机械零件的精度设计.ppt

机械零件的精度设计,二00五年九月,互换性与测量技术实践模块六,一般在机械产品的设计过程中，需要进行以下三方面的分析计算：,机械零件的精度设计-概述,运动分析与计算 强度的分析与计算 几何精度的分析与计算,尺寸公差 几何（形状和位置）公差 表面粗糙度参数值,机械零件的精度设计-概述,机械零件的精度设计-概述,轴与轴承内圈（55） 箱体孔与轴承外圈（100） 轴与齿轮（58） 轴与轴向挡圈（55） 箱体孔与轴承盖（100） 键与轴槽 键与齿轮（皮带轮或联轴器） 轴与皮带轮或联轴器（45） 螺纹配合（M30X2）,减速器输出轴的配合部分：,精度设计的内容： 1、尺寸公差（装配图） 2、形位公差（零件图） 3、表面粗糙度（零件图）,机械零件的精度设计-概述,机械零件的精度设计-概述,机械零件的精度设计-概述,机械零件的精度设计主要内容,齿轮精度设计,普通螺纹结合的精度设计,平键结合的精度设计,滚动轴承与孔、轴结合的精度设计,孔、轴精度设计（配合的选用）,配合制、公差等级、配合种类,配合制的选用,一般情况下优先选用基孔制，特殊情况采用基轴制。,公差等级的选用 公差等级选用的基本原则：在满足使用要求的前提下，尽量选用较低的公差等级。（计算法、类比法）,配合的选用,配合的选用-公差等级选用,孔和轴的工艺等价：指孔和轴加工难易程度相同,计算法选择公差等级的依据是：Tf =TDTd TD、Td分配按工艺等价原则来考虑：,类比法是参考从生产实践中总结出来的经验资料，进行比较选用,配合的选用-公差等级选用,配合的选用-常用公差等级应用示例,配合的选用-非基准件的基本偏差代号-配合公差代号,配合的选用 配合的选择就是根据所选部位松紧程度的要求，确定非基准件的基本偏差代号，尽可能地选用优先配合，其次考虑常用配合，然后是一般配合 。,配合选用的方法 计算法、试验法、类比法,指非基准件的基本偏差代号； 紧固件指键、销、和螺钉等。,配合选择的步骤 （配合类别的选择、配合种类的选择）,配合的选用-非基准件的基本偏差代号-配合公差代号,配合的选用-非基准件的基本偏差代号-配合公差代号,间隙配合种类的选择：,起重机吊钩的铰链,内燃机气门导杆与衬套的配合,滑轮与轴的配合,配合的选用-非基准件的基本偏差代号-配合公差代号,间隙配合种类的选择：,齿轮轴套与轴的配合,凸轮机构中导杆与衬套的配合,顶尖套筒和尾座体的配合,配合的选用-非基准件的基本偏差代号-配合公差代号,过渡配合种类的选择：,带轮与轴的配合,刚性联轴器的配合,蜗轮青铜轮缘与铸铁轮心,齿轮与轴配合,配合的选用-非基准件的基本偏差代号-配合公差代号,过盈配合种类的选择：,卷扬机的绳轮与齿轮的配合,连杆小头孔与衬套的配合,齿轮与轴配合,配合的选用-非基准件的基本偏差代号-配合公差代号,过盈配合种类的选择：,蜗轮轮缘与轮毂的配合,火车轮缘与轮毂配合,圆柱齿轮精度设计-概述,齿轮的作用,齿轮传动的使用要求,传递运动-传动齿轮 传递动力-动力齿轮 精密分度-分度齿轮,传递运动准确性,（GB/ T10095-2008 ）,传动的平稳性,齿侧间隙的合理性,载荷分布的均匀性,圆柱齿轮精度设计-评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,（GB/ T10095-2008 ）,传递运动准确性（长周期误差）齿距累积偏差 Fp Fp（表10.1 P191） -Fpk Fpk + Fpk,评定齿轮精度的必检项目,评定项目,传动平稳性 （短周期误差） 单个齿距偏差、齿廓总偏差 fpt fpt 、 F F,载荷分布均匀性螺旋线总偏差F F,齿轮侧隙 齿厚偏差、公法线长度偏差 Esni Esn Esns Ebni Ebn Ebns,圆柱齿轮精度设计-评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,（GB/ T10095-2008 ）,评定齿轮精度的可选用偏差项目,传递运动准确性切向综合总偏差 Fi（ Fi ） 径向综合总偏差 F i （F i ）,评定项目,F i =amax-amin F i,表(10.3) P192,F i指被测齿轮与理想齿轮双面啮合时，在被测齿轮一转内中心距的最大变动量。,圆柱齿轮精度设计-评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,（GB/ T10095-2008 ）,评定齿轮精度的可选用偏差项目,传递运动准确性切向综合总偏差 Fi（ Fi ） 径向综合总偏差 F i （F i ） 径向跳动Fr （ Fr ）,评定项目,表(10.1) P191,Fr指齿轮在一转范围内测头与齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量。,FrFr,圆柱齿轮精度设计-评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,（GB/ T10095-2008 ）,评定齿轮精度的可选用偏差项目,传递运动准确性切向综合总偏差 Fi（ Fi ） 径向综合总偏差 F i （F i ） 径向跳动Fr （ Fr ） 公法线长度变动量Fw （ Fw ）,评定项目,Fw指齿轮在一转范围内，实际公法线长度的最大值与最小值之差。,表(10.1),当=20,Fw=Wmax-WminFw,传动平稳性一齿切向综合总偏差、一齿径向综合总偏差 f i ( f i) 、 f i (f i),跨齿数,圆柱齿轮精度设计-精度等级,（GB/ T10095-2008 ）,图样上标注： 所有偏差项目同一级精度：7GB/T 10095.1 齿轮偏差项目不同级精度： 7（Fp、fpt、F ）6（ F ）7GB/T 10095.1,精度等级,齿轮精度等级的选用：（表10.4）,齿轮精度等级：0 12（13） 3 5 高等级齿轮(磨齿) 6 8 中等精度齿轮（滚齿、插齿） 9 12 低精度齿轮,齿轮坯精度 尺寸公差（表10-10 P197） 形位公差,基准孔圆柱度公差=0.1FP 端面跳动公差=0.2（D d/b）F 齿顶圆需要标注圆柱度公差径向跳动公差,表面粗糙度（表10-11、表10-12）,平键结合的精度设计,平键结合的结构和几何参数,GB/T1095 - 2003,平键是以侧面相互接触传递转矩，故宽度b为配合尺寸。,键宽b = 轴槽宽b = 轮槽b,平键结合的结构和几何参数,GB/T1095 - 2003,平键结合的精度设计,尺寸配合的选用 形位公差的选用 粗糙度的选用 图上的标注,配合尺寸 b,轮毂槽 b、t2（轮槽深度）,轴槽 b、t1 （轴槽深度）,L,键b、h,L,键与轴槽 键与轮槽,平键结合的精度设计-几何参数,平键配合的选用,键（基准轴）： h8 轴槽,GB/T1095 2003 (P164)表8.1,松联结：H9 正常联结：N9 紧密联接：P9,键（基准轴）： h8 轮槽,松联结：D10 正常联结：JS9 紧密联接：P9,平键结合的精度设计-尺寸公差,GB/T1095 2003 (P164)表8.1,平键配合的选用,配合尺寸 b,键与轴槽 键与轮槽,松联结 正常联结 紧密联接,非配合尺寸,轴槽 b、t1 、L （t1: ES,EI表8.1 、长H14）,键b、h、l（高h11、长h14）,轮槽 b、t2 （t2 ES,EI表8.1 ）,上偏差为0 下偏差取负号,平键结合的精度设计-配合选择,机械零件的精度设计-形位公差、表面粗糙度,GB/T1095 2003,平键配合的形位公差,对称度公差 公差等级：79级(P106)表4.11,例： 某轴孔配合为25H8/h7，采用正常普通平键联结，试确定轴槽和轮毂槽的公差，并将它们标注在零件图上。,与滚动轴承相配零件的配合特点: 轴承与相配件-完全互换性 轴承内部-不完全互换性,滚动轴承的组成: 内圈、外圈、滚动体、保持架,使用要求：运转平稳，旋转精度高,滚动轴承与孔、轴结合的精度设计,滚动轴承的精度等级,国家标准规定： 向心轴承: GB/T307.3-1996 0，6，5，4，2 GB307.3-1984 G，E，D，C，B,（GB/T307-1996）,各级轴承的应用： 0（G）：普通级轴承、用于低中速和旋转精度要求不高的 一般旋转结构中。 6（E）：中等级,用于转速和旋转精度要求较高的旋转机构中。 5、4（D，C）：精密级,用于高速、高旋转精度要求的旋转机构中。 2（B）： 超精级,用于转速和旋转精度要求都很高的旋转机构中。,滚动轴承与孔、轴结合的精度设计-精度等级,滚动轴承与孔、轴结合的特点,滚动轴承与孔、轴结合的精度设计-配合,1、薄壁件,公差要求特殊（表6.1）,3、易损件（需常拆卸）,2、标准部件,一般选较松的过盈配合或过渡配合,轴承内圈与轴的配合-基孔制 轴承外圈与孔的配合-基轴制,轴径：g，h，j，js，k，m，n，p，r 外壳孔：G，H，J，Js，K，M，N，P,滚动轴承配合的公差带特点,轴承内径公差带单向偏置在零线下恻，ES=0(基孔制)，下偏差为负。 轴承外径公差带单向偏置在零线下恻，es=0(基轴制)，下偏差为负。,滚动轴承与孔、轴结合的精度设计-轴承公差,1、滚动轴承内、外圈公差带,为了保证轴承内圈随轴一起转动，国家标准规定(P136表6.1),滚动轴承与孔、轴结合的精度设计-配合公差带,2、与滚动轴承配合的孔、轴公差带,GB/T 1801 1999,轴承内圈与轴的配合比极限与配合标准中基孔制的配合要紧。,滚动轴承配合的公差带特点,g，h：间隙配合， 在轴承配合中转换为过渡配合 k，m，n： 过渡配合，在轴承配合中转换为过盈配合,滚动轴承与孔、轴结合的精度设计,1、配合选用的依据,（1）负荷类型:定向、旋转、摆动,滚动轴承与孔、轴结合的精度设计,确定孔、轴公差带；形位公差和表面粗糙度,（2）负荷大小,轻负荷P0.07C 正常负荷P0.07C-0.15C 重负荷P0.15C,（P径向当量动负荷，C:径向额定动负荷）,2、孔、轴公差带 P141(表6.2、表6.3),滚动轴承与孔、轴结合的精度设计,滚动轴承与孔、轴结合的精度设计,旋转精度要求越高，公差等级越高， 载荷越大，配合越紧,3、孔、轴形位公差和表面粗糙度的选用,滚动轴承与孔、轴结合的精度设计,滚动轴承与孔、轴结合的精度设计,（1）形位公差 P143(表6.6),包容要求 圆柱度(径向圆跳动)端面圆跳动,GB/T 2751993,（2）表面粗糙度 P143(表6.7),普通螺纹结合的精度设计,螺纹的种类：紧固、传动、紧密,普通螺纹结合的精度设计-基本牙型和主要几何参数,1、基本大径（d,D公称直径) 2、基本小径（d1,D1) 顶径（ d, D1） 底径（ d1，D）,3、基本中径（d2,D2) 4、单一中径（d2a,D2a),螺距误差=0： d2= d2a D2= D2a 否则 d2 d2a D2D2a,5、螺距(P)和导程（Ph ）,普通螺纹结合的精度设计-基本牙型和主要几何参数,6、牙型角和牙侧角 /2 =60； /2=30 7、螺纹旋合长度(L),小径：d1(D1) = d (D) - 1.0825P 中径：d2(D2) = d (D) - 0.6495P,影响螺纹互换性的几何参数：螺距、牙侧角、中径,普通螺纹结合的精度设计-基本牙型和主要几何参数,普通螺纹公差带 国家标准只对螺纹中径和顶径规定了公差,1 、公差等级 内螺纹: TD2中径公差(4,5,6,7,8) 外螺纹: Td2中径公差(3-9) (表9.4) TD1顶径公差 (4,5,6,7,8) Td顶径公差(4,6,8) (表9.5),2、基本偏差(表9.6) 中径和顶径一样 内螺纹: EI 中径顶径:G,H,普通螺纹结合的精度设计-螺纹的公差,（GB/T197-2003）,外螺纹: es 中径顶径: e,f,g,h,3、螺纹旋合长度与精度 短旋合长度-S 中等旋合长度-N 长旋合长度-L(表9.7) 旋合长度精度：精密级、中等级、粗糙级 旋合长度越长,对螺纹精度要求越高.(表9.8),螺纹特征代号尺寸代号公差带代号旋合长度代号旋向代号 M10 5H6H L M101 6g 10 LH M16Ph6P2 6g 10 LH M20 2 6H/6g,螺纹的公差与配合及其选用,4、螺纹在图样上的标注,M10 5H6H L,螺纹的标注（GB/T197-81）,普通螺纹,内螺纹中径TD2公差带,内螺纹顶径TD1（小径）公差带,长旋合长度,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,中径：,内螺纹顶径：（小径）,公称直径10粗牙螺纹,螺纹的标注（GB/T197-81）,M101（左） 6g 10 LH,普通螺纹,外螺纹中径Td2和顶径Td1（ 大径）公差带,旋合长度10mm,由表9.1、9.2得： P=1mm, d2=9.35 mm，d1=8.917mm,中径：,外螺纹顶径：（大径）,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,公称直径10细牙螺纹,左螺纹,螺纹的标注（GB/T197-81）,M202 6H/5g6g,外螺纹中径Td2公差带,中等旋合长度,由表9.1、9.2得：P=2mm, d2=D2=18.701 mm，,内螺纹中径TD2和顶径TD1（ 小径）公差带,普通细牙右螺纹,外螺纹顶径Td1（ 大径）公差带,由表9.4得： TD2 =212m，Td2=125m,由表9.6得： 基本偏差EI=0，es=-38m,螺纹的检测,一、综合检验（螺纹量规）,螺纹的检测,二、单项测量 螺纹千分尺：,三针法：,D2a=M - 3d0 - 0.866P,