零件综合精度设计

一、零件综合精度设计的目的要求

为了加强《互换性原理与技术测量》课程的学习，检验课程学习的效果，提高学生分析问题、解决生产中实际问题的能力，为后续的机械基础课程学习、专业课程的学习，和学生毕业后的设计工作，打下一个坚实的基础，特进行零件综合精度设计。

二、综合精度设计的效果和课程目标

《互换性原理与技术测量》是一门实践性较强的工程技术类课程。通过设计实验，可使学生获得零件精度设计的感性认识，加深理解产品的尺寸误差、形位误差和表面粗糙度对产品质量的影响，掌握常用零件技术参数的设计原则和检测方法，提高学生分析和解决实际问题的能力。

1、确定零件的尺寸公差精度等级、配合要求，公差带、配合代号，进行图样正确标注。

2、确定零件的形位公差特征项目、公差等级要求，正确选择公差原则和形位公差值，并进行图样的正确标注。

3、确定零件的表面粗糙度要求，并进行正确标注。

4、进行齿轮、螺纹、键、轴承等其他典型表面的精度设计。 5、确定相应的检验项目、检验方法。

三、综合精度设计的步骤

为培养其的独立工作能力和创新思维的发展，设计实验采取开放式教学方式。实验室全面开放，学生根据教学要求、专业特点、就业方向、自身能力等因素，选择适当的设计项目，并在规定的时间内完成零件的精度设计。学生可根据专业要求及自身能力大小在规定的设计时间内一个或若干个设计项目，拟定精度设计方案，在老师的指导下独立完成设计实验。

1、根据设备的工作状态和使用要求，分析零件的结构、工作条件、受力状态，相关联零件的工作状况，提出零件的精度要求。

2、零件的尺寸精度设计

根据零件已确定的基本尺寸，关联零件的精度等级要求，选择相应部位的基准制、公差等级、配合等内容，并正确标注在图纸上。

针对不同的精度要求，分析生产中可能产生误差的原因，设计精度检测方案，选择检验设备，以保证零件的设计精度。

3、零件的形位精度设计

参照零件工作状态，相配合零件的运动和装配要求，提出零件的形位精度要求，确定形位公差项目，选择形位公差等级和相应的公差值，拟定公差原则，并进行正确标注。根据所选用的形位公差项目，分析生产中误差产生的原因，拟定误差检测方案，选取检验设备保证零件的设计精度。

4、表面粗糙度选择

根据零件各表面的精度要求和配合性质，选取各表面的表面粗糙度，并进行正确的标注。

四、精度设计项目

（一）轴类零件的精度设计 1、机床主轴

C616车床主轴，见图1，φ70mm轴颈安装4级精度NN3014双列圆柱滚子轴承，φ50mm轴颈安装4级精度两列6210向心球轴承，φ60mm轴颈安装传动齿轮，前端φ75mm外锥面安装卡盘，内锥面安装顶尖。

确定φ70mm、φ50mm、φ60mm和前端内、外锥面的尺寸公差，确定各圆柱、圆锥面及相应端面的形位公差项目和公差值，并选择各表面的表面粗糙度值，并进行正确标注。

图1 C616车床主轴

2、柴油机曲轴

某三拐曲轴，尺寸精度见图2，试确定三φ24曲轴轴颈、两φ25、φ20轴颈及键槽的形位精度，选择各轴颈及端面的表面粗糙度要求，并进行正确的标注。

图2 三拐曲轴

（二）轴承配合精度设计

1、有一圆柱齿轮减速器，小齿轮轴要求较高的旋转精度，装有0级单列深沟球轴承，轴承尺寸为50mm×110mm×27mm，额定动负荷Cr=32000N，轴承承受的当量径向负荷Fr=4000N。试用类比法确定轴颈和外壳孔的公差带代号，画出公差带图，并确定孔、轴的形位公差值和表面粗糙度参数值，将它们分别标注在装配图和零件图上。

2、在C616车床主轴后支承上，装有两个单列向心球轴承（如图3），其外形尺寸为d×D×B=50mm×90mm×20mm，试选定轴承的精度等级，轴承与轴和壳体孔的配合，并确定壳体孔、轴的形位公差值和表面粗糙度参数值，将它们分别标注在零件图上。

图3 C616后轴承装配示意图

（三）齿轮精度设计 1、汽车变速箱齿轮

解放汽车变速箱齿轮，见图4，模数m=4.5mm，齿数=45，α=20°，齿轮精度7 GB/T10095.1—2001。试选择齿轮的齿厚偏差、检验项目及其允许值，标注相应的形位公差及表面粗糙度；确定花键孔的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度，并进行正确标注。

图4 汽车变速箱齿轮

2、减速器齿轮

某通用减速器中有一对直齿圆柱齿轮副，模数m=4mm，小齿轮z1=30,齿宽b1=40mm,大齿轮2的齿数z2=96,齿宽b2=40mm，齿形角α=20º。两齿轮的材料为45号钢，箱体材料为HT200，其线胀系数分别为α齿=11.5×10K, α箱=10.5×10-6K-1,齿轮工作温度为t齿=60ºC,箱体工作温度t箱=30ºC,采用喷油润滑，传递最大功率7.5KW，转速n=1280r/min，小批生产，试确定其精度等级、检验项目及齿坯公差，并绘制齿轮工作图。

（四）箱体类零件

箱体类零件的技术要求：

-6

-1

轴承支承孔的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度要求。

位置精度，包括孔系轴线之间的距离尺寸精度和平行度，同一轴线上各孔的同轴度，以及孔端面对孔轴线的垂直度等。

箱体的主要平面是装配基准，并且往往是加工时的定位基准，所以，应有较高的平面度和较小的表面粗糙度值，否则，直接影响箱体加工时的定位精度，影响箱体与机座总装时的接触刚度和相互位置精度。

1、汽车变速箱体

某汽车变速箱箱体见图5，试确定箱体φ120mm、φ100mm、φ80mm、φ30mm各孔的形状、位置精度和表面粗糙度，确定箱体安装平面的形位精度和表面粗糙度，确定箱体安装孔的位置精度，确定各螺孔的位置精度。

图5 汽车变速箱体

2、CA6140车床主轴箱体

图6 CA6140车床主轴箱体

（五）发动机连杆

图7 发动机工作原理图

发动机的工作原理：

在气缸内做往复运动的活塞通过活塞销与连杆的一端铰接，连赶的另一端与曲轴相连，构成曲柄连杆机构。当活塞在气缸内作往复运动时，连杆便推动曲轴旋转，或者相反。同时，工作腔的容积也在不断的由最小变到最大，再由最大变到最小，如此循环。

质量指标：

连杆大、小端孔与曲轴及活塞销均有相对转动，且转速较高，又不允许很大间隙；大小端孔中心距9级公差，但小孔轴线对大孔轴线的平行度在100mm内，不得超过0.08mm；大小端内孔如果失圆，润滑会遭到破坏；大小端面及连杆侧面在加工时要作为定位面，其粗糙度要求高，且要保持大小孔轴线对中心面的垂直。大小端高度中心面对连杆体中心面要平行对称等。

解放汽车发动机连杆尺寸精度要求见图8，试确定连杆相应的形位精度、表面粗糙度要求，并进行正确标注。

图8 汽车发动机连杆

五、设计报告

充分准备：仔细阅读实验指导书相关内容，广泛查阅有关资料，设计出最佳的测量方案，写出较详细的预习报告。

认真实验：要按规范要求完成设计任务，做到即要大胆、有创新意识，又要严谨、规范、符合相关标准要求。

设计报告：设计的目的、要求，设计计算过程，检测方案正确合理，图样标注符合标准要求，设计报告编写规范，思考题回答正确。

六、参考书目

《互换性与测量技术基础》 王伯平主编 机械工业出版社 《互换性与技术测量》 邢闽芳主编 清华大学出版社

《互换性与测量技术基础学习指导及习题集》 陈于萍主编 机械工业出版社

《几何量公差与检测实验指导书》 徐红兵主编 化学工业出版社 《互换性与技术测量》 陈于萍主编 机械工业出版社