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本章内容 本课程的研究对象及任务 课程性质 是机械类各专业的一门重要的专业技术基础课程,联系《机械设计》与后续《机械加工工艺》等课程。 课程的研究对象及任务 对机械产品进行几何量精度设计——从“精度”与“误差”两方面分析研究机械零件及机构的几何参数。 本课程的研究对象及任务 本课程的研究对象及任务 本课程的研究对象及任务 学完本课程后应达到的要求 了解互换性和标准化的基本概念; 熟悉本课程所介绍的各公差标准的基本内容,掌握其特点和应用原则; 学会根据机器和零件的功能要求,选用合适的公差与配合,即进行精度设计,并能正确地标注到图样上; 了解一般几何参数测量的基础知识; 掌握各种典型零件的测量方法,学会使用常用的计量器具。 互换性的意义及作用 互换性概念 同一规格的一批零部件,任取其一,不经任何挑选和修配就能装在机器上,并能满足其使用功能要求。 要点 同一规格的一批零件或部件; 不经任何辅助工作(挑选、调整、修配等); 互换后仍满足原定的使用要求(包括几何参数和力学性能的互换)。 如机器上的螺钉,汽车上的轴承等零部件;灯泡 互换性的意义及作用 互换性的分类 按其互换范围分为: 完全互换 装配时不需挑选和修配。 不完全互换 装配时允许挑选、调整和修配。 如:轴承部件,在装配内圈、外圈和滚珠时,通过测量将零件按照实际尺寸的大小分组,组内互换装配,以保证内、外圈之间的半径差变化小。 按是否应用在标准部件分为: 内互换 是指组成标准部件的零件的互换。 外互换 是指标准部件与其它零部件的互换。 互换性的意义及作用 互换性的作用 在设计方面 能最大限度地使用标准件,简化绘图和计算工作量,缩短设计周期,利于产品更新换代。 在制造方面 利于组织专业化生产,使用专用设备和CAM技术。 在使用和维修方面 便于及时更换丧失使用功能的零部件,对于易损件可提供备用件,既可及时维修、缩短停机时间,又减少维修成本。 机械产品的几何量精度设计 机械产品的设计过程,一般需要进行三方面的分析计算: 运动分析与计算 由运动学原理,确定机器或机构的合理的传动系统,选择合适的机构或元件,满足运动方面的要求。 强度的分析与计算 确定各零件合理的基本尺寸,进行结构设计,使其达到强度和刚度方面的要求。 几何精度的分析与计算 零件基本尺寸确定后,要进行精度计算,以决定产品各部件的装配精度、零件的几何参数和公差。 几何量精度设计是机械产品精度设计中的重要内容,对机械产品的使用性能和制造成本,对企业的经济效益有着重要的影响,有时甚至起决定性作用。 机械产品的几何量精度设计 几何量精度设计的基本概念 按照机械产品的使用功能要求和经济性要求,对构成机械产品的零部件的配合部位确定配合性质;确定各个零件上各处的尺寸精度、形状和位置精度、表面质量;确定机械产品在轴向上的定位精度等。 几何量精度设计的任务 在机械产品总装配图和部件装配图上,确定其各零件配合部位的配合代号和其他技术要求,并标注于装配图。 确定各零件各处的尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度要求以及典型表面(如:键、圆锥、螺纹、齿轮等)公差要求等,并标注于零件图上。 机械产品的几何量精度设计 几何量精度设计的原则 互换性原则: 经济性原则: 匹配性原则: 最优化原则: 标准化及优先数 实现互换性的条件—— 公差 标准化 几何量公差 允许零件几何参数变动的范围称为几何量公差。 包括:尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度要求以及典型表面(如:键、圆锥、螺纹、齿轮等)公差。 标准化 标准是对重复性事物和概念所作的统一规定,作为共同遵守的准则和依据。 我国标准分为国家标准(代号为GB)、行业标准(如机械标准JB)、地方标准(DB)和企业标准(QB)。 国际标准化组织(ISO)。 本课程研究的公差标准属于国家基础标准。涉及到的标准如:GB/T 1800.1-1997、 GB/T 1801.1-1999等。 标准化及优先数 优先数和优先数系 机械设计中参数不是孤立的,会按照一定规律传递。故机械产品中的各种技术参数不能随意确定。 如螺栓的尺寸,会影响螺母的尺寸、丝锥板牙的尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的钻头的尺寸等。 为使产品的参数选择能遵守统一的规律,必须对其数值作出统一规定。 《优先数和优先数系》(GB321—2005)是其中最重要的一个标准。 标准化及优先数 《优先数和优先数系》(GB321—2005)规定: 以十进制等比数列为优先数系; 规定了五个系列,分别用R5、R10、R20、R40、R80表示,其中前四个是基本系列, R80为补充系列。 级数的公比 (r为每个十进段内的项数): R5的公比: q5= ≈1.60; R1
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