机械零件的精度设计课件

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-概述机械零件的精度设计-概述机械零件的精度设计-概述配合制、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配合类别孔公差等级轴应选的公差等级实例间隙配合过渡配合≤IT8轴比孔高一级>IT8轴、孔同级过盈配合≤IT7轴比孔高一级>IT7轴、孔同级计算法选择公差等级的依据是：Tf=TD＋TdTD、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，进行比较选用过渡配合过盈配合孔≤IT8轴≤IT7间隙配合间隙小≤IT8间隙大>IT8配合的选用-公差等级选用配合的选用-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、类比法无相对运动要传递转矩要精确同轴永久结合过盈配合可拆结合过渡配合或基本偏差为H（h）①的间隙配合加紧固件②不要求精确同轴间隙配合加紧固件②不需要传递转矩过渡配合或轻的过盈配合有相对运动只有移动基本偏差为H（h）、G（g）①的间隙配合转动或转动与移动复合运动基本偏差为A～F（a～f）①的间隙配合指非基准件的基本偏差代号；②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-配合公差代号基准制配合类别配合种类基本偏差基孔制（H）间隙配合a～hes过渡配合Js,j,k,m,nei过盈配合p～zcei基轴制（h）间隙配合A～HEI过渡配合JS,J,K,M,NES过盈配合P～ZCES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：基本偏差a～bA～BC(C)d(D)e(E)f(F)g(G)h(H)间隙特大很大大中等小较小很小（Xmin=0）定心要求无对中、定心要求要求不高的定心有一定定心功能相对速度慢速高速转动中速低速或移动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-配合公差代号过渡配合种类的选择：基本偏差Js(JS)K(k)m(M)n(N)间隙或过盈平均间隙，过盈很小平均间隙为零，过盈中等平均过盈较小，过盈较大平均过盈较大，过盈大定心要求定心较好定心精度较高精密定心更精密定心装拆性能木锤装配，拆卸方便木锤装配，拆卸比较方便需要压入，可以拆卸压力机压入，拆卸较困难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：基本偏差p、r(P、R)s、t(S、T)u、v(U、V)x、y、z

(X、Y、Z)过盈较小、小过盈中等、大过盈很大过盈特大过盈传递扭矩加紧固件传递一定扭矩和轴向力，不加紧固件用于准确定心，需轴向定位不加紧固件传递较小扭矩和轴向力，属于中型过盈配合不加紧固件传递较大扭矩和动载荷，属于重型过盈配合传递特大扭矩和动载荷，属于特重型过盈配合装拆性能压力机压入，较少拆卸很少拆卸不拆卸不拆卸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：基本偏差p、r(P、R)s、t(S、T)u、v(U、V)x、y、z

(X、Y、Z)过盈较小、小过盈中等、大过盈很大过盈特大过盈传递扭矩加紧固件传递一定扭矩和轴向力，不加紧固件用于准确定心，需轴向定位不加紧固件传递较小扭矩和轴向力，属于中型过盈配合不加紧固件传递较大扭矩和动载荷，属于重型过盈配合传递特大扭矩和动载荷，属于特重型过盈配合装拆性能压力机压入，较少拆卸很少拆卸不拆卸不拆卸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-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

ΔFp≤

Fp（表10.1P191）

-Fpk

≤

ΔFpk

≤

+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

Δfpt

≤

fpt

、ΔF≤F

载荷分布均匀性→螺旋线总偏差ΔFβ≤

Fβ齿轮侧隙→齿厚偏差、公法线长度偏差

Esni

≤

ΔEsn

≤

EsnsEbni

≤

ΔEbn≤

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

ΔF´i（F´i）

径向综合总偏差

ΔF˝i（F˝i）

评定项目ΔF"i=amax--amin≤F"i

表(10.3)P192ΔF˝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

ΔF´i（F´i）

径向综合总偏差

ΔF˝i（F˝i）径向跳动ΔFr（Fr）

评定项目表(10.1)P191ΔFr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。ΔFr≤Fr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/T10095.1齿轮偏差项目不同级精度：7（Fp、fpt、F

）6（Fβ

）7GB/T10095.1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10-10P197）形位公差基准孔圆柱度公差=0.1FP端面跳动公差=0.2（Dd/b）Fβ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（t2ES,EI表8.1

）上偏差为0下偏差取负号松联结正常联结紧密联接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：7～9级(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：某轴孔配合为φ25H8/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的精度等级:是按其外形尺寸精度和旋转精度分级的：

尺寸精度:内径（d）、外径（D）、宽度（B）旋转精度:轴承的径向、轴向跳动滚动轴承与孔、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/T307.3-19960，6，5，4，2GB307.3-1984G，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5级6级4级4级5级2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/T1801—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P≤0.07C正常负荷P>0.07C-0.15C重负荷P>0.15C（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、轴结合的精度设计轴承精度等级轴孔6、0IT5-IT6IT6-IT85IT5-IT7IT5-IT74IT4-IT5IT5-IT6轴径和外壳孔的公差等级与轴承的精度等级相对应旋转精度要求越高，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/T275—1993（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)单线螺纹Ph

=P多线螺纹Ph

=nP右螺纹左螺纹粗牙螺纹细牙螺纹螺距误差=0：

d2=d2aD2=D2a

否则d2≠d2aD2≠D2a5、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α和牙侧角α/2α=60°；α/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,h3、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—LM10×1—6g—10—LHM16Ph6P2—6g—10—LHM20×2—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