什么是跳动（Runout）：几何尺寸与公差（GD&T）符号解析

跳动是旋转部件特有的一种制造误差，例如在泵、齿轮、轴等机械部件，跳动是一个需要密切关注的数值。

本文将介绍跳动的定义、类型（径向跳动和轴向跳动）、在几何尺寸与公差（GD&T）中的管理，以及一些测量跳动的技巧。

什么是跳动？

在深入探讨细节之前，我们先快速了解一下跳动的一般定义。跳动是测量旋转部件在绕固定参考轴旋转时的偏差。理想情况下，部件的轴和参考轴应该在同一条线，但实际情况并非总是如此。

因此，跳动可以衡量旋动部件的晃动量。显然，这是一个必须加以控制的误差。如果机械加工件中的跳动超出范围，可能会导致轴承损坏或轴永久弯曲等不良问题。

在讨论了跳动的定义之后，我们将解释其两种类型：轴向跳动和径向跳动。

当旋转部件的轴偏离旋转轴时，会发生径向跳动。在这种情况下，两个轴仍然是平行的，但不同线。想象一下，钻头的中心稍微偏离卡盘的中心。它会随卡盘旋转，但不是绕自己的轴旋转。相反，旋转轴将是卡盘的中央轴。在这种情况下，钻出的孔会比钻头尺寸大，大小等于径向跳动量。

轴向跳动由部件轴和参考轴之间的角度定义。在这种情况下，它们不是平行的。由于存在角度，离两轴交点越远，部件和参考轴之间的偏差就越大。

一个典型的例子是松动的汽车轮胎，从后面可以看到其晃动运动。正如我们刚才解释的，晃动在靠近车轴的地方不太严重，而是在轮胎圆周处更加明显。

几何尺寸与公差（GD&T）是一种复杂的系统，用于描述工程图纸和部件之间的关系。它是制造的指南和质量保证的标准。根据ASME Y14.5标准，GD&T中的跳动由下面的跳动符号控制。它是一个以参考轴为中心的圆形公差带的二维特征，将参考轴称为“基准轴”。

控制面上的所有点都必须位于该公差带内，部件才能通过必要的质量检查。跳动在三维版本也可用。如果在圆表面上标注总跳动符号，则必须测量整个表面，且应位于三维圆柱公差带内。

这两个符号：跳动符号和总跳动符号，是设计工程师向生产和质量部门传达制造要求的有效工具。现在，为了加深理解，我们将通过一个简单示例演示跳动符号的使用。

在GD&T中理解跳动还是很容易的。首先，我们来看下面显示的跳动符号示例。箭头旁边的标注显示跳动适用于较小的圆柱表面。

标注中的“A”指的是基准特征，即较大圆柱的轴。0.03值是径向跳动公差。右侧的图示显示了测量情况以及±0.03的公差带。测量结果显示，轮廓（实线）位于公差带（虚线）内。因此，它是合格的。

接下来，我们将讨论总跳动符号。让我们通过用总跳动符号替换跳动符号来扩展前面的示例。下面的图示反映了这一变化。

测量值与之前相同。但这一次，公差带是一个三维圆柱。较小圆柱特征的整个表面都必须位于该公差带内。因此，技术人员将在特征的轴沿线上不同位置采集多个测量值。这需要一些额外的工作，对几何形状提出了更严格的公差要求。

上述GD&T示例讨论了跳动测量。在本节中，我们将回答如何测量跳动。

千分表是目前测量径向跳动和轴向跳动最常用的测量工具。它们使用直观，设置方便。此外，它们还具有极高的准确性，并能提供可重复的测量结果。

测量步骤的逐步总结如下：

将零件旋转一整圈，并记录千分表上显示的偏转量。此外，您可以多次重复此过程以减小误差。除了千分表外，工程师还广泛使用激光测量设备或三坐标测量机（CMM）等现代测量工具进行高精度应用。这些机器是自动的，能够以更高的精度测量误差。

跳动，如同所有制造误差一样，在某些应用中必须避免。通常，对于电机、轴、滑轮、法兰、齿轮轴等机械部件而言，这一点尤为重要。

避免跳动的一个关键原因是振动（颤振）。旋转部件的跳动会使其绕轴线振动，产生离心力和不必要的运动。这种振动会随着跳动量和旋转速度的增加而加剧。在极端情况下，这种振动可能会损坏整个组件，导致零件永久变形，激发组件的动态模式，并降低零件的疲劳寿命。

此外，避免跳动的另一个原因是运动精度。例如一辆车轮晃动的汽车，车轮的跳动不仅构成安全隐患，而且肯定会损坏汽车。

机械加工工具中的跳动是另一个重要问题。许多机械加工操作涉及旋转工具，例如车削、铣削和钻孔。如果工具安装不正确（跳动过大），操作将产生不准确的结果。此外，它还会损坏工具和机床。

精密制造的核心在于优化工艺以最小化误差，这与制造能力和质量直接相关。在涉及旋转部件时，跳动误差是最重要的考虑因素。在机械加工中控制跳动无疑是制造业向超精密制造迈进努力的一小部分。

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