第9章机械设计概论.pdf

一 设计的地位与作用一 设计的地位与作用 机械设计总论机械设计总论 1 经济竞争归根结底是设计和制造能力竞争1 经济竞争归根结底是设计和制造能力竞争 工业化国家的财富工业化国家的财富60 80 是制造业创造的是制造业创造的 制造是将科技转化为财富的最后环节制造是将科技转化为财富的最后环节 各发达国家重新重视制造业 各发达国家重新重视制造业 机械零件设计和计算概论机械零件设计和计算概论 机械设计的最终目的就是为市场提供优质高效 价美 物廉的机械产品 在市场竞争中取得优势 赢得用户 取得良好的经济效益 机械设计的最终目的就是为市场提供优质高效 价美 物廉的机械产品 在市场竞争中取得优势 赢得用户 取得良好的经济效益 中小批量 个性化 柔性生产管理模式 中小批量 个性化 柔性生产管理模式 中小批量 个性化 柔性生产管理模式 中小批量 个性化 柔性生产管理模式 2 机械制造业生产管理模式的转变2 机械制造业生产管理模式的转变 基本车型型号数生产台数台数 型号基本车型型号数生产台数台数 型号 6300017 12 12 6 11 204000 53000 44000 364000 3700 16400 4500 7500 32100 A B C D 合计合计 三个月内丰田公司汽车生产情况三个月内丰田公司汽车生产情况 大批量 单一化 流水 作业生产管理模式 大批量 单一化 流水 作业生产管理模式 大批量 单一化 流水 作业生产管理模式 大批量 单一化 流水 作业生产管理模式 3 制造业市场竞争围绕3 制造业市场竞争围绕TQCSF TQCSF 展开展开 上市时间上市时间Time 质量质量Quality 产品成本产品成本Cost 服务服务Service 灵活性灵活性Flexible 上市时间上市时间Time 质量质量Quality 产品成本产品成本Cost 服务服务Service 灵活性灵活性Flexible 竞争的焦点竞争的焦点 4 竞争的焦点之一是设计4 竞争的焦点之一是设计 成功的设计赢得了市场成功的设计赢得了市场 设计是科技成果转化为生产力的纽带设计是科技成果转化为生产力的纽带 设计是引进技术实现国产化的重要环节设计是引进技术实现国产化的重要环节 没有现代化设计就没有现代化产品没有现代化设计就没有现代化产品 5 设计在生产中的地位5 设计在生产中的地位 设计是影响产品技术与经济指标的关键 设计是影响产品技术与经济指标的关键 020406080 设计占成本设计占成本5 设计决定成本设计决定成本75 75 现代企业三部分现代企业三部分 将核心工作放在本企业 两头在内 中间在外将核心工作放在本企业 两头在内 中间在外 开发设计开发设计 制造制造 市场销售市场销售 二 机械产品设计过程二 机械产品设计过程 产品规划产品规划 结构方案设计结构方案设计 原理方案设计原理方案设计 总体设计总体设计 施工设计施工设计 试制 批量生产 销售试制 批量生产 销售 可行性报告可行性报告 设计任务书设计任务书 原理方案图原理方案图 结构设计草图结构设计草图 总装配图总装配图 部装图 零件图部装图 零件图 技术文档技术文档 CAD CAM是先进的设计工具是先进的设计工具 CAD CAM是先进的设计工具是先进的设计工具 概念设计概念设计 概念设计 工程分析 概念设计 工程分析 工程分析 详细设计 工程分析 详细设计 详细设计 性能仿真 详细设计 性能仿真 性能仿真性能仿真 工艺设计工艺设计 工艺设计 数控编程 工艺设计 数控编程 数控编程 加工仿真 数控编程 加工仿真 加工仿真加工仿真 数控机床数控机床 CAD CAM CAPP 三 机械设计课程的性质和任务三 机械设计课程的性质和任务 1 性质1 性质 2 任务2 任务 重要的技术基础课重要的技术基础课 树立正确的设计思想和设计方法 具有初步设计传动装置和简单机械的能力 树立正确的设计思想和设计方法 具有初步设计传动装置和简单机械的能力 了解机械系统总体方案的设计过程了解机械系统总体方案的设计过程 机器的组成 从运动观点看 由机构组成 从制造观点看 由零件组成 机器的组成 从运动观点看 由机构组成 从制造观点看 由零件组成 内燃机简图内燃机简图 曲柄滑块机构 凸轮机构 齿轮机构 齿轮 活塞 连杆 曲轴 弹簧 曲柄滑块机构 凸轮机构 齿轮机构 齿轮 活塞 连杆 曲轴 弹簧 3 机械零件设计的步骤3 机械零件设计的步骤 失效 零件失去正常工作的能力 失效 零件失去正常工作的能力 计算准则 衡量零件工作能力的指标计算准则 衡量零件工作能力的指标 受力分析受力分析选择材料选择材料确定计算准则确定计算准则 技术文档技术文档 理论计算理论计算 参数设计参数设计 结构设计结构设计 强度准则强度准则约束条件式约束条件式 刚度准则 耐磨性准则 振动稳定性准则 耐热性准则 强度准则 刚度准则 耐磨性准则 振动稳定性准则 耐热性准则 强度准则 工作能力工作能力 在不发生失效的条件下 零件所能安全工作的限度 通 常此限度是对载荷而言 所以习惯上又称为 在不发生失效的条件下 零件所能安全工作的限度 通 常此限度是对载荷而言 所以习惯上又称为 承载能力 承载能力 机械零件设计和计算概论机械零件设计和计算概论 机械零件的工作能力准则机械零件的工作能力准则 设计机器的任务是在当前技术发展所能达到的条件下 根据生产及生活的需要提出的 不管机器的类型如何 一般 来说 对机器都要提出以下的基本要求 设计机器的任务是在当前技术发展所能达到的条件下 根据生产及生活的需要提出的 不管机器的类型如何 一般 来说 对机器都要提出以下的基本要求 对机器的基本要求 对机器的基本要求 使用功能要求使用功能要求 使用寿命求使用寿命求 经济性要求经济性要求 劳动保护和环境保护要求劳动保护和环境保护要求 可靠性要求可靠性要求 其它专用要求 大型机器便于运输 机床要长期保持精 度 飞机要重量轻 流动使用的机器要便于安装和拆卸 其它专用要求 大型机器便于运输 机床要长期保持精 度 飞机要重量轻 流动使用的机器要便于安装和拆卸 机械零件的工作能力准则机械零件的工作能力准则 设计机械零件时应满足的基本要求 设计机械零件时应满足的基本要求 避免在预定寿命期内失效的要求避免在预定寿命期内失效的要求 结构工艺性要求结构工艺性要求 经济性要求经济性要求 质量小的要求质量小的要求 可靠性要求可靠性要求 应保证零件有足够的强度 刚度 寿命 设计的结构应便于加工和装配 零件应有合理的生产加工和使用维护的成本 质量小则可节约材料 质量小则灵活 轻便 应降低零件发生故障的可能性 概率 应保证零件有足够的强度 刚度 寿命 设计的结构应便于加工和装配 零件应有合理的生产加工和使用维护的成本 质量小则可节约材料 质量小则灵活 轻便 应降低零件发生故障的可能性 概率 机械零件的工作能力准则机械零件的工作能力准则 机械零件的主要失效形式 机械零件的主要失效形式 失效失效 机械零件由于某些原因失去工作能力 或达不到设计要求的性能时 称失效 机械零件由于某些原因失去工作能力 或达不到设计要求的性能时 称失效 1 整体断裂整体断裂 2 过大的残余变形过大的残余变形 3 零件的表面破坏零件的表面破坏 腐蚀 磨损 接触疲劳腐蚀 磨损 接触疲劳 4 破坏正常条件引起的失效破坏正常条件引起的失效 齿轮轮齿断裂 轴承内圈断裂 齿轮齿面塑形变形轴承外圈塑性变形 齿面接触疲劳轴瓦磨损 机械零件的强度机械零件的强度 按照应力随时间变化的特性 应力可分为按照应力随时间变化的特性 应力可分为 静应力静应力和和变应力变应力两大类 两大类 而变应力按照应力循环特性又可分为而变应力按照应力循环特性又可分为脉动循环 应力 脉动循环 应力 对称循环应力对称循环应力以及以及任意不对称循环应力任意不对称循环应力 1 载荷载荷 机器正常工作时所受的实际载荷机器正常工作时所受的实际载荷 一般难以确定一般难以确定 工作载荷 工作载荷 名义载荷 名义载荷 KTT C KFF C 按原动机功率求得按原动机功率求得 1055 9 6 Nmm n P T 理想状态理想状态 功率功率 kW 转速转速 r min 计算载荷 计算载荷 载荷系数载荷系数 考虑各种附加载荷考虑各种附加载荷 2 应力应力 强度准则 强度准则 确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性 变形 是最基本的设计准则 零件计算截面的名义 应力不得超过许用应力 确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性 变形 是最基本的设计准则 零件计算截面的名义 应力不得超过许用应力 而 或 lim lim ss 机械零件的强度机械零件的强度 交变应力的描述交变应力的描述 m 平均应力 a 应力幅值 max 最大应力 min 最小应力 r 应力比 循环特性 2 minmax m 2 minmax a max min r 描述规律性的交变应力可有5个参数 但其中只有两个参数是独立的 r 1对称循环应力r 0脉动循环应力r 1静应力 机械零件的强度机械零件的强度 许用应力许用应力是设计零件时所依据的条件应力 许 用应力选择方法通常有两种 是设计零件时所依据的条件应力 许 用应力选择方法通常有两种 查许用应力表查许用应力表 对于一定材料制造的并在一定条件下工作的零件 根据过去机械制造的实践与理论分析 将它们所能安 全工作的最大应力制成专门的表格 对于一定材料制造的并在一定条件下工作的零件 根据过去机械制造的实践与理论分析 将它们所能安 全工作的最大应力制成专门的表格 本书很多零件的许用应力是通过查表的方法确定 本书很多零件的许用应力是通过查表的方法确定 部分系数法部分系数法 以几个系数的乘积来确定总的安全系数 以几个系数的乘积来确定总的安全系数 机械零件的强度机械零件的强度 lim lim ss 部分系数法部分系数法 的系数为考虑零件重要性程度 匀性的系数为考虑材料力学性能均 准确性的系数为考虑计算载荷及应力 3 2 1 321 S S S SSSS 此外还应该考虑零件的此外还应该考虑零件的结构形状结构形状 尺寸大 小 尺寸大 小和和表面加工质量表面加工质量对零件强度的影响 对零件强度的影响 机械零件的强度机械零件的强度 lim lim ss 部分系数法部分系数法 极限应力应当根据应力循环特性和材料性质来选择 极限应力应当根据应力循环特性和材料性质来选择 静应力 静应力 S S s B 对于脆性材料 对于塑性材料 影响还应该考虑应力集中的 料对于组织均匀的脆性材 机械零件的强度机械零件的强度 部分系数法部分系数法 在变应力作用下 零件的主要失效形式为在变应力作用下 零件的主要失效形式为疲劳断裂 疲劳断裂 疲劳断裂的断口明显地有两个区域 一个表面光滑的疲劳 区 一个是粗糙的脆性断裂区 这是由于疲劳断裂是材料损 伤的累积结果 疲劳断裂的断口明显地有两个区域 一个表面光滑的疲劳 区 一个是粗糙的脆性断裂区 这是由于疲劳断裂是材料损 伤的累积结果 机械零件的强度机械零件的强度 疲劳断裂不同于一般静止断裂 它是裂纹在反复 变应力作用下扩展到一定程度的结果 因此 疲劳裂 纹除与 疲劳断裂不同于一般静止断裂 它是裂纹在反复 变应力作用下扩展到一定程度的结果 因此 疲劳裂 纹除与应力的大小应力的大小有关外 还与有关外 还与应力循环次数应力循环次数有关 有关 材料经过材料经过N N次应力循环后 不发生破坏的应力最 大值称为 次应力循环后 不发生破坏的应力最 大值称为疲劳极限疲劳极限 r r 或 或 r r 表示循环次数N与疲劳极限间的关系曲线称为表示循环次数N与疲劳极限间的关系曲线称为疲劳曲 线 N曲线 疲劳曲 线 N曲线 机械零件的强度机械零件的强度 从图可以 看出 应力越 小 试件能经 历的应力循环 次数越多 但 当循环次数超 过某一数值 从图可以 看出 应力越 小 试件能经 历的应力循环 次数越多 但 当循环次数超 过某一数值N N0 0 以后 曲线趋 于水平 即疲 劳极限不再随 应力循环次数 增多而降低 以后 曲线趋 于水平 即疲 劳极限不再随 应力循环次数 增多而降低 N0循环基数循环基数 机械零件的强度机械零件的强度 显然在显然在变应力变应力作用下 计算许用应力时应取材料的作用下 计算许用应力时应取材料的疲劳 极限作为极限应力 疲劳 极限作为极限应力 由于零件的切口 圆角等 由于零件的切口 圆角等截面突变截面突变 绝 对尺寸 绝 对尺寸和和表面状态表面状态均对疲劳强度有影响 所以引入了一系列 系数 均对疲劳强度有影响 所以引入了一系列 系数 为表面质量系数 为应力集中系数 为尺寸系数 应力是脉动循环时 应力是对称循环时 k Sk Sk 0 0 1 1 机械零件的强度机械零件的强度 潘存云教授研制 如齿轮 凸轮 滚动轴承等 如齿轮 凸轮 滚动轴承等 机械零件的接触强度机械零件的接触强度 B 机械零件中各零件之间的力的传递 总是通过两 个零件的接触形式来实现的 常见两机械零件的接触 形式为点接触或线接触 机械零件中各零件之间的力的传递 总是通过两 个零件的接触形式来实现的 常见两机械零件的接触 形式为点接触或线接触 机机械零件的接触强度 机械零件的接触强度 当两零件以点 线相接处时 其接触的局部会引起较大的应力 这局 部的应力称为接触应力 接触应力是不同于以往所学过的挤压应力的 挤压应力是面接触引起 的应力 是二向应力状态 而接触应力是三向应力状态 接触应力的特点 是 仅在局部很小的区域内产生很大的应力 2 2 2 1 2 1 21 H 11 11 EE B F 式中 1和 2分别为两零件初始接触线处的曲率半径 其中正号用于外 接触 负号用于内接触 对于线接触的情况 其接触应力可 用赫兹应力公式计算 更多图片 机械零件的接触应力通常是随时间作周期性变化的 在载荷重复作用下 首先在表层内约20 m处产生初始疲劳裂纹 然后裂纹逐渐扩展 润滑油被 挤迸裂纹中将产生高压 使裂纹加快扩展 终于使表层金属呈小片状剥落 下来 而在零件表面形成一些小坑 这种现象称为渡劳点蚀 潘存云教授研制 接触失效形式常表现为 疲劳点蚀 后果 减少了接触面积 损坏了零件的光滑表面 降 低了承载能力 引起振动和噪音 接触失效形式常表现为 疲劳点蚀 后果 减少了接触面积 损坏了零件的光滑表面 降 低了承载能力 引起振动和噪音 初始疲劳裂纹初始疲劳裂纹初始疲劳裂纹初始疲劳裂纹裂纹的扩展与断裂裂纹的扩展与断裂 油油 金属剥落出现小坑金属剥落出现小坑 接触疲劳强度的判定条件为接触疲劳强度的判定条件为 H limH HHH S 而 运动副中 摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损 磨损会逐渐改 变零件尺寸和摩擦表面形状 零件抗磨损的能力称为耐磨性 运动副中 摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损 磨损会逐渐改 变零件尺寸和摩擦表面形状 零件抗磨损的能力称为耐磨性 磨损 间隙 精度 效率 振动 冲击 噪音 磨损 间隙 精度 效率 振动 冲击 噪音 据统计 约有据统计 约有80 的损坏零件是因磨损而报废的 的损坏零件是因磨损而报废的 机械零件的耐磨性 磨损的主要类型 磨损的主要类型 1 磨粒磨损 磨粒磨损 2 粘着磨损 粘着磨损 胶合磨损胶合磨损 在滚动或兼有滑动和滚动的高副中 如凸轮 齿轮等 受载时材料表层有很大的接触应力 当载 荷重复作用时 常会出现表层金属呈小片状剥落 而在零件表面形成小坑 这种现象称为疲劳磨 损或疲劳点蚀 在摩擦过程申 与周围介质发生化学反应或电化学反应的磨损 称为腐蚀磨损 硬质颗粒或摩擦表面上硬的凸蜂 在摩擦过程中引起的材料脱落现象称为磨 粒磨损 硬质颗粒可能是零件本身磨损造成的金属微粒 也可能是外来的尘 土杂质等 摩擦面间的硬粒 能使表面材料脱落而留下沟纹 加工后的零件表面总有一定的粗糙度 摩擦表面受载时 实 际上只有部分峰顶接触 接触处压强很高 能使材料产生塑 性流动 若接触处发生粘着 滑动时会使接触表面材料由一 个表面转移到另一个表面 这种现象称为粘着磨损 胶合磨损 所谓材料转移是指接触表面擦伤和撕脱 严重时摩擦表面能 相互咬死 3 疲劳磨损 疲劳磨损 疲劳点蚀疲劳点蚀 4 腐蚀磨损 腐蚀磨损 实用实用耐磨计算耐磨计算是限制运动副的压强是限制运动副的压强p 即 即 p p p 由实验或同类机器使用经验确定 相对运动速度较高时 还应考虑运动副单位 时间单位接触面积的发热量 相对运动速度较高时 还应考虑运动副单位 时间单位接触面积的发热量 f p v 在摩擦系 数一定的情况下 可将 在摩擦系 数一定的情况下 可将 p v 值与许用的值与许用的 p v 值进行比较 即值进行比较 即 p v p v 机械零件的耐磨性 机械零件材料的选用原则1 铝 LY12 铜 ZCuSn10P1 黑色金属 有色金属 铁 钢 高分子材料 复合材料 陶瓷 金属材料 非金属材料 塑料 橡胶 合成纤维 低碳钢 中碳钢 高碳钢 合金钢 如 08F45601Cr18 灰铸铁 球墨铸铁 如 TH300 QT500 5 强如钢 轻如铝 硬如金刚石 强度高 弹性模量大 质量轻 一 常用材料 机械制造中常用材料和热处理常识机械制造中常用材料和热处理常识 机械制造中常用材料及其选择机械制造中常用材料及其选择 机械零件材料的选用原则机械零件材料的选用原则 在设计零件的过程中 选择合适的材料是一个重要 的问题 要求设计人员全面了解材料的性能 成本及 制造方法 选择材料时考虑的因素 在设计零件的过程中 选择合适的材料是一个重要 的问题 要求设计人员全面了解材料的性能 成本及 制造方法 选择材料时考虑的因素 机械制造中常用材料及其选择机械制造中常用材料及其选择 机械零件材料的选用原则机械零件材料的选用原则 选材时 主要满足的要求 选材时 主要满足的要求 1 使用方面的要求 1 使用方面的要求 主要指强度 刚度 耐磨性 耐热性等的 要求 主要指强度 刚度 耐磨性 耐热性等的 要求 零件的尺寸决定于零件的尺寸决定于强度条件强度条件时 选高强度的材料 时 选高强度的材料 零件的尺寸决定于零件的尺寸决定于刚度条件刚度条件时 应在零件结构设计方面保证较 大刚度 各种钢材的弹性模量相差很小 时 应在零件结构设计方面保证较 大刚度 各种钢材的弹性模量相差很小 选材时首先满足主要要求 而后再适当照顾其它要求 选材时首先满足主要要求 而后再适当照顾其它要求 1 承受交变载荷 冲击载荷时 选择抗疲劳强度高的材料 2 承受的载荷大且尺寸小时 选择强度高的材料如合金钢或碳钢经调质热 处理 3 有耐磨性要求时 选择减摩性 耐磨性好的材料 如合金钢或碳钢经表 面热处理 4 有重量轻要求时 选择铝合金或工程塑料 机械制造中常用材料及其选择机械制造中常用材料及其选择 2 工艺方面的要求 2 工艺方面的要求 指选用材料能用最简易的方法制 造出零件来 指选用材料能用最简易的方法制 造出零件来 3 经济方面的要求 3 经济方面的要求 指选用的材料能制造出成本最低 的机器 指选用的材料能制造出成本最低 的机器 总之 选材是一个复杂的技术经济问题 选用 时 通常是 总之 选材是一个复杂的技术经济问题 选用 时 通常是参考已有的类似零件参考已有的类似零件的材料 的材料 1 零件尺寸大或结构复杂的承载件 易选用铸钢件或焊接件 2 有定位配合精度要求的传动件 易用切削性能好的优质碳 素钢或合金钢 1 零件尺寸大或结构复杂的承载件 易选用铸钢件或焊接件 2 有定位配合精度要求的传动件 易用切削性能好的优质碳 素钢或合金钢 常用热处理方法常用热处理方法 退火退火 正火正火 淬火淬火 回火回火 表面热处理表面热处理 机械制造中常用材料和热处理常识机械制造中常用材料和热处理常识 1 退火 退火 是将钢加热到一定温度 保温一段时间 然后 工件随炉温缓慢冷却 是将钢加热到一定温度 保温一段时间 然后 工件随炉温缓慢冷却 常用热处理方法常用热处理方法 2 正火 正火 与退火相似 只是在保温以后以较快的速度冷却 通常在静止空气中冷却 与退火相似 只是在保温以后以较快的速度冷却 通常在静止空气中冷却 3 淬火 淬火 将钢加热到一定温度 保温一段时间后 而后急 速冷却 将钢加热到一定温度 保温一段时间后 而后急 速冷却 4 回火 回火 将淬火钢重新加热到一定温度 保温一段时间 然后冷却 一般在空气中冷却 根据加热温度的不同 回 火可分为低温回火 中温回火 高温回火 习惯上把淬火后 高温回火又称为调质 将淬火钢重新加热到一定温度 保温一段时间 然后冷却 一般在空气中冷却 根据加热温度的不同 回 火可分为低温回火 中温回火 高温回火 习惯上把淬火后 高温回火又称为调质 5 表面热处理 表面热处理是强化零件表面的重要手段 常用的方法有表 面淬火和化学热处理 是强化零件表面的重要手段 常用的方法有表 面淬火和化学热处理 机械制造中常用材料和热处理常识机械制造中常用材料和热处理常识 机械制造中常用材料及其选择机械制造中常用材料及其选择 几种普通碳素钢的力学性能几种普通碳素钢的力学性能 几种优质碳素钢的力学性能几种优质碳素钢的力学性能 几种合金钢的力学性能几种合金钢的力学性能 几种铸钢和铸铁的力学性能几种铸钢和铸铁的力学性能 几种青铜的力学性能几种青铜的力学性能 机械零件的工艺性和标准化机械零件的工艺性和标准化 从零件的工艺性出发 对零件结构提出了下面三个要求从零件的工艺性出发 对零件结构提出了下面三个要求 1 选择合理的毛坯类型 选择合理的毛坯类型 2 零件的结构要简单合理 零件的结构要简单合理 3 规定合理的制造精度和表面粗糙度 规定合理的制造精度和表面粗糙度 零件的工艺性 零件的工艺性 零件的结构既能满足使用要求 又能在具 体的生产条件下制造和装配时所耗的时间 劳动量及费用最 少 那么 这种结构就是符合 零件的结构既能满足使用要求 又能在具 体的生产条件下制造和装配时所耗的时间 劳动量及费用最 少 那么 这种结构就是符合工艺性工艺性的 的 机械零件的标准化 机械零件的标准化 产品品种规格的系列化 零部件的通用化 产品质量标准化 产品品种规格的系列化 零部件的通用化 产品质量标准化 公差与配合 表面粗糙度和优先系数公差与配合 表面粗糙度和优先系数 一 公差与配合一 公差与配合 互换性 零件在装配时 不需要选择和附加加工的就互换性 零件在装配时 不需要选择和附加加工的就 能满足预期技术与使用要求的特性 能满足预期技术与使用要求的特性 基本尺寸 由设计图纸给定的零件理论尺寸 为确定值 基本尺寸 由设计图纸给定的零件理论尺寸 为确定值 实际尺寸 制造加工后测量所得零件尺寸 由于测量实际尺寸 制造加工后测量所得零件尺寸 由于测量 有误差 所以实际尺寸并非真值 相对于有误差 所以实际尺寸并非真值 相对于 基本尺寸而言 总是有误差 基本尺寸而言 总是有误差 实际尺寸 25 1 实际尺寸 25 1 轴轴 实际尺寸 实际尺寸基本尺寸实际尺寸 实际尺寸 实际尺寸基本尺寸实际尺寸 24 9 24 9 孔孔 25 1 25 1 孔孔 25 25 孔 基本尺寸 轴 孔 基本尺寸 轴 25 25 轴轴 24 9 24 9 最小极限尺寸 零件满足互换性要求的最小允许尺 寸 最大极限尺寸 零件满足互换性要求的最大允许尺 寸 最小极限尺寸 零件满足互换性要求的最小允许尺 寸 最大极限尺寸 零件满足互换性要求的最大允许尺 寸 尺寸误差 实际尺寸与理论设计尺寸之差 尺寸误差 实际尺寸与理论设计尺寸之差 上偏差 最大极限尺寸与基本尺寸之差 符号 ES es上偏差 最大极限尺寸与基本尺寸之差 符号 ES es 下偏差 最小极限尺寸与基本尺寸之差 符号 EI ei下偏差 最小极限尺寸与基本尺寸之差 符号 EI ei esesESESeiei EIEI 尺寸公差 最大极限尺寸与最小极限尺寸之差 即尺寸公差 最大极限尺寸与最小极限尺寸之差 即 允许的尺寸变动量 允许的尺寸变动量 ES EI es ei ES EI es ei 公差 公差 L Lmax max L Lmax max ES EI es ei ES EI es ei L Lmin min 孔孔 L L 孔孔 L Lmax max 孔 轴 孔 轴 L L L Lmax max 轴轴 L Lmin min 轴轴 轴轴 L L L Lmax max 轴轴 L Lmin min 轴轴 零线 代表基本尺寸所在位置的一条直线 零线 代表基本尺寸所在位置的一条直线 公差带 由代表上 下偏差的两条直线所限定的区 域 公差带 由代表上 下偏差的两条直线所限定的区 域 零线零线 ES EI ES EI 孔公差带孔公差带 es ei es ei 轴公差带轴公差带 国标规定 孔与轴各有28个 分别用如下符号表示 国标规定 孔与轴各有28个 分别用如下符号表示 孔 A B C CD D E EF F FG G H JS K M N P R S T U V W X Y Z ZA ZB ZC 孔 A B C CD D E EF F FG G H JS K M N P R S T U V W X Y Z ZA ZB ZC 轴 a b c cd d e ef f fg g h js k m n p r s t u v w x y z za zb zc 轴 a b c cd d e ef f fg g h js k m n p r s t u v w x y z za zb zc 基本偏差 标准表列的 用于确定公差带相对于零线 位置的上偏差或下偏差 一般为靠近零线的那个偏差 基本偏差 标准表列的 用于确定公差带相对于零线 位置的上偏差或下偏差 一般为靠近零线的那个偏差 0 0 零线零线 L L 孔 A B C CD D E EF F FG G H JS K M N P R S T U V W X Y Z ZA ZB ZC 轴 a b c cd d e ef f fg g h js k m n p r s t u v w x y z za zb zc 孔 A B C CD D E EF F FG G H JS K M N P R S T U V W X Y Z ZA ZB ZC 轴 a b c cd d e ef f fg g h js k m n p r s t u v w x y z za zb zc 基本偏差系列基本偏差系列 呈正态分布 B C CDD EEF A FFG GH KMN PR ST UVX Y Z ZA ZB ZC JS 孔 0 孔 0 基本尺寸基本尺寸 b ccd d e ef a f fg g h kmnp r s t u vx y zza zb zc js 轴轴 0 0 基本尺寸基本尺寸 配合 基本尺寸相同 相互结合的孔与轴公差带之间 的关系 间隙或过盈 孔的尺寸减去相配合轴的尺寸所得代数 差 间隙 代数差为 配合 基本尺寸相同 相互结合的孔与轴公差带之间 的关系 间隙或过盈 孔的尺寸减去相配合轴的尺寸所得代数 差 间隙 代数差为 孔 轴 过盈 代数差为 孔 轴 过盈 代数差为 孔 轴 孔轴 用于可动联接 如活动铰链 孔 轴 用于可动联接 如活动铰链 孔 轴 用于静联接 如火车轮与轴 孔 轴 用于静联接 如火车轮与轴 可能有间隙 也可能具有过盈 用于 要求具有良好的同轴性而又便于拆装 的静联接 如齿轮与轴 可能有间隙 也可能具有过盈 用于 要求具有良好的同轴性而又便于拆装 的静联接 如齿轮与轴 最大间隙 X最大间隙 Xmax max 孔 孔max max 轴 轴min min 最小间隙 X最小间隙 Xmin min 孔 孔min min 轴 轴max max 最大过盈 Y最大过盈 Ymax max 孔 孔min min 轴 轴max max 最小过盈 Y最小过盈 Ymin min 孔 孔max max 轴 轴min min H 零线零线 D 孔公差孔公差 k js h g e f r p m s 间隙配合间隙配合 过渡配合过渡配合 过盈配合过盈配合 基孔制配合 孔是基准孔 下偏差EI 0 代号 为 H 通过改变轴的公差带来或得各 种不同的配合特性 基孔制配合 孔是基准孔 下偏差EI 0 代号 为 H 通过改变轴的公差带来或得各 种不同的配合特性 配合配合 基准制基准制 基孔制配合 基轴制配合 基孔制配合 基轴制配合 应用广泛 可减少孔加工刀具应用广泛 可减少孔加工刀具 零线零线 h D 轴轴公差公差 K JS H G E F R P M S 间隙配合间隙配合过渡配合过渡配合 过盈配合 基轴制配合 轴是基准轴 上偏差es 0 代号 为 h 通过改变孔的公差带来或得各种不同的配合 特性 过盈配合 基轴制配合 轴是基准轴 上偏差es 0 代号 为 h 通过改变孔的公差带来或得各种不同的配合 特性 基孔制常用与优先配合的选用基孔制常用与优先配合的选用 基轴制常用与优先配合的选用基轴制常用与优先配合的选用 二 表面粗糙度二 表面粗糙度 轮廓峰谷线轮廓峰谷线 轮廓峰顶线 轮廓峰高 轮廓峰顶线 轮廓峰高 yp 轮廓谷深轮廓谷深 yv 中线中线 l y x 定义 零件表面的微观几何形状误差称为表面粗糙度定义 零件表面的微观几何形状误差称为表面粗糙度 特征 加工后零件表面留下的微细而凹凸不平的刀痕 特征 加工后零件表面留下的微细而凹凸不平的刀痕 评定参数 轮廓算术平均偏差评定参数 轮廓算术平均偏差 取样长度l内 被测轮 廓上各点至轮廓中线偏居绝对值的算术平均值 取样长度l内 被测轮 廓上各点至轮廓中线偏居绝对值的算术平均值 dxy l R l a 0 1 n i ia y n R 1 1 近似为 0 012 0 025 0 05 0 1 0 2 0 4 0 8 1 6 3 2 6 3 12 5 25 50 100 用不同加工方法得到的用不同加工方法得到的Ra 加工方法 表面粗糙度 加工方法 表面粗糙度 Ra m 精粗精粗 刨削刨削 钻孔钻孔 铰孔铰孔 精粗 镗孔 精粗 镗孔 精粗 车 精粗 车 精粗 磨 精粗 磨 精粗 研磨 精粗 研磨 滚 铣 精粗 滚 铣 精粗 Ra愈小 零件的加工成本愈高 愈小 零件的加工成本愈高 表面粗糙度对零件功能有重要的影响 例如 表面粗糙度对零件功能有重要的影响 例如 1 对摩擦磨损的影响对摩擦磨损的影响 摩擦系数摩擦系数 Ra 2 对疲劳强度的影响 零件表面愈粗糙 在刀痕根部愈容 易产生应力集中 使疲劳强度降低 对疲劳强度的影响 零件表面愈粗糙 在刀痕根部愈容 易产生应力集中 使疲劳强度降低 3 对耐腐蚀的影响 零件表面愈粗糙 在刀痕根部愈容易产生腐蚀渗透 对耐腐蚀的影响 零件表面愈粗糙 在刀痕根部愈容易产生腐蚀渗透 4 对结合处密封性能的影响对结合处密封性能的影响 5 对振动和噪声的影响等等对振动和噪声的影响等等 零件表面愈光滑 密封性能愈好 零件表面愈光滑 密封性能愈好 零件表面愈粗糙 振动和噪声愈大 如滚动轴承 零件表面愈粗糙 振动和噪声愈大 如滚动轴承 三 优先数系三 优先数系 优先数系是国际上统一的数值分级制度 是一种无 量纲的分级系数 适用于各种量值的分级 在确定产品 的参数或参数系列时 应该最大限度采用 优先数系是国际上统一的数值分级制度 是一种无 量纲的分级系数 适用于各种量值的分级 在确定产品 的参数或参数系列时 应该最大限度采用 产品的主要参数如 型号 直径 转速 承载量和 功率等按优先数系形成系列 便于组织生产和降低成 本 以实现产品的标准化和系列化 优先数系是一个以公比为 产品的主要参数如 型号 直径 转速 承载量和 功率等按优先数系形成系列 便于组织生产和降低成 本 以实现产品的标准化和系列化 优先数系是一个以公比为 qr 10 的十进等比级数 的十进等比级数 r GB321 80规定了四个优先数系的基本系列 规定了四个优先数系的基本系列 R5 q5 10 1 6 5 R10 q10 10 1 25 10 R20 q20 10 1 12 20 R40 q40 10 1 06 40 优先数系的基本系列优先数系的基本系列 R5 1 00 1 60 2 50 4 00 6 30 10 00 R10 1 00 1 25 1 60 2 00 2 50 3 15 4 00 5 00 6 30 8 00 10 00 1 00 1 12 1 25 1 40 1 60 1 80 2 00 2 24 2 50 2 80 3 15 3 55 4 00 4 50 5 00 5 60 6 30 7 10 8 00 9 00 10 00 1 00 1 06 1 12 1 18 1 25 1 32 1 40 1 50 1 60 1 70 1 80 1 90 2 00 2 12 2 24 2 36 2 50 2 65 2 80 3 00 3 15 3 35 3 55 3 75 4 00 4 25 4 50 4 75 5 00 5 30 5 60 6 00 6 30 6 70 7 10 7 50 8 00 8 50 9 00 9 50 10 00 R40 R20 优先数优先数 表中任意一个数值 表中任意一个数值 大于大于10的优先数 可将表数值分别乘以的优先数 可将表数值分别乘以10 100 1000 标准化的益处 标准化的益处 与设计有关的标准 国际标准国家标准行业标准企业标准 与设计有关的标准 国际标准国家标准行业标准企业标准等 如 等 如