机械设计中零部件定位配合的工艺性分析概要

机械设计中零部件定位配合的工艺性分析3

谷莉,孟刚,曹锈鸽

(兰州城市学院培黎工程技术学院,甘肃兰州730070

摘要:在机械设计中,正确地选择定位配合的形式和确定零部件定位配合的精度,是一项重要的设计内容之一。论述了零件定位配合的类型及在零件定位配合设计中主要应考虑的因素。根据分析结论可为设计人员提供一定的参考依据。

关键词:零件;定位配合;类型;设计;因素

中图分类号:T H16文献标识码:A文章编号:1006-4414(200903-0073-03

Ana lyz i n g of the technology of parts′positi on f i x i n g i n m echan i ca l desi gn

Gu L i,Meng Gang,Cao Xiu-Ge

(B ailie engineering and technology school of L anzhou city college,L anzhou Gansu 730070,China Abstract:I n mechanical design courses,it is one of the most i m portant design contents t o choose the p r oper f or m and t o make sure the p recisi on of parts′positi on fixing.The types and main fact ors considering in parts′positi on fixing are discussed.The result may p r ovide the references f or designer.

Key words:parts;positi on fixing;types;design;fact ors

零件的定位配合从功能的角度上是指相互联接的零件具有良好的对中性,且兼有其他功能或工艺特性、要求其配合时保持相互位置不变、提供配合中相对位置改变的可能、要求配合中装拆方便。

定位配合的本身不能传递载荷,一般也不具有相对运动的条件。从设计角度看,这种配合形式主要由过度配合构成,也可由小间隙的配合和小过盈量配合构成,在工

程实际中定位配合的间隙量或过盈量都很小[1~3]。在机械结构设计中,如何考虑和确定零件定位配合的形式及精度也是一项较重要的内容。

1零件定位配合的主要类型

从零件配合面的几何形状可分为以下3种。

(1圆柱面配合是指配合的表面是圆柱面或是不完整的圆柱面,其特点是相配合表面直径的基本尺寸相同。如图1所示的轴承装配示意图中,滚动轴承内孔与轴径<30K6、轴承外圆与座孔<62j7的配合等既是圆柱面配合。再如图2所示的花键联接,采用小直径d或大径D定心时的配合要求,小径的配合要求远大于大径的配合要求,标准中推荐的用小径定心,此时配合表面是不完整的圆柱面[4]。

(2平面配合是指零部件相配合的表面是一对平面或多对平面,其特点是相配合表面间距的基本尺寸相同。如图3所示的平键联接,键的两侧面是工作面,工作时靠键同键槽侧面的挤压来传递扭距,平键的上表面和轮毂键槽的底面间则留有间隙,平键联接具有对中性较好的优点[5]。

平键和轴上键槽、平键和轮毂键槽均形成平面结合。这种配合要求平键和轴上键槽的中心面、平键及轮毂键槽的中心面对中,而相互联接的孔、轴的对中靠圆柱面配合实现。如图2所示的花键联接,由轴上和轮毂孔上的多个键齿和键槽组成。因而可认为,花键联接是平键联接在数目上的扩展。当定心精度不高,但为有利于各齿受载均匀时采用巨型花键联接。这时,若采用键的侧面定心时,配合面是多对平面,被对中的是内外花键设计基准面的中心。对于花键联接,若选定一种定心方式(如小径定心或大径定心,要注意另两处有潜在定心功能的配合(如大径处或小径和键的侧面,不能参与定心,以免发生干涉

。

图1传动轴轴端装配示意图图2花键联接

(3圆锥面配合是指零件相配合的表面是圆锥面,特点是配合面的锥度相同。配合时,通过改变内、外圆锥面间的轴向相对位置,来实现圆锥配合需

3收稿日期:2009-04-21

作者简介:谷莉(1965-,女,河南郑州人,副教授,主要从事金属材料性能及焊接方面的教学工作。

要的间隙或过盈量。因此,内、外圆锥相对位置是圆

锥配合的重要参数。按照确定它们的轴向相对位置所采用的方法,圆锥配合可分为结构型圆锥配合和位移型圆锥配合两种

。

图3平键联接

结构型圆锥配合是由内、外圆锥本身的结构或控

制内外圆锥基准面之间的距离,来确定它们之间的轴向相对位置。如图4(a 所示,是用内圆锥端面和外圆锥轴肩的贴合来形成最终的装配位置,以获得圆锥配合所需要的间隙;图4(b 为用内圆锥基准面和外圆锥基准面之间的距离来形成最终的装配位置,以获得所要求的圆锥配合的过盈量。

位移型圆锥配合是由控制内、外圆锥的相对轴向位移或装配力,来确定它们之间的轴向相对位置。图5(a 所示为不受力的情况下,内、外圆锥面相接触为初始位置P a ,若内圆锥向右轴向移动的距离设定为E a ,到达终止位置P f 时,而获得所要求的圆锥配合间隙;图5(b 所示是在不受力情况下,内、外圆锥面相接触为初始位置P

a ,对内圆锥施加设定的装配力F s ,使内圆锥向左产生轴向位移E a (数值非设定,而获得所要求的圆锥配合的过盈量

。

2零件定位配合设计时的主要因素

零件定位配合的设计,就定位配合的主要功能,对中性来说容易实现,只要配合面间隙很小或没有间隙,就能保证对中性。因此,在做定位配合的精度设计时,应主要考虑其他功能或工艺特性。本文仅就设计中应考虑的几个因素,给予论述。2.1工作时配合面间相对位置的稳定性机器工作时,由于工作中的载荷和主要由于工作载荷所产生的额外载荷,配合面间有发生相对位置改变的可能。如图1所示的轴承装配中,轴旋转时,轴承的滚动体与轴承内、外圈滚道之间的摩擦力,有使内圈发生与轴的旋转方向相反、外圈发生与轴的旋转方向相同的位置改变的可能。如果这种位置的改变在工作中不是必需的,就应避免它,因为这种位置的改变在机器工作中有一定害处。显然,配合面间的过盈越大,发生位置改变的可能性越小。

若设图1中轴承内圈承受循环载荷,外圈承受局部载荷,轴在工作中会产生热应力而伸长。为了减少轴承轨道磨损,减小轴的热应力,避免轴的弯曲变形,轴承内圈与轴颈的配合应该紧一些,使它们的相对位置不发生改变;外圈与机座轴承孔的配合应该松一些,允许其间的位置发生微小改变,包括周向改变和

轴向改变[3]

。图2所示的花键联接,由于结构的原因,花键联接的内外花键之间,通常有轴向位移的需要以补偿机器结构的误差,所以花键配合的配合面之间都为间隙配合。2.2零件配合面上的载荷状况