典型结合与传动精度设计

1、1,第七章 典型结合与传动精度设计,一、键和花键结合的精度设计,本章主要内容,三、螺纹结合的精度设计,四、圆锥结合的精度设计（了解）,二、滚动轴承配合的精度设计,五、圆柱齿轮传动的精度设计,2,键与花键常用于轴与轴上的传动件之间的可拆卸联结，用以传递转矩和运动；当配合件之间要求作轴向移动时，还可以起导向作用。 键的分类：常用的键联结有平键（包括普通平键和导向平键）、半圆键、切向键和楔键联结，其中以平键联结应用最广泛。 花键的分类：花键联结分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键联结，其中以矩形花键联结应用最广泛。,7.1 键与花键结合的精度设计,3,7.1 键结合的互换性,键的作用：,（1）传递转矩,（3）导向,键的分类,单键,花键,平键,半圆键,楔形键,普通平键,导向平键,矩形花键,渐开线花键(矮胖),本章只介绍普通平键和矩形花键的精度设计。,(2) 传递运动,4,平键结合和花键结合在机器的键结合中有着广泛的应用。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,5,平键配合尺寸：键宽b ；非配合尺寸：键高h，键长L,1、平键结合的特点,一、 平键结合,6,表7

2、-2普通平键和键槽的尺寸及键槽公差（摘自GB/T1095-2003和GB/T1096-2003） mm,7,基轴制,平键配合的基准制,平键是由型钢制成的标准件，根据第3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,平键键宽国标只规定了一种公差带:h8,8,2、平键结合的精度选择,9,平键结合的公差带图,10,3. 配合表面的对称度的选用,为保证键与键槽的配合要求，需规定键槽两侧面的中心平面对其轴线的对称度公差。其公差值按GB/T 11842001取79级。,对称度,轴槽标注示例图,轮毂槽标注示例图,7.1 键结合的互换性,11,配合表面：表面粗糙度Ra上限值一般取1.63.2 m ；,取6.3 m 。,4. 配合表面的表面粗糙度的选用,非配合表面:,轴槽标注示例图,轮毂槽标注示例图,12,5、平键配合的图样标注,例 ：某轴孔配合为25H8/h7，采用正常普通平键联结，试确定轴槽和轮毂槽的公差，并将它们标注在零件图上。(9级),13,二、花键配合,1、花键按键齿形分类,矩形花键联结应用最广泛,花键的优点：定心精度高；导向性好；承载能力强,14,小径d定心,

3、2、矩形花键的基本尺寸及定心方式,（GB/T 1144-2001)规定，矩形花键用小径定心,15,花键定心方式,16,D，d，B为单一尺寸定心尺寸d 精度要求高；非定心尺寸，精度较低。 配合制度：基孔制 ；一般用途，精密传动,3、矩形花键的公差与配合,17,表7-3矩形花键的尺寸公差带（摘自GBT 1144-2001）,18,内、外花键小径d的极限尺寸应遵守包容要求 位置度公差（键、槽对称度等）按GB/T 1144-2001选取，表7.4,矩形花键的位置度公差标注,4、矩形花键的形位公差,19,矩形花键的对称度公差标注,20,花键表面粗糙度推荐值(m)（表7-5）,5、矩形花键的表面粗糙度,21,矩形花键的尺寸公差带代号和配合代号按照花键规格规定的次序标注，即 NdDB 其中： N：键数，d：小径，D：大径，B：键宽,内花键： 外花键： 花键副：,6、矩形花键连接的图样标注,22,矩形花键连接的图样标注,23,一、滚动轴承的特点,轴承图样,轴承外观,1、滚动轴承的结构,7.2 滚动轴承配合的精度设计,24,滚动轴承 的组成： 外圈 内圈 滚动体 保持器,7.2 滚动轴承配合的精度设计,

4、25,2、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。,7.2 滚动轴承配合的精度设计,26,7.2 滚动轴承配合的精度设计,接触角越大，承受轴向载荷的能力越强,27,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。,7.2 滚动轴承配合的精度设计,28,29,7.1 滚动轴承配合的精度设计,30,滚动轴承的安装形式：,外圈与箱体上的轴承座配合，内圈与旋转的轴颈配合。 通常外圈固定不动；内圈随轴一起旋转。 考虑到运动过程中轴会受热变形延伸，一端轴承应能够作轴向调节；调节好后应轴向锁紧。,31,二、 滚动轴承的精度等级及其应用,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,7.2 滚动轴承配合的精度设计,32,2、滚动轴承配合性质要求：合适的游隙必要的旋转精度 3、滚动轴承代号：前置代号基本代号后置代号,7.2 滚动轴承配合的精度设计,33,滚动轴承按其内外圈

5、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： GB/T307.3-2005,3、滚动轴承的精度,/0(G)/6(E)/5(D)/4(C)/2(B),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,7.2 滚动轴承配合的精度设计,G、E、D、C四种精度等级轴承的价格之比大约是1:2:3:7， 用得最多的是G级轴承，凡轴承上没有精度等级标记的就是G级,34,各个公差等级的滚动轴承的应用,35,4.滚动轴承精度等级的选择：,主要考虑以下几点： 机器功能对轴承部件的旋转精度要求。一般这样选取具体参见表）： 0：用于旋转精度要求不高的一般机构中。 6、5、4：用于旋转精度要求较高或转速较高的机构中。 2：用于高精度、高转速的特别精密部件上。 转速的高低：转速高时，由于与轴承配合的旋转轴或孔可能随轴承的跳动而跳动，势必造成旋转的不平稳，产生振动和噪音。因此，转速高时，应选用精度高的轴承。,36,5、滚动轴承内、外径公差带的特点：,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

6、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,7.2 滚动轴承配合的精度设计,37,轴承公差带的特点是：,所有公差带是单向负偏差，上偏差为0 ；,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,7.2 滚动轴承配合的精度设计,38,6、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,7.2 滚动轴承配合的精度设计,39,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,7.2 滚动轴承配合的精度设计,40,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。,三、滚动轴承结合的精度设计,7.2 滚动轴承配合的精度设计,41,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,定向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。,套

7、圈相对负荷方向摆动。 通常采用较旋转负荷稍松的配合。,7.2 滚动轴承配合的精度设计,作用在套圈的局部轨道上。采用过渡或小间隙配合。 通过摩擦力矩带动转位，改善滚道受力和局部磨损。,作用在旋转套圈的整个轨道上。采用小的过盈配合。 运转时能受力均匀，承载能力充分发挥。,42,43,Fc,旋转,摆动,44,45,（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P和额定动负荷C的关系，可将负荷大小分为三种类型：轻负荷 P0.07C正常负荷 0.07CPr0.15C重负荷 P0.15C,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。,7.2 滚动轴承配合的精度设计,46,（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(P144),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。,7.2 滚动轴承配合的精度设计,47,1） 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

8、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78轴颈公差带的应用,表79 座孔公差带的应用,7.2 滚动轴承配合的精度设计,48,2、轴径和外壳孔形位公差与粗糙度,表710 轴颈与外壳孔的形位公差,表711 轴颈与外壳孔的粗糙度,7.2 滚动轴承配合的精度设计,保证轴承安装正确、转动平稳。,避免滚道位置不正，旋转不稳。,49,3、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。,7.2 滚动轴承配合的精度设计,50,图样标注,在零件图上的标注：,51,几何量精度设计与检测,6-51,例：滚动轴承配合的精度设计 1.轴承配合精度设计所考虑的主要因素(1)负荷的类型 (2)负荷的大小 (3)径向游隙 (4)轴承的工作条件 2. 轴颈和外壳孔的公差带的确定 3. 轴颈和外壳孔的几何公差与表面粗糙度轮廓幅度参数值的确定,52,球轴承径向游隙测量仪. 球轴承内圈沟径测量仪 球轴承跳动测量仪 球轴承外圈沟径测量仪,53,根据螺纹的用途，可将其分为以下

9、三类：,紧固螺纹传动螺纹紧密螺纹,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,7.3 螺纹联接的精度设计,一、螺纹的分类,54,基本牙型：螺纹轴线的剖面上螺纹的轮廓形状；削去顶部和底部后所形成的内、外螺纹共有的理论牙型。是规定螺纹极限偏差的基础。,二、普通螺纹的基本牙型和主要参数,55,7.3 螺纹结合的互换性,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、 d 1） 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、d 2） 螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方假想圆柱的直径。,56,7.3 螺纹结合的互换性,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。,57,单一中径（D2s、d2s ）：,单一中径是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上沟槽宽度等于螺距基本尺寸一半P/2的地方。当螺距无误差时，单一中径与实际中径重合。,58,普通螺纹的主要几何参数：“三二一”,“三直径”指大径D、d，中径D2、d2及小径D1、d1。特别要注意与公差、配合有密切关系的中径D2、d2及顶径，而底径由刀具保证其互换性，可作为次要参数。“两长度”是指螺距和旋合长度。螺距误差中的螺距偏差和螺距累积误差有不同的含义，注意螺距累积误差和作用中径的关系以及旋合长度和螺纹精度的关系。 “一角度”是指牙侧角1、2，注意牙侧角误差1、2和作用中径的关系。,59,三、螺纹几何参数误差对互换性的影响：,螺纹联接要实现其互换性,必须保证良好的旋合性和一定的连接强度。影响螺纹互换性的主要几何参数有五个:大径、小径、中径、螺距和牙型半角。这几个参数在加工过程中不可避免地会产生一定的加工误差,不仅会影响螺纹的旋合性、接触刚度、配合松紧、还会影响联接的可靠性,从而影响螺纹的互换性。,

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