(第7章-典型结合件的精度设计及其检测)机械精度设计与检测1

1第七章典型结合件的精度设计及其检测二、键结合的互换性本章主要内容三、螺纹结合的互换性四、圆锥结合的互换性重点要求抓住每种零部件的公差特点；掌握各结合的配合的选择及应用；掌握各结合公差带及配合的图样标注方法。一、滚动轴承配合的精度设计2一、滚动轴承的特点轴承图样轴承外观1、滚动轴承的结构7.1滚动轴承配合的精度设计3滚动轴承的组成：外圈内圈滚动体保持器7.1滚动轴承配合的精度设计4常见的滚动体有五种形状；一种是球形，四种是滚子。7.1滚动轴承配合的精度设计52、滚动轴承的分类按承载方向向心轴承推力轴承450:＜向心角接触轴承0:＝径向接触轴承90:＝轴向接触轴承9045:＜＜推力角接触轴承接触角—滚动体与外圈滚道接触点（或线）的法线与径向平面之间的夹角。7.1滚动轴承配合的精度设计67.1滚动轴承配合的精度设计接触角越大，承受轴向载荷的能力越强7按滚动体形状分球轴承滚子轴承圆柱滚子圆锥滚子球面滚子滚针在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承的承载能力和耐冲击能力都好，但球轴承摩擦小、高速性能好。7.1滚动轴承配合的精度设计87.1滚动轴承配合的精度设计97.1滚动轴承配合的精度设计107.1滚动轴承配合的精度设计11二、滚动轴承的互换性与精度在机器中，轴承内圈d与轴径配合，外圈D与壳体孔配合，为完全互换。由于内外圈与滚动体配合非常精密，故采用不完全互换。φdφD本节主要解决轴承内圈与轴、外圈与壳体孔的配合。1、滚动轴承结合的互换性7.1滚动轴承配合的精度设计12滚动轴承按其内外圈基本尺寸的公差和旋转精度分为五级：其名称和代号由低到高分别为：GB/T307.3-20052、滚动轴承的精度/P0(G)/P6(E)/P5(D)/P4(C)/P2(B)—普通级—中等级精密级—超精级应用最广，一般减速器、电机等精密传动轴、普通机床主轴精密机床主轴、精密仪器机构高精度机床和仪器主轴7.1滚动轴承配合的精度设计G、E、D、C四种精度等级轴承的价格之比大约是1:2:3:7，用得最多的是G级轴承，凡轴承上没有精度等级标记的就是G级13通常在公差等级前加P；凡属0级轴承，一般在轴承型号上不标注公差等级代号7.1滚动轴承配合的精度设计14滚动轴承内、外径公差带的特点：滚动轴承配合采用的基准制：φdφD内圈与轴颈：φd——基孔制外圈与座孔：φD——基轴制理由：需要注意的是：轴承的公差带并非采用一般的公差带，而是采用轴承标准专门规定的公差带，内外径公差带的分布如下：轴承是标准件7.1滚动轴承配合的精度设计15/P0/P6/P5/P4/P2/P0/P6/P5/P4/P2+0－Dd轴承外径Dmp的公差带轴承内径dmp的公差带+0－轴承公差带的特点是：所有公差带是单向负偏差，上偏差为0；注意：内径用d表示，外径用D表示，与前面的孔轴规定的表示方法不一致7.1滚动轴承配合的精度设计表7－10、11向心轴承内圈公差；外圈公差（P145-146）163、滚动轴承与结合件的配合轴承内圈公差带轴径公差带共17种，多为过渡或小过盈配合与轴承内圈配合的轴颈公差带7.1滚动轴承配合的精度设计17轴承外圈公差带外壳孔公差带共16种，大多为过渡配合与轴承外圈配合的壳体孔公差带7.1滚动轴承配合的精度设计18由于轴承是标准件，所以轴承配合的选择就是确定与轴承相配合的轴颈和壳体孔的公差带代号。主要依据以下几点(P147)：1、轴承内外圈相对于负荷的方向；2、轴承承受负荷的大小；3、轴承的游隙；4、其他工作条件。三、滚动轴承结合的精度设计7.1滚动轴承配合的精度设计19机器工作时，轴上的作用力作用在轴承上，套圈与负荷有三种关系：（1）轴承内外圈相对于负荷的方向局部负荷旋转负荷摆动负荷—套圈相对负荷方向固定。通常采用较松的配合。—套圈相对负荷方向旋转。通常采用较紧的配合。—套圈相对负荷方向摆动。通常采用较旋转负荷稍松的配合。7.1滚动轴承配合的精度设计作用在套圈的局部轨道上。采用过渡或小间隙配合。通过摩擦力矩带动转位，改善滚道受力和局部磨损。作用在旋转套圈的整个轨道上。采用小的过盈配合。运转时能受力均匀，承载能力充分发挥。2021Fc22（2）轴承承受负荷的大小根据轴承实际承受的当量径向动负荷P和额定动负荷C的关系，可将负荷大小分为三种类型：轻负荷P≤0.07C正常负荷0.07C＜Pr≤0.15C重负荷P＞0.15C轴承在负载的作用下，套圈会发生变形，使配合面受力不均匀，引起松动。负荷越重，配合应该越紧。7.1滚动轴承配合的精度设计23（3）轴承的径向游隙游隙是滚动体与内外圈之间的间隙包括径向游隙和轴向游隙。轴承游隙分为2、0、3、4、5组(P144)一般机器上，轴承与轴孔配合松紧适中，多选用0组游隙。当轴承与轴孔配合较紧时，应选大游隙轴承，3、4、5。7.1滚动轴承配合的精度设计241）轴承工作的温度2）轴是否轴向游动3）轴承的旋转速度4）整体或剖分式外壳（4）其他因素考虑上述因素后，就可确定轴颈及外壳孔的公差带，这里最关键的因素是：轴承套圈相对于负荷的方向和轴承承受负荷的大小；表7－13、14轴颈公差带的应用表7－12、15座孔公差带的应用7.1滚动轴承配合的精度设计252、轴径和外壳孔形位公差与粗糙度形位公差轴颈、外壳孔轴肩、孔肩表7－16轴颈与外壳孔的形位公差表7－17轴颈与外壳孔的粗糙度7.1滚动轴承配合的精度设计保证轴承安装正确、转动平稳。避免滚道位置不正，旋转不稳。263、图样标注在装配图上的标注：φ55j6φ100H7在装配图上，不用标注轴承的公差等级代号，只需标注与之相配合的轴颈和壳体孔的公差带代号。7.1滚动轴承配合的精度设计27在零件图上的标注：0.0040.01AA0.631.25A0.025A0.011.627.1滚动轴承配合的精度设计287.2键结合的互换性键的作用：（1）传递转矩（3）导向键的分类单键花键平键半圆键楔形键普通平键导向平键矩形花键渐开线花键(矮胖)本章只介绍普通平键和矩形花键的精度设计。(2)传递运动29平键结合和花键结合在机器的键结合中有着广泛的应用。花键分为矩形花键和渐开线花键两种，以矩形花键应用最多。平键结合花键结合7.2键结合的互换性30平键配合尺寸：键宽b；非配合尺寸：键高h，键长L1、平键结合的特点一、平键结合7.2键结合的互换性31基轴制平键配合的基准制平键是由型钢制成的标准件，根据第3章所讲的基准制的选择原则可知：键与轴槽配合采用键与轮毂槽配合采用基轴制平键国标只规定了一种公差带:H87.2键结合的互换性32配合种类宽度b公差带应用键轴键槽轮毂键槽松联结h8H9D10导向平键，轮毂在轴上移动正常联结N9Js9轮毂与轴相对固定，载荷不大紧密联结P9P9载荷较大，有冲击或双向扭矩。平键的配合种类有三种（P156）：松联结正常联结紧密联结2、平键结合的精度选择7.2键结合的互换性33松联结正常联结紧密联结h8h8h8平键结合的公差带图7.2键结合的互换性343.配合表面的对称度的选用为保证键与键槽的配合要求，需规定键槽两侧面的中心平面对其轴线的对称度公差。其公差值按GB/T1184－2001取7～9级。对称度轴槽标注示例图轮毂槽标注示例图AABB7.2键结合的互换性35配合表面：表面粗糙度Ra上限值一般取1.6～3.2μm；取6.3μm。4.配合表面的表面粗糙度的选用非配合表面:Ra3.2Ra6.3Ra3.2Ra6.3轴槽标注示例图轮毂槽标注示例图7.2键结合的互换性365、平键配合的图样标注例：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。(9级)轴槽标注示例图轮毂槽标注示例图37表7－20平键的公称尺寸和槽深的尺寸及极限偏差(P156)表7－21平键、键及键槽剖面尺寸及公差(P157)38二、花键配合1、花键按键齿形分类矩形花键联结应用最广泛花键的优点：定心精度高；导向性好；承载能力强7.2键结合的互换性39小径d定心内花键外花键N×d×D×B＝6×23×26×6其表示方法为：2、矩形花键的基本尺寸及定心方式（GB/T1144-2001)规定，矩形花键用小径定心7.2键结合的互换性40D，d，B为单一尺寸，查尺寸公差表P161表7-23定心尺寸d精度要求高；非定心尺寸，精度较低。配合制度：基孔制；一般用途，精密传动3、矩形花键的公差与配合7.2键结合的互换性41内、外花键小径d的极限尺寸应遵守包容要求位置度公差（键、槽对称度等）按GB/T1144-2001选取，P161表7-24、7-256×7H11EQSE6.328H73.20.02MAMA0.83.26×7d10EQS0.02MAMEA矩形花键的位置度公差标注4、矩形花键的形位公差7.2键结合的互换性28h7426×7H11EQSE6.3A28H73.2A0.01528h70.83.2E6×7d10EQSA0.015A矩形花键的对称度公差标注7.2键结合的互换性43加工表面内花键外花键Ra不大于小径1.60.8大径6.33.2键侧6.31.6花键表面粗糙度推荐值(μm)（P162表7-26）5、矩形花键的表面粗糙度7.2键结合的互换性44矩形花键的尺寸公差带代号和配合代号按照花键规格规定的次序标注，即N×d×D×B其中：N：键数，d：小径，D：大径，B：键宽6286321079HHH内花键：外花键：花键副：6285321177gaf61096283275117HHHgaf6、矩形花键连接的图样标注7.2键结合的互换性45N×d×D×B＝6×23×26×6表示方法为：矩形花键连接的图样标注7.2键结合的互换性46根据螺纹的用途，可将其分为以下三类：紧固螺纹传动螺纹紧密螺纹用于连接和紧固各种机械零件使用要求：保证旋合性和连接强度用于传递动力和位移使用要求：传递动力可靠，传递位移准确用于管道系统中的管件连接使用要求：保证连接强度和密封性7.3螺纹结合的互换性一、螺纹结合的特点47基本牙型：螺纹轴线的剖面上螺纹的轮廓形状；削去顶部和底部后所形成的内、外螺纹共有的理论牙型。是规定螺纹极限偏差的基础。1、普通螺纹的基本牙型和主要参数7.3螺纹结合的互换性487.3螺纹结合的互换性大径(D、d）—与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。是公称直径小径（D1、d1）—与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。中径（D2、d2）—螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方假想圆柱的直径。497.3螺纹结合的互换性螺距（P）:指相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离。牙型角(α):指在螺纹牙型上，相邻牙侧间的夹角。牙型半角(α/2):指在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角。旋合长度:指两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。502.影响螺纹结合精度的因素几何参数大径d、D小径D1、d1中径D2、d2牙型角α、牙侧角α1、α2螺距P旋合长度影响螺纹结合精度的几何参数7.3螺纹结合的互换性51(1)螺纹的基本偏差螺纹的基本偏差用来确定公差带相对于基本牙型的位置。与一般轴孔类似螺纹公差带由基本偏差和公差两个要素构成。内螺纹：G、H两种外螺纹：e、f、g、h四种1、普通螺纹的公差带二、普通螺纹的公差与配合7.3螺纹结合的互换性52螺纹公差用来确定公差带的大小，它表示允许螺纹直径的尺寸变动范围。GB/T197—2003对螺纹中径和顶径规定的公差等级如下：(2）螺纹的公差等级螺纹直径公差等级内螺纹小径D14、5、6、7、8内螺纹中径D24、5、6、7、8外螺纹大径d4、6、8外螺纹中径d23、4、5、6、7、8、97.3螺纹结合的互换性53将螺纹公差等级代号和基本偏差代号组合，就构成了螺纹公差带代号，例如：5H6H——表示内螺纹中径公差带代号为5H、顶径（小径）公差带代号为6H。6f——表示外螺纹中径与顶径（大径）公差带代号相同，均为6f。切记中径公差带代号在前，顶径公差带代号在后。与一般轴孔相反。7.3螺纹结合的互换性(3）螺纹的公差带