机械设计基础表面粗糙度课件

1、第五章第五章 表面粗糙度及检测表面粗糙度及检测 无论是机械加工的零件表面，或者是用铸、锻等方法获得的零件表面，总会存无论是机械加工的零件表面，或者是用铸、锻等方法获得的零件表面，总会存在着具有较小间距和峰谷的微观几何形状误差。这种较小间距和峰谷的微观几在着具有较小间距和峰谷的微观几何形状误差。这种较小间距和峰谷的微观几何形状特性称为表面粗糙度。何形状特性称为表面粗糙度。国家标准：国家标准：GB3503-83，GB1031-83，GB/T131-93。 5-1表面粗糙度的基本概念表面粗糙度的基本概念 一、表面粗糙度的界定表面粗糙度的界定 形状误差成分表面粗糙度成分截面轮廓误差放大曲线波纹度成分零

2、件的截面轮廓形状包括零件的截面轮廓形状包括： 1、表面粗糙度：波距小于、表面粗糙度：波距小于1mm； 2、表面波纹度：波距在、表面波纹度：波距在110mm； 3、形状误差：波距大于、形状误差：波距大于10mm。 二、表面粗糙度对零件工作性能的影响二、表面粗糙度对零件工作性能的影响 1、影响零件运动表面的摩擦和磨损、影响零件运动表面的摩擦和磨损表面越粗糙，摩擦系数越大，零件运动表面磨损加快。表面越粗糙，摩擦系数越大，零件运动表面磨损加快。 2、影响配合性质的稳定性和机器的工作精度、影响配合性质的稳定性和机器的工作精度对间隙配合：表面粗糙则易磨损，使配合间隙逐渐增大。从而降低对间隙配合：表面粗糙则

3、易磨损，使配合间隙逐渐增大。从而降低机器的工作精度。机器的工作精度。 3、影响零件的强度、影响零件的强度表面越粗糙，则对应力集中越敏感。表面越粗糙，则对应力集中越敏感。 4、影响零件的抗腐蚀性、影响零件的抗腐蚀性 表面越粗糙，则表面越容易积聚腐蚀性物质，腐蚀加剧。表面越粗糙，则表面越容易积聚腐蚀性物质，腐蚀加剧。 5、影响联接的密封性、影响联接的密封性 5-2表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定 一、取样长度和评定长度一、取样长度和评定长度 1、取样长度、取样长度L 是指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段长度，合理地选择是指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段长度，合理地选择取样长度，可以限制取样长

4、度，可以限制形状误差形状误差和和表面波纹度表面波纹度对测量结果的影响。对测量结果的影响。 在取样长度范围内，包含在取样长度范围内，包含5个以上的轮廓峰和谷。个以上的轮廓峰和谷。 取样长度； Ln评定长度基准线2、评定长度、评定长度 为了合理且较全面地反映整个表面的表面粗糙度特性，在测量为了合理且较全面地反映整个表面的表面粗糙度特性，在测量和评定表面粗糙度时所必需的一段长度和评定表面粗糙度时所必需的一段长度Ln=5L。 二、基准线二、基准线 是指评定表面粗糙度参数值时所取的基准是指评定表面粗糙度参数值时所取的基准。 1、轮廓的最小二乘中线、轮廓的最小二乘中线 轮廓的最小二乘中线在取样长度内使轮廓

5、在取样长度内使轮廓上各点到该基准线的上各点到该基准线的距离的平方之和最小。距离的平方之和最小。yi2=min2、轮廓的算术平均中线、轮廓的算术平均中线 基准线将轮廓划分为上基准线将轮廓划分为上下两部分，且使下两部分，且使上部分上部分的面积之和的面积之和等于等于下部分下部分的面积之和。的面积之和。Fi=Fi/。 三、评定参数三、评定参数 主要有：高度参数、间距参数、形状参数。主要有：高度参数、间距参数、形状参数。 1、高度特性参数、高度特性参数 1.1 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差Ra Ra=1/n|yi| 是指在取样长度是指在取样长度L内，被测轮廓上各点到基准线的内，被测轮廓上各点到基准线

6、的 距离距离yi的的绝对值的算术平均值。绝对值的算术平均值。1.2 微观不平度十点高度微观不平度十点高度Rz 在取样长度在取样长度L内，被测轮廓上五个最大轮廓峰高内，被测轮廓上五个最大轮廓峰高ypi 的平均值与的平均值与五个最大轮廓谷深五个最大轮廓谷深yvi的平均值之和。的平均值之和。 Rz=1/5（yPi+yVi） 1.3 轮廓最大高度轮廓最大高度Ry 是指在取样长度是指在取样长度L内，被测轮廓的峰顶线与轮廓谷底线之间内，被测轮廓的峰顶线与轮廓谷底线之间的距离的距离。 2.2 轮廓单峰的平均间距轮廓单峰的平均间距 轮廓单峰的间距轮廓单峰的间距：两相邻单峰的最高点之间的投影在中线上的长度。两相

7、邻单峰的最高点之间的投影在中线上的长度。 轮廓单峰的平均间距轮廓单峰的平均间距：指在取样长度内，轮廓单峰的间距的平均值指在取样长度内，轮廓单峰的间距的平均值。 2、间距特性参数、间距特性参数 2.1 轮廓微观不平度的平均间距轮廓微观不平度的平均间距 轮廓微观不平度的间距：轮廓微观不平度的间距：是含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一端中线长度。是含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一端中线长度。 Sm=1/nSmi 轮廓微观不平度的平均间距轮廓微观不平度的平均间距：是指在取样长度是指在取样长度L内，轮廓微观不平度的内，轮廓微观不平度的间距的平均值。间距的平均值。 S=1/nSi 3、形状特性参数、形状特性参数

8、tp p=b1+b2+.bi+bn =bi 轮廓支承长度率轮廓支承长度率tp：tp =p /L 5-3 表面粗糙度评定参数及其数值的选择表面粗糙度评定参数及其数值的选择 一、评定参数的选择一、评定参数的选择 最常采用高度特性参数：最常采用高度特性参数： Ra和和Rz：最常用：最常用Ra 光滑表面和半光滑表面。光滑表面和半光滑表面。 Ry：不常用，一般和：不常用，一般和Ra，Rz联用。联用。间距特性参数间距特性参数S：密封性要求较高的表面。：密封性要求较高的表面。形状特性参数形状特性参数tp：耐磨性要求较高的表面。：耐磨性要求较高的表面。 轮廓支承长度轮廓支承长度p：在取样长度：在取样长度L内，

9、一条平行于中线的直线与内，一条平行于中线的直线与轮廓相截，所得各截线长度之和。轮廓相截，所得各截线长度之和。二、评定参数值的选用二、评定参数值的选用 2.1、（、（GB1031-83）一般原则：）一般原则： 1、工作表面较非工作表面，数值小；、工作表面较非工作表面，数值小； 2、摩擦表面、相对运动速度高的表面，数值小；、摩擦表面、相对运动速度高的表面，数值小； 3、受变应力作用的零件，在应力集中部位，如圆角数值小；、受变应力作用的零件，在应力集中部位，如圆角数值小； 4、对配合性质要求稳定的表面，数值小；、对配合性质要求稳定的表面，数值小； 5、对密封性、防腐性要求较高的表面，数值小。、对密封

10、性、防腐性要求较高的表面，数值小。 2.2、类比法：、类比法： Ra值 mRz值 m表面形状特征表面形状特征 应用举例应用举例4080160320 粗糙的明显可见刀痕 表面粗糙读较大的加工面，一般很少采用204080160可见刀痕10204080微观刀痕粗加工表面比较精确的一级，应用范围较广，如轴端面、倒角、垫片的接触面等5102040 半 光可见加工痕迹半精加工面：支架，箱体，带轮侧面，凸轮侧面等非接触自由表面，轴和孔的退刀槽，与螺栓头的接触面2.551020微见加工痕迹半精加工面：支架，箱体，盖面，套筒等和其它零件连接而没有配合要求的表面。1.252.56.310看不见加工痕迹表面质量要求

11、较高的表面，机床工作台面，组合机床主轴箱箱座和箱盖的结合面，带轮的工作面，衬套。0.63 1.253.26.3 光可辩加工痕迹的方向机床的滑动导轨，柱、锥销表面一般精度分度盘，中速转动的轴径，需渡洛抛光外表面0.32 0.631.63.2微辩加工痕迹的方向机床的滑动导轨，滑动轴承轴瓦的工作面。曲轴和凸轮的工作轴径，高速工作的轴径及衬套的工作面0.16 0.320.81.6不可辩加工痕迹的方向精密机床主轴锥孔，顶尖圆锥面，活塞的活塞销孔，要求气密的表面0.08 0.160.40.8 极光暗光泽面精密机床主轴箱上与套筒配合的孔，仪器在使用中要承受摩擦的表面，如导轨、槽面。液压传动用的孔的表面，阀的工作面，汽缸内表面，活塞销的表面0.04 0.080.2 0.4亮光泽面特别精密的滚动轴承套圈滚道，钢球及磙子表面，量仪中中等精度间隙配合的工作面，量规的测量表面0.02 0.040.1 0.2镜状光泽面特别精密的滚动轴承套圈滚道，钢球及磙子表面，高压油泵中柱塞和柱塞套的配合面，高度气密的结合面0.01 0.020.05 0.1雾状光泽面仪器的测量表面，量仪中高精度间隙配合零件的工作表面，尺寸超过100mm的量块工作表面。 5