機械零件的精度設(shè)計.ppt

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1、機械零件的精度設(shè)計,二00五年九月,互換性與測量技術(shù)實踐模塊六,一般在機械產(chǎn)品的設(shè)計過程中，需要進(jìn)行以下三方面的分析計算：,,機械零件的精度設(shè)計-概述,運動分析與計算 強度的分析與計算 幾何精度的分析與計算,尺寸公差 幾何（形狀和位置）公差 表面粗糙度參數(shù)值,,,,,機械零件的精度設(shè)計-概述,,機械零件的精度設(shè)計-概述,軸與軸承內(nèi)圈（55） 箱體孔與軸承外圈（100） 軸與齒輪（58） 軸與軸向擋圈（55） 箱體孔與軸承蓋（100） 鍵與軸槽 鍵與齒輪（皮帶輪或聯(lián)軸器） 軸與皮帶輪或聯(lián)軸器（45） 螺紋配合（M30X2）,減速器輸出軸的配合部分：,精度設(shè)計的內(nèi)容： 1、尺寸公差（裝配圖） 2、

2、形位公差（零件圖） 3、表面粗糙度（零件圖）,,機械零件的精度設(shè)計-概述,,機械零件的精度設(shè)計-概述,,機械零件的精度設(shè)計-概述,,機械零件的精度設(shè)計主要內(nèi)容,,齒輪精度設(shè)計,,,,普通螺紋結(jié)合的精度設(shè)計,平鍵結(jié)合的精度設(shè)計,滾動軸承與孔、軸結(jié)合的精度設(shè)計,,孔、軸精度設(shè)計（配合的選用）,,配合制、公差等級、配合種類,配合制的選用,,一般情況下優(yōu)先選用基孔制，特殊情況采用基軸制。,公差等級的選用 公差等級選用的基本原則：在滿足使用要求的前提下，盡量選用較低的公差等級。（計算法、類比法）,,配合的選用,,配合的選用-公差等級選用,孔和軸的工藝等價：指孔和軸加工難易程度相同,計算法選擇公差等級的依

3、據(jù)是：Tf =TDTd TD、Td分配按工藝等價原則來考慮：,,類比法是參考從生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的經(jīng)驗資料，進(jìn)行比較選用,配合的選用-公差等級選用,,配合的選用-常用公差等級應(yīng)用示例,,配合的選用-非基準(zhǔn)件的基本偏差代號-配合公差代號,配合的選用 配合的選擇就是根據(jù)所選部位松緊程度的要求，確定非基準(zhǔn)件的基本偏差代號，盡可能地選用優(yōu)先配合，其次考慮常用配合，然后是一般配合 。,,配合選用的方法 計算法、試驗法、類比法,,,,,指非基準(zhǔn)件的基本偏差代號； 緊固件指鍵、銷、和螺釘?shù)取?,配合選擇的步驟 （配合類別的選擇、配合種類的選擇）,,,配合的選用-非基準(zhǔn)件的基本偏差代號-配合公差代號,,配合

4、的選用-非基準(zhǔn)件的基本偏差代號-配合公差代號,間隙配合種類的選擇：,起重機吊鉤的鉸鏈,內(nèi)燃機氣門導(dǎo)桿與襯套的配合,滑輪與軸的配合,,配合的選用-非基準(zhǔn)件的基本偏差代號-配合公差代號,間隙配合種類的選擇：,齒輪軸套與軸的配合,凸輪機構(gòu)中導(dǎo)桿與襯套的配合,頂尖套筒和尾座體的配合,,配合的選用-非基準(zhǔn)件的基本偏差代號-配合公差代號,過渡配合種類的選擇：,帶輪與軸的配合,剛性聯(lián)軸器的配合,蝸輪青銅輪緣與鑄鐵輪心,齒輪與軸配合,,配合的選用-非基準(zhǔn)件的基本偏差代號-配合公差代號,過盈配合種類的選擇：,卷揚機的繩輪與齒輪的配合,連桿小頭孔與襯套的配合,齒輪與軸配合,,配合的選用-非基準(zhǔn)件的基本偏差代號-配

5、合公差代號,過盈配合種類的選擇：,蝸輪輪緣與輪轂的配合,火車輪緣與輪轂配合,圓柱齒輪精度設(shè)計-概述,,,齒輪的作用,齒輪傳動的使用要求,傳遞運動-傳動齒輪 傳遞動力--動力齒輪 精密分度-分度齒輪,傳遞運動準(zhǔn)確性,（GB/ T10095-2008 ）,傳動的平穩(wěn)性,齒側(cè)間隙的合理性,載荷分布的均勻性,圓柱齒輪精度設(shè)計-評定齒輪精度的偏差項目及其允許值,,（GB/ T10095-2008 ）,,,傳遞運動準(zhǔn)確性（長周期誤差）齒距累積偏差 Fp Fp（表10.1 P191） -Fpk Fpk + Fpk,評定齒輪精度的必檢項目,評定項目,傳動平穩(wěn)性 （短周期誤差） 單個齒距偏差、齒

6、廓總偏差 fpt fpt 、 F F,載荷分布均勻性螺旋線總偏差F F,齒輪側(cè)隙 齒厚偏差、公法線長度偏差 Esni Esn Esns Ebni Ebn Ebns,,圓柱齒輪精度設(shè)計-評定齒輪精度的偏差項目及其允許值,,（GB/ T10095-2008 ）,評定齒輪精度的可選用偏差項目,,傳遞運動準(zhǔn)確性切向綜合總偏差 Fi（ Fi ） 徑向綜合總偏差 F i （F i ）,評定項目,F i =amax--amin F i,表(10.3) P192,F i指被測齒輪與理想齒輪雙面嚙合時，在被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)中心距的最大變動量。,,圓柱齒輪精度設(shè)計-評定齒輪精度的偏差項目及其

7、允許值,,（GB/ T10095-2008 ）,評定齒輪精度的可選用偏差項目,,傳遞運動準(zhǔn)確性切向綜合總偏差 Fi（ Fi ） 徑向綜合總偏差 F i （F i ） 徑向跳動Fr （ Fr ）,評定項目,表(10.1) P191,,Fr指齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)測頭與齒高中部雙面接觸，測頭相對于齒輪軸線的最大變動量。,FrFr,圓柱齒輪精度設(shè)計-評定齒輪精度的偏差項目及其允許值,,（GB/ T10095-2008 ）,評定齒輪精度的可選用偏差項目,,傳遞運動準(zhǔn)確性切向綜合總偏差 Fi（ Fi ） 徑向綜合總偏差 F i （F i ） 徑向跳動Fr （ F

8、r ） 公法線長度變動量Fw （ Fw ）,評定項目,,Fw指齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，實際公法線長度的最大值與最小值之差。,表(10.1),當(dāng)=20,Fw=Wmax-WminFw,傳動平穩(wěn)性一齒切向綜合總偏差、一齒徑向綜合總偏差 f i ( f i) 、 f i (f i),跨齒數(shù),圓柱齒輪精度設(shè)計-精度等級,,（GB/ T10095-2008 ）,圖樣上標(biāo)注： 所有偏差項目同一級精度：7GB/T 10095.1 齒輪偏差項目不同級精度： 7（Fp、fpt、F ）6（ F ）7GB/T 10095.1,精度等級,齒輪精度等級的選用：（表10.4）,齒輪精度等

9、級：0 12（13） 3 5 高等級齒輪(磨齒) 6 8 中等精度齒輪（滾齒、插齒） 9 12 低精度齒輪,齒輪坯精度 尺寸公差（表10-10 P197） 形位公差,基準(zhǔn)孔圓柱度公差=0.1FP 端面跳動公差=0.2（D d/b）F 齒頂圓需要標(biāo)注圓柱度公差徑向跳動公差,表面粗糙度（表10-11、表10-12）,,平鍵結(jié)合的精度設(shè)計,平鍵結(jié)合的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù),GB/T1095 - 2003,平鍵是以側(cè)面相互接觸傳遞轉(zhuǎn)矩，故寬度b為配合尺寸。,,鍵寬b = 軸槽寬b = 輪槽b,,平鍵結(jié)合的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù),GB/T1095 - 2003,平鍵結(jié)合的精度設(shè)計,,尺寸配合的選用 形位公差的選

10、用 粗糙度的選用 圖上的標(biāo)注,配合尺寸 b,輪轂槽 b、t2（輪槽深度）,軸槽 b、t1 （軸槽深度）,L,鍵b、h,L,鍵與軸槽 鍵與輪槽,,,平鍵結(jié)合的精度設(shè)計-幾何參數(shù),,平鍵配合的選用,鍵（基準(zhǔn)軸）： h8 軸槽,,GB/T1095 2003 (P164)表8.1,,松聯(lián)結(jié)：H9 正常聯(lián)結(jié)：N9 緊密聯(lián)接：P9,鍵（基準(zhǔn)軸）： h8 輪槽,,,松聯(lián)結(jié)：D10 正常聯(lián)結(jié)：JS9 緊密聯(lián)接：P9,,平鍵結(jié)合的精度設(shè)計-尺寸公差,,GB/T1095 2003 (P164)表8.1,平鍵配合的選用,配合尺寸 b,鍵與軸槽 鍵與輪槽,,松聯(lián)結(jié) 正常聯(lián)結(jié) 緊密聯(lián)接,非配合尺寸,,軸槽 b、t1 、

11、L （t1: ES,EI表8.1 、長H14）,鍵b、h、l（高h(yuǎn)11、長h14）,輪槽 b、t2 （t2 ES,EI表8.1 ）,上偏差為0 下偏差取負(fù)號,,,平鍵結(jié)合的精度設(shè)計-配合選擇,,機械零件的精度設(shè)計-形位公差、表面粗糙度,GB/T1095 2003,平鍵配合的形位公差,對稱度公差 公差等級：79級(P106)表4.11,,,例： 某軸孔配合為25H8/h7，采用正常普通平鍵聯(lián)結(jié)，試確定軸槽和輪轂槽的公差，并將它們標(biāo)注在零件圖上。,,與滾動軸承相配零件的配合特點: 軸承與相配件--完全互換性 軸承內(nèi)部---不完全互換性,滾動軸承的組成: 內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架,使用要求：運轉(zhuǎn)

12、平穩(wěn)，旋轉(zhuǎn)精度高,,,,滾動軸承與孔、軸結(jié)合的精度設(shè)計,,滾動軸承的精度等級,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： 向心軸承: GB/T307.3-1996 0，6，5，4，2 GB307.3-1984 G，E，D，C，B,（GB/T307-1996）,各級軸承的應(yīng)用： 0（G）：普通級軸承、用于低中速和旋轉(zhuǎn)精度要求不高的 一般旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中。 6（E）：中等級,用于轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)精度要求較高的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中。 5、4（D，C）：精密級,用于高速、高旋轉(zhuǎn)精度要求的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中。 2（B）： 超精級,用于轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)精度要求都很高的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中。,滾動軸承與孔、軸結(jié)合的精度設(shè)計-精度等級,,,滾動軸承與孔、軸結(jié)合的特點,滾動軸承與

13、孔、軸結(jié)合的精度設(shè)計-配合,,1、薄壁件,公差要求特殊（表6.1）,3、易損件（需常拆卸）,2、標(biāo)準(zhǔn)部件,一般選較松的過盈配合或過渡配合,軸承內(nèi)圈與軸的配合--基孔制 軸承外圈與孔的配合--基軸制,軸徑：g，h，j，js，k，m，n，p，r 外殼孔：G，H，J，Js，K，M，N，P,,滾動軸承配合的公差帶特點,軸承內(nèi)徑公差帶單向偏置在零線下惻，ES=0(基孔制)，下偏差為負(fù)。 軸承外徑公差帶單向偏置在零線下惻，es=0(基軸制)，下偏差為負(fù)。,滾動軸承與孔、軸結(jié)合的精度設(shè)計-軸承公差,,1、滾動軸承內(nèi)、外圈公差帶,為了保證軸承內(nèi)圈隨軸一起轉(zhuǎn)動，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定(P136表6.1),,滾動軸承與

14、孔、軸結(jié)合的精度設(shè)計-配合公差帶,,2、與滾動軸承配合的孔、軸公差帶,GB/T 1801 1999,軸承內(nèi)圈與軸的配合比極限與配合標(biāo)準(zhǔn)中基孔制的配合要緊。,滾動軸承配合的公差帶特點,g，h：間隙配合， 在軸承配合中轉(zhuǎn)換為過渡配合 k，m，n： 過渡配合，在軸承配合中轉(zhuǎn)換為過盈配合,,滾動軸承與孔、軸結(jié)合的精度設(shè)計,1、配合選用的依據(jù),（1）負(fù)荷類型:定向、旋轉(zhuǎn)、擺動,,滾動軸承與孔、軸結(jié)合的精度設(shè)計,確定孔、軸公差帶；形位公差和表面粗糙度,（2）負(fù)荷大小,輕負(fù)荷P0.07C 正常負(fù)荷P0.07C-0.15C 重負(fù)荷P0.15C,（P徑向當(dāng)量動負(fù)荷，C:徑向額定動負(fù)荷）,,2、孔、軸公差帶 P1

15、41(表6.2、表6.3),滾動軸承與孔、軸結(jié)合的精度設(shè)計,,滾動軸承與孔、軸結(jié)合的精度設(shè)計,旋轉(zhuǎn)精度要求越高，公差等級越高， 載荷越大，配合越緊,,3、孔、軸形位公差和表面粗糙度的選用,滾動軸承與孔、軸結(jié)合的精度設(shè)計,,滾動軸承與孔、軸結(jié)合的精度設(shè)計,（1）形位公差 P143(表6.6),包容要求 圓柱度(徑向圓跳動)端面圓跳動,GB/T 2751993,（2）表面粗糙度 P143(表6.7),,普通螺紋結(jié)合的精度設(shè)計,螺紋的種類：緊固、傳動、緊密,,,普通螺紋結(jié)合的精度設(shè)計-基本牙型和主要幾何參數(shù),1、基本大徑（d,D公稱直徑) 2、基本小徑（d1,D1) 頂徑（ d, D1） 底徑（

16、d1，D）,,,3、基本中徑（d2,D2) 4、單一中徑（d2a,D2a),螺距誤差=0： d2= d2a D2= D2a 否則 d2 d2a D2D2a,5、螺距(P)和導(dǎo)程（Ph ）,普通螺紋結(jié)合的精度設(shè)計-基本牙型和主要幾何參數(shù),,6、牙型角和牙側(cè)角 /2 =60； /2=30 7、螺紋旋合長度(L),小徑：d1(D1) = d (D) - 1.0825P 中徑：d2(D2) = d (D) - 0.6495P,影響螺紋互換性的幾何參數(shù)：螺距、牙側(cè)角、中徑,普通螺紋結(jié)合的精度設(shè)計-基本牙型和主要幾何參數(shù),,普通螺紋公差帶 國家標(biāo)準(zhǔn)只對螺紋中徑和頂徑規(guī)定了公差,,1 、公差等級

17、 內(nèi)螺紋: TD2中徑公差(4,5,6,7,8) 外螺紋: Td2中徑公差(3-9) (表9.4) TD1頂徑公差 (4,5,6,7,8) Td頂徑公差(4,6,8) (表9.5),2、基本偏差(表9.6) 中徑和頂徑一樣 內(nèi)螺紋: EI 中徑頂徑:G,H,普通螺紋結(jié)合的精度設(shè)計-螺紋的公差,（GB/T197-2003）,,外螺紋: es 中徑頂徑: e,f,g,h,3、螺紋旋合長度與精度 短旋合長度-S 中等旋合長度-N 長旋合長度-L(表9.7) 旋合長度精度：精密級、中等級、粗糙級 旋合長度越長,對螺紋精度要求越高.(表9.8),螺紋特征代號尺寸代號公差帶代號旋合長度代

18、號旋向代號 M10 5H6H L M101 6g 10 LH M16Ph6P2 6g 10 LH M20 2 6H/6g,螺紋的公差與配合及其選用,,4、螺紋在圖樣上的標(biāo)注,M10 5H6H L,螺紋的標(biāo)注（GB/T197-81）,,普通螺紋,內(nèi)螺紋中徑TD2公差帶,內(nèi)螺紋頂徑TD1（小徑）公差帶,長旋合長度,由表9.1、9.2得： P=1.5mm, D2=9.026 mm，D1=8.376 由表9.4、9.6得： TD2=140m , 基本偏差EI=0 由表9.5、9.6得： TD1=300m, 基本偏差EI=0,中徑：,內(nèi)螺紋頂徑：（小徑）,公稱直徑10粗牙螺紋,螺紋的標(biāo)注（GB/T19

19、7-81）,,M101（左） 6g 10 LH,普通螺紋,外螺紋中徑Td2和頂徑Td1（ 大徑）公差帶,旋合長度10mm,由表9.1、9.2得： P=1mm, d2=9.35 mm，d1=8.917mm,中徑：,外螺紋頂徑：（大徑）,由表9.5、9.6得： Td1=180m, 基本偏差es=-26m,由表9.4 、9.6得： Td2=112m , 基本偏差es=-26m,公稱直徑10細(xì)牙螺紋,左螺紋,螺紋的標(biāo)注（GB/T197-81）,,M202 6H/5g6g,外螺紋中徑Td2公差帶,中等旋合長度,由表9.1、9.2得：P=2mm, d2=D2=18.701 mm，,內(nèi)螺紋中徑TD2和頂徑TD1（ 小徑）公差帶,普通細(xì)牙右螺紋,外螺紋頂徑Td1（ 大徑）公差帶,由表9.4得： TD2 =212m，Td2=125m,由表9.6得： 基本偏差EI=0，es=-38m,螺紋的檢測,,一、綜合檢驗（螺紋量規(guī)）,,螺紋的檢測,,二、單項測量 螺紋千分尺：,三針法：,D2a=M - 3d0 - 0.866P,