《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》綜合訓(xùn)練指導(dǎo)書.

1、互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)綜合訓(xùn)練指導(dǎo)書一、綜合訓(xùn)練項目項目一 軸類零件精度設(shè)計目的：通過本綜合訓(xùn)練，使學生深入理解尺寸精度、幾何精度、表面粗糙度 有關(guān)基本概念和術(shù)語，掌握類比法設(shè)計軸類零件幾何量精度的原則和方法，熟練運用國家標準中各類相關(guān)表格，提高學生繪制圖紙和精度設(shè)計的能力。要求：根據(jù)軸類零件的使用要求和工作條件，確定主要配合尺寸的尺寸公差、 主要配合面的幾何公差項目和公差值、 各表面的表面粗糙度值，并進行設(shè)計結(jié)果 正確標注在圖樣上。成果形式：零件圖1張，設(shè)計說明書1份。設(shè)計題目：1.機床主軸C616車床主軸，見圖1.1， 70mn軸頸安裝4級精度NN3014雙列圓柱滾子 軸承， 50mn軸頸安

2、裝4級精度兩列6210向心球軸承， 60mrti由頸安裝傳動齒 輪，前端 75mn外錐面安裝卡盤，內(nèi)錐面安裝頂尖。確定 70mm 50mm 60mn和前端內(nèi)、外錐面的尺寸公差，確定各圓柱、 圓錐面及相應(yīng)端面的形位公差項目和公差值，并選擇各表面的表面粗糙度值，并進行正確標注。圖1.1 C616車床主軸2.柴油機曲軸某三拐曲軸，尺寸精度見圖1.2，試確定三 24曲軸軸頸、兩 25、 20 軸頸及鍵槽的形位精度，選擇各軸頸及端面的表面粗糙度要求， 并進行正確的標 注。U-2?項目二軸承配合精度設(shè)計目的：通過本綜合訓(xùn)練，使學生深入理解軸承的使用要求，掌握軸承配合精 度設(shè)計的原則和方法，提高學生繪圖和精

3、度設(shè)計的能力。要求：根據(jù)給定要求完成軸承配合精度設(shè)計， 確定軸頸和外殼孔的公差帶代 號，畫出公差帶圖，并確定孔、軸的幾何公差值和表面粗糙度參數(shù)值，將它們分 別標注在裝配圖和零件圖上。成果形式：軸承配合的裝配圖1張，零件圖2張，設(shè)計說明書1份。設(shè)計題目：1.有一圓柱齒輪減速器，小齒輪軸要求較高的旋轉(zhuǎn)精度，裝有0級單列深溝 球軸承，軸承尺寸為 50mM 110mM 27mm額定動負荷 Cr=32000N軸承承受的 當量徑向負荷Fr=4000N。試用類比法確定軸頸和外殼孔的公差帶代號，畫出公 差帶圖，并確定孔、軸的形位公差值和表面粗糙度參數(shù)值，將它們分別標注在裝配圖和零件圖上。2.在C616車床主軸

4、后支承上，裝有兩個單列向心球軸承（如圖 1.3 ）,其外形尺寸為dx DX B=50mm 90mM 20mm試選定軸承的精度等級，軸承與軸和殼 體孔的配合，并確定殼體孔、軸的形位公差值和表面粗糙度參數(shù)值，將它們分別標注在零件圖上。圖1.3 C616后軸承裝配示意圖項目三 齒輪精度設(shè)計目的：通過本綜合訓(xùn)練，使學生深入理解齒輪的使用要求、 齒輪精度檢測指 標等理論知識，掌握齒輪精度設(shè)計的原則和方法，提高學生綜合運用尺寸精度、 幾何精度、表面粗糙度的能力，熟練掌握齒輪工作圖的繪制和要求。要求：根據(jù)給定的使用要求，利用計算法確定齒輪的齒厚偏差，利用類比法 選擇齒輪的檢驗項目及其允許值，標注相應(yīng)的幾何公

5、差及表面粗糙度；確定花鍵 孔的尺寸公差、幾何公差和表面粗糙度，并進行正確標注。成果形式：齒輪零件圖1張，設(shè)計說明書1份。設(shè)計題目：1、汽車變速箱齒輪解放汽車變速箱齒輪，見圖1.4，模數(shù)m=4.5mm齒數(shù)=45， a =20，齒輪 精度7 GB/T10095.12001。試選擇齒輪的齒厚偏差、檢驗項目及其允許值，標 注相應(yīng)的形位公差及表面粗糙度；確定花鍵孔的尺寸公差、形位公差和表面粗糙 度，并進行正確標注。川2.5|10!?65川5211*5圖1.4 汽車變速箱齒輪2、減速器齒輪某通用減速器中有一對直齒圓柱齒輪副，模數(shù)m=4mm小齒輪zi=30,齒寬bi=40mm大齒輪2的齒數(shù)Z2=96,齒寬b

6、2=40mm齒形角a =20o。兩齒輪的材料為 45號鋼，箱體材料為HT200其線脹系數(shù)分別為a齒=11.5 X 10-6K-1, a箱=10.5 X 10-6,齒輪工作溫度為t齒=60oC,箱體工作溫度t 箱=30oC,采用噴油潤滑，傳遞最 大功率7.5KW轉(zhuǎn)速n=1280r/min，小批生產(chǎn)，試確定其精度等級、檢驗項目及 齒坯公差，并繪制齒輪工作圖。二、設(shè)計實例2.1軸類零件的精度設(shè)計軸類零件一般都是回轉(zhuǎn)體，因此，主要是設(shè)計直徑尺寸和軸向長度尺寸。設(shè) 計直徑尺寸時，應(yīng)特別注意有配合關(guān)系的部位，當有幾處部位直徑相同時，都應(yīng) 逐一設(shè)計并注明不得省略。即使是圓角和倒角也應(yīng)標注無遺，或者在技術(shù)要求

7、中 說明。標注長度尺寸時，既要考慮零件尺寸的精度要求， 又要符合機械加工的工 藝過程，不致給機械加工造成困難或給操作者帶來不便。因此，需要考慮基準面和尺寸鏈問題。軸類零件的表面加工主要在車床上進行，因此，軸向尺寸的設(shè)計與標注形式和選定的定位基準面也必須與車削加工過程相適應(yīng)?，F(xiàn)以圖2.1所示的軸為例,說明如何選擇基準面和設(shè)計標注軸向尺寸。圖2.1軸類零件圖從圖中分析其裝配關(guān)系可知，與兩軸承端面接觸的兩軸肩之間的距離I對尺寸精度有一定的要求，而外形長度L和其余各軸段長度可按自由尺寸公差加工。 如果軸向尺寸采用圖2.2(a)所示，都是以軸的一端面作基準的設(shè)計與標注方式， 則形成并列的尺寸組。這種標注

8、方式從圖面上看，雖然也能確定各軸段的長度， 但卻與軸的實際加工過程不相符(因為一般車削加工需要調(diào)頭裝夾兩次，分別加 工出中部較大直徑兩側(cè)的各軸段直徑)。因而，加工時測量不便，同時也降低了 尺寸I的精度(因這時要由尺寸L2和L5共同確定尺寸I的精度)。如改為圖2.2(b) 所示，逐段標注軸的各段長度，則形成串聯(lián)式的尺寸鏈。由于這種標注，各尺寸線首尾相接，即前一尺寸線的終止處是后一尺寸線的基準。這樣，實際加工的 結(jié)果，只有當每一尺寸都精確時，才能使各軸段的長度之和保持一定， 并使各軸 段的相對位置符合設(shè)計要求。由此，可以知道，圖 2.2所示的兩種設(shè)計與標注方 式都不合理。為了使軸的軸向長度尺寸設(shè)計

9、標注比較合理，設(shè)計者應(yīng)對軸的車削過程有所了解，但車削過程與機床類型有關(guān)。故設(shè)計標注軸向尺寸時，首先應(yīng)根據(jù)零件的 批量確定機床類型。圖2.3所示，為按小批生產(chǎn)采用普通車床加工時軸向尺寸的 設(shè)計與標注方式。圖2.3(a)表示按軸總長L截取直徑稍大于最大直徑的一段棒 料，先打好兩端面的中心孔，并以此為基準從右端開始車削，由于與兩軸承端面 相靠的軸肩之間距離有精度要求，故應(yīng)先車出 L5,然后以端面和軸肩為基 準，依次車出兩軸段長度a5和a8,并切槽和倒角。調(diào)頭重新裝夾后，如圖2.3(b) 所示。先車出最大直徑，再以軸肩為基準量出尺寸 I ;定出另一軸肩的位置， 從而車出軸段a3和安裝軸承處的軸頸。完整

10、的軸向尺寸設(shè)計與標注方式，如圖 2.3(c)所示。(b)圖2.2軸向尺寸的不合理設(shè)計與標注(b)(c)圖2.3軸的車削過程及軸向尺寸的設(shè)計與標注2.1.1尺寸公差的確定軸類零件有以下各處需要設(shè)計與標注尺寸公差，即選擇確定其公差值，一般 采用類比法確定。 安裝傳動零件(齒輪、蝸輪、帶輪、鏈輪等)、軸承以及其他回轉(zhuǎn)件與密封 處軸的直徑公差，公差值按裝配圖中選定的配合性質(zhì)從公差配合表中選擇確定。 鍵槽的尺寸公差。鍵槽的寬度和深度的極限偏差按鍵聯(lián)結(jié)標準規(guī)定選擇確定。為了檢驗方便，鍵槽深度一般標注尺寸dt極限偏差（此時極限偏差取負值）。 軸的長度公差。在減速器中一般不作尺寸鏈的計算，可以不必設(shè)計確定長

11、度公差。一般采用自由公差，按h12, h13或H12、H13確定。2.1.2形位公差的確定各重要表面的形狀公差和位置公差。根據(jù)傳動精度和工作條件等，可確定以 下各處的形位公差：1. 配合表面的圓柱度與滾動軸承或齒輪（蝸輪）等配合的表面，其圓柱度公差約為軸直徑公差的1/2;與聯(lián)軸器和帶輪等配合的表面，其圓柱度公差約為軸直徑公差的0.60.7倍。2. 配合表面的徑向跳動公差軸與齒輪，蝸輪輪轂的配合部位相對滾動軸承配合部位的徑向跳動公差可按 表2-1確定。表2-1軸與齒輪、蝸輪配合部位的徑向跳動度齒輪精度等級或運動精度等級67, 89軸在安裝輪轂部位圓柱齒輪和圓錐齒輪2IT32IT42IT5的徑向跳

12、動度蝸桿、蝸輪2IT52IT6注：IT為軸配合部分的標準公差值，（見表3-4）。軸與聯(lián)軸器、帶輪的配合部位相對滾動軸承配合部位的徑向跳動度可按表2-2確定。表2-2軸與聯(lián)軸器帶輪配合部位的徑向跳動度轉(zhuǎn)速n/rpm300600100015003000徑向跳動度/mm0.080.040.0240.0160.008 軸與兩滾動軸承的配合部位的徑向跳動度，其公差值：對球軸承為IT6，對滾子軸承為IT5。 軸與橡膠油封接觸部位的徑向跳動度：軸轉(zhuǎn)速 nW500 rpm取0.1mm；n5001000rpm，取0.07mm；軸轉(zhuǎn)速 n10001500 rpm,取0.05mm； n1500 3000 rpm,取

13、 0.02mm。3軸肩的端面跳動公差 與滾動軸承端面接觸：對球軸承?。?2） IT5 ;對滾子軸承?。?2） IT4。 與齒輪、蝸輪輪轂端面接觸：當輪轂寬度I與配合直徑d的比值0.8時，可不標注端面跳動度。表2-3軸與齒輪、蝸輪輪轂端面接觸處的軸肩端面跳動度精度等級或接觸精度等級67, 89軸肩的端面跳動度2IT32IT42IT54.平鍵鍵槽兩側(cè)面相對軸線的平行度和對稱度平行度公差約為軸槽寬度公差的1/2;對稱度公差約為軸槽寬度公差的2倍 5.軸的尺寸公差和形位公差設(shè)計與標注示意圖圖2.4為軸的尺寸公差和形位公差設(shè)計與標注示意圖。表2-4歸納了軸上應(yīng)設(shè)計與標注的形位公差項目及其對工作性能的影響

14、。捲木廿能撐値 卩S S4-8去週童卍齋迤2貯 80mm）與傳動件及聯(lián)軸器相配合的軸肩表面3.2 1.6與滾動軸承相配合的軸肩表面1.6平鍵鍵槽3.21.6（工作面）1.6（非工作面）與軸承密封裝置相接觸的表面氈圭寸油圈橡膠油封間隙或迷宮式與軸接觸處的圓周速度（m/s）3.2 1.6w 3355 103.2 1.60.8 0.40.40.2螺紋牙型表面0.8（精密精度螺紋）,1.6（中等精度螺紋）其他表面6.33.2（工作面）,12.56.3（非工作面）2.1.4軸類零件精度設(shè)計與標注實例圖2.5為軸的工作圖示例，為了使圖上表示的內(nèi)容層次分明，便于辯認和查找，對于不同的內(nèi)容應(yīng)分別劃區(qū)標注，例如

15、在軸的主視圖下方集中標注軸向尺寸 和代表基準的符號，如圖2.4中的A、B、C;在軸的主視圖上方可標注形位公差 以及表面粗糙度和需作特殊檢驗部位的引出線等。W -! IO.Ol2p| L 電皿】|2-貝叩2/ GH145-SS技術(shù)耍求1.秦注圜角宰從和?1送2.22O-25UHb圖2.5軸精度設(shè)計與標注實例2.2齒輪類零件精度設(shè)計齒輪類零件包括齒輪、蝸桿和蝸輪等。齒輪類零件精度設(shè)計包括齒坯精度設(shè) 計與齒輪嚙合精度設(shè)計兩部分。2.2.1齒坯精度設(shè)計為了保證齒輪加工的精度和有關(guān)參數(shù)的測量，基準面要優(yōu)先規(guī)定其尺寸和形 位公差。齒輪的軸孔和端面既是工藝基準也是測量和安裝的基準。齒輪的齒頂圓作為測量基準時

16、有兩種情況，一是加工時用齒頂圓定位或校正，此時需要控制齒 頂圓的徑向跳動；另一種情況是用齒頂圓定位檢驗齒厚或基節(jié)尺寸公差。此時要 控制齒頂圓公差和徑向跳動。齒輪基準面的尺寸公差和形位公差的項目與相應(yīng)數(shù)值都與傳動的工作條件 有關(guān)，通常按齒輪精度等級確定其公差值。以下分別說明齒坯上需設(shè)計的各處尺 寸公差和形位公差項目：表2-6齒坯精度設(shè)計項目表種類項目名稱處理方法尺寸公差齒頂圓直徑的極限偏差其值可查表11.6確定軸孔或齒輪軸軸頸的公差其值可查表11.6確定鍵槽寬度b的極限偏差和尺寸(d-t)的極限偏差其值可查鍵標準確定形位公差齒輪齒頂圓的徑向跳動度公差其值可查表11.7確定齒輪端面的跳動度公差其值

17、可查表11.7確定齒輪軸孔的圓柱度公差其值約為軸孔直徑尺寸公差的0.3倍，并圓整到標準形位公差值鍵槽的對稱度公差其值可取輪轂鍵槽寬度公差的2倍；鍵槽的平行度公差，其值可取輪轂鍵槽寬度公差的 0.5倍。以 上所取的公差值均應(yīng)圓整到標準形位公差值2.2.2齒輪嚙合精度設(shè)計圓柱齒輪嚙合特性表應(yīng)列入的基本參數(shù)有齒數(shù)、模數(shù)、齒形角、徑向變位系 數(shù)等，還應(yīng)列出齒輪精度等級以及輪齒檢驗項目，評定單個齒輪的加工精度的檢驗項目有齒距偏差、齒廓總偏差、螺旋線總偏差及齒厚偏差，檢驗項目選擇與齒 輪的精度等級和測量儀器有關(guān)。2.2.3齒輪精度設(shè)計實例某通用減速器中有一對直齒圓柱齒輪副，模數(shù) m=4mm,小齒輪z1=3

18、0,齒寬 b1=40mm,大齒輪的齒數(shù)z2=96，齒寬b2=40mm,齒形角a =20兩齒輪的材料為-645號鋼，箱體材料為HT200,其線脹系數(shù)分別為a齒=11.5 X0 1/C, o箱-6=10.5 X0 1/C,齒輪工作溫度為t齒=60oC,箱體工作溫度t箱=30C,采用噴油 潤滑，傳遞最大功率7.5KW，轉(zhuǎn)速n=1280r/min，小批生產(chǎn)，試確定其精度等級、 檢驗項目及齒坯公差，并繪制齒輪工作圖。解：(1)確定精度等級。根據(jù)齒輪圓周速度、使用要求等確定齒輪的精度等級。圓周速度v為v= n dn/(1000 X 60)= nX 4X 30X 1280/(1000 X 60)m/s=8.

19、04m/s一般減速器對齒輪傳遞運動準確性的要求也不高，故根據(jù)以上兩方面的情況，選取齒輪精度等級為8級。故該齒輪的精度標注應(yīng)為8 GB/T10095.12001。(2) 確定齒厚偏差。 計算最小極限側(cè)隙jnmin = jn1 + jn2jn仁 a (齒a At 齒-OfAt 箱)2sin a-6 -6=4 (30+96)/2 1X5 10 (60-20)-10.5 1(XX(30-20) 2S20=61 pm由于v4) pm=40 pm于是 jnmin=(61+40) pm=101 pm 計算齒輪齒厚上偏差查表得 fpb1=16pm, fpb2=18pm查表得 F B =24pm E = F B

20、 =24 p mf s = F B /2=12 pm補償齒輪制造與安裝誤差引起的側(cè)隙減小量=V -I - I - - =42.33 p m查表得fa=0.5IT8=0.5 X 81 p m=40.5 pm齒厚上偏差Esns=-(40.5tg20 +101+ 4小2 cos 2C1設(shè)兩嚙合齒輪的齒厚上偏差相等，Esns1 =Esns2 = -91 p m 計算齒輪齒厚下偏差齒厚的下偏差 Esi仁Ess1-Ts1, Esi2=Ess2-Ts2齒厚公差 Tsn= P2tg an查表得 Fr=44pm,另 br=1.26IT9=1.26 X 87 p m=109.62 pm/ 2 2Tsn=(弋 44

21、 +109.62 X 2tg20 ) p m=86卩 mEsni仁 Esns1-Tsn=(-91-86) p m -=77 p m故小齒輪為 8 GB/T10095.12001 或8 GB/T10095.12002(3) 選擇檢驗項目及其公差值。本減速器齒輪屬于中等精度，齒廓尺寸不大, 生產(chǎn)規(guī)模為小批量生產(chǎn)。 單個齒距偏差的極限偏差ptw查表確定fptlw = 18 ,m 齒距累積總偏差Fp查表得Fp=55卩m, 齒廓總偏差F查表得F尸27卩m齒坯基準面徑向極限偏差和齒坯(4) 齒坯技術(shù)要求。查表可得：齒輪軸的尺寸公差和形位公差，頂圓直徑公差。跳動和端面圓跳動。齒輪各面的表面粗糙度的推薦值。(

22、5) 繪制齒輪工作圖。將選取的齒輪精度等級、齒厚偏差代號、檢驗項目及公差、技術(shù)條件等標注在大、小齒輪的工作圖上，如圖3X0.4VI 284X45r：-、3%5 凸DC -OfMi401.5X45ma也21毘1D2.6所示。Lix斗常u702320ti2-g4/!2.5GB145-85模數(shù)m=4基節(jié)極限偏差 土fpb = 0.016齒數(shù)z=30螺旋線總偏差F3= 0.024齒形角a= 20 單個齒距偏差fpt1w= .018精度等級 8 GB/T 10095.1 2001 齒距累積總偏差Fp = 0.055齒圈徑向跳動公差Fr = 0 .044齒廓總偏差F a= 0. 027技術(shù)要求2.調(diào)質(zhì) 2

23、20250HB圖 2.6 小齒輪工作圖2.3 箱體類零件精度設(shè)計實例一般地，在機械產(chǎn)品的設(shè)計過程中，需要進行以下三方面的分析計算： 運動分析與計算。根據(jù)機器或機構(gòu)應(yīng)實現(xiàn)的運動，由運動學原理，確定 機器或機構(gòu)的合理的傳動系統(tǒng)， 選擇合適的機構(gòu)或零件， 以保證實現(xiàn)預(yù)定的動作， 滿足機器或機構(gòu)的運動方面的要求。 強度的分析與計算。根據(jù)強度、剛度等方面的要求，決定各個零件的合 理的基本尺寸， 進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計， 使其在工作時能承受規(guī)定的負荷， 達到強 度和剛度方面的要求。 幾何精度的分析與計算。零件基本尺寸確定后，還需要進行精度計算， 以決定產(chǎn)品各個部件的裝配精度以及零件的幾何參數(shù)和公差。需要指出的

24、是，以上三個方面，在設(shè)計過程中，是缺一不可的。本節(jié)主要討 論的是殼體類零件機械精度的選用實例。2.3.1 撥動叉幾何精度設(shè)計實例撥動叉形位公差，如圖 2.7 所示。設(shè)計說明： 垂直度公差 0.012 mm因為 110H6孔是撥動叉的安裝基準孔，為保證 撥動叉的方向不偏斜，并作為孔 110H6 的工藝基準，所以注出 ll06 孔軸線對基準面 A 的 垂直度要求。 上平面對基準面A的平行度公差0.015 mm,是為了保證撥動叉兩平面裝 入零件槽內(nèi)的可裝配性。 同軸度公差 0.03 mm為保證階梯軸裝入撥動叉與兩孔具有相同的配合 性質(zhì)。 線輪廓度公差0.02 mm和0.04 mm,是保證從動件具有平穩(wěn)運動規(guī)律和 移動的位置。 所以這兩項線輪廓度公差不僅控制直線和曲線的形狀誤差， 由于有 “三基面”，所以它又是位置公差，以控制從動件的移動距離。 由于孔 110mm為撥動叉的安裝基準孔，且為變速機構(gòu)中零件，考慮匹配性，選擇尺寸精度為 110H6其表面粗糙度只為0.8 ym同理，孔 50尺寸精度為 50H6其表面粗糙度Ra*0.8 孔 170為連接零件用孔，精度低于孔 110降低一個等級，選取為 170H7 撥動叉上下表面、與其他零件配合面處表面粗糙度為Ra*0.8 ym其余表面表面粗糙度&為1.6 ym,礙KE64 0I&小勲肝W圖2.7撥動叉