機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：第5章 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論

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1、5.1 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述5.2 機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度5.3 機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度5.4 機(jī)械零件的耐磨性機(jī)械零件的耐磨性5.5 機(jī)械制造常用材料及其選擇機(jī)械制造常用材料及其選擇5.6 公差與配合、表面粗糙度和公差與配合、表面粗糙度和 優(yōu)先數(shù)系優(yōu)先數(shù)系5.7 機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化第第5章章 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論5-1 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論一、研究內(nèi)容和要求一、研究內(nèi)容和要求 研究內(nèi)容：研究內(nèi)容：工作原理、失效形式、常用材料、工作能力計(jì)算、工作原理、失效形式、常用材料、工作能力計(jì)算、參數(shù)選取、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。參數(shù)

2、選取、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?；疽螅夯疽螅赫莆眨赫莆眨毫?、部件的工作原理和特點(diǎn)；選用或計(jì)算方法；零、部件的工作原理和特點(diǎn)；選用或計(jì)算方法；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用、維護(hù)知識(shí)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用、維護(hù)知識(shí)。學(xué)會(huì)：學(xué)會(huì)：分析零件的失效原因，提出改進(jìn)措施；運(yùn)用手冊(cè)、分析零件的失效原因，提出改進(jìn)措施；運(yùn)用手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范(某產(chǎn)品的要求、規(guī)定某產(chǎn)品的要求、規(guī)定)等有關(guān)資料。等有關(guān)資料。具有：具有：設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)(或改進(jìn)或改進(jìn))通用零件或簡(jiǎn)單傳動(dòng)裝置的能力。通用零件或簡(jiǎn)單傳動(dòng)裝置的能力。二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 1)設(shè)計(jì)不完全依賴于計(jì)算設(shè)計(jì)不完全依賴于計(jì)算 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

3、模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2)很多計(jì)算的原則、方法、公式?jīng)]有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)很多計(jì)算的原則、方法、公式?jīng)]有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn) 和形式和形式 3)參數(shù)選取允許有一定的范圍，因而導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)參數(shù)選取允許有一定的范圍，因而導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié) 果的多種多樣果的多種多樣只有部分零件可通過計(jì)算確定形狀和尺寸。只有部分零件可通過計(jì)算確定形狀和尺寸。部分零件僅根據(jù)工藝和結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。部分零件僅根據(jù)工藝和結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。5-1 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論三、機(jī)械零件的工作能力三、機(jī)械零件的工作能力 失失 效：效：工作能力：工作能力：承載能力：承載能力：四、常見失效形式及原因四、常見失效形式及原因強(qiáng)度、剛度、耐磨性、溫度、穩(wěn)定性強(qiáng)度、剛度

4、、耐磨性、溫度、穩(wěn)定性 機(jī)械零件由于某種原因不能正常工作。機(jī)械零件由于某種原因不能正常工作。不失效前提下，零件能安全工作的限度。不失效前提下，零件能安全工作的限度。以載荷衡量零件工作能力時(shí)。以載荷衡量零件工作能力時(shí)。斷裂或塑性變形；斷裂或塑性變形；連接的松弛；連接的松弛；工作表面過度磨損；工作表面過度磨損；強(qiáng)烈的振動(dòng)；強(qiáng)烈的振動(dòng)；過大的彈性變形；過大的彈性變形；摩擦傳動(dòng)的打滑；摩擦傳動(dòng)的打滑；5-1 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論五、機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則五、機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 擬訂零件的計(jì)算簡(jiǎn)圖；擬訂零件的計(jì)算簡(jiǎn)圖；六、機(jī)械零件的設(shè)計(jì)步驟六、機(jī)械零件的設(shè)計(jì)步驟強(qiáng)度準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則(整體強(qiáng)度和表面強(qiáng)

5、度整體強(qiáng)度和表面強(qiáng)度)；剛度準(zhǔn)則；剛度準(zhǔn)則；耐磨性準(zhǔn)則；散熱性準(zhǔn)則；可靠性準(zhǔn)則耐磨性準(zhǔn)則；散熱性準(zhǔn)則；可靠性準(zhǔn)則 確定作用在零件上的載荷；確定作用在零件上的載荷；選擇合適材料；選擇合適材料；判斷零件失效形式，選用計(jì)算準(zhǔn)則，確定零件尺寸判斷零件失效形式，選用計(jì)算準(zhǔn)則，確定零件尺寸 繪制零件工作圖，標(biāo)注技術(shù)條件。繪制零件工作圖，標(biāo)注技術(shù)條件。防止失效的判定條件（計(jì)算準(zhǔn)則）防止失效的判定條件（計(jì)算準(zhǔn)則）：計(jì)算量計(jì)算量=S一、應(yīng)力的種類一、應(yīng)力的種類ot=常數(shù)常數(shù)max脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力r=0m靜應(yīng)力靜應(yīng)力:=常數(shù)常數(shù)變應(yīng)力變應(yīng)力:隨時(shí)間變化隨時(shí)間變化平均應(yīng)力平均應(yīng)力:應(yīng)應(yīng) 力力 幅幅:Tm

6、axminaam非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力ot變應(yīng)力的循環(huán)特性變應(yīng)力的循環(huán)特性:maxminaa對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力r=-1ot-脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力-對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力 -1=0 +1-靜應(yīng)力靜應(yīng)力otaaminr=+1靜應(yīng)力是變應(yīng)力的特例5-2 機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度二、靜應(yīng)力下的許用應(yīng)力二、靜應(yīng)力下的許用應(yīng)力靜應(yīng)力下，零件材料的破壞形式：靜應(yīng)力下，零件材料的破壞形式：斷裂或塑性變形斷裂或塑性變形塑性材料：塑性材料：取取屈服極屈服極限限 S 作為作為極限應(yīng)力，極限應(yīng)力，許用應(yīng)力許用應(yīng)力脆性材料：脆性材料：取強(qiáng)度取強(qiáng)度極極限限 B 作為極限應(yīng)力，作為極限

7、應(yīng)力，許用應(yīng)力許用應(yīng)力三、變應(yīng)力下的許用應(yīng)力三、變應(yīng)力下的許用應(yīng)力變應(yīng)力下，零件的損壞形式：變應(yīng)力下，零件的損壞形式：疲勞斷裂疲勞斷裂。疲勞斷裂。疲勞斷裂特征特征如下：如下：1）疲勞斷裂的最大應(yīng)力遠(yuǎn)比靜應(yīng)力下材料的強(qiáng)度極限低疲勞斷裂的最大應(yīng)力遠(yuǎn)比靜應(yīng)力下材料的強(qiáng)度極限低 B，甚甚至比屈服極限至比屈服極限 S還低。還低。2）疲勞斷口均表現(xiàn)為無明顯塑性變形的脆性突然斷裂；疲勞斷口均表現(xiàn)為無明顯塑性變形的脆性突然斷裂；3）疲勞斷裂是微觀損傷積累到一定程度的結(jié)果。）疲勞斷裂是微觀損傷積累到一定程度的結(jié)果。5-2 機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度1、疲勞曲線、疲勞曲線NO-1N0-1NN由圖可知：應(yīng)力越小，

8、試件能經(jīng)受的循環(huán)次數(shù)就越多。試驗(yàn)表明，當(dāng) NN0以后，曲線趨于水平，可認(rèn)為在無限次循環(huán)時(shí)試件將不會(huì)斷裂。應(yīng)力應(yīng)力與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 之間的關(guān)之間的關(guān)系曲線稱為：系曲線稱為：疲勞曲線疲勞曲線u 當(dāng)當(dāng)NN0 時(shí)，時(shí)，試件將不會(huì)斷裂。試件將不會(huì)斷裂。N0 -循環(huán)基數(shù)循環(huán)基數(shù)N0 對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為：對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為：對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于N 的彎曲疲勞極限：的彎曲疲勞極限：疲勞極限疲勞極限用用-1表示材料在表示材料在對(duì)稱對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力下的循環(huán)應(yīng)力下的彎曲疲勞極限彎曲疲勞極限。u 當(dāng)當(dāng)N2.1%-含碳量含碳量 2.1%鐵碳合金鐵碳合金特點(diǎn)：特點(diǎn)：良好的液態(tài)流動(dòng)性、可鑄造成形狀復(fù)雜的零件、良好的液態(tài)流動(dòng)性、可

9、鑄造成形狀復(fù)雜的零件、較好的減震性、耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）、較好的減震性、耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）、成本低廉。成本低廉。應(yīng)用：應(yīng)用：應(yīng)用范圍廣。其中灰鑄鐵最廣、球墨鑄鐵次之。應(yīng)用范圍廣。其中灰鑄鐵最廣、球墨鑄鐵次之。選用原則：選用原則：優(yōu)選碳素鋼，其次是優(yōu)選碳素鋼，其次是硅、錳、硼、釩類合金鋼硅、錳、硼、釩類合金鋼特特 點(diǎn)：點(diǎn)：與鑄鐵相比，鋼具有高的強(qiáng)度、韌性和塑性。與鑄鐵相比，鋼具有高的強(qiáng)度、韌性和塑性?？捎脽崽幚矸椒ǜ纳破淞W(xué)性能和加工性能?？捎脽崽幚矸椒ǜ纳破淞W(xué)性能和加工性能。零件毛坯獲取方法：零件毛坯獲取方法：鍛造、沖壓、焊接、鑄造等。鍛造、沖壓、焊接、鑄造等。應(yīng)應(yīng) 用：用：應(yīng)

10、用范圍極其廣泛。應(yīng)用范圍極其廣泛。表表9-2 常用材料的相對(duì)價(jià)格常用材料的相對(duì)價(jià)格 材材 料料 種種 類類 規(guī)規(guī) 格格 相對(duì)價(jià)格相對(duì)價(jià)格熱軋圓剛熱軋圓剛 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235（3342）1鑄鑄 件件優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼（2950）1.51.8 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼（2950）1.72.5 滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼（2950）3 合金工具鋼合金工具鋼（2950）320 4Cr9Si2耐熱鋼耐熱鋼（2950）5 灰鑄鐵鑄件灰鑄鐵鑄件 0.85 碳素鋼鑄件碳素鋼鑄件 1.7 銅合金、鋁合金鑄件銅合金、鋁合金鑄件 810 5-5 機(jī)械制造常用材料及其選擇機(jī)械制造常用材料及其選擇采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)不銹鋼優(yōu)

11、質(zhì)不銹鋼304或或316L材料焊材料焊接而成接而成。精度達(dá)到衛(wèi)生級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)壁拋光光潔度內(nèi)壁拋光光潔度小于小于0.6微米微米，外部采用不銹鋼拋光處理外部采用不銹鋼拋光處理（可做成原色，鏡面拋光等效果）進(jìn)口聚氨酯高壓發(fā)泡保溫，錐底造型。冷卻夾套采用彌勒板，拱形通道，瓦楞通道等多種夾套換熱方式。各罐體之間連接有洗滌殺菌管道，物料管路，冷媒回流管路和co2管路。所有所有與物料管路接觸的不銹鋼管道均采用衛(wèi)與物料管路接觸的不銹鋼管道均采用衛(wèi)生級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，生級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)外壁拋光，滿足乳品級(jí)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。PLC控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)，半自動(dòng)化控制，保證工藝參數(shù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確有效。釀酒釀酒 糖化發(fā)酵不銹鋼罐糖化發(fā)酵不銹鋼

12、罐5-5 機(jī)械制造常用材料及其選擇機(jī)械制造常用材料及其選擇不銹鋼葡萄除梗破碎機(jī)釀酒設(shè)備不銹鋼葡萄除梗破碎機(jī)釀酒設(shè)備螺旋定量進(jìn)料。先除梗后破碎。除梗軸和除梗轉(zhuǎn)篩均可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，除梗轉(zhuǎn)篩的長度有所加長，可適應(yīng)多種葡萄品種的處理，排出機(jī)外的果梗中帶果較少。本產(chǎn)品均采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼優(yōu)質(zhì)不銹鋼制成，破碎裝置位于除梗轉(zhuǎn)篩下部，破碎輥為高彈性無毒破碎輥為高彈性無毒橡膠制造橡膠制造，破碎裝置與機(jī)體為快開方式聯(lián)接。輸漿泵為一單螺桿泵，安裝在破碎裝置下部。3、銅合金銅合金 銅鋅合金，并含有少量的銅鋅合金，并含有少量的錳、錳、鋁、鎳鋁、鎳特點(diǎn)：特點(diǎn)：良好的塑性和液態(tài)流動(dòng)性；良好的塑性和液態(tài)流動(dòng)性；良好的減摩性和抗腐

13、蝕性。良好的減摩性和抗腐蝕性。零件毛坯獲取方法：零件毛坯獲取方法：輾壓、鑄造。輾壓、鑄造。應(yīng)用：應(yīng)用：應(yīng)用范圍廣泛。應(yīng)用范圍廣泛。種類：種類：青銅青銅黃銅黃銅軸承合金（巴氏合金）軸承合金（巴氏合金）含錫青銅、不含錫青銅含錫青銅、不含錫青銅二、非金屬材料二、非金屬材料1、橡膠橡膠 橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。常用作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動(dòng)的常用作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動(dòng)的 膠帶膠帶。硬橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。硬橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。5-5 機(jī)械制造常用材料及其選擇機(jī)械制造常用材料及其選擇2、塑料塑料 塑料的比重小，易于

14、制成形狀復(fù)雜的零件；塑料的比重小，易于制成形狀復(fù)雜的零件；不同塑料具有不同不同塑料具有不同特點(diǎn)特點(diǎn)，如耐蝕性、絕，如耐蝕性、絕熱性、熱性、絕緣性、減摩性、摩擦系數(shù)大等；絕緣性、減摩性、摩擦系數(shù)大等；近年來在機(jī)械制造中其應(yīng)用日益廣泛。近年來在機(jī)械制造中其應(yīng)用日益廣泛。3、其它非金屬材料：其它非金屬材料：皮革、木材、紙板、棉、絲等。皮革、木材、紙板、棉、絲等。選材因素：選材因素：設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)，選擇合適的材料是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)零件的用途、工作條件和材料的物理、化學(xué)、機(jī)械和工藝性能以及經(jīng)濟(jì)因素等進(jìn)行全面考慮。用途、用途、工作條件工作條件、物理、化學(xué)、機(jī)械工藝性能、經(jīng)濟(jì)性、物理、化學(xué)

15、、機(jī)械工藝性能、經(jīng)濟(jì)性零件材料零件材料 各種材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能可在相關(guān)國標(biāo)、行標(biāo)和各種材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能可在相關(guān)國標(biāo)、行標(biāo)和 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中查得。機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中查得。為了材料供應(yīng)和生產(chǎn)管理上的方便，應(yīng)盡量縮減材料的為了材料供應(yīng)和生產(chǎn)管理上的方便，應(yīng)盡量縮減材料的 品種。品種。5-5 機(jī)械制造常用材料及其選擇機(jī)械制造常用材料及其選擇表表9-1 常用鋼鐵材料的牌號(hào)及力學(xué)性能常用鋼鐵材料的牌號(hào)及力學(xué)性能材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 性性 能能 試件尺寸試件尺寸類類 別別 牌牌 號(hào)號(hào) 強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限B 屈服極限屈服極限S 延伸率延伸率%mmQ215 335-410 215 31 碳素碳素結(jié)構(gòu)鋼

16、結(jié)構(gòu)鋼Q235 375-460 235 26 d 16 Q275 490-610 275 20 20 410 245 25 優(yōu)質(zhì)碳優(yōu)質(zhì)碳素鋼素鋼35 530 315 20 d 25 45 600 355 16 35 SiMn 883 735 15 d 25 合金合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 40Cr 981 785 9 d 25 20CrMnTi 1079 834 10 d 15 60Mn 981 785 8 d 80 ZG270-500 500 270 18 鑄鑄 鋼鋼ZG310-570 570 310 15 d100 ZG42SiMn 600 380 12 HT150 145 -灰鑄鐵灰鑄鐵HT200

17、 195 -HT250 240 -壁厚壁厚 1020QT400-15 400 250 15 球墨球墨鑄鐵鑄鐵QT500-7 500 320 7 QT600-3 600 370 3 壁厚壁厚 302005-5 機(jī)械制造常用材料及其選擇機(jī)械制造常用材料及其選擇5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)一、一、公差與配合公差與配合互互 換換 性：性：零件在裝配時(shí)，不需要選擇和附加加工的就能滿零件在裝配時(shí)，不需要選擇和附加加工的就能滿 足預(yù)期技術(shù)與使用要求的特性。足預(yù)期技術(shù)與使用要求的特性。基本尺寸：基本尺寸：由設(shè)計(jì)圖紙給定的零件理論尺寸；為確定值。由設(shè)計(jì)圖紙給定的零件理

18、論尺寸；為確定值。實(shí)際尺寸：實(shí)際尺寸：制造加工后測(cè)量所得零件尺寸；由于測(cè)量有誤制造加工后測(cè)量所得零件尺寸；由于測(cè)量有誤 差，所以實(shí)際尺寸并非真值。相對(duì)于基本尺寸而差，所以實(shí)際尺寸并非真值。相對(duì)于基本尺寸而 言，總是有誤差。言，總是有誤差?；虼蠡蛐』境叽缁境叽巛S軸25實(shí)際尺寸實(shí)際尺寸25.1軸軸24.9軸軸實(shí)際尺寸實(shí)際尺寸實(shí)際尺寸實(shí)際尺寸基本尺寸基本尺寸實(shí)際尺寸實(shí)際尺寸24.9孔孔25.1孔孔25孔孔軸軸L LLmax軸軸Lmin軸軸Lmin孔孔L孔孔最小極限尺寸：最小極限尺寸：零件滿足互換性要求的最小允許尺寸；零件滿足互換性要求的最小允許尺寸；最大極限尺寸：最大極限尺寸：零件滿足互換性要求

19、的最大允許尺寸；零件滿足互換性要求的最大允許尺寸；尺寸誤差尺寸誤差 ：實(shí)際尺寸與理論設(shè)計(jì)尺寸之差；實(shí)際尺寸與理論設(shè)計(jì)尺寸之差；上偏差上偏差 ：最大極限尺寸與基本尺寸之差；符號(hào)：最大極限尺寸與基本尺寸之差；符號(hào)：ES,es下偏差下偏差 ：最小極限尺寸與基本尺寸之差；符號(hào)：最小極限尺寸與基本尺寸之差；符號(hào)：EI,eiesESe eiEI尺寸公差：尺寸公差：最大極限尺寸與最小極限尺寸之差；最大極限尺寸與最小極限尺寸之差；即允許的尺寸變動(dòng)量。即允許的尺寸變動(dòng)量。ES-EIes-ei 公差公差 =Lmax-LminLmax孔孔=ES-EI=es-ei5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表

20、面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)零線：零線：代表基本尺寸所在位置的一條直線；代表基本尺寸所在位置的一條直線；公差帶：公差帶：由代表上、下偏差的兩條直線所限定的區(qū)域；由代表上、下偏差的兩條直線所限定的區(qū)域；軸軸LLmax軸軸Lmin軸軸零線零線+0 0-零線零線L LESEI孔公差帶孔公差帶esei軸公差帶軸公差帶國標(biāo)規(guī)定：國標(biāo)規(guī)定：孔與軸各有孔與軸各有28個(gè)，分別用如下符號(hào)表示：個(gè)，分別用如下符號(hào)表示：孔：孔：A、B、C、CD、D、E、EF、F、FG、G、H、JS、K、M、N、P、R、S、T、U、V、W、X、Y、Z、ZA、ZB、ZC軸：軸：a、b、c、cd、d、e、ef、f、fg、g、h、js、k、m、n、

21、p、r、s、t、u、v、w、x、y、z、za、zb、zc基本偏差：基本偏差：標(biāo)準(zhǔn)表列的，用于確定公差帶相對(duì)于零線位置標(biāo)準(zhǔn)表列的，用于確定公差帶相對(duì)于零線位置 的上偏差或下偏差，一般為靠近零線的那個(gè)偏差的上偏差或下偏差，一般為靠近零線的那個(gè)偏差5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)BCCDDEEFAFFGGHKMNPRSTUVXYZZAZBZCJS孔孔+0 0-基本尺寸基本尺寸bccddeefaffgg hkmnp rs tuvxyzzazbzcjs軸軸+0 0-基本尺寸基本尺寸基本偏差系列基本偏差系列呈正態(tài)分布5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合

22、、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)配合：配合：基本尺寸相同，相互結(jié)合的孔與軸公差帶之間的關(guān)系基本尺寸相同，相互結(jié)合的孔與軸公差帶之間的關(guān)系間隙或過盈：間隙或過盈：孔的尺寸減去相配合軸的尺寸所得代數(shù)差；孔的尺寸減去相配合軸的尺寸所得代數(shù)差；間隙：間隙：代數(shù)差為代數(shù)差為“+”，孔孔 軸；軸；過盈：過盈：代數(shù)差為代數(shù)差為“-”，孔孔 軸，用于可動(dòng)聯(lián)接，如活動(dòng)鉸鏈；軸，用于可動(dòng)聯(lián)接，如活動(dòng)鉸鏈；孔孔 軸，用于靜聯(lián)接，如火車輪與軸。軸，用于靜聯(lián)接，如火車輪與軸。可能有間隙，也可能具有過盈。用于可能有間隙，也可能具有過盈。用于要求具有良好的同軸性而又便于拆裝要求具有良好的同軸性而又便于拆裝的靜聯(lián)接，如齒輪與軸；的靜聯(lián)

23、接，如齒輪與軸；最大間隙最大間隙:X:Xmax max=孔孔maxmax-軸軸minmin最小間隙最小間隙:X:Xmin min=孔孔minmin-軸軸max max 最大過盈最大過盈:Y:Ymax max=孔孔minmin-軸軸max max 最小過盈：最小過盈：Y Ymin min=孔孔maxmax-軸軸min min 5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)間隙間隙配合配合孔公差帶孔公差帶軸公差帶軸公差帶孔公差帶孔公差帶軸公差帶軸公差帶孔公差帶孔公差帶軸公差帶軸公差帶孔公差帶孔公差帶軸公差帶軸公差帶過盈過盈配合配合過過渡渡配配合合孔公差帶孔公差帶軸公差帶軸

24、公差帶孔公差帶孔公差帶軸公差帶軸公差帶孔公差帶孔公差帶YmaxXmaxYmaxXmaxYmaxXmaxYmaxYmaxXminXmaxXmin=0Ymin=0軸公差帶軸公差帶XmaxYmin5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)零線零線DH孔公差孔公差kjshgefrpms間隙配合間隙配合過渡配合過渡配合過盈配合過盈配合配合配合基準(zhǔn)制基準(zhǔn)制基孔制配合：基孔制配合：孔是基準(zhǔn)孔，下偏差孔是基準(zhǔn)孔，下偏差EI=0，代號(hào)為代號(hào)為:H ，通過改變軸公差帶來獲得不同配合特性。通過改變軸公差帶來獲得不同配合特性?；字婆浜匣字婆浜匣S制配合基軸制配合應(yīng)用廣泛應(yīng)用廣泛 ，可

25、減少孔加工刀具，可減少孔加工刀具 5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)零線零線hD軸軸公差公差KJSHGEFRPMS間隙配合間隙配合過渡配合過渡配合過盈配合過盈配合基軸制配合：基軸制配合：軸是基準(zhǔn)軸，上偏差軸是基準(zhǔn)軸，上偏差es=0，代號(hào)為代號(hào)為:h ，通過改變孔公差帶來獲得不同配合特性。通過改變孔公差帶來獲得不同配合特性。5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)基孔制常用與優(yōu)先配合的選用基孔制常用與優(yōu)先配合的選用基軸制常用與優(yōu)先配合的選用基軸制常用與優(yōu)先配合的選用二、二、表面粗糙度表面粗糙度輪廓峰谷線輪廓峰谷線輪廓峰頂線輪廓

26、峰頂線輪廓峰高輪廓峰高yp輪廓谷深輪廓谷深yv中線中線lyx定義：定義：零件表面的微觀幾何形狀誤差稱為零件表面的微觀幾何形狀誤差稱為表面粗糙度表面粗糙度特征：特征：加工后零件表面留下的微細(xì)而凹凸不平的刀痕。加工后零件表面留下的微細(xì)而凹凸不平的刀痕。評(píng)定參數(shù)：評(píng)定參數(shù)：輪廓算術(shù)平均偏差輪廓算術(shù)平均偏差-取樣長度取樣長度l內(nèi)，被測(cè)輪廓內(nèi)，被測(cè)輪廓 上各點(diǎn)至輪廓中線偏居絕對(duì)值的算術(shù)平均值：上各點(diǎn)至輪廓中線偏居絕對(duì)值的算術(shù)平均值：5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)0.012 0.025 0.05 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 3.2 6.3 12.5 2

27、5 50 100 表表9-3 用不同加工方法得到的用不同加工方法得到的Ra 加工方法加工方法表面粗糙度表面粗糙度 Ra m精精 粗粗刨削刨削鉆孔鉆孔鉸孔鉸孔精精 粗粗鏜孔鏜孔精精 粗粗車車精精 粗粗磨磨精精 粗粗研磨研磨滾、銑滾、銑精精 粗粗Ra愈小，零件的加工成本愈高。愈小，零件的加工成本愈高。表面粗糙度對(duì)零件功能有重要的影響。例如：表面粗糙度對(duì)零件功能有重要的影響。例如：1.對(duì)摩擦磨損的影響對(duì)摩擦磨損的影響摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)Ra零件表面愈粗糙，摩擦系數(shù)愈大。但光滑到一定程度時(shí)，潤滑油被擠出，產(chǎn)生親和力反而使摩擦系數(shù)增大。2.對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響零件表面愈粗糙，在刀痕根部愈容易零件

28、表面愈粗糙，在刀痕根部愈容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，使疲勞強(qiáng)度降低。產(chǎn)生應(yīng)力集中，使疲勞強(qiáng)度降低。3.對(duì)耐腐蝕的影響對(duì)耐腐蝕的影響4.對(duì)結(jié)合處密封性能的影響對(duì)結(jié)合處密封性能的影響5.對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響等等對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響等等零件表面愈粗糙，在刀痕根部愈容易產(chǎn)生腐蝕滲透。零件表面愈粗糙，在刀痕根部愈容易產(chǎn)生腐蝕滲透。零件表面愈光滑，密封性能愈好。零件表面愈光滑，密封性能愈好。零件表面愈粗糙，振動(dòng)和噪聲愈大。如滾動(dòng)軸承。零件表面愈粗糙，振動(dòng)和噪聲愈大。如滾動(dòng)軸承。5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)三、三、優(yōu)先數(shù)系優(yōu)先數(shù)系優(yōu)先數(shù)系優(yōu)先數(shù)系是國際上統(tǒng)一的數(shù)值分級(jí)制度，是一

29、種無量綱的分級(jí)系數(shù)，適用于各種量值的分級(jí)。在確定產(chǎn)品的參數(shù)或參數(shù)系列時(shí)，應(yīng)該最大限度采用。產(chǎn)品的產(chǎn)品的主要參數(shù)主要參數(shù)如：如：型號(hào)、直徑、轉(zhuǎn)速、承載量和功率等按優(yōu)先數(shù)系形成系列，便于組織生產(chǎn)和降低成本，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。優(yōu)先數(shù)系是一個(gè)以公比為：優(yōu)先數(shù)系是一個(gè)以公比為：qr=10 的十進(jìn)等比級(jí)數(shù)，的十進(jìn)等比級(jí)數(shù)，rGB321-80規(guī)定了四個(gè)優(yōu)先數(shù)系的基本系列：規(guī)定了四個(gè)優(yōu)先數(shù)系的基本系列：R5:q5=10 1.6 5R10:q10=10 1.25 10R20:q20=10 1.12 20R40:q40=10 1.06 405-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和

30、優(yōu)先系數(shù) 優(yōu)先數(shù)：優(yōu)先數(shù)：由由公比分別為10的5、10、20、40、80次方根，且項(xiàng)值中含有10的整數(shù)冪的理論等比數(shù)列導(dǎo)出的一組近似等比的數(shù)列。優(yōu)先數(shù)系的基本系列優(yōu)先數(shù)系的基本系列 R5 1.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.00 R10 1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00 1.00 1.12 1.25 1.40 1.60 1.80 2.00 2.24 2.50 2.80 3.15 3.55 4.00 4.50 5.00 5.60 6.30 7.10 8.00 9.00 10.00 1.00 1.06

31、 1.12 1.18 1.25 1.32 1.40 1.50 1.60 1.70 1.801.90 2.00 2.12 2.24 2.36 2.50 2.65 2.80 3.00 3.15 3.353.55 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00 5.30 5.60 6.00 6.306.70 7.10 7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00R40 R20 優(yōu)先數(shù)優(yōu)先數(shù)-表中任意一個(gè)數(shù)值。表中任意一個(gè)數(shù)值。大于大于10的優(yōu)先數(shù)，可將表數(shù)值分別乘以的優(yōu)先數(shù)，可將表數(shù)值分別乘以10、100、1000。5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面

32、粗糙度和優(yōu)先系數(shù)5-7 機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化一、一、工藝性工藝性零設(shè)要零設(shè)要件計(jì)求件計(jì)求使用要求使用要求-具備所要求的工作能力；具備所要求的工作能力；制造要求制造要求-制造工藝可行，成本低；制造工藝可行，成本低；零件工藝性良好的標(biāo)志：零件工藝性良好的標(biāo)志：在具體的生產(chǎn)條件下，零件要便于加工且加工費(fèi)用低。在具體的生產(chǎn)條件下，零件要便于加工且加工費(fèi)用低。工藝性的基本要求：工藝性的基本要求：1)毛坯選擇合理毛坯選擇合理制備方法：制備方法：選用型材、鑄造、鍛造、沖壓和焊接等。選用型材、鑄造、鍛造、沖壓和焊接等。毛坯選擇與生產(chǎn)批量、材料性能和加工可能性有關(guān)，毛坯選擇與生產(chǎn)批量

33、、材料性能和加工可能性有關(guān)，單件或小批量生產(chǎn)時(shí)，選用棒料、板材、型材或焊件；單件或小批量生產(chǎn)時(shí)，選用棒料、板材、型材或焊件；大批量生產(chǎn)時(shí)，往往選用鑄造、鍛造、沖壓等方法。大批量生產(chǎn)時(shí)，往往選用鑄造、鍛造、沖壓等方法。2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理 最好采用平面、柱面、螺旋面等簡(jiǎn)單表面極其組合；最好采用平面、柱面、螺旋面等簡(jiǎn)單表面極其組合；盡量減少加工面數(shù)和加工面積；盡量減少加工面數(shù)和加工面積；3)合理的制造精度和表面粗糙度合理的制造精度和表面粗糙度 零件的加工成本隨精度和表面粗糙度的提高而急劇增加。零件的加工成本隨精度和表面粗糙度的提高而急劇增加。在滿足使用要求的前提下，盡量采用較低的精度和表面

34、質(zhì)量。在滿足使用要求的前提下，盡量采用較低的精度和表面質(zhì)量。盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件；盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件；增加相同形狀、相同元素的數(shù)量；增加相同形狀、相同元素的數(shù)量；直徑、圓角半徑、配合、螺紋、鍵、齒輪模數(shù)等4)盡量減小零件的加工量盡量減小零件的加工量 毛坯形狀和尺寸應(yīng)盡量接近零件本身的形狀和尺寸。毛坯形狀和尺寸應(yīng)盡量接近零件本身的形狀和尺寸。力求使少或無切削加工，節(jié)約材料、降低成本。力求使少或無切削加工，節(jié)約材料、降低成本。盡量采用精密鑄造、精密鍛造、冷軋、冷擠壓、粉末冶金等盡量采用精密鑄造、精密鍛造、冷軋、冷擠壓、粉末冶金等 先進(jìn)工藝滿足上述要求。先進(jìn)工藝滿足上述要求。欲設(shè)計(jì)出工藝性良好的零件，設(shè)計(jì)者必

35、須虛心向工藝技術(shù)人員和一線工人學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)。5-7 機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化二、二、標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容：內(nèi)容：1 1)產(chǎn)品品種規(guī)格的系列化產(chǎn)品品種規(guī)格的系列化 將同一類產(chǎn)品的主要參數(shù)、型式、尺寸、基本結(jié)將同一類產(chǎn)品的主要參數(shù)、型式、尺寸、基本結(jié) 構(gòu)等依次分檔，制成系列化產(chǎn)品，以較少的規(guī)格構(gòu)等依次分檔，制成系列化產(chǎn)品，以較少的規(guī)格 品種滿足用戶的廣泛要求。品種滿足用戶的廣泛要求。定義：定義：標(biāo)準(zhǔn)化是在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、科學(xué)及管理等社會(huì)實(shí)踐中，標(biāo)準(zhǔn)化是在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、科學(xué)及管理等社會(huì)實(shí)踐中，對(duì)重復(fù)事務(wù)和概念，通過制定、發(fā)布和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，以對(duì)重復(fù)事務(wù)和概念，通過制定、發(fā)布和實(shí)施

36、標(biāo)準(zhǔn)，以 獲得最佳秩序和效益。獲得最佳秩序和效益。2)零部件的通用化零部件的通用化 將用途、結(jié)構(gòu)相近的零部件（如軸承、螺栓），經(jīng)將用途、結(jié)構(gòu)相近的零部件（如軸承、螺栓），經(jīng) 過統(tǒng)一后實(shí)現(xiàn)互換；過統(tǒng)一后實(shí)現(xiàn)互換；3)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化 要保證產(chǎn)品質(zhì)量合格和穩(wěn)定，就必須做好設(shè)計(jì)、加要保證產(chǎn)品質(zhì)量合格和穩(wěn)定，就必須做好設(shè)計(jì)、加 工工藝、裝配檢驗(yàn)、包裝儲(chǔ)運(yùn)等環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化。工工藝、裝配檢驗(yàn)、包裝儲(chǔ)運(yùn)等環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化。5-7 機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化基本特征：基本特征：統(tǒng)一、簡(jiǎn)化。統(tǒng)一、簡(jiǎn)化。意義：意義：1)制造上可以實(shí)現(xiàn)專業(yè)化大批量生產(chǎn)，既可提高產(chǎn)品制造上可以實(shí)現(xiàn)專業(yè)化大

37、批量生產(chǎn)，既可提高產(chǎn)品 質(zhì)量，又能降低成本；質(zhì)量，又能降低成本；2)設(shè)計(jì)方面可減少設(shè)計(jì)工作量；設(shè)計(jì)方面可減少設(shè)計(jì)工作量；3)管理維修方面可減少庫存量，便于更換損壞的零件管理維修方面可減少庫存量，便于更換損壞的零件標(biāo)準(zhǔn)化是組織社會(huì)化大生產(chǎn)的重要手段，是實(shí)施科學(xué)管理的基礎(chǔ)，也是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本要求之一。通過標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)施，以獲得最佳的社會(huì)經(jīng)濟(jì)成效。標(biāo)準(zhǔn)層次：標(biāo)準(zhǔn)層次：國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。推薦性標(biāo)準(zhǔn)推薦性標(biāo)準(zhǔn)（GB/T）-鼓勵(lì)企業(yè)自愿采用。鼓勵(lì)企業(yè)自愿采用。標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)性質(zhì)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)（GB）-必須強(qiáng)制執(zhí)行；必須強(qiáng)制執(zhí)行；作為設(shè)計(jì)人員，要求必須熟悉現(xiàn)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)會(huì)查詢和使用標(biāo)準(zhǔn)資料。無論設(shè)計(jì)何種產(chǎn)品，必須遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。5-7 機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化