精密机械设计基础第十五章.ppt
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- 精密 机械设计 基础 第十五
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1、第十五章第十五章 零件的精度设计零件的精度设计与互换性与互换性参考文献参考文献u廖念钊等,廖念钊等,互换性与技术测量互换性与技术测量,计量,计量出版社,出版社,2002u孙玉芹、孙玉芹、孟兆新主编,孟兆新主编,机械精度设计基机械精度设计基础础科学出版社,科学出版社,2003u王伯平主编,王伯平主编,互换性与测量技术基础互换性与测量技术基础,机械工业出版社,机械工业出版社,2005 u甘永立主编,甘永立主编,几何量公差与检测几何量公差与检测,上,上海科学技术出版社,海科学技术出版社,1998u相关国家标准相关国家标准主要内容主要内容u第一节第一节 概述概述u第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计
2、u第三节第三节 形状与位置精度设计形状与位置精度设计u第四节第四节 表面粗糙度表面粗糙度u第五节第五节 典型零件的公差与配合标准简介典型零件的公差与配合标准简介第一节第一节 概述概述u机械精度设计概述机械精度设计概述 1.运动分析与计算。确定机器或机构的合理运动分析与计算。确定机器或机构的合理的传动系统,选择合适的机构或元件,满足的传动系统,选择合适的机构或元件,满足运动方面的要求。运动方面的要求。2.强度分析与计算。根据强度、刚度等设计强度分析与计算。根据强度、刚度等设计计算各个零件的基本尺寸和合理的结构。计算各个零件的基本尺寸和合理的结构。3.几何精度分析与计算。决定产品各个部件几何精度分
3、析与计算。决定产品各个部件的装配精度以及零件的几何参数和公差。的装配精度以及零件的几何参数和公差。第一节第一节 概述概述u公差公差 允许零件几何量的变动范围。允许零件几何量的变动范围。u互换性定义互换性定义 同一规格的零部件,按照规定的技术要同一规格的零部件,按照规定的技术要求制造,能够彼此相互替换使用而效果相求制造,能够彼此相互替换使用而效果相同,则称这样的零件具有互换性。同,则称这样的零件具有互换性。第一节第一节 概述概述u互换性的种类互换性的种类 1.完全互换性完全互换性 2.不完全互换性分组装配、修配、调整不完全互换性分组装配、修配、调整 降低加工成本降低加工成本dbAcaBC第一节第
4、一节 概述概述u标准标准 对需要协调统一的重复性事物(如产品、对需要协调统一的重复性事物(如产品、零部件)和概念(如术语、规则、方法、零部件)和概念(如术语、规则、方法、代号、量值等)所作的统一规定叫做标准。代号、量值等)所作的统一规定叫做标准。u标准化标准的贯彻、执行。标准化标准的贯彻、执行。u标准的级别标准的级别 国标(国标(GB)、行业标准、地方标准、)、行业标准、地方标准、企业标准企业标准第一节第一节 概述概述u优先数系优先数系 由十进制等比(由十进制等比(10101/n1/n)数列构成()数列构成(GB321GB32119801980优先数和优先数系优先数和优先数系)基本系列基本系列
5、 :R5R5、R10R10、R20R20、R40R40 补充系列补充系列 :R80R80(细分场合使用)(细分场合使用)派生系列:从某个优先系列中每隔几项选派生系列:从某个优先系列中每隔几项选取一个优先数组成新的系列。取一个优先数组成新的系列。R10/3(1)1.00,1.25,1.60,2.00,2.50,3.15,4.00,5.00,6.30,8.00,10.00,12.5,16.00,20,25,32.00,第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计u孔与轴孔与轴例例第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计u尺寸尺寸 尺寸尺寸:线性距离线性距离 基本尺寸基本尺寸D,d 实际尺寸实际尺寸Da,d
6、a 局部实际尺寸局部实际尺寸 极限尺寸:极限尺寸:Dmax,dmax,Dmin,dmin第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计u尺寸偏差和公差尺寸偏差和公差第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计u尺寸偏差和公差尺寸偏差和公差第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计u标准公差确定公差带的大小标准公差确定公差带的大小 20个精度等级,个精度等级,IT01,IT0,IT1 IT18u基本偏差:确定公差带的位置基本偏差:确定公差带的位置基本偏差系列基本偏差系列孔孔轴轴第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计u标准公差带标准公差带第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计u配合配合 基本尺寸相同且相互结合的孔和
7、轴的公基本尺寸相同且相互结合的孔和轴的公差带之间的关系。差带之间的关系。u配合的性质配合的性质 反映装配后松紧程度。反映装配后松紧程度。u间隙间隙X、过盈、过盈Yu配合公差:间隙或过盈允许的变化量配合公差:间隙或过盈允许的变化量Tf第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计u配合种类配合种类 孔孔轴轴轴轴轴轴间隙配合间隙配合过盈配合过盈配合过渡配合过渡配合轴轴轴轴轴轴轴轴第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计u配合制配合制 第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计一般、常用和优先孔公差带一般、常用和优先孔公差带第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计一般、常用和优
8、先轴公差带一般、常用和优先轴公差带第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计基孔制优先、常用配合基孔制优先、常用配合第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计基轴制优先、常用配合基轴制优先、常用配合H7K7P76f/7H256/725hK6/725hPf6h6h6第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计u公差配合的选择内容公差配合的选择内容 1.基准制的选择基准制的选择 首选基孔制;特殊情况基轴制。首选基孔制;特殊情况基轴制。2.公差等级的选择公差等级的选择满足使用要求的前满足使用要求的前 提下,尽量低的公差等级提下,尽量低的公差等级 孔与轴的工艺等价性;相配件或相关件孔与轴的工艺等价性;相配件或相关件
9、的结构和精度的一致性。的结构和精度的一致性。3.配合种类的选择配合种类的选择类比法类比法 根据国标,配合的性质、使用条件等。根据国标,配合的性质、使用条件等。例例第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计u线性尺寸的未注公差线性尺寸的未注公差 指在车间普通工艺条件下,机床设备一般指在车间普通工艺条件下,机床设备一般加工能力可保证的公差。加工能力可保证的公差。1.公差等级:(公差等级:(GB/T1804-2000)四个等级)四个等级 f级(精密级)、级(精密级)、m级(中等级)、级(中等级)、c级(粗糙级)、级(粗糙级)、v级(最粗级)级(最粗级)2.标注:图样上不注出,在图样上或技术文件标注:图样
10、上不注出,在图样上或技术文件上采用上采用GB1804的标准号和公差等级符号表示,的标准号和公差等级符号表示,如:如:GB1804-m。第三节第三节 形状与位置精度设计形状与位置精度设计u几何要素几何要素 组成机械零件的点、线、面。组成机械零件的点、线、面。要素的分类要素的分类 1.(结构特征)(结构特征)轮廓要素、中心要素轮廓要素、中心要素 2.(存在状态)(存在状态)理想要素、实际要素理想要素、实际要素 3.(检测关系)(检测关系)被测要素、基准要素被测要素、基准要素 4.(功能关系)(功能关系)单一要素、关联要素单一要素、关联要素 第三节第三节 形状与位置精度设计形状与位置精度设计u形位公
11、差形位公差第三节第三节 形状与位置精度设计形状与位置精度设计u形位公差带形位公差带第三节第三节 形状与位置精度设计形状与位置精度设计u形位公差的标注方法形位公差的标注方法 GBTll 821996规定,形位公差要规定,形位公差要求在矩形方框中给出,该方框由二格或多求在矩形方框中给出,该方框由二格或多格组成。框格中的内容从左到右按顺序填格组成。框格中的内容从左到右按顺序填写,框格内容包括:公差特征符号、公差写,框格内容包括:公差特征符号、公差值、基准及指引线等组成。值、基准及指引线等组成。u形状公差形状公差 单一实际要素的形状所允许的变动全量。单一实际要素的形状所允许的变动全量。直线度直线度 平
12、面度平面度 圆度圆度 圆柱度圆柱度 u轮廓度公差轮廓度公差 线轮廓度线轮廓度 面轮廓度面轮廓度第三节第三节 形状与位置精度设计形状与位置精度设计第三节第三节 形状与位置精度设计形状与位置精度设计u位置公差位置公差 关联实际要素的位置对基准所允许的变关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。动全量。分类(分类(根据关联要素对基准功能要求的不同)根据关联要素对基准功能要求的不同)定向公差定向公差 平行度平行度 垂直度垂直度 倾斜度倾斜度 定位公差定位公差 同轴度同轴度 对称度对称度 位置度位置度 跳动公差跳动公差 圆跳动圆跳动 全跳动全跳动 第三节第三节 形状与位置精度设计形状与位置精度设计u公差
13、带的特点公差带的特点形状公差带形状公差带是浮动的,即其位置和方向是是浮动的,即其位置和方向是不确定的;不确定的;定向公差带定向公差带相对于基准的方向是确定的,相对于基准的方向是确定的,但是离开其基准的距离是浮动的;但是离开其基准的距离是浮动的;定位公差定位公差带相对于基准的位置和方向都是带相对于基准的位置和方向都是确定的;确定的;跳动公差带跳动公差带两个同心圆的位置和半径差确两个同心圆的位置和半径差确定,具体位置随实际要素浮动。定,具体位置随实际要素浮动。第三节第三节 形状与位置精度设计形状与位置精度设计u公差带的特点公差带的特点定向公差带定向公差带能够自然地把同一要素的形状能够自然地把同一要
14、素的形状误差控制在其定向公差范围内;误差控制在其定向公差范围内;定位公差带定位公差带能够自然地把同一要素的形状能够自然地把同一要素的形状误差和定向误差控制在其定位公差范围内。误差和定向误差控制在其定位公差范围内。example第三节第三节 形状与位置精度设计形状与位置精度设计u公差原则:确定形位公差与尺寸公差之间公差原则:确定形位公差与尺寸公差之间关系的原则,分为关系的原则,分为独立原则独立原则、相关要求相关要求u公差原则的有关术语及定义公差原则的有关术语及定义体外(内)体外(内)作用尺寸作用尺寸最大实体尺寸最大实体尺寸 DM=Dmin;dM=dmax 最小实体尺寸最小实体尺寸 DL=Dmax
15、;dL=dmin 最大实体实效尺寸最大实体实效尺寸 最小实体实效尺寸最小实体实效尺寸理想边界理想边界 第三节第三节 形状与位置精度设计形状与位置精度设计u 独立原则独立原则 是指图样上给定的形位公差与尺寸公是指图样上给定的形位公差与尺寸公差彼此独立,相互无关并应分别满足要求。差彼此独立,相互无关并应分别满足要求。u在图样上不注出任何附加符号。在图样上不注出任何附加符号。第三节第三节 形状与位置精度设计形状与位置精度设计u相关要求:指图样上给定的尺寸公差与形相关要求:指图样上给定的尺寸公差与形位公差相互有关的要求位公差相互有关的要求。包容要求包容要求最大实体要求最大实体要求MMR最小实体要求最小
16、实体要求LMR可逆要求可逆要求RR第三节第三节 形状与位置精度设计形状与位置精度设计u形位公差选择的原则形位公差选择的原则 在满足零件功能要求的前提下,选取最在满足零件功能要求的前提下,选取最经济的公差值。经济的公差值。uGB/T11841996 形状和位置公差形状和位置公差 未未注公差值注公差值第三节第三节 形状与位置精度设计形状与位置精度设计u独立原则独立原则用于尺寸精度与形位精度精度要求相差用于尺寸精度与形位精度精度要求相差较大,需分别满足要求,或两者无联系,保证运较大,需分别满足要求,或两者无联系,保证运动精度、密封性,未注公差等场合。动精度、密封性,未注公差等场合。u包容要求包容要求
17、主要用于需严格保证配合性质的场合。主要用于需严格保证配合性质的场合。u最大实体要求最大实体要求用于中心要素,一般用于相配件要用于中心要素,一般用于相配件要求为可装配性的场合。求为可装配性的场合。u最小实体要求最小实体要求主要用于需要保证零件强度和最小主要用于需要保证零件强度和最小壁厚等场合。壁厚等场合。u可逆要求可逆要求与最大与最大(小小)实体要求联用,能充分利用实体要求联用,能充分利用公差带,扩大了被测要素实际尺寸的范围,提高公差带,扩大了被测要素实际尺寸的范围,提高了效益。在不影响使用性能的前提下可以选用。了效益。在不影响使用性能的前提下可以选用。R5R10R20R401.001.001.
18、001.001.061.121.121.181.251.251.251.321.401.401.501.601.601.601.601.701.801.801.902.002.002.002.122.242.242.362.502.502.502.502.652.802.803.003.153.153.153.353.553.553.754.004.004.004.004.254.504.504.755.005.005.005.305.605.606.006.306.306.306.306.707.107.107.508.008.008.008.509.009.009.5010.010.001
19、0.0010.00优先数系优先数系孔与轴孔与轴孔孔D1孔孔D2孔孔D3轴轴d第二节第二节 尺寸精度设计尺寸精度设计u公差等级和配合种类的选择方法公差等级和配合种类的选择方法 1.计算法计算法 根据力学理论计算确定极限间隙或过盈。根据力学理论计算确定极限间隙或过盈。2.实验法实验法 特别重要的配合,利用实验确定最佳工特别重要的配合,利用实验确定最佳工作性能所要求的极限间隙或过盈。作性能所要求的极限间隙或过盈。3.类比法类比法 一般精度设计的首选方法。一般精度设计的首选方法。活塞连杆机构活塞连杆机构活塞活塞连杆连杆活塞销活塞销注:h5上沿应和零线平齐。配合基本偏差各种基本偏差的特点及应用实例间隙配
20、合a(A)b(B)可得到特别大的间隙,应用很少。主要用于工作温度高、热变形大的零件配合,如发动机中活塞与缸套的配合为H9/a9 h(H)多与IT4IT11对应,广泛用于无相对转动的配合,一般的定位配合。若没有温度、变形的影响,也可用于精密滑动轴承,如车床尾座导向孔与滑动套筒的配合尾H6/h5过盈配合js(Js)多用于IT4IT7具有平均间隙的过渡配合,用于略有过盘的定位配合,如联轴器、齿圈与轮毂的配合,滚动轴承外圈与外壳孔的配合多用Js7。一般用手或木槌装配n(N)多用于IT4IT7平均过盈较大的配合,很少形成间隙。用于加键传递较大转矩的配合,如冲床上齿轮的孔与轴的配合。用槌子或压力机装配过渡
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