讲义机械精度设计.

工程的核心是设计机械精度设计2015.9.832学时，1-8周杨翔宇机械学院[e-mail]13983089620第一讲本课程的教学主要是一个设计过程，通过设计过程的讲解和作业进行精度设计的学习，在设计作业中同学们主要参考的资料为《互换性与技术测量》和各种版本的《机械设计手册》。本课程的考试以教学所完成的设计过程为出题范围，形式是闭卷考试，主要考察同学们机械精度独立设计的能力，而不考察记忆力和对书本的理解力。教学中进行的测验、设计作业甚至课堂讨论都会作为课程总成绩的一部分，如果你不作，将会失去这部分成绩。平时作业要求同学们相互协作完成，由于考试时不允许协作，每个同学都应主动完成这些设计作业。这样，在考试时就能再次运用，证明你具有一个工程师应有的独立工作能力。上课时请带铅笔、胶擦、A4纸，用于作图。总成绩的评定考勤为10分，缺勤一次扣2分，迟到一次扣0.5分。缺勤6次或迟到12次，取消本课程成绩。平时作业为10分，作业缺交一次扣2分。6次不交作业，取消本课程成绩。期末考试成绩为80分。平时测验、作业、讨论的评定成绩都将影响总成绩，全班平均成绩以上的不扣分，平均成绩以下的将在总成绩中扣分，最多扣10分。注意：可以有4次缺勤、或11次迟到、或4次不交作业，或每次作业马马乎乎都得零分，只要考试得70分就可以得到总成绩的及格分60。机械精度设计产品开发首先进行的是方案设计（即机构图），在选定机构元件的尺寸、型号以后，就需进行以下过程，•机构形位公差设计-----核心中的核心保证机构的几何和运动条件•装配配合设计-------机械设计师的核心保证运动副间隙、装配顺序和定位要求•零件加工设计------机械工程师的核心选择零件的主要加工方法（机床、夹具、量具），确定材料、热处理、基准与尺寸标注、精度、粗糙度，保证机构的形成和运动副的配合、寿命要求。机械设计的核心—公差配合怎样进行机械工程设计技术要求保证机构几何关系的：曲柄中心—缸体曲柄中心线—连杆销轴线曲轴保证运动要求的：气缸活塞连杆连杆销曲轴气门与气门座课堂作业：画出左图，标注形位公差。参见P64第三章表4-1发动机缸体技术要求？课堂作业：画出机构元件图，设计形位公差发动机缸盖技术要求？课堂作业：画出机构元件图，设计形位公差曲轴连杆活塞技术要求？课堂作业：画出机构元件图，设计形位公差设计的起点--机构设计--变速箱机构图作业1：画出上图，设计并标注形位公差；选择合适的联轴节并标注型号。机构形位公差设计联轴节技术要求•轴线容许角位移:0.05/100•轴线容许径向位移：0.05见《机械设计手册第4卷41-13页表41.1-6，徐灏，机械工业出版社，第2版》作业21、画出直线度的示意图和标记示例。（参考第四章和互联网）。a.直线度的测量常用哪些方法?b.机床导轨的直线度怎么测，所用测量平板应该是几级？其价格？其生产厂家？c.平面度的测量与直线度哪点不同？2、画出同轴度的示意图和标记示例。（参考第四章和互联网）a.同轴度的测量常用哪些方法?b.轴的同轴度怎么测，需要什么量具？c.同轴度的测量与径向园跳动的测量有哪点不同？作业1在变速箱机构图上完成形位公差的设计标注。作业3报告：上网，写一篇关于形位公差测量技术方面的介绍文章，题目自定，下次课你可以争取做2分钟的PPT报告。另：请告诉我，你身体那些部位的尺寸是10、100、1000mm，大拇指宽度是多少？第二讲测量简介1、读出游标的尺寸2、读出外径百分尺的尺寸3、直线度的平板测量及一般量具介绍（弯板、方箱、直尺、V型块、）外尺寸请读出尺寸内尺寸请读出尺寸外径百分尺读出尺寸外径百分尺读出尺寸外径百分尺读出尺寸直线度测量百分表对零机械测量常用工具轴承、皮带轮拆卸1:1机构图•按零件的实际尺寸画出机构图注意不要用尺子量尺寸,主要靠估计,可以用自己的手或身体上的某些部位作为参考尺寸由1:1机构图作装配图轴承设计参数作业下次课交1、M1：1，徒手画出机构图，标注形位公差；2、M1：1，徒手画出装配图，标注配合尺寸，注意选择配合制度；3、M1：1，徒手画轴、齿轮、箱体零件图，标注配合尺寸及形位公差。第三讲装配结构及配合设计作业指导课•机构图(方案设计)——1:1机构图——零件装配---齿轮---轴承---轴---箱体.装入拆出考虑。•画出端盖图，标注尺寸公差•检查轴-箱，各配合名义尺寸•配合查：轴承外圈、内圈精度设计——P173起，表9-19，图9-17；表9-17，……，9-20；•齿轮齿坯公差——P198起，表10-11，……，10-15。配合设计作业评讲1、轴：三轴颈同轴度；2、齿轮：齿顶圆径向跳动，齿轮端面的端面跳动；3、箱体：两轴承孔的同轴度，孔轴线与基面E的平行度，E面的平面度。公差与配合参见第一章孔与轴的极限与配合，P6有关尺寸的术语及定义（GB/T1800.1—1997）1．尺寸以特定单位表示线性尺寸值的数值。如直径、宽度、高度、中心距等。2．孔和轴孔通常指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面，即由两平行平面或切平面形成的包容面。3．基本尺寸通过它并应用上、下偏差可算出极限尺寸的尺寸。Φ254．实际尺寸通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。孔和轴的实际尺寸分别用Da和da表示。由于测量误差实际尺寸不一定是尺寸的真值。由于形状误差同一表面不同部位的实际尺寸往往不相等，因此要用二点法进行测量。Φ25.130720025025。。0720025025。。0120055025。。0120055025。。零线下偏差上偏差轴孔最大极限尺寸最小极限尺寸基本尺寸公差最大极限尺寸基本尺寸最小极限尺寸公差下偏差上偏差最大间隙=孔的上偏差—轴的下偏差，＞0间隙+；＜0过盈-最小间隙=孔的下偏差—轴的上偏差，＞0间隙+；＜0过盈-•特点：1）实际存在的，对一批零件而言是一随机变量。2）Dfe≤Da，dfe≥da3)只有Dfe≥dfe，孔、轴才能自由装配（不是Da≥da）5.作用尺寸•定义：在配合面的全长上与实际孔相内接的最大理想轴的尺寸----轴的体外作用尺寸（dfe）•在配合面的全长上与实际轴相外接的最小理想孔的尺寸----孔的作用尺寸（Dfe）内接的最大理想轴Dfe孔的作用尺寸轴的作用尺寸，见P88公差原则实际孔外接的最大理想孔dfe实际轴“公差与偏差”的术语和定义公差带1)公差带图解：基本尺寸孔公差带轴公差带0+-ESEIeseia)零线：b)公差带特性：两个要素大小T标准公差位置极限偏差基本偏差c）画法：(1)零线。(2)确定公差带大小位置。(3)孔、轴(或)或在公差带里写孔、轴。(4)作图比例基本一致，单位µm、mm均可。(5)基本尺寸相同的孔、轴公差带才能画在一张图上。6．基本偏差eies基本尺寸基本偏差为下偏差基本偏差为上偏差EIES孔轴轴孔0+-基本偏差“配合”的术语及定义最大间隙=孔的上偏差—轴的下偏差，＞0间隙；＜0过盈最小间隙=孔的下偏差—轴的上偏差，＞0间隙；＜0过盈1）间隙配合（间隙为正）孔轴Xmax孔轴XmaxXminXmin=0特征参数：Xmax＝Dmax－dmin＝ES－eiXmin＝Dmin－dmax＝EI－es2)过盈配合（间隙为负）孔孔轴轴Ymin=0YmaxYminYmax特征参数：•Ymin＝Dmax－dmin＝ES－ei•Ymax＝Dmin－dmax＝EI－es3)过渡配合（间隙有正有负）轴孔轴孔轴孔YmaxXmaxYmaxXmaxXmaxYmax过渡配合主要用于孔、轴间的定位联结(既要求装拆方便；又要求对中性好)特征参数：Xmax＝Dmax－dmin＝ES－eiYmax＝Dmin－dmax＝EI－es2．基孔制、基轴制Φ76H6/f7(H7/g8、H5/a6、H6/s7、H6/k7)Φ76F6/h7(G7/h8、A5/h6、S6/h7、K6/h7)一、标准公差代号及等级1．代号国家标准（GB/T1800.2—1998）2．公差等级在基本尺寸至500mm内，国家标准将标准公差等级规定为20个等级，在基本尺寸大于500至3150mm内规定了IT1至IT18共18个标准公差等级。依次为IT01IT0IT1……IT18等级高低＞IT7称为低于IT7级公差值小大＜IT7称为高于IT7级即公差等级相同，尺寸的精确程度相同。常用精度7级，磨6级。一、基本偏差的代号、特点代号：孔大写-分子、轴小写-分母。轴+0-eseiabccddeefffgghjjskmnprstuvxyzzazbzc基本尺寸孔基本尺寸+0-EIESABCCDDEEFFFGGHJJSKMNPRSTUVXYZZAZBZC基孔制配合Js完全对称，J基本对称基本偏差的位置与公差等级无关，有一些除外小结1.基本偏差一般为靠近零线的那个上偏差或下偏差作为基本偏差。国标分别规定了28个孔、轴基本偏差代号。2.基本偏差数值可由基本偏差代号及基本尺寸，查表确定。应注意：基本尺寸≤500mm，公差等级≤IT7的P～ZC;≤IT8的J、K、M、N查表时，要加Δ值。3.同名配合基孔或基轴制中，基本偏差代号相当，孔、轴公差等级同级或孔比轴低一级的配合称同名配合。如所有基孔或基轴制的同名的间隙配合的配合性质相同。基孔或基轴制的同名的过渡和过盈配合只有公差等级组合符合国标在换算孔的基本偏差时的规定，配合性质才能相同。即D≤500mm的＞IT8的K、M、N以及＞IT7的P～ZC，还有D＞500mm、D＜3mm的所有J～ZC形成配合时，必须采用孔、轴同级。D≤500mm的≤IT8的J、K、M、N以及≤IT7的P～ZC形成配合时，必须采用孔比轴低一级。67506750hRrH与作业下次课交1、习题集第三章P24—28:二、习题3-1、（2）（7）（10）3-2、（1）（4）（5）（7）（8）3-4、3-6、三、思考题3-4、3-8。2、精度设计徒手，M1：11、机构图，标注形位公差；2、装配图，标注配合尺寸，注意选择配合制度；3、画轴、齿轮、箱体零件图，标注尺寸，注意配合及形位公差。7级和14级深沟球轴承直径游隙第四、五讲配合作业指导1、基孔制轴承内圈的轴。轴承公差另参考第九章第四节。2、基轴制轴承外圈的孔相对运动情况无定心要求的慢速转动高速转动中速转动精密低速转动或移动或手动移动选择基本偏差cd、efg、h3基孔制配合选择间隙配合按相对运动速度选择(常用f、g、h)运动间隙=0.01—0.08过渡配合按定心要求选择(常用j、k)装配工具:0.01手拍入,0木锤入,-0.01铜锤入,-0.03压力机入定心要求较好定心定心精度较高精密定心高精密定心装拆情况木锤装入拆卸方便木锤装入拆卸较方便铜锤装入、可拆卸铜锤或压力机拆卸困难基本偏差jskmn过盈配合按扭矩和定心要求选择(常用p、r、s)装配工具:-0.01铜锤入,-0.02压力机入,-0.05热或冷装入传递扭矩传递扭矩与轴向力需加紧固件准确定心、传递小扭矩轴向定位传递较小扭矩与轴向力传递大扭矩与轴向力特大扭矩和动载荷装卸要求用于需要拆卸时，装入时使用压机很少拆卸装入时使用压机用于不拆卸时，特重型过盈配合需经试验才能用应选择的基本偏差p、rs、tu、v、x、y、z一般情况下，可根据说明选用优先配合，见表1-23，P364精度与粗糙度选择加工方法经济精度经济粗糙度•粗刨（铣）—精刨（铣）IT83.2•粗车—半精车—精车IT71.6•粗—半精—精磨IT60.8•粗—半精—精磨—研磨IT50.4提问:为什么不一次加工到精铣、精磨的尺寸，而要从粗加工，到半精加工，到精加工这样多次加工。5公差原则•机械零件的同一被测要素既有尺寸公差要求，又有形位公差要求，处理两者之间关系的原则，称为公差原则。200-0.0330.02•实际零件的尺寸和形位公差形成作用尺寸设计的尺寸偏差形成实体尺寸（边界），加上形位公差形成实效尺寸（边界）作用尺寸与实效尺寸的区别作用尺寸是由实际尺寸和形位误差综合形成的，一批零件中各不相同，是一个变量，但就每个实际的轴或孔而言，作用尺寸却是唯一的。用于单个零件合格判断。实效