南京理工大学机械设计基础——机械精度设计基础

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1、机械精度设计基础第一节机械精度设计的一般步骤任何一台机器的设计，除了运动分析、结构设计、强度计算的刚度计算以外，还有精度设计。机器的精度直接影响到机器的工作性能、振动、噪声、寿命和可靠性等。研究机械的精度时，要处理好机器使用要求与制造工艺的矛盾，解决的方法是规定合理的公差，并用检测手段保证其贯彻实施。机械精度设计的方法有类比法、计算法和试验法三种。类比法是依据经过实践验证的同类机械、机构和零部件以及各类手册中推荐的经验设计为样板，将其与所设计产品的使用性能和要求进行对比分析，然后确定合适的设计方案，或沿用样板设计

2、，或进行必要的修正。这种方法经济、可靠，一直是精度、配合设计的主要方法。但应用时要特别注意不能简单地照抄照搬，避免设计的盲目性。计算法是根据产品的设计要求，按一定的理论和公式，通过计算来确定所需要的尺寸精度及配合松紧。由于计算时常把条件理想化、简单化，可能会使设计结果不完全符合实际，计算过程往往也比较麻烦，因此使计算法的应用受到一定的限制。但这种方法理论根据比较充分、科学且有指导意义，故其应用在不断地扩大，尤其随着计算机技术的发展，更为计算法选取公差与配合提供了有利的条件，也为尺寸精度及配合设计的自动化提供了可能

3、。近年来，计算机辅助公差设计（CAT）的研究已取得长足的进步和发展，不难设想，计算法将会因此而获得更深、更广的应用。试验法是通过专门的试验或统计分析来确定所需要的尺寸精度及配合松紧。试验法突出的优点是可靠、切合实际，但缺点是周期较长，成本较高，故只适用于一些重要的关键性的应用场合。尺寸精度及配合设计主要包括三方面的内容和步骤：一、基准制的选择与应用设计；二、尺寸精度的设计；三、配合的选择与应用设计。19第二节尺寸精度设计原则尺寸精度及配合设计的原则应该使产品的使用性能与制造成本的综合经济效果最佳，以保证产品性能优

4、良，制造经济可行。2.1基准制的选择基准制有基孔制和基轴制两种。国家标准规定基准制的目的是：既能获得一系列不同配合性质的配合，以满足广泛需要，又不致使实际选择的零件的极限尺寸数目繁多，以便于制造，获得良好的技术经济效益。因此，基准制的选择主要应从结构、工艺及经济性等方面综合考虑。国家标准推荐优先选用基孔制。因为孔通常使用定值刀具（如钻头、铰刀、拉刀等）用光滑极限塞规检验，而轴使用通用刀具（如车刀、砂轮等）加工，用光滑极限卡规检验，所以采用基孔制配合可以减少孔公差带的数量，这样就可以减少定值刀量具的规格和数量，降低

5、孔的加工成本，获得较大的经济效益。但是，在有些情况下采用基轴制却比较合理：如农业机械和纺织机械中经常使用具有一定精度的冷拉钢（这种钢材是按基轴制之轴制造的）直接做轴，轴无须进行切削加工，其配合应采用基轴制为宜。又如一轴配多孔，即同一基本尺寸轴上各个部位需要与不同的孔相配，且配合性质又不同，见图1活塞连杆机构中，活塞销与活塞孔的配合要求紧些为过渡配合（M6/h5），而活塞销与连杆孔的配合则要求松些。形成活动铰链，其配合为间隙配合（H6/h5）。若采用基孔制，则活塞孔和连杆孔的公差带相同，而两种不同的配合就需要按两种

6、公差带来加工活塞销，这时活塞销应制成阶梯形。这种形状的活塞销加工不方便，而且装配不利（连杆孔被刮伤）。为简化加工和装配工艺，保证质量，此类配合应采用基轴制，即活塞销按一种公差带加工，而活塞孔和连杆孔按不同的公差带加工，来获得两种不同的配合。这样，活塞销制成光轴，加工方便，并能顺利装配。与标准件配合的零件，其基准制选择通常以标准件为准确定；如滚动轴承内圈与轴颈的配合必须采用基孔制，外圈与外壳孔的配合必须采用基轴制。此外，为了满足配合的特殊需要，允许采用非基准制配合。如圆柱齿轮减速器箱体孔与轴承盖的配合（见图2）即采

7、用了这种非基准制配合Ф100J7/e9。图1连杆、活塞与活塞销的配合图2减速器中轴承盖处及轴套处的配合2.2公差等级的选用公差等级的选用就是确定尺寸的制造精度。由于尺寸精度与加工的难易程度、加工的成本和零件的工作质量有关，所以在选择公差等级时，要正确处理使用要求、制造工艺及成本之间的关系。选用公差等级的基本原则是，在满足使用要求的前提下，尽量选取低的公差等级。公差等级的选用常采用类比法，即参考从生产实践中总结出来的经验资料，进行比较选择、选择时应掌握各个公差等级的应用范围和各种加工方法所能达到的公差等级，以便有所

8、依据。IT01~IT1用于量块的尺寸公差IT1~IT7用于量规的尺寸公差，这些量规常用于检验IT6~IT16的孔和轴IT2~IT5用于精密配合。如C、D级滚动轴承各零件的配合尺寸。19IT5~IT12用于配合尺寸。IT5的轴和IT6的孔用于高精度的主要配合，例如精密机床主轴轴颈与轴承、内燃机的活塞销与活塞孔的配合。IT6的轴和IT7的孔在机械制造业中应用得很广。例如普通机