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1、第五章表面粗糙度与检测,基本内容：掌握表面粗糙度的基本概念，表面粗糙度的评定、选用、标注及测量。重点内容：表面粗糙度的评定、选用及标注。难点内容：表面粗糙度的评定、选用。操作技能：表面粗糙度的测量。,基本概念,零件表面的形貌可分为三种情况：(1)表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其波长和波高之比一般小于 50。属于微观几何形状误差。(2)表面波纹度：零件表面中峰谷的波长和波高之比等于501000的不平程度称为波纹度。会引起零件运转时的振动、噪声，特别是对旋转零件（如轴承）的影响是相当大的目前表面波纹度还没有制定国家标准。国际标准化组织第57技术委员会正在制定表面波纹度有关国际标准
2、。(3)形状误差：零件表面中峰谷的波长和波高之比大于1000的不平程度属于形状误差。,表面粗糙度对零件性能的影响,影响零件的耐磨性。影响配合性质的稳定性。影响零件的疲劳强度。影响零件的抗腐蚀性。影响零件的密封性。对零件的外观、测量精度、表面光学性能、导电导热性能和胶合强度等也有着不同程度的影响。,表面粗糙度的基本术语（一）,取样长度l：评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度。应与表面粗糙度的大小相适应。评定长度 ln：评定长度一般按5个取样长度来确定。,表面粗糙度的基本术语（二）,评定表面粗糙度的基准线：评定表面粗糙度的一段参考线。有以下两种：轮廓的最小二乘中线m：在取样长度内，使轮廓上各点至一
3、条该线的距离平方和为最小。即：轮廓算术平均中线m：在取样长度内，将实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积相等的直线。即：F1+F3+F2n-1=F2+F4+F2n,表面粗糙度的评定参数（一）,国家标准GB3505-2000中规定了6个评定参数，其中有关高度特性的参数3个，间距特性的参数有2个，形状特性参数有1个，其中高度参数是主要的。（1）轮廓算术平均偏差a在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值，即,表面粗糙度评定参数（二）,（2）微观不平度十点高度z在取样长度内个最大的轮廓峰高ypi平均值与5个最大轮廓谷深yvi平均值之和。,表面粗糙度评定参数（三）,（3）轮廓最大高度y
4、在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过轮廓最高点和最低点。Ry=ypmax+yvmax,间距参数和形状参数,间距参数-轮廓单元的平均宽度RSm(轮廓微观不平度的平均间距Sm)轮廓单峰平均间距S形状参数 轮廓的支承长度率RMr(c),表面粗糙度（评定参数）的选择,评定参数的选择：如无特殊要求，一般仅选用高度参数。推荐优先选用Ra值，因为Ra能充分反映零件表面轮廓的特征。以下情况下例外：当表面过于粗糙（Ra6.3m）或过于光滑（Ra 0.025 m）时，可选用Rz，因为此范围便于选择用于测量Rz的仪器测量。当零件材料较软时，因为Ra一般采用触针测量。当测量
5、面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小元件的表面，可选用Ry值。,表面粗糙度（参数值）的选择,表面粗糙度参数值的选择原则是：在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。一般原则：同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；摩擦表面比非摩擦表面要小；受循环载荷的表面要小；配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙度值都应小；同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。,参数值的选用方法,可用类比法来确定。一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但也不存在确定的函数关系。如机床的手轮或手柄。一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设形状公差为T，尺寸公差为IT，它们
6、之间的关系可参照以下对应关系：若T0.6 IT，则Ra0.05 IT；Rz 0.2 IT T0.4 IT，则Ra0.025 IT；Rz 0.1 IT T0.25 IT，则Ra0.012 IT；Rz 0.05 IT T0.25 IT，则Ra0.15 T；Rz 0.6 T,表面粗糙度的符号,在图样上表示表面粗糙度的符号有三种：a为基本符号，表示表面可以用任何方法获得；b表示表面是用去除材料的方法获得的；c表示表面是用不去除材料的方法获得的。a b c,表面粗糙度的代号,a1、a2 处为粗糙度高度参数的允许值（m）；b处标注加工方法、镀涂或其它表面处理；c处标出取样长度（mm）；d标出加工纹理方向符
7、号；e处标出加工余量（mm）；f处标出间距参数值（mm）或轮廓支承长度率。,表面粗糙度的标注,标注时将其标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上，符号的尖端必须从材料外指向被注表面。高度参数：当选用Ra时，只需在代号中标出其参数值，“Ra”本身可以省略；当选用Rz或Ry时，参数和参数值都应标出；当允许实测值中，超过规定值的个数少于总数的16%时，应在图中标注上限值和下限值，当所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上标注最大值或最小值。取样长度：如按国标选用，则可省略标注；表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由所采用的加工方法或其它因素形成，必要时才规定。常见加工纹理方向符号见
8、P133表5-11。,标注举例,表面粗糙度的检测,比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。常用于测量Rz为0.560m。干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。可测量Rz和Ry值。印模法：利用石腊、低熔点合金或其它印模材料，压印在被测零件表面，放在显微镜下间接地测量被测表面的粗糙度。适用于笨重零件及内表面。针描法:三维几何表面测量:,第六章 滚动轴承的精度设计,一、概述,作用：轴承是一种传动支承部件，它既可以用于支承旋转的轴，又可以减少轴与支承部件之间的摩擦力，广泛地用于机械传动中。分类：滑动轴承（铜轴
9、瓦）：滚动轴承：按滚动体结构：球轴承、滚子轴承、滚针轴承按承受载荷形式：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承,轴承的作用及分类：,2滚动轴承的组成：,滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。,3滚动轴承的安装形式：,外圈与箱体上的轴承座配合，内圈与旋转的轴颈配合。通常外圈固定不动因而外圈与轴承座为过盈配合；内圈随轴一起旋转内圈与轴也为过盈配合。考虑到运动过程中轴会受热变形延伸，一端轴承应能够作轴向调节；调节好后应轴向锁紧。,4滚动轴承的结构特点：,滚动轴承是一种标准件。有内外两种互换性。滚动轴承的精度要求很高。,5有关滚动轴承的国标规定：,滚动轴承的国家标准不仅规定了滚动轴承本身的尺寸公差、旋转
10、精度（跳动公差等）、测量方法，还规定可与滚动轴承相配的箱体孔和轴颈的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。,二滚动轴承的精度设计,包括滚动轴承制造的尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等。,公差等级：,滚动轴承按其内外圈基本尺寸的公差和旋转精度分为五级：其名称和代号由低到高分别为（GB/T307.3-1996）。凡属普通级的轴承，一般在轴承型号上不标注公差等级代号(注意与教材老国标比较),公差带,任何尺寸的公差带由两个因素决定：公差带的宽窄和公差带的位置。滚动轴承的公差带也不例外，其公差带如图所示。轴承内、外径公差带的特点是：所有公差带都单向偏置在零线下方，即上偏差为0，下偏差为负值。,轴承内外径公差带图
11、：,0,6,5,4,2,0,6,5,4,2,+0-,+0-,D,d,轴承外径Dmp的公差带,轴承内径dmp的公差带,滚动轴承的基本尺寸及公差要求（1）：,基本尺寸：滚动轴承的基本尺寸是指滚动轴承的内径d、外径D和轴承宽度B。轴承的配合尺寸：由于轴承内、外圈均为薄壁结构，制造和存放时易变形，但在装配后能够得到矫正。为了便于制造，允许有一定的变形。为保证轴承与结合件的配合性质，所限制的仅是内、外圈在其单一平面内的平均直径，即轴承的配合尺寸。外径：Dmp=（Dsmax+Dsmin）/2内径：dmp=（dsmax+dsmin）/2Dsmax、Dsmin为加工后测得的最大、最小单一外径。dsmax、ds
12、min为加工后测得的最大、最小单一内径。,滚动轴承的基本尺寸及公差要求（2）：,尺寸制造公差：国家标准对轴承内径和外径尺寸公差作了两种规定：一是规定了内、外径尺寸的最大值和最小值所允许的偏差，即单一内、外径偏差，其目的是为了限制变形量；二是规定了内、外径实际尺寸的最大值和最小值的平均值偏差，即单一平面平均内、外径偏差，目的是用于轴承的配合。二者应符合国家标准。滚动轴承的旋转精度：是指轴承内外圈的径向跳动公差；轴承内、外圈的端面对内孔轴线的端面跳动公差等。,+0-,+0-,90,50,已知轴承的基本尺寸如图所示。根据实际工况采用E级（相当于/P6）向心轴承，试画出轴承孔轴公差带并标注有关尺寸。,
13、es=0,ES=0,ei=-0.013,EI=-0.01,轴承公差带标注示例：,、滚动轴承精度等级的选择：,主要考虑以下几点：机器功能对轴承部件的旋转精度要求。一般这样选取具体参见教材P140表61）：0：用于旋转精度要求不高的一般机构中。6、5、4：用于旋转精度要求较高或转速较高 的机构中。2：用于高精度、高转速的特别精密部件上。转速的高低：转速高时，由于与轴承配合的旋转轴或孔可能随轴承的跳动而跳动，势必造成旋转的不平稳，产生振动和噪音。因此，转速高时，应选用精度高的轴承。,5、滚动轴承的选择：,结构型式的选择：属于机械零件的范畴。主要对轴进行受力分析，确定轴承的类型（向心、推力、向心推力）
14、、轴承的基本尺寸（内径、外径、轴承宽度）。轴承配合的精度计算：轴承是根据工况选用；与轴承相配合的轴颈、轴承座则需进行精度设计：包括配合性质的确定、形位公差的确定、表面粗糙度的确定等。这部分内容由互换性解决。,三滚动轴承配合的精度设计,滚动轴承配合制：,滚动轴承与外圈相配合的部分采用基轴制；与内圈相配合的轴采用基孔制。轴承内圈与轴的配合是基孔制，滚动轴承内圈所有公差等级的公差带都在零线的下方且上偏差为零。其主要原因是轴承配合的特殊要求。在大多数情况下，轴承的内孔要随轴一起转动，两者之间的配合必须有一定的过盈。,轴承配合公差带,轴颈、轴承座配合公差等级的选择：,与滚动轴承相配合的孔、轴的公差等级与
15、轴承的公差等级密切相关。一般与6、0轴承配合的轴，其公差等级多为IT5IT7，箱体孔多为IT6IT8等。,配合性质的选择：,轴承配合性质的选择即是确定与轴承相配合的轴颈和轴承座的基本偏差代号。选择轴承配合性质的依据是：轴承内外圈所受的负载类型、轴承所受负载的大小、轴承的工作条件、与轴承相配合的孔和轴的材料和装卸要求等。,负载类型：,局部负载：作用于轴承上的合成径向负载与套圈相对静止，即负载方向始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上。通常采用小间隙配合或过渡配合。循环负载：作用于轴承上的合成径向负载与套圈相对旋转，即合成径向负载顺次作用在套圈的整个圆周上。通常采用过盈或较紧的过渡配合。摆动负载：作
16、用于轴承上的合成径向负载与所承载的套圈在一定区域内相对摆动，即合成径向负载经常变动地作用在套圈滚道的小于180的部分圆周上。,负载类型示例：,负载的大小：,轴承在负载的作用下，套圈会发生变形，使配合面受力不均匀，引起松动。因此，受重负载时配合应紧些，受轻负载时配合应松些。一般地，负载如下分类：轻负载：P0.07C正常负载：0.07CP0.15C重负载：P0.15C 其中：C为轴承的额定负载，数据可以从有关手册中查找。,工作温度：,轴承旋转时，套圈的温度经常高于相邻零件的温度。轴承的内圈可能因热胀而使配合变松；外圈会因热胀而使配合变紧。选择配合时应考虑温度的影响。,旋转精度和旋转速度：,当对轴承
17、有较高旋转精度要求时，为消除弹性变形和振动的影响，应避免采用带间隙的配合，但也不能太紧。轴承转速越高，应选用愈紧的配合。具体选用时参见教材相应表格。,形位公差及表面粗糙度的确定：,为了保证轴承的正常运转，除了正确地选择轴承与轴颈及箱体孔的公差等级及配合外，还应对轴颈和箱体孔的形位公差及表面粗糙度提出要求。形状公差：主要是轴颈和箱体孔的表面圆柱度要求。位置公差：主要是轴肩端面的跳动公差。表面粗糙度：表面粗糙度值的高低直接影响着配合质量和连接强度，因此，凡是与轴承内、外圈配合的表面通常都对表面粗糙度提出较高的要求。具体选择参见教材P139相应表格。,四滚动轴承配合选用示例及图样标注,55j6,100H7,1、在装配图上的标注：,在装配图上，不用标注轴承的公差等级代号，只需标注与之相配合的轴承座及轴颈的公差等级代号。,100H7（）,+0.035,0,A,0.015 A,0.06,1.6,2,+0.012,55j6（）,-0.007,0.04,0.01 A,A,0.63,1.25,2、在零件图上的标注：,在零件图上，应标注以下参数：A、尺寸公差B、形状公差C、位置公差D、表面粗糙度,作业：,
