机械零部件的精度分析课件

机械零部件的精度分析第一节机械零部件的精度分析概述第二节典型零部件的精度分析第一节机械零部件的精度分析概述一、尺寸精度二、形状和位置精度三、表面精度一、尺寸精度（1）基本尺寸此尺寸为设计时给定的尺寸。（一）有关尺寸的术语及定义极限与配合的示意图（2）实际尺寸此尺寸为零件完工后实际测量所得的尺寸。（3）极限尺寸此尺寸为允许尺寸变化的两个界限值。极限与配合的示意图（4）尺寸偏差（简称偏差）极限尺寸（或实际尺寸）减去基本尺寸所得的代数差，称为极限偏差（或实际偏差）。上偏差（轴es，孔ES）=最大极限尺寸—基本尺寸下偏差（轴ei，孔EI）=最小极限尺寸—基本尺寸极限与配合的示意图（5）尺寸公差（简称公差）公差为允许尺寸的变动量。公差=最大极限尺寸—最小极限尺寸

=上偏差—下偏差公差恒为正值。极限与配合的示意图（6）零线表示基本尺寸的一条直线，是用以确定正、负偏差的基准线。（7）尺寸公差带（简称公差带）由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域。极限与配合的示意图公差带图（二）公差等级的选用1．标准公差

国标将尺寸公差等级分为20级，从TI01，TI0，IT1~IT18。其尺寸精度从IT01~IT18依次降低；公差等级越高，公差数值越小，尺寸精度越高。2．基本偏差

国标规定的用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，即指靠近零线的那个偏差。孔和轴各有28个基本偏差。基本偏差系列示意图

规定孔的基本偏差用大写字母表示；轴的基本偏差用小写字母表示。当公差带在零线上方时，基本偏差为下偏差；当公差带在零线下方时，基本偏差为上偏差。基本偏差系列示意图3．公差等级的选用

孔比同级轴加工较困难，当公差等级≤IT8时，国标推荐孔比轴低一级相配合。标准公差>IT8级时，采用同级的孔和轴配合。

公差等级的选择，在满足使用要求的前提下尽量选用较低的公差，以便降低成本。4．线性尺寸的未注公差

零件在图样上表达的所有部位都有一定的公差要求。（三）配合种类的选用1．配合的种类

基本尺寸相同且相互结合的孔和轴公差带之间的关系，称为配合。配合分间隙配合、过盈配合和过渡配合三种：配合的种类2．配合种类的选用（1）基准制国家标准规定了两种配合制度，即基孔制配合和基轴制配合。

一般情况下，应优先选用基孔制，只在特殊情况下或与标准件配合时，才选用基轴制。基孔制基轴制（2）配合代号国标规定，配合代号用孔和轴公差带代号写成分数形式表示，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号。（3）孔、轴公差带的选择（公差带系列）

根据使用的要求，选用优先配合和常用配合，其次可选一般用途的孔、轴公差带相配合。（4）配合种类的选择

选择配合主要是确定一对孔和轴在工作时应该具有什么样的相互关系。根据使用要求，结合配合特性选择。二、形状和位置精度

（1）实际要素指零件上实际存在的要素。实际要素的状态通常只能由测量得到。1．几何要素（3）基准要素指用来确定被测要素方向或（和）位置的要素。理想基准要素简称基准。（一）基本概念（2）被测要素指在图样上给出形状或（和）位置公差要求的检测对象的要素。2．形状位置公差带的特点和形式（1）公差带的形状取决于被测要素的特征和设计要求，及给定的控制方向等。在某些情况下，被测要素的特征就确定了公差带形状。（2）公差带的大小是指给出的公差数值，按上述公差带的形状不同可以是指公差带的宽度或直径，标注时在直径尺寸公差值前加符号Ф；宽度尺寸不加。（3）公差带的方向在评定形位误差时，形状公差带和位置公差带的放置方向直接影响到误差评定的正确性。3．形状公差带定义及标注解释

形位公差标注形式的不同，则表达的公差要求不同，具体表现在控制何处（被测要素）、测量什么项目、公差值多大及公差带形状如何等。（4）公差带的位置对于形状公差带，没有位置可言；对于定向位置公差，由于是方向的控制问题，公差带的位置可作定方向浮动。（二）形位精度的选用1．形位公差等级的选用

形位公差精度的高低用公差等级数字的大小来表示。2．形位公差值的选择

形位公差值与形位公差等级和零件有关要素的基本尺寸有关。这个基本尺寸称为主参数。3．未注形位公差的规定

对图样上没有具体注明形位公差要求的要素，标准对未注直线度、平行度、垂直度、对称度和圆跳动公差各规定了高级（H）、中级（K）、低级（L）三个公差等级。（三）尺寸精度与形位精度的关系

机械零件几何参数的精度由尺寸公差和形位公差同时决定。1．独立原则

独立原则是指被测要素在图样上给定的尺寸公差与形位公差相互独立，彼此无关，应分别满足要求的公差原则。2．相关要求

相关要求是指被测要素在图样上给定的尺寸公差与形位公差相互有关的公差原则。相关要求具体可分为：包容要求(E)、最大实体要求(M)、最小实体要求（L）可逆要求（R）。三、表面精度

表面粗糙度是零件表面在切削或非切削（如铸、锻）加工时所产生的微观的不平，它直接影响配合性质、耐磨性、抗腐蚀性等，易引起应力集中，降低承载能力、寿命等使用性能。返回2．表面粗糙度值的选用

表面粗糙度参数值的选用在满足使用性能的前提下尽量选大值。1．零件表面粗糙度的评定参数（2）微观不平度十点高度Rz

（1）轮廓算术平均偏差Ra

（3）轮廓最大高度Ry

上述三个参数中若数值越大则表面会越粗糙，Ra充分反映表面微观几何形状特性，应用最广泛。第二节典型零部件的精度分析

一、滚动轴承的精度分析二、平键联接的精度分析四、齿轮的精度分析三、轴的精度分析五、轴承端盖的精度分析一、滚动轴承的精度分析

国标规定了《滚动轴承通用技术规则》（GB/T307.3一1996）：滚动轴承按基本尺寸与旋转精度分级。1．滚动轴承的精度等级2．滚动轴承配合的精度选用（1）滚动轴承精度等级的选择（2）滚动轴承与轴和外壳配合的选用（3）相配轴和外壳孔的其它公差要求3．实例分析与结果

实例轴承受轴向力，故选用一对正安装的圆锥滚子轴承。轴承是轴和箱体的连接件，工作时要保证轴承外圈和箱体一样固定不动，轴承内圈与轴一起转动，因此要确定它们的配合公差。（1）轴承精度等级的确定（2）与轴承配合的轴的公差带确定（3）与轴承配合的孔的公差带确定（4）形位公差和表面粗糙度值的确定二、平键联接的精度分析

国家对于平键（GB/T1095-9）、圆键（GB/T1098-9）、楔键GB/T1563-9）的公差与配合分别制定标准。2．实例分析与结果1．键联接的公差与配合选用（1）键的尺寸的确定（2）齿轮和轴与键配合尺寸的确定三、轴的精度分析

1．轴的各项精度选用（1）轴与轴上零件的配合选用查教材附表12-8。（2）轴的表面粗糙度数值查教材表12-9。（3）轴的形位公差选用查教材表12-10。（4）与轴配合的典型零部件的形位公差值选用查教材表12-11~14。2.实例分析与结果（1）与轴配合的零部件形位公差的确定见教材表12-18（2）与轴配合零部件尺寸的确定，配合尺寸的计算结果见教材表12-19。轴的工作图如教材图12-8所示。轴工作图四、齿轮的精度分析

（一）齿轮精度标准与适用范围

齿轮标准在GB/T10095—2001之前有GB10095—1988标准，由于现在是标准使用过渡阶段，本节重点介绍新标准，旧标准使用请查有关资料，新标准的构成见教材表12-20。（二）齿轮偏差的名称及代号齿轮各项偏差的名称及代号见教材表12-21。（三）齿轮精度等级及其选择1．精度等级（1）标准规定渐开线圆柱齿轮分13个精度等级，按0~12数序由高到低顺序排列，其中0级精度最高，12级精度最低。（2）标准规定渐开线圆柱齿轮的径向综合偏差（F”i、f”i）分4~12共9个精度等级，其中4级精度最高，12级精度最低。其中6~8级称为中等精度等级，9~12级称为低精度等级。2．精度等级的选择（1）一般情况下按要求的齿轮精度，齿距偏差、齿廓偏差、螺旋线偏差（或径向综合偏差、径向跳动）的公差精度等级。（2）径向综合偏差可与标准中的偏差项目选用不同的精度等级。（3）选择齿轮精度时要根据工作条件等来确定（见教材附表12-15）。（四）检验项目的确定

标准没有规定齿轮的公差组和检验组。其中一种检验形式综合检验，另一种是单项检验，两种检验形式不能同时采用。1．单齿检验项目（1）综合检验（2）单项检验2．齿轮副的检验项目（1）轴中心距（2）轴线平行度（3）侧隙（五）齿轮坯精度

齿轮坯的尺寸偏差和形状位置偏差都直接影响齿轮的加工和检验，影响轮齿接触和运行，GB/Z18620.3对齿轮坯推荐了相关数值和要求。1．齿轮坯术语和定义有关齿轮坯的术语和定义见教材表12-22。2．基准轴线的确定

一个零件的基准轴线是用基准面来确定。有三种基本方法见表12-23，也可利用中心孔来确定。必须注意中心孔60°接触角内应对准成一直线。3．基准面的形状公差

基准面的形位公差与轴线基准面有关，教材附表12-24；附表12-25列出了基准、安装面的形位公差数值。4．工作轴线的跳动公差跳动公差应不大于教材附表12-25中规定的数值。（六）表面结构

表面结构是表面粗糙度、表面波纹度、表面缺陷、表面几何形状的总称。表面粗糙度对齿轮的工作性能和使用寿命有重要影响，因此重点考虑此因素。（七）图样标注1．关于齿轮精度等级在图样上的标注2．工作图的标注内容（八）实例分析与结果1．单个齿轮的精度分析与结果

实例为普通减速箱低速度轴齿轮，对精度没有高的特殊要求。（1）精度等级检验项目的确定（2）各项公差值的确定2．齿轮副的精度分析与结果（1）中心距公差的确定（2）平行度公差的确定（3）齿轮侧隙的确定3．齿坯精度分析与结果（1）基准面的形状公差确