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华北航天工业学院教案教研室：机制工艺 授课教师：陈 明课程名称机加工工艺基础课次25主 要 教 学 内 容时间分配第九章 典型零件的加工第一节 轴类零件加工工艺一、轴类零件的功用、结构特点及技术要求二、轴类零件的毛坯和材料三、轴类零件典型工艺路线四、细长轴加工工艺特点10105020教学目的理解轴类零件加工工艺、特点教学重点轴类零件典型工艺路线教学难点细长轴加工工艺特点教学方法使用教具CAI软件，投影等拟留作业思考1、3、4授课总结第九章典型零件的加工第一节 轴类零件加工工艺一、轴类零件的功用、结构特点及技术要求轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：(一)尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6IT9）。(二)几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。(三)相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.010.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.0010.005mm。(四)表面粗糙度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.50.63m，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.630.16m。二、轴类零件的毛坯和材料(一)轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。(二)轴类零件的材料 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达4552HRC。40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达5058HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。三、轴类零件典型工艺路线对于7级精度、表面粗糙度Ra0.80.4m的一般传动轴，其典型工艺路线是：正火车端面钻中心孔粗车各表面精车各表面铣花键、键槽热处理修研中心孔粗磨外圆精磨外圆检验。轴类零件一般采用中心孔作为定位基准，以实现基准统一的方案。在单件小批生产中钻中心孔工序常在普通车床上进行。在大批量生产中常在铣端面钻中心孔专用机床上进行。中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重大影响。所以必须安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压进行。对于空心轴（如机床主轴），为了能使用顶尖孔定位，一般均采用带顶尖孔的锥套心轴或锥堵。若外圆和锥孔需反复多次、互为基准进行加工，则在重装锥堵或心轴时，必须按外圆找正或重新修磨中心孔。轴上的花键、键槽等次要表面的加工，一般安排在外圆精车之后，磨削之前进行。因为如果在精车之前就铣出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动，影响加工质量，又容易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸。但也不应安排在外圆精磨之后进行，以免破坏外圆表面的加工精度和表面质量。在轴类零件的加工过程中，应当安排必要的热处理工序，以保证其机械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯锻造后安排正火工序，而调质则安排在粗加工后进行，以便消除粗加工后产生的应力及获得良好的综合机械性能。淬火工序则安排在磨削工序之前。四、细长轴加工工艺特点由于细长轴刚性很差，在加工中极易变形，对加工精度和加工质量影响很大。为此，生产中常采用下列措施予以解决。(一) 改进工件的装夹方法粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度，其关键是提高中心孔精度。(二)采用跟刀架 跟刀架是车削细长轴极其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。(三)采用反向进给车削细长轴时，常使车刀向尾座方向作进给运动（此时应安装卡拉工具），这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座，因而有使工件产生轴向伸长的趋势，而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。(四)采用车削细长轴的车刀车削细长轴的车刀一般前角和主偏角较大，以使切削轻快，减小径向振动和弯曲变形。粗加工用车刀在前刀面上开有断屑槽，使断屑容易。精车用刀常有一定的负刃倾角，使切屑流向待加工面。第三节 典型齿轮零件加工工艺分析 圆柱齿轮加工工艺过程常因齿轮的结构形状、精度等级、生产批量及生产条件不同而采用不同的工艺方案。下面列出两个精度要求不同的齿轮典型工艺过程供分析比较。一、普通精度齿轮加工工艺分析（一）工艺过程分析图917所示为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为766级，其加工工艺过程见表96。从表中可见，齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。齿号齿号模数22基节偏差0.0160.016齿数2842齿形公差0.0170.018精度等级7GK7JL齿向公差0.0170.017公法线长度变动量0.0390.024公法线平均长度21.36 00.0527.6 00.05齿圈径向跳动0.0500.042跨齿数45表96双联齿轮加工工艺过程序号工序内容定位基准123456789101112131415毛坯锻造正火粗车外圆及端面，留余量1.52mm，钻镗花键底孔至尺寸30H12拉花键孔钳工去毛刺上芯轴，精车外圆，端面及槽至要求检验滚齿（z42），留剃余量0.070.10 mm插齿（z28），留剃余量0.0,40.06 mm倒角（、齿12牙角）钳工去毛刺剃齿（z42），公法线长度至尺寸上限剃齿（z28），采用螺旋角度为5的剃齿刀，剃齿后公法线长度至尺寸上限齿部高频淬火：G52推孔珩齿总检入库外圆及端面30H12孔及A面花键孔及A面花键孔及B面花键孔及A面花键孔及端面花键孔及A面花键孔及A面花键孔及A面花键孔及A面加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性，而这与切齿时采用的定位基准（孔和端面）的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段，经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮，必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面（孔和端面）进行修整，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形，如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度的要求的。以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠，余量分布也比较均匀，以便达到精加工的目的。（二）定位基准的确定定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。轴类齿轮的齿形加工一般选择顶尖孔定位，某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和一端面定位。盘套类齿轮的齿形加工常采用两种定位基准。1）内孔和端面定位选择既是设计基准又是测量和装配基准的内孔作为定位基准，既符合“基准重合”原则，又能使齿形加工等工序基准统一，只要严格控制内孔精度，在专用芯轴上定位时不需要找正。故生产率高，广泛用于成批生产中。2）外圆和端面定位齿坯内孔在通用芯轴上安装，用找正外圆来决定孔中心位置，故要求齿坯外圆对内孔的径向跳动要小。因找正效率低，一般用于单件小批生产。（三）齿端加工如图918所示，齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圆、倒尖后的齿轮，沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边，这些锐边经渗碳淬火后很脆，在齿轮传动中易崩裂。用铣刀进行齿端倒圆，如图919所示。倒圆时，铣刀在高速旋转的同时沿圆弧作往复摆动（每加工一齿往复摆动一次）。加工完一个齿后工件沿径向退出，分度后再送进加工下一个齿端。齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常多在滚（插）齿之后。 第四节 典型轴类零件加工工艺分析 转贴 2005-09-10 13:46:15 发表者: jixieren 第四节 典型轴类零件加工工艺分析一、阶梯轴加工工艺过程分析 图 635 为减速箱传动轴工作图样。表 612 为该轴加工工艺过程。生产批量为小批生产。材料为 45 热轧圆钢。零件需调质。 （一）结构及技术条件分析 该轴为没有中心通孔的多阶梯轴。根据该零件工作图，其轴颈 M 、 N ，外圆 P,Q 及轴肩 G 、 H 、 I 有较高的尺寸精度和形状位置精度，并有较小的表面粗糙度值，该轴有调质热处理要求。 （二）加工工艺过程分析 1 确定主要表面加工方法和加工方案。 传动轴大多是回转表面，主要是采用车削和外圆磨削。由于该轴主要表面 M,N,P,Q 的公差等级较高（ IT6 ），表面粗糙度值较小（ Ra0.8 m ），最终加工应采用磨削。其加工方案可参考表 3-14 。 2 划分加工阶段 该轴加工划分为三个加工阶段，即粗车（粗车外圆、钻中心孔），半精车（半精车各处外圆、台肩和修研中心孔等），粗精磨各处外圆。各加工阶段大致以热处理为界。 3 选择定位基准 轴类零件的定位基面，最常用的是两中心孔。因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面的同轴度及端面对轴线的垂直度是相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面，能最大限度地加工出多个外圆和端面，这也符合基准统一原则。 但下列情况不能用两中心孔作为定位基面： （ 1 ）粗加工外圆时，为提高工件刚度，则采用轴外圆表面为定位基面，或以外圆和中心孔同作定位基面，即一夹一顶。 （ 2 ）当轴为通孔零件时，在加工过程中，作为定位基面的中心孔因钻出通孔而消失。为了在通孔加工后还能用中心孔作为定位基面，工艺上常采用三种方法。 当中心通孔直径较小时，可直接在孔口倒出宽度不大于 2 mm 的 60 o 内锥面来代替中心孔； 当轴有圆柱孔时，可采用图 6 36 a 所示的锥堵，取 1 500 锥度；当轴孔锥度较小时，取锥堵锥度与工件两端定位孔锥度相同；当轴通孔的锥度较大时，可采用带锥堵的心轴，简称锥堵心轴，如图 6 36 b 所示。 使用锥堵或锥堵心轴时应注意，一般中途不得更换或拆卸，直到精加工完各处加工面，不再使 用中心孔时方能拆卸。 4 热处理工序的安排 该轴需进行调质处理。它应放在粗加工后，半精加工前进行。如采用锻件毛坯，必须首先安排退火或正火处理。该轴毛坯为热轧钢，可不必进行正火处理。 5 加工顺序安排 除了应遵循加工顺序安排的一般原则，如先粗后精、先主后次等，还应注意： （ 1 ）外圆表面加工顺序应为，先加工大直径外圆 ，然后再加工小直径外圆，以免一开始就降低了工件的刚度。 （ 2 ）轴上的花键、键槽等表面的加工应在外圆精车或粗磨之后，精磨外圆之前。 轴上矩形花键的加工，通常采用铣削和磨削加工，产量大时常用花键滚刀在花键铣床上加工。以外径定心的花键轴，通常只磨削外径键侧，而内径铣出后不必进行磨削，但如经过淬火而使花键扭曲变形过大时，也要对侧面进行磨削加工。以内径定心的花键，其内径和键侧均需进行磨削加工。 （ 3 ）轴上的螺纹一般有较高的精度，如安排在局部淬火之前进行加工，则淬火后产生的变形会影响螺纹的精度。因此螺纹加工宜安排在工件局部淬火之后进行。 第八章 标准件和常用件学时螺纹的形成，要素，种类，规定画法，标注，螺纹上的常见结构，螺纹的测绘2螺栓连接，双头螺柱连接，螺钉连接2键联接圆柱销连接，圆锥销连接，开口销连接2齿轮的基本知识，圆柱齿轮，圆锥齿轮，蜗杆和蜗轮画法2弹簧的种类，圆柱螺旋压缩弹簧画法滚动轴承的代号，滚动轴承的简化画法8焊接图举例2教学目的和要求本章中的螺纹连接、齿轮啮合、键联结等所涉及的知识已不是单独的零件，而是逐渐向部件过渡的典型装配结构，其目的是为下一步学习装配图打下基础，要熟练掌握这些装配结构的规定画法。重点难点本章的重点介绍了螺纹连接、键联结、齿轮、轴承、弹簧等常用件和标准件的规定画法。难点是螺纹连接和轴承的规定画法，学习本章时要注意对国家标准的正确理解和一些标准数据的查阅方法。知识点教学安排知识点教学方法第一讲一、螺纹及螺纹联接 （1）螺纹参数 （2）螺纹的规定画法 （3）螺纹尺寸标注课件第二讲（4）螺纹联接件课件第三讲二、键联接 （1）普通平键联接 （2）半圆键联接 （3）钩头楔键 （4）花键 （5）测绘轴 课件第四讲三、齿轮 （1）齿轮各部分的名称和参数 （2）直齿圆柱齿轮的规定画法 （3）斜齿圆柱齿轮的规定画法 （4）直齿圆锥齿轮的画法 （5）测绘齿轮课件第五讲四、滚动轴承 （1）滚动轴承的分类 （1）滚动轴承的画法 （2）滚动轴承的代号画模型【内容概要】本章的重点介绍了螺纹连接、键联结、齿轮、轴承、弹簧等常用件和标准件的规定画法。难点是螺纹连接和轴承的规定画法，学习本章时要注意对国家标准的正确理解和一些标准数据的查阅方法。 此外，本章中的螺纹连接、齿轮啮合、键联结等所涉及的知识已不是单独的零件，而是逐渐向部件过渡的典型装配结构，其目的是为下一步学习装配图打下基础，要熟练掌握这些装配结构的规定画法。第一讲 螺纹及螺纹联结1 知识要点（1） 螺纹参数（2） 螺纹分类（3） 螺纹的规定画法（4） 螺纹尺寸标注2 教学手段利用课件和实物模型讲解螺纹的形成和参数，对螺纹的分类重点分清管螺纹和普通螺纹，螺纹的规定画法要详细讲解，把各种表达方法讲解清楚。3 课前准备准备螺纹车刀、丝锥、外螺纹和内螺纹零件模型。4 教学内容（1）螺纹参数牙型：在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状称为牙型。相邻两牙侧面间的夹角称为牙型角。常用普通螺纹的牙型为三角形，牙型角为60。大径、小径和中径：大径是指和外螺纹的牙顶、内螺纹的牙底相重合的假想柱面或锥面的直径，外螺纹的大径用d表示，内螺纹的大径用D表示。小径是指和外螺纹的牙底、内螺纹的牙顶相重合的假想柱面或锥面的直径，外螺纹的小径用d1表示，内螺纹的小径用D1表示。在大径和小径之间，设想有一柱面（或锥面），在其轴剖面内，素线上的牙宽和槽宽相等，则该假想柱面的直径称为中径，用d2(或D2)表示。(如图8-1所示)图8-1 螺纹参数线数：形成螺纹的螺旋线的条数称为线数。有单线和多线螺纹之分，多线螺纹在垂直于轴线的剖面内是均匀分布的。螺距和导程：相邻两牙在中径线上对应两点轴向的距离称为螺距。同一条螺旋线上，相邻两牙在中径线上对应两点轴向的距离称为导程。线数n、螺距P、导程S之间的关系为：S=n.P旋向：沿轴线方向看，顺时针方向旋转的螺纹成为右旋螺纹，逆时针旋转的螺纹称为左旋螺纹。螺纹的牙型、大径、螺距、线数和旋向称为螺纹五要素，只有五要素相同的内、外螺纹才能互相旋合。（2）螺纹的规定画法 外螺纹的规定画法 如图8-2 所示，外螺纹的牙顶用粗实线表示，牙底用细实线表示。在不反映圆的视图上，倒角应画出，牙底的细实线应画入倒角，螺纹终止线用粗实线表示，螺尾部分不必画出，当需要表示时，该部分用与轴线成15的细实线画出，在比例画法中，螺纹的小径可按大径的0.85倍绘制。在反映圆的视图上，小径用3/4圆的细实线圆弧表示，倒角圆不画。常见错误画法见图8-3图8-2 外螺纹规定画法图8-3 外螺纹常见错误画法内螺纹规定画法 在采用剖视图时，内螺纹的牙顶用细实线表示，牙底用粗实线表示。在反映圆的视图上，大径用3/4圆的细实线圆弧表示，倒角圆不画。若为盲孔，采用比例画法时，终止线到孔的末端的距离可按0.5倍的大径绘制，钻孔时在末端形成的锥面的锥角按120度绘制（图8-4）。需要注意的是，剖面线应画到粗实线。其余要求同外螺纹。常见的错误画法见图8-5图8-4 内螺纹规定画法图8-5 内螺纹常见错误画法内、外螺纹的旋合画法（图8-6） 在剖视图中，内、外螺纹的旋合部分应按外螺纹的规定画法绘制，其余不重合的部分按各自原有的规定画法绘制。必须注意的是， 图8-6 内、外螺纹旋合画法图8-7 旋合画法中的常见错误表示内、外螺纹大径的细实线和粗实线，以及表示内、外螺纹小径的粗实线和细实线应分别对齐。在剖切平面通过螺纹轴线的剖视图中，实心螺杆按不剖绘制。旋合画法中的常见错误见图8-7。（3）螺纹尺寸标注普通螺纹的尺寸标注（图8-8） 普通螺纹的尺寸由螺纹长度、螺纹工艺结构尺寸和螺纹标记组成，其中螺纹标记一定要注在大径上。完整的螺纹标记如下：特征代号 公称直径 螺距 旋向 - 中径公差代号 顶径公差代号 旋合长度代号普通螺纹的牙型代号为M，有粗牙和细牙之分，粗牙螺纹的螺距可省略不注；中径和顶径的公差带代号相同时，只标注一次；右旋螺纹可不注旋向代号，左旋螺纹旋向代号为LH；旋合长度为中型(N)时不注，长型用L表示，短型用S表示。图8-8 螺纹尺寸的标注管螺纹的尺寸标注管螺纹分为用螺纹密封管螺纹和非螺纹密封管螺纹。管螺纹的尺寸引线必须指向大径，其标记组成如下：密封管螺纹代号：特征代号 尺寸代号 - 旋向代号 非密封管螺纹代号：特征代号 尺寸代号 公差等级代号 旋向代号 需要注意的是，管螺纹的尺寸代号并不是指螺纹的大径，其参数可由相关手册中查出。 表8-1 管螺纹的尺寸标注5作业 习题集中的螺纹画法练习。第二讲 螺纹联接件1 知识要点（1） 螺栓联接（2） 螺柱联接（3） 螺钉联接2 教学方法对六角头螺栓和螺母的画法要介绍比例画法和简化画法，要说明螺母比例画法也适用于非标准件，本讲比较枯燥乏味，讲解时要注意把规定画法和投影关系结合起来。以螺栓为主，螺钉和螺柱为辅。螺钉联接以圆柱头和沉头螺钉为主。3 课前准备准备螺栓、螺钉、螺柱联接件各一套。4 教学内容（1） 螺栓联接螺栓联接的紧固件有螺栓、螺母和垫圈。紧固件的画法一般采用比例画法绘制，即以螺栓上螺纹的公称直径(大径d)为基准，其余各部分的结构尺寸均按与公称直径成一定比例关系绘制。螺母和垫圈的比例画法见图8-9，螺栓的比例画法见图8-10，螺栓联接的画图步骤见图8-11，其中l=t1+t2+0.15d+0.8d+0.2d，然后查表取标准值。图8-9 螺母和垫圈的比例画法图8-10 螺栓的比例画法图8-11 螺栓联接的画图步骤（2） 钉联接圆柱头螺钉和沉头螺钉得到比例画法见图8-12。图8-12 螺钉联接的比例画法（3） 螺柱联接 双头螺柱的两端均加工用螺纹，一端和被联接零件旋合，另一端和螺母旋合，双头螺柱联接的比例画法和螺栓联接基本相同。双头螺柱旋入端长度bm要根据被联接件的材料而定（钢：bm=d；铸铁：bm=1.25d）。长度L要根据计算值查表取标准值。图8-13 螺柱联接5作业 习题集中螺纹联接件的有关练习第三讲 键联接1. 知识要点（1） 普通平键联接（2） 半圆键联接（3） 钩头楔键联接（4） 花键联接（5） 轴类零件的测绘2. 教学方法本讲在教学中要注意教会同学查阅有关的手册图表，利用动画和模型演示键联接的装配图画法。将轴类零件的测绘和螺纹、键的内容结合在一起有利于化解零件图的难度，并和生产实际相联系，对培养学生的测绘能力有好处。3. 课前准备熟悉课件，准备一套平键联接和花键联接模型。准备几张以往同学绘制的轴类零件图作业。4. 教学内容(1) 普通平键联接图8-14 普通平键联接普通平键的基本尺寸有键宽b、高h和长度L，例如b=8,h=7,L=25,A型平键，则标记为：键825（GB/T 1096-1979）。轴上键槽的深度t和轮毂上键槽的深度t1可由相关手册中查出。轴、轮毂键槽的表示方法和尺寸标注见图8-14。（2）半圆键联接图8-15 半圆键半圆键的基本尺寸有键宽b、高h、直径d1和长度L，例如b=6,d1=25,L=24.5,则标记为：键625（GB/T1099-1979）。轴上键槽的深度t可由相关手册中查出。轴、轮毂键槽的表示方法和尺寸标注见图8-15。（3）钩头楔键钩头楔键的基本尺寸有键宽b、高h和长度L，例如b=18,h=11,L=100,则标记为：键18100（GB1565-79）。轴、轮毂和键的装配画法见图8-16。图8-16 钩头楔键（4）花键外花键的画法和螺纹相似，大径用粗实线绘制，小径用细实线绘制，但是，大小径的终止线用细实线表示，键尾用与轴线成30的细实线表示。当采用剖视时，若剖切平面平行于键齿剖切，键齿按不剖绘制，且大小径均采用粗实线画出。在反映圆的视图上，小径用细实线圆表示。外花键的标注可采用一般尺寸标注法和代号标注法两种。一般尺寸标注法应标注出大径D、小径d、键宽B(及齿数N)、工作长度L；用代号标注时，指引线应从大径引出，代号组成为：齿数小径小径公差带代号大径大径公差带代号齿宽公差带代号内花键的画法和标注和外花键相似，只是表示公差带的代号用大写字母表示。花键连接的画法和螺纹连接的画法相似，即公共部分按外花键绘制，不重合部分按各自的规定画法绘制。图8-17 花键联接【测绘】测绘图8-18所示的轴图8-18 轴类零件的测绘轴类零件是旋转零件，通常由外圆柱面、圆锥面、螺纹、键槽等构成。和轴配合的零部件有轮、套、轴承、键等，工艺结构有螺纹退刀槽、砂轮越程槽、中心孔等。通常的测绘步骤如下：（1）绘制零件草图轴类零件通常用一个基本视图和移出断面或局部放大图表示，基本视图的轴线水平放置，轴上的键槽最好放置在前面，用移出断面表示键槽的深度，砂轮越程槽或退刀槽常用局部放大图表示。（2）尺寸测量绘制出草图之后，确定要测量的尺寸，测量尺寸之前，要根据被测尺寸的精度选择测量工具，线性尺寸的主要的测量工具有千分尺、游标卡尺和钢板尺等，千分尺的测量精度在IT5-IT9之间，游标卡尺的测量精度在IT10以下，钢板尺一般用来测量非功能尺寸。轴类零件的测量尺寸主要有以下几类： 轴径尺寸的测量 由测量工具直接测量的轴径尺寸要经过圆整，使其符合国家标准（GB/T 2822-1981）推荐的尺寸系列，与轴承配合的轴径尺寸要和轴承的内孔系列尺寸相匹配。 轴径长度尺寸的测量 轴径长度尺寸一般为非功能尺寸，用测量工具测出的数据圆整成整数即可，需要注意的是，长度尺寸要直接测量，不要用各段轴的长度累加计算总长。 键槽尺寸的测量 键槽尺寸主要有槽宽b、深度t和长度L，从外观即可判断与之配合的键的类型（本例为A型平键），根据测量出的b、t、L值，结合轴径的公称尺寸，查阅GB1096-79，取标准值。 螺纹尺寸的测量 螺纹大径的测量可用游标卡尺，螺距的测量可用螺纹规，如图6-28所示。在没有螺纹规时可用薄纸压痕法，采用压痕法时要多测量几个螺距，然后取标准值。（3）确定尺寸公差及配合代号。本例中和轴承配合的尺寸为35k6 。键槽的偏差可查阅GB1096-79,因为轴径偏差为44h7(-0.025),键槽深度为5+0.2,所以39的偏差为39-0.225（4）确定表面粗糙度（详见第七章）本例中和轴承配合的轴径表面粗糙度取Ra=1.6，和轮配合的轴径表面粗糙度取Ra=3.2，其余表面取Ra=12.5。（5）确定材料和热处理方法（请参阅有关材料和热处理的有关资料）（6）绘制轴的零件图。5. 作业 习题集中的键联接、在A4图纸上绘制轴零件图（带螺纹和键槽）。在布置作业时要讲清楚以下问题：（1） 要把轴类零件的表达方法（2） 尺寸测量和圆整（3） 键槽、螺纹和中心孔的测量和标注（4） 偏差和粗糙度数值有教师给出，学生抄注。（5） 展示以往同学的作业第四讲 齿轮1 知识要点（1） 渐开线齿轮齿廓参数（2） 直齿圆柱齿轮的图样画法（3） 斜齿圆柱齿轮的图样画法（4） 直齿圆锥齿轮的图样画法（5） 齿轮零件的测绘2 教学方法利用实物模型和课件组织教学，要在黑板上演示直齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮的啮合画法，不能全用课件演示，否则学生不能掌握正确的画图步骤。在讲解齿轮测绘时要利用量具真实的演示尺寸测量和处理过程，并绘制出齿轮工作图。3 课前准备各种齿轮模型、量具（游标卡尺、钢板尺等）、以往同学测绘的齿轮零件图。4 教学内容（1）渐开线直齿圆柱齿轮各部分的名称和参数（图8-19）齿顶圆直径da通过齿顶的圆柱面直径；齿根圆直径df通过齿根的圆柱面直径；分度圆直径 d在垂直于齿向的截面内，用一个假想圆柱面切割轮齿，使得齿隙弧长e和齿厚弧长s相等，这个假想的圆柱面称为分度圆，其直径称为分度圆直径；齿高 h齿顶圆和齿根圆之间的径向距离；齿顶高ha齿顶圆和分度圆之间的径向距离；齿根高hf齿根圆和分度圆之间的径向距离；齿距 p分度圆上相邻两齿廓对应点之间的弧长称为齿距；齿厚 s分度圆上轮齿的弧长；齿数 Z齿轮上轮齿的个数；模数 m由于分度圆周长 pz=d，所以，d=(p/)z，定义(p/)为模数，模数的单位是毫米，根据d=mz可知，当齿数一定时，模数越大，分度圆直径越大，承载能力越大。模数的值已经标准化；压力角一对齿轮啮合时，在分度圆上啮合点的法线方向，与该点的瞬时速度方向所夹的锐角，称为压力角。标准齿轮的压力角为20；中心距 a两齿轮轴线之间的距离；图8-19 直齿圆柱齿轮各部分的名称及代号节圆直径d两齿轮啮合时，在连心线上啮合点所在的圆称为节圆。正确安装的标准齿轮的节圆和分度圆重合。 已知模数m和齿数z，标准齿轮的其它参数可按下述公式计算：齿顶高ha=m 分度圆直径d=mz齿根高hf=1.25m 齿顶圆直径da=(z+2)m齿高h=2.25m 齿根圆直径df=(z-2.5)m中心距a=(mz1+mz2)/2 z1、z2为一对齿轮啮合时的齿数。（2）直齿圆柱齿轮的规定画法单个齿轮的画法和啮合画法如图8-20所示。齿顶圆和齿顶线用粗实线绘制；分度圆和分度线用点画线绘制；齿根圆和齿根线用细实线绘制（也可省略不画），在剖视图中，齿根线用粗实线绘制，轮齿一律按不剖绘制。其它部分结构均按真实投影绘制。图8-20 直齿圆柱齿轮画法（3）斜齿圆柱齿轮的规定画法斜齿轮的轮齿在一条螺旋线上，螺旋线和轴线的夹角称为螺旋角。斜齿轮的画法和直齿轮相同，当需要表示螺旋线的方向时，可用三条与齿向相同的细实线表示，如图8-21所示。图8-21 斜齿圆柱齿轮的画法（4）直齿圆锥齿轮的画法直齿圆锥齿轮的齿坯如图8-22所示，其基本形体结构由前锥、顶锥、背锥等组成。由于圆锥齿轮的轮齿在锥面上，所以齿形和模数沿轴向是变化的。大端的法向模数为标准模数，法向齿形为标准渐开线。在轴剖面内，大端背锥素线与分度锥素线垂直，轴线与分度锥素线的夹角称为分度圆锥角。如图8-23所示。图8-22 圆锥齿轮坯图8-23 圆锥齿轮参数直齿圆锥齿轮的画法如图8-24所示。直齿圆柱齿轮的计算公式仍适用于圆锥齿轮大端法线方向的参数计算。圆锥齿轮啮合的画图步骤如图8-25所示。安装准确的标准齿轮，两分度圆锥相切，分度锥角1和2互为余角，啮合区轮齿的画法同直齿圆柱齿轮。图8-24 圆锥齿轮的画图步骤图8-25 圆锥齿轮啮合的画图步骤5作业 按模型在A4（或A3）图纸上绘制直齿圆柱齿轮零件图。要求同上一讲测绘轴。【齿轮测绘】 测绘图8-26所示的齿轮图8-26 齿轮测绘齿轮测绘就是用量具对齿轮实物的几何要素进行测量，如齿顶圆直径da、全齿高h、公法线长度Wk、齿数等，经过计算推算出原设计的基本参数，如模数m、齿形角、齿顶高系数ha、齿顶间隙系数c等，并据此计算出制造时所需要的尺寸，如齿顶圆直径da、分度圆直径d及齿根圆直径df等，然后根据齿轮设计参数进行精度设计，绘制成一张齿轮工作图。测绘步骤如下：（1）几何参数的测量 齿数Z的确定：完整齿轮只需数一数多少个齿即可。 齿顶圆da和齿根圆df的测量：对偶数齿齿轮，可用游标卡尺直接测量，得到da和df；而对于奇数齿齿轮，由于齿顶对齿槽，所以无法直接测量，带孔齿轮可按图8-27所示的方法测出D和e，然后由da=D+2e计算出齿顶圆直径da，由df=D+2n计算出df。图8-27 奇数齿齿顶圆直径的测量 全齿高的测量：全齿高h可采用游标卡尺直接测量，也可以用间接法测量齿顶圆直径da和齿根圆直径df，由h=(da-df)/2的全齿高。或测量内孔壁到齿顶的距离H1和内孔壁到齿根的距离H2，由h=H1-H2的全齿高h。 中心距a的测量：中心距可通过测量箱体上两孔的内壁距离间接测得。 公法线长度的测量：公法线长度Wk可用游标卡尺或公法线千分尺测量，如图8-28所示。跨测齿数k可按下式计算：k=z(/180)+0.5本例中取k=16(20/180)+0.5=2.7 取k=3当=20时，直齿圆柱齿轮公法线长度的计算公式为：Wk=m2.9521(k-0.5)+0.014z基圆齿距Pb的测量：由图6-32可知，公法线长度每增加一个跨距，即增加一个基圆齿距，所以基圆齿距Pb可通过公法线长度Wk和Wk+1间接测得，Pb=Wk+1-Wk。图8-28 公法线长度的测量（2）基本参数的确定基本参数有模数m、齿数z、齿形角、齿顶高系数ha和顶隙系数c，确定方法如下： 标准制度的识别 齿形角的确定与标准制度有关，可通过了解齿轮的生产国家，认定该齿轮的标准制度，如中国、日本、法国等生产的齿轮可判断为模数制，齿形角=20齿顶高系数ha=1.0，或ha=0.8；如美、英等国生产的齿轮，可能为径节制，=14.5或=20,齿顶高系数ha=1.0，或ha=0.875。 模数的确定 当标准制度认定后，模数可以由以下方法确定，为使模数确定无误，应多用几种方法相互印证。由齿顶圆直径da或齿根圆直径df计算确定模数：m=da/(z+2ha)或m=df/(z-2ha-2c)；式中齿顶高系数ha和顶隙系数c以标准值代入，国产齿轮ha=1.0,c=0.25。计算所得值和标准模数值(附表1 GB1357-87)进行比较，当计算值和标准值相符或接近时，取标准值。若计算值与标准值相差较大，可考虑变位齿轮。用测定的全齿高计算模数：m=h/(2ha+c)用测定的中心距计算模数：m=2a/(z1+z2) 当模数确定后，可按下式计算确定齿形角：=arccos(Pb/m)，若计算出的齿形角和标准值不接近，可考虑变位齿轮。 齿顶高系数ha和顶隙系数c的确定：齿顶高系数 ha可由测得的齿顶圆直径da按公式ha=da/2m-z/2 计算确定。顶隙系数c可由测定的齿根圆直径df或全齿高h按下式计算确定：c=z/2-df/2m-ha或c=h/m-2ha 。计算所得值应与标准值接近，否则，应考虑变位齿轮。 加工所需参数的计算：在确定齿数、模数、齿形角、齿顶高系数ha和顶隙系数c后，可按下式计算齿顶圆直径da、分度圆直径d和齿根圆直径df:d=mzda=m(z+2ha)df=m(z-2ha-2c)（3）齿轮精度的确定在齿轮测绘中，齿轮的基本参数确定后，还应该确定齿轮的精度等级，在工作图上标出齿轮精度、尺寸公差、形位公差及表面粗糙度要求，使之成为一张完整的零件图，只有这样才能制造出合格的齿轮。 根据齿轮传动要求，齿轮精度有四方面要求：运动精度（由齿轮公差的第公差组的精度来控制）、工作平稳性（由齿轮公差的第公差组的精度来控制）、接触精度（由齿轮公差的第公差组的精度来控制）和齿侧间隙（由齿厚上、下偏差控制）。例如7-6-6GM (GB10095-88), 第公差组的精度等级为7级，第、公差组的精度等级为6级，齿厚上偏差代号为G，齿厚下偏差代号为M。 确定齿轮精度 附表2为不同应用场合的齿轮所采用的精度等级，附表3为第公差组的精度等级与圆周速度的关系。本例中m=5，z=16，齿宽b=20，转速n=1480r/min，所以，v=dn/(100060)=3.145161480/60000=5.86m/s,查附表3，三个公差组均选8级精度。 确定各公差组的检验组 因为该齿轮属中等精度，从生产厂的生产条件知道生产批量为单件小批生产，所以各公差组的检验组为：第公差组检验组为：齿圈径向跳动公差Fr=0.050mm（附表4）公法线长度变动公差Fw=0.040mm（附表5）第公差组检验组为：齿形公差ff=0.020mm（附表6）基圆齿距极限偏差fpb=0.022mm（附表7）第公差组检验组为: 齿向公差F=0.018mm（附表8）接触斑点：高度方向40%，长度方向50%（附表9） 确定齿厚上、下偏差代号(附表11) 齿厚的上、下极限偏差与齿轮转速、材料、大小等因素有关，我们采用类比法确定。上偏差代号选F=-4fpt ESS=-40.025=-0.100(fpt查附表10),下偏差代号选H=-8fpt Esi=-80.025=-0.200(fpt查附表10)齿厚公差为 Ts=0.100mm所以，齿轮精度为 8-FH (GB10095-88) 计算公法线平均长度偏差 若通过齿厚偏差不能控制齿轮侧隙精度，可通过测量公法线平均长度偏差来控制齿厚。公法线平均长度上偏差Ewms= ESScos-0.72Frsin=(-0.1cos20-0.720.050sin20)=-0.106mm公法线平均长度公差Twm=Ts cos-1.44 Frsin=(0.1cos20-1.440.050sin20)= 0.069mm公法线平均长度下偏差Ewmi= Ewms- Twm=-0.106-0.069=-0.175mm公法线平均长度W=m1.476(2k-1)+0.014z=51.476(23-1)+0.01416=38.02mm（4）确定齿坯公差 齿轮内孔公差 内孔25 是加工、测量和装配的基准，查附表12，其公差为IT7，所以其配合代号为25H7。 齿顶圆因不作齿厚的测量基准，为非配合尺寸，故公差为IT11，其偏差为90h11。 基准端面的圆跳动公差为0.018mm。（附表13）（5）齿轮主要工作表面的粗糙度（附表14） 齿面粗糙度Ra5m 基准端面粗糙度Ra5m 齿顶圆表面粗糙度Ra5m（6）绘制齿轮零件图(图8-26)【练习】齿轮测绘测得一对国产直齿圆柱齿轮的参数为：齿数z1=31,z2=57,齿顶圆直径da1=68.80mm,da2=114.80mm，中心距a=88mm，公法线长度小齿轮W41=22.56mm，W31=16.66mm，大齿轮W71=38.84mm，W61=32.94mm，试确定齿轮的各参数及精度等级（W41为第4齿和第1齿的公法线长度），并绘制结构草图。第五讲 弹簧和滚动轴承1 知识要点（1） 滚动轴承的画法（2） 滚动轴承的的代号（3） 圆柱