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機械設計基礎知識總結
機械設計基礎知識總結
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機械零件常用材料:普通碳素結構鋼(Q屈服強度)優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼(20平均碳的質(zhì)量分數為萬(wàn)分之20)、合金結構鋼(20Mn2錳的平均質(zhì)量分數約為2%)、鑄鋼(ZG230-450屈服點(diǎn)不小于230,抗拉強度不小于450)、鑄鐵(HT200灰鑄鐵抗拉強度).
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常用的熱處理方法:退火(隨爐緩冷)、正火(在空氣中冷卻)、淬火(在水或油中迅速冷卻)、回火(吧淬火后的零件再次加熱到低于臨界溫度的一定溫度,保溫一段時(shí)間后在空氣中冷卻)、調質(zhì)(淬火+高溫回火的過(guò)程)、化學(xué)熱處理(滲碳、滲氮、碳氮共滲).
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機械零件的結構工藝性:便于零件毛坯的制造、便于零件的機械加工、便于零件的裝卸和可靠定位 .
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機械零件常見(jiàn)的失效形式:因強度不足而斷裂;過(guò)大的彈性變形或塑性變形;摩擦表面的過(guò)度磨損、打滑或過(guò)熱;連接松動(dòng);容器、管道等的泄露;運動(dòng)精度達不到設計要求 .
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應力的分類(lèi):分為靜應力和變應力。最基本的變應力為穩定循環(huán)變應力,穩定循環(huán)變應力有非對稱(chēng)循環(huán)變應力、脈動(dòng)循環(huán)變應力和對稱(chēng)循環(huán)變應力三種.
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疲勞破壞及其特點(diǎn):變應力作用下的破壞稱(chēng)為疲勞破壞。特點(diǎn):在某類(lèi)變應力多次作用后突然斷裂;斷裂時(shí)變應力的最大應力遠小于材料的屈服極限;即使是塑性材料,斷裂時(shí)也無(wú)明顯的塑性變形。確定疲勞極限時(shí),應考慮應力的大小、循環(huán)次數和循環(huán)特征.
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接觸疲勞破壞的特點(diǎn):零件在接觸應力的反復作用下,首先在表面或表層產(chǎn)生初始疲勞裂紋,然后再滾動(dòng)接觸過(guò)程中,由于潤滑油被基金裂紋內而造成高壓,使裂紋擴展,最后使表層金屬呈小片狀剝落下來(lái),在零件表面形成一個(gè)個(gè)小坑,即疲勞點(diǎn)蝕。疲勞點(diǎn)蝕危害:減小了接觸面積,損壞了零件的光滑表面,使其承載能力降低,并引起振動(dòng)和噪聲。疲勞點(diǎn)蝕使齒輪。滾動(dòng)軸承等零件的主要失效形式.
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引入虛約束的原因:為了改善構件的受力情況(多個(gè)行星輪)、增強機構的剛度(軸與軸承)、保證機械運轉性能.
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螺紋的種類(lèi):普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋.
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自鎖條件:λ≤ψ即螺旋升角小于等于當量摩擦角.
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螺旋機構傳動(dòng)與連接:普通螺紋由于牙斜角β大,自鎖性好,故常用于連接;矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋因β小,傳動(dòng)效率高,故常用于傳動(dòng).
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螺旋副的效率:η=有效功/輸入功=tanλ/tan(λ+ψv)一般螺旋升角不宜大于40°。在d2和P一定的情況下,鎖著(zhù)螺紋線(xiàn)數n的增加,λ將增大,傳動(dòng)效率也相應增大。因此,要提高傳動(dòng)效率,可采用多線(xiàn)螺旋傳動(dòng).
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螺旋機構的類(lèi)型及應用:①變回轉運動(dòng)為直線(xiàn)運動(dòng),傳力螺旋(千斤頂、壓力機、臺虎鉗)、傳導螺旋(車(chē)窗進(jìn)給螺旋機構)、調整螺旋(測微計、分度機構、調整機構、道具進(jìn)給量的微調機構)②變直線(xiàn)運動(dòng)為回轉運動(dòng).
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螺旋機構的特點(diǎn):具有大的減速比;具有大的里的增益;反行程可以自鎖;傳動(dòng)平穩,噪聲小,工作可靠;各種不同螺旋機構的機械效率差別很大(具有自鎖能力的的螺旋副效率低于50%).
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連桿機構廣泛應用的原因:能實(shí)現多種運動(dòng)形式的轉換;連桿機構中各運動(dòng)副均為低副,壓強小、磨損輕、便于潤滑、壽命長(cháng);其接觸表面是圓柱面或平面,制造比較簡(jiǎn)易,易于獲得較高的制造精度.
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曲柄存在條件:①最短桿長(cháng)度+最長(cháng)桿長(cháng)度≤其他兩桿之和②最短桿為連架桿或機架.
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凸輪運動(dòng)規律及沖擊特性:①等速:剛性沖擊、低速輕載②等加速等減速:柔性沖擊、中速輕載③余弦加速度:柔性沖擊、中速中載④正弦加速度:無(wú)沖擊、高速輕載.
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凸輪機構壓力角與基圓半徑關(guān)系:r0=v2/(ωtanα)-s,其中r0為基圓半徑,s為推桿位移量 .
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滾子半徑選擇:ρa=ρ-r,當ρ=r時(shí),在凸輪實(shí)際輪廓上出現尖點(diǎn),即變尖現象,尖點(diǎn)很容易被磨損;當ρ<r時(shí),實(shí)際廓線(xiàn)發(fā)生相交,交叉線(xiàn)的上面部分在實(shí)際加工中被切掉,使得推桿在這一部分的運動(dòng)規律無(wú)法實(shí)現,即運動(dòng)失真;所以應保證ρ>r,通常取r≤0.8ρ,一般可增大基圓半徑以使ρ增大.
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齒輪傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn):①優(yōu)點(diǎn):適用的圓周速度和功率范圍廣;傳動(dòng)比精確;機械效率高;工作可靠;壽命長(cháng);可實(shí)現平行軸、相交軸交錯軸之間的傳動(dòng);結構緊湊;②缺點(diǎn):要求有較高的制造和安裝精度,成本較高;不適宜于遠距離的兩軸之間的傳動(dòng).
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漸開(kāi)線(xiàn)的特性:
、侔l(fā)生線(xiàn)在基圓上滾過(guò)的一段長(cháng)度等于基圓上被滾過(guò)的弧長(cháng);
、跐u開(kāi)線(xiàn)上任一點(diǎn)的法線(xiàn)必與基圓相切,且N點(diǎn)位漸開(kāi)線(xiàn)在K點(diǎn)的曲率中心,線(xiàn)段NK為其曲率半徑;
、踓osαk=ON/OK=rb/rk漸開(kāi)線(xiàn)上各點(diǎn)的壓力角不等,向徑rk越大,其壓力角越大,基圓上壓力角為零;
、軡u開(kāi)線(xiàn)的形狀取決于基圓大小,隨著(zhù)基圓半徑增大,漸開(kāi)線(xiàn)上對應點(diǎn)的曲率半徑也增大,當基圓無(wú)限大時(shí),漸開(kāi)線(xiàn)成為直線(xiàn),故漸開(kāi)線(xiàn)齒條的齒廓為直線(xiàn);
、莼鶊A以?xún)葻o(wú)漸開(kāi)線(xiàn)
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齒輪嚙合條件:必須保證處于嚙合線(xiàn)上的各對齒輪都能正確的進(jìn)入嚙合狀態(tài),m1=m2=m;α1=α2=α即模數和壓力角都相等;斜齒輪還要求兩輪螺旋角必須大小相等,旋向相反;錐齒輪還要求兩輪的錐距相等;渦輪蝸桿要求蝸桿的導程角與渦輪的螺旋角大小相等,旋向相同
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輪齒的連續傳動(dòng)條件:重合度ε=B1B2/ρb>1(實(shí)際嚙合線(xiàn)段B1B2的長(cháng)度大于輪齒的法向齒距)1
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齒廓嚙合基本定律:作平面嚙合的一對齒廓,它們的瞬時(shí)接觸點(diǎn)的公法線(xiàn),必于兩齒輪的連心線(xiàn)交于相應的節點(diǎn)C,該節點(diǎn)將齒輪的連心線(xiàn)所分的兩個(gè)線(xiàn)段的與齒輪的角速成反比。
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根切:①產(chǎn)生原因:用齒條型刀具(或齒輪型刀具)加工齒輪時(shí)。若被加工齒輪的齒數過(guò)少,道具的齒頂線(xiàn)就會(huì )超過(guò)輪坯的嚙合極限點(diǎn),這時(shí)會(huì )出現刀刃把齒輪根部的漸開(kāi)線(xiàn)齒廓切去一部分的現象,即根切;②后果:使得齒輪根部被削弱,齒輪的抗彎能力降低,重合度減;③解決方法:正變位齒.
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正變位齒輪優(yōu)點(diǎn):可以加工出齒數小于Zmin而不發(fā)生根切的齒輪,使齒輪傳動(dòng)結構尺寸減;選擇適當變位量來(lái)滿(mǎn)足實(shí)際中心距得的要求;提高小齒輪的抗彎能力,從而提高一對齒輪傳動(dòng)的總體強度.
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齒輪的失效形式:齒輪折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、齒面磨損;開(kāi)式齒輪主要失效形式為齒輪磨損和輪齒折斷;閉式齒輪主要是齒面點(diǎn)蝕和輪齒折斷;蝸桿傳動(dòng)的失效形式為輪齒的膠合、點(diǎn)蝕和磨損.
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齒輪設計準則:對于一般使用的齒輪傳動(dòng),通常只按保證齒面接觸疲勞強度及保證齒根彎曲疲勞強度進(jìn)行計算.
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參數選擇:①齒數:保持分度圓直徑不變,增加齒數能增大重合度,改善傳動(dòng)的平穩性,節省制造費用,故在滿(mǎn)足齒根彎曲疲勞強度的條件下,齒數多一些好;閉式z=20~40開(kāi)式z=17~20;②齒寬系數:大齒輪齒寬b2=b;小齒輪b1=b2+(2~10)mm;③齒數比:直齒u≤5;斜齒u≤6~7;開(kāi)式齒輪或手動(dòng)齒輪u可取到8~12.
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直齒輪傳動(dòng)平穩性差,沖擊和噪聲大;斜齒輪傳動(dòng)平穩,沖擊和噪聲小,適合于高速傳動(dòng).
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輪系的功用:獲得大的傳動(dòng)比(減速器);實(shí)現變速、變向傳動(dòng)(汽車(chē)變速箱);實(shí)現運動(dòng)的合成與分解(差速器、汽車(chē)后橋);實(shí)現結構緊湊的大功率傳動(dòng)(發(fā)動(dòng)機主減速器、行星減速器).
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帶傳動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn):①優(yōu)點(diǎn):具有良好的彈性,能緩沖吸振,尤其是V帶沒(méi)有接頭,傳動(dòng)較平穩,噪聲;過(guò)載時(shí)帶在帶輪上打滑,可以防止其他器件損壞;結構簡(jiǎn)單,制造和維護方便,成本低;適用于中心距較大的傳動(dòng);②缺點(diǎn):工作中有彈性滑動(dòng),使傳動(dòng)效率降低,不能準確的保持主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的轉速比關(guān)系;傳動(dòng)的外廓尺寸較大;由于需要張緊,使軸上受力較大;帶傳動(dòng)可能因摩擦起電,產(chǎn)生火花,故不能用于易燃易爆的場(chǎng)合.33.影響帶傳動(dòng)承載能力的因素:初拉力Fo包角a摩擦系數f帶的單位長(cháng)度質(zhì)量q速度v.34.帶傳動(dòng)的主要失效形式:打滑和疲勞破壞;設計準則:在不打滑的前提下,具有一定的疲勞強度和壽命。
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彈性滑動(dòng)與打滑:打滑:由于超載所引起的帶在帶輪上的全面滑動(dòng),可以避免;彈性滑動(dòng):由于帶的彈性變形而引起的帶在帶輪上的滑動(dòng),不可避免 .
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螺紋連接的基本類(lèi)型:螺栓連接(普通螺栓連接、鉸制孔用螺栓連接)、雙頭螺柱連接、螺釘連接、緊螺釘連接.
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螺紋連接的防松:摩擦防松(彈簧墊圈、雙螺母、橢圓口自鎖螺母、橫向切口螺母)、機械防松(開(kāi)口銷(xiāo)與槽形螺母、止動(dòng)墊圈、圓螺母止動(dòng)墊圈、串連鋼絲)、永久防松(沖點(diǎn)法、端焊法、黏結法).
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提高螺栓連接強度的方法:避免產(chǎn)生附加彎曲應力;減少應力集中.
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鍵連接類(lèi)型:平鍵連接(側面)、半圓鍵連接(側面)、楔鍵連接(上下面)、花鍵連接(側面).
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平鍵的剖面尺寸確定:鍵的截面尺寸b×h(鍵寬×鍵高)以及鍵長(cháng)L.
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聯(lián)軸器與離合器區別:連這都是用來(lái)連接兩軸(或軸與軸上的回轉零件),使它們一起旋轉并傳遞扭矩的器件,用聯(lián)軸器連接的兩根軸,只有在停止運轉后用拆卸的方法才能將他們分離;離合器則可在工作過(guò)程中根據工作需要不必停轉隨時(shí)將兩軸接合或分離 .
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聯(lián)軸器分類(lèi):剛性聯(lián)軸器(無(wú)補償能力)和撓性聯(lián)軸器(有補償能力)43.聯(lián)軸器類(lèi)型的選擇:對于低速、剛性大的短軸可選用剛性聯(lián)軸器;對于低速、剛性小的長(cháng)軸可選用無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器;對傳遞轉矩較大的重型機械可選用齒式聯(lián)軸器;對于高速、有振動(dòng)和沖擊的機械可選用有彈性元件的撓性聯(lián)軸器;對于軸線(xiàn)位置有較大變動(dòng)的兩軸,則應選用十字軸萬(wàn)向聯(lián)軸器.
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軸承摩擦狀態(tài):干摩擦狀態(tài)、邊界摩擦狀態(tài)、液體摩擦狀態(tài)、混合摩擦狀態(tài);邊界和混合摩擦統稱(chēng)為非液體摩擦.
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驗算軸承壓強p:控制其單位面積的壓力,防止軸瓦的過(guò)度磨損;演算pv:控制單位時(shí)間內單位面積的摩擦功耗fpv,防止軸承工作時(shí)產(chǎn)生過(guò)多的熱量而導致摩擦面的膠合破壞;演算v:當壓力比較小時(shí),p和pv的演算均合格的軸承,由于滑動(dòng)速度過(guò)高,也會(huì )發(fā)生因磨損過(guò)快而報廢,因此需要保證v≤[v].
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非液體摩擦滑動(dòng)軸承的主要失效形式為磨損和膠合. 47.軸的分類(lèi):心軸(轉動(dòng)心軸、固定心軸;只承受彎矩不承受扭矩)、轉軸(即承受彎矩又承受扭矩)、傳動(dòng)軸(主要承受扭矩,不承受或承受很小彎矩).
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軸的計算注意:①軸上有鍵槽時(shí),放大軸徑:一個(gè)鍵槽3°--5°;兩個(gè)鍵槽7°--10°.②式中彎曲應力為對稱(chēng)循環(huán)變應力,當扭轉切應力為靜應力時(shí),取α=0.3;當扭轉切應力為脈動(dòng)循環(huán)變應力時(shí),取α=0.6;若扭轉切應力為對稱(chēng)循環(huán)變應力時(shí),取α=1(α為折合系數)
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軸結構設計一般原則:軸的受力合理,有利于滿(mǎn)足軸的強度條件;軸和軸上的零件要可靠的固定在準確的工作位置上;軸應便于加工;軸上的零件要便于拆裝和調整;盡量減少應力集中等.
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滾動(dòng)軸承類(lèi)型選擇影響因素:轉速高低、受軸向力還是徑向力、載荷大小、安裝尺寸的要求等.
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機械速度波動(dòng):
、僭颍涸瓌(dòng)機的驅動(dòng)力和工作機的阻抗力都是變化的,若兩者不能時(shí)時(shí)相適應,就會(huì )引起機械速度的波動(dòng)。當驅動(dòng)功大于阻抗功時(shí),機器出現盈功,機器的動(dòng)能增加,角速度增大,反之相反。②危害:速度波動(dòng)會(huì )導致在運動(dòng)副中產(chǎn)生附加動(dòng)壓力,并引起機械振動(dòng),降低機械的壽命,影響機械效率和工作質(zhì)量;③調節方法:周期性:在機械中加上一個(gè)轉動(dòng)慣量較大的回轉件飛輪;非周期性:采用調速器來(lái)調節.
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機械設計基礎必懂知識
1、軸套類(lèi)零件
這類(lèi)零件一般有軸、襯套等零件,在視圖表達時(shí),只要畫(huà)出一個(gè)基本視圖再加上適當的斷面圖和尺寸標注,就可以把它的主要形狀特征以及局部結構表達出來(lái)了。為了便于加工時(shí)看圖,軸線(xiàn)一般按水平放置進(jìn)行投影,最好選擇軸線(xiàn)為側垂線(xiàn)的位置。
在標注軸套類(lèi)零件的尺寸時(shí),常以它的軸線(xiàn)作為徑向尺寸基準。由此注出圖中所示的Ф14 、Ф11(見(jiàn)A-A斷面)等。這樣就把設計上的要求和加工時(shí)的工藝基準(軸類(lèi)零件在車(chē)床上加工時(shí),兩端用頂針頂住軸的中心孔)統一起來(lái)了。而長(cháng)度方向的基準常選用重要的端面、接觸面(軸肩)或加工面等。
如圖中所示的表面粗糙度為Ra6.3的右軸肩,被選為長(cháng)度方向的主要尺寸基準,由此注出13、28、1.5和26.5等尺寸;再以右軸端為長(cháng)度方向的輔助基,從而標注出軸的總長(cháng)96。
2、盤(pán)蓋類(lèi)零件
這類(lèi)零件的基本形狀是扁平的盤(pán)狀,一般有端蓋、閥蓋、齒輪等零件,它們的主要結構大體上有回轉體,通常還帶有各種形狀的凸緣、均布的圓孔和肋等局部結構。在視圖選擇時(shí),一般選擇過(guò)對稱(chēng)面或回轉軸線(xiàn)的剖視圖作主視圖,同時(shí)還需增加適當的其它視圖(如左視圖、右視圖或俯視圖)把零件的外形和均布結構表達出來(lái)。如圖中所示就增加了一個(gè)左視圖,以表達帶圓角的方形凸緣和四個(gè)均布的通孔。
在標注盤(pán)蓋類(lèi)零件的尺寸時(shí),通常選用通過(guò)軸孔的軸線(xiàn)作為徑向尺寸基準,長(cháng)度方向的主要尺寸基準常選用重要的端面。
3、叉架類(lèi)零件
這類(lèi)零件一般有撥叉、連桿、支座等零件。由于它們的加工位置多變,在選擇主視圖時(shí),主要考慮工作位置和形狀特征。對其它視圖的選擇,常常需要兩個(gè)或兩個(gè)以上的基本視圖,并且還要用適當的局部視圖、斷面圖等表達方法來(lái)表達零件的局部結構。踏腳座零件圖中所示視圖選擇表達方案精練、清晰對于表達軸承和肋的寬度來(lái)說(shuō),右視圖是沒(méi)有必要的,而對于T字形肋,采用剖面比較合適。
在標注叉架類(lèi)零件的尺寸時(shí),通常選用安裝基面或零件的對稱(chēng)面作為尺寸基準。尺寸標注方法參見(jiàn)圖。
4、箱體類(lèi)零件
一般來(lái)說(shuō),這類(lèi)零件的形狀、結構比前面三類(lèi)零件復雜,而且加工位置的變化更多。這類(lèi)零件一般有閥體、泵體、減速器箱體等零件。在選擇主視圖時(shí),主要考慮工作位置和形狀特征。選用其它視圖時(shí),應根據實(shí)際情況采用適當的剖視、斷面、局部視圖和斜視圖等多種輔助視圖,以清晰地表達零件的內外結構。
在標注尺寸方面,通常選用設計上要求的軸線(xiàn)、重要的安裝面、接觸面(或加工面)、箱體某些主要結構的對稱(chēng)面(寬度、長(cháng)度)等作為尺寸基準。對于箱體上需要切削加工的部分,應盡可能按便于加工和檢驗的要求來(lái)標注尺寸。
5、零件常見(jiàn)結構的尺寸注法
常見(jiàn)孔的尺寸注法(盲孔、螺紋孔、沉孔、锪平孔);倒角的尺寸注法。
盲 孔、螺紋孔、沉 孔
锪平孔
倒 角
6、介紹表面粗糙度的概念及主要評定參數
1)表面粗糙度的概念
零件表面上具有較小間距的峰谷所組成的微觀(guān)幾何形狀特性,稱(chēng)為表面粗糙度。這主要是在加工零件時(shí),由于刀具在零件表面上留下的刀痕及切削分裂時(shí)表面金屬的塑性變形所形成的。零件表面粗糙度是也是評定零件表面質(zhì)量的一項技術(shù)指標,它對零件的配合性質(zhì)、工作精度、耐磨性、抗腐蝕性、密封性、外觀(guān)等都有影響。在保證機器性能的前提下,為獲得相應的零件表面粗糙度,應根據零件的作用,選用恰當的加工方法,盡量降低生產(chǎn)成本。一般來(lái)說(shuō),凡零件上有配合要求或有相對運動(dòng)的表面,表面粗糙度參數值要小。
2)表面粗糙度的代號、符號及其標注 GB/T 131-1993規定了表面粗糙度代號及其注法。圖樣上表示零件表面粗糙度的符號見(jiàn)下表。
3)表面粗糙度的主要評定參數
零件表面粗糙度的評定參數有:
1)) 輪廓算術(shù)平均偏差(Ra)--在取樣長(cháng)度內,輪廓偏距絕對值的算術(shù)平均值。Ra的數值及取樣長(cháng)度l見(jiàn)表。
2))輪廓最大高度(Rz)--在取樣長(cháng)度內,輪廓峰頂線(xiàn)與輪廓峰底線(xiàn)的距離。
使用時(shí)優(yōu)先選用Ra參數。
2.表面粗糙度的標注要求
4) 表面粗糙度的代號標注示例
表面粗糙度高度參數Ra、Rz、Ry在代號中用數值標注時(shí),除參數代號Ra可省略外,其余在參數值前需標注出相應的參數代號Rz或Ry,標注示例見(jiàn)表。
表面粗糙度的標注表面粗糙度中數字及符號的方向
5) 表面粗糙度代(符號)在圖樣上的標注方法
1)) 表面粗糙度代(符)號一般應注在可見(jiàn)輪廓線(xiàn)、尺寸界線(xiàn)或它們的延長(cháng)線(xiàn)上,符號的尖端必須從材料外指向表面。
2)) 表面粗糙度代號中數字及符號的方向必須按規定標注。
3.表面粗糙度的標注示例
在同一圖樣上,每一表面一般只標注一次代(符)號,并盡可能地靠近有關(guān)的尺寸線(xiàn)。當空間狹小或不便標注時(shí)可以引出標注。 當零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求時(shí),可統一標注在圖樣的右上角,當零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求時(shí),對其中使用最多的一種代(符)號可以同時(shí)注在圖樣的右上角,并加注"其余"兩字。凡統一標注的表面粗糙度代(符)號及說(shuō)明文字,其高度均應該是圖樣標注的1.4倍。
零件上連續表面、重復要素(如孔、齒、槽等)的表面和用細實(shí)線(xiàn)連接不連續的同一表面,其表面粗糙度代(符)號只注一次。
同一表面上有不同的表面粗糙度要求時(shí),應用細實(shí)線(xiàn)
畫(huà)出其分界線(xiàn),并注出相應的表面粗糙度代號和尺寸。
齒輪、螺紋等工作表面沒(méi)有畫(huà)出齒(牙)
形時(shí),其表面粗糙度代(符)號注法見(jiàn)圖。
中心孔的工作表面,鍵槽的工作表面,
倒角,圓角的表面粗糙度代號可以簡(jiǎn)化標注。
需要將零件局部熱處理或局部鍍(涂)覆時(shí),應用粗點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)畫(huà)出其范圍
并標注出相應尺寸,也可將其要求注寫(xiě)在表面粗糙度符號長(cháng)邊的橫線(xiàn)上。
2.標準公差和基本偏差
為便于生產(chǎn),實(shí)現零件的互換性及滿(mǎn)足不同的使用要求,國家標準《極限與配合》規定了公差帶由標準公差和基本偏差兩個(gè)要素組成。標準公差確定公差帶的大小,而基本偏差確定公差帶的位置。
1)標準公差(IT)
標準公差的數值由基本尺寸和公差等級來(lái)決定。其中公差等級是確定尺寸精確程度的標記。標準公差分為20級,即IT01,IT0,IT1,…,IT18。其尺寸精確程度從IT01到IT18依次降低。標準公差的具體數值見(jiàn)有關(guān)標準。
2)基本偏差
基本偏差是指在標準的極限與配合中,確定公差帶相對零線(xiàn)位置的上偏差或下偏差,一般指靠近零線(xiàn)的那個(gè)偏差。當公差帶在零線(xiàn)的上方時(shí),基本偏差為下偏差;反之,則為上偏差;酒罟灿28個(gè),代號用拉丁字母表示,大寫(xiě)為孔,小寫(xiě)為軸。從基本偏差系列圖中可以看出:孔的基本偏差A~H和軸的基本偏差k~zc為下偏差; ,孔的基本偏差K~ZC和軸的基本偏差a~h為上偏差,JS和js的公差帶對稱(chēng)分布于零線(xiàn)兩邊、孔和軸的上、下偏差分別都是+IT/2、-IT/2;酒钕盗袌D只表示公差帶的位置,不表示公差的大小,因此,公差帶一端是開(kāi)口,開(kāi)口的另一端由標準公差限定。
基本偏差和標準公差,根據尺寸公差的定義有以下的計算式:
ES=EI+IT 或 EI=ES-IT ei=es-IT或 es=ei+IT
孔和軸的公差帶代號用基本偏差代號與公差帶等級代號組成。
配合
基本尺寸相同的、相互結合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系,稱(chēng)為配合。根據使用要求的不同,孔和軸之間的配合有松有緊,因而國標規定配合種類(lèi):
1)間隙配合
孔與軸裝配時(shí),有間隙(包括最小間隙等于零)的配合?椎墓顜г谳S的公差帶之上。
2)過(guò)渡配合
孔與軸裝配時(shí),可能有間隙或過(guò)盈的配合?椎墓顜c軸的公差帶互相交疊。
3)過(guò)盈配合
孔與軸裝配時(shí)有過(guò)盈(包括最小過(guò)盈等于零)的配合?椎墓顜г谳S的公差帶之下。
基準制:
在制造配合的零件時(shí),使其中一種零件作為基準件,它的基本偏差一定,通過(guò)改變另一種非基準件的基本偏差來(lái)獲得各種不同性質(zhì)配合的制度稱(chēng)為基準制。根據生產(chǎn)實(shí)際的需要,國家標準規定了兩種基準制。 1)基孔制(如左下圖所示)
基孔制--是指基本偏差為一定的孔的公差帶與不同基本偏差的軸的公差帶形成各種配合的一種制度。見(jiàn)左下圖;字频目追Q(chēng)為基準孔,其基本偏差代號為H,其下偏差為零。
2)基軸制(如右下圖所示)
基軸制--是指基本偏差為一定的軸的公差帶與不同基本偏差的孔的公差帶形成各種配合的一種制度。見(jiàn)右下圖;S制的軸稱(chēng)為基準軸,其基本偏差代號為h,其上偏差為零。
配合代號
配合代號由孔和軸的公差帶代號組成,寫(xiě)成分數形式,分子為孔的公差帶代號,分母為軸的公差帶代號。凡是分子中含H的為基孔制配合,凡是分母中含h的為基軸制配合。
例如 φ25H7/g6的含義是指該配合的基本尺寸為φ25、基孔制的間隙配合,基準孔的公差帶為H7,(基本偏差為H公差等級為7級),軸的公差帶為g6(基本偏差為g,公差等級為6級)。
例如 φ25N7/h6 的含義是指該配合的基本尺寸為φ25、基軸制過(guò)渡配合,基準軸的公差帶為h6,(基本偏差為h,公差等級為6級),孔的公差帶為N7(基本偏差為N,公差等級為7級)。
公差與配合在圖樣上的標注
1)在裝配圖上標注公差與配合,采用組合式注法。
2)在零件圖上的標注方法有三種形式。
4.形位公差
零件加工后,不僅存在尺寸誤差,而且會(huì )產(chǎn)生幾何形狀及相互位置的誤差。圓柱體,即使在尺寸合格時(shí),也有可能出現一端大,另一端小或中間細兩端粗等情況,其截面也有可能不圓,這屬于形狀方面的誤差。階梯軸,加工后可能出現各軸段不同軸線(xiàn)的情況,這屬于位置方面的誤差。所以,形狀公差是指實(shí)際形狀對理想形狀的允許變動(dòng)量。位置公差是指實(shí)際位置對理想位置的允許變動(dòng)量。兩者簡(jiǎn)稱(chēng)形位公差。
形位公差項目符號
1) 形狀和位置公差的代號
國家標準GB/T 1182-1996規定用代號來(lái)標注形狀和位置公差。在實(shí)際生產(chǎn)中,當無(wú)法用代號標注形位公差時(shí),允許在技術(shù)要求中用文字說(shuō)明。 形位公差代號包括:形位公差各項目的符號,形位公差框格及指引線(xiàn),形位公差數值和其他有關(guān)符號,以及基準代號等?蚋駜茸煮w的高度h與圖樣中的尺寸數字等高。
2) 形位公差標注示例
一根氣門(mén)閥桿,在圖中所標注的形位公差附近添加的文字,只是為了給讀者作說(shuō)明而重復寫(xiě)上的,在實(shí)際的圖樣中不需要重復注寫(xiě)。
1.零件上的鑄造結構
1) 鑄造圓角
當零件的毛坯為鑄件時(shí),因鑄造工藝的要求,鑄件各表面相交的轉角處都應做成圓角。鑄造圓角可防止鑄件澆鑄時(shí)轉角處的落砂現象及避免金屬冷卻時(shí)產(chǎn)生縮孔和裂紋。鑄造圓角的大小一般取R=3~5mm,可在技術(shù)要求中統一注明。
2) 起模斜度
用鑄造的方法制造零件毛坯時(shí),為了便于在砂型中取出模樣,一般沿模樣拔模方向作成約1∶20的斜度,叫做拔模斜度。因此在鑄件上也有相應的拔模斜度,這種斜度在圖上可以不予標注,也不一定畫(huà)出,如下圖所示;必要時(shí),可以在技術(shù)要求中用文字說(shuō)明。
3) 鑄件厚度
當鑄件的壁厚不均勻一致時(shí),鑄件在澆鑄后,因各處金屬冷卻速度不同,將產(chǎn)生裂紋和縮孔現象。因此,鑄件的壁厚應盡量均勻,見(jiàn)上圖;當必須采用不同壁厚連接時(shí),應采用逐漸過(guò)渡的方式,見(jiàn)上圖。鑄件的壁厚尺寸一般采用直接注出。
2.零件上的機械加工結構
1)退刀槽和砂輪越程槽
在零件切削加工時(shí),為了便于退出刀具及保證裝配時(shí)相關(guān)零件的接觸面靠緊,在被加工表面臺階處應預先加工出退刀槽或砂輪越程槽。車(chē)削外圓時(shí)的退刀槽,其尺寸一般可按"槽寬×直徑"或"槽寬×槽深"方式標注。磨削外圓或磨削外圓和端面時(shí)的砂輪越程槽。
2)鉆孔結構
用鉆頭鉆出的盲孔,在底部有一個(gè)120°的錐角,鉆孔深度指的是圓柱部分的深度,不包括錐坑。在階梯形鉆孔的過(guò)渡處,也存在錐角120°圓臺,其畫(huà)法及尺寸注法。
用鉆頭鉆孔時(shí),要求鉆頭軸線(xiàn)盡量垂直于被鉆孔的端面,以保證鉆孔準確和避免鉆頭折斷。三種鉆孔端面的正確結構。
3)凸臺和凹坑
零件上與其他零件的接觸面,一般都要加工。為了減少加工面積,并保證零件表面之間有良好的接觸,常常在鑄件上設計出凸臺,凹坑。螺栓連接的支撐面凸臺或支撐面凹坑的形式;為了減少加工面積,而做成凹槽結構。
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