齿轮及轴的几何精度设计
学生作品
所属学院：
专业：机械工程及自动化
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传动轴设计准备工作——明确问题的提出及研究目的1．问题提出：
零件的几何精度直接影响零件的使用性能，而零件的配合表面和非配合表面的精度要求高低各不相同；即便是配合表面，其工作性质不同，提出进度要求及公差项目也不相同，针对车床传动轴进行几何精度设计。
2．专题研究的目的：
（1）理解零件几何精度对其使用性能的影响；
（2）根据零件不同表面的工作性质及要求提出相应的公差要求；（3）掌握正确的零件公差标注方法；
（4）掌握零件的几何精度设计方法。
车床传动轴的几何设计要求——研究内容
1.完成图1所示传动轴零件的几何精度设计。
（1）对轴上各部分的作用进行分析研究；
（2）对零件各表面主要部分的技术要求进行分析研究；
（3）根据零件不同表面的工作性质及要求，提出相应的公差项目及公差值；包括传动轴的尺寸精度设计、形状精度设计、位置精度设计及表面粗糙度。
2.把公差正确的标注在零件图上。
图1 传动轴 工作安排
1.查阅资料了解传动轴各部位的作用；
2.根据相关资料及所学知识设计相应的尺寸及公差要求；
3.绘制传动轴零件图；
4.在零件图上准确地标出相应的尺寸及公差要求；
5.总结上述过程，完成研究报告。
组员分工
1.查阅资料——
2.设计尺寸及公差要求——
3.绘制零件图——
4.制作报告——
技术要求
一、传动轴的作用：
车床传动轴多用于传动，两端圆柱面与轴承配合。
轴肩的位置是
② ①
③
④
⑤
⑥
⑦
为了便于轴与轴上零件的装配，键槽通过与键配合实现扭矩的传递。
由给定传动轴的零件图可知，各阶梯轴的基本尺寸均已给出，但在设计时，我们要根据轴所受的转矩来初步估算，然后再按轴上零件的配合方案和定位要求，从而逐一确定各段直径。
在此过程中，我们需注意以下几点：（1）轴上装配标准件的轴段（如图1中①、③、⑤、⑦），其直径必须符合标准件的标准直径系列值。
（2）与一般零件（如齿轮、带轮等）相配合的轴段（该轴中无此段），其直径应与相配合的零件毅孔直径相一致，井采用标准尺寸（GB2822－－81）。
而不与零件相配合的轴段（如图1中②、④、⑥），其直径可不取标准尺寸。
3）起定位作用的轴肩称力定位轴肩（如图1中①与②、③与④之间的轴肩），其高度按相关的原则确定。
为便于轴上零件安装而设置的非定位轴肩，其高度一般取1~~3mm。
二、基准的选择及加工工艺：
1、定位基准的选择①粗基准的选择：轴类零件粗基准一般选择外圆表面。
这样，一方面可方便装夹，同时也容易获得较大的支撑刚度。
②精基准的选择：轴类零件的精基准在可能的情况下一般都选择轴两端面中心孔。
这是因为轴类零件的各主要表面的设计基准都是轴线，选择中心孔作精基准，既可满足基准重合的要求，又可满足基准统一的要求。
当不能选中心孔作为精基准时，可采用轴的外表面或轴的外表面加一中心孔作为精基准。
对精度要求不高的轴，为了减少加工工序，增加支撑刚度，一般选择轴的外圆作精基准。
2、工艺路线：轴类零件主要表面加工的工艺路线如下：下料（圆
棒料毛坯）~~车端面、打中心孔~~粗车各外圆表面~~正火或调质~~修研中心孔~~半精车和精车各外圆表面、车螺纹~~铣键槽~~淬火~~修研中心孔~~粗、精磨外圆~~检验。
设计结果
一、尺寸设计：
1.主轴两段Φ17的圆柱面与轴承过盈配合，采用基轴制。
为保证过盈，上偏差取+0.012下偏差取+0.001。
2.键槽所在Φ24圆柱面为过盈配合，上偏差设置+0.015下偏差设置+0.002。
二、表面粗糙度设计：
车床主轴的工作面为Φ17的圆柱面与中间的Φ24圆柱面。
圆柱面承受载荷较大且属于摩擦面，表面粗糙度要求Ra1.6。
键槽所在圆柱面为工作面，表面粗糙度要求为Ra3.2。
轴肩为了便于轴与轴上零件的装卸，表面粗糙度要求Ra1.6。
三、形状位置精度设计
1.两段的圆柱面与键槽圆柱面和轴承配合有圆柱度要求，并且圆柱面间为装配关系有同轴度要求。
为便于检测采取径向圆跳动0.015。
2.两个键槽用于实现扭矩传输所以其对于AB两个基准面的对称度为0.03
传动轴零件图
齿轮设计准备工作——明确问题的提出及研究目的
1．问题提出：
零件的几何精度直接影响零件的使用性能，而零件的配合表面和非配合表面的精度要求高低各不相同；即便是配合表面，其工作性质不同，提出进度要求及公差项目也不相同，针对车床主轴箱齿轮进行几何精度设计。
2．专题研究的目的：
（1）理解零件几何精度对其使用性能的影响；
（2）根据零件不同表面的工作性质及要求提出相应的公差要求；（3）掌握正确的零件公差标注方法；
（4）掌握零件的几何精度设计方法。
车床主轴箱齿轮设计要求——研究内容
1.完成图1所示齿轮零件的几何精度设计。
（1）对零件各表面主要部分的技术要求进行分析研究；
（2）根据零件不同表面的工作性质及要求，提出相应的公差项目及公差值；包括齿轮的尺寸精度设计、形状精度设计、位置精度设计及表面粗糙度。
2.把公差正确的标注在零件图上。
工作安排
1.查阅资料了解车床主轴箱齿轮各部位的作用；
2.根据相关资料及所学知识设计相应的尺寸及公差要求；
3.绘制齿轮零件图；
4.在齿轮零件图上准确地标出相应的尺寸及公差要求；
5.总结上述过程，完成研究报告。
组员分工
1.查阅资料——
2.设计尺寸及公差要求——
3.绘制零件图——
4.制作报告——
技术要求
车床主轴箱齿轮主要用于降低主轴转速，增加扭矩。
一般车床主轴箱齿轮属于中速、中载荷的一般齿轮。
其性能要求顺序为：圆周速度=齿面载荷分布均匀性>运动准确性。
设计结果
一、尺寸设计：
1.为保证齿轮啮合时存在顶隙，在齿顶圆直径采取上偏差为零的设计，公差为IT1，查表得下偏差为0.22。
2.为保证孔与轴的小过盈配合40孔公差为IT7，选用基孔制，下偏差为0，查表得上偏差为0.025。
二、表面粗糙度设计：
1.齿轮的工作表面为齿面。
要保证传动的平稳性，同时减小摩擦等要求，齿面应采用零件最高的表面粗糙度要求，即选择Ra3.2
2.主轴箱齿轮与主轴为过盈配合，且其孔的内表面为摩擦表面，应采取高的表面粗糙度要求。
选择
3.2
3.齿轮外端面A的运动精度要求高于齿轮外端面B，故其表面粗糙度要求高与B，故选择Ra6.4
三、形状位置精度设计：
为检测齿轮端面A采用跳动公差中的端面圆跳动。
这样同时保证了端面与轴线的垂直度要求与齿轮轴向的圆柱度要求。
齿轮零件图
参考文献
【1】《机械制造技术基础》【M】.21世纪高等院校机械设计制造及其自动化专业系列教材.第五章，第五节.
【2】黄劲枝.《机械设计基础》【M】.高职高专机电工程类规划教材.第九章，第十二章.
【3】梁旭坤.《机械制造基础.1,公差配合材料热加工分册》【M】. 【4】何永熹. 《几何精度规范学(第2版)》【M】. 高等学校机械基
础课程系列教材.11~17页，20~24页.
【5】《齿轮设计手册》【M】.第一章，第十一章.
【6】廖念钊.《互换性与测量技术基础》【M】.中国测量出版社，第四版.
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