【教学课件】第6章常用典型件的精度设计.ppt
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1、第六章 常用典型件的精度设计 第一节技滚动轴承结合的精度设计 一、滚动轴承的组成 滚动轴承(滚动轴承(rolling bearing)是一种标准化部件,它是由内圈、外圈、滚)是一种标准化部件,它是由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成,如图动体和保持架四部分组成,如图6.1所示。它的内圈的内径所示。它的内圈的内径d与轴颈配合,外圈与轴颈配合,外圈的外径的外径D与壳体孔配合。滚动轴承按可承受负荷的方向分为向心轴承、向心推与壳体孔配合。滚动轴承按可承受负荷的方向分为向心轴承、向心推力轴承和推力轴承等;按滚动体的形状分为球轴承、滚子轴承、滚针轴承等。力轴承和推力轴承等;按滚动体的形状分为球轴承、滚子
2、轴承、滚针轴承等。滚动轴承工作时,内圈和外圈以一定的转速作相对转动。要使滚动轴承工作滚动轴承工作时,内圈和外圈以一定的转速作相对转动。要使滚动轴承工作平稳,噪声小,除了滚动轴承本身要具有一定的制造精度外,与滚动轴承相平稳,噪声小,除了滚动轴承本身要具有一定的制造精度外,与滚动轴承相配的轴颈和壳体孔的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等也都有一定的关系,配的轴颈和壳体孔的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等也都有一定的关系,这在国家标准中都做了相应的规定。这在国家标准中都做了相应的规定。图图6.1 滚动轴承的类型滚动轴承的类型 二、滚动轴承的精度等级及其应用 1.1.1.1.滚动轴承的精度等级滚动轴承的
3、精度等级 根据国家标准根据国家标准GB/T307.31996规定,滚动轴承根据其基本尺寸精度和规定,滚动轴承根据其基本尺寸精度和旋转精度,向心轴承分为旋转精度,向心轴承分为0、6、5、4、2五个精度等级五个精度等级(相当于旧国标相当于旧国标GB/T307.31984中的中的G、E、D、C、B级级),圆锥滚子轴承分为,圆锥滚子轴承分为0、6x、5、4级四个精度等级,推力轴承分为级四个精度等级,推力轴承分为0、6、5、4四个精度等级。在这些精度等四个精度等级。在这些精度等级中从前到后精度依次提高。级中从前到后精度依次提高。滚动轴承的基本尺寸精度是:轴承内径(滚动轴承的基本尺寸精度是:轴承内径(d)
4、和外径()和外径(D)的制造精度;)的制造精度;轴承宽度(轴承宽度(B)的制造精度;圆锥滚子轴承装配高度()的制造精度;圆锥滚子轴承装配高度(T)的精度等。)的精度等。滚动轴承的旋转精度是:成套轴承内、外圈的径向跳动(滚动轴承的旋转精度是:成套轴承内、外圈的径向跳动(Kia、Kea);成);成套轴承内、外圈端面对滚道的跳动(套轴承内、外圈端面对滚道的跳动(Sia、Sea);内圈基准端面对内孔的跳);内圈基准端面对内孔的跳动(动(Sd);外径表面母线对基准端面的倾斜度的变动量();外径表面母线对基准端面的倾斜度的变动量(SD);外圈表面);外圈表面母线对凸缘背面的倾斜度的变动量(母线对凸缘背面的
5、倾斜度的变动量(SD1);成套轴承凸缘背面对滚道的跳);成套轴承凸缘背面对滚道的跳动(动(Sea1)等。)等。2.2.滚动轴承精度等级的应用滚动轴承精度等级的应用 滚动轴承各级精度的应用情况如下:滚动轴承各级精度的应用情况如下:0级级(普通级普通级)轴承应用在中等负荷、中等转速和旋转精度要求不高的轴承应用在中等负荷、中等转速和旋转精度要求不高的一般机构中,例如普通机床、拖拉机和汽车的变速机构和普通电机、水一般机构中,例如普通机床、拖拉机和汽车的变速机构和普通电机、水泵、压缩机的旋转机构的轴承。泵、压缩机的旋转机构的轴承。6级级(中等级中等级)轴承应用于旋转精度和转速较高的旋转机构中,例如普轴承
6、应用于旋转精度和转速较高的旋转机构中,例如普通机床的主轴轴承,精密机床传动轴的轴承。通机床的主轴轴承,精密机床传动轴的轴承。5、4级级(精密级精密级)轴承应用于旋转精度高和转速高的旋转机构中,例如轴承应用于旋转精度高和转速高的旋转机构中,例如精密机床的主轴轴承,精密仪器和机械使用的轴承。精密机床的主轴轴承,精密仪器和机械使用的轴承。2级级(超精级超精级)轴承应用于旋转精度和转速很高的旋转机构中,例如精密轴承应用于旋转精度和转速很高的旋转机构中,例如精密坐标镗床的主轴轴承,高精度仪器和高转速机构中使用的轴承。坐标镗床的主轴轴承,高精度仪器和高转速机构中使用的轴承。3.3.滚动轴承外形尺寸公差带及
7、其特点滚动轴承外形尺寸公差带及其特点 滚动轴承的内、外圈都是薄壁件,在制造和存放状态下容易产生变形滚动轴承的内、外圈都是薄壁件,在制造和存放状态下容易产生变形(如变成椭圆形如变成椭圆形),但是在装入外壳孔和轴上之后,这种变形又容易得到,但是在装入外壳孔和轴上之后,这种变形又容易得到矫正,因此滚动轴承国家标准矫正,因此滚动轴承国家标准GB/T 307.11994规定了轴承内、外径的规定了轴承内、外径的平均直径平均直径dmp和和Dmp的公差,用以确定内、外圈结合直径的公差带。内、的公差,用以确定内、外圈结合直径的公差带。内、外径的平均直径是由轴承内、外径局部实际尺寸的最大值与最小值的平外径的平均直
8、径是由轴承内、外径局部实际尺寸的最大值与最小值的平均值得来的。均值得来的。对于对于0、6、5级向心轴承,由于精度要求相对不高,国家标准中只规定了单级向心轴承,由于精度要求相对不高,国家标准中只规定了单一平面平均内径偏差一平面平均内径偏差dmp和单一平面平均外径偏差和单一平面平均外径偏差Dmp。对于精度等级较高的对于精度等级较高的4、2级向心轴承,为了限制其变形,国家标准既规定级向心轴承,为了限制其变形,国家标准既规定了单一平面平均内径偏差了单一平面平均内径偏差dmp和单一平面平均外径偏差和单一平面平均外径偏差Dmp,还同时规定,还同时规定了单一内径和单一外径也不允许超过极限尺寸了单一内径和单一
9、外径也不允许超过极限尺寸ds和和Ds。各级向心轴承的外形尺寸公差和旋转精度见表各级向心轴承的外形尺寸公差和旋转精度见表6-1和和6-2。表表6-1 向向心心轴轴承承外外形形尺尺寸寸(圆圆锥锥滚滚子子轴轴承承除除外外)极极限限偏偏差差(摘自GB/T307.11994)表表6-2 向心轴承向心轴承(圆锥滚子轴承除外圆锥滚子轴承除外)旋转精度旋转精度(摘自GB/T307.11994)由于滚动轴承是精密的标准部件,使用时不能再进行加工,因此轴承内圈由于滚动轴承是精密的标准部件,使用时不能再进行加工,因此轴承内圈与轴采用基孔制配合,外圈与外壳孔采用基轴制配合,如图与轴采用基孔制配合,外圈与外壳孔采用基轴
10、制配合,如图6.2所示。所示。图图6.2 与滚动轴承配合的孔、轴公差带图(摘自与滚动轴承配合的孔、轴公差带图(摘自GB/T2751993)三、与滚动轴承结合的轴颈和壳体孔公差带的选用 1.1.公差等级的选择公差等级的选择 与滚动轴承相配合的轴颈和外壳孔的公差等级与轴承的精度等级密切相与滚动轴承相配合的轴颈和外壳孔的公差等级与轴承的精度等级密切相关,一般与关,一般与0级和级和6级轴承配合的轴颈的公差等级为级轴承配合的轴颈的公差等级为IT6级,外壳孔的公差等级,外壳孔的公差等级为级为IT7级;与级;与5级和级和4级轴承配合的轴颈的公差等级为级轴承配合的轴颈的公差等级为IT4IT5级,外壳孔级,外壳
11、孔的公差等级为的公差等级为IT5IT6级。级。2.2.配合的选择配合的选择 轴承所受负荷的类型轴承所受负荷的类型 轴承所受负荷的大小轴承所受负荷的大小 轴承的旋转精度和旋转速度轴承的旋转精度和旋转速度 工作温度工作温度 3.3.配合表面的其它技术要求配合表面的其它技术要求 国家标准国家标准GB/T 2751993还规定了轴颈、外壳孔与轴承配合表面以及还规定了轴颈、外壳孔与轴承配合表面以及轴肩和外壳孔肩端面形位公差值和表面粗糙度的参数值轴肩和外壳孔肩端面形位公差值和表面粗糙度的参数值。第二节 平键、矩形花键结合的精度设计 一、平键连接的精度设计 键又称为单键,分为平键、半圆键和楔形键等几种,其中
12、平键又可分为普键又称为单键,分为平键、半圆键和楔形键等几种,其中平键又可分为普通平键和导向平键两种,本节只讨论平键连接的精度设计,平键的结构和几何通平键和导向平键两种,本节只讨论平键连接的精度设计,平键的结构和几何参数如图参数如图6.7所示。所示。键连接是由键、轴、轮毂三个零件的结合,其特点是通过键的侧面分别与键连接是由键、轴、轮毂三个零件的结合,其特点是通过键的侧面分别与轴槽、轮毂槽的侧面接触来传递轴和轮毂间的运动和扭矩,并承受负荷,因此轴槽、轮毂槽的侧面接触来传递轴和轮毂间的运动和扭矩,并承受负荷,因此键和键槽的宽度(键和键槽的宽度(b)是决定配合性质的主要参数,即配合尺寸,其余的尺寸)是
13、决定配合性质的主要参数,即配合尺寸,其余的尺寸是非配合尺寸。是非配合尺寸。图图6.7平键的几何参数平键的几何参数 键是由标准的精拔钢制成,是标准件,是平键连接中的键是由标准的精拔钢制成,是标准件,是平键连接中的“轴轴”,因此键,因此键宽与键槽宽的配合采用基轴制配合,键宽公差带为宽与键槽宽的配合采用基轴制配合,键宽公差带为h9。平键连接的配合分为。平键连接的配合分为较松连接,一般连接和较紧连接三类,配合性质及其应用见图较松连接,一般连接和较紧连接三类,配合性质及其应用见图6.8和表和表6-9。键宽键宽b和键高和键高h(公差带按公差带按h11)的公差值按其基本尺寸从的公差值按其基本尺寸从GB/T
14、1800.31998中中查取;键槽宽查取;键槽宽b及其它尺寸公差规定见表及其它尺寸公差规定见表6.10。图图6.8 键宽和键槽宽键宽和键槽宽b的公差带的公差带 表表6-9 平键连接的三种配合性质及应用平键连接的三种配合性质及应用 表表6-10 平键的键槽公差平键的键槽公差(GB/T 10951979)单位:mm 二.矩形花键连接的精度设计 当传递的转矩较大,定心精度又要求较高时,单键结合已不能满足使用要当传递的转矩较大,定心精度又要求较高时,单键结合已不能满足使用要求,因此可以采用花键结合。花键连接是由花键轴、花键孔也就是内花键求,因此可以采用花键结合。花键连接是由花键轴、花键孔也就是内花键和
15、外花键两个部分组成。花键可以用作固定连接,也可用作滑动连接。和外花键两个部分组成。花键可以用作固定连接,也可用作滑动连接。花键连接与键连接相比具有如下优点:定心精度高,导向性好,轴和轴上的传花键连接与键连接相比具有如下优点:定心精度高,导向性好,轴和轴上的传动件承受的负荷分布均匀,因而可以传递较大的扭矩,而且强度高,连接动件承受的负荷分布均匀,因而可以传递较大的扭矩,而且强度高,连接也更可靠。也更可靠。花键分为矩形花键,渐开线花键和三角形花键等几种,本节只讨论应用最花键分为矩形花键,渐开线花键和三角形花键等几种,本节只讨论应用最广的矩形花键的精度设计广的矩形花键的精度设计。矩形花键配合采用基孔
16、制配合,目的是为了减少拉刀的规格和数目。国家矩形花键配合采用基孔制配合,目的是为了减少拉刀的规格和数目。国家标准标准GB/T11442001对内、外花键三个主要参数:小径对内、外花键三个主要参数:小径d、大径、大径D和键宽和键宽B分别规定了尺寸公差带分别规定了尺寸公差带,见表见表6-11。矩形花键配合采用基孔制配合,目的是为了减少拉刀的规格和数目。国家矩形花键配合采用基孔制配合,目的是为了减少拉刀的规格和数目。国家标准标准GB/T11442001对内、外花键三个主要参数:小径对内、外花键三个主要参数:小径d、大径、大径D和键宽和键宽B分别规定了尺寸公差带分别规定了尺寸公差带,见表见表6-11。
17、表表6-11矩形内、外花键尺寸公差带矩形内、外花键尺寸公差带(摘自GB/T11442001)三.花键的标注 花键连接在图纸上的标注,按顺序包括以下项目:键数花键连接在图纸上的标注,按顺序包括以下项目:键数N,小,小径径d,大径,大径D,键(键槽)宽,键(键槽)宽B和各自的公差带代号。例如:和各自的公差带代号。例如:花键规格:花键规格:NdDB 如如623266对于花键副:标注花键规格和配合代号对于花键副:标注花键规格和配合代号 GB/T 11442001 对于内花键:标注花键规格和公差带代号对于内花键:标注花键规格和公差带代号 623H726 H106H11 GB/T 11442001对于外花
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