机械零件的精度设计.ppt

第 12 章 机 械 零 件 的 精 度 设 计,内 容 提 要,1. 机械零件精度设计的内容及选用； 2. 圆柱齿轮精度设计的内容及选用： （1）单个齿轮的精度设计内容及选用； （2）齿轮坯的精度设计内容及选用； （3) 齿轮副的精度设计内容及选用。 3. 轴的精度设计内容及选用； 4. 齿轮减速器箱体的精度设计内容及选用； 5. 装配图上标注的尺寸和配合代号。,12.1 典 型 零 件 的 精 度 设 计,我们以齿轮减速器为例来说明机械零件的精 度设计问题。,从动齿轮宽度 b = 60mm ,其基准孔的公称尺寸为58mm,滚动轴承孔的跨距 L = 100 mm, 齿轮为钢制，箱体材料为铸铁。,12.1.1 齿轮的精度设计,齿轮的 精度设计,1. 齿轮的精度等级,2. 齿轮和齿坯的尺寸精度,3.齿轮和齿坯的几何精度,4.齿轮和齿坯的表面粗糙度,1. 确定齿轮的精度等级,确定齿轮精度等级的方法采用类比法。,见表10.4所示，,减速器用齿轮精度等级为69级。,计算齿轮圆周线速度，确定其平稳性精度。,从动轮转速为,从动轮分度圆直径为,根据v = 4.6 m/s查表10.5得平稳性精度为 :,8 级。,运动精度要求不高，故也选8级；载荷分布均匀性精度一般不低于平稳性精度，我们选7级。,2. 确定齿轮必检偏差项目的允许值,运动准确性:齿距累积总偏差 FP =,平稳性： 单个齿距偏差 fpt =,齿廓总偏差 F =,载荷分布均匀性：螺旋线总偏差 F=,由表10.1、和 表10.2(在下页)得：,0.07,0.018,0.025,0.021,3. 确定齿轮的最小法向侧隙和齿厚上、下偏差,（1）最小法向侧隙,根据中心距a查表10.6。,用插入法得 jbnmin= 0.155mm。,(2) 齿厚上、下偏差的计算,由表10.1和表10.2查得 fpt1=17m, fpt2=18m, F=21 m 和 L = 100 , b = 60 。,将上述数据代入上式(10.4),由表10.8得,fa=31.5 m。, 上偏差：,将上述数据:,代人式(10.5)得齿厚上偏差为, 下偏差：,由表10.7 求 br,(3) 公法线长度及其上、下偏差的计算,对于中等模数的齿轮通常用公法线长度上、下 偏差代替齿厚上、下偏差。,公法线长度按下式计算,端面分度圆压力角 t 为,引用齿数 z按下式计算,跨齿数 k按下式计算,则,根据Esns=-0.110、 Esni=-0.223和 Fr=0.056代入式（10.8），可得公法线长度上、下偏差为,按计算结果，在图样上的标注为,4. 确定齿坯精度,(1) 基准孔的尺寸公差和几何公差,由表10.10得基准孔58的尺寸公差为,IT7, 基准孔的尺寸公差, 基准孔的几何公差,根据式（10.12）和式（10.13）计算值中较小的值为基准孔的圆柱度公差,(2) 齿顶园的尺寸公差和几何公差, 齿顶园的尺寸公差,由表10.10得齿顶园（作基准）的尺寸公差为,IT8, 齿顶园的几何公差,齿顶园的圆柱度公差值为,由式（10.15）得齿顶圆对基准孔轴线的圆跳动公差为,如果齿顶园不做基准时，其尺寸公差带为h11,图样上不必给出注出几何公差。,(3) 基准端面的圆跳动公差,由式（10.14）得基准端面对基准孔轴线的圆跳动公差为,5. 确定齿轮副精度,（1） 齿轮副中心距极限偏差,由表10.8查得 fa=0.0315,则在图样上标注为,（2） 轴线平行度偏差,由式（10.11）得垂直平面上的平行度偏差最大 值为,由式（10.10）得轴线平面上的平行度偏差最大值为,6. 确定齿轮内孔键槽尺寸及其极限偏差,齿轮内孔与轴结合采用普通平键正常联结。,根据齿轮内孔为58查表8.1，,键槽宽度公差带为16JS9=160.0215,t2=4.3,图上标准尺寸为,键槽配合表面的中心平面对基准孔轴线对称度公差取8级和 b = 16,查表4.16得,对称度公差值为 t = 0.02。,7. 确定齿轮各部分的表面粗糙度参数值,（1）齿面 (表10.11）：,齿面表面粗糙度为 Ra1.25m,（2）基准孔（表10.12）：,Ra的上限值为,1.252.5m 取2 m。,(3) 基准端面和顶圆(表10.12）：,取3.2 m。,(4) 键槽,（5）其余表面 ： Ra12.5m。,基准端面和顶圆Ra的上限值为2.55m,配合表面： Ra3.2m；,非配合表面： Ra6.3m。,8. 确定齿轮的未注尺寸公差和未注几何公差,（1） 未注尺寸公差按GB/T1804给出 取中等级m 。,（2） 未注几何公差按GB/T1184给出 取中等级K 。,9. 齿轮工作图( 在下页),12.1.2 轴 的 精 度 设 计,轴类零件的精度设计应根据与轴相配合零件 （如滚动轴承、齿轮等）对轴的精度要求，合理 地确定轴的各部位的尺寸公差、几何公差和表面 粗糙度参数值。,我们以图12.1减速器的输出轴为例来说明轴的 精度设计。,1. 确定尺寸精度,（1） 55（与0级滚动轴承内圈配合）轴颈尺寸公差,属于轻负荷。,(2) 58（与齿轮基准孔的配合）轴颈 的尺寸公差带,根据齿轮最高精度等级为7级，查表10.10得内孔尺寸公差为IT7 ，与其配合的轴为IT6。,（3）45（与IT9齿轮基准孔的配合）轴颈的 尺寸公差带,同理(同58）可选45轴颈与齿轮基准孔的配合代号为,45H8/n7,(4) 58r6 和45n7轴上 的键槽宽度尺寸公差 带公差带,若都采用普通平键联结，根据表8.1得,58r6 轴上的键槽公差带为16N9。,45n7 轴上的键槽公差带为14N9。,2. 确定几何公差,与轴承内圈配合表面要求圆柱度公差，按0级轴承查表6.6, 得圆柱度公差值为0.005。,(4) 为保证55、58和45轴线与AB同轴，应 规定它们的径向圆跳动公差。根据齿轮精度为8级 和式（10.15）得tr= 0.3FP=0.30.07=0.021,按尺寸 大小类比法，得58的径向圆跳动公差tr= 0.022， 45的径向圆跳动公差tr= 0.017。,（5）58和45轴上的键槽对称度公差，按8级查 表4.16得公差值为0.02。,3. 确定表面粗糙度参数值,（1）255k6轴颈表面粗糙度查表6.7 ,得Ra上限值为0.8m；65两端面Ra上限值为3.2 m 。,（2） 45n7和58r6轴颈表面粗糙度Ra上限值为0.8 m (参考表5.7选取)。定位端面表面粗糙度Ra上限值分 别为3.2和1.6 m。,（3）52轴颈与密封件接触，此表面表面粗糙度一 般选Ra上限值为1.6 m。,(4) 45n7和58r6轴颈两键槽配合表面表面粗 糙度一般选Ra上限值为3.2 m； 键槽底部选6.3 m。,(5) 该轴其他表面粗糙度Ra上限值选为 12.5 m。,4. 确定未注尺寸公差和未注几何公差等级,（1）确定未注尺寸公差按GB/T1804m加工；,（2）确定未注几何公差按GB/T1184K加工。,5. 画出该轴的零件图并将述技术要求标注在图上,12.1.3 箱体的精度设计,现以图12.1减速器中下箱体为例来说明箱体 的精度设计。,1. 确定尺寸精度,（1）轴承孔的公差带,由图12.1可见，280和2100四孔与滚动轴承外圈配合，因此，四孔的公差带应由滚动轴承的精度、负荷大小和运转状态来确定。,轴承精度为0级，外圈承受定向轻负荷，根据表6.3得四孔公差带分别为,(2) 中心距允许偏差,齿轮副中心距a=150mm, 齿轮精度为8级，查表10.8得齿轮副中心距允许偏差为 fa=31.5m。,箱体中心距允许偏差为,（3）螺纹公差带,根据表9.7 选取安装轴承盖的M8螺孔为中等级优先选用的公差带6H（可省略标注）;箱座右侧安装油塞的M161.5螺孔公差带6H。,安装油标的M12螺孔精度要求较低，选粗糙级公差带7H,即M127H。,2. 确定几何公差,（1）箱体 280H7和2100H7的几何公差,为了保证齿轮传动载荷分布均匀性，故要规定轴线平行度公差。,根据齿轮载荷分布均匀性精度为7级和式 （10.10）、式（10.11）得（见本章齿轮精度设计）,箱体轴线平行度公差一般取：, 280H7和2100H7 圆柱度公差, 280H7和2100H7同轴度公差,为了保证配合性质的要求，对同一对（前后）孔应规定采用最大实体要求零形位公差给出同轴度公差。,由表6.6得80H7圆柱度公差为0.008； 100H7 圆柱度公差为0.01。,(2) 箱体结合面上螺栓孔的位置度公差,箱体盖和箱座用螺栓连接。因螺栓为M12,其 连接的孔为13，所以位置度公差为 t = 1,并采 用最大实体要求。,（3）箱体（与轴承盖配合的）两端面垂直度公差,两端面对孔的轴线垂直度公差取8级，查表4.15得0.08。,（5）固定轴承盖的螺纹孔位置度公差,固定螺钉为M8,通孔为9，则螺孔位置度公 差为,该位置度公差以箱体端面为第一基准，以孔的轴线为第二基准，并采用最大实体要求。,（4）箱体（与箱盖结合）表面的平面度公差,箱体表面的平面度公差取8级，查表4.13得 0.04。,3. 确定表面粗糙度参数值,（1） 按表6.7 选取280H7和2100H7孔表面粗糙度Ra上限值为1.6m，其端面的表面粗糙度Ra上限值为3.2m。,（2） 根据经验，箱盖与箱座结合表面的表面 粗糙度Ra上限值为6.3m，箱座底平面表面粗糙 度Ra上限值为12.5m。,（3） 其余表面的表面粗糙度Ra上限值为50m。,4. 确定箱体未注尺寸公差和几何公差,（1）未注尺寸公差按GB/T1804m加工；,（2）未注几何公差按GB/T1184K加工。,5. 将上述已确定的各项公差标注在箱体零件图上,12.2 装配图上标注的尺寸和配合代号,在装配图上应 标注的尺寸, 外形尺寸, 特性尺寸 如传动件的中心距, 安装尺寸, 有配合性质要求的尺寸,在装配图上一 般应标注的 配合代号, 孔、轴配合代号, 花键配合代号, 螺纹副配合代号等,12.2.1 减速器中重要结合面的配合尺寸,1. 圆锥滚子轴承与轴颈、箱体轴承孔的配合,（1） 对滚动轴承内圈、外圈分别与轴颈、外 壳孔相配合时，只需标注轴颈和外壳孔尺寸的公 差带代号。,齿轮轴、输出轴上的轴颈的公差带代号 （见本章轴的精度设计）分别为,（2）箱体轴承孔的公差带代号分别为,2. 轴承端盖与箱体轴承孔的配合,轴承端盖用于轴承外圈的轴向定位，它与外壳 孔的配合，只要求装配方便，因此，宜选间隙配合。,但此处配合要求不高，所以，轴承端盖圆柱面的公差等级可低23级。,由于外壳孔的公差带（H7）已经按轴承要求确定了。故应以外 壳孔为基准来选轴承端盖圆柱面的公差 带代号。,轴承端盖圆柱面和定位套筒孔的基本偏差代号 见表12.2所示。,表12.2 轴承端盖圆柱面、定位套筒孔的基本偏差,由表12.2 可确定本例中四处外壳孔与轴承端 盖圆柱面的配合分别为,3. 套筒孔与轴颈的配合,套筒用于从动齿轮与轴承内圈的轴向定位。,根据已经确定的轴颈基本偏差（ k）套筒孔 的基本偏差，见表12.2所示。套筒孔的标准公差比轴 颈的标准公差低23级。,表12.2 轴承端盖圆柱面、定位套筒孔的基本偏差,套筒孔与轴 颈的配合为,4. 传动齿轮基准孔与输出轴轴径的配合,考虑到输出轴上齿轮传递的扭矩较大，应采用过盈配合并加键联结。,已经确定了齿轮基准孔的公差带代号为58H7, 输出轴的公差带代号选为58r6。故齿轮基准孔与 轴的配合代号为,12.2.2 特性尺寸,减速器的特性尺寸主要是指传动件的中心距 及其上、下偏差。,如上所述，该减速器中斜齿轮传动中心距为 150,其上下偏差为0.0315，在装配图上应标注为,12.2.3 安 装 尺 寸,安装尺寸是指减速器在机械系统中与其他零部 件装配相关的尺寸。,安 装 尺 寸,(1) 减速器的中心高,(2) 箱体上地脚螺栓孔的直径及位置,(3) 减速器输入轴端部轴颈的公差带 代号及长度,(4) 减速器输出轴端部轴颈的公差带 代及长度等,