根据产品工作要求,配合零件之间的相互关系以及有关的技术设计要求,综合分析孔、轴结合的功能,在基本确定公差等级和配合基准制的同时,选择确定配合的类别。
选择配合的方法有计算法、试验法和类比法共三种。计算法是比较科学的选择配合的方法,它是根据零件的功能、结构以及材料性能,通常理论计算确定极限间隙或过盈,根据极限间隙量或极限过盈量按极限与配合标准的规定选择配合的种类。计算法选择配合,理论计算有依据,因此,有较好的可靠性。此法目前应用并不广泛,但从装备工业发展考虑,计算法应当在生产中不断的推广。GB/T 5371过盈配合的计算和选用已成功地作为国家标准,是计算法的典范示例。
对于生产装备中非常重要的配合,需要通过模拟试验和分析选择才能确定配合的方法,通常称之为试验法。试验法选择配合的优点就是可靠性很高,但其成本也高。
根据零件结构功能的要求,对照同类装备中配合的可靠经验资料,进行调查研究和对比选择和确定配合的方法称为类比法。在目前的装备工业中,类比法是一种常用的选择配合的方法。
为提高精度设计水平,在条件允许的情况下,类比法、计算法和试验法也可综合应用,常会取得更为理想的效果。
选择配合时还应考虑如下几个具体问题:
(1)有相对运动的结合件,只应选择间隙配合。其间隙大小与相对运动速度有关,速度高,间隙相应要大;速度低,则间隙相应小。对于没有相对运动的结合件,综合有关的因素可从间隙配合、过盈配合和过渡配合中选择配合的种类。
(2)分析结合件的负荷情况,是正确合理选择配合的重要环节。受力大,应选用过盈配合;传力增大,冲击振动大,其过盈量理当相应增大。受力小或基本不受力或以定心为主,为便于装拆,选择过渡配合较为适宜。
(3)结合件要求定心精度很高时(如较高精度齿轮与轴的配合),应采用过渡配合,因为间隙配合不能保证较高定心精度。定心精度要求不高时,可用基本偏差g或h所组成的配合代替过渡配合。过盈配合的过盈量较大时,由于形状误差及零件材料性能不均匀性差异等各种原因的影响,也不能保证良好的定心精确度。
(4)拆装频繁的零部件,配合间隙应适当大一些,或过盈量小一点;一般用g或h组成的配合,也可用j或js组成的配合。不经常拆装的零部件可用k组成的配合;不拆装的零部件用m或n组成的配合。
(5)极限与配合国标规定的标准工作温度为20℃。当结合件的实际工作温度和装配时的温度与标准温度相差较多时,装配的间隙会产生变化。其变化的间隙量ΔT按下式估算:
ΔT=b(α1t1-α2t2)df
式中 α1和α2——轴和孔材料线膨胀系数;
t1和t2——轴和孔的实际工作温和标准温度(20℃)的差值;
df——结合件基本尺寸;
b——考虑结构和冷却条件对间隙影响的系数,其取值范围为0.7~1。
有关工作条件对配合的过盈或间隙的影响见表1-46。(www.xing528.com)
(6)结合件的生产方式与零件尺寸分布特性有关,而尺寸分布特性对配合性质均有影响,尤其对于过渡配合和小间隙配合影响较大。在大批量生产中,多数用“调整法”加工,尺寸分布接近于正态分布,即零件尺寸多在平均尺寸附近分布;而在单件小批生产中,多数用“试切法”加工,零件实际尺寸分布多偏向于最大实体尺寸,即孔尺寸分布靠近最小极限尺寸,轴尺寸分布靠近最大极限尺寸。由此可见,对于同一种配合,采用调整法或试切法加工,其实际配合性质有区别,后者比前者要紧一些。所以,在单件小批生产中选择的配合,一般应比成批大量生产时为松。
表1-46 工作情况对过盈或间隙的影响
(7)为了长期稳定地保持机器的工作性能,在进行极限与配合设计时,应考虑精度储备。精度储备系数KT=TF/TK。其中,TF为功能公差,即由使用要求确定的在使用期限内性能参数的最大允许变动量;TK为制造公差。精度储备系数应大于1,多数采用KT=2;制造公差TK用于补偿加工、测量、装配等制造中的各种误差;功能公差TF的一部分作为制造公差TK,另一部分作为储备公差用于补偿磨损、变形等使用中的各种误差。对于间隙配合,是通过适当减小间隙来增加磨损储备的。对于过盈配合,要考虑工作时结合的强度储备Δ1和装配时零件的强度储备Δ2。Δ1的作用是保证工作时孔、轴牢固地结合,在出现超负荷时不致松动;Δ2的作用在于保证装配时,由于歪斜等装配误差不致使材料损坏。Δ1和Δ2的计算式为
Δ1=|YminT|-|YminF|
Δ2=|YmaxF|-|YmaxT|
式中 YminF、YmaxF——按使用要求确定的最小过盈与最大过盈;
YminT、YmaxT——所选标准配合的最小过盈与
最大过盈。
(8)在极限与配合选择时,应先选择优先配合及优先公差带,其次才选用常用配合及常用公差带,最后选择标准规定的一般用途孔、轴公差带,再按要求组成配合。对于高精度和有特殊要求者,一般用途孔、轴公差带也不能满足需要时,可从标准公差和基本偏差中选取适用的数值组合为孔、轴公差带,必要时还允许根据标准中提供的计算公式与原则,进行延伸或插入中间值,以满足需要。
正确选择配合,应掌握孔和轴基本偏差的特点。对于间隙配合,由于基本偏差的绝对值等于最小间隙的绝对值,因此可按最小间隙确定基本偏差代号;对于过盈配合,在基准件公差等级确定之后,可按最小过盈选择基本偏差代号,并按配合公差要求确定公差等级。轴的基本偏差特性及选用见表1-47。
表1-47 轴的各种基本偏差特性及选用
(续)
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