機械零件的精度設(shè)計課件

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-概述機械零件的精度設(shè)計-概述機械零件的精度設(shè)計-概述配合制、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配合類別孔公差等級軸應(yīng)選的公差等級實例間隙配合過渡配合≤IT8軸比孔高一級>IT8軸、孔同級過盈配合≤IT7軸比孔高一級>IT7軸、孔同級計算法選擇公差等級的依據(jù)是：Tf=TD＋TdTD、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)行比較選用過渡配合過盈配合孔≤IT8軸≤IT7間隙配合間隙小≤IT8間隙大>IT8配合的選用-公差等級選用配合的選用-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、類比法無相對運動要傳遞轉(zhuǎn)矩要精確同軸永久結(jié)合過盈配合可拆結(jié)合過渡配合或基本偏差為H（h）①的間隙配合加緊固件②不要求精確同軸間隙配合加緊固件②不需要傳遞轉(zhuǎn)矩過渡配合或輕的過盈配合有相對運動只有移動基本偏差為H（h）、G（g）①的間隙配合轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動與移動復(fù)合運動基本偏差為A～F（a～f）①的間隙配合指非基準(zhǔn)件的基本偏差代號；②緊固件指鍵、銷、和螺釘?shù)?。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-配合公差代號基準(zhǔn)制配合類別配合種類基本偏差基孔制（H）間隙配合a～hes過渡配合Js,j,k,m,nei過盈配合p～zcei基軸制（h）間隙配合A～HEI過渡配合JS,J,K,M,NES過盈配合P～ZCES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：基本偏差a～bA～BC(C)d(D)e(E)f(F)g(G)h(H)間隙特大很大大中等小較小很?。╔min=0）定心要求無對中、定心要求要求不高的定心有一定定心功能相對速度慢速高速轉(zhuǎn)動中速低速或移動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-配合公差代號過渡配合種類的選擇：基本偏差Js(JS)K(k)m(M)n(N)間隙或過盈平均間隙，過盈很小平均間隙為零，過盈中等平均過盈較小，過盈較大平均過盈較大，過盈大定心要求定心較好定心精度較高精密定心更精密定心裝拆性能木錘裝配，拆卸方便木錘裝配，拆卸比較方便需要壓入，可以拆卸壓力機壓入，拆卸較困難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：基本偏差p、r(P、R)s、t(S、T)u、v(U、V)x、y、z

(X、Y、Z)過盈較小、小過盈中等、大過盈很大過盈特大過盈傳遞扭矩加緊固件傳遞一定扭矩和軸向力，不加緊固件用于準(zhǔn)確定心，需軸向定位不加緊固件傳遞較小扭矩和軸向力，屬于中型過盈配合不加緊固件傳遞較大扭矩和動載荷，屬于重型過盈配合傳遞特大扭矩和動載荷，屬于特重型過盈配合裝拆性能壓力機壓入，較少拆卸很少拆卸不拆卸不拆卸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-配合公差代號過盈配合種類的選擇：基本偏差p、r(P、R)s、t(S、T)u、v(U、V)x、y、z

(X、Y、Z)過盈較小、小過盈中等、大過盈很大過盈特大過盈傳遞扭矩加緊固件傳遞一定扭矩和軸向力，不加緊固件用于準(zhǔn)確定心，需軸向定位不加緊固件傳遞較小扭矩和軸向力，屬于中型過盈配合不加緊固件傳遞較大扭矩和動載荷，屬于重型過盈配合傳遞特大扭矩和動載荷，屬于特重型過盈配合裝拆性能壓力機壓入，較少拆卸很少拆卸不拆卸不拆卸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-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

ΔFp≤

Fp（表10.1P191）

-Fpk

≤

ΔFpk

≤

+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、齒廓總偏差

Δfpt

≤

fpt

、ΔF≤F

載荷分布均勻性→螺旋線總偏差ΔFβ≤

Fβ齒輪側(cè)隙→齒厚偏差、公法線長度偏差

Esni

≤

ΔEsn

≤

EsnsEbni

≤

ΔEbn≤

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

ΔF′i（F′i）

徑向綜合總偏差

ΔF?i（F?i）

評定項目ΔF"i=amax--amin≤F"i

表(10.3)P192ΔF?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

ΔF′i（F′i）

徑向綜合總偏差

ΔF?i（F?i）徑向跳動ΔFr（Fr）

評定項目表(10.1)P191ΔFr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。ΔFr≤Fr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/T10095.1齒輪偏差項目不同級精度：7（Fp、fpt、F

）6（Fβ

）7GB/T10095.1精度等級齒輪精度等級的選用：（表10.4）齒輪精度等級：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10-10P197）形位公差基準(zhǔn)孔圓柱度公差=0.1FP端面跳動公差=0.2（Dd/b）Fβ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

、L（t1:ES,EI表8.1

、長H14）鍵－b、h、l（高h(yuǎn)11、長h14）輪槽－

b、t2（t2ES,EI表8.1

）上偏差為0下偏差取負(fù)號松聯(lián)結(jié)正常聯(lián)結(jié)緊密聯(lián)接平鍵結(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：7～9級(P106)表4.11配合表面1.6～3.2μm非配合表面取6.3μm

表面粗糙度例：某軸孔配合為φ25H8/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)平穩(wěn)，旋轉(zhuǎn)精度高滾動軸承的精度等級:是按其外形尺寸精度和旋轉(zhuǎn)精度分級的：

尺寸精度:內(nèi)徑（d）、外徑（D）、寬度（B）旋轉(zhuǎn)精度:軸承的徑向、軸向跳動滾動軸承與孔、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/T307.3-19960，6，5，4，2GB307.3-1984G，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5級6級4級4級5級2級滾動軸承與孔、軸結(jié)合的特點滾動軸承與孔、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/T1801—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P≤0.07C正常負(fù)荷P>0.07C-0.15C重負(fù)荷P>0.15C（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P141(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)計軸承精度等級軸孔6、0IT5-IT6IT6-IT85IT5-IT7IT5-IT74IT4-IT5IT5-IT6軸徑和外殼孔的公差等級與軸承的精度等級相對應(yīng)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/T275—1993（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（d1，D）3、基本中徑（d2,D2)4、單一中徑（d2a,D2a)單線螺紋Ph

=P多線螺紋Ph

=nP右螺紋左螺紋粗牙螺紋細(xì)牙螺紋螺距誤差=0：

d2=d2aD2=D2a

否則d2≠d2aD2≠D2a5、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α和牙側(cè)角α/2α=60°；α/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,h3、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—旋合長度代號—旋向代號M10—5H6H—LM10×1—6g—10—LHM16Ph6P2—6g—10—LHM20×2—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