軸幾何精度設計

1、北京交通大學機械制造技術基礎研究性教學訓練載體1-1班級：姓名：學號:研究性訓練載體1-1:車床傳動軸的幾何精度設計1問題提出零件的幾何精度直接影響零件的使用性能，而零件的配合表面和非配合表面的精 度要求高低各不相同；即便是配合表面，其工作性質不同，提出進度要求及公差項目 也不相同，針對車床傳動軸進行幾何精度設計。2. 專題研究的目的(1) 理解零件幾何精度對其使用性能的影響；(2) 根據(jù)零件不同表面的工作性質及要求提出相應的公差要求;(3) 掌握正確的零件公差標注方法；(4) 掌握零件的幾何精度設計方法；3. 研究內容完成圖 1 所示傳動軸零件的幾何精度設計。(1) 對軸上各部分的作用進行分

2、析研究；(2) 對零件各表面主要部分的技術要求進行分析研究；(3) 根據(jù)零件不同表面的工作性質及要求，提出相應的公差項目及公差值； 包括傳動軸的尺寸精度設計、形狀精度設計、位置精度設計及表面粗糙度(4) 把公差正確的標注在零件圖上。圖 1 傳動軸4. 設計過程4.1 軸上各部分的作用分析及主要技術要求分析與設計(1) 車床傳動軸連接于電機與主軸箱車輪間，用于傳動。因此，作為傳遞力矩的關 鍵零件，為保證力矩傳送的平穩(wěn)性，要求傳動軸整體有較高的同軸度。(2) 兩端的圓柱面與軸承內圈配合，表面要求較高。要求其與配合件之間配合性質 穩(wěn)定、可靠，故表面粗糙度的數(shù)值應取較小值，同時該數(shù)值還應和尺寸公差相協(xié)

3、調， 采取Ra值不大于1.6um。(3) 軸肩的位置是為了便于軸與軸上零件的裝配，是止推面，起定位作用。軸肩表面既不是配合面，與相連的零件也沒有相對運動，從加工經濟性角度出發(fā)，選取Ra值不大于 3.2um。(4) 鍵槽通過與鍵配合實現(xiàn)扭矩的傳遞， 保證連接可靠。鍵槽側面是鍵的配合表面，底面為非配合表面。根據(jù)普通平鍵國家標準，對側面選取Ra值不大于3.2um,底面選取Ra值不大于6.3um。(5) 砂輪越程槽與退刀槽為工藝設計。其表面為非工作表面，從經濟性和外表美觀 出發(fā)，選取Ra值不大于12.5um,并以“其余”要求標注在圖樣中。4.2 軸基本尺寸設計(1) 17的圓柱面與軸承過渡配合，采用基

4、孔制，上偏差取+0.012下偏差取+0.001。 鍵槽所在 24的圓柱面為過渡配合，上偏差取+0.015下偏差取+0.002。(3)兩端 17圓柱面有倒角C1,鍵槽上偏差0,下偏差-0.036。4.3 表面粗糙度設計(1) 17 的軸表面因為要與軸承配合，所以表面粗糙度要求為 1.6。(2) 中間的 24 圓柱面，圓柱面承受載荷較大且屬于摩擦面，表面粗糙度要求 3.2(3) 鍵槽所在側面為工作面，所以表面粗糙度要求為 3.2。(4) 32 的軸端面因為在與其他零件配合時， 可能有相互轉動， 設計粗糙度要求為3.2。(5) 軸肩為了便于軸與軸上零件的裝卸，表面粗糙度要求 1.6。4.4 形狀位置

5、精度設計(1) 對于 17的兩個面為了與軸承獲得更好的配合， 遵循包容要求， 圓柱度公差為0.008mm(2) 兩個鍵槽用于實現(xiàn)扭矩傳輸，所以其對于 AB 兩個基準面的對稱度公差為0.03mm.(3) 兩端圓柱面及軸肩和有鍵槽的圓柱表面有圓跳動要求，為便于檢測采取徑向圓跳動 0.02mm(4) 軸整體有較高的同軸度，同軸度公差為 0.02mm5. 尺寸標注如圖 2. 車床傳動軸零件圖幾何精度設計所示。圖 2 車床傳動軸零件圖北京交通大學機械制造技術基礎研究性教學訓練載體1-2班級：姓名：學號：研究性訓練載體1-2 :車床傳主軸箱齒輪的幾何精度設計1. 問題提出零件的幾何精度直接影響零件的使用性

6、能，而零件的配合表面和非配合表面的精 度要求高低各不相同；即便是配合表面，其工作性質不同，提出進度要求及公差項目 也不相同，針對車床主軸箱齒輪進行幾何精度設計。2. 專題研究的目的（1）理解零件幾何精度對其使用性能的影響；（2）根據(jù)零件不同表面的工作性質及要求提出相應的公差要求；（3）掌握正確的零件公差標注方法；（4）掌握零件的幾何精度設計方法；3. 研究內容完成圖 1 所示齒輪零件的幾何精度設計。1) 對零件各表面主要部分的技術要求進行分析研究；2) 根據(jù)零件不同表面的工作性質及要求，提出相應的公差項目及公差值；包括齒輪的尺寸精度設計、形狀精度設計、位置精度設計及表面粗糙度3) 把公差正確的

7、標注在零件圖上。圖 1 齒輪4. 設計過程4.1 尺寸設計(1) 為保證齒輪嚙合時存在頂隙，在齒頂圓直徑采取上偏差為零的設計，公差為 IT11，查表得下偏差為0.22。(2) 為保證孔與軸的小過盈配合 40孔公差為IT7，選用基孔制，下偏差為0, 查表得上偏差為 0.025。( 3)為保證便于裝配及裝配精確，齒輪轂空端面倒角C1。4.2 表面粗糙度設計(1) 齒輪的工作表面為齒面。要保證傳動的平穩(wěn)性，同時減小摩擦等要求，齒面應采用零件較高的表面粗糙度要求，即選擇Ra0.4。(2) 主軸箱齒輪與主軸為過盈配合，且其孔的內表面為摩擦表面，應采取高的表 面粗糙度要求。選擇 Ra1.6。( 3)齒輪兩

8、端面的運動精度要求不高，故選擇 Ra6.3。( 4)齒輪外圓表面為非工作面，根據(jù)教材表 5-6 推薦值，選擇其表面粗糙度為 Ra6.3。4.3 形狀位置精度設計為了便于檢測， 齒輪兩端面采用跳動公差中的端面圓跳動 0.018 。這樣同時保證了 端面與軸線的垂直度要求與齒輪軸向的圓柱度要求。5. 尺寸標注如圖2.車床主軸箱齒輪零件圖幾何精度設計所示。圖2車床主軸箱齒輪零件圖北京交通大學機械制造技術基礎研究性教學訓練載體2-1班級：姓名：學號:研究性訓練載體2-1 :車床傳動軸機械加工工藝過程設計1問題提出零件的幾何精度直接影響零件的使用性能，而機械加工工藝過程制定的是否合理將直接影響零件的加工精

9、度。針對車床傳動軸，應用所學的機械制造基礎知識進行 一次加機械工工藝過程設計的綜合性工程應用訓練。2. 專題研究的目的（1）掌握零件主要部分技術要求的分析方法；（2）掌握零件材料的選擇方法和確定毛坯的制備方法及工藝；（3）掌握工藝分析方法；（4）掌握定位基準的選擇方法；（5）掌握制定出合理的零件加工順序的原則和方法；（6）掌握制定出合理的零件加工路線的方法。3. 研究內容圖 1 所示為車床的傳動軸，軸上開有鍵槽用來安裝齒輪以傳遞運動和動力，兩端 是安裝滾動軸承的支承軸頸。完成該傳動軸零件的機械加工工藝過程設計。 工藝設計的具體內容包括：（1）進行零件主要部分的技術要求分析研究；（2）確定傳動軸

10、的材料、毛坯的制備方法及工藝、熱處理工藝；（3）進行加工工藝分析；（4）確定定位基準；（6）制定傳動軸的加工順序；（6）制定傳動軸的加工路線；圖 1 傳動軸4. 設計過程4.1 零件主要部分的技術要求分析（1）本零件是傳動軸，傳動過程中只傳遞轉矩而不承受彎矩，可以通過熱處理方法 提高軸的耐磨性和抗疲勞強度。（2）此傳動軸的形狀簡單，屬于對稱零件，同時階梯軸很少，而且各段直徑相差不 太大。（3）軸上需磨削的軸段都設計出了砂輪越程槽，而且砂輪越程槽都是統(tǒng)一大小的。(4) 傳動軸上的各個鍵槽開在同一母線的位置上，便于加工。鍵槽和齒輪通過與鍵 配合，實現(xiàn)動力的傳遞。(5) 軸端設有倒角，以便于裝配，并

11、且軸肩高度不妨礙零件的拆卸。(6) 此傳動軸設計成兩端小中間大的形狀，便于零件從兩端裝拆。(7) 17圓柱表面為支撐軸頸與滾動軸承相配合， 對其要求圓柱度公差及可控制橫 剖面和軸剖面內的各種形狀誤差。(8) 24圓柱面要與齒輪配合，為保證其平穩(wěn)性和減少噪音，對其表面有徑向全跳 動的要求。(9) 24和32軸段處的軸肩用于定位，防止其端面圓跳動產生偏心。( 10)軸上鍵槽有對稱度要求，一般來說鍵槽都有對稱度公差。4.2 確定傳動軸的材料、毛坯的制備方法及工藝、熱處理工藝(1) 選用材料為 45 鋼，由于此車床傳動軸是一般的階梯軸，并且各階梯的直徑相 差小，則可以直接以熱軋圓柱棒料做毛坯。(2)

12、選用調質和表面淬火的熱處理工藝。4.3 進行加工工藝分析(1) 傳動軸大多是回轉表面，主要是采用車削和外圓磨削。(2) 該傳動軸加工劃分為三個加工階段，粗車，半精車，粗精磨各處外圓。各加工 階段大致以熱處理和銑鍵槽為界。4.4 確定定位基準(1) 此傳動軸是精度要求高的軸類零件，因此先以毛坯外圓為粗基準，加工兩端面 及中心孔，再以中心孔定位完成各表面的粗加工；(2) 精加工開始先再修整中心孔，以提高軸在精加工時的定位精度，再以中心孔為 精基準加工外圓。4.5制定傳動軸的加工順序（1） 外圓表面加工順序應為，先加工大直徑外圓，然后再加工小直徑外圓，以毛 坯外圓為粗基準，加工兩端面及中心孔，再以中

13、心孔定位完成各表面的粗加工。（2）軸上的鍵槽等表面的加工應在外圓精車或粗磨之后，精磨外圓之前。（3）為了改善工件材料的力學性質而進行的熱處理工藝調質、表面淬火通常安排在 粗加工之后、精加工之前進行。4.6制定傳動軸的加工路線車端面和鉆中心孔一粗車一半精車一調質一表面淬火一粗磨一銑鍵槽一精磨外圓一去 毛刺車床傳動軸的機械加工工藝路線序號工序內容定位基準1車端面和鉆中心孔毛坯外表面2粗車32、24、17，臺階面中心孔3半精車32、24、17,臺階面中心孔4調質5表面淬火6粗磨32、24、17，臺階面中心孔7銑鍵槽中心孔8精磨32、24、17，臺階面中心孔9去毛刺5. 零件圖圖2車床傳動軸零件圖北京

14、交通大學機械制造技術基礎研究性教學訓練載體2-2班級:姓名：學號:研究性訓練載體2-2 :車床主軸箱齒輪機械加工工藝過程設計1問題提出零件的幾何精度直接影響零件的使用性能，而機械加工工藝過程制定的是否合理 將直接影響零件的加工精度。針對車床主軸箱齒輪，應用所學的機械制造基礎知識進 行一次加機械工工藝過程設計的綜合性工程應用訓練。2. 專題研究的目的(1) 掌握零件主要部分技術要求的分析方法；(2) 掌握零件材料的選擇方法和確定毛坯的制備方法及工藝;(3) 掌握工藝分析方法；(4) 掌握定位基準的選擇方法；(5) 掌握制定出合理的零件加工順序的原則和方法;(6) 掌握制定出合理的零件加工路線的方

15、法。3. 研究內容圖1所示為車床的一根傳動軸車床主軸箱齒輪，完成該齒輪零件的機械加工工藝過程設計。工藝設計的具體內容包括：(1) 進行零件主要部分的技術要求分析研究；(2) 確定車床主軸箱齒輪的材料、毛坯的制備方法及工藝、熱處理工藝;(3) 進行加工工藝分析；(4) 確定定位基準；(6)制定齒輪的加工順序；(6)制定齒輪的加工路線；圖1 齒輪4. 設計過程4.1零件主要部分的技術要求分析(1) 40H 7內孔是和軸進行配合，然后傳遞轉矩的，因此有圓柱度要求。(2) 70的斷面，由于要通過軸上大的軸肩進行定位，所以要有垂直度要求，以便 于控制其傳遞運動時的方向。(3) 齒輪要與其他齒輪進行配合，

16、所以對它的齒頂圓提出徑向跳動的要求，以便控 制頂隙高度，以防卡死。對于齒面，要提高其耐磨性和疲勞強度。4.2確定車床主軸箱齒輪的材料、毛坯的制備方法及工藝、熱處理工藝(1)由于齒輪要大批量運用，同時要傳遞轉矩，要求具有良好的機械性能，綜(2)在齒輪工作過程中，由于在齒面位置要承受彎曲載荷而不能承受剪切應力, 所以要求其內部雜質分布不能沿其工作方向。因此為了獲得良好的流線，毛坯選用 鍛造后進行調質的毛坯。4.3進行加工工藝分析(1) 40H7內孔，粗糙度要求Ra2.5汕，需要粗鏜和半精鏜;(2) 70端面，粗糙度要求Ra5，需要粗車和半精車；(3) 齒頂要求粗糙度為Ra5【i，需要進行粗車和半精車。4.4確定定位基準由于齒輪要與軸和其他的齒輪進行配合，所以其內孔和齒頂圓精度有較高要求