機械設計基礎：第5章 機械零件設計概論

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1、5.1 機械零件設計概述機械零件設計概述5.2 機械零件的強度機械零件的強度5.3 機械零件的接觸強度機械零件的接觸強度5.4 機械零件的耐磨性機械零件的耐磨性5.5 機械制造常用材料及其選擇機械制造常用材料及其選擇5.6 公差與配合、表面粗糙度和公差與配合、表面粗糙度和 優(yōu)先數(shù)系優(yōu)先數(shù)系5.7 機械零件的工藝性及標準化機械零件的工藝性及標準化第第5章章 機械零件設計概論機械零件設計概論5-1 機械零件設計概論機械零件設計概論一、研究內(nèi)容和要求一、研究內(nèi)容和要求 研究內(nèi)容：研究內(nèi)容：工作原理、失效形式、常用材料、工作能力計算、工作原理、失效形式、常用材料、工作能力計算、參數(shù)選取、結(jié)構(gòu)設計。參數(shù)

2、選取、結(jié)構(gòu)設計?；疽螅夯疽螅赫莆眨赫莆眨毫?、部件的工作原理和特點；選用或計算方法；零、部件的工作原理和特點；選用或計算方法；結(jié)構(gòu)設計和使用、維護知識。結(jié)構(gòu)設計和使用、維護知識。學會：學會：分析零件的失效原因，提出改進措施；運用手冊、分析零件的失效原因，提出改進措施；運用手冊、標準、規(guī)范標準、規(guī)范(某產(chǎn)品的要求、規(guī)定某產(chǎn)品的要求、規(guī)定)等有關(guān)資料。等有關(guān)資料。具有：具有：設計設計(或改進或改進)通用零件或簡單傳動裝置的能力。通用零件或簡單傳動裝置的能力。二、機械零件設計的特點二、機械零件設計的特點 1)設計不完全依賴于計算設計不完全依賴于計算 經(jīng)驗設計經(jīng)驗設計理論設計理論設計模型實驗設計

3、模型實驗設計2)很多計算的原則、方法、公式?jīng)]有統(tǒng)一的標準很多計算的原則、方法、公式?jīng)]有統(tǒng)一的標準 和形式和形式 3)參數(shù)選取允許有一定的范圍，因而導致設計結(jié)參數(shù)選取允許有一定的范圍，因而導致設計結(jié) 果的多種多樣果的多種多樣只有部分零件可通過計算確定形狀和尺寸。只有部分零件可通過計算確定形狀和尺寸。部分零件僅根據(jù)工藝和結(jié)構(gòu)要求進行設計。部分零件僅根據(jù)工藝和結(jié)構(gòu)要求進行設計。5-1 機械零件設計概論機械零件設計概論三、機械零件的工作能力三、機械零件的工作能力 失失 效：效：工作能力：工作能力：承載能力：承載能力：四、常見失效形式及原因四、常見失效形式及原因強度、剛度、耐磨性、溫度、穩(wěn)定性強度、剛度

4、、耐磨性、溫度、穩(wěn)定性 機械零件由于某種原因不能正常工作。機械零件由于某種原因不能正常工作。不失效前提下，零件能安全工作的限度。不失效前提下，零件能安全工作的限度。以載荷衡量零件工作能力時。以載荷衡量零件工作能力時。斷裂或塑性變形；斷裂或塑性變形；連接的松弛；連接的松弛；工作表面過度磨損；工作表面過度磨損；強烈的振動；強烈的振動；過大的彈性變形；過大的彈性變形；摩擦傳動的打滑；摩擦傳動的打滑；5-1 機械零件設計概論機械零件設計概論五、機械零件的計算準則五、機械零件的計算準則 擬訂零件的計算簡圖；擬訂零件的計算簡圖；六、機械零件的設計步驟六、機械零件的設計步驟強度準則強度準則(整體強度和表面強

5、度整體強度和表面強度)；剛度準則；剛度準則；耐磨性準則；散熱性準則；可靠性準則耐磨性準則；散熱性準則；可靠性準則 確定作用在零件上的載荷；確定作用在零件上的載荷；選擇合適材料；選擇合適材料；判斷零件失效形式，選用計算準則，確定零件尺寸判斷零件失效形式，選用計算準則，確定零件尺寸 繪制零件工作圖，標注技術(shù)條件。繪制零件工作圖，標注技術(shù)條件。防止失效的判定條件（計算準則）防止失效的判定條件（計算準則）：計算量計算量=S一、應力的種類一、應力的種類ot=常數(shù)常數(shù)max脈動循環(huán)變應力脈動循環(huán)變應力r=0m靜應力靜應力:=常數(shù)常數(shù)變應力變應力:隨時間變化隨時間變化平均應力平均應力:應應 力力 幅幅:Tm

6、axminaam非對稱循環(huán)變應力非對稱循環(huán)變應力ot變應力的循環(huán)特性變應力的循環(huán)特性:maxminaa對稱循環(huán)變應力對稱循環(huán)變應力r=-1ot-脈動循環(huán)變應力脈動循環(huán)變應力-對稱循環(huán)變應力對稱循環(huán)變應力 -1=0 +1-靜應力靜應力otaaminr=+1靜應力是變應力的特例5-2 機械零件的強度機械零件的強度二、靜應力下的許用應力二、靜應力下的許用應力靜應力下，零件材料的破壞形式：靜應力下，零件材料的破壞形式：斷裂或塑性變形斷裂或塑性變形塑性材料：塑性材料：取取屈服極屈服極限限 S 作為作為極限應力，極限應力，許用應力許用應力脆性材料：脆性材料：取強度取強度極極限限 B 作為極限應力，作為極限

7、應力，許用應力許用應力三、變應力下的許用應力三、變應力下的許用應力變應力下，零件的損壞形式：變應力下，零件的損壞形式：疲勞斷裂疲勞斷裂。疲勞斷裂。疲勞斷裂特征特征如下：如下：1）疲勞斷裂的最大應力遠比靜應力下材料的強度極限低疲勞斷裂的最大應力遠比靜應力下材料的強度極限低 B，甚甚至比屈服極限至比屈服極限 S還低。還低。2）疲勞斷口均表現(xiàn)為無明顯塑性變形的脆性突然斷裂；疲勞斷口均表現(xiàn)為無明顯塑性變形的脆性突然斷裂；3）疲勞斷裂是微觀損傷積累到一定程度的結(jié)果。）疲勞斷裂是微觀損傷積累到一定程度的結(jié)果。5-2 機械零件的強度機械零件的強度1、疲勞曲線、疲勞曲線NO-1N0-1NN由圖可知：應力越小，

8、試件能經(jīng)受的循環(huán)次數(shù)就越多。試驗表明，當 NN0以后，曲線趨于水平，可認為在無限次循環(huán)時試件將不會斷裂。應力應力與應力循環(huán)次數(shù)與應力循環(huán)次數(shù)N 之間的關(guān)之間的關(guān)系曲線稱為：系曲線稱為：疲勞曲線疲勞曲線u 當當NN0 時，時，試件將不會斷裂。試件將不會斷裂。N0 -循環(huán)基數(shù)循環(huán)基數(shù)N0 對應的應力稱為：對應的應力稱為：對應于對應于N 的彎曲疲勞極限：的彎曲疲勞極限：疲勞極限疲勞極限用用-1表示材料在表示材料在對稱對稱循環(huán)應力下的循環(huán)應力下的彎曲疲勞極限彎曲疲勞極限。u 當當N2.1%-含碳量含碳量 2.1%鐵碳合金鐵碳合金特點：特點：良好的液態(tài)流動性、可鑄造成形狀復雜的零件、良好的液態(tài)流動性、可

9、鑄造成形狀復雜的零件、較好的減震性、耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）、較好的減震性、耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）、成本低廉。成本低廉。應用：應用：應用范圍廣。其中灰鑄鐵最廣、球墨鑄鐵次之。應用范圍廣。其中灰鑄鐵最廣、球墨鑄鐵次之。選用原則：選用原則：優(yōu)選碳素鋼，其次是優(yōu)選碳素鋼，其次是硅、錳、硼、釩類合金鋼硅、錳、硼、釩類合金鋼特特 點：點：與鑄鐵相比，鋼具有高的強度、韌性和塑性。與鑄鐵相比，鋼具有高的強度、韌性和塑性?？捎脽崽幚矸椒ǜ纳破淞W性能和加工性能?？捎脽崽幚矸椒ǜ纳破淞W性能和加工性能。零件毛坯獲取方法：零件毛坯獲取方法：鍛造、沖壓、焊接、鑄造等。鍛造、沖壓、焊接、鑄造等。應應 用：用：應

10、用范圍極其廣泛。應用范圍極其廣泛。表表9-2 常用材料的相對價格常用材料的相對價格 材材 料料 種種 類類 規(guī)規(guī) 格格 相對價格相對價格熱軋圓剛熱軋圓剛 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235（3342）1鑄鑄 件件優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼（2950）1.51.8 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼（2950）1.72.5 滾動軸承鋼滾動軸承鋼（2950）3 合金工具鋼合金工具鋼（2950）320 4Cr9Si2耐熱鋼耐熱鋼（2950）5 灰鑄鐵鑄件灰鑄鐵鑄件 0.85 碳素鋼鑄件碳素鋼鑄件 1.7 銅合金、鋁合金鑄件銅合金、鋁合金鑄件 810 5-5 機械制造常用材料及其選擇機械制造常用材料及其選擇采用進口優(yōu)質(zhì)不銹鋼優(yōu)

11、質(zhì)不銹鋼304或或316L材料焊材料焊接而成接而成。精度達到衛(wèi)生級標準，內(nèi)壁拋光光潔度內(nèi)壁拋光光潔度小于小于0.6微米微米，外部采用不銹鋼拋光處理外部采用不銹鋼拋光處理（可做成原色，鏡面拋光等效果）進口聚氨酯高壓發(fā)泡保溫，錐底造型。冷卻夾套采用彌勒板，拱形通道，瓦楞通道等多種夾套換熱方式。各罐體之間連接有洗滌殺菌管道，物料管路，冷媒回流管路和co2管路。所有所有與物料管路接觸的不銹鋼管道均采用衛(wèi)與物料管路接觸的不銹鋼管道均采用衛(wèi)生級標準，生級標準，內(nèi)外壁拋光，滿足乳品級衛(wèi)生標準。PLC控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)自動，半自動化控制，保證工藝參數(shù)和實驗結(jié)果的準確有效。釀酒釀酒 糖化發(fā)酵不銹鋼罐糖化發(fā)酵不銹鋼

12、罐5-5 機械制造常用材料及其選擇機械制造常用材料及其選擇不銹鋼葡萄除梗破碎機釀酒設備不銹鋼葡萄除梗破碎機釀酒設備螺旋定量進料。先除梗后破碎。除梗軸和除梗轉(zhuǎn)篩均可實現(xiàn)無級調(diào)速，除梗轉(zhuǎn)篩的長度有所加長，可適應多種葡萄品種的處理，排出機外的果梗中帶果較少。本產(chǎn)品均采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼優(yōu)質(zhì)不銹鋼制成，破碎裝置位于除梗轉(zhuǎn)篩下部，破碎輥為高彈性無毒破碎輥為高彈性無毒橡膠制造橡膠制造，破碎裝置與機體為快開方式聯(lián)接。輸漿泵為一單螺桿泵，安裝在破碎裝置下部。3、銅合金銅合金 銅鋅合金，并含有少量的銅鋅合金，并含有少量的錳、錳、鋁、鎳鋁、鎳特點：特點：良好的塑性和液態(tài)流動性；良好的塑性和液態(tài)流動性；良好的減摩性和抗腐

13、蝕性。良好的減摩性和抗腐蝕性。零件毛坯獲取方法：零件毛坯獲取方法：輾壓、鑄造。輾壓、鑄造。應用：應用：應用范圍廣泛。應用范圍廣泛。種類：種類：青銅青銅黃銅黃銅軸承合金（巴氏合金）軸承合金（巴氏合金）含錫青銅、不含錫青銅含錫青銅、不含錫青銅二、非金屬材料二、非金屬材料1、橡膠橡膠 橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。常用作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動的常用作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動的 膠帶膠帶。硬橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。硬橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。5-5 機械制造常用材料及其選擇機械制造常用材料及其選擇2、塑料塑料 塑料的比重小，易于

14、制成形狀復雜的零件；塑料的比重小，易于制成形狀復雜的零件；不同塑料具有不同不同塑料具有不同特點特點，如耐蝕性、絕，如耐蝕性、絕熱性、熱性、絕緣性、減摩性、摩擦系數(shù)大等；絕緣性、減摩性、摩擦系數(shù)大等；近年來在機械制造中其應用日益廣泛。近年來在機械制造中其應用日益廣泛。3、其它非金屬材料：其它非金屬材料：皮革、木材、紙板、棉、絲等。皮革、木材、紙板、棉、絲等。選材因素：選材因素：設計機械零件時，選擇合適的材料是一項復雜的技術(shù)經(jīng)濟問題設計者應根據(jù)零件的用途、工作條件和材料的物理、化學、機械和工藝性能以及經(jīng)濟因素等進行全面考慮。用途、用途、工作條件工作條件、物理、化學、機械工藝性能、經(jīng)濟性、物理、化學

15、、機械工藝性能、經(jīng)濟性零件材料零件材料 各種材料的化學成分和力學性能可在相關(guān)國標、行標和各種材料的化學成分和力學性能可在相關(guān)國標、行標和 機械設計手冊中查得。機械設計手冊中查得。為了材料供應和生產(chǎn)管理上的方便，應盡量縮減材料的為了材料供應和生產(chǎn)管理上的方便，應盡量縮減材料的 品種。品種。5-5 機械制造常用材料及其選擇機械制造常用材料及其選擇表表9-1 常用鋼鐵材料的牌號及力學性能常用鋼鐵材料的牌號及力學性能材材 料料 力力 學學 性性 能能 試件尺寸試件尺寸類類 別別 牌牌 號號 強度極限強度極限B 屈服極限屈服極限S 延伸率延伸率%mmQ215 335-410 215 31 碳素碳素結(jié)構(gòu)鋼

16、結(jié)構(gòu)鋼Q235 375-460 235 26 d 16 Q275 490-610 275 20 20 410 245 25 優(yōu)質(zhì)碳優(yōu)質(zhì)碳素鋼素鋼35 530 315 20 d 25 45 600 355 16 35 SiMn 883 735 15 d 25 合金合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 40Cr 981 785 9 d 25 20CrMnTi 1079 834 10 d 15 60Mn 981 785 8 d 80 ZG270-500 500 270 18 鑄鑄 鋼鋼ZG310-570 570 310 15 d100 ZG42SiMn 600 380 12 HT150 145 -灰鑄鐵灰鑄鐵HT200

17、 195 -HT250 240 -壁厚壁厚 1020QT400-15 400 250 15 球墨球墨鑄鐵鑄鐵QT500-7 500 320 7 QT600-3 600 370 3 壁厚壁厚 302005-5 機械制造常用材料及其選擇機械制造常用材料及其選擇5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)一、一、公差與配合公差與配合互互 換換 性：性：零件在裝配時，不需要選擇和附加加工的就能滿零件在裝配時，不需要選擇和附加加工的就能滿 足預期技術(shù)與使用要求的特性。足預期技術(shù)與使用要求的特性?；境叽纾夯境叽纾河稍O計圖紙給定的零件理論尺寸；為確定值。由設計圖紙給定的零件理

18、論尺寸；為確定值。實際尺寸：實際尺寸：制造加工后測量所得零件尺寸；由于測量有誤制造加工后測量所得零件尺寸；由于測量有誤 差，所以實際尺寸并非真值。相對于基本尺寸而差，所以實際尺寸并非真值。相對于基本尺寸而 言，總是有誤差。言，總是有誤差?；虼蠡蛐』境叽缁境叽巛S軸25實際尺寸實際尺寸25.1軸軸24.9軸軸實際尺寸實際尺寸實際尺寸實際尺寸基本尺寸基本尺寸實際尺寸實際尺寸24.9孔孔25.1孔孔25孔孔軸軸L LLmax軸軸Lmin軸軸Lmin孔孔L孔孔最小極限尺寸：最小極限尺寸：零件滿足互換性要求的最小允許尺寸；零件滿足互換性要求的最小允許尺寸；最大極限尺寸：最大極限尺寸：零件滿足互換性要求

19、的最大允許尺寸；零件滿足互換性要求的最大允許尺寸；尺寸誤差尺寸誤差 ：實際尺寸與理論設計尺寸之差；實際尺寸與理論設計尺寸之差；上偏差上偏差 ：最大極限尺寸與基本尺寸之差；符號：最大極限尺寸與基本尺寸之差；符號：ES,es下偏差下偏差 ：最小極限尺寸與基本尺寸之差；符號：最小極限尺寸與基本尺寸之差；符號：EI,eiesESe eiEI尺寸公差：尺寸公差：最大極限尺寸與最小極限尺寸之差；最大極限尺寸與最小極限尺寸之差；即允許的尺寸變動量。即允許的尺寸變動量。ES-EIes-ei 公差公差 =Lmax-LminLmax孔孔=ES-EI=es-ei5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表

20、面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)零線：零線：代表基本尺寸所在位置的一條直線；代表基本尺寸所在位置的一條直線；公差帶：公差帶：由代表上、下偏差的兩條直線所限定的區(qū)域；由代表上、下偏差的兩條直線所限定的區(qū)域；軸軸LLmax軸軸Lmin軸軸零線零線+0 0-零線零線L LESEI孔公差帶孔公差帶esei軸公差帶軸公差帶國標規(guī)定：國標規(guī)定：孔與軸各有孔與軸各有28個，分別用如下符號表示：個，分別用如下符號表示：孔：孔：A、B、C、CD、D、E、EF、F、FG、G、H、JS、K、M、N、P、R、S、T、U、V、W、X、Y、Z、ZA、ZB、ZC軸：軸：a、b、c、cd、d、e、ef、f、fg、g、h、js、k、m、n、

21、p、r、s、t、u、v、w、x、y、z、za、zb、zc基本偏差：基本偏差：標準表列的，用于確定公差帶相對于零線位置標準表列的，用于確定公差帶相對于零線位置 的上偏差或下偏差，一般為靠近零線的那個偏差的上偏差或下偏差，一般為靠近零線的那個偏差5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)BCCDDEEFAFFGGHKMNPRSTUVXYZZAZBZCJS孔孔+0 0-基本尺寸基本尺寸bccddeefaffgg hkmnp rs tuvxyzzazbzcjs軸軸+0 0-基本尺寸基本尺寸基本偏差系列基本偏差系列呈正態(tài)分布5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合

22、、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)配合：配合：基本尺寸相同，相互結(jié)合的孔與軸公差帶之間的關(guān)系基本尺寸相同，相互結(jié)合的孔與軸公差帶之間的關(guān)系間隙或過盈：間隙或過盈：孔的尺寸減去相配合軸的尺寸所得代數(shù)差；孔的尺寸減去相配合軸的尺寸所得代數(shù)差；間隙：間隙：代數(shù)差為代數(shù)差為“+”，孔孔 軸；軸；過盈：過盈：代數(shù)差為代數(shù)差為“-”，孔孔 軸，用于可動聯(lián)接，如活動鉸鏈；軸，用于可動聯(lián)接，如活動鉸鏈；孔孔 軸，用于靜聯(lián)接，如火車輪與軸。軸，用于靜聯(lián)接，如火車輪與軸?？赡苡虚g隙，也可能具有過盈。用于可能有間隙，也可能具有過盈。用于要求具有良好的同軸性而又便于拆裝要求具有良好的同軸性而又便于拆裝的靜聯(lián)接，如齒輪與軸；的靜聯(lián)

23、接，如齒輪與軸；最大間隙最大間隙:X:Xmax max=孔孔maxmax-軸軸minmin最小間隙最小間隙:X:Xmin min=孔孔minmin-軸軸max max 最大過盈最大過盈:Y:Ymax max=孔孔minmin-軸軸max max 最小過盈：最小過盈：Y Ymin min=孔孔maxmax-軸軸min min 5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)間隙間隙配合配合孔公差帶孔公差帶軸公差帶軸公差帶孔公差帶孔公差帶軸公差帶軸公差帶孔公差帶孔公差帶軸公差帶軸公差帶孔公差帶孔公差帶軸公差帶軸公差帶過盈過盈配合配合過過渡渡配配合合孔公差帶孔公差帶軸公差帶軸

24、公差帶孔公差帶孔公差帶軸公差帶軸公差帶孔公差帶孔公差帶YmaxXmaxYmaxXmaxYmaxXmaxYmaxYmaxXminXmaxXmin=0Ymin=0軸公差帶軸公差帶XmaxYmin5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)零線零線DH孔公差孔公差kjshgefrpms間隙配合間隙配合過渡配合過渡配合過盈配合過盈配合配合配合基準制基準制基孔制配合：基孔制配合：孔是基準孔，下偏差孔是基準孔，下偏差EI=0，代號為代號為:H ，通過改變軸公差帶來獲得不同配合特性。通過改變軸公差帶來獲得不同配合特性?；字婆浜匣字婆浜匣S制配合基軸制配合應用廣泛應用廣泛 ，可

25、減少孔加工刀具，可減少孔加工刀具 5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)零線零線hD軸軸公差公差KJSHGEFRPMS間隙配合間隙配合過渡配合過渡配合過盈配合過盈配合基軸制配合：基軸制配合：軸是基準軸，上偏差軸是基準軸，上偏差es=0，代號為代號為:h ，通過改變孔公差帶來獲得不同配合特性。通過改變孔公差帶來獲得不同配合特性。5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)基孔制常用與優(yōu)先配合的選用基孔制常用與優(yōu)先配合的選用基軸制常用與優(yōu)先配合的選用基軸制常用與優(yōu)先配合的選用二、二、表面粗糙度表面粗糙度輪廓峰谷線輪廓峰谷線輪廓峰頂線輪廓

26、峰頂線輪廓峰高輪廓峰高yp輪廓谷深輪廓谷深yv中線中線lyx定義：定義：零件表面的微觀幾何形狀誤差稱為零件表面的微觀幾何形狀誤差稱為表面粗糙度表面粗糙度特征：特征：加工后零件表面留下的微細而凹凸不平的刀痕。加工后零件表面留下的微細而凹凸不平的刀痕。評定參數(shù)：評定參數(shù)：輪廓算術(shù)平均偏差輪廓算術(shù)平均偏差-取樣長度取樣長度l內(nèi)，被測輪廓內(nèi)，被測輪廓 上各點至輪廓中線偏居絕對值的算術(shù)平均值：上各點至輪廓中線偏居絕對值的算術(shù)平均值：5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)0.012 0.025 0.05 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 3.2 6.3 12.5 2

27、5 50 100 表表9-3 用不同加工方法得到的用不同加工方法得到的Ra 加工方法加工方法表面粗糙度表面粗糙度 Ra m精精 粗粗刨削刨削鉆孔鉆孔鉸孔鉸孔精精 粗粗鏜孔鏜孔精精 粗粗車車精精 粗粗磨磨精精 粗粗研磨研磨滾、銑滾、銑精精 粗粗Ra愈小，零件的加工成本愈高。愈小，零件的加工成本愈高。表面粗糙度對零件功能有重要的影響。例如：表面粗糙度對零件功能有重要的影響。例如：1.對摩擦磨損的影響對摩擦磨損的影響摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)Ra零件表面愈粗糙，摩擦系數(shù)愈大。但光滑到一定程度時，潤滑油被擠出，產(chǎn)生親和力反而使摩擦系數(shù)增大。2.對疲勞強度的影響對疲勞強度的影響零件表面愈粗糙，在刀痕根部愈容易零件

28、表面愈粗糙，在刀痕根部愈容易產(chǎn)生應力集中，使疲勞強度降低。產(chǎn)生應力集中，使疲勞強度降低。3.對耐腐蝕的影響對耐腐蝕的影響4.對結(jié)合處密封性能的影響對結(jié)合處密封性能的影響5.對振動和噪聲的影響等等對振動和噪聲的影響等等零件表面愈粗糙，在刀痕根部愈容易產(chǎn)生腐蝕滲透。零件表面愈粗糙，在刀痕根部愈容易產(chǎn)生腐蝕滲透。零件表面愈光滑，密封性能愈好。零件表面愈光滑，密封性能愈好。零件表面愈粗糙，振動和噪聲愈大。如滾動軸承。零件表面愈粗糙，振動和噪聲愈大。如滾動軸承。5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)三、三、優(yōu)先數(shù)系優(yōu)先數(shù)系優(yōu)先數(shù)系優(yōu)先數(shù)系是國際上統(tǒng)一的數(shù)值分級制度，是一

29、種無量綱的分級系數(shù)，適用于各種量值的分級。在確定產(chǎn)品的參數(shù)或參數(shù)系列時，應該最大限度采用。產(chǎn)品的產(chǎn)品的主要參數(shù)主要參數(shù)如：如：型號、直徑、轉(zhuǎn)速、承載量和功率等按優(yōu)先數(shù)系形成系列，便于組織生產(chǎn)和降低成本，以實現(xiàn)產(chǎn)品的標準化和系列化。優(yōu)先數(shù)系是一個以公比為：優(yōu)先數(shù)系是一個以公比為：qr=10 的十進等比級數(shù)，的十進等比級數(shù)，rGB321-80規(guī)定了四個優(yōu)先數(shù)系的基本系列：規(guī)定了四個優(yōu)先數(shù)系的基本系列：R5:q5=10 1.6 5R10:q10=10 1.25 10R20:q20=10 1.12 20R40:q40=10 1.06 405-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面粗糙度和

30、優(yōu)先系數(shù) 優(yōu)先數(shù)：優(yōu)先數(shù)：由由公比分別為10的5、10、20、40、80次方根，且項值中含有10的整數(shù)冪的理論等比數(shù)列導出的一組近似等比的數(shù)列。優(yōu)先數(shù)系的基本系列優(yōu)先數(shù)系的基本系列 R5 1.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.00 R10 1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00 1.00 1.12 1.25 1.40 1.60 1.80 2.00 2.24 2.50 2.80 3.15 3.55 4.00 4.50 5.00 5.60 6.30 7.10 8.00 9.00 10.00 1.00 1.06

31、 1.12 1.18 1.25 1.32 1.40 1.50 1.60 1.70 1.801.90 2.00 2.12 2.24 2.36 2.50 2.65 2.80 3.00 3.15 3.353.55 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00 5.30 5.60 6.00 6.306.70 7.10 7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00R40 R20 優(yōu)先數(shù)優(yōu)先數(shù)-表中任意一個數(shù)值。表中任意一個數(shù)值。大于大于10的優(yōu)先數(shù)，可將表數(shù)值分別乘以的優(yōu)先數(shù)，可將表數(shù)值分別乘以10、100、1000。5-6 公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先系數(shù)公差與配合、表面

32、粗糙度和優(yōu)先系數(shù)5-7 機械零件的工藝性及標準化機械零件的工藝性及標準化一、一、工藝性工藝性零設要零設要件計求件計求使用要求使用要求-具備所要求的工作能力；具備所要求的工作能力；制造要求制造要求-制造工藝可行，成本低；制造工藝可行，成本低；零件工藝性良好的標志：零件工藝性良好的標志：在具體的生產(chǎn)條件下，零件要便于加工且加工費用低。在具體的生產(chǎn)條件下，零件要便于加工且加工費用低。工藝性的基本要求：工藝性的基本要求：1)毛坯選擇合理毛坯選擇合理制備方法：制備方法：選用型材、鑄造、鍛造、沖壓和焊接等。選用型材、鑄造、鍛造、沖壓和焊接等。毛坯選擇與生產(chǎn)批量、材料性能和加工可能性有關(guān)，毛坯選擇與生產(chǎn)批量

33、、材料性能和加工可能性有關(guān)，單件或小批量生產(chǎn)時，選用棒料、板材、型材或焊件；單件或小批量生產(chǎn)時，選用棒料、板材、型材或焊件；大批量生產(chǎn)時，往往選用鑄造、鍛造、沖壓等方法。大批量生產(chǎn)時，往往選用鑄造、鍛造、沖壓等方法。2)結(jié)構(gòu)簡單合理結(jié)構(gòu)簡單合理 最好采用平面、柱面、螺旋面等簡單表面極其組合；最好采用平面、柱面、螺旋面等簡單表面極其組合；盡量減少加工面數(shù)和加工面積；盡量減少加工面數(shù)和加工面積；3)合理的制造精度和表面粗糙度合理的制造精度和表面粗糙度 零件的加工成本隨精度和表面粗糙度的提高而急劇增加。零件的加工成本隨精度和表面粗糙度的提高而急劇增加。在滿足使用要求的前提下，盡量采用較低的精度和表面

34、質(zhì)量。在滿足使用要求的前提下，盡量采用較低的精度和表面質(zhì)量。盡量采用標準件；盡量采用標準件；增加相同形狀、相同元素的數(shù)量；增加相同形狀、相同元素的數(shù)量；直徑、圓角半徑、配合、螺紋、鍵、齒輪模數(shù)等4)盡量減小零件的加工量盡量減小零件的加工量 毛坯形狀和尺寸應盡量接近零件本身的形狀和尺寸。毛坯形狀和尺寸應盡量接近零件本身的形狀和尺寸。力求使少或無切削加工，節(jié)約材料、降低成本。力求使少或無切削加工，節(jié)約材料、降低成本。盡量采用精密鑄造、精密鍛造、冷軋、冷擠壓、粉末冶金等盡量采用精密鑄造、精密鍛造、冷軋、冷擠壓、粉末冶金等 先進工藝滿足上述要求。先進工藝滿足上述要求。欲設計出工藝性良好的零件，設計者必

35、須虛心向工藝技術(shù)人員和一線工人學習，在實踐中積累經(jīng)驗。5-7 機械零件的工藝性及標準化機械零件的工藝性及標準化二、二、標準化標準化內(nèi)容：內(nèi)容：1 1)產(chǎn)品品種規(guī)格的系列化產(chǎn)品品種規(guī)格的系列化 將同一類產(chǎn)品的主要參數(shù)、型式、尺寸、基本結(jié)將同一類產(chǎn)品的主要參數(shù)、型式、尺寸、基本結(jié) 構(gòu)等依次分檔，制成系列化產(chǎn)品，以較少的規(guī)格構(gòu)等依次分檔，制成系列化產(chǎn)品，以較少的規(guī)格 品種滿足用戶的廣泛要求。品種滿足用戶的廣泛要求。定義：定義：標準化是在經(jīng)濟、技術(shù)、科學及管理等社會實踐中，標準化是在經(jīng)濟、技術(shù)、科學及管理等社會實踐中，對重復事務和概念，通過制定、發(fā)布和實施標準，以對重復事務和概念，通過制定、發(fā)布和實施

36、標準，以 獲得最佳秩序和效益。獲得最佳秩序和效益。2)零部件的通用化零部件的通用化 將用途、結(jié)構(gòu)相近的零部件（如軸承、螺栓），經(jīng)將用途、結(jié)構(gòu)相近的零部件（如軸承、螺栓），經(jīng) 過統(tǒng)一后實現(xiàn)互換；過統(tǒng)一后實現(xiàn)互換；3)產(chǎn)品質(zhì)量標準化產(chǎn)品質(zhì)量標準化 要保證產(chǎn)品質(zhì)量合格和穩(wěn)定，就必須做好設計、加要保證產(chǎn)品質(zhì)量合格和穩(wěn)定，就必須做好設計、加 工工藝、裝配檢驗、包裝儲運等環(huán)節(jié)的標準化。工工藝、裝配檢驗、包裝儲運等環(huán)節(jié)的標準化。5-7 機械零件的工藝性及標準化機械零件的工藝性及標準化基本特征：基本特征：統(tǒng)一、簡化。統(tǒng)一、簡化。意義：意義：1)制造上可以實現(xiàn)專業(yè)化大批量生產(chǎn)，既可提高產(chǎn)品制造上可以實現(xiàn)專業(yè)化大

37、批量生產(chǎn)，既可提高產(chǎn)品 質(zhì)量，又能降低成本；質(zhì)量，又能降低成本；2)設計方面可減少設計工作量；設計方面可減少設計工作量；3)管理維修方面可減少庫存量，便于更換損壞的零件管理維修方面可減少庫存量，便于更換損壞的零件標準化是組織社會化大生產(chǎn)的重要手段，是實施科學管理的基礎，也是對產(chǎn)品設計的基本要求之一。通過標準化的實施，以獲得最佳的社會經(jīng)濟成效。標準層次：標準層次：國家標準、行業(yè)標準、地方標準、企業(yè)標準。國家標準、行業(yè)標準、地方標準、企業(yè)標準。推薦性標準推薦性標準（GB/T）-鼓勵企業(yè)自愿采用。鼓勵企業(yè)自愿采用。標準標準性質(zhì)性質(zhì)強制標準強制標準（GB）-必須強制執(zhí)行；必須強制執(zhí)行；作為設計人員，要求必須熟悉現(xiàn)行的相關(guān)標準，學會查詢和使用標準資料。無論設計何種產(chǎn)品，必須遵循相關(guān)標準。5-7 機械零件的工藝性及標準化機械零件的工藝性及標準化