第8章 常用典型零件精度设计

第8章常用典型零件精度设计第8章常用典型零件精度设计•8.1滚动轴承结合的精度设计–8.1.1概述–8.1.2滚动轴承的精度等级及外形尺寸公差–8.1.3滚动轴承结合的孔、轴公差带–8.1.4与滚动轴承结合的轴颈、外壳孔公差带的选用•8.2平键、矩形花键结合的精度设计（自学）•8.3螺纹结合的精度设计（自学）•8.4圆锥配合的精度设计（自学）•8.5导轨副的精度分析与设计（自学）8.1滚动轴承结合的精度设计•8.1.1概述•8.1.2滚动轴承的精度等级及外形尺寸公差•8.1.3滚动轴承结合的孔、轴公差带•8.1.4与滚动轴承结合的轴颈、外壳孔公差带的选用8.1.1概述•滚动轴承的外径D和内径d与孔、轴的配合属于外互换(完全互换)。•滚动轴承内部各零件间的配合属于内互换(不完全互换)。8.1.2滚动轴承的精度等级及外形尺寸公差•(1)滚动轴承的精度等级–国家标准将向心球轴承的精度等级分为0、6、5、4、2共五个等级，相当于原国家标准中的G、E、D、C、B五级，其中0级最低，2级最高。–滚动轴承的精度等级是按其外形尺寸公差和旋转精度划分的。–外形尺寸公差是指轴承内径d、外径D和宽度尺寸B的公差。–旋转精度是指成套轴承内圈的径向跳动Kia、内圈基准端面对内孔的跳动Sd、成套轴承内圈端面(背面)对滚道的跳动Sia，以及成套轴承外圈的径向跳动Kea、外径表面母线对基准端面(背面)的倾斜度变动量SD、外径表面母线对凸缘背面的倾斜度变动量SD1、成套轴承外圈端面(背面)对滚道的跳动Sea、成套轴承凸缘背面对滚道的跳动Sea1。–对0、6级轴承，标准中仅规定了成套轴承内圈的径向跳动Kia、成套轴承外圈的径向跳动Kea两项。8.1.2滚动轴承的精度等级及外形尺寸公差•(2)滚动轴承精度等级的选用–0级：普通级，用于普通机床的变速箱、汽车和拖拉机的变速箱、普通电动机、水泵、压缩机等一般旋转机构中的低、中速及旋转精度要求不高的轴承，在普通机械中应用最广。–6级：用于普通机床的后轴承、精密机床变速箱等转速和旋转精度要求较高的旋转机构。–5级、4级：精密机床的主轴承、精密仪器仪表中使用的主要轴承等转速和旋转精度要求高的旋转机构。–2级：用于齿轮磨床、精密坐标镗床、高精度仪器仪表等转速和旋转精度要求很高的旋转机构的主要轴承。8.1.2滚动轴承的精度等级及外形尺寸公差•(3)滚动轴承外形尺寸公差的特点•内、外圈为薄壁件，易变形，但装配后往往会有所恢复。为此：–①对0、6、5级轴承，为便于制造，标准中只规定了单一平面平均内径偏差⊿dmp和单一平面平均外径偏差⊿Dmp。•对4、2级向心轴承，为限制变形，既规定了单一平面平均内径偏差⊿dmp和单一平面平均外径偏差⊿Dmp，又规定了单一内孔直径和单一外径不能超过其极限尺寸。–②为保证内圈与轴颈小过盈配合，内圈孔公差带为零线以下，上偏差为零。–③鉴于滚动轴承外径与壳体孔的配合特点，轴承外径的基本偏差与一般基准轴的相同，即上偏差为零。但因轴承外径的公差值是特殊规定的，因此其配合与国家标准中的配合不完全相同，应查相关手册。8.1.3滚动轴承结合的孔、轴公差带•适用范围：–(1)对轴承的旋转精度，运转平稳性和工作温度无特殊要求；–(2)轴为实心或厚壁钢制作；–(3)外壳为铸钢或铸铁制作；–(4)轴承游隙为0组。8.1.4与滚动轴承结合的轴颈、外壳孔公差带的选用•(1)公差等级的选用•(2)配合的选用•(3)配合表面的其他技术要求•(4)选用举例8.1.4与滚动轴承结合的轴颈、外壳孔公差带的选用(续1)•(1)公差等级的选用–轴颈、外壳孔公差等级与轴承的精度等级有关。–一般与0级、6级轴承配合的轴颈为IT6级、外壳孔为IT7级。–如果旋转精度要求较高，并要求运转平稳，轴颈、外壳孔的公差等级应随着轴承精度等级的提高而相应地提高。P174-175表9-16、9-17(2)配合的选用–主要考虑以下因素：•①负荷类型•②负荷大小•③轴承的工作条件•④其他因素(2)配合的选用(续1)•①负荷类型–作用在轴承上的径向负荷有两种：径向当量静负荷Por，绕轴承轴心线旋转的径向当量动负荷Pr(较小)。两者组合可得到以下三种情况：–定向负荷：径向负荷始终作用在套圈滚道的局部区域上。如车床主轴轴承外圈、镗床主轴轴承内圈。–旋转负荷：作用在轴承上的合成径向负荷与某套圈相对旋转，并顺次地作用在该套圈的那个圆周滚道上。如镗床主轴轴承外圈、车床主轴轴承内圈。–摆动负荷：作用于轴承上的合成径向负荷在套圈的部分滚道上相对摆动。如曲轴轴承外圈。•套圈承受的负荷不同，其与结合件配合的松紧也应不同：–定向负荷：应选稍松些的配合。可以选用过渡配合或具有极小间隙的间隙配合。–旋转负荷：应选紧一些的配合，一般选用小过盈配合或易产生过盈的过渡配合。–摆动负荷：其配合的松紧程度，一般与承受旋转负荷的情况相同或稍松些。(2)配合的选用(续2)•②负荷大小–负荷大小是选择轴承套圈与结合件之间最小过盈的依据。套圈承受的负荷越大，过盈量应越大，以免套圈在重负荷的作用下产生变形，导致配合面受力不均匀而使配合松动；套圈承受冲击负荷应比承受平稳负荷时的配合紧些。–GB/T275-1993规定：•Pr≤0.07Cr：轻负荷；•0.07Cr＜Pr≤0.15Cr：正常负荷；•Pr＞0.15Cr：重负荷。•Pr——轴承套圈承受的当量径向负荷，Cr——轴承的径向额定动负荷(2)配合的选用(续3)•③轴承的工作条件–工作温度的影响。由于热胀冷缩的影响，内圈受热会导致配合间隙加大或过盈减小，外圈受热会导致配合间隙减小或过盈加大。–套圈受定向负荷时应选择稍松一些的配合，而受旋转负荷时应选择稍紧一些的配合。尤其对高温下(高于100℃)工作的轴承，选择配合时应对温度影响进行修正。–一般情况下，轴承的旋转精度、转速要求越高，配合应越紧些。(2)配合的选用(续4)•④其他因素–采用剖分式外壳时，为避免轴承外圈产生变形，外壳孔与轴承外圈的配合应比采用整体式外壳时松一些。–轴承安装在轻合金外壳、薄壁外壳或薄壁的空心轴上时，采用的配合应比装在铸铁外壳、厚壁外壳或实心轴上紧些，以保证轴承工作有足够的支承刚度和强度。–轴承需要安装和拆卸方便或需要轴向移动和调整套圈时，宜采用较松的配合。(3)配合表面的其他技术要求•形位公差值：P176表9-18•表面粗糙度：P176表9-19(4)选用举例•例：参看P147图6-7，某闭式传动的减速器转轴上安装0级209向心球轴承(内径φ45mm，外径φ85mm)，其额定动负荷为19700N。工作情况为：外壳固定，轴旋转，转速为980rpm。承受的径向当量动负荷为1300N。试确定：①轴颈和外壳孔的尺寸公差带及采用的公差原则，并将公差带代号标注在装配图上。②轴颈和外壳孔的尺寸极限偏差以及它们和滚动轴承配合的有关表面的形位公差、表面粗糙度参数值，并把这些技术要求标注在零件图上。–解：轴承内圈相对于负荷方向旋转，外圈相对于负荷方向静止，且当量径向动负荷属于轻负荷(1300/19700=0.066)。按GB275-1993(查表6-3和表6-5)选定轴颈公差带为φ45j6，外壳孔公差带为φ85mmH7，(查表6-7)轴颈的圆柱度公差为4.0μm，外壳孔的圆柱度公差为10μm，轴肩的端面圆跳动12μm，外壳孔肩的端面圆跳动为25μm。8.2平键、矩形花键结合的精度设计（自学）•自学思考题：–1、平键连接中，各部分的尺寸较多，为什么只对键宽和键槽盘规定较严格的公差？–2、平键连接的键宽和键槽盘的配合采用基孔制还是基轴制？试说明其理由。平键连接的配合有哪几种？在设计中如何选用？–3、平键连接中键槽的形位公差和表面粗糙度参数值如何规定？–4、平键连接中键槽的尺寸如何测量？键槽的对称度误差如何测量？–5、矩形花键连接的方式有哪几种？试分析各种定心方式的优缺点。在国标中，规定采用哪种定心方式？–6、试述小径定心矩形花键装配型式的种类，为什么矩形花键连接采用基孔制配合？–7、内、外矩形花键的形位公差是如何规定的？有什么特点？形位公差与尺寸公差的关系采用何种公差原则？–8、矩形花键的表面粗糙度参数值如何规定？–9、如何检测矩形花键各参数的误差？为了控制矩形花键的实际尺寸和形位公差，如何验收内、外花键？8.3螺纹结合的精度设计（自学）•自学思考题：–1、比较中径、单一中径、作用中径的概念和应用。–2、GB197-81《普通螺纹》中，为何不单独规定螺距公差和牙型半角公差？–3、判断内、外螺纹中径合格性时，为什么既要控制单一中径，又要控制作用中径？–4、假定螺纹的单一中径在中径极限尺寸范围内，该螺纹中径是否一定合格？为什么？–5、下列螺纹标记：(1)M24-6H，(2)M36×2-5g6g-20，(3)M30×2-6H/5五，(4)T30×6-8，分别表示何含义？–6、普通螺纹精度等级如何选择？应考虑哪些因素？–7、螺纹量规通端和止端的牙型各有何要求？为什么？螺纹综合检验和单项测量各有何特点？–8、丝杠的中径公差与普通螺纹的中径公差有何不同？为什么？8.4圆锥配合的精度设计（自学）•自学思考题：–1、与圆柱配合相比，圆锥配合有哪些特点？圆锥配合适用于什么场合？试举例说明。–2、解释下列圆锥公差与配合的术语：(1)基本圆锥；(2)圆锥直径公差带；(3)圆锥角公差带；(4)轴向位移；(5)极限初始位置。–3、说明圆锥公差的给定方法。–4、圆锥公差包括哪些公差项目？–5、圆锥配合的种类有哪几种？–6、圆锥形状公差有哪几种？–7、试述多面棱体的用途和用法？–8、常用的直接测量角度的仪器有哪些？8.5导轨副的精度分析与设计（自学）•自学思考题：–1、导轨副有哪几种类型？各有何特点？–2、导轨副有哪些精度要求？–3、滑动导轨副的几何参数精度如何确定？–4、滑动导轨副调整间隙的方法有哪些？