动侧隙的合理性 即保证齿轮啮合时，非工作齿面间应留有一定的间隙。它对贮藏润滑油、补偿齿轮传动受力后的弹性变形、热膨胀以及齿轮传动装置制造误差和装配误差等都是必需的。否则，齿轮在传动过程中可能卡死或烧伤。