1、1机械学基础课程电子教案机械学基础课程电子教案机械学基础多媒体系列机械学基础多媒体系列CAI课件课件2第第9 9章章 零件的几何精度零件的几何精度9.1 绪论绪论一一.研究对象研究对象机械设计机械设计结构设计结构设计二二.学习内容学习内容1.1.精度设计理论精度设计理论尺寸公差尺寸公差形位公差形位公差表面粗糙度表面粗糙度2.2.典型零部件的精度设计典型零部件的精度设计 键、销钉、螺纹和滚动轴承键、销钉、螺纹和滚动轴承三三.举例说明：举例说明：强度设计强度设计传动设计传动设计精度设计精度设计机械设计的基础机械设计的基础39.2 互换性与标准化互换性与标准化一一.互换性互换性1.1.定义定义2.2
2、.实现方法实现方法:按给定的公差进行制造按给定的公差进行制造3.3.分类分类:互换程度互换程度完全互换完全互换不完全互换不完全互换对标准件或机构来说对标准件或机构来说同一规格的一批零件或部件中同一规格的一批零件或部件中,任取一件任取一件,不需经过任何选择、不需经过任何选择、修配或调整修配或调整就能装配在整机上，并就能装配在整机上，并满足使用性能满足使用性能的要求的要求完全互换完全互换不完全互换不完全互换外互换外互换内互换内互换4二二.标准化标准化1.1.定义定义:在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重要事物和概念，通过在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重要事物和概念，通过制订、发布和
3、实施标准达到统一，以获得最佳秩序和社会效益；制订、发布和实施标准达到统一，以获得最佳秩序和社会效益；是实现互换性的基础是实现互换性的基础;2.2.体现形式体现形式3.3.分类分类:一般习惯一般习惯技术标准技术标准管理标准管理标准工作标准工作标准地方作用地方作用 基础标准基础标准一般标准一般标准法律属性法律属性强制性标准强制性标准推荐性标准推荐性标准应用范围应用范围国防标准国防标准:ISO IEC ITU国家标准国家标准:GB GJB专业标准专业标准:JB QJ SJ59.3 精度设计理论精度设计理论一一.公差与配合公差与配合(一一)尺寸公差尺寸公差2.尺寸尺寸基本基本尺寸尺寸实际尺寸实际尺寸极
4、限尺寸极限尺寸1.1.孔、轴定义孔、轴定义63.3.偏差偏差:允许偏离基本尺寸的多少允许偏离基本尺寸的多少偏差偏差=（某一尺寸）（某一尺寸）-（基本尺寸）（基本尺寸）极限偏差极限偏差上偏差上偏差下偏差下偏差实际偏差实际偏差Ea=Da-Dea=da-d76.6.公差带图公差带图+0-基本尺寸基本尺寸零线零线TD孔孔Td轴轴5.5.极限偏差的标注极限偏差的标注:021.0025020.0033.025021.0254.公差公差:允许尺寸的变动范围允许尺寸的变动范围00minmaxminmaxeiesddTEIESDDTdD8(二二)配合配合1.1.定义定义:之间的关系，用公差带相互的位置关系来体现
5、之间的关系，用公差带相互的位置关系来体现(1)D=d,基本尺寸相同基本尺寸相同(2)相互配合的孔、轴相互配合的孔、轴2.2.间隙和过盈间隙和过盈(孔的尺寸孔的尺寸)-()-(轴的尺寸轴的尺寸)0 间隙间隙X 0 过盈过盈Y间隙间隙:最大间隙最大间隙:Xmax=Dmax-dmin=ES-ei最小间隙最小间隙:Xmin=Dmin-dmax=EI-es平均间隙平均间隙:Xav=1/2(Xmax+Xmin)过盈过盈:最大过盈最大过盈:Ymax=Dmin-dmax=EI-es最小过盈最小过盈:Ymin=Dmax-dmin=ES-ei平均过盈平均过盈:Yav=1/2(Ymax+Ymin)9+0-基本尺寸基
6、本尺寸零线零线TDTd（1 1）间隙配合）间隙配合-TDTdXminXmaxX 03.3.配合类别配合类别:特点：孔总在轴之特点：孔总在轴之上上+0-基本尺寸基本尺寸零线零线TdTD（2 2）过盈配合过盈配合-TdTDYminYmaxY 0特点：孔总在轴之特点：孔总在轴之下下10+0-基本尺寸基本尺寸零线零线TD（3 3）过渡配合过渡配合XmaxTdYmax特点：孔和轴特点：孔和轴交叠交叠4.4.配合公差配合公差:允许间隙或过盈的变动量允许间隙或过盈的变动量dDfTTYXYXT )()(maxminminmax决定了配合质量决定了配合质量11 基轴制配合基轴制配合 基孔制配合基孔制配合为了设计
7、和制造上的方便，为了设计和制造上的方便，把其中孔或轴的公差带位把其中孔或轴的公差带位置固定下来改变另一配合置固定下来改变另一配合件的公差带位置，形成所件的公差带位置，形成所需要的配合叫基准制需要的配合叫基准制5.5.配合制配合制（基准制基准制）12(三三)标准公差系列和基本偏差系列标准公差系列和基本偏差系列1.1.标准公差系列标准公差系列公差带大小的标准化公差带大小的标准化IT1IT18 18个等个等级级(500)3150 20个等级个等级(500-3150)132.2.基本偏差系列基本偏差系列公差带位置的标准化公差带位置的标准化：数量：数量28个个(孔、轴孔、轴)26个字母去掉个字母去掉I,
8、L,O,Q,W5个个 (i,l,o,q,w)填上填上:CD,EF,FG,JS,ZA,ZB,ZC (cd,ef,fg,js,za,zb,zc)7个个14(四四)配合的选用配合的选用1.总装图和零件图上的标注总装图和零件图上的标注6716gH7,67,6代表公差等级代表公差等级轴的基本偏差代号轴的基本偏差代号表示了孔轴的配合关系表示了孔轴的配合关系孔的基本偏差代号孔的基本偏差代号2.解决问题解决问题:孔、轴公差等级孔、轴公差等级孔、轴的基本偏差代号孔、轴的基本偏差代号3.选用选用:（1）标准公差等级选用标准公差等级选用原则原则:满足使用要求满足使用要求,考虑工艺考虑工艺的可能性尽量选精度低的等级的
9、可能性尽量选精度低的等级6,7,8(孔孔)5,6,7(轴轴)D500mm时：时：D500或或IT8选用选用:15（2)2)配合制选用配合制选用优先选用优先选用基孔制；基孔制；特殊情况选用特殊情况选用基轴制；基轴制；与标准件配合与标准件配合,以以标准件标准件为基准件；为基准件；允许采用任一孔、轴公差带组成配合；允许采用任一孔、轴公差带组成配合；16(3(3）配合）配合类别类别选用：选用：类别类别:间隙、过渡、过盈间隙、过渡、过盈能否拆卸：能否拆卸：能能间隙间隙过渡过渡经常拆卸经常拆卸配合表面有无相对运动配合表面有无相对运动有：有：无：无：间隙配合间隙配合过盈配合过盈配合过渡配合过渡配合是否传递扭
10、矩是否传递扭矩MK过盈过盈过渡过渡间隙间隙（4 4）配合种类选用）配合种类选用“种类种类”:确定确定基准制基准制后后,根据使用要求根据使用要求,确定与基准件配合确定与基准件配合的孔或轴的的孔或轴的基本偏差代号基本偏差代号.间隙配合间隙配合否：否：是：是：较松过盈：较松过盈：不经常拆卸不经常拆卸17(1)优先选用优先配合优先选用优先配合常用配合常用配合(2)还可以从优先、常用、一般用途的公差表中选择孔、轴公差带组还可以从优先、常用、一般用途的公差表中选择孔、轴公差带组成所要求的配合成所要求的配合(3)选择任一孔、轴公差带组成满足特殊要求的公差带选择任一孔、轴公差带组成满足特殊要求的公差带根据根据
11、:使用要求使用要求工作条件工作条件经济性经济性方法方法：计算法：用于滑动轴承的间隙配合计算法：用于滑动轴承的间隙配合试验法：重要的，关键性配合试验法：重要的，关键性配合类比法：生产验证的，类似的为样板类比法：生产验证的，类似的为样板18(五五)线性尺寸未注公差的标注线性尺寸未注公差的标注 GB/T 1804-2000(P258)公差等级公差等级:f 精密级精密级 (IT12)m 中等级中等级 (IT14)c 粗糙级粗糙级 (IT16)v 最粗级最粗级 (IT17)标注方法标注方法:技术要求技术要求:未注尺寸公差按未注尺寸公差按GB/T1804-f19(五五)线性尺寸未注公差的标注线性尺寸未注公
12、差的标注表表2-14 线性尺寸的未注极限偏差的数值（摘自线性尺寸的未注极限偏差的数值（摘自GB/T1804-92）mm公差等级公差等级尺尺 寸寸 分分 段段0.5 3 3 6 6 30 30 120 120 400 400 1000 1000 2000 2000 4000f(精密级精密级)0.05 0.05 0.1 0.15 0.2 0.3 0.5m(中等级中等级)0.1 0.1 0.2 0.3 0.5 0.8 1.2 2c(粗糙级粗糙级)0.2 0.3 0.5 0.8 1.2 2 3 4v(最粗级最粗级)0.5 1 1.5 2.5 4 6 820（习题（习题9-1）有一批孔、轴配合，孔为有一
13、批孔、轴配合，孔为 ，轴为轴为 。试计算。试计算(1)(1)孔、轴的孔、轴的极限偏差极限偏差、极限尺寸极限尺寸、尺寸尺寸公差公差；(2)(2)孔、轴配合的极限间隙孔、轴配合的极限间隙;(3);(3)画出尺寸公差带图画出尺寸公差带图。（附加习题（附加习题2）：）：查表确定查表确定 ，配合中孔、轴的极限偏差，画公差带图配合中孔、轴的极限偏差，画公差带图。指出配合类型，挑任。指出配合类型，挑任一组标注。一组标注。7f830F830h76p725（附加习题（附加习题3）：）：已知允许的已知允许的Xmax=+10 m,Ymax=-40 m，D(d)=60,试确定配合类型。（优先选用基孔制）试确定配合类型
14、。（优先选用基孔制）0.0250.050mm450.0390mm4521 公差与配合习题公差与配合习题2 2（附加习题（附加习题5）：）：已知相互配合的孔、轴的基本尺寸已知相互配合的孔、轴的基本尺寸D(d)=40mm ，孔的极限尺寸为，孔的极限尺寸为Dmax=40.025mm，Dmin=40mm，轴的极限尺寸为，轴的极限尺寸为dmax=39.975mm，dmin=39.959mm，（1）分别求出孔、轴的极限偏差值；分别求出孔、轴的极限偏差值；（2）分别求孔、轴的公差值分别求孔、轴的公差值TD和和Td；（3）画出尺寸公差带图；画出尺寸公差带图；（4）经查表，若此配合的代号经查表，若此配合的代号为
15、为 40H7/f6，指出该配合的基，指出该配合的基准制、孔和轴的公差等级、配合类型，并将此配合代号标注在准制、孔和轴的公差等级、配合类型，并将此配合代号标注在装配图上；装配图上；（5）在孔、轴零件图上分别标出极限偏差值。在孔、轴零件图上分别标出极限偏差值。22 装配图和零件图装配图和零件图23二二.形状和位置公差形状和位置公差(一一)误差产生原因误差产生原因:加工的工艺系统的误差加工的工艺系统的误差加工过程中加工过程中(二二)形位公差研究的对象形位公差研究的对象几何要素几何要素24(二二)形位公差研究的对象形位公差研究的对象几何要素几何要素存在状态存在状态理想要素：理想要素：实际要素：实际要素
16、：被测要素被测要素基准要素基准要素所在地位所在地位单一要素：提出单一要素：提出形状公差形状公差要求要求关联要素：有关联要素：有功能关系功能关系的要素的要素功能关系功能关系轮廓要素轮廓要素中心要素中心要素结构特征结构特征25 （三）形位公差特征和符号（三）形位公差特征和符号形状公差形状公差直线度直线度平面度平面度圆圆 度度圆柱度圆柱度形状或位置形状或位置线轮廓度线轮廓度面轮廓度面轮廓度位置位置公差公差方向方向位置位置跳动跳动同轴度同轴度平行度平行度垂直度垂直度倾斜度倾斜度对称度对称度位置度位置度圆跳动圆跳动全跳动全跳动26 直线度直线度在给定平面内，公差带是距离为公差值在给定平面内，公差带是距离
17、为公差值t的两平行直线之的两平行直线之间的区域。间的区域。-限制给定直线的形状误差限制给定直线的形状误差27 平面度平面度公差带是距离为公差值公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。的两平行平面之间的区域。-限制被测实际平面的形状误差限制被测实际平面的形状误差28 圆度圆度公差带是在同一正截面上，半径为公差值公差带是在同一正截面上，半径为公差值t的两同心圆之的两同心圆之间的区域间的区域。限制回转面径向截面轮廓的形状误差限制回转面径向截面轮廓的形状误差29 圆柱度圆柱度公差带是半径为公差值公差带是半径为公差值t的两同轴圆柱面之间的区域。的两同轴圆柱面之间的区域。限制实际圆柱面的形状误差限制
18、实际圆柱面的形状误差；30 线轮廓度线轮廓度公差带是包络一系列直径为公差值公差带是包络一系列直径为公差值t的圆的两包络线之间的区域。的圆的两包络线之间的区域。诸圆的圆心位于具有诸圆的圆心位于具有理论正确几何形状理论正确几何形状的线上。的线上。限制平面曲线的形状误差；限制平面曲线的形状误差；31 面轮廓度面轮廓度公差带是包络一系列直径为公差值公差带是包络一系列直径为公差值t的球的两包络面之间的区域。的球的两包络面之间的区域。诸球的球心位于具有诸球的球心位于具有理论正确几何形状理论正确几何形状的面上。的面上。限制一般曲面的形状误差限制一般曲面的形状误差32 平行度平行度公差带是距离公差值公差带是距
19、离公差值t且平行于基准线且平行于基准线限制被测要素对基准要素相平行的误差限制被测要素对基准要素相平行的误差33 垂直度垂直度公差带是距离公差值公差带是距离公差值t且垂直于基准线且垂直于基准线限制被测要素对基准要素相垂直的误差限制被测要素对基准要素相垂直的误差34 倾斜度倾斜度公差带是距离公差值公差带是距离公差值t且与基准线成一定给定角度的且与基准线成一定给定角度的限制被测要素对基准要素有夹角的误差限制被测要素对基准要素有夹角的误差35同轴度同轴度B公差带是直径为公差值公差带是直径为公差值 t的圆柱面内的区域，该圆柱面的圆柱面内的区域，该圆柱面的轴线与基准轴线同轴；的轴线与基准轴线同轴；限制被测
20、要素轴线对基准要素的轴线同轴的位置误差限制被测要素轴线对基准要素的轴线同轴的位置误差36对称度对称度公差带是直径为公差值公差带是直径为公差值t且相对于基准的中心平面对称配且相对于基准的中心平面对称配置的两平行平面之间的区域；置的两平行平面之间的区域；限制中心线（中心平面）的共线（面）性的误差限制中心线（中心平面）的共线（面）性的误差37位置度位置度公差带是直径为公差值公差带是直径为公差值t的圆内的区域，圆公差带的中心的圆内的区域，圆公差带的中心点的位置由相对于基准点的位置由相对于基准A、B的理论正确尺寸确定；的理论正确尺寸确定；38圆跳动圆跳动被测实际要素绕基准轴线作被测实际要素绕基准轴线作无
21、轴向移动无轴向移动回转一周时，由回转一周时，由固定指示表在给定方向上测得最大与最小读数之差；固定指示表在给定方向上测得最大与最小读数之差；39全跳动全跳动40(四四)标注标注:内容内容:提出什么要求提出什么要求 符号符号公差值大小公差值大小;有无基准有无基准;被测要素的性质被测要素的性质;411.公差框格的内容公差框格的内容2.基准符号基准符号1)1)大写的英文字母大写的英文字母,不许用不许用:E，I，J，M，O，P，L，R，F2)2)用角标满足多个用角标满足多个3)3)字母必须水平书写字母必须水平书写3.在零件图上的标注在零件图上的标注公差特征符号公差特征符号:14:14个个基准符号字母基准
22、符号字母公差值公差值:mm42（四）标注（四）标注-被测要素被测要素(1)(1)被测要素为被测要素为轮廓要素轮廓要素时时(2)(2)被测要素指向实际表面时被测要素指向实际表面时(3)(3)被测要素为被测要素为中心要素中心要素时时43(4)(4)基准要素为轮廓线或表面时基准要素为轮廓线或表面时(5)(5)基准要素为轴线或中心平面时基准要素为轴线或中心平面时44（四）标注（四）标注-特殊标注特殊标注公共基准公共基准局部限制局部限制多个基准多个基准要求某一部分的公差值要求某一部分的公差值要求某一部分作为基准要求某一部分作为基准45(五五)选用选用:1.公差项目的选用公差项目的选用中心要素中心要素加工
23、的定位加工的定位测量中的定位测量中的定位相互配合的表面相互配合的表面基准统一原则基准统一原则:设计设计,加工加工,测量和装配基准是同一要素；测量和装配基准是同一要素；2.基准的选择基准的选择:工作性能要求；工作性能要求；加工过程中出现形位误差可能性；加工过程中出现形位误差可能性；检验是否方便；检验是否方便；463.3.公差值的给定公差值的给定4.4.未注公差未注公差:GB/T 1184-92公差等级公差等级:H高精度高精度K一般精度（一般精度（常用精度常用精度）L 低精度低精度技术要求技术要求:未注形位公差按未注形位公差按 GB/T 1184-K4748（习题（习题9-4）：将下列要求标注在图
24、上：将下列要求标注在图上：（1）圆锥面的圆度公差为圆锥面的圆度公差为0.01mm，圆锥素线直线度公差为，圆锥素线直线度公差为0.02mm;（2）35H7中心线对中心线对 10H7中心线的同轴度中心线的同轴度公差为公差为0.05mm;（3）35H7内孔表面圆柱度内孔表面圆柱度公差为公差为0.005mm;（4）20h6圆柱面的圆度圆柱面的圆度公差为公差为0.006mm;（5）35H7内孔端面对内孔端面对 10H7中心线的端面圆跳动中心线的端面圆跳动公差为公差为0.05mm;49标注：标注：50三三.表面粗糙度表面粗糙度1.1.含义含义:微小峰谷的高低程度和间距状况称为微小峰谷的高低程度和间距状况称
25、为表面粗糙度表面粗糙度，它是一种微，它是一种微观几何形状误差，也称微观不平度。观几何形状误差，也称微观不平度。512.2.表面粗糙度对机械零件使用性能的影响表面粗糙度对机械零件使用性能的影响（1 1）影响零件的耐磨性；）影响零件的耐磨性；（2 2）影响配合性质的稳定性；）影响配合性质的稳定性；（3 3）影响抗疲劳强度；）影响抗疲劳强度；（4 4）影响抗腐蚀性；）影响抗腐蚀性；523.3.评定评定:（1）取样长度取样长度lr:至少含至少含5 5个波峰和波谷个波峰和波谷（2）评定长度评定长度ln:至少包括至少包括5 5个取样长度个取样长度lr1)1)评定轮廓的算术平均偏差评定轮廓的算术平均偏差Ra
26、（3）评定参数评定参数:2)2)轮廓的最大高度轮廓的最大高度Rz3)3)轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度RSm4)4)轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率Rmr(c)53 图 4-6 轮廓的最大高度 X Z(x)Rz Zp1 Zp2 Zp3 Zp4 Zp5 Zp6 Zv5 Zv4 Zv3 Zv2 Zv1 544.4.选用选用(P94):):评定参数选用评定参数选用幅度参数幅度参数Ra、Rz满足功能要求的前提下满足功能要求的前提下值尽量大值尽量大（标准化）（标准化）参数值的选用参数值的选用附加参数附加参数-有特殊要求选用有特殊要求选用RSm，Rmr(c)优先选优先选Ra：粗糙度参数值在：粗糙度参
27、数值在（0.025 6.3）m；选选Rz：粗糙度参数值在：粗糙度参数值在（6.3 100）m，（，（0.008 0.020）m；考虑（类比法）考虑（类比法）工作面比非工作面值小工作面比非工作面值小（同一个零件）；（同一个零件）；摩擦面比非摩擦面值小；摩擦面比非摩擦面值小；配合稳定、尺寸（形位）公差配合稳定、尺寸（形位）公差值小、密封性好等值小；值小、密封性好等值小；555.5.标注标注:565.5.标注标注:579.4 典型零件的互换性典型零件的互换性(精度设计精度设计)一一.轴承轴承1.1.配合尺寸配合尺寸:582.精度等级精度等级G E D C B高高0 6 5 4 2593.3.轴承精度
28、等级的选用轴承精度等级的选用根据根据转速转速 n旋转精度旋转精度4.4.与之相配合件的选用与之相配合件的选用(查图册查图册P98)轴承内圈与轴配合的尺寸公差带轴承内圈与轴配合的尺寸公差带轴承外圈与孔配合的尺寸公差带轴承外圈与孔配合的尺寸公差带605.5.轴承在总装图和零件图上的标注轴承在总装图和零件图上的标注（图册（图册P99中中4-5-6和和4-5-7）总装图：总装图：写轴和孔配合代号写轴和孔配合代号A零件图：零件图：注出尺寸和尺寸极限偏差，形位公差值，表面粗糙度注出尺寸和尺寸极限偏差，形位公差值，表面粗糙度(P98)-0.01261二二.键键1.1.配合尺寸配合尺寸622.2.精度等级精度等级:h93.3.与之相配合件的选用与之相配合件的选用6364零件图：平键联接的标注零件图：平键联接的标注 一般键联接一般键联接轴槽轴槽标注示例图标注示例图轮毂槽轮毂槽标注示例图标注示例图4.4.标注标注:总装图总装图:给出件号给出件号65轴结构示例图轴结构示例图66轴结构示例图轴结构示例图67三、螺纹三、螺纹1.1.螺纹精度内容螺纹精度内容:精度等级精度等级:3,4,5,6,7,8,9基本偏差代号基本偏差代号:G、H(h、g、f、e)旋合长度旋合长度:S、N、L682.标注标注
