第8章 圆锥和角度的公差与配合
学习目的和要求
1．了解圆锥配合的特点、基本参数、形成方法和基本要求。
2．熟悉圆锥公差项目和给定方法；了解圆锥的配合种类及形成；掌握圆锥公差的标注。 3．熟悉角度公差。
4．了解锥度和角度的检测方法。
圆锥结合是一种常用的典型配合，在机械、仪器和工具中应用广泛。锥度与锥角的标准化，对保证圆锥配合的互换性具有重要意义。国家于2001年颁布了GB／T157─200l《圆锥的锥度与锥角系列》、GB／T11334─2005《圆锥公差》GB／T15754─1995《技术制图 圆锥的尺寸和公差标注》等标准，本章仅介绍这些标准的主要内容。
8．1 概 述
8．1．l 圆锥配合的特点
与圆柱配合相比较，圆锥配合具有如下特点：
1．相配合的内、外两圆锥在轴向力的作用下，能自动对准中心，保证内、外圆锥体轴线具有较高的同轴度，且装拆方便。
2．圆锥配合的间隙和过盈，可随内、外圆锥体的轴向相互位置不同而得到调整，而且能补偿零件的磨损，延长配合的使用寿命。
3．圆锥的配合具有较好地自锁性和密封性。
圆锥配合虽然有以上优点，但它与圆柱体配合相比，影响互换性的参数比较复杂，加工和检验也较麻烦，故应用不如圆柱配合广泛。
8．1．2 圆锥配合的基本参数
锥度与锥角的基本参数有圆锥表面、圆锥、圆锥长度、圆锥角、圆锥直径和锥度。 1．圆锥表面：由与轴线成一定角度，且一端 相交于轴线的一条线段(母线)，围绕着该轴线旋 转形成的表面，如图8-1所示。
2．圆锥体：由圆锥表面与一定尺寸所限定的几 何体。
3．圆锥长度L：最大圆锥直径截面与最小圆 锥直径截面之间的轴向距离。
4．圆锥角α：在通过圆锥轴线的截面内， 图8-1 圆锥表面的形成 两条素线问的夹角。
5．圆锥直径：指与圆锥轴线垂直截面内的直径。
6．锥度C：两个垂直圆锥轴线截面的圆 锥直径D和d之差与其两截面问的轴向距离 L之比，如图8-2所示，即 C=
D?d (8 -1) LC=2 tan
锥度C与圆锥角α的关系为： 图8-2 圆锥的几何参数
?1?=1：或cot (8 -2)
222 锥度一般用比何或分式表示，例如：C=1：20或1/20。
8．2 锥度、锥角系列与圆锥公差
圆锥公差适用于锥度C从1：3至l：500、圆锥长度L从6至630 mm的光滑圆锥，也适用于棱体的角度与斜度。
8．2．1 锥度与锥角系列
一般用途圆锥的锥度与锥角系列见表8 -l。为便于圆锥件的设计、生产和控制，表中给出了圆锥角或锥度的推算值，其有效位数可按需要确定。为保证产品的互换性，减少生产中所需的定值工、量具规格，在选用时应当优先选用第一系列。
特殊用途圆锥的锥度与锥角系列见表8-2。它仅适用于某些特殊行业，在机床、工具制造中，广泛使用莫氏锥度。常用的莫氏锥度共有7种，从0号至6号，使用时只有相同号的莫氏内、外锥才能配合。
8．2．2 圆锥公差的基本参数
公称圆锥是指设计给定的理想形状的圆锥。它可用以下两种形式确定：
1．一个公称圆锥直径(最大圆锥直径D、最小圆锥直径d、给定截面圆锥直径dx)、公称圆锥长度L、公称圆锥角α或公称锥度C。
2．两个公称圆锥直径和公称圆锥长度L，如图8-3所示。
图8-3圆锥公差的基本参数
8．2．3 圆锥公差
1．圆锥公差项目
（1）圆锥直径公差TD
圆锥直径公差是指圆锥直径的允许变动量，它适用于圆锥全长上。圆锥直径公差带是在圆锥的轴剖面内，两锥极限圆锥所限定的区域，如图8-4所示。一般以最大圆锥直径为基础。
图8-4 极限圆锥、圆锥直径公差带 图8-5 极限圆锥角
所谓极限圆锥是指与公称圆锥共轴且圆锥角相等，直径分别为上极限尺寸和下极限尺寸的两个圆锥(Dmax、Dmin、dmax、dmin)。在垂直圆锥轴线的任一截面上，这两个圆锥的直径差都相等，如图8-4所示。 （2）圆锥角公差AT
圆锥角公差是指圆锥角的允许变动量。圆锥角公差带是两个极限圆锥角所限定的区域，如图8-5所示。圆锥角公差AT共分1 2个公差等级，用AT1、AT2～ATl2表示，其中ATl精度最高，其余依次降低。表8-3列出了AT4～AT9圆锥角公差值。
圆锥角公差值按圆锥长度分尺寸段，其表示方法有以下两种：
表8-1 一般用途圆锥的锥度与锥角系列（GB/T157—2001） 基本值 系列1 120° 90° 60° 45° 30° 1:3 1:5 1:10 1:20 1:30 1:50 1:100 1:200 1:500 系列2 75° 1:4 1:6 1:7 1:8 1:12 1:15 — — — — — — 18°55′28.7″ 14°15′0.1″ 11°25′16.3″ 9°31′38.2″ 8°10′16.4″ 7°9′9.6″ 5°43′29.3″ 4°46′18.8″ 3°49′15.9″ 2°51′51.1″ 1°54′34.9″ 1°8′45.2″ 34′22.6″ 17′11.3″ 6′52.5″ 推算值 锥角α — — — — — — 18.924 644° 14.250 033° 11.421 186° 9.527 283° 8.171 234° 7.152 669° 5.724 810° 4.771 888° 3.818 305° 2.864 192° 1.909 683° 1.145 877° 0.572 953° 0.286 478° 0.114 592° 推 算 值 锥角α 16°35′39.4″ 3°0′52.4″ 2°59′11.7″ 2°58′53.8″ 2°58′30.4″ 16.594 290° 3.014 554° 2.986 590° 2.981 618° 2.975 117° 锥度C 1:3.428 571 — — — — 锥度C 1:0.288675 1:0.500000 1:0.651613 1:0.866025 1:1.207107 1:1.866025 — — — — — — — — — — — — — — — 结 受力方向垂直于轴线的联结，锥形摩擦离合器、磨床主轴 重型机床主轴 受轴向力和扭转力的联结处，主轴承受轴向力 承受轴向力的机件，如机车十字头轴 机床主轴，刀具刀杆尾部，锥形绞刀，心轴 锥形绞刀，套式绞刀，扩孔钻的刀杆，主轴颈部 锥销，手柄端部，锥形绞刀，量具尾部 受其静变负载不拆开的联接件，如心轴等 导轨镶条，受震及冲击负载不拆开的联接件 应 用 举 例 节气阀、汽车、拖拉机阀门 重型顶尖，重型中心孔，阀的阀销锥体 埋头螺钉，小于10的螺锥 顶尖，中心孔，弹簧夹头，埋头钻 埋头、埋头铆钉 摩擦轴节，弹簧卡头，平衡块 受力方向垂直于轴线易拆开的联表8-2 特殊用途圆锥的锥度与锥角系列（摘自GB/T157—2001）
基本值 7:24 1:19.002 1:19.180 1:19.212 1:19.254 说 明 机床主轴，工具配合 莫氏锥度No.5 莫氏锥度No.6 莫氏锥度No.0 莫氏锥度No.4
公差第8章 圆锥和角度的公差与配合
