机械零件的精度设计
机械加工精度设计举例
M27
Φ30 K5 E Φ35
Φ40
Φ30K5 E
(2) Φ35（与齿轮基准孔的配合）轴颈的尺寸公差带
齿轮精度等级为7级，则内孔尺寸公差为IT7 ，与其配合的轴 为IT6。此处属于小间隙的滑动配合且对定位精度要求高。
根据优先配合 ，选轴的基本偏差代号为g,则轴的公差带代号为Φ35g6
E
其配合代号为 Φ35H7/g6
6×26h5×32a11×6h8
Page 6
M27
Φ30 Φ35
Φ40
Φ30
(4) 为保证Φ30,Φ35, Φ28和M27轴线与A－B同轴，应规定它们的径向圆跳
动公差 齿轮精度为7级， tr= 0.3FP=0.3×0.038=0.011 按尺大小类比法，Φ35的径向圆跳动公差tr= 0.012， Φ30的径向圆
Page 1
1. 确定尺寸精度 （1） Φ30（与6级滚动轴承6306内圈配合）轴颈尺寸公差
该轴承的当量径向负荷P 1804 额定动负荷C 26700 0.067 0.07
属于轻负荷。
轴承工作时承受定向负荷作用。内圈与轴一起转 动，故内圈承受旋转负荷。查表得两轴颈的公差带代号为Φ30k6
E
Page 2
Φ30 Φ35
Φ40
Φ30
2. 确定几何公差
（1）与轴承内圈、齿轮内孔、花键毂配合轴颈表面采用包容要求 ；
（2） 与轴承内圈配合表面要求圆柱度公差，按6级轴承查 表, 得圆柱度 公差值为0.003。
（3）Φ40轴肩两端面对Φ30k6 两轴线的公共基准 A－B轴向圆跳
动公差，由表6.6查得0.006。
跳动公差tr= 0.011， Φ28的径向圆跳动公差tr= 0.010， M27的径向圆跳 动公差tr= 0.009.
机械精度设计与检测基础
引言概述：机械精度设计与检测是在现代制造企业中非常重要的一个领域。
它关注机械零件和组件的准确性、精度和稳定性，对于确保机械产品性能和质量至关重要。
本文将介绍机械精度设计与检测的基础知识，包括机械精度的定义、设计原则以及常用的检测方法和工具。
在文章的正文部分，将详细阐述五个主要的大点，分别是：机械精度设计的基本原理、材料选择与加工工艺对机械精度的影响、机械精度的常见问题及其处理方法、机械精度的检测方法、机械精度设计与检测的应用案例。
通过对这些内容的介绍和分析，旨在帮助读者更好地理解和应用机械精度设计与检测的基础知识。
正文内容：一、机械精度设计的基本原理1.机械精度的定义和分类：介绍机械精度的基本定义，包括几何精度、尺寸精度和位置精度等的定义和区别。
2.机械精度设计的基本原则：介绍机械精度设计的基本原则，包括合理选择尺寸公差、合理安排零件间的配合关系、避免零件的累积误差等。
3.机械精度设计的数学模型：介绍机械精度设计中常用的数学模型，如误差传递模型、误差分析模型等，以及它们在机械精度设计中的应用。
二、材料选择与加工工艺对机械精度的影响1.材料选择对机械精度的影响：介绍不同材料对机械精度的影响，包括材料的热膨胀系数、弹性模量、硬度等对机械精度的影响。
2.加工工艺对机械精度的影响：介绍不同加工工艺对机械精度的影响，包括机加工、热处理、表面处理等工艺对机械精度的影响，并探讨如何选择合适的加工工艺来提高机械精度。
三、机械精度的常见问题及其处理方法1.机械精度误差的类型和来源：介绍机械精度误差的常见类型和来源，包括测量误差、几何误差、运动误差等，以及它们对机械性能的影响。
2.机械精度问题的分析与解决方法：介绍常见的机械精度问题分析方法，如误差分析、故障诊断等，以及针对不同问题的处理方法，如调整、修理、更换等。
四、机械精度的检测方法1.机械精度检测的基本原理：介绍机械精度检测的基本原理，包括测量原理、检测设备和仪器等。
精密机械设计基础零件的精度设计与互换性
孔的公差带在轴的公差带相交 形成过渡配合
H/h的配合
公孔 差的 过带公 盈之差 配下带 合，在 形轴 成的
基准轴与各种基本偏差的孔相互配合——基轴制
上偏差es＝0
ei=IT(标准公差） 精密机械设计基础零件的精度设计与 互换性
-25
基本偏差代号为js, 所有公差等级和基本 尺寸，其基本偏差为
上偏差或下偏差， 数值均为
对于间隙
最 小 间 隙
Tf= Xmax- Xmin
Tf= Th+ Ts
最
孔
大
间 隙
轴
对于过盈
最 小 间 隙
Tf= Ymin- Ymax
轴
最
大
间 隙
孔
精密机械设计基础零件的精度设计与
互换性
对于过渡 Tf= Xmax- Ymax
Ymax
Xmax
Ymax
Xmax
Ymax
Xmax
精密机械设计基础零件的精度设计与 互换性
S7
U7
孔孔的的常优用先公公差差带带（（4143种种））
孔的一般公差带（精1密0机5械种设计）基础零件的精度设计与
互换性
间隙配合
过
过盈配合
渡
配
合
基孔制优先、常用配合
精密机械设计基础零件的精度设计与 互换性
间 隙 配 合
过渡配合
过盈配合
精密机械设计基础零件的精度设计与 互换性
例 Φ50H8/f7
4.根据轴的上、下偏差画 出轴的公差带
公差带组成：公差带大小＋公差带位置
（由标准公差确定）（由基本偏差确定）
精密机械设计基础零件的精度设计与 互换性
二、标准公差、基本偏差系列及其应用
机械精度设计的作业题答案
结论
在机械结构设计中，我们需要综合考虑设计要求、 实际需求和制造成本，从而寻求最优解决方案。
设计工具
我们将会使用SolidWorks工具来进行3D建模和 精度分析。
计算步骤和方法
步骤
1. 根据给定参数绘制设计草图。 2. 利用3D建模软件进行图形建模。 3. 进行力学分析并优化设计。 4. 对机械精度进行分析，判断设计质量。
方法
1. 利用计算和测试得出各部件的尺寸。 2. 可采用两种方法来验证机械精度：测量装置和运 动测试。 3. 在设计过程中可以同时采用多项规范和标准。
结果
通过优化设计和增加运动学分析，可以实现更加高 效和精准的机械动力传递机制。
解答示例2
问题描述
如何在低成本的情况下实现机 械结构的高精度要求？
• 利用SolidWorห้องสมุดไป่ตู้s进行3D 建模，可以更大限度的 使用材料，减小零件尺
• 寸采；用高机床工作精度和 自适应控制等制造工艺， 保证结构的高精度要求。
1
定义
指出所制机械零件各项精度的实际状况，
影响因素
2
判断其符不符合规定的工程或技术要求。
如工艺、加工机床工作精度、材料质量
等。
3
测量方法
包括各种测量设备和方法，人们通过测 量的数据判断机械零件的实际精度。
解答示例1
问题描述
如何在机械上实现较为复杂的动力传递和控制？
解决方案
使用SolidWorks软件进行设计和建模，可以较好的 满足复杂的动力传递和控制需求。
机械精度设计的作业题答 案
欢迎来到本次分享！在这个演示文稿中，我们将探讨机械精度设计的答案及 方法，同时还有一些简单易懂的3D建模和机械精度分析的使用说明。
机械零件的几何精度(尺寸精度)
孔----L
轴----l
3．实际尺寸 通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。 孔和轴的实际尺寸分别用La和la表示。
由于存在测量误差 实际尺寸不一定是尺寸的真值；由 于形状误差，同一表面不同部位的实际尺寸往往不相等， 因此实际尺寸只是接近真值的一个随机尺寸。真值是客观 存在的未知量，故只能以测得的尺寸作为实际尺寸。
2.尺寸公差：允许尺寸的变动量。孔和轴的公差分别用Th、Ts表示。
计算： Th=Lmax-Lmin=ES-EI Ts=lmax-lmin=es-ei 说明：①公差值始终为正。
②公差大小反映零件加工的难易程度，尺寸的精确程度。 基本尺寸相同的零件，公差值越大，精度要求越低，加工 越容易，反之，精度要求越高，加工越困难。
孔
EI=ES-IT 或ES=EI+IT
例题:确定轴ø30f7、孔ø30M8的极限偏差和极限尺寸，并画
出公差带图解。
解 查表1-1得：标准。公差 IT7=21μm=0.021mm，IT8=33μm = 0.033mm
查表1-2得： f的基本偏差（上偏差）es=-20μm=-0.020mm f7的下偏差ei=es-IT=-0.020-0.021=-0.041 mm 轴ø30f7的极限尺寸 dmax = d +es =30 -0.020=29.980mm
国际标准国际标准化组织标准iso二标准化我国标准国家标准gb企业标准行业标准jbhg地方标准由国务院标准化行政主管部门制定适用于需要在全国范围内统一的技术要求由国务院有关行政主管部门制定如机械行业标准jb适用于没有国家标准而又需要在全国某个行业范围内统一的技术要求由由省自治区和直辖市标准化行政主管部门制定适用于对没有国家标准和行业标准而又需要在省自治区直辖市范围内统一的有关要求由企业自己制定适用于对没有国家标准行业标准和地方标准而需要在企业内部统一的相关要求2
机械零件形位精度设计的研究
机械零件形位精度设计的研究【摘要】正确合理地进行形位精度设计，对保证机器的功能要求、提高经济效益十分重要。
本文文详细阐述了形位精度设计即形位公差项目，形位公差值，基准要素的选用考虑的因素与方法。
【关键词】形位公差项目；形位公差值；基准要素零件的形位误差对机器、仪器的正常使用有很大的影响，同时也会直接影响到产品质量、生产效率与制造成本。
因此正确合理地形位精度设计，对保证机器的功能要求、提高经济效益十分重要。
形位精度设计的主要内容包括：选择形位公差项目，确定形位公差值，基准要素的选用，按标准规定进行图样标注。
1 形位公差项目的选用选择形位公差项目可根据以下几个方面：1.1 零件的几何特征零件加工误差出现的形式与零件的几何特征有密切联系。
如圆柱形零件会出现圆柱度误差，平面零件会出现平面度误差，凸轮类零件会出现轮廓度误差，阶梯轴、孔会出现同轴度误差，键槽会出现对称度误差等。
1.2 零件的功能要求形位误差对零件的功能有不同的影响，一般只对零件功能有显著影响才规定合理的形位公差。
1.2.1 保证零件的工作精度例如，机床导轨的直线度误差会影响导轨的导向精度，使刀架在滑板的带动下作不规则的直线运动，应该对机床导轨规定直线度公差；滚动轴承内、外圈及滚动体的形状误差，会影响轴承的回转精度，应对其给出圆度或圆柱度公差；在齿轮箱体中，安装齿轮副的两孔轴线如果不平行，会影响齿轮副的接触精度和齿侧间隙的均匀性，降低承载能力，应对其规定轴线的平行度公差；机床工作台面和夹具定位面都是定位基准面，应规定平面度公差等。
1.2.2 保证联结强度和密封性例如，气缸盖与缸体之间要求有较好的联结强度和很好的密封性，应对这两个相互贴合的平面给出平面度公差；在孔、轴过盈配合中，圆柱面的形状误差会影响整个结合面上的过盈量，降低联结强度，应规定圆度或圆柱度公差等。
1.2.3 减少磨损，延长零件的使用寿命例如，在有相对运动的孔、轴间隙配合中，内、外圆柱面的形状误差会影响两者的接触面积，造成零件早期磨损失效，降低零件使用寿命，应对圆柱面规定圆度、圆柱度公差；对滑块等作相对运动的平面，则应给出平面度公差要求等。
机械零件精度设计与产品检测
一.测量方法
1.测量方法是根据测量对象的特点来选择和确定的
特点：主要是指测量对象的尺寸大小、精度要求、
形状特点、材料性质以及数量等
一.测量方法
2. 测量方法的分类
2.1 按获得被测结果的方法分类
直接测量：测量时，直接从测量器具上读出被测几 何量的大小值 间接测量 ：被测几何量无法直接测量时，首先测出
二.测量器具
2. 度量指标：
量程：计量器具示值范围的上限值
与下限值之差。
灵敏度：能引起量仪指示数值变化 的被测尺寸的最小变动量。 示值误差：量具或量仪上的读数与 被测尺寸实际数值之差。
二.测量器具
2. 度量指标：
测量范围：测量器具所能测量出 的最大和最小的尺寸范围。一般地， 将测量器具安装在表座上，包括：1） 标尺的示值范围 2）表座上安装仪 表的悬臂能够上下移动的最大和最 小的尺寸范围。
三.测量误差及其处理
5.随机误差的特性与处理 随机误差的特性 1）对称性：绝对值相等、符号相反的误差出现的概率相等； 2）单峰性：绝对值小的误差出现的概率比绝对值大的误差出现的 概率大； 3）有界性：在一定的测量条件下，误差的绝对值不会超过一定的 界限； 4）抵偿性：在相同条件下，当测量次数足够多时，各随机误差的 算术平均值随测量次数的增加而趋近于零。（对称性）
● 通用量具和量仪 ：固定刻线量具、游标量具、螺旋测微量具、机械式量 仪、光学量仪、气动量仪、电动量仪 ● ● ● 极限规 检验量具 主动测量装置
二.测量器具
常用通用量具和量仪 游标卡尺
二.测量器具
常用通用量具和量仪
螺旋测微器
二.测量器具
2. 度量指标：
测量中应考虑的测量工具的主要性能
机械零件的精度设计
制造艺
合适的制造工艺对提高零件 精度起到关键作用。
材料选择
选择高质量的材料对精度设 计至关重要。
环境影响
温度、湿度和其他外部环境 因素可能会对零件精度造成 影响。
常见的精度设计方法
公差分析
通过统计学方法分析公差对整体 性能的影响。
仿真
使用计算机模型和仿真工具来评 估设计的精度。
检测工具
使用精密仪器进行检测，以确保 零件满足要求。
挑战
• 复杂性增加 • 设计周期延长 • 技术难度提高
总结与建议
精度设计是确保机械零件准确、可靠的关键，提升产品质量和竞争力。在设 计过程中，需要综合考虑制造工艺、材料选择和环境影响。
案例研究和实际应用
1 汽车制造
精度设计在汽车制造中的 实际应用可提高行驶稳定 性和燃油效率。
2 航空航天
航空航天领域对零件精度 要求更高，以确保安全和 可靠性。
3 医疗设备
在医疗设备上应用精度设 计可确保准确的诊断和治 疗。
精度设计的优势与挑战
优势
• 提高产品质量 • 降低生产成本 • 增加竞争力
机械零件的精度设计
探讨机械零件精度设计的重要性，该设计的定义和原理，以及影响精度的因 素。
精度设计的目标
1
可靠性
设计精度确保零件在长期使用过程中保持准确性，减少故障率。
2
互换性
设计精度确保零件之间的互相替换能够无缝进行，提高生产效率。
3
性能优化
通过精度设计，可最大化机械系统的性能和效率。
影响精度的因素
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Esni Esns Ts
0.110 0.113 0.223
(3) 公法线长度及其上、下偏差的计算
13
对于中等模数的齿轮通常用公法线长度上、下
偏差代替齿厚上、下偏差。
公法线长度按下式计算
Wk mn cosn k 0.5 zinvn
第 12 章 机 械 零 件 的 精 度 设 计
1
内容提要
1. 机械零件精度设计的内容及选用； 2. 圆柱齿轮精度设计的内容及选用： （1）单个齿轮的精度设计内容及选用； （2）齿轮坯的精度设计内容及选用； （3) 齿轮副的精度设计内容及选用。 3. 轴的精度设计内容及选用； 4. 齿轮减速器箱体的精度设计内容及选用； 5. 装配图上标注的尺寸和配合代号。
3 79 /1.99 239 .394
从动轮转速为
n2 n1 / i 1450 / 3.95 367 (r / min)
则 v d2n2
60 1000
239 .394 367
60 1000 4.6(m / s)
根据v = 4.6 m/s查表10.5得平稳性精度为 :
6
8 级。
运动精度要求不高，故也选8级；载荷分布均匀 性精度一般不低于平稳性精度，我们选7级。
2. 确定齿轮必检偏差项目的允许值 由表10.1、和 运动准确性:齿距累积总偏差 FP = 0.07 表10.2(在下页)得：
7
平稳性： 单个齿距偏差 fpt = ±0.018
齿廓总偏差
Fα = 0.025
f pt22 ) 2 0.34
l/b
2 F 2
由表10.1和表10.2查得 fpt1=17μm, fpt2=18μm, Fβ=21 μm 和 L = 100 , b = 60 。
将上述数据代入上式(10.4)
Jbn 0.88(172 182) 2 0.34100/ 602 212 31μm
0.0315
tan 200
0.110
② 下偏差：
Esni Esns Ts
12
由式(10.7) Ts br2 Fr2 2 tann
由表10.7 求 br
br 1.26IT9 1.26 0.115 0.145 由表10.1得 Fr 0.056
1. 确定齿轮的精度等级
4
确定齿轮精度等级的方法采用类比法。
见表10.4所示，
减速器用齿轮精度等级为6~9级。
计算齿轮圆周线速度，确定其平稳性精度。
v d2n2 (m / s)
60 1000
从动轮分度圆直径为
5
d2 mnz2 / cos 3 79 / cos80634
12.1 典 型 零 件 的 精 度 设 计
2
我们以齿轮减速器为例来说明机械零件的精 度设计问题。
减速器的主要技术参数如表12.1所示。
输入 功率 /kW
4.0
输入 转速
/r*min-1
1450
传动 比 i
3.95
主动 齿轮 齿数
z1
20
从动 齿轮 齿数
z2
79
齿轮 法向 模数
mn
3
齿轮 齿形 角
2cos 2 cos8634
2008)
用插入法得 jbnmin= 0.155mm。
(2) 齿厚上ห้องสมุดไป่ตู้下偏差的计算
10
① 上偏差：由式(10.5 )
Esns
jbn min Jbn
2cosn
fa
tann
由式(10.4 )
Jbn
0.88(
f2 pt1
端面分度圆压力角α t 为
tan t
tan n cos
tan 200 cos8634
0.36765
t 201110
引用齿数 z′按下式计算
14
z z invt 79 inv201110 79 0.015339 81.31
inv n
根据Esns=-0.110、 Esni=-0.223和 Fr=0.056代入 15 式（10.8），可得公法线长度上、下偏差为
Ebns Esns cosn 0.72 sinn
0.110cos200 0.72 0.056sin 200 0.117
Ebni Esni cosn 0.72 sinn
inv20
0.014904
跨齿数 k按下式计算
k z 0.5 81.31 0.5 9.53 (取10)
9
9
则
Wk mn cosn k 0.5 zinvn
3 cos20 10 0.5 81.31 0.014904
87.551
载荷分布均匀性：螺旋线总偏差 Fβ= 0.021
单个齿距偏差
齿距累积 齿廓总偏差 总偏差FP
2008)
8
2008)
螺旋线总偏差
3. 确定齿轮的最小法向侧隙和齿厚上、下偏差
9
（1）最小法向侧隙
jbn
m
的确定
in
根据中心距a查表10.6。
a mn (z1 z2) 3 (20 79) 150 mm
αn 200
齿轮螺旋 角β
8°6′34″
齿轮 变位 系数
χ
0
从动齿轮宽度 b = 60mm ,其基准孔的公称尺 寸为Φ58mm,滚动轴承孔的跨距 L = 100 mm, 齿轮 为钢制，箱体材料为铸铁。
12.1.1 齿轮的精度设计
3
齿轮的 精度设计
1. 齿轮的精度等级 2. 齿轮和齿坯的尺寸精度 3.齿轮和齿坯的几何精度 4.齿轮和齿坯的表面粗糙度
由表10.8得 fa=31.5 μm。
将上述数据:
11
jbnmin 0.155, Jbn 0.031,
fa 0.0315和n 200
代人式(10.5)得齿厚上偏差为
Esns
jbn min Jbn
2 cosn
fa
tann
-
0.155 0.031 2cos200
0.223cos200 0.720.056sin 200 0.196
按计算结果，在图样上的标注为
Wk
87
.551
0.117 0.196
4. 确定齿坯精度