公差配合在機械設(shè)計中的應(yīng)用

顧哲睿

摘要：

隨著我國科技水平的提高，國家和市場都對機械設(shè)計提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。公差配合的選取是機械設(shè)計中的重要一環(huán)，影響著產(chǎn)品的精度、質(zhì)量、成本等各個方面。本文探討了公差配合的各個概念以及重要意義，并結(jié)合實例討論了該如何在機械設(shè)計中選取合適的基準(zhǔn)制度、尺寸公差以及形位公差。

關(guān)鍵詞：

公差;機械設(shè)計;配合

中圖分類號：

TG801;TH122;TH16

文獻標(biāo)識碼：

A

文章編號：

1672-9129（2020）15-0153-01

1公差配合的概念和意義

1.1公差配合的相關(guān)概念。

（1）公差。公差是機械行業(yè)不可或缺的概念，是保證零件質(zhì)量的最為重要的參數(shù)之一。一般零件精度要求與公差范圍負(fù)相關(guān)即零件精度要求越低，公差范圍越大。公差尺寸的分類可按照不同幾何參數(shù)的限制分為尺寸公差和形位公差。尺寸公差的定義是一個零件某個尺寸的變動量。形位公差又分為形狀公差和位置公差，形狀公差是零件的單獨幾何形狀的要求;位置公差是對單獨幾何尺寸之間關(guān)聯(lián)度的要求。

（2）配合。配合是指基本尺寸相同、相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系。有些裝配場所孔的尺寸要求比軸的尺寸小，而有的場所孔的尺寸要求比軸的尺寸大。這種孔和軸之間的間隙量的大小可將配合分為，間隙、過盈和過度配合;此外，配合還需選取基準(zhǔn)制，常用的基準(zhǔn)制為基孔制，即孔的基本偏差要求為定值，孔與不同基本偏差的軸形成間隙、過盈或過度配合的制度。另一種的基準(zhǔn)制為基軸制，即軸的基本偏差要求為定值，軸與不同基本偏差的孔形成間隙、過盈或過度配合的制度。

1.2機械設(shè)計中公差配合存在的意義。隨著科技的發(fā)展，機械制造能達到的精度越來越高，但是同一廠家同一機床生產(chǎn)出來的零件也具有差異。而合適的公差配合要求可以避免這種差異造成的裝配困難和裝配質(zhì)量問題。在機械的設(shè)計過程中，選取合適的配合，無論是基準(zhǔn)制度還是配合特性，都是保證可靠裝配的基礎(chǔ)。

2公差配合在機械設(shè)計中的應(yīng)用

2.1尺寸公差的選用。標(biāo)準(zhǔn)公差分為20個級別，公差等級越高代表加工精度越粗糙。在零件尺寸公差選取時應(yīng)該根據(jù)零件不同尺寸的重要性程度來選取不同的公差等級。雖然從一般的設(shè)計角度來講，尺寸的精度應(yīng)該是越高越好，但是一方面機床自身的加工精度有限制，量具等有誤差。另一方面，過嚴(yán)苛的公差等級會造成大量的高精尖設(shè)備工時浪費，得不償失。

2.2形狀位置公差的選用。形位公差的選用對許多高載荷或工況環(huán)境惡劣的機械機構(gòu)的設(shè)計中尤其重要。在給定形位公差的時候，優(yōu)先要保證的是零件的工作精度，強度要求，密封性等條件，在滿足產(chǎn)品指標(biāo)的前提下，可以根據(jù)檢測的簡便性以及經(jīng)濟性來對形位公差進行簡化。形狀位置公差的選用沒有具體的硬性要求，可根據(jù)需求靈活變通。

2.3配合的選用。

（1）配合基準(zhǔn)制的選用。在設(shè)計過程中，應(yīng)首先選擇參考，而機械設(shè)計中參考的選取就是基準(zhǔn)制度的選取，在一般設(shè)計中，基孔制是首選，因為孔相對于軸來說，加工工序少且加工技術(shù)要求低。而基軸制的應(yīng)用范圍相對于基孔制來說更窄，當(dāng)軸上的多個零件與軸之間有不同配合時，常常采用基軸制。當(dāng)然，還存在小部分非常特殊的環(huán)境只能采用非基準(zhǔn)制的配合，本文不予討論。

（2）配合間隙的選取。配合間隙的選取大體可分為間隙、過渡、過盈三種配合的選取。在設(shè)計簡單的孔軸配合的過程中，往往根據(jù)具體的實際情況來選取孔特征軸特征之間配合的間隙尺寸范圍。如裝配精度差、需要經(jīng)常拆裝的部位可選取較大的間隙范圍，但不同精度要求的機械之間也有差距。例如輕負(fù)載的帶傳動中帶輪與軸之間常采用。過渡配合比間隙配合要求。更加精密一點。常常根據(jù)是否需要經(jīng)常拆卸來選取具體的配合等級，例如過渡配合中的適合同軸度要求嚴(yán)格且可拆裝的部位;而過渡配合中的適合有一定沖擊且不常拆卸的部位。如果軸特征和孔特征之間沒有相對運動，則可選取過盈配合。孔軸之間的干涉量越大，可在軸孔之間傳遞的力就越大。

3實例分析

首先，將軸與齒輪之間的配合，軸與軸承內(nèi)圈之間，選取為基孔制;而由于軸承與鍵都為標(biāo)準(zhǔn)件，故將軸承的外圈與殼體的孔之間，鍵槽與鍵之間的配合選擇基軸制。

其次，由于齒輪與軸之間需要傳遞載荷，雖然之間有鍵連接，但是，周向仍需一定的漲緊約束。故可將其其設(shè)計為較小的過盈配合或者過渡配合，按載荷的大小選取。軸承作為標(biāo)準(zhǔn)件，其公差尺寸在標(biāo)準(zhǔn)中有明確規(guī)定，可按標(biāo)準(zhǔn)選取，設(shè)計圖紙中無需標(biāo)注尺寸的公差，只需標(biāo)明其配合處選取的公差即可。而齒輪軸和套筒之間的配合則可選用大間隙如。

最后，還需設(shè)計形狀位置公差來約束軸的尺寸。由于軸類零件上，可將軸承的裝配處設(shè)置為基準(zhǔn)，一方面，為了保證軸與軸承之間配合的均勻度，故可對軸的圓柱度提出要求;另一方面，軸線的偏移會導(dǎo)致過大的不平衡質(zhì)量進而導(dǎo)致振動以及過大的離心載荷，故應(yīng)設(shè)計同軸度6級精度要求。對于鍵連接來說，鍵連接承載主要的扭矩傳輸?shù)墓ぷ鳎渚鶆蛐苑浅Ｖ匾O(shè)計鍵槽的對稱度，其精度等級5級。

4結(jié)語

在機械制造的設(shè)計過程中，公差配合應(yīng)該根據(jù)不同的工作環(huán)境，精度要求，成本條件等選擇合適的公差配合尺寸。靈活的選用公差配合使機械設(shè)計更加合理，機械生產(chǎn)更加高效，機械使用更加方便。

參考文獻：

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