浅谈机械设计孔与轴的配合

董俊杰

摘要：针对孔轴之间的一些公差，很少从装配结合面的角度研究具有各种公差耦合效应的孔轴配合误差建模方法以及加工误差对配合性能的影响。零件加工误差是通过装配结合面传递和积累的，因此结合面是误差传递和积累的关键点。在考虑各种误差数据随机性的基础上，提出了孔轴结合面装配误差建模方法，分析了实际误差对匹配性能的影响。在此基础上，可以在设计阶段预测孔轴的装配精度，并在此基础上进行零件的公差优化设计，保证设计要求的装配精度与功能要求的匹配性．

关键词：机械设计；孔与轴；配合

引言

随着我国机械设计制造行业的发展，国家出台了相应的选型标准。类比方法确定配合类别，并通过参考现有公差等级来调整配合紧密度。实验方法周期长，选择合作时应建议先用基础孔系。不同的零件有不同的加工方式，所以要根据实际加工需要选择配合，减少加工对配合的影响。经常更换零件，选择松动的零件。如果制浆造纸设备的运行环境不好，在购买设备之前没有装配图。考虑到配合件的受力，在制浆造纸设备中过盈配合受到限制，传递扭矩相同，但配合方式不同。要考虑零件的装配难度，大过盈安装拆卸困难。零件尺寸应充分考虑，小尺寸应选择紧配合。轴承需要经常更换，应合理选择轴承配合。

1公差配合概念

公差是零件的可变几何参数。在机械设计中，几何参数是物理参数，例如角度。必须确认可更换部件的规格在缺省范围内发生变化。公差可以分为大小、造型和位置公差。国际标准中有20个公差等级，配合是孔轴公差公差尺寸相同的比率，包括干涉配合和间隙配合。不同的孔和轴具有不同的密封要求，最大间距值是孔和轴公差值之间的差值。以质量目标为导向的统计公差法思想是根据工艺质量的共同要求建立定量标准指标，并利用responcesurface方法通过软件生成二维标准化统计公差，以控制相应的工艺控制方案。公差配合是间隙范围内的变化，配合公差会影响配合精度。拟合系统包括基波系统和基波系统，应在一些直径相同的长波通应用中选择基波系统。公差配合的应用反映在零件表面质量评估中。不同的加工条件会导致零件的几何参数不同，并且常用的精度包括位置和尺寸精度。零件表面质量的产品缺陷评估与分析。零件级统计公差是零件的标准技术规范，面向质量目标的统计公差区域使统计公差成为连接不同等级质量目标的标准化截面。质量特性值的平均值是统计公差的主要对象。对于不同质量的特征值存在特定的物理体积单位。必须找到标准化统计公差的标准化接口。需要能够轻松转换为实际的统计控制参数，并与设计规范的局限性建立明确的功能关系。应该是无维标准化参数。

2机械设计孔与轴的配合应用

2.1皮带轮、链轮与轴的配合

分析皮带轮、链轮和轴的配合。皮带轮通常是高速直线电机皮带。根据手册，在工作条件下可以选择H8/h8或H7/k6间隙或过渡匹配。为了防止松动和脱落，它可以通过使用升降螺栓等附加紧固件来充分满足使用要求。也许有人会认为，既然有吊索等固定装置，我应该选择H12 / h11等更经济的合作吗？诚然，低速和低精度是可行的，但不幸的是，皮带轮通常以高旋转速度工作，因此间隙配合的居中效果不如过渡配合的居中效果，并且在选择间隙配合时容易出现大出口和机械振动等问题。链轮的孔和边由基本孔组成，通常为H7 / h6或H7 / k6。一些工程师将考虑是否对链轮减速器、更频繁的正转和负转以及更重和更复杂的载荷进行干涉配合。在某些重载荷情况下，即使存在顶部导线或端面，实践证明链轮无法停止求解。例如，减阻比大的减速器驱动高惯性矩钢辊穿过链轮，经常以正常和反向旋转方式启动。瞬时冲击和重载荷不适用于具有过渡配合的链轮，并且仍会导致松动。但是，当链轮负载较重时，速度通常较低，即使松了，也不会对相应孔、轴和键的寿命产生异常影响。然后允许过渡调整，但应采取措施确保轴向定位，以确保即使松动也不会产生轴向位移。例如，可以通过定位套筒来解决；当有高速和重负荷时，配合松动会严重影响机构的寿命，因此是通过使用多关键和样条来改善机构负载平衡并定期更换为磨损件从根本上解决机构寿命的最佳方法。使用哪种类型取决于允许的停机时间、处理能力和安装资源。例如，许多工厂没有压力机等工具，无法装配干涉配合。这种情况必须与实际情况结合起来。否则，很容易造成理论上可行、实际上不可能实现的局面。

2.2机械设计中关于公差配合的应用

公差是指相对参数范围内允许的最大值。对于零件的机械设计和制造，几何参数是指零件的直径和长度，所涉及的几何参数包括实际加工参数和相应的化学参数。为了有效地保证零件的互换性，有必要在实际生产过程中正确调整和修改几何参数。在机械设计行业中，公差配合对零件和产品的寿命和性能有很大影响。机械设计过程中，需要根据产品的实际情况适当应用和实施公差配合，然后根据实际情况进行分析和讨论，选择最佳公差配合模式，从根本上保证经济效益。对于零件加工，公差匹配选择方法存在一些差异，因此应选择合适的零件，并将其与实际产品类型和参考系统结合考虑。高度重视参照孔的优先选择。对于某些特殊情况，还可以应用参考轴。必须先给予优先权匹配，然后再考虑正常匹配。

3孔轴结合面误差建模

圆柱孔波的凹槽面是指通过调整圆柱孔波面而形成的一对接触面。安装过程中孔轴在凹槽表面的尺寸、形状和方向的耦合累积误差是影响装配误差传递、运动精度、产品性能和寿命的关键因素。通过产品设计阶段的合理误差模型，根据精度设计值预测装配精度，是验证精密设计合理性的重要手段。加工成本是公差设计中要考虑的主要因素。如果在误差分析和装配精度预测后孔波的装配精度或匹配特性不符合设计要求，则需要改进公差设计，以减少误差，提高配合质量。公差优化的目的是满足精度和配合要求，同时满足加工的经济性。采用蒙特卡罗模拟方法模拟圆柱表面实际加工误差的随机变化，体外得到孔轴配合尺寸的实际变化范围，并分析了实际拟合特性。以孔与轴配合槽面误差为研究对象，研究了不同公差(包括尺寸公差、形状公差和位置公差(或方向公差))耦合作用下圆柱孔轴槽误差的产生机理，确定了孔轴槽面的实际误差模型，为准确预测设计阶段孔轴的实际管件特性和装配精度提供了有效的方法。同时给出了基于遗传算法的孔波不同公差的优化设计方法。并通过圆柱孔波形表面误差分析和公差优化拉伸实例验证了该研究方法的可行性和可行性．

结束语

机械设计中适当选择孔和轴时，必须考虑载荷、速度、相对运动、润滑条件、机构精度、机构寿命、加工装配经济性等理论因素。同时，还必须结合实际情况考虑机构的运行条件、零件和零部件的加工方法、可选装配条件等相关工作环境。只有理论与实践相结合，充分论证其准确性和可行性与机械设计中的实践与理论相结合，孔波匹配的选择才能清晰实用，相关机制的设计具有经济性、实用性、稳定性和可靠性。

参考文献

[1]王明,周德欢.轴与孔过盈配合连接的计算及意义[J].起重运输机械,2015(08):71-73.

[2]谢尔盖·尼古拉耶维奇·苏索耶夫,伊万·谢尔盖耶维奇·利特维诺夫,曹湧杰,郑凯.轴孔配合零件位置矫正装置研究[J].煤矿机械,2015,36(07):182-184.

[3]张鹏,沈雪明,伊国栋.千吨级注塑机十字头轴孔配合的接触分析[J].轻工机械,2014,32(06):1-5.

[4]张萍.尺寸公差与配合[J].科技传播,2014,6(13):134+136.

[5]李守宏.以孔(轴)定心的回转件形位公差的标注[J].机械制造,1986(11):10.