公差配合在机械设计中的应用

顾哲睿

摘要：

随着我国科技水平的提高，国家和市场都对机械设计提出了更高的标准。公差配合的选取是机械设计中的重要一环，影响着产品的精度、质量、成本等各個方面。本文探讨了公差配合的各个概念以及重要意义，并结合实例讨论了该如何在机械设计中选取合适的基准制度、尺寸公差以及形位公差。

关键词：

公差;机械设计;配合

中图分类号：

TG801;TH122;TH16

文献标识码：

A

文章编号：

1672-9129（2020）15-0153-01

1公差配合的概念和意义

1.1公差配合的相关概念。

（1）公差。公差是机械行业不可或缺的概念，是保证零件质量的最为重要的参数之一。一般零件精度要求与公差范围负相关即零件精度要求越低，公差范围越大。公差尺寸的分类可按照不同几何参数的限制分为尺寸公差和形位公差。尺寸公差的定义是一个零件某个尺寸的变动量。形位公差又分为形状公差和位置公差，形状公差是零件的单独几何形状的要求;位置公差是对单独几何尺寸之间关联度的要求。

（2）配合。配合是指基本尺寸相同、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。有些装配场所孔的尺寸要求比轴的尺寸小，而有的场所孔的尺寸要求比轴的尺寸大。这种孔和轴之间的间隙量的大小可将配合分为，间隙、过盈和过度配合;此外，配合还需选取基准制，常用的基准制为基孔制，即孔的基本偏差要求为定值，孔与不同基本偏差的轴形成间隙、过盈或过度配合的制度。另一种的基准制为基轴制，即轴的基本偏差要求为定值，轴与不同基本偏差的孔形成间隙、过盈或过度配合的制度。

1.2机械设计中公差配合存在的意义。随着科技的发展，机械制造能达到的精度越来越高，但是同一厂家同一机床生产出来的零件也具有差异。而合适的公差配合要求可以避免这种差异造成的装配困难和装配质量问题。在机械的设计过程中，选取合适的配合，无论是基准制度还是配合特性，都是保证可靠装配的基础。

2公差配合在机械设计中的应用

2.1尺寸公差的选用。标准公差分为20个级别，公差等级越高代表加工精度越粗糙。在零件尺寸公差选取时应该根据零件不同尺寸的重要性程度来选取不同的公差等级。虽然从一般的设计角度来讲，尺寸的精度应该是越高越好，但是一方面机床自身的加工精度有限制，量具等有误差。另一方面，过严苛的公差等级会造成大量的高精尖设备工时浪费，得不偿失。

2.2形状位置公差的选用。形位公差的选用对许多高载荷或工况环境恶劣的机械机构的设计中尤其重要。在给定形位公差的时候，优先要保证的是零件的工作精度，强度要求，密封性等条件，在满足产品指标的前提下，可以根据检测的简便性以及经济性来对形位公差进行简化。形状位置公差的选用没有具体的硬性要求，可根据需求灵活变通。

2.3配合的选用。

（1）配合基准制的选用。在设计过程中，应首先选择参考，而机械设计中参考的选取就是基准制度的选取，在一般设计中，基孔制是首选，因为孔相对于轴来说，加工工序少且加工技术要求低。而基轴制的应用范围相对于基孔制来说更窄，当轴上的多个零件与轴之间有不同配合时，常常采用基轴制。当然，还存在小部分非常特殊的环境只能采用非基准制的配合，本文不予讨论。

（2）配合间隙的选取。配合间隙的选取大体可分为间隙、过渡、过盈三种配合的选取。在设计简单的孔轴配合的过程中，往往根据具体的实际情况来选取孔特征轴特征之间配合的间隙尺寸范围。如装配精度差、需要经常拆装的部位可选取较大的间隙范围，但不同精度要求的机械之间也有差距。例如轻负载的带传动中带轮与轴之间常采用。过渡配合比间隙配合要求。更加精密一点。常常根据是否需要经常拆卸来选取具体的配合等级，例如过渡配合中的适合同轴度要求严格且可拆装的部位;而过渡配合中的适合有一定冲击且不常拆卸的部位。如果轴特征和孔特征之间没有相对运动，则可选取过盈配合。孔轴之间的干涉量越大，可在轴孔之间传递的力就越大。

3实例分析

首先，将轴与齿轮之间的配合，轴与轴承内圈之间，选取为基孔制;而由于轴承与键都为标准件，故将轴承的外圈与壳体的孔之间，键槽与键之间的配合选择基轴制。

其次，由于齿轮与轴之间需要传递载荷，虽然之间有键连接，但是，周向仍需一定的涨紧约束。故可将其其设计为较小的过盈配合或者过渡配合，按载荷的大小选取。轴承作为标准件，其公差尺寸在标准中有明确规定，可按标准选取，设计图纸中无需标注尺寸的公差，只需标明其配合处选取的公差即可。而齿轮轴和套筒之间的配合则可选用大间隙如。

最后，还需设计形状位置公差来约束轴的尺寸。由于轴类零件上，可将轴承的装配处设置为基准，一方面，为了保证轴与轴承之间配合的均匀度，故可对轴的圆柱度提出要求;另一方面，轴线的偏移会导致过大的不平衡质量进而导致振动以及过大的离心载荷，故应设计同轴度6级精度要求。对于键连接来说，键连接承载主要的扭矩传输的工作，其均匀性非常重要，设计键槽的对称度，其精度等级5级。

4结语

在机械制造的设计过程中，公差配合应该根据不同的工作环境，精度要求，成本条件等选择合适的公差配合尺寸。灵活的选用公差配合使机械设计更加合理，机械生产更加高效，机械使用更加方便。

参考文献：

[1]沈志昕.公差配合在机械设计与机械制造中的应用[J].农机使用与维修，2018（4）：75-75.

[2]赵丹.公差配合在机械设计与机械制造中的应用研究[J].科技展望，2016，26（23）.

[3]孟丹.公差配合在机械设计与机械制造中的应用分析[J].冶金管理，2020，No.389（03）：71+73.

[4]田伟.浅谈煤炭机械设备的配套及互换性[J].机电信息，2013（18）：71+73.