1、 第一节圆锥公差及检测一、概述1.圆锥结合的特点1)具有良好的对中性,装拆方便。图7-1圆锥的基本参数2.圆锥配合的主要参数圆锥分为内圆锥(圆锥孔)和外圆锥(圆锥轴)两种,圆锥的基本参数如图7-1所示。表7-1一般用途的锥度与圆锥角(摘自GB/T 1572001)表7-2特定用途的圆锥(摘自GB/T 1572001附录A)3.圆锥配合的种类和使用要求二、圆锥公差圆锥公差包括圆锥直径公差TD、圆锥角公差AT和圆锥形状公差TF和给定圆锥截面直径公差TDS四个方面。1.圆锥直径公差TD圆锥直径公差是指圆锥实际直径允许的变动量,用TD表示。圆锥角公差是指实际圆锥角所允许的变动量,用AT表示。2.圆锥角
2、公差AT 图7-2圆锥直径公差区图7-3圆锥角度公差区3.圆锥形状公差TF圆锥形状公差主要是圆锥母线的直线度公差和圆锥的圆度公差。表7-3圆锥角公差(GB/T 113342005)表7-3圆锥角公差(GB/T 113342005)4.给定截面圆锥直径公差TDS给定截面圆锥直径公差TDS是与给定截面圆锥直径DX为公差尺寸,按GB/T 1800.31998规定的标准公差选取的。表7-4各级角度公差的应用范围圆锥的公差标注,应根据圆锥的功能要求和工艺特点选择公差项目。图7-4面轮廓度法标注实例a)给定圆锥角b)给定锥度5.圆锥公差要求在图样上的标注v 图7-5基本锥度法标注实例a)图样标注b)说明图
3、7-6公差锥度法标注实例圆锥的表面粗糙度见表7-5。表7-5圆锥的表面粗糙度的推荐值6.圆锥的表面粗糙度 三、圆锥配合1.基本定义和规定圆锥配合是指基本圆锥相同的内、外圆锥直径之间,由于结合不同所形成的相互关系。2.圆锥配合的 形式图7-7结构型圆锥配合a)由结构形成的圆锥间隙配合b)由基面距形成的圆锥过盈配合1内圆锥2外圆锥3轴肩4基准平面图7-8位移型圆锥配合a)由轴向位移形成的圆锥间隙配合b)由施加装配力形成圆锥过盈配合1终止位置2实际初始位置四、圆锥角度(或锥度)的检测测量零件的角度或锥度可以使用直接测量和间接测量两种方法,即直接测量法和间接测量法。1.圆锥角度(或锥度)的检测工具(1
4、)游标万能角度尺 图7-9游标万能角度尺1游标尺2尺身390角尺架4直尺5夹块图7-10游标万能角度尺的各种组合形式表7-6游标万能角度尺测量圆锥角度的方法图7-11游标万能角度尺的读数方法例1试读出图7-11所示游标万能角度尺的角度值。解角度的整度数为2。角度的“”值为162=32。图7-12圆锥量规a)圆锥塞规b)圆锥环规图7-13涂色方法图7-14校对塞规检验工作环规图7-15用正弦规测量外圆锥角图7-16用正弦规测量内圆锥角图7-17角度量块2.圆锥角度(或锥度)的检测方法圆锥角度(和锥度)的检测方法,见表7-7。表7-7圆锥角度(和锥度)的检测方法图7-21游标万能角度尺检测外圆锥角
5、度3.圆锥角度(或锥度)检测的应用(1)用游标万能角度尺检测外圆锥角度被检验工件如图7-21a。图7-22被检验工件第二节平键、花键联接的公差及检测键和花键通常用于联接轴与齿轮、带轮等零件,以传递转矩与运动。一、平键联接的公差及检测键的种类很多,应用最广泛的是平键。1.平键联接的几何参数平键联接是由键、轴槽和轮毂槽三部分组成,其结合尺寸有键宽、槽宽、键高、槽深、键长和槽长等参数。图7-23平键联接的剖面尺寸2.平键联接的公差与配合(1)键宽的公差带在键联接中,由于键宽同时要与轴槽宽和轮毂槽宽配合,且配合性质往往不同,此外,键用标准的精拔钢制造,是标准件,所以键联接采用基轴制配合。表7-8平键的
6、配合种类及其用途图7-24b=10mm的平键联接公差带图表7-9平键联接中非配合尺寸的公差带表7-10平键联接偏差数值表(单位:mm)表7-10平键联接偏差数值表(单位:mm)表7-10平键联接偏差数值表(单位:mm)图7-25键槽中心平面对基准轴线的对称度误差表7-11平键联接的表面粗糙度表7-12检验轴槽的极限量规图7-26键槽对称度误差示意图调整被测工件,使定位块沿工件径向与测量基准(平板)平行,然后,测量定位块至测量基准的距离,再将被测工件旋转180后重复上述测量,得到该截面上、下两对应点的读数差a,则该截面的对称度误差f截为2.长向测量沿轴槽长度方向测量,取长度方向两点的最大读数差为
7、长度方向对称度误差f长1.截面测量 图7-27用最大实体要求标注键槽对称度公差示例表7-13检验键槽的位置误差综合量规花键联接由内花键(花键孔)和外花键(花键轴)两个零件组成。图7-28内、外花键的基本尺寸二、矩形花键联接的公差和测量 表7-14内、外花键的基本尺寸系列(单位:mm)图7-29花键的定心方式选择花键尺寸公差带的一般原则是:当定心精度要求高,传递扭矩大,为使联接的各工作表面接触均匀,应选精密传动用的尺寸公差带。2.内、外花键配合的选择花键联接的配合性质是由定心直径、键及槽宽的公差带位置所决定。1.内、外花键尺寸公差带的选择 表7-15内、外花键的尺寸公差带图7-30形位误差对花键
8、联接的影响内、外花键小径定心表面的形状公差遵守包容要求。2.位置公差花键在制造时,各联接尺寸的实际尺寸应控制在各自的尺寸公差带内。图7-31花键的位置度公差标注1.形状公差 表7-16花键位置度公差(单位:mm)图7-32花键的对称度公差标注表7-17花键对称度公差(单位:mm)1.花键的单项测量和综合检验花键各要素的实际尺寸,在单件、小批生产时,一般采用普通计量器具来测量。图7-33花键极限塞规和卡规a)内花键内径d的光滑量规b)内花键外径D的板式塞规c)内花键槽宽b的塞规d)花键轴外径D的卡规e)花键轴内径d的卡规f)花键轴键宽b的卡规 图7-34花键综合量规2.花键的检测规则 内花键的检
9、测第三节螺纹联接的公差及检测螺纹联接是当前在机械制造行业中应用最为广泛的结合形式之一。它是一种具有典型互换性的联接结构,对机械设备的使用性能有着重要的影响。螺纹的种类很多,按其结合性能和使用要求可分为紧固螺纹、传动螺纹、紧密螺纹和专用螺纹;按其牙型可分为三角形螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹等。1.可旋合性是指在装配时不经任何选择、修配,螺纹内外结合件就能够在给定的轴向长度自由旋合。一、螺纹的种类及其使用要求 是指螺纹结合的内外结合件旋合后,螺纹接触均匀,能够在长期的使用过程中有足够可靠的联接力。二、普通螺纹的基本牙型和几何参数1.普通螺纹的基本牙型基本牙型是指在经过螺纹轴线的剖面内,按规
10、定的高度削去螺纹牙型三角形的顶部和底部后所形成的内、外螺纹具有的理论牙型,它是确定螺纹设计牙型的基础。2.联接可靠性 图7-35普通螺纹的基本牙型2.螺纹的几何参数(1)基本大径(D,d)普通螺纹的基本大径是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。图7-36普通螺纹的大径、中径和小径a)外螺纹b)内螺纹图7-37螺纹单一中径P螺距P螺距误差图7-38牙型角、牙型半角图7-39螺纹升角图7-40螺纹的接触高度和旋合长度三、螺纹几何参数误差对螺纹互换性的影响影响螺纹互换性的主要几何参数包括大径、小径、中径、螺距和牙型半角5个参数。1.螺纹大径、小径误差对互换性的影响在螺纹的加工制造中,实际
11、制造出的内螺纹大径和外螺纹小径的牙底形状呈圆弧状,为了避免内外螺纹旋合时发生干涉,内螺纹大、小径的实际尺寸应当略大于外螺纹大、小径的实际尺寸。2.螺距误差对螺纹互换性的影响螺距误差是不可避免的,由于螺距误差的客观存在,会使内、外螺纹在旋合时发生干涉。图7-41螺距累积误差3.牙型半角误差对互换性的影响螺纹牙型半角误差会影响螺纹的可旋性和联接强度,它包括牙型角度误差和位置误差。4.中径误差对互换性的影响在内、外螺纹的加工制作过程中,其中径本身不可避免地存在着一定误差。四、普通螺纹的公差与配合1.螺纹的公差等级国家标准GB/T 1972003普通螺纹公差中规定有内、外螺纹中径公差、内螺纹小径公差和
12、外螺纹大径公差。表7-18螺纹公差等级表7-19内外螺纹中径公差(单位:m)表7-19内外螺纹中径公差(单位:m)2.螺纹的基本偏差螺纹的公差带的位置是由基本偏差确定的。表7-20内外螺纹的基本偏差及顶径公差(单位:m)表7-20内外螺纹的基本偏差及顶径公差(单位:m)图7-42普通螺纹的基本偏差3.螺纹的公差带及其选用国家标准GB/T 1972003所提供的各个公差等级的公差和基本偏差组成内、外螺纹的各种公差带。表7-21内螺纹的推荐公差带表7-22外螺纹的推荐公差带表7-23螺纹旋合长度表7-23螺纹旋合长度表7-23螺纹旋合长度表7-23螺纹旋合长度4.螺纹的标注国家标准GB/T 197
13、2003规定:完整的螺纹标注由螺纹特征代号、尺寸代号、螺纹公差带代号、螺纹旋合长度代号及旋向组成,中间用“-”隔开。例1解读螺纹M242-7g6g-L-LH。表示普通螺纹,公称直径为24mm,细牙,螺距为2mm,左旋,外螺纹,中径公差带代号为7g,顶径公差带代号为6g,长旋合长度。例2解读螺纹M12-6H。表示普通螺纹,公称直径12mm,粗牙,螺距1.75mm,右旋,内螺纹,中径、顶径公差带代号均为6H,中等旋合长度。例3解读螺纹M12-6H-50。表示普通螺纹,公称直径12mm,粗牙,螺距1.75mm,右旋,内螺纹,中径、顶径公差带代号均为6H,旋合长度为50mm。例4解读螺纹M202-6H
14、/5g6g-LH。表示普通螺纹,内、外螺纹公称直径为20mm,细牙,螺距为2mm,左旋,内螺纹中径、顶径公差带代号均为6H,外螺纹中径带公差代号为5g,顶径公差带代号为6g,中等旋合长度。例5解读螺纹M20-5g6g的上下偏差。M20-5g6g为普通螺纹,公称直径为20mm,粗牙,螺距2.5mm的外螺纹。五、螺纹的检测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螺纹检测手段,这里把螺纹的检测方法分为综合测量和单项测量两大类。1.用螺纹工作量规检验外螺纹螺纹工作量规分为通规和止规。图7-43外螺纹的综合检验2.用螺纹工作量规检验内螺纹(1)用光滑极
15、限塞规检验内螺纹如图7-44所示,通端光滑极限塞规通过被检内螺纹小径,止端光滑极限塞规未通过其小径,表明该内螺纹小径不小于其最小极限尺寸且不大于它的最大极限尺寸。图7-44内螺纹的综合检验图7-45三针法测量螺纹中径第四节圆柱齿轮的公差及检测一、概述齿轮传动机构广泛地应用在机器、仪器中,是一种传递动力和运动的常用机构。1.传递运动的准确性要求齿轮在旋转一周范围内,最大转角误差应限制在一定范围内,即传动比的变动量要小,以保证齿轮副传递运动的准确性。2.传递运动的平稳性要求齿轮在一个齿距范围内,最大转角误差应限制在一定范围,即齿轮副瞬时传动比变化要小,以保证低冲击、低振动和低噪声。3.载荷分布的均
16、匀性要求齿轮啮合时工作齿面接触良好、受力均匀,避免应力集中和齿面局部的磨损,以保证齿轮的正常使用寿命。4.合理的传动侧隙要求齿轮啮合时,在非工作齿面间留有一定间隙,即侧隙。二、单个齿轮精度指标 影响传递运动准确性的误差图7-46齿坯安装偏心引起的齿轮加工误差a)蜗轮中心与工作台中心安装偏心b)加工齿形因偏心造成的误差图7-47分度蜗轮偏心引起的齿轮加工误差a)机床分度蜗轮偏心造成齿坯加工偏心b)加工后造成齿轮齿距不等1蜗杆2刀具3齿坯4工作台5圆导轨6分度蜗轮1.切向综合总偏差Fi切向综合总偏差是指被测齿轮与测量齿轮单面啮合时,被测齿轮一转内,齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值。
17、图7-48光栅式单啮仪工作原理1圆记录纸2信号发生器3圆光栅盘4圆光栅盘5测量蜗杆6被测齿轮7信号发生器齿距累积总偏差是指齿轮同侧齿面任意弧段(k=1至k=z)内的最大齿距累积偏差。2.齿距累积总偏差FP和齿距累积偏差Fpk 3.径向跳动Fr径向跳动指齿轮在一转范围内,测头在齿槽内与齿高中部的齿面双面接触,测头相对于齿轮轴线的最大变动量,如图7-50所示。图7-49齿距累积总偏差4.径向综合总偏差Fi径向综合总偏差是指在径向(双面)综合检验时,被测齿轮的左右齿面同时与测量齿轮接触,并转过一整圈时出现的中心距最大值与最小值之差。图7-50齿圈径向跳动Fr图7-51双面啮合综合测量a)径向综合误差
18、曲线b)双面啮合综合检测仪1指示表2传动带3划针4记录纸5误差曲线6浮动拖板7测量齿轮8被测齿轮9固定拖板5.公法线长度变动Fw公法线长度变动是指在齿轮一周范围内,实际公法线长度最大值与最小值之差,如图7-52a所示。图7-52公法线长度变动及测量a)公法线长度变动b)公法线长度测量图7-53齿形误差对传动平稳性的影响1.一齿切向综合偏差f I 一齿切向综合偏差是指被测齿轮与理想精确齿轮单面啮合时,在被测齿轮一齿距角内的实际转角与公称转角之差的最大幅度值。图7-54有基节偏差时的齿轮啮合2.一齿径向综合偏差f i一齿径向综合偏差是指被测齿轮与理想精确齿轮双面啮合时,在被测齿轮齿距角内的双啮中心
19、距的最大变动量。3.齿廓形状偏差ffa齿廓形状偏差是指在齿端截面上,齿形工作部分(齿顶倒棱部分除外)包容实际齿形的最近两条设计齿形间的法向距离。基圆齿距偏差是指实际基节与公称基节之差。5.单个齿距偏差fpt单个齿距偏差是指在分度圆上实际齿距与公称齿距之差。图7-55齿形误差4.基圆齿距偏差fpb 图7-56基节偏差图7-57直齿轮的啮合传动图7-58螺旋线总偏差图7-59用小圆柱测量螺旋线总偏差的原理图1.齿厚偏差Es齿厚偏差是指分度圆柱面上实际齿厚值与公称齿厚值之差,可用齿厚游标卡尺测量。2.公法线平均长度偏差Ewm公法线平均长度偏差是指在齿轮一周内,公法线平均长度与公称值之差,可用公法线卡
20、尺测量。三、齿轮副的精度和侧隙指标在齿轮传动中,由两个相啮合的齿轮组成的基本机构称为齿轮副,齿轮副的误差可分为传动误差和安装误差两个方面。1.齿轮副的切向综合总偏差Fic齿轮副的切向综合总偏差是指装配好的齿轮副,在啮合转动足够多的转数内,一个齿轮相对于另一个齿轮的实际转角与公称转角之差的最大幅度值,以分度圆弧长计值。2.齿轮副的一齿切向综合偏差fic齿轮副一齿切向综合偏差是指装配好的齿轮副,在啮合转动足够多的转数内,一个齿轮相对于另一个齿轮的一个齿距的实际转角与公称转角之差的最大幅度值,以分度圆弧长计值。3.齿轮副的接触斑点齿轮副的接触斑点是指装配好的齿轮副,在轻微制动下,运转后齿面上分布的接
21、触擦亮痕迹,如图7-60所示。图7-60接触斑点4.齿轮副的侧隙齿轮副的圆周侧隙jwt是指装配好的齿轮副,当一个齿轮固定时,另一个齿轮的圆周晃动量,以分度圆弧长计值。1.轴线的平行度偏差f、f除单个齿轮的误差项目,齿轮副轴线的平行度偏差也同样影响接触精度。图7-61齿轮副的安装误差2.齿轮副的中心距偏差fa齿轮副的中心距偏差是指在齿宽中间平面内,实际中心距与公称中心距之差,如图7-61所示。四、渐开线圆柱齿轮精度标准1.齿轮、齿轮副的精度等级的划分国标对齿轮及齿轮副规定了13个精度等级,依次用阿拉伯数字0、1、2、3、12表示。2.齿轮精度等级的选择和确定选择齿轮的精度等级,必须以传动用途、工
22、作条件及其他技术要求为依据,具体地说,要考虑齿轮的圆周速度、运动精度、传递的功率、振动和噪声、工作持续时间和使用寿命等方面的要求,同时还要考虑工艺的可能性和经济性。表7-24不同应用场合的齿轮传动所采用的精度等级表7-25齿轮的精度等级与圆周速度的关系3.齿轮检验项目的选择和确定国标规定的公差项目很多,其中有些项目之间有密切关系,如径向跳动与径向综合总偏差从误差性质来讲,有类似之处,所以不要重复。4.齿轮副侧隙及齿厚极限偏差、公法线平均长度极限偏差的选择和确定侧隙是齿轮副装配后自然形成的。表7-26jbn1的推荐值表7-27切齿径向进刀公差值5.齿坯精度的选择和确定齿坯公差是指齿轮的设计基准面、工艺基准面和测量基准面的尺寸公差和形位公差,这些公差都应标注在齿轮图样上。表7-28齿 坯 公 差表7-29齿坯基准面径向跳动和端面跳动公差(单位:m)表7-30齿轮各主要表面的表面粗糙度推荐值Ra(单位:m)
