公差带是由公差带大小和公差带位置两部分构成的,大小由标准公差决定,而位置则由基本偏差确定。为满足机器中各种不同性质和不同松紧程度的配合,需要有一系列不同的公差带位置以组成各种不同的配合。
1.孔、轴的基本偏差及其代号
基本偏差是指两个极限偏差中靠近零线或位于零线的那个偏差。因此公差带在零线之上的,以下极限偏差为基本偏差;公差带在零线之下的,以上极限偏差为基本偏差。如图2-15所示,孔的基本偏差为下极限偏差(EI),轴的基本偏差为上极限偏差(es)。
图2-15 基本偏差
为了满足各种不同配合的需要,国家标准对孔和轴分别规定了28种基本偏差,用拉丁字母表示,大写字母表示孔,小写字母表示轴。26个字母中除去5个容易与其他含义混淆的字母(孔去掉 I,L,O,Q,W,轴去掉 i,l,o,q,w),剩下的21个字母加上7个双写的字母(孔加上CD,EF,FG,JS,ZA,ZB,ZC;轴加上 cd,ef,fg,js,za,zb,zc),共 28种,作为基本偏差的代号。这28种基本偏差构成基本偏差系列,如图2-16所示。
从图2-16中可以看出:基本偏差系列中的H(h)其基本偏差为零。
JS(js)与零线对称,上极限偏差 ES(es)=+IT/2,下极限偏差 EI(ei)=-IT/2,上、下极限偏差均可作为基本偏差。
在孔的基本偏差系列中,A~H的基本偏差为下极限偏差EI;J~ZC的基本偏差为上极限偏差ES。
在轴的基本偏差系列中,a~h的基本偏差为上极限偏差es,j~zc的基本偏差为下极限偏差ei。
2.基准制
在机械产品中,有各种不同的配合要求,这就需要通过各种不同的孔、轴公差带来实现。为了设计和制造上的经济性,把其中孔公差带位置(或轴公差带位置)固定,而改变轴公差带位置(或孔公差带位置),来实现所需要的各种配合,这种制度称为基准制。其中,前者称为基孔制,后者称为基轴制。
图2-16 孔和轴的基本偏差系列
(1)基孔制:基本偏差为一定的孔的公差带,与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度,如图2-17(a)所示。
基孔制的孔称为基准孔,是配合中的基准件,它的公差带在零线的上方,且基本偏差(下极限偏差)为零,即EI=0,上极限偏差为正值。以H作为基准孔的代号。
(2)基轴制:基本偏差为一定的轴的公差带,与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度,如图2-17(b)所示。
基轴制的轴称为基准轴,是配合中的基准件,它的公差带在零线的下方,且基本偏差(上极限偏差)为零,即es=0,下极限偏差为负值。以h作为基准轴的代号。
基准制确定后,基准孔(或轴)的公差带位置就相应确定,则可用非基准轴(或孔)公差带的不同位置来建立各种配合。
图2-17 基孔制与基轴制公差带
3.各种基本偏差所形成配合的特征
(1)间隙配合:a~h(或A~H)11种基本偏差与基准孔的基本偏差H(或基准轴的基本偏差h)形成间隙配合。其中a与H(或A与h)形成配合的间隙最大。此后,间隙依次减小,基本偏差h与H所形成配合的间隙最小,该配合的最小间隙为零。
(2)过渡配合:js、j、k、m、n(或 JS、J、K、M、N)五种基本偏差与基准孔的基本偏差 H(或基准轴的基本偏差h)形成过渡配合。其中js与H(或JS与h)形成的配合较松,获得间隙的概率较大。此后,配合依次变紧,n与H(或N与h)形成的配合较紧,获得过盈的概率较大。而标准公差等级很高的n与H(或N与h)形成的配合则为过盈配合。
(3)过盈配合:p~zc(或P~ZC)12种基本偏差与基准孔的基本偏差H(或基准轴的基本偏差h)形成过盈配合。其中p与H(或P与h)形成的配合过盈最小。此后,过盈依次增大,基本偏差zc与H(或ZC与h)所形成的配合过盈最大。
4.公差带代号和配合代号
把孔、轴基本偏差代号和公差等级代号组合,就组成它们的公差带代号。例如孔的公差带代号 H7、F5、M6、V5等,轴的公差带代号 h7、f5、m6、v5等。
把孔和轴公差带代号组合,就组成配合代号,用分数形式表示,分子代表孔,分母代表轴,例如 H7/f8、H7/m6、F5/h5、M7/h6等。
5.轴的基本偏差的确定
轴的各种基本偏差的数值应根据与基准孔H不同的配合要求来制定。轴的各种基本偏差的计算公式是经过实验和统计分析得到的,见表2-5。
表2-5 轴的基本偏差计算公式(D≤500mm)
利用轴的基本偏差计算公式,以尺寸分段的几何平均值代入这些公式求得数值后,再经尾数取整,就编制出轴的基本偏差数值表,见表2-6。
轴的基本偏差确定后,在已知公差等级的情况下,可以确定轴的另一个极限偏差。
当轴的基本偏差为上极限偏差es、标准公差为IT时,得出另一极限偏差(下极限偏差)为:ei=es-IT。
当轴的基本偏差为下极限偏差ei、标准公差为IT时,另一极限偏差上极限偏差为:es=ei+IT。
例2-4 利用标准公差数值表和轴的基本偏差数值表确定φ30f8的极限偏差。(www.daowen.com)
解:查表2-5得公称尺寸为30mm且基本偏差代号为f的轴的基本偏差为上极限偏差es=-0.020mm,查表2-3得公称尺寸为30mm的IT8=0.033mm,所以轴的另一极限偏差为下极限偏差:
ei=es-IT=-(0.020-0.033)mm=-0.053mm
因此,轴的极限偏差分别为es=-0.020mm,ei=-0.053mm。
表2-6 尺寸≤500mm的轴的基本偏差数值
6.孔的基本偏差的确定
孔的基本偏差可以由同名的轴的基本偏差换算得到。换算原则为:同名配合,配合性质不变,即基孔制的配合(如φ70H8/f7)变成同名基轴制的配合(φ70F8/h7)时,其配合性质(极限间隙或极限过盈)不变。
根据上述原则,孔的基本偏差按以下两种规则换算:
(1)通用规则,参看图2-18,通用规则为用同一字母表示的孔和轴基本偏差的绝对值相等,而符号相反,即:EI=-es或 ES=-ei。
通用规则的应用范围如下:
从A到H[图2-18(a)],不论孔和轴的公差等级是否相同,均采用通用规则,因为a到h的基本偏差为es,所以A到H的基本偏差为EI=-es。
从K到ZC[图2-18(b)和图2-18(c)],当孔和轴公差等级相同时,按通用规则换算,因为k到zc的基本偏差为ei,所以K到ZC的基本偏差为ES=-ei。
图2-18 通用规则
(a)间隙配合;(b)过渡配合;(c)过盈配合
(2)特殊规则:特殊规则为用同一字母表示的孔和轴基本偏差的符号相反,而它们的绝对值相差一个Δ值。
由图2-19可以看出:
基孔制中: Ymin=ES-ei=ITn-ei
基轴制中: Ymin=ES-ei=ES-[-ITn-1]=ES+ITn-1
为了满足换算原则,基孔制的Ymin应等于基轴制的Ymin,因此
即
EI=-es+Δ或ES=-ei+Δ
Δ=ITn-ITn-1
式中 ITn——孔的标准公差值;
ITn-1——轴的标准公差值。
图2-19 特殊规则
特殊规则的应用范围如下:
① J、K、M、N的公差等级为8级或高于8级(标准公差≤IT8)时,采用特殊规则;
②P~ZC的公差等级为7级或高于7级(标准公差≤IT7)时,采用特殊规则。
按上述两个规则,可计算并编制出孔的基本偏差数值表,见表2-7。
例2-5 利用标准公差数值表和轴的公称偏差数值表,按 φ45H7/s6确定 φ45s7/h6中孔的基本偏差数值。
解:查标准公差数值表2-3得公称尺寸为45mm的IT7=0.025mm,IT6=0.016mm;查表2-5得公称尺寸为45mm且基本偏差代号为s的轴的基本偏差为下极限偏差ei=+0.043mm。
因S7应按特殊规则换算,S的基本偏差为上极限偏差ES=-ei+Δ,Δ=IT7-IT6=(0.025-0.016)mm=0.009mm,所以,孔的基本偏差为 ES=(-0.043+0.009)mm=-0.034mm。
例2-6 利用标准公差数值表和孔轴的基本偏差数值表,确定φ80H8/r8和φ80R8/h8的极限偏差数值。
解:查标准公差数值表2-3得公称尺寸为80mm的IT8=0.046mm;查表2-5和表2-7得公称尺寸为80mm、基本偏差代号为r的轴的基本偏差为下极限偏差ei=+0.043mm,基本偏差代号为R的孔的基本偏差为上极限偏差ES=-0.043mm。所以,φ80r8轴的另一极限偏差为es=ei+IT8=(0.043+0.046)mm=+0.089mm,φ80R8的另一极限偏差为 EI=ES-IT8=(-0.043-0.046)mm=-0.089mm。在 φ80H8/r8配合中,基准孔的基本偏差 EI=0,另一极限偏差ES=+0.046mm,es=+0.089mm,ei=+0.043mm,即 φ80H8()/r8()。在φ80R8/h8配合中,基准轴的基本偏差 es=0,另一极限偏差 ei=-0.046mm,ES=-0.043mm,EI=-0.089mm,即 φ80R8()/h8()。
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