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1、1,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。,2,12.1 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。,3,12.1.1 齿轮的精度
2、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,4,1.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。,5,从动轮转速为,从动轮分度圆直径为,6,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。,7,2.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
3、匀性：螺旋线总偏差 F=,由表10.1、和 表10.2(在下页)得：,0.07,0.018,0.025,0.021,8,9,3.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。,10,(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：,11,将上述数据:,代人式(10.5)得齿厚上偏差为,12,下偏差：,由表10.7 求 br,13,(3)公法线长度及
4、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,14,引用齿数 z按下式计算,跨齿数 k按下式计算,则,15,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,16,4.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,17,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,18,(2)齿顶园的尺寸公差和几
5、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,IT8,19,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。,20,(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,21,（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,22,6.确定齿轮
6、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,23,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。,24,7.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,25,（2）基准孔（表10.12）：,Ra的上限值为,1.252.5m 取2 m。,26,(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
7、和顶圆Ra的上限值为2.55m,配合表面：Ra3.2m；,非配合表面：Ra6.3m。,27,8.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),28,29,12.1.2 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。,30,1.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
8、。,31,(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。,32,（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/n7,33,(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。,34,2.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。,35,(4)为保证5
9、5、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。,36,3.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。,
10、（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。,37,(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。,38,4.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。,39,5.画出该轴的零件图并将述技术要求标注在图上,40,12.1.3 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，28
11、0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,41,(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。,42,2.确定几何公差,（1）箱体 280H7和2100H7
12、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：,43,280H7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。,44,(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）
13、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。,45,（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。,46,3.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
14、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。,47,5.将上述已确定的各项公差标注在箱体零件图上,48,12.2 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,49,12.2.1 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
15、、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,50,2.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。,51,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
16、定本例中四处外壳孔与轴承端盖圆柱面的配合分别为,52,3.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,53,4.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,54,12.2.2 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,55,12.2.3 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,
