机械设计基础-公差与配合(2)

二、标准公差和公差等级

    标准公差是国家标准表列的公差。标准公差数值与基本尺寸分段和公差等级有关，它不随配合改变，对孔和轴都一样，基本尺寸至500毫米标准公差数值见附录表51。

    公差等级是确定尺寸精确程度的等级。国家标准将公差等级分为20级，即IT01、IT0、IT1、IT2……IT18。IT表示标准公差，它是国际公差（ISO TOLERANCE）的缩写，公差等级的代号用阿拉伯数字表示，二者用同样字号。从IT01至IT18，公差等级依次降低即尺寸精确度依次降低，而相应的标准公差数值则依次增大。这里所说的标准公差随公差等级降低而增大的关系是对同一基本尺寸而言，即在同一基本尺寸分段。

    例如，基本尺寸＞30～50毫米时，IT6是0.016毫米，IT7是0.025毫米。

    还要注意，属于同一公差等级的公差，对所有基本尺寸，虽数值不同，但被认为具有同等的精确程度。例如，基本尺寸＞30～50毫米尺寸分段时，IT7是0.025毫米，而基本尺寸在＞400～500毫米尺寸分段时，IT7是0.063毫米，虽然这两个不同尺寸分段的标准公差数值不同，但是它们的公差等级都是7级，则认为它们在使用和制造上具有同等的精确程度。

    选择公差等级时要正确、合理地处理零件使用要求与制造工艺、加工成本之间的关系，在满足使用要求的前提下尽可能选择较低的公差等级。一般配合尺寸中，孔用IT6～IT12，轴用IT5～IT12。

1、基本偏差

    基本偏差一般是指尺寸的两个极限偏差（上偏差和下偏差）中靠近零线的那个极限偏差，如图4-6所示，根据它的大小和正、负号就决定了公差带对零线的相对位置。当公差带位于零线上方时，基本偏差为下偏差，当公差带位于零线下方时，基本偏差为上偏差。

    为了满足各种配合要求，国家标准根据不同的基本尺寸和基本偏差代号规定了基本偏差系列，如图4-7所示。

    基本偏差代号用拉丁字母及其顺序表示，大写的为孔、小写的为轴。在26个字母中，除去I、L、O、Q、W（i、l、o、q、w）5个字母因为容易与其它含义混淆而不用外，使用21个字母，再增加用2个字母表示的7个，共有28个代号，即孔和轴各有28个基本偏差，如表4-1所示。

尺寸到500毫米的轴的基本偏差数值见附录表52，孔的基本偏差数值见附录表53。

                          孔、轴基本偏差代号                  表4-1

基 本 偏 差 代 号	孔和轴		基  本  偏  差
	孔	下偏差	A  B  C  CD  D  E  EF  F  FG  G  H
		上偏差或下偏差	Js＝±1T/2
		上偏差	J K M N P R S T U V X Y Z ZA ZB ZC
	轴	上偏差	a  b  c  cd  d  e  ef  f  fg  g  h
		上偏差或下偏差	Js＝±1T/2
		下偏差	j k m n p s t u v x y z za  zb  ac

    从图4-7和表4-1以及附录表52看出，轴的基本偏差中，从a～h为上偏差es，而且是负值，其绝对值依次减小，其中h的上偏差es=0。js为上偏差（es=+）或下偏差 （ei=+）即js与各级标准公差组成的公差带完全对称地分布在零线两侧，所以js的基本偏差认为是上偏差或下偏差都可以，因而在图8-7中画成两端都开口，从j～zc为下偏差ei，基中j是负值，其他都是正值，其绝对值依次增大。J的上、下偏差近似对称于零线。从附表52看到j只有5～8级公差，其他将逐渐被js取代。

原则上，基本偏差与公差等级无关，但有少数基本偏差对不同的公差等级使用不同的数值，如j即是，又如k在4～7级使用一种数值，而其他公差等级内全部是零。所以，在图4-7中，ｋ表示了二种位置，其基本偏差分成高低不同的两个部分。

 

    从图4-7和附录表53对照看出，孔的基本偏差中，从A～H，下偏差E1为基本偏差，而且是正值，其绝对值依次减小，其中H的下偏差E1=0。从J～ZC，上偏差ES为基本偏差，其中J是正值，K～ZC都是负值，其绝对值依次增大。孔、轴对照，同一字母表示的孔和轴的基本偏差，其绝对值相等，而正负号相反，相对于零线成反射关系，但应注意，从J～ZC，只有在公差等级较低时才有这种反射关系。

基本偏差系列图只表示公差带属于基本偏差的一端，另一端是开口的，如图4-7所示，公差带在图中画成半封闭形式，公差带的另一端取决于各级标准公差的大小。因此，根据孔、轴的基本偏差和标准公差，就可以计算孔、轴的另一个偏差。

对于孔的另一个偏差（上偏差或下偏差）为：

ES=E1+1T    或    E1=ES－1T

对于轴的另一个偏差（上偏差或下偏差）为：

es=ei+1T     或     ei=es－1T

2、配合类别和基准制

1）配合类别

    根据孔和轴公差带的关系，或者说按配合零件结合面形成间隙或过盈的情况，配合分三类，即间隙配合、过盈配合和过渡配合。

    间隙配合  具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合。这时，孔的公差带在轴的公差带之上。如图4-8所示。

（1）     

最大间隙＝孔的最大极限尺寸－轴的最小极限尺寸

最小间隙＝孔的最小极限尺寸－轴的最大极限尺寸

（1）过盈配合  具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。这时，孔的公差带在轴的公差带之下，如图4-9所示。

最大过盈＝孔的最小极限尺寸－轴的最大极限尺寸

最小过盈＝孔的最大极限尺寸－轴的最小极限尺寸

（2）过渡配合  可能具有间隙，也可能具有过盈的配合。这时，孔的公差带和轴的公差带相互交叠，可以有各种情况，如图4-10、图4-11所示。

（3）     

过渡配合一般只计算最大间隙和最大过盈。

最大间隙＝孔的最大极限尺寸－轴的最小极限尺寸

最大过盈＝孔的最大极限尺寸－轴的最大极限尺寸

在规定具有过渡配合性质的一批零件的公差时，允许得到间隙或过盈的配合。但对装配好的一对零件，则只得到一种结果。

2）基准制

    为实现配合标准化，国家标准规定两种基准制，即基孔制和基轴制。

（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制度。基孔制的配合中，孔为基准件，国家标准规定基准孔的代号为H，其下偏差EI＝0。

（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制度。基轴制配合中，轴为基准件，国家标准规定基准轴的代号为h，其上偏差es＝0。

基孔制和其轴制各有三种类型的配合，如图4-11和图4-12所示。

    基准制是规定配合系列的基础。采用基准制是为了统一基准件的极限偏差以获得最大的技术经济效果。选择时，应从结构、工艺和经济性等方面分析确定。一般情况下，优先使用基孔制，因为加工相同公差等级的孔和轴，加工孔比加工轴要困难此。基轴制仅用于有明显经济效益的场合。例如，直接用冷拉棒料作轴，外圆不需加工，或者同一基本尺寸的各个部分需要安装不同配合的零件，如图4-13所示的活塞销，与连杆衬套采用间隙配合，而与活塞上的孔则采用过渡配合。

    与标准件配合时，基准制的选择依标准件而定，例如，与滚动轴承配合的轴用基孔制，与滚动轴承外圈配合的轴孔则采用基轴制，图4-14所示。