公差配合在機械設計中的應用

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計提出了更高的標準。公差配合的選取是機械設計中的重要一環(huán)，影響著產(chǎn)品的精度、質量、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，并結合實例討論了該如何在機械設計中選取合適的基準制度、尺寸公差以及形位公差。

關鍵詞：

公差;機械設計;配合

中圖分類號：

TG801;TH122;TH16

文獻標識碼：

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相關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聯(lián)度的要求。

（2）配合。配合是指基本尺寸相同、相互結合的孔和軸公差帶之間的關系。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，配合還需選取基準制，常用的基準制為基孔制，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量問題。在機械的設計過程中，選取合適的配合，無論是基準制度還是配合特性，都是保證可靠裝配的基礎。

2公差配合在機械設計中的應用

2.1尺寸公差的選用。標準公差分為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。雖然從一般的設計角度來講，尺寸的精度應該是越高越好，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，過嚴苛的公差等級會造成大量的高精尖設備工時浪費，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)境惡劣的機械機構的設計中尤其重要。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）配合基準制的選用。在設計過程中，應首先選擇參考，而機械設計中參考的選取就是基準制度的選取，在一般設計中，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要求低。而基軸制的應用范圍相對于基孔制來說更窄，當軸上的多個零件與軸之間有不同配合時，常常采用基軸制。當然，還存在小部分非常特殊的環(huán)境只能采用非基準制的配合，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，軸與軸承內圈之間，選取為基孔制;而由于軸承與鍵都為標準件，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。軸承作為標準件，其公差尺寸在標準中有明確規(guī)定，可按標準選取，設計圖紙中無需標注尺寸的公差，只需標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置為基準，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，軸線的偏移會導致過大的不平衡質量進而導致振動以及過大的離心載荷，故應設計同軸度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?，其均勻性非常重要，設計鍵槽的對稱度，其精度等級5級。

4結語

在機械制造的設計過程中，公差配合應該根據(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：

[1]沈志昕.公差配合在機械設計與機械制造中的應用[J].農(nóng)機使用與維修，2018（4）：75-75.

[2]趙丹.公差配合在機械設計與機械制造中的應用研究[J].科技展望，2016，26（23）.

[3]孟丹.公差配合在機械設計與機械制造中的應用分析[J].冶金管理，2020，No.389（03）：71+73.

[4]田偉.淺談煤炭機械設備的配套及互換性[J].機電信息，2013（18）：71+73.