机械学基础电子教案-第09章

1精密机械学基础课程电子教案精密机械学基础多媒体系列CAI课件授课教师：马惠萍联系方式：86413120Email：[e-mail]哈工大电气工程及自动化学院自动化测试与控制系2第9章零件的几何精度9.1绪论一.研究对象机械设计结构设计二.学习内容1.精度设计理论尺寸公差形位公差表面粗糙度2.典型零部件的精度设计—键、销钉、螺纹和滚动轴承三.举例说明：强度设计传动设计精度设计——机械设计的基础39.2互换性与标准化一.互换性1.定义2.实现方法:按给定的公差进行制造3.分类:互换程度完全互换不完全互换对标准件或机构来说同一规格的一批零件或部件中,任取一件,不需经过任何选择、修配或调整就能装配在整机上，并满足使用性能的要求完全互换不完全互换外互换内互换4二.标准化1.定义:在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重要事物和概念，通过制订、发布和实施标准达到统一，以获得最佳秩序和社会效益；是实现互换性的基础;2.体现形式3.分类:一般习惯技术标准管理标准工作标准地方作用基础标准一般标准法律属性强制性标准推荐性标准应用范围国防标准:ISOIECITU国家标准:GBGJB专业标准:JBQJSJ……59.3精度设计理论一.公差与配合(一)尺寸公差2.尺寸基本尺寸实际尺寸极限尺寸1.孔、轴定义63.偏差:允许偏离基本尺寸的多少偏差=（某一尺寸）-（基本尺寸）极限偏差上偏差下偏差实际偏差Ea=Da-Dea=da-d76.公差带图+0-基本尺寸零线TD孔Td轴5.极限偏差的标注:021.0025+Φ020.0033.025−−Φ021.025±Φ4.公差:允许尺寸的变动范围00minmaxminmax−=−=−=−=eiesddTEIESDDTdD8(二)配合1.定义:之间的关系，用公差带相互的位置关系来体现(1)D=d,基本尺寸相同(2)相互配合的孔、轴2.间隙和过盈(孔的尺寸)-(轴的尺寸)≥0间隙X≤0过盈Y间隙:最大间隙:Xmax=Dmax-dmin=ES-ei最小间隙:Xmin=Dmin-dmax=EI-es平均间隙:Xav=1/2•(Xmax+Xmin)过盈:最大过盈:Ymax=Dmin-dmax=EI-es最小过盈:Ymin=Dmax-dmin=ES-ei平均过盈:Yav=1/2•(Ymax+Ymin)9+0-基本尺寸零线TDTd（1）间隙配合--TDTdXminXmaxX≥03.配合类别:特点：孔总在轴之上+0-基本尺寸零线TdTD（2）过盈配合--TdTDYminYmaxY≤0特点：孔总在轴之下10+0-基本尺寸零线TD（3）过渡配合XmaxTdYmax特点：孔和轴交叠4.配合公差:允许间隙或过盈的变动量dDfTTYXYXT+=−=)()(maxminminmax决定了配合质量11基轴制配合基孔制配合为了设计和制造上的方便，把其中孔或轴的公差带位置固定下来改变另一配合件的公差带位置，形成所需要的配合叫基准制5.配合制（基准制）12(三)标准公差系列和基本偏差系列1.标准公差系列——公差带大小的标准化IT1~IT1818个等级(500)315020个等级(500-3150)132.基本偏差系列——公差带位置的标准化：数量28个(孔、轴)26个字母去掉I,L,O,Q,W－5个(i,l,o,q,w)填上:CD,EF,FG,JS,ZA,ZB,ZC(cd,ef,fg,js,za,zb,zc)—7个14(四)配合的选用1.总装图和零件图上的标注6716gHΦ7,6代表公差等级轴的基本偏差代号表示了孔轴的配合关系孔的基本偏差代号2.解决问题:孔、轴公差等级孔、轴的基本偏差代号3.选用:（1）标准公差等级选用原则:满足使用要求,考虑工艺的可能性尽量选精度低的等级6,7,8(孔)5,6,7(轴)D500mm时：D500或IT8选用:15（2)配合制选用优先选用基孔制；特殊情况选用基轴制；与标准件配合,以标准件为基准件；允许采用任一孔、轴公差带组成配合；16(3）配合类别选用：类别:间隙、过渡、过盈能否拆卸：能间隙过渡经常拆卸配合表面有无相对运动有：无：间隙配合过盈配合过渡配合是否传递扭矩MK过盈过渡间隙（4）配合种类选用“种类”:确定基准制后,根据使用要求,确定与基准件配合的孔或轴的基本偏差代号.间隙配合否：是：较松过盈：不经常拆卸17(1)优先选用优先配合－－常用配合(2)还可以从优先、常用、一般用途的公差表中选择孔、轴公差带组成所要求的配合(3)选择任一孔、轴公差带组成满足特殊要求的公差带根据:使用要求工作条件经济性方法：计算法：用于滑动轴承的间隙配合试验法：重要的，关键性配合类比法：生产验证的，类似的为样板18(五)线性尺寸未注公差的标注GB/T1804-2000(P258)公差等级:f精密级(IT12)m中等级(IT14)c粗糙级(IT16)v最粗级(IT17)标注方法:技术要求:未注尺寸公差按GB/T1804-f19(五)线性尺寸未注公差的标注表2-14线性尺寸的未注极限偏差的数值（摘自GB/T1804-92）mm公差等级尺寸分段0.5∼33∼66∼3030∼120120∼400400∼10001000∼20002000∼4000f(精密级)±0.05±0.05±0.1±0.15±0.2±0.3±0.5—m(中等级)±0.1±0.1±0.2±0.3±0.5±0.8±1.2±2c(粗糙级)±0.2±0.3±0.5±0.8±1.2±2±3±4v(最粗级)—±0.5±1±1.5±2.5±4±6±820（习题9-1）有一批孔、轴配合，孔为，轴为。试计算(1)孔、轴的极限偏差、极限尺寸、尺寸公差；(2)孔、轴配合的极限间隙;(3)画出尺寸公差带图。（附加习题2）：查表确定，，配合中孔、轴的极限偏差，画公差带图。指出配合类型，挑任一组标注。7f8Η30ΦF830h7Φ6p7Η25Φ（附加习题3）：已知允许的[Xmax]=+10µm,[Ymax]=-40µm，D(d)=Φ60,试确定配合类型。（优先选用基孔制）0.0250.050mm45−−Φ0.0390mm45Φ＋21公差与配合习题2（附加习题5）：已知相互配合的孔、轴的基本尺寸D(d)=Φ40mm，孔的极限尺寸为Dmax=Φ40.025mm，Dmin=Φ40mm，轴的极限尺寸为dmax=Φ39.975mm，dmin=Φ39.959mm，（1）分别求出孔、轴的极限偏差值；（2）分别求孔、轴的公差值TD和Td；（3）画出尺寸公差带图；（4）经查表，若此配合的代号为Φ40H7/f6，指出该配合的基准制、孔和轴的公差等级、配合类型，并将此配合代号标注在装配图上；（5）在孔、轴零件图上分别标出极限偏差值。22装配图和零件图23二.形状和位置公差(一)误差产生原因:加工的工艺系统的误差加工过程中(二)形位公差研究的对象－－几何要素24(二)形位公差研究的对象－－几何要素存在状态理想要素：实际要素：被测要素基准要素所在地位单一要素：提出形状公差要求关联要素：有功能关系的要素功能关系轮廓要素中心要素结构特征25（三）形位公差特征和符号形状公差直线度平面度圆度圆柱度形状或位置线轮廓度面轮廓度位置公差方向位置跳动同轴度平行度垂直度倾斜度对称度位置度圆跳动全跳动26直线度在给定平面内，公差带是距离为公差值t的两平行直线之间的区域。-限制给定直线的形状误差27平面度公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。-限制被测实际平面的形状误差28圆度公差带是在同一正截面上，半径为公差值t的两同心圆之间的区域。－限制回转面径向截面轮廓的形状误差29圆柱度公差带是半径为公差值t的两同轴圆柱面之间的区域。－限制实际圆柱面的形状误差；30线轮廓度公差带是包络一系列直径为公差值t的圆的两包络线之间的区域。诸圆的圆心位于具有理论正确几何形状的线上。－－限制平面曲线的形状误差；31面轮廓度公差带是包络一系列直径为公差值t的球的两包络面之间的区域。诸球的球心位于具有理论正确几何形状的面上。－－限制一般曲面的形状误差32平行度公差带是距离公差值t且平行于基准线－限制被测要素对基准要素相平行的误差33垂直度公差带是距离公差值t且垂直于基准线－限制被测要素对基准要素相垂直的误差34倾斜度公差带是距离公差值t且与基准线成一定给定角度的－限制被测要素对基准要素有夹角的误差35同轴度B公差带是直径为公差值φt的圆柱面内的区域，该圆柱面的轴线与基准轴线同轴；－限制被测要素轴线对基准要素的轴线同轴的位置误差36对称度公差带是直径为公差值t且相对于基准的中心平面对称配置的两平行平面之间的区域；－限制中心线（中心平面）的共线（面）性的误差37位置度公差带是直径为公差值t的圆内的区域，圆公差带的中心点的位置由相对于基准A、B的理论正确尺寸确定；38圆跳动被测实际要素绕基准轴线作无轴向移动回转一周时，由固定指示表在给定方向上测得最大与最小读数之差；39全跳动40(四)标注:内容:提出什么要求－－符号公差值大小;有无基准;被测要素的性质;411.公差框格的内容2.基准符号1)大写的英文字母,不许用:E，I，J，M，O，P，L，R，F2)用角标满足多个3)字母必须水平书写3.在零件图上的标注公差特征符号:14个基准符号字母公差值:mm42（四）标注--被测要素(1)被测要素为轮廓要素时(2)被测要素指向实际表面时(3)被测要素为中心要素时43(4)基准要素为轮廓线或表面时(5)基准要素为轴线或中心平面时44（四）标注--特殊标注公共基准局部限制多个基准要求某一部分的公差值要求某一部分作为基准45(五)选用:1.公差项目的选用中心要素加工的定位测量中的定位相互配合的表面基准统一原则:设计,加工,测量和装配基准是同一要素；2.基准的选择:工作性能要求；加工过程中出现形位误差可能性；检验是否方便；463.公差值的给定4.未注公差:GB/T1184-92公差等级:H－－高精度K－－一般精度（常用精度）L－－低精度技术要求:未注形位公差按GB/T1184-K4748（习题9-4）：将下列要求标注在图上：（1）圆锥面的圆度公差为0.01mm，圆锥素线直线度公差为0.02mm;（2）φ35H7中心线对φ10H7中心线的同轴度公差为0.05mm;（3）φ35H7内孔表面圆柱度公差为0.005mm;（4）φ20h6圆柱面的圆度公差为0.006mm;（5）φ35H7内孔端面对φ10H7中心线的端面圆跳动公差为0.05mm;49标注：50三.表面粗糙度1.含义:微小峰谷的高低程度和间距状况称为表面粗糙度，它是一种微观几何形状误差，也称微观不平度。512.表面粗糙度对机械零件使用性能的影响（1）影响零件的耐磨性；（2）影响配合性质的稳定性；（3）影响抗疲劳强度；（4）影响抗腐蚀性；523.评定:（1）取样长度lr:至少含5个波峰和波谷（2）评定长度ln:至少包括5个取样长度lr1)评定轮廓的算术平均偏差Ra（3）评定参数:2)轮廓的最大高度Rz3)轮廓单元的平均宽度RSm4)轮廓的支承长度率Rmr(c)53图4-6轮廓的最大高度XZ(x)RzZp1Zp2Zp3Zp4Zp5Zp6Zv5Zv4Zv3Zv2Zv1544.选用(P94):评定参数选用幅度参数Ra、Rz满足功能要求的前提下－－值尽量大（标准化）参数值的选用附加参数---有特殊要求选用RSm，Rmr(c)优先选Ra：粗糙度参数值在（0.025∼6.3）µm；选Rz：粗糙度参数值在（6.3∼100）µm，（0.008∼0.020）µm；考虑（类比法）工作面比非工作面值小（同一个零件）；摩擦面比非摩擦面值小；配合稳定、尺寸（形位）公差值小、密封性好等值小；555.标注:565.标注:579.4典型零件的互换性(精度设计)一.轴承1.配合尺寸:582.精度等级GEDCB高06542593.轴承精度等级的选用根据转速n旋转精度4.与之相配合件的选用(查图册P98)轴承内圈与轴配合的尺寸公差带轴承外圈与孔配合的尺寸公差带605.轴承在总装图和零件图上的标注（图册P99中4-