第6章+典型结合的精度

第6章典型结合的精度 6 1滚动轴承结合6 2圆锥结合6 3键结合6 4螺纹结合 6 1 1滚动轴承的特点 轴承图样 轴承外观 1 滚动轴承的结构 6 1滚动轴承结合 2 滚动轴承的分类 接触角 滚动体与外圈滚道接触点 或线 的法线与径向平面之间的夹角 接触角越大 承受轴向载荷的能力越强 6 1滚动轴承结合 6 1滚动轴承结合 在外廓尺寸相同的条件下 滚子轴承比球轴承的承载能力和耐冲击能力都好 但球轴承摩擦小 高速性能好 6 1滚动轴承结合 6 1 2滚动轴承的互换性与精度 在机器中 轴承内圈d与轴径配合 外圈D与壳体孔配合 为完全互换 由于内外圈与滚动体配合非常精密 故采用不完全互换 本节主要解决轴承内圈与轴 外圈与壳体孔的配合 1 滚动轴承结合的互换性 6 1滚动轴承结合 滚动轴承按其内外圈基本尺寸的公差和旋转精度分为五级 其名称和代号由低到高分别为 2 滚动轴承的精度 P0 P6 P5 P4 P2 应用最广 一般减速器 电机等 精密传动轴 普通机床主轴 精密机床主轴 精密仪器机构 高精度机床和仪器主轴 6 1滚动轴承结合 滚动轴承内 外经公差带的特点 滚动轴承配合采用的基准制 内圈与轴颈 d 基孔制 外圈与座孔 D 基轴制 理由 需要注意的是 轴承的公差带并非采用一般的公差带 而是采用轴承标准专门规定的公差带 内外径公差带的分布如下 轴承是标准件 6 1滚动轴承结合 轴承公差带的特点是 1 所有公差带是单向负偏差 上偏差为0 2 上下偏差所限制的是平均直径的实际偏差 6 1滚动轴承结合 注意 内径用d表示 外径用D表示 与前面的孔轴规定的表示方法不一致 3 滚动轴承与结合件的配合 轴径公差带共17种 多为过渡或小过盈配合 与轴承内圈配合的轴颈公差带 6 1滚动轴承结合 外壳孔公差带共16种 大多为过渡配合 与轴承外圈配合的壳体孔公差带 6 1滚动轴承结合 由于轴承是标准件 所以轴承配合的选择就是确定与轴承相配合的轴颈和壳体孔的公差带代号 主要依据以下几点 1 轴承内外圈相对于负荷的方向 2 轴承承受负荷的大小 3 轴承的游隙 4 其他工作条件 6 1 3滚动轴承结合的精度设计 6 1滚动轴承结合 机器工作时 轴上的作用力作用在轴承上 套圈与负荷有三种关系 1 轴承内外圈相对于负荷的方向 局部负荷旋转负荷摆动负荷 套圈相对负荷方向固定 通常采用较松的配合 1 轴颈和座孔的尺寸精度 6 1滚动轴承结合 2 轴承承受负荷的大小 根据轴承实际承受的当量径向动负荷Pr和额定动负荷Cr的关系 可将负荷大小分为三种类型 轻负荷Pr 0 07Cr正常负荷0 07Cr Pr 0 15Cr重负荷Pr 0 15Cr 轴承在负载的作用下 套圈会发生变形 使配合面受力不均匀 引起松动 负荷越重 配合应该越紧 6 1滚动轴承结合 3 轴承的径向游隙 游隙是滚动体与内外圈之间的间隙包括径向游隙和轴向游隙 轴承游隙分为2 0 3 4 5组 一般机器上 轴承与轴孔配合松紧适中 多选用0组游隙 当轴承与轴孔配合较紧时 应选大游隙轴承 3 4 5 6 1滚动轴承结合 1 轴承工作的温度2 轴是否轴向游动3 轴承的旋转速度4 整体或剖分式外壳 4 其他因素 考虑上述因素后 就可确定轴颈及外壳孔的公差带 这里最关键的因素是 轴承套圈相对于负荷的方向和轴承承受负荷的大小 表6 1轴颈公差带的应用 表6 2座孔公差带的应用 6 1滚动轴承结合 2 轴径和外壳孔形位公差与粗糙度 附表6 1轴颈与外壳孔的形位公差 附表6 2轴颈与外壳孔的粗糙度 6 1滚动轴承结合 3 图样标注 在装配图上的标注 在装配图上 不用标注轴承的公差等级代号 只需标注与之相配合的轴颈和壳体孔的公差带代号 6 1滚动轴承结合 在零件图上的标注 6 1滚动轴承结合 6 3键结合 键结合在机器中有着广泛的应用 包括平键结合和花键结合 花键分为矩形花键和渐开线花键两种 以矩形花键应用最多 平键结合 花键结合 平键的配合尺寸 键宽b IT8 非配合尺寸 键高h 键长L 6 3键结合 1 平键结合的特点 6 3 1平键结合 平键配合的基准制 平键是由型钢制成的标准件 根据第2章所讲的基准制的选择原则可知 键与轴槽配合采用键与轮毂槽配合采用 基轴制 基轴制 6 3键结合 6 3键结合 2 平键结合的精度 6 3键结合 三 图样标注 查附表6 3 d t1 对称度公差按形位公差取7 9级 6 3键结合 D t2 对称度公差按形位公差取7 9级 6 3键结合 查附表6 3 6 4 1螺纹结合的特点 将一直角三角形绕在圆柱上 三角形的斜边的空间轨迹即为一条螺旋线 如用一个三角形K沿螺旋线运动并使K平面始终通过圆柱体轴线Y Y这样就构成了三角形螺纹 6 4螺纹结合 根据螺纹的用途 可将其分为以下三类 紧固螺纹传动螺纹管螺纹 用于连接和紧固各种机械零件使用要求 保证旋合性和连接强度 用于传递动力和位移使用要求 传递动力可靠 传递位移准确 用于管道系统中的管件连接使用要求 保证连接强度和密封性 6 4螺纹结合 1 普通螺纹的基本牙型和主要参数 普通螺纹的牙型是指在通过螺纹轴线的剖面上螺纹的轮廓形状 由等边原始三角形形成 6 4螺纹结合 基本牙型是将原始三角形的顶部和底部削去后所形成的内 外螺纹共有的理论牙型 是规定螺纹极限偏差的基础 6 4螺纹结合 根据螺纹的基本牙形 可以定义它的几个主要参数 大径 D d 与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径 是公称直径 小径 D1 d1 与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径 中径 D2 d2 螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方假想圆柱的直径 螺距 P 指相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离 牙型角 指在螺纹牙型上 相邻牙侧间的夹角 牙型半角 2 指在螺纹牙型上 牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角 旋合长度 指两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度 要实现普通螺纹的互换性 必须保证内外螺纹自由旋合 具有足够的连接强度 对互换性有影响的因素是螺纹加工过程中几何参数产生误差 这些误差包括 螺纹中径偏差 螺距误差 牙型半角偏差 6 4螺纹结合 2 影响螺纹结合的几何参数误差 1 直径偏差的影响 直径偏差 螺纹直径的实际尺寸与基本尺寸之差 包括大径 小径和中径偏差 对外螺纹 若直径比内螺纹大 必然影响旋合性 若直径过小 则会使牙侧间隙增大 联接强度降低 由于螺纹的配合面是牙侧面 故中径偏差对螺纹互换性的影响最大 6 4螺纹结合 螺距误差分为螺距偏差 P和螺距累积误差 P 螺距偏差 P 是指单个螺距的实际值与其基本值之差 它与旋合长度无关 螺距累积偏差 P 在规定的螺纹长度内 任意两同名牙侧的实际轴向距离与其基本值的最大差值 它与旋合长度有关 螺距累积偏差主要影响旋合性 2 螺距偏差的影响 6 4螺纹结合 3 牙型半角偏差的影响 牙型半角侧角偏差 是指牙型半角的实际值与其基本值 30 之差 1 2 1 2 30 2 2 2 2 30 牙侧角偏差主要影响旋合性 6 4螺纹结合 牙侧角偏差主要影响旋合性 也可将它折算为中径当量 即f 或F 0 073P K1 1 K2 2 经过上述分析可得以下结论 中径偏差直接影响螺纹的互换性 既影响旋合性又影响连接强度 螺距累积误差主要影响旋合性 可将它差折算为中径当量 即fp 或FP 1 732 P 6 4螺纹结合 3 作用中径 作用中径 d2fe D2fe 在规定的旋合长度内 恰好包容实际外螺纹的假想内螺纹的中径 称为该外螺纹的作用中径 6 4螺纹结合 d2fe 普通螺纹的公差配合主要是确定螺纹的公差带和公差精度 螺纹公差带与普通轴孔公差带类似 由基本偏差和公差等级所决定 螺纹的公差精度取决于公差等级和旋合长度分为精密 中等和粗糙三种 6 4螺纹结合 6 4 2普通螺纹精度 基本偏差 确定公差带位置 螺纹公差 确定公差带大小 螺纹公差带 公差精度 精密 中等 粗糙 螺纹旋合长度 S N L 6 4螺纹结合 1 螺纹的基本偏差 螺纹的基本偏差用来确定公差带相对于基本牙型的位置 与一般轴孔类似 螺纹公差带由基本偏差和公差两个要素构成 内螺纹 G H两种 外螺纹 e f g h四种 6 4螺纹结合 1 普通螺纹的公差带 2 螺纹的公差 螺纹公差用来确定公差带的大小 它表示允许螺纹直径的尺寸变动范围 标准对螺纹中径和顶径规定的公差等级如下 内螺纹中径D24 5 6 7 8内螺纹小径D14 5 6 7 8外螺纹中径d23 4 5 6 7 8 9外螺纹大径d4 6 8 6 4螺纹结合 将螺纹公差等级代号和基本偏差代号组合 就构成了螺纹公差带代号 例如 5H6H 表示内螺纹中径公差带代号为5H 顶径 小径 公差带代号为6H 6f 表示外螺纹中径与顶径 大径 公差带代号相同 均为6f 切记中径公差带代号在前 顶径公差带代号在后 与一般轴孔相反 6 4螺纹结合 螺纹公差带是以基本牙型为零线 沿牙侧 牙顶和牙底分布的公差带 大 中 小径的极限偏差和公差值一律沿直径方向度量 螺纹公差带的特点 螺纹公差带只对中径和顶径规定公差等级 问题 为什么螺距和牙侧角不规定公差 6 4螺纹结合 标准规定了三组旋合长度 短旋合长度组 S中等旋合长度组 N和长旋合长度组 L 3 螺纹的旋合长度 设计时通常采用中等旋合长度 强度较低零件上的螺纹 应选择长旋合长度 对空间位置受限制或受力不大的螺纹 可选择短旋合长度 对于调整用的螺纹 可根据调整行程的长短选择旋合长度 6 4螺纹结合 2 普通螺纹的合格性判断 判断螺纹的合格性的方法主要取决于检测螺纹的手段 螺纹的检测手段有许多种 应根据螺纹的不同使用场合及螺纹加工条件 由产品设计者自己决定采用何种检验手段 由于螺距累积误差和牙侧角偏差可以折算到中径上 这样 可按泰勒原则判断螺纹的作用中径和单一中径的合格性 6 4螺纹结合 泰勒原则 实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径 并且实际螺纹任何部位的实际中径不允超出最小实体牙型的中径 对于外螺纹d2fe d2max且d2a d2min对于内螺纹D2fe D2min且D2a D2max 泰勒原则与包容要求实质相同 6 4螺纹结合 螺纹的公差精度及其选用 3 螺纹的精度设计 螺纹的公差精度分为 精密级 中等级 粗糙级 公差精度和公差等级有何关系呢 公差等级仅反映了中经和顶径尺寸精度的高低 但要综合评价螺纹质量 还应考虑旋合长度 因为旋合长度越长的螺纹 产生的螺距累积误差就越大 一般用途的螺纹多采用中等级 6 4螺纹结合 螺纹公差带与配合的选用 6 4螺纹结合 4 螺纹标记 简化标记 1 粗牙螺纹的螺距可省略不标注 2 公差带 H和 g不标注 3 中等旋合长度组代号N不标注 4 右旋螺纹不标注旋向代号 6 4螺纹结合 5 应用举例 有一普通外螺纹M12 1 加工后测得单一中径d2s 11 275mm 螺距累积误差 P 3 m 左 右牙侧角偏差 1 40 2 30 试计算该螺纹的作用中径d2m 并按泰勒原则判别该螺纹中径的合格性 解 1 确定中径的极限尺寸该螺纹公差带为6g 省略标注 6 4螺纹结合 由附表9 1d2 11 350mm 由附表9 3 9 2 Td2 118 mes 26 m d2max d2 es 11 350 0 026 11 324d2min d2max Td2 11 324 0 118 11 206 2 计算作用中径fp 1 732 P 1 732 0 03 0 052mmf 0 073P K1 1 K2 2 12 3 md2m d2s fp f 11 339 3 判断中径合格性d2s 11 275mm d2min 11 206mm 但d2m 11 339mm d2max 11 324mm 所以不合格 6 4螺纹结合 设P 2mmP实际 1 8mm 单一中径影响连接强度 实际外螺纹 假象包容螺纹 d2m d2s fp f D2m D2s Fp F 内螺纹为理想螺纹外螺纹存在螺距累积误差 P L外 nP 为使外螺纹能够旋入理想的内螺纹 应把外螺纹牙侧上的B点移至与内螺纹牙侧上的C点 螺纹的中径减小一个数值fp fp 或FP 1 732 P 内螺纹为理想螺纹外螺纹存在牙侧角偏差 左牙侧角偏差 1 0 右牙侧角偏差 2 0 把外螺纹螺牙沿螺纹径向移至兰线处 可避开干涉区 螺纹的中径减小f f 或F 0 073P K1 1 K2 2 式中单位 P mm 1 分f m 外螺纹 3 2 2 3 内螺纹 2 3 3 2 2 内圈旋转 外圈固定负荷方向不变内圈 承受旋转负荷外圈 承受局部负荷 外圈旋转 内圈固定负荷方向不变内圈 承受局部负荷外圈 承受旋转负荷 内圈旋转 外圈固定Fr 方向不变Fc 与内圈同步旋转Fr Fc外圈 承受局部负荷内圈 承受摆动负荷 附表6 3普通平键尺寸和键槽深度 的基本尺寸及其极限偏差 mm 设P 2mmP实际 1 8mm 单一中径