20第12章_机械零件的_精度设计_____.ppt

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1、第第 12 章章 机机 械械 零零 件件 的的 精精 度度 设设 计计内内 容容 提提 要要1.机械零件精度设计的内容及选用；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：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；）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；）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。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；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；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。装配图上标注的尺寸和配合

2、代号。112.1 典典 型型 零零 件件 的的 精精 度度 设设 计计 我们以齿轮减速器为例来说明机械零件的精我们以齿轮减速器为例来说明机械零件的精度设计问题。度设计问题。减速器的主要技术参数如表减速器的主要技术参数如表12.1所示。所示。08634200379203.9514504.0齿轮齿轮变位变位系数系数 齿轮螺旋齿轮螺旋 角角 齿轮齿轮齿形齿形 角角 n齿轮齿轮法向法向模数模数 mn从动从动 齿轮齿轮齿数齿数 z2主动主动 齿轮齿轮齿数齿数 z1传动传动 比比 i输入输入 转速转速/r*min-1输入输入功率功率/kW 从动齿轮宽度从动齿轮宽度 b=60mm,其基准孔的公称尺其基准孔的

3、公称尺寸为寸为58mm,滚动轴承孔的跨距滚动轴承孔的跨距 L=100 mm,齿轮齿轮为钢制，箱体材料为铸铁。为钢制，箱体材料为铸铁。212.1.1 齿轮的精度设计齿轮的精度设计 齿轮的齿轮的精度设计精度设计1.齿轮的齿轮的精度等级精度等级2.齿轮和齿坯的齿轮和齿坯的尺寸精度尺寸精度3.齿轮和齿坯的齿轮和齿坯的几何精度几何精度4.齿轮和齿坯的齿轮和齿坯的表面粗糙度表面粗糙度31.确定齿轮的精度等级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。确定齿轮精度等级的方法采用类比法。见表见表10.4所示，所示，减速器用齿轮精度等级为减速器用齿轮精度等级为69级。级。计算齿轮圆周线速度，确定其平稳性

4、精度。计算齿轮圆周线速度，确定其平稳性精度。4从动轮转速为从动轮转速为从动轮分度圆直径为从动轮分度圆直径为5根据根据v=4.6 m/s查表查表10.5得平稳性精度为得平稳性精度为:8 级级。运动精度要求不高，故也运动精度要求不高，故也选选8级级；载荷分布均匀；载荷分布均匀性精度一般不低于平稳性精度，我们性精度一般不低于平稳性精度，我们选选7级级。62.确定齿轮必检偏差项目的允许值确定齿轮必检偏差项目的允许值运动准确性运动准确性:齿距累积总偏差齿距累积总偏差 FP=平稳性：平稳性：单个齿距偏差单个齿距偏差 fpt =齿廓总偏差齿廓总偏差 F=载荷分布均匀性：载荷分布均匀性：螺旋线总偏差螺旋线总偏

5、差 F=由表由表10.1、和、和 表表10.2(在下页在下页)得：得：0.070.0180.0250.0212008)单个齿距偏差单个齿距偏差齿距累积齿距累积总偏差总偏差FP齿廓总偏差齿廓总偏差72008)螺旋线总偏差螺旋线总偏差83.确定齿轮的最小法向侧隙和齿厚上、下偏差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）最小法向侧隙根据中心距根据中心距a查表查表10.6。用插入法得用插入法得 jbnmin=0.155mm。2008)9(2)齿厚上、下偏差的计算齿厚上、下偏差的计算 由表由表10.1和表和表10.2查得查得 fpt1=17m,fpt2=18m,F=21 m 和和 L=1

6、00,b=60。将上述数据代入上式将上述数据代入上式(10.4)由表由表10.8得得 fa=31.5 m。上偏差：上偏差：10将上述数据将上述数据:代人式代人式(10.5)得齿厚上偏差为得齿厚上偏差为11 下偏差下偏差：由表由表10.7 求求 br12(3)公法线长度及其上、下偏差的计算公法线长度及其上、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。偏差代替齿厚上、下偏差。公法线长度按下式计算公法线长度按下式计算端面分度圆压力角端面分度圆压力角 t 为为13引用齿数引用齿数 z按下式计算按下式计算跨齿数跨齿数 k按下式计算

7、按下式计算则14 根据根据Esns=-0.110、Esni=-0.223和和 Fr=0.056代入代入式（式（10.8），可得公法线长度上、下偏差为），可得公法线长度上、下偏差为 按计算结果，按计算结果，在图样上的标注为在图样上的标注为154.确定齿坯精度确定齿坯精度(1)基准孔的尺寸公差和几何公差基准孔的尺寸公差和几何公差由表由表10.10得基准孔得基准孔58的尺寸公差为的尺寸公差为IT7即即58H7 =EE 基准孔的尺寸公差基准孔的尺寸公差16 基准孔的几何公差基准孔的几何公差 根据式（根据式（10.12）和式（）和式（10.13）计算值中较）计算值中较小的值为基准孔的圆柱度公差小的值为基

8、准孔的圆柱度公差为便于加工，取为便于加工，取 =0.00317(2)齿顶园的尺寸公差和几何公差齿顶园的尺寸公差和几何公差 齿顶园的尺寸公差齿顶园的尺寸公差由表由表10.10得齿顶园（作基准）的尺寸公差为得齿顶园（作基准）的尺寸公差为IT818 齿顶园的几何公差齿顶园的几何公差齿顶园的圆柱度公差值为齿顶园的圆柱度公差值为=0.003（同基准孔）（同基准孔）由式（由式（10.15）得齿顶圆对基准孔轴线的圆跳）得齿顶圆对基准孔轴线的圆跳动公差为动公差为=0.3FP=0.30.07=0.021 如果齿顶园不做基准时，其尺寸公差带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。

9、图样上不必给出注出几何公差。19(3)基准端面的圆跳动公差基准端面的圆跳动公差 由式（由式（10.14）得基准端面对基准孔轴线的）得基准端面对基准孔轴线的圆跳动公差为圆跳动公差为5.确定齿轮副精度确定齿轮副精度（1）齿轮副中心距极限偏差齿轮副中心距极限偏差由表由表10.8查得查得 fa=0.0315则在图样上标注为则在图样上标注为20（2）轴线平行度偏差轴线平行度偏差 由式（由式（10.11）得垂直平面上的平行度偏差最大）得垂直平面上的平行度偏差最大值为值为 由式（由式（10.10）得轴线平面上的平行度偏差最）得轴线平面上的平行度偏差最大值为大值为216.确定齿轮内孔键槽尺寸及其极限偏差确定齿

10、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。齿轮内孔与轴结合采用普通平键正常联结。根据齿轮内孔为根据齿轮内孔为58查表查表8.1，键槽宽度公差带为键槽宽度公差带为16JS9=160.0215,t2=4.3,图上标准尺寸为图上标准尺寸为22 键槽配合表面的中心平面对基准孔轴线对称度键槽配合表面的中心平面对基准孔轴线对称度公差取公差取8级和级和 b=16,查表查表4.16得得对称度公差值为对称度公差值为 t=0.02。表4.16237.确定齿轮各部分的表面粗糙度参数值确定齿轮各部分的表面粗糙度参数值（1）齿面齿面(表表10.11）：齿面表面粗糙度为齿面表面粗糙度为 Ra1.25

11、m24（2）基准孔基准孔（表10.12）：Ra的上限值为的上限值为1.252.5m 取取2 m。25(3)基准端面和顶圆基准端面和顶圆(表表10.12）：取取3.2 m。(4)键槽键槽（5）其余表面其余表面 ：Ra12.5m。基准端面和顶圆基准端面和顶圆Ra的上限值为的上限值为2.55m配合表面：配合表面：Ra3.2m；非配合表面：非配合表面：Ra6.3m。268.确定齿轮的未注尺寸公差和未注几何公差确定齿轮的未注尺寸公差和未注几何公差（1）未注尺寸公差按未注尺寸公差按GB/T1804给出给出 取中等级取中等级m。（2）未注几何公差按未注几何公差按GB/T1184给出给出 取中等级取中等级K。

12、9.齿轮工作图齿轮工作图(在下页在下页)272812.1.2 轴轴 的的 精精 度度 设设 计计 轴类零件的精度设计应根据与轴相配合零件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（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地确定轴的各部位的尺寸公差、几何公差和表面尺寸公差、几何公差和表面粗糙度参数值粗糙度参数值。我们以图我们以图12.1减速器的输出轴为例来说明轴的减速器的输出轴为例来说明轴的精度设计。精度设计。554552555862295545525558651.确定尺寸精度确定尺寸精度（1）55（与与0级滚动轴承内圈配合）轴颈尺寸公差级

13、滚动轴承内圈配合）轴颈尺寸公差属于轻负荷属于轻负荷。轴承工作时承受定向负荷作用。内圈与轴一起转轴承工作时承受定向负荷作用。内圈与轴一起转动，故内圈承受旋转负荷。根据表动，故内圈承受旋转负荷。根据表6.2 得两轴颈的得两轴颈的公差带代号为公差带代号为55k6 。E55k6E30554552555865(2)58（与齿轮基准孔的配合）轴颈与齿轮基准孔的配合）轴颈 的尺寸公差带的尺寸公差带 根据齿轮最高精度等级为根据齿轮最高精度等级为7级，查表级，查表10.10得得内孔尺寸公差为内孔尺寸公差为IT7，与其配合的轴为与其配合的轴为IT6。根据表根据表3.10 可选轴的基本偏差代号为可选轴的基本偏差代号

14、为r,则轴的公则轴的公差带代号为差带代号为58r6 。其配合代号为其配合代号为58H7/r6。E58r6E31（3）45（与与IT9齿轮基准孔的配合）轴颈的齿轮基准孔的配合）轴颈的 尺寸公差带尺寸公差带 同理同理(同同58）可选可选45轴颈轴颈与齿轮基准孔的与齿轮基准孔的配合代号为配合代号为55455255586545n7 E45H8/n732(4)58r6 和45n7轴上轴上 的键槽宽度尺寸公差的键槽宽度尺寸公差 带公差带带公差带若都采用普通平键联结，根据表若都采用普通平键联结，根据表8.1得得58r6 轴上的键槽公差带为轴上的键槽公差带为16N9。45n7 轴上的键槽公差带为轴上的键槽公差

15、带为14N9。5545n7525558r66514N916N9332.确定几何公差确定几何公差（1）与轴承内圈、齿轮内孔配合轴颈表面，故）与轴承内圈、齿轮内孔配合轴颈表面，故 采用包容要求采用包容要求 。(2)与轴承内圈配合表面要求圆柱度公差，按与轴承内圈配合表面要求圆柱度公差，按0级轴级轴承查表承查表6.6,得圆柱度公差值为得圆柱度公差值为0.005。（3）65轴肩两端面对轴肩两端面对55k6 两轴线的公共基准两轴线的公共基准 AB轴向圆跳动公差，由表轴向圆跳动公差，由表6.6查得为查得为0.015。526545 n758 r655 k655 k6BA34(4)为保证为保证55、58和和45

16、轴线与轴线与AB同轴，应同轴，应 规定它们的径向圆跳动公差。根据齿轮精度为规定它们的径向圆跳动公差。根据齿轮精度为8级级 和式（和式（10.15）得）得tr=0.3FP=0.30.07=0.021,按尺寸按尺寸 大小类比法，得大小类比法，得58的径向圆跳动公差的径向圆跳动公差tr=0.022，45的径向圆跳动公差的径向圆跳动公差tr=0.017。14N9526545 n758 r655 k655 k6BA16N9（5）58和和45轴上的键槽对称度公差，按轴上的键槽对称度公差，按8级查级查 表表4.16得公差值为得公差值为0.02。353.确定表面粗糙度参数值确定表面粗糙度参数值526555k6

17、45n758r655k6（1）255k6轴颈表面粗糙度查表轴颈表面粗糙度查表6.7,得得Ra上限值为上限值为0.8m；65两端面两端面Ra上限值为上限值为3.2 m。（2）45n7和和58r6轴颈表面粗糙度轴颈表面粗糙度Ra上限值为上限值为0.8 m (参考表参考表5.7选取选取)。定位端面表面粗糙度定位端面表面粗糙度Ra上限值分上限值分 别为别为3.2和和1.6 m。（3）52轴颈与密封件接触，此表面表面粗糙度一轴颈与密封件接触，此表面表面粗糙度一 般选般选Ra上限值为上限值为1.6 m。36(4)45n7和和58r6轴颈两键槽轴颈两键槽配合表面配合表面表面粗表面粗 糙度一般选糙度一般选Ra

18、上限值为上限值为3.2 m；键槽底部键槽底部选选6.3 m。(5)该轴其他表面粗糙度该轴其他表面粗糙度Ra上限值选为上限值选为 12.5 m。526555k645n758r655k6375545525558654.确定未注尺寸公差和未注几何公差等级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）确定未注尺寸公差按GB/T1804m加工；加工；（2）确定未注几何公差按）确定未注几何公差按GB/T1184K加工。加工。385.画出该轴的零件图并将述技术要求标注在图上画出该轴的零件图并将述技术要求标注在图上3912.1.3 箱体的精度设计箱体的精度设计 现以图现以图12.1减速器中下箱体

19、为例来说明箱体减速器中下箱体为例来说明箱体的精度设计。的精度设计。1.确定尺寸精度确定尺寸精度（1）轴承孔的公差带）轴承孔的公差带 由图由图12.1可见，可见，280和和2100四孔与滚动轴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。精度、负荷大小和运转状态来确定。轴承精度为轴承精度为0级，外圈承受定向轻负荷，根据级，外圈承受定向轻负荷，根据表表6.3得四孔公差带分别为得四孔公差带分别为2100H7()280H7（)40(2)中心距允许偏差中心距允许偏差 齿轮副中心距齿轮副中心距a=150mm,齿轮精度为齿

20、轮精度为8级，查级，查表表10.8得齿轮副中心距允许偏差为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箱体中心距允许偏差为（3）螺纹公差带）螺纹公差带 根据表根据表9.7 选取安装轴承盖的选取安装轴承盖的M8螺孔为中等级优螺孔为中等级优先选用的公差带先选用的公差带6H（可省略标注（可省略标注）;箱座右侧安装油箱座右侧安装油塞的塞的M161.5螺孔公差带螺孔公差带6H。安装油标的安装油标的M12螺孔精度要求较低，选粗糙级公螺孔精度要求较低，选粗糙级公差带差带7H,即即M127H。412.确定几何公差确定几何公差（1）箱体）箱体 280H7和和2100H7的几何公差的几何公差为

21、了保证齿轮传动载荷分布均匀性，故要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。规定轴线平行度公差。根据齿轮载荷分布均匀性精度为根据齿轮载荷分布均匀性精度为7级和式级和式（10.10）、式（）、式（10.11）得（见本章齿轮精度设计）得（见本章齿轮精度设计）箱体轴线平行度公差一般取：箱体轴线平行度公差一般取：42 280H7和和2100H7 圆柱度公差圆柱度公差 280H7和和2100H7同轴度公差同轴度公差 为了保证配合性质的要求，对同一对（前后）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孔应规定采用最大实体要求零形位公差给出同轴度公差公差

22、。2100H7280H7由表由表6.6得得80H7圆柱度公差为圆柱度公差为0.008；100H7 圆柱度公差为圆柱度公差为0.01。43(2)箱体结合面上螺栓孔的位置度公差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。因螺栓为箱体盖和箱座用螺栓连接。因螺栓为M12,其其连接的孔为连接的孔为13，所以位置度公差为所以位置度公差为 t=1,并采并采用最大实体要求。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）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两端面对孔的轴线垂直度公差取8级，查表级，查表4.15得得0.08。44（5）固定轴承盖的螺纹孔位

23、置度公差）固定轴承盖的螺纹孔位置度公差 固定螺钉为固定螺钉为M8,通孔为通孔为9，则螺孔位置度公则螺孔位置度公 差为差为 该位置度公差以箱体端面为第一基准，以孔的轴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。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（与箱盖结合）表面的平面度公差箱体表面的平面度公差取箱体表面的平面度公差取8级，查表级，查表4.13得得 0.04。453.确定表面粗糙度参数值确定表面粗糙度参数值 （1）按表按表6.7 选取选取280H7和和2100H7孔表面孔表面粗糙度粗糙度Ra上限值为上限值为1.6m，其其

24、端面端面的表面粗糙度的表面粗糙度Ra上上限值为限值为3.2m。（2）根据经验，箱盖与箱座根据经验，箱盖与箱座结合表面结合表面的表面的表面粗糙度粗糙度Ra上限值为上限值为6.3m，箱座箱座底平面底平面表面粗糙表面粗糙度度Ra上限值为上限值为12.5m。（3）其余表面其余表面的表面粗糙度的表面粗糙度Ra上限值为上限值为50m。4.确定箱体未注尺寸公差和几何公差确定箱体未注尺寸公差和几何公差（1）未注尺寸公差按）未注尺寸公差按GB/T1804m加工加工；（2）未注几何公差按）未注几何公差按GB/T1184K加工加工。465.将上述已确定的各项公差标注在箱体零件图上将上述已确定的各项公差标注在箱体零件

25、图上4712.2 装配图上标注的尺寸和配合代号装配图上标注的尺寸和配合代号在装配图上应在装配图上应 标注的标注的尺寸尺寸 外形尺寸外形尺寸 特性尺寸特性尺寸 如传动件的中心距如传动件的中心距 安装尺寸安装尺寸 有配合性质要求的尺寸有配合性质要求的尺寸在装配图上一在装配图上一 般应标注的般应标注的 配合代号配合代号 孔、轴配合代号孔、轴配合代号 花键配合代号花键配合代号 螺纹副配合代号等螺纹副配合代号等4812.2.1 减速器中重要结合面的配合尺寸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、外对

26、滚动轴承内圈、外圈分别与轴颈、外壳孔相配合时，壳孔相配合时，只需标注轴颈和外壳孔尺寸的公只需标注轴颈和外壳孔尺寸的公差带代号差带代号。齿轮轴、输出轴上的轴颈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（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）箱体轴承孔的公差带代号分别为492.轴承端盖与箱体轴承孔的配合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，它与外壳轴承端盖用于轴承外圈的轴向定位，它与外壳孔的配合孔的配合，只要求装配方便，因此，宜选只要求装配方便，因此，宜选间隙配合间隙配合。但此处配合要求不高，所以，轴承端盖圆柱但此处配

27、合要求不高，所以，轴承端盖圆柱面的公差等级面的公差等级可低可低23级级。由于外壳孔的公差带（由于外壳孔的公差带（H7）已经按轴承要求确定已经按轴承要求确定了。故应了。故应以外以外 壳孔为基准壳孔为基准来选轴承端盖圆柱面的公差来选轴承端盖圆柱面的公差带代号。带代号。轴承端盖圆柱面和定位套筒孔的基本偏差代号轴承端盖圆柱面和定位套筒孔的基本偏差代号见表见表12.2所示。所示。50外壳孔的基本偏差代号轴承端盖的基本偏差代号轴颈的基偏差代号套筒孔的基本偏差代号HfhFJejEK、M、Ndk、m、nD表表12.2 轴承端盖圆柱面、定位套筒孔的基本偏差轴承端盖圆柱面、定位套筒孔的基本偏差 由表由表12.2

28、可确定本例中四处外壳孔与轴承端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盖圆柱面的配合分别为513.套筒孔与轴颈的配合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。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（根据已经确定的轴颈基本偏差（k）套筒孔套筒孔的基本偏差，见表的基本偏差，见表12.2所示。套筒孔的标准公差比轴所示。套筒孔的标准公差比轴颈的标准公差低颈的标准公差低23级级。外壳孔的基本偏差代号轴承端盖的基本偏差代号轴颈的基偏差代号套筒孔的基本偏差代号HfhFJejEK、M、Ndk、m、nD表表12.2 轴承端盖圆柱面、定位套筒孔的基本偏差轴承端盖圆

29、柱面、定位套筒孔的基本偏差套筒孔与轴套筒孔与轴颈的配合为颈的配合为524.传动齿轮基准孔与输出轴轴径的配合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输出轴的公差带代号选为58r6。故齿轮基准孔与故齿轮基准孔与轴的配合代号为轴的配合代号为5312.2.2 特性尺寸特性尺寸 减速器的特性尺寸主要是指传动件的中心距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。及其上、下偏差。如上所述，该减速器中斜齿轮传动中心距为如上所述，该减速器中斜齿轮传动中心距为150,其上下偏差为其上下偏差为0.0315，在装配图上应标注为，在装配图上应标注为5412.2.3 安安 装装 尺尺 寸寸 安装尺寸是指减速器在机械系统中与其他零部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。件装配相关的尺寸。安安装装尺尺寸寸(1)减速器的中心高减速器的中心高(2)箱体上地脚螺栓孔的直径及位置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减速器输入轴端部轴颈的公差带 代号及长度代号及长度(4)减速器输出轴端部轴颈的公差带减速器输出轴端部轴颈的公差带 代及长度等代及长度等55