機(jī)械精度綜合設(shè)計(jì)CAI

1、機(jī)械精度設(shè)計(jì)綜合實(shí)例 中原工學(xué)院機(jī)電學(xué)院中原工學(xué)院機(jī)電學(xué)院一、公差與配合的選擇一、公差與配合的選擇 二、軸的形狀和位置公差選擇二、軸的形狀和位置公差選擇 三、軸的表面粗糙度及參數(shù)值的選擇三、軸的表面粗糙度及參數(shù)值的選擇 概概 述述 概概 述述概 述 機(jī)械幾何精度設(shè)計(jì)和選擇是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中機(jī)械幾何精度設(shè)計(jì)和選擇是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中一項(xiàng)很重要的工作。合理的選擇幾何精度不僅可一項(xiàng)很重要的工作。合理的選擇幾何精度不僅可以保證產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)互換性生產(chǎn)的順利進(jìn)行，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)互換性生產(chǎn)的順利進(jìn)行，而且還能降低產(chǎn)品成本，提高效益，做到優(yōu)質(zhì)、而且還能降低產(chǎn)品成本，提高效益，做到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗。高產(chǎn)、低

2、消耗。 本章將通過本章將通過減速器減速器設(shè)計(jì)實(shí)例，介紹通過類比設(shè)計(jì)實(shí)例，介紹通過類比法來選擇和確定機(jī)械幾何精度，包括公差與配合、法來選擇和確定機(jī)械幾何精度，包括公差與配合、形狀和位置公差、表面粗糙度等的選擇方法。形狀和位置公差、表面粗糙度等的選擇方法。一級圓柱齒輪減速器一級圓柱齒輪減速器 該減速器的作用是將原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)械相聯(lián)結(jié)，該減速器的作用是將原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)械相聯(lián)結(jié)，并通過鏈傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)減速要求，為一般用途機(jī)械。并通過鏈傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)減速要求，為一般用途機(jī)械。 根據(jù)使用要求，用類比法由根據(jù)使用要求，用類比法由表表5-45-4可確定，該減速可確定，該減速器中所用軸承的精度為器中所用軸承的精度為0

3、0級；由表級；由表7-37-3可確定該齒輪亦可確定該齒輪亦為一般精度等級為一般精度等級8 8級；但與之相配合的軸頸和箱體孔仍級；但與之相配合的軸頸和箱體孔仍按較為重要的配合對待，公差等級分別取為按較為重要的配合對待，公差等級分別取為IT6IT6（軸的（軸的軸頸處及與齒輪孔配合處）和軸頸處及與齒輪孔配合處）和IT7IT7（箱體孔，齒輪孔（箱體孔，齒輪孔處）。下面以大齒輪軸裝配處）。下面以大齒輪軸裝配( (動(dòng)畫動(dòng)畫) )為例說明尺寸公差為例說明尺寸公差與配合的選擇。與配合的選擇。一、公差與配合的選擇一、公差與配合的選擇大齒輪軸裝配實(shí)例動(dòng)畫大齒輪軸裝配實(shí)例動(dòng)畫齒輪軸上所需的配合齒輪軸上所需的配合 正

4、確地選擇軸承與軸、殼體孔的配合，對保證正確地選擇軸承與軸、殼體孔的配合，對保證機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提高軸承的使用壽命，充分利用軸機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提高軸承的使用壽命，充分利用軸承的承載能力具有很大關(guān)系，而國標(biāo)推薦的與軸承承的承載能力具有很大關(guān)系，而國標(biāo)推薦的與軸承相配的軸和殼體孔的代號如相配的軸和殼體孔的代號如表表5-85-8，具體代號選擇，具體代號選擇應(yīng)綜合考慮以下因素：應(yīng)綜合考慮以下因素：1 1、負(fù)荷類型、負(fù)荷類型 局部載荷局部載荷、循環(huán)載荷循環(huán)載荷、擺動(dòng)載荷擺動(dòng)載荷；2 2、負(fù)荷的大小負(fù)荷的大小 考慮以上因素并根據(jù)考慮以上因素并根據(jù)表表5-95-9可確定該軸承內(nèi)圈可確定該軸承內(nèi)圈與軸頸處的配合代號

5、為與軸頸處的配合代號為60k660k6。軸承內(nèi)圈與軸頸處的配合軸承內(nèi)圈與軸頸處的配合表表5-9圖圖 a 外圈固定外圈固定 內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)時(shí)內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)時(shí) 內(nèi)圈承受的是 循環(huán)載荷 外圈承受的是 局部載荷 對循環(huán)載荷，由于載荷順次地作用在滾道套圈的整個(gè)圓周上，為避免徑向跳動(dòng)引起振動(dòng)和噪聲，應(yīng)采用過盈配合或較緊的過渡配合。 對局部載荷，由于載荷方向始終不變地作用在滾道的某局部區(qū)域，應(yīng)采用小間隙配合或較松的過渡配合（以使套圈在滾動(dòng)體的作用下，相對于Fr發(fā)生稍微轉(zhuǎn)動(dòng)，以免套圈在Fr對應(yīng)處先磨損，可延長軸承的使用壽命。Fr圖 a 外圈固定 內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)時(shí)圖圖 b 內(nèi)圈固定內(nèi)圈固定 外圈旋轉(zhuǎn)時(shí)外圈旋轉(zhuǎn)時(shí) 內(nèi)圈承受局部載荷

6、 外圈承受循環(huán)載荷 Fr圖 b 內(nèi)圈固定 外圈旋轉(zhuǎn)時(shí)選用小間隙或較松的過渡配合選用過盈配合或較緊的過渡配合圖圖 c 外圈固定外圈固定 內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)時(shí)內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)時(shí) 內(nèi)圈承受循環(huán)載荷 外圈承受擺動(dòng)載荷 ABFr圖 c 外圈固定 內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)時(shí) 對擺動(dòng)載荷，由于外套圈固定，載荷相對于外套圈始終在一定弧區(qū)AB內(nèi)擺動(dòng)，故應(yīng)采用與循環(huán)負(fù)荷相同或略松的配合。 為了保證該齒輪軸在受熱伸長時(shí)有軸向游隙，為了保證該齒輪軸在受熱伸長時(shí)有軸向游隙，采用軸承外圈為游動(dòng)套圈并且通過調(diào)整軸承蓋與采用軸承外圈為游動(dòng)套圈并且通過調(diào)整軸承蓋與箱體連接處的墊片來實(shí)現(xiàn)。因此軸承外圈與箱體箱體連接處的墊片來實(shí)現(xiàn)。因此軸承外圈與箱體孔之間采用最松

7、的過渡配合，由孔之間采用最松的過渡配合，由表表5-85-8、表表5-105-10，此處箱體孔的公差帶取為此處箱體孔的公差帶取為J7J7（也可取為（也可取為H7H7）。）。（如圖如圖1 1） 軸承外圈與箱體孔之間的配合軸承外圈與箱體孔之間的配合95J7表表5-10 為了保證軸承蓋裝拆方便，加之定心精度又不高，為了保證軸承蓋裝拆方便，加之定心精度又不高，應(yīng)采用間隙配合（間隙稍大一些）?？紤]到為使箱體應(yīng)采用間隙配合（間隙稍大一些）。考慮到為使箱體孔制造方便，箱體孔應(yīng)為光孔，因公差帶已按滾動(dòng)軸孔制造方便，箱體孔應(yīng)為光孔，因公差帶已按滾動(dòng)軸承與外圈相配選定配合代號為承與外圈相配選定配合代號為95J795

8、J7，因此，軸承蓋，因此，軸承蓋所選定的公差帶為所選定的公差帶為95f995f9（因?yàn)榇颂庨g隙的變動(dòng)不影（因?yàn)榇颂庨g隙的變動(dòng)不影響其使用要求，選擇較低的公差等級給加工制造帶來響其使用要求，選擇較低的公差等級給加工制造帶來方便，符合經(jīng)濟(jì)性要求）。在裝配圖上軸承蓋與箱體方便，符合經(jīng)濟(jì)性要求）。在裝配圖上軸承蓋與箱體孔之間的配合代號為孔之間的配合代號為95J7/ f995J7/ f9（該配合代號屬于根（該配合代號屬于根據(jù)使用要求選定的非基準(zhǔn)制任意配合類型）（據(jù)使用要求選定的非基準(zhǔn)制任意配合類型）（如圖如圖1 1 ）。）。 軸承蓋與箱體孔之間的配合軸承蓋與箱體孔之間的配合95J760k695J7/f9

9、 該套筒的作用是將軸上零件隔開以防止軸上零該套筒的作用是將軸上零件隔開以防止軸上零件發(fā)生軸向移動(dòng)。為使套筒裝拆便利，一般采用較低件發(fā)生軸向移動(dòng)。為使套筒裝拆便利，一般采用較低的公差等級和較大的最小間隙。因該處軸頸與滾動(dòng)軸的公差等級和較大的最小間隙。因該處軸頸與滾動(dòng)軸承內(nèi)圈相配，配合代號已確定為承內(nèi)圈相配，配合代號已確定為60k660k6，考慮到加工，考慮到加工方便，套筒孔的公差帶按非基準(zhǔn)制任意配合類型選取方便，套筒孔的公差帶按非基準(zhǔn)制任意配合類型選取為為D11D11。即它與軸的配合代號為。即它與軸的配合代號為60D11/k660D11/k6。（。（如圖1） 套筒與軸之間的配合套筒與軸之間的配合

10、95J760k695J7/f960D11/k660k6 由于該齒輪與齒輪軸之間由鍵來傳遞運(yùn)由于該齒輪與齒輪軸之間由鍵來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，但是，為了保證連接可靠和較好動(dòng)和動(dòng)力，但是，為了保證連接可靠和較好的定心精度，應(yīng)選用的定心精度，應(yīng)選用70H7/r670H7/r6小過盈配合或小過盈配合或較緊的過渡配合較緊的過渡配合70H7/n6 70H7/n6 。（。（如圖1） 齒輪與齒輪軸之間的配合齒輪與齒輪軸之間的配合95J760k695J7/f960D11/k670H7/n660k6 由于該半聯(lián)軸器與齒輪軸之間由鍵來由于該半聯(lián)軸器與齒輪軸之間由鍵來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，但是，為了保證連接可傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，但是

11、，為了保證連接可靠和較好的定心精度，所選配合應(yīng)該偏緊靠和較好的定心精度，所選配合應(yīng)該偏緊一些，過盈量應(yīng)該適當(dāng)增大。按聯(lián)軸器標(biāo)一些，過盈量應(yīng)該適當(dāng)增大。按聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)推薦選用準(zhǔn)推薦選用60H7/r660H7/r6。（。（如圖如圖1 1） 半聯(lián)軸器與軸之間的配合半聯(lián)軸器與軸之間的配合95J760k695J7/f960D11/k670H7/n650H7/r660k6 綜合以上分析，該齒輪軸處的配合代號標(biāo)準(zhǔn)圖樣標(biāo)注如圖如圖1 1： 尺寸公差與配合的標(biāo)注尺寸公差與配合的標(biāo)注95J7/f960D11/k670H7/n650H7/r660k560k595J795J7二、軸的形狀和位置公差選擇二、軸的形狀和位置

12、公差選擇 二、軸的形狀和位置公差選擇二、軸的形狀和位置公差選擇 零部件的形位誤差對機(jī)器或儀器的正常工作有很大影響。為了保證該減速器的正常工作，應(yīng)，應(yīng)根據(jù)齒輪軸的使用要求合理選擇其形位公差項(xiàng)目和公差原則，并在圖樣上給出正確的標(biāo)注，才能保證軸上零部件的正確安裝和使用，這對保證減速器的功能要求、延長其使用壽命，降低零件的制造費(fèi)用都有很大影響。 通常根據(jù)對零件使用要求的分析，采用類比法確定。本節(jié)以減速器中輸出軸（動(dòng)畫動(dòng)畫）為例，討論形位公差的選用和標(biāo)注。輸出軸軸上零部件安裝情況如圖如圖2 2所示。大齒輪軸裝配實(shí)例動(dòng)畫大齒輪軸裝配實(shí)例動(dòng)畫12-50k6圓柱面圓柱面大齒輪軸軸上零部件安裝情況大齒輪軸軸上零

13、部件安裝情況ABEDGFC 該軸A、B兩處圓柱面用以安裝軸承，并通過軸承將軸安裝在減速器箱體中，其軸線是該軸的裝配基準(zhǔn)。為了使軸和軸承工作運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、受載均勻和便于裝配，對2-60k6圓柱面的軸線應(yīng)規(guī)定同軸度公差。但是考慮到測量方便，這里用2-60k6圓柱面的徑向圓跳動(dòng)公差代替。為了使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)重合，選擇2-60k6圓柱面的軸線作為基準(zhǔn)。徑向圓跳動(dòng)公差值查表3-10選取并確定采用6級，其值為0.015mm。因?yàn)?-60k6圓柱面是較重要的配合面，為保證配合性質(zhì)，該表面的實(shí)際輪廓不得超越最大實(shí)體邊界（即采用包容原則）。軸C處為軸承靠位用軸肩，為保證軸承的旋轉(zhuǎn)精度，應(yīng)提出端面圓跳動(dòng)公差，由表

14、5-11確定為0.015mm。標(biāo)標(biāo)注注如圖如圖2 2。12-50k6圓柱面圓柱面1.1.2-60k62-60k6圓柱面圓柱面0.015 A-B60k660k6ABE0.015 A-B0.015 A-B 該軸E處圓柱面是用以安裝齒輪的面，其軸線是齒輪的裝配基準(zhǔn)。為了控制其形狀誤差和對2-60k6公共軸線的同軸度誤差，使齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確，并考慮測量方便，規(guī)定了該圓柱面對2-60k6公共軸線的徑向圓跳動(dòng)公差，查表3-10其公差為0.015mm（按6級）。另外，該圓柱面也是比較重要的配合面，為了保證配合性質(zhì)，該表面的尺寸公差與形狀公差也采用包容原則。該軸D處為齒輪軸向靠位用軸肩，為保證齒輪左端面嚴(yán)密貼

15、合，應(yīng)提出端面圓跳動(dòng)要求，查表3-10其公差值按7級精度選取為0.025mm，正確標(biāo)注如圖如圖2 2。2.70n6圓柱面圓柱面0.015 A-B60k660k6ABE0.015 A-B0.015 A-B0.015 A-B0.025 A-BE70n6E 該圓柱面軸線是安裝半聯(lián)軸器的裝配基準(zhǔn)。該圓柱面軸線是安裝半聯(lián)軸器的裝配基準(zhǔn)。對該圓柱面亦提出了對對該圓柱面亦提出了對2-60k62-60k6圓柱面軸線的圓柱面軸線的徑向圓跳動(dòng)公差，查表徑向圓跳動(dòng)公差，查表3-103-10其公差值為其公差值為0.012mm0.012mm（按（按6 6級）。該軸級）。該軸G G處為半聯(lián)軸器軸向定位用軸處為半聯(lián)軸器軸向

16、定位用軸肩，為保證肩，為保證半聯(lián)軸器順利裝配，應(yīng)對該軸肩提半聯(lián)軸器順利裝配，應(yīng)對該軸肩提出端面圓跳動(dòng)公差，出端面圓跳動(dòng)公差，查表查表3-103-10其公差值按其公差值按7 7級精級精度選取為度選取為0.020mm0.020mm，標(biāo)注，標(biāo)注如圖如圖2 2。3 350r650r6圓柱面圓柱面0.015 A-B60k660k6ABE0.015 A-B0.015 A-B0.015 A-B0.025 A-BE70n6E50r6E0.020 A-B0.012 A-B 它們是用以安裝普通平鍵的，是鍵的裝配基它們是用以安裝普通平鍵的，是鍵的裝配基準(zhǔn)。為了使鍵受載均勻和便于拆裝，規(guī)定了鍵槽準(zhǔn)。為了使鍵受載均勻和

17、便于拆裝，規(guī)定了鍵槽的中心平面分別對各自所在軸的軸線的對稱度公的中心平面分別對各自所在軸的軸線的對稱度公差。差。 對稱度公差數(shù)值，根據(jù)普通平鍵的公差標(biāo)準(zhǔn)對稱度公差數(shù)值，根據(jù)普通平鍵的公差標(biāo)準(zhǔn)確定為確定為0.02mm0.02mm（按（按8 8級選定）級選定）, ,標(biāo)注標(biāo)注如圖如圖2 2。4.4.寬度分別為寬度分別為14mm14mm和和16mm16mm的鍵槽的鍵槽0.015 A-B60k660k6ABE0.015A-B0.015A-B0.015A-B0.025 A-B70n650r60.020 A-B0.012A-BEEE64.50-0.02140450-0. 2-0.0431600.02A-B-

18、0.0410.02A-B三、零件表面粗糙度及參數(shù)值的選擇三、零件表面粗糙度及參數(shù)值的選擇 表面粗糙度參數(shù)值的選擇，應(yīng)從零件的使用要求、與尺寸公差及形狀公差相協(xié)調(diào)以及加工經(jīng)濟(jì)性這三個(gè)方面去考慮。選擇方法一般采用類比法。下面仍以齒輪減速器中大齒輪軸為例，討論表面粗糙度的選用和標(biāo)注。三、軸的表面粗糙度及參數(shù)值的選擇三、軸的表面粗糙度及參數(shù)值的選擇1.與軸承、齒輪、半聯(lián)器配合的表面與軸承、齒輪、半聯(lián)器配合的表面 這些（這些（如圖如圖2 2）表面屬工作表面中重要表）表面屬工作表面中重要表面，要求與其配合件之間配合性質(zhì)穩(wěn)定、可面，要求與其配合件之間配合性質(zhì)穩(wěn)定、可靠，故表面粗糙度的數(shù)值應(yīng)取較小值，同時(shí)靠，

19、故表面粗糙度的數(shù)值應(yīng)取較小值，同時(shí)該數(shù)值還應(yīng)和尺寸公差相協(xié)調(diào)，采用該數(shù)值還應(yīng)和尺寸公差相協(xié)調(diào)，采用RaRa值不值不大于大于1.6m1.6m。0.015 A-B60k660k6ABE0.015A-B0.015A-B0.025A-B70n650r60.020 A-B0.012A-BEEE-0.0431600.02A-B64.50-0.02-0.0411400.02A-B450-0. 21.61.61.61.63.23.23.23.23.23.2其余：其余：12.5 這些表面都屬軸的工作表面中的次重要表這些表面都屬軸的工作表面中的次重要表面，即不是配合面，與相連的零件之間沒有相面，即不是配合面，與相連的零件之間沒有相對運(yùn)動(dòng)，從加工經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，選取對運(yùn)動(dòng)，從加工經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，選取RaRa值不值不大于大于3.2m3.2m。正確標(biāo)注。正確標(biāo)注如圖如圖2 2。2.各軸肩表面各軸肩表面0.015 A-B60k660k6ABE0.015A-B0.015A-B0.025A-B70n650r60.020 A-B0.012A-BEEE-0.0431600.02A-B64.50-0.02-0.0411400.02A-B450-0. 21.61.61.61.63.23.