第6章常用典型零件设计new
常用件、标准件设计_CATIA V5 机械设计案例教程_[共5页]
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本章重点介绍利用知识工程工具栏的有关命令创建直齿圆柱齿轮、螺旋压缩弹簧、蜗杆、深沟球轴承等常用件、标准件的参数化三维数字模型。
8.1
知识工程工具简介
机械常用件和标准零件一般拥有相同的几何拓扑结构。
只要改变零件结构的几何参数，就可以生成同型号的新规格常用件和标准零件。
CATIA软件拥有机械设计、外形、分析和模拟、数字化装配、知识工程等功能组群，每个组群中又包含多个功能模块。
知识工程功能组群的模块中包括“知识工程”工具条（如图8-1所示），其他功能组群模块中也同样包括这一工具，如常用的零件设计，创成
式外形设计，装配设计等模块。
CATIA“知识工程”工具具备应用变量参数，及由变量参数构成
的公式对零件几何元素尺寸约束的直接驱动功能。
应用参数方程间接
驱动零件几何元素尺寸约束的高级功能。
“公式”和“规则”是完
成以上功能的重要工具，下面分别介绍其功能。
8.1.1 创建参数
CATIA软件应用“公式”工具时，必须先改变其默认环境设置，否则在特征树上无法显示参数变量和公式。
先设定工具→选项→常规→参数和测量→知识工程→参数树型视图选项卡，设置：带值、带公式，如图8-2所示。
工具→选项→基础结构→零件基础结构→显示选项卡，设置：参数、关系，如图8-3所示。
图8-2 带值和带公式设置图8-3 参数和关系设置（1）单击“知识工程”工具条的图标，即显示“公式：”对话框，如图8-4所示。
常用件、标准件设计
知识工程工具简介
图8-1 “知识工程”工具条。
第六章 标准件和常用件PPT课件
2. 公称直径
螺纹的直径有基本大径d（或D)，基本小径d1（或D1），基本 中径d2（或D2）之分，如图6-5所示。
基本小径d1 基本中径d2 基本大径d 基本大径D 基本中径D2 基本小径D
第六章 标准件和常用件
6.1 螺纹 6.2 螺纹紧固件及连接画法 6.3 键连接 6.4 销连接 6.5 齿轮 6.6 滚动轴承 6.7 弹簧的画法
6.1 螺纹
图6－1 蝴蝶阀
（a） 车外螺纹
（b） 车内螺纹
图6－2 车削螺纹
图6－3 丝锥加工内螺纹 图6－4 盲孔加工
6.1.1 螺纹要素
螺纹一般成对使用，内、外螺纹连接时，以下要素必须相同。 1. 牙型
销 GB/T 91 5×50
(b) 圆锥销连接
(c) 开口销连接
图6－24 销连接的画法
6.5 齿轮
(a) 圆柱齿轮
(b) 圆锥齿轮 图6－25 常见齿轮
(c) 涡轮蜗杆
6.5.1 圆柱齿轮
图6－26 圆柱齿轮各部分名称及代号
图6－27 齿轮啮合示意图
6.5.2 直齿圆柱齿轮的画法 1. 单个齿轮的画法
6.7.1 圆柱螺旋压缩弹簧的参数名称及尺寸关系
图6－31 螺旋压缩弹簧各部分名称及代号
6.7.2 螺旋压缩弹簧的规定画法
图6－32 螺旋压缩弹簧的规定画法
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
根据 GB/T 4459.2-2003《机械制图 齿轮画法》，对 单个直齿圆柱齿轮的画法作了规定，如图6-28所示。
典型机械零件设计
典型机械零件设计一、引言机械零件是构成机械设备的基础组成部分，是机械设备正常运转和稳定性的关键部件。
其设计关乎机械设备的质量、性能和寿命等重要问题。
因此，机械零件的设计显得尤为重要。
二、理论知识机械零件的设计是一个涉及多方面知识与技能的工作，需要掌握以下理论知识：1、零件尺寸的计算和加工精度的确定：根据零件要求，确定零件的尺寸精度等级，然后计算出零件每个尺寸的公差，以此指导加工及零件装配。
2、零件材料的选择：根据零件的工作环境和要求，选择合适的材料。
（如耐磨、耐腐蚀、强度等要求等）。
3、零件表面的加工处理：根据零件的设计要求和功能，选择合适的表面处理方法。
（如精密加工、表面涂层等）4、零件的结构设计：根据零件的工作环境和设计要求，通过对材料性能、受力状态等方面的分析和计算，设计其结构形式和尺寸等。
三、典型机械零件设计1、齿轮齿轮是一种具有圆形转动的机械部件，其主要功能是传递动力和转矩。
在齿轮设计中，需要考虑同步性问题，设计出的齿轮应与配合的齿轮同步运转。
在设计时，应根据齿轮的受力情况和材料性能，合理地选择齿轮模数、每个齿的模拟、齿形和齿距等参数，而且齿轮的加工精度和表面处理不能忽视。
2、轴轴是一种经过很长时间的使用后才能感受到的零件，其主要功能是承载其他旋转部件的转矩和受力，还可以串接多个部件，使系统处于完整的状态。
在轴的设计方面，应考虑轴的材料选择、加工精度和表面特殊处理，以及轴的强度和刚度等指标。
3、传感器传感器是一种应用广泛的机械零件，其主要功能是测量和检测物理量，如温度、压力、湿度、速度、位移等。
在传感器的设计中，要根据不同的物理量来选择合适的工作原理，并根据实际的使用环境和要求来确定传感器的灵敏度、精度和重复性等指标。
4、联轴器联轴器是一种用于传递动力和转矩的机械零件，其主要功能是连接两个轴，并具有弹性承受转动的能力。
在联轴器的设计中，需要考虑其连接方式、耐磨性、加工精度和轴向和径向弹性等指标。
典型的零件图
1.轴套类零件这类零件一般有轴、衬套等零件，在视图表达时，只要画出一个基本视图再加上适当的断面图和尺寸标注，就可以把它的主要形状特征以及局部结构表达出来了。
为了便于加工时看图，轴线一般按水平放置进行投影，最好选择轴线为侧垂线的位置。
在标注轴套类零件的尺寸时，常以它的轴线作为径向尺寸基准。
由此注出图中所示的Ф14 、Ф11（见A-A断面）等。
这样就把设计上的要求和加工时的工艺基准（轴类零件在车床上加工时，两端用顶针顶住轴的中心孔）统一起来了。
而长度方向的基准常选用重要的端面、接触面（轴肩）或加工面等。
如图中所示的表面粗糙度为Ra6.3的右轴肩，被选为长度方向的主要尺寸基准，由此注出13、28、1.5和26.5等尺寸；再以右轴端为长度方向的辅助基，从而标注出轴的总长96。
2.盘盖类零件这类零件的基本形状是扁平的盘状，一般有端盖、阀盖、齿轮等零件，它们的主要结构大体上有回转体，通常还带有各种形状的凸缘、均布的圆孔和肋等局部结构。
在视图选择时，一般选择过对称面或回转轴线的剖视图作主视图，同时还需增加适当的其它视图（如左视图、右视图或俯视图）把零件的外形和均布结构表达出来。
如图中所示就增加了一个左视图，以表达带圆角的方形凸缘和四个均布的通孔。
在标注盘盖类零件的尺寸时，通常选用通过轴孔的轴线作为径向尺寸基准，长度方向的主要尺寸基准常选用重要的端面。
3.叉架类零件这类零件一般有拨叉、连杆、支座等零件。
由于它们的加工位置多变，在选择主视图时，主要考虑工作位置和形状特征。
对其它视图的选择，常常需要两个或两个以上的基本视图，并且还要用适当的局部视图、断面图等表达方法来表达零件的局部结构。
踏脚座零件图中所示视图选择表达方案精练、清晰对于表达轴承和肋的宽度来说，右视图是没有必要的，而对于T字形肋，采用剖面比较合适。
在标注叉架类零件的尺寸时，通常选用安装基面或零件的对称面作为尺寸基准。
尺寸标注方法参见图。
4.箱体类零件一般来说，这类零件的形状、结构比前面三类零件复杂，而且加工位置的变化更多。
常见零件图PPT课件
宽度方向：阀体 前后对称面。
高度方向：阀体 长度方
的上端面。
向基准
2.找出主要尺寸 50h1（1+00.16）50+00.46 。+
是主要尺寸，加工 时必须保证。
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高度方 向基准
。
宽度方 向基准
感谢您的观看。
第4成：
① 半球形的壳体，其 半球形的内腔，用于 容纳其它零件。 ② 一块正方形的安装 板。 ③ 两个圆柱形的进出 油口，分别位于阀 体的上边和右边。
综合分析后，想象出 阀体的形状。
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四、分析尺寸
1.找出三个方向的 （主要）尺寸基准
长度方向：安装 板的端面。
最大极限尺寸 最小极限尺寸
最大过盈 最小过盈 最小极限尺寸 最大极限尺寸 最大过盈 最小过盈
孔的公差带在轴 的公差带之下
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图例： 孔 轴
最大极限尺寸 最小极限尺寸
最大间隙 最大过盈 最小极限尺寸 最大极限尺寸 最大过盈 最大间隙
③ 过渡配合 可能具有间隙或过盈的配合。
图中： 孔 轴
A
B
+
0-
CCD D E EF F FG
孔 零线 0 G
H JS J
K
M
N
P RS
UV T
X Y Z ZA ZB
ZC
基本尺寸
基本尺寸
zc
0
+
-
m n p r s t u v x y zzazb 零线
c cd d
e
ef
f
fg
g
h
js j
k
轴
0
b
a
压铸模设计第6章A 浇注系统设计[new]
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• 下图为压铸件内浇 道设计方案示例
压铸件 内浇口 横浇道
大排气槽 溢流槽
2、内浇口尺寸 确定最合理的内浇口截面积，要结合生产中具体条件、 压铸件的结构尺寸等因素来定。内浇口面积的计算方法很 多，以下介绍两种计算方法： （1）流量计算法
（2）经验公式：
３．内浇口尺寸 • 内浇口的形状除点浇口、直接浇口为圆形，中心浇口、
Ａ——压铸件表面积（ｃｍ２）；
•
对于壁厚基本均匀的薄壁压铸件，凝固模数约等
于壁厚的二分之一。
（2）内浇口的宽度和长度
• 内浇口的厚度确定后，根据内浇口的截面积即可计 算出内浇口的宽度。根据经验：矩形压铸件一般取 边长的０．６～０．８倍；圆形压铸件一般取直径 的０．４～０．６倍。
• 在整个浇注系统中，内浇口的截面积最小（除直接 浇口外），因此金属液充填型腔时，内浇口处的阻 力最大。为了减少压力损失，应尽量减少内浇口的 长度，内浇口的长度一般取２～３ｍｍ。也有资料 介绍越短越好。表6-5、6为内浇口宽度和长度的经 验数据。
• 内浇口的设计主要是确定内浇口的位置、形状和尺寸。
1. 内浇口分类
• 按内浇口在铸件上的位置分，有顶浇口(铸件顶部无孔)、 中心浇口(铸件顶部有孔)和侧浇口；
• 按内浇口横截面形状分，有扁梯形、长梯形、环形、半 环形、缝隙形(缝隙浇口)、圆点形(点浇口)和压边形；
• 按引入金属液的方向分，有切线、割线、径向和轴向。
４．内浇口与压铸件和横浇道的连接方式
（二）直浇道设计
• 直浇道的结构因压铸机的类型不同而不同，设计直浇 道时必须首先了解所用压铸机的喷嘴结构与尺寸。
1、卧式冷压室压铸机直浇道的设计
卧式冷压室压铸机的直浇道通常由压室和浇口套组成。
标准件与常用件、零件图、装配图教案
教学内容标准件与常用件[教学目的]1.学习螺纹、螺纹连接、常用螺纹连接件连接的作图及标注。
2.掌握螺纹、螺纹紧固件及其连接的规定画法。
了解常用螺纹紧固件的标准代号3.了解与螺纹有关的工艺结构及其画法，掌握查阅螺纹、螺纹紧固件标准规格的方法4.了解并掌握齿轮及其它标准件常用件的规定画法。
[教学内容特点分析]标准件与常用件教学内容的一个主要特点是图示的规范性，它包含了一些在各视图之间有投影关系的示意画法和一些有规定格式的标注和标志代号。
螺纹、螺纹紧固件及其连接由于其使用较为广泛，属于必须掌握的内容，但又由于其作图较为规范，标注较为繁琐，往往又是学生难于掌握的内容。
此外，这部分内容的机械性记忆的东西较多[授课提纲]一、螺纹及螺纹紧固件概述螺纹及螺纹紧固件的作用，强调指出内、外螺纹要成对使用才能起到连接和传递运动与动力的作用一）、螺纹的基本知识1）螺纹的形成①螺旋线的形成②螺纹的形成③螺纹的加工2）螺纹的要素：①牙型；②螺纹公称直径｛大径、中径、小径｝；③线数｛单线、多线｝；④ 螺距（导程）L ＝n ×P ；⑤ 旋向｛左旋、右旋｝3）螺纹的种类① 按用途分Ⅰ 联接螺纹Ⅱ 传动螺纹② 按牙型分③ 按标准化分标准螺纹的种类、代号、用途见下表4）螺纹的规定画法（1） 外螺纹的画法：在平行螺纹轴线的视图中，螺纹的大径及螺纹终止线画粗实线，螺纹的小径画细实线，且细实线要画到倒角区域内。
在垂直于螺纹的视图中，大径圆画粗实线圆，小径圆画3/4圈细实线圆，倒角圆省略不画。
当采用剖视时，剖面线应 画到粗实线处，螺纹终止线只画到大小径线之间，具体画法如图所示。
(2) 内螺纹的画法 在平行螺纹轴线的视图中，螺纹的大径及螺纹终止线画粗实线，螺纹的小径画细实线，且细实线要画到倒角区域内。
在垂直于螺纹的视图中，大径圆画粗实线圆，小径圆画3/4圈细实线圆，倒角圆省略不画。
当采用剖视时，剖面线应画到粗实线处，螺纹终止线只画到大小径线之间。
《机械制图》——项目6 标准件与常用件
任务1
绘制螺纹
1、牙型（GB/T 192-2003）
通过螺纹轴线的断面上的螺纹轮廓形状称为牙型。常见的牙型有三角形、
梯形、锯齿形等，如图6-2 所示。
任务1
绘制螺纹
2、直径（GB/T 196-2003）
螺纹的直径有大径 、中径和小径，如图6-3 所示。
任务1
绘制螺纹
3、线数n
螺纹线数有单线和多线之分，沿一条螺旋线所形成的螺纹称为单线螺纹，沿
两条或两条以上螺旋线所形成的螺纹称为多线螺纹，如图6-4 所示。
任务1
绘制螺纹
4、导程（Ph）和螺距（P）（GB/T 193-2003）
导程：同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，如
图6-4 所示的Ph。
三、螺纹标记的图样标注
公称直径以mm 为单
位的螺纹标记标注在螺纹
大径的尺寸线上或注在螺
纹大径尺寸线的引出线上，
如图6-13、6-14 和6-15
所示。
任务2 认识螺纹的标记与标注
2、管螺纹
管螺纹的标记标注在由大径处的引出线上或由对称中心线处引出的引出线
上，如图6-16 所示。
任务2 认识螺纹的标记与标注
的相关要素，我们必须学会用规定的格式和相应代号对标准螺纹进行标记与标
注。
任务2 认识螺纹的标记与标注
◆知识链接
一、 螺纹的种类
螺纹按用途的不同可分为连接螺纹和传动螺纹两大类。常用的连接螺纹
有普通螺纹、管螺纹等；传动螺纹有梯形螺纹、锯齿形螺纹和矩形螺纹等。
二、 螺纹的标记的标记
1、普通螺纹的标记
任务2 认识螺纹的标记与标注
零件设计资料(全面最详细)
零件设计资料(全面最详细)零件设计资料（全面最详细）1. 引言本文档旨在提供对零件设计的全面和详细的资料。
零件设计是产品设计中的重要环节，它直接关系到产品的质量和功能，因此需要有充分的了解和准备。
本文档将介绍零件设计的基本概念、必要的步骤以及常见的设计要求。
2. 零件设计概述零件设计是指根据产品的功能和要求，设计出符合产品设计要求的各种零部件。
它通常包括以下几个步骤：2.1. 需求分析在进行零件设计之前，需要对产品的功能和要求进行充分的分析和了解。
这包括对产品功能的需求、产品形状和尺寸的要求等。
2.2. 初步设计在需求分析的基础上，进行初步设计。
初步设计需要考虑到零件的结构、外形、尺寸等因素，并根据产品的功能要求进行合理的设计。
2.3. 详细设计在初步设计的基础上，进行详细设计。
详细设计包括对零件各个部分的细节设计、结构设计、材料选择等。
2.4. 验证和修改完成详细设计后，需要进行验证和修改。
验证主要是对设计的零件进行仿真分析、实验测试等，以确保设计的合理性和可行性。
根据验证结果，进行必要的修改和优化。
3. 常见的设计要求在进行零件设计时，常见的设计要求包括以下几个方面：3.1. 尺寸和公差零件的尺寸和公差是设计中非常重要的要素。
在设计过程中，需要根据产品的功能和要求合理确定零件的尺寸和公差。
3.2. 材料选择根据产品的功能和要求，选择适合的材料。
材料选择与产品的质量、强度、寿命等密切相关。
3.3. 加工工艺对于零件的加工工艺，需要进行合理的选择。
加工工艺直接影响零件的制造成本和质量。
3.4. 装配性能在设计零件时，需要考虑到零件的装配性能。
这包括零件的配合尺寸、装配工艺等。
4. 结论零件设计是产品设计中的重要环节。
本文档提供了对零件设计的全面和详细的资料，包括零件设计的基本概念、必要的步骤以及常见的设计要求。
通过充分了解这些内容，可以更好地进行零件设计，提高产品的质量和功能。
参考文献：- [1] 无- [2] 无。
典型零件的结构设计
(3)生产周期短
焊接需要的工装比较简单，焊接组件也常采用现成的板材、型材等 预制件。
(4)强度高
通常认为，焊接组合的连接部位易出现开焊、开裂等现象，事实上
，焊接部位的强度要比组件本体强度高。
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3.1 壳体、箱体结构设计
焊接的主要缺点是造型能力较差，需借助组件的造型；加工精度较 低，需借助一定的工装设备保证或在焊接后进行机加工；焊接部位表面 质量通常较差，需进行后处理；焊接产生一定的内应力，造成成品的变 形。
滑动轴承连接结构在设计上应重点考虑轴承运动间隙、摩擦面的润 滑、连接相关结构的固定及装拆等问题。
轴承的运动间隙取决于运动精度和运动状况要求。间隙大，运动阻 力小、摩擦磨损小、装拆容易，但运动精度、刚度低；间隙小，可达到 较高的运动精度、刚度，但代价是运动阻力大，对润滑条件要求高，运 动摩擦大、易发热。
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3.1 壳体、箱体结构设计
②常规计算。利用材料力学、弹性力学等固体力学理论和计算公式 ，进行强度、刚度和稳定性等方面的校核，修改设计以满足设计要求。
③静动态分析、模型实物试验及优化分析。通常对于复杂和要求高 的产品要进行此步骤，并据此对设计进行修改和优化。
④制造工艺性和经济性分析。 ⑤详细结构设计。 值得指出的是，由于现代计算机技术及相应设计工具的普及应用， 上述设计程序与内容已呈一体化和交叉进行的趋势，即在造型与结构设 计的同时，交叉进行有关计算、校核、分析与优化。 3.1.4不同制造方法的结构特点 1.铸造壳体、箱体 铸造是将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔，冷却凝固后获得一 定形状和性能的零件或毛坯的金属成型工艺。
③材料及加工、生产方式。产品的功能和使用目的决定了产品外壳 采用的材料，考虑产品的生产批量和成本等因素，又决定了其加工、生 产方式，进而又决定了壳体、箱体的结构设计。如铸造件结构、冲压件 结构、模塑结构在设计上考虑的因素和结构特点是不同的，详见后面的 有关介绍。
零件图(轴的工程图)
A
B
C
D
Байду номын сангаас
工人技能培训
加强对工人的技能培训和质量意识教育， 提高工人的操作水平和质量意识。
设备维护保养
定期对加工设备进行维护保养，确保设备 处于良好状态，减少因设备故障导致的质 量问题。
实例分析：某型号轴的检验与质量控制实践
检验实践
01
对某型号轴进行外观检查、尺寸测量、硬度测试和无损检测等
全面的检验工作，确保产品质量符合要求。
技术要求
包括表面粗糙度、形位公差、热 处理等要求，应根据实际需要合 理制定。
曲轴类零件的工程图分析
视图选择
主视图通常采用全剖或半剖视图，表达曲轴的整体形状和内部结构； 其他视图可采用局部视图或斜视图，表达油孔、油槽等局部结构。
尺寸标注
应标注曲轴的总长、主轴颈直径和长度、连杆轴颈直径和长度、曲柄 半径、油孔和油槽尺寸等，注意尺寸标注的准确性和完整性。
06
轴类零件的检验与质量控制
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
检验方法介绍
外观检查 尺寸测量 硬度测试 无损检测
通过目视或使用放大镜等工具，检查轴类零件的表面质量、颜 色、光泽等是否符合要求。
使用卡尺、千分尺等测量工具，对轴类零件的长度、直径、圆 度、圆柱度等尺寸进行测量，确保尺寸精度满足设计要求。
采用硬度计对轴类零件的硬度进行测试，以判断其材料性能是 否符合要求。
利用X射线、超声波等无损检测技术，对轴类零件的内部缺陷进 行检测，确保产品质量。
质量控制策略探讨
加工工艺控制
优化轴类零件的加工工艺，提高加工精度 和效率，减少加工过程中的质量波动。
常用机械零件 ppt课件
测力扳手
螺栓伸长量的测量 定扭矩扳手
ppt课件
16
3、螺纹连接的防松
螺纹连接一般都具有自锁性，受静载荷或工作 温度变化不大时，不会自行松脱。但在冲击、振动 以及工作温度变化很大时可能产生松脱。为了保证
连接可靠，必须采用防松装置。
常用的防松装置有摩擦力防松装置和机械防松 装置两大类。另外，还可以采用冲击防松和粘接防 松方法。
4
圆柱螺纹
圆锥螺纹
管螺纹 ppt课件
5
二 螺纹联接的基本类型
1、 螺纹联接的基本类型
可承受横向载荷。
e
a l1
d
基 本 类 型
螺栓联接
用于经常拆装易磨损之处。
孔与螺杆之 间留有间隙
l1
螺纹余留长度l1 静载荷l1>=(0.3~0.5)d; 变载荷l1>=0.75d; 冲击载荷或弯曲载荷l1≥ d; 铰制孔用螺栓l1≈ 0; 螺纹伸出长度a=(0.2~0.3)d; 螺栓轴线到边缘的距离 e=d+(3~6) mm
21
拧紧成组螺栓或螺母时，应按一定的顺序进行
ppt课件
22
键联接
一、键联接的类型和应用
键是标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向 固定以传递转矩，还能实现轴上零件的轴向固定或轴向 移动的导向。键联接的主要类型有：平键联接、半圆键 联接、楔键联接和切向键联接。平键联接和半圆键联接 为松键联接，楔键联接和切向键联接为紧键联接。
L L0 d 六角头 L L0 d
螺栓的结构形式
小六角头 ppt课件
9
L
螺 纹 紧 固 件
螺栓 双头螺柱
L1
L0
d L1 -----座端长度 L0 -----螺母端长度
典型机械零件设计
典型机械零件设计1. 引言机械零件是构成机械设备的基本组成部分，它们的设计对于机械设备的性能和可靠性具有重要影响。
本文将以典型的机械零件设计为主题，介绍机械零件设计的基本原理、步骤和注意事项。
2. 设计原理在进行机械零件设计时，需要考虑以下原理：2.1 功能原理机械零件的设计首先要满足其所承担的功能要求。
根据零件所处的位置和作用，确定其功能需求，并在设计中合理安排零件的形状、尺寸和材料，以实现预期的功能。
2.2 强度原理机械零件设计还需要考虑强度问题。
根据零件的工作条件和所承受的力，确定零件的尺寸、形状和材料，以保证其在工作过程中不发生破坏或变形。
2.3 制造性原理机械零件设计还需要考虑制造过程的可行性。
在设计中应尽量采用标准零件和常用材料，以便于加工和装配。
同时，设计中也要考虑到加工工艺的要求，避免设计上的复杂性给加工过程带来困难。
2.4 经济性原理机械零件设计还需要考虑经济性问题。
在设计中应尽量采用材料和工艺的经济性，以降低成本。
同时，设计中还需要考虑零件的可维修性和寿命，以提高机械设备的可靠性和使用寿命。
3. 设计步骤典型机械零件的设计一般可分为以下步骤：3.1 确定设计要求根据零件所承担的功能和工作条件，确定设计要求。
包括零件的尺寸、形状、材料等方面的要求。
3.2 进行初步设计根据设计要求，进行初步设计。
包括确定零件的整体结构、主要尺寸以及与其他零件的配合关系。
3.3 进行详细设计在初步设计的基础上，进行详细设计。
详细设计包括确定零件的细节形状、尺寸，计算零件的强度等。
3.4 评估设计方案评估设计方案的可行性和合理性。
包括对零件的功能、强度、制造成本等方面进行评估。
3.5 修改设计方案根据评估结果，对设计方案进行修改。
包括对零件材料、结构、尺寸等方面进行调整，以满足设计要求和评估结果。
3.6 最终设计根据修改后的设计方案，完成最终设计。
包括绘制零件的工程图、制定零件的加工工艺等。
4. 设计注意事项在进行机械零件设计时，需要注意以下事项：4.1 了解机械原理对于机械零件的设计，首先需要了解所设计机械设备的工作原理。
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2.负荷大小
负荷大小是选择轴承套圈与结合件之间最小过盈的依
据。负荷的大小可用轴承套圈承受的当量径向动负荷Pr与 轴承的径向额定动负荷Cr的比值表示，GB／T 275—1993 规定： Pr≤0.07Cr为轻负荷; 0.07Cr＜Pr≤0.15Cr为正常负荷； Pr＞0.15Cr为重负荷。 套圈承受的负荷越大，过盈量应越大，以免套圈在 重负荷的作用下产生变形，导致配合面受力不均匀而使配 合松动；套圈承受冲击负荷应比承受平稳负荷时的配合紧 些。
为了充分发挥轴承的承载能力，保证机器的正常运转， 提高轴承的使用寿命，应该正确地选择滚动轴承与轴颈及 外壳孔的配合。选择时主要考虑下列因素：
1. 负荷类型
作用在轴承上的径向负荷一般有以下两种: 一种是径 向当量静负荷Por，另一种是一个较小的绕轴承轴心线旋转 的径向当量动负荷Pr。由此，轴承内、外套圈上所承受的 合成径向负荷有以下三类:
公差等级 基本尺寸/mm 上 偏 差 下 偏 差 上 偏 差 下 偏 差 0 6 5 极限偏差/μ m 上 偏 差 下 偏 差 上 偏 差 下 偏 差 上 偏 差 下 偏 差 4 2
大于
到
内圈
18
30
30
50
0
0
－10
－12
0
0
－8
－10
0
0
－6
－8
0
0
－5
－6
0
0
－2.5
－2.5
Δd mp
外圈 ΔD mp
•
公差带图
• 确定外壳孔、轴颈的形位公差； 查表6-7 外壳孔的圆柱度公差为5um, 端面圆跳动公差为15um； 轴颈的圆柱度公差为2.5um， 轴肩的端面圆跳动公差8um。
• 确定外壳孔、轴颈配合面的表面粗糙度： 查表6-8 外壳孔内表面Ra＝1.6um， 孔端面Ra＝3.2um； 轴颈Ra＝0.8um， 轴肩Ra＝3.2um。
松连接
D10
正常连接
紧密连接
+ 0 -
H9
JS9
h8 N9 h8 P9 h8 P9
轴槽公差带
键公差带
轮毂槽公差带
键联接中键宽与槽宽的公差带
表6-9
键宽与轴槽及轮毂槽宽的公差与配合
配合 种类
尺寸b的公差 轮毂 键 键槽 槽
配
合
性
质
及
应
用
松 连接
H9
键在轴上及轮毂上均能滑动。主 D10 要用于导向平键，轮毂可在轴上 作轴向移动
Pr Por
b)
结论：套圈承受的负荷不同，其与结合件配合的松紧也
应不同。
• 套圈承受定向负荷的情况：应选稍松些的配合，以
便轴承工作时，套圈在振动或冲击力下被摩擦力矩带动， 能稍稍转动，从而改变套圈的受力点，以便延长轴承的 使用寿命。选用过渡配合或具有极小间隙的间隙配合。 套圈承受旋转负荷的情况：为了避免轴承套圈在配 合表面上打滑引起发热、磨损等现象，应选紧一些的配 合，选用小过盈配合或易产生过盈的过渡配合。 套圈受摆动负荷的情况：其配合的松紧程度，一般 与承受旋转负荷的情况相同或稍松些。
各项公差要求在装配图、零件图上的标注如图所示。 值得注意的是，轴承是标准件，在装配图上只需标注 出轴颈和外壳孔的公差带代号。
6.2 平键、矩形花键结合的精度设计
键连接和花键连接是一种可拆连接，广泛用 于轴和轴上传动（如齿轮、带轮、链轮、联轴器 等）之间的连接，以传递扭矩，也可用作轴上传 动件的导向，如变速箱中变速齿轮花键孔与花键 轴的连接。 键又称单键，可分为 平键、半圆键和契形键等 几种，如图所示。
G7 H8 H7 + 0 H6 JS7 JS6 J7 J6 K 6 K7
外圈公差带
M6 M7
N6 N7
P6 P7
D
图6-4 与滚动轴承配合的外壳孔的常用公差带
图6-3、4所示为国家标准对与0级和6级轴承配合的 轴和外壳孔的公差带，其适用范围如下: 1)对轴承的旋转精度，运转平稳性和工作温度无特殊要求; 2)轴为实心或厚壁钢制作； 3)外壳为铸钢或铸铁制作； 4)轴承游隙为0组。
3.轴承的工作条件——工作温度的影响
• 由于摩擦发热和散热条件不同，轴承工作时，套圈的温 度往往高于相配件的温度。这样，轴承外圈与壳体孔的 配合可能变紧，内圈与轴颈的配合可能松动，从而影响 轴承的正常工作。在选挥配合时，必须考虑轴承工作温 度的影响。 由于与轴承配合的轴和机架多在不同的温度下工作，为 了防止热变形使间隙(或过盈)减小，套圈受定向负荷时应 选择稍松一些的配合，而受旋转负荷时应选紧一些的配 合。尤其对高温下(高于100℃)工作的轴承，选择配合时 应对温度影响进行修正。 轴承的旋转精度、转速要求越高，配合应越紧些。
Pr Por
Pr Por
a)
b)
摆动负荷——作用于轴承上的合成径向负荷在套圈的部分
滚道上相对摆动。则此套圈所承受的负荷称为摆动负荷。 对图(b)的轴承内圈进行受力分析：设轴承套圈同时受 径向当量静负荷Por和径向当量旋转负荷Pr的作用， |Por|＞|Pr|，且Pr以轴承套圈横截面中心O为旋转中心， 由矢量力的合成方法可知：其合力由小|Por|—|Pr|到 大|Por|+|Pr|再由大到小,周期变化，并相对于固定套 圈摆动地作用在部分滚道上,即摆动负荷，如图所示。
•单一平面平均外径偏差：单一平面平均外径与公称直径 （用D表示）的差，用ΔDmp表示。
+
0 D + 2 d 0 5 4 0 6(6x)
5
4
2
0
6(6x)
图6-2 滚动轴承单一平面平均内径dmp、外径Dmp的公差带
表6-2部分向心轴承Δd mp和ΔD mp的公差 （摘自GB/T307.1-2005）
•
•
4.其他因素
采用部分式外壳时，为避免轴承外圈产生变形，外壳 孔与轴承外因的配合应比采用整体式外壳时松些。 轴承安装在轻合金外壳、薄壁外壳或薄壁的空心轴上 时，采用的配合应比装在铸铁外壳、厚壁外壳或实心轴上 紧些，以保证轴承工作有足够的支承刚度和强度。 当要求安装与拆卸轴承方便或需要轴向移动和调整套 圈 时，宜采用较松的配合。 通常用类比法选择轴承套圈与结合件的配合。 国标GB／T 275—1993推荐的向心轴承、推力轴承与外壳 孔和轴配合时的孔、轴公差带见表6-3~表6-6。
正常 连接
D
d
6.1.2 滚动轴承的精度等级及外形尺寸 一、 滚动轴承的精度等级
滚动轴承的精度等级由轴承的尺寸公差和 旋转精度决定。 向心球轴承分为五个精度等级： 0、6、5、4、2， 分别相当于原国家标准中的： G、E、D、C、B 其中，0级最低，2级最高 。
二、 滚动轴承精度等级的选用
•0级——普通级。 用于低、中速及旋转精度要求不高的一 般旋转机构，它在普通机械中应用最广。例如：机床变速箱、 进给箱的轴承，汽车、拖拉机的变速机构，普通电机、水泵、 压缩机的旋转机构等。 •6级——用于转速较高、旋转精度要求较高的旋转机构。 例如：普通机床的主轴后轴承、精密机床变速箱的轴承等。 •5级、4级——用于高速、高旋转精度要求的机构。例如： 精密机床的主轴轴承、精密仪器仪表的主要轴承等。 •2级——用于转速很高，旋转精度要求也很高的机构。例 如：齿轮磨床、精密坐标镗床的主轴轴承、高精度仪器仪表 的主要轴承等。
三、滚动轴承外形尺寸公差的特点
滚动轴承内、外径公差带的特点
•单一平面平均内径：在轴承内圈任一横截面内测得的内圈内 径的最大与最小直径的平均值，用dmp表示。 •单一平面平均外径：在轴承外圈任一横截面内测得的外圈 外径的最大与最小直径的平均值，用Dmp表示。
•单一平面平均内径偏差：单一平面平均内径与公称直径 （用d表示）的差，用Δdmp表示。
• 定向负荷——径向负荷始终作用在套圈滚道的局部
区域上，则该套圈所承受的负荷称为定向负荷。图(a) 中的轴承外圈所承受的径向负荷是定向负荷。
P0rLeabharlann a)旋转负荷——作用于轴承上的合成径向负荷与某套圈
相对旋转，并顺次地作用在该套圈的整个圆周滚道上， 则该套圈所承受的径向负荷就称为旋转负荷。图(a)的轴 承内圈, 图(b)的轴承外圈所承受的径向负荷都是旋转负 荷。
6.2.1 平键连接的精度设计
一、概述
A A b A
A
普通平键的联接结构
d-t1
D+t2
L
h
二、键联接的公差与配合
键可直接使用，不能再对它 加工，所以键与键槽的配合 用基轴制。键的两个侧面是 工作面，键宽b是键和键槽的 配合尺寸。 国家标准对键宽规定了一种 公差带 h8，键宽与键槽宽b 的公差带如图所示。 对轴槽和轮毂槽宽各规定了 三种公差带，从而构成三种 不同性质的配合。根据不同 的使用要求，键与槽宽可以 采用不同的配合，分为松连 接、正常连接和紧密连接等 三种连接。
•
•
•
6.1.1 概述
一、 滚动轴承的结构分类
T
外圈
内圈
T C α
D d
D
d
d
D
D
d
滚动体
保持架
B
a) 向心轴承
b) 圆锥滚子轴承
c) 角接触球轴承
H
d) 推力轴承
图6-1 滚动轴承的类型
二、 滚动轴承的互换性
外圈 内圈
滚动体
保持架
B
a) 向心轴承
1. 滚动轴承的外径D和内径d是配合 的基本尺寸，内圈内径d与轴颈配 合，外圈外径D与外壳孔配合。 2. 在负荷作用下，内外圈以一定的 速度做相对转动。 3. 滚动轴承的外径D和内径d与孔、 轴的配合属于外互换(完全互换)。 滚动轴承内部各零件间的配合属 于内互换(不完全互换)。
第6章 常用典型零件精度设计