1、第第六六章表面粗糙度的設計與檢測章表面粗糙度的設計與檢測基本內容：基本內容：掌握表面粗糙度的基本概念，掌握表面粗糙度的基本概念，表面粗糙度的評定、選用、標注及測量。表面粗糙度的評定、選用、標注及測量。重點內容：重點內容：表面粗糙度的評定、選用及標表面粗糙度的評定、選用及標注。注。難點內容：難點內容：表面粗糙度的評定、選用。表面粗糙度的評定、選用。操作技能：操作技能：表面粗糙度的測量表面粗糙度的測量。1234基本概念基本概念n零件表面的形貌可分為三種情況：零件表面的形貌可分為三種情況：(1)表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其波距小

2、于波距小于1mm。屬于微觀幾何形狀誤差。屬于微觀幾何形狀誤差。(2)表面波紋度：零件表面中峰谷的其波距在表面波紋度：零件表面中峰谷的其波距在110mm之間之間的的不平程度稱為波紋度。會引起零件運轉時的振動、噪聲，特不平程度稱為波紋度。會引起零件運轉時的振動、噪聲，特別是對旋轉零件（如軸承）的影響是相當大的。別是對旋轉零件（如軸承）的影響是相當大的。(3)形狀誤差形狀誤差 ：零件表面中峰谷的其波距大于：零件表面中峰谷的其波距大于10mm的不平程的不平程度屬于宏觀形狀誤差。度屬于宏觀形狀誤差。 表面粗糙度對零件性能的影響表面粗糙度對零件性能的影響n影響零件的耐磨性。影響零件的耐磨性。n影響配合性質

3、的穩定性。影響配合性質的穩定性。n影響零件的疲勞強度。影響零件的疲勞強度。n影響零件的抗腐蝕性。影響零件的抗腐蝕性。n影響零件的密封性。影響零件的密封性。n對零件的外觀、測量精度、表面光學性能、對零件的外觀、測量精度、表面光學性能、導電導熱性能和膠合強度等也有著不同程度導電導熱性能和膠合強度等也有著不同程度的影響。的影響。 表面粗糙度的概念表面粗糙度的概念零件加工表面上具有較小間距和峰谷所組成的微觀零件加工表面上具有較小間距和峰谷所組成的微觀幾何特性稱為幾何特性稱為表面粗糙度表面粗糙度。（動畫）（動畫）表面粗糙度的基本術語（一）表面粗糙度的基本術語（一）表面粗糙度的基本術語（二）表面粗糙度的基

4、本術語（二）n取樣長度取樣長度lr：評定表面粗糙度所規定的一段基準線長評定表面粗糙度所規定的一段基準線長度。應與表面粗糙度的大小相適應。度。應與表面粗糙度的大小相適應。n評定長度評定長度 ln：評定長度一般按評定長度一般按5個取樣長度來確定。個取樣長度來確定。表面粗糙度的基本術語（三）表面粗糙度的基本術語（三）n評定表面粗糙度的基準線：評定表面粗糙度的評定表面粗糙度的基準線：評定表面粗糙度的一段參考線。有以下兩種：一段參考線。有以下兩種：n輪廓的最小二乘中線輪廓的最小二乘中線m：在取樣長度內，使輪在取樣長度內，使輪廓上各點至一條該線的距離平方和為最小。即：廓上各點至一條該線的距離平方和為最小。

5、即：n輪廓算術平均中線輪廓算術平均中線m ：在取樣長度內，將實際：在取樣長度內，將實際輪廓劃分上下兩部分，且使上下面積相等的直輪廓劃分上下兩部分，且使上下面積相等的直線線 。即：。即：F1+F3+F2n-1= F2+F4+F2nmin12niiZ表面粗糙度的評定參數（一）n國家標準國家標準GB/T1031-2009中規定了中規定了4個評定參數，個評定參數，其中有關幅度的參數其中有關幅度的參數2個，間距特性的參數有個，間距特性的參數有1個，混個，混合特性參數有合特性參數有1個，其中幅度參數是基本的。個，其中幅度參數是基本的。（1）輪廓算術平均偏差）輪廓算術平均偏差R a在取樣長度內，被測實際輪廓

6、上各點至輪廓中線距離絕在取樣長度內，被測實際輪廓上各點至輪廓中線距離絕對值的平均值，即對值的平均值，即 dxxZlRalrr0)(1niiXZnRa1)(1表面粗糙度評定參數（三）表面粗糙度評定參數（三）間距參數和混合參數間距參數和混合參數表面粗糙度（評定參數）的選擇表面粗糙度（評定參數）的選擇n評定參數的選擇：如無特殊要求，一般僅選用評定參數的選擇：如無特殊要求，一般僅選用幅幅度參數度參數。推薦優先選用。推薦優先選用R a值值(表表6.2），因為），因為R a能充分反映零件表面輪廓的特征。以下情況下例能充分反映零件表面輪廓的特征。以下情況下例外：外：n當表面過于粗糙（當表面過于粗糙（R a6

7、.3m）或過于光滑（或過于光滑（ R a 0.025 m ）時，可選用）時，可選用z ，因為此范圍因為此范圍便于選擇用于測量便于選擇用于測量z（表（表6.3）的儀器測量。）的儀器測量。n當零件材料較軟時，因為當零件材料較軟時，因為R a一般采用觸針測量。一般采用觸針測量。n當測量面積很小時，如頂尖、刀具的刃部、儀表當測量面積很小時，如頂尖、刀具的刃部、儀表的小元件的表面，可選用的小元件的表面，可選用z值。值。表面粗糙度（參數值）的選擇表面粗糙度（參數值）的選擇n表面粗糙度參數值的表面粗糙度參數值的選擇原則選擇原則是：在滿足零件是：在滿足零件表面功能要求的前提下，盡量選取較大的參數表面功能要求的

8、前提下，盡量選取較大的參數值。值。 n一般原則一般原則：同一零件上，工作表面比非工作表：同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；摩擦表面比非摩擦表面要小；面粗糙度值小；摩擦表面比非摩擦表面要小；受循環載荷的表面要小；配合要求高、聯接要受循環載荷的表面要小；配合要求高、聯接要求可靠、受重載的表面粗糙度值都應小；同一求可靠、受重載的表面粗糙度值都應小；同一精度，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度精度，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度值要小。值要小。參數值的選用方法參數值的選用方法n可用類比法來確定。一般尺寸公差、表面形狀可用類比法來確定。一般尺寸公差、表面形狀公差小時，表面粗糙度參數值也小，

9、但也不存公差小時，表面粗糙度參數值也小，但也不存在確定的函數關系。如機床的手輪或手柄。在確定的函數關系。如機床的手輪或手柄。n一般情況下，它們之間有一定的對應關系，設一般情況下，它們之間有一定的對應關系，設幾何公差為幾何公差為T，尺寸公差為尺寸公差為IT，它們之間的關它們之間的關系可參照以下對應關系：系可參照以下對應關系：若若T0.6 IT，則則Ra0.05 IT； Rz 0.2 IT T0.4 IT，則則Ra0.025 IT； Rz 0.1 IT T0.25 IT，則則Ra0.012 IT； Rz 0.05 IT T0.25 IT，則則Ra0.15 T； Rz 0.6 T表面粗糙度的符號表面

10、粗糙度的符號n在圖樣上表示表面粗糙度的符號有三種：在圖樣上表示表面粗糙度的符號有三種：na為為基本符號基本符號，表示表面可以用任何方法，表示表面可以用任何方法獲得；獲得；b表示表面是用去除材料的方法獲表示表面是用去除材料的方法獲得的；得的；c表示表面是用不去除材料的方法表示表面是用不去除材料的方法獲得的。獲得的。 b 和和c是是擴展符號擴展符號。 a b c表面粗糙度的標注表面粗糙度的標注u表面粗糙度只表面粗糙度只標注一次標注一次。n粗糙度代號上的各種符號和數字的注寫和讀取方粗糙度代號上的各種符號和數字的注寫和讀取方向應與向應與尺寸尺寸的注寫和讀取方向一致的注寫和讀取方向一致。n粗糙度代號的尖

11、端必須從粗糙度代號的尖端必須從材料外材料外指向并接觸零件指向并接觸零件表面。表面。完整標注完整標注n輪廓幅度參數的標注輪廓幅度參數的標注完整圖形上標注極限值；完整圖形上標注極限值；表面粗糙度的標注表面粗糙度的標注l極限值判斷規則的標注極限值判斷規則的標注16%規則和最大規則；規則和最大規則；n傳輸帶和取樣長度、評定長度的標注傳輸帶和取樣長度、評定長度的標注表面紋理的標注表面紋理的標注p附加評定參數的標注附加評定參數的標注n加工余糧的標注加工余糧的標注標注舉例標注舉例18標注實例標注實例表面粗糙度的檢測表面粗糙度的檢測n比較法：比較法：將被測表面和表面粗糙度樣板直接進行比較，多將被測表面和表面粗

12、糙度樣板直接進行比較，多用于車間，評定表面粗糙度值較大的工件。用于車間，評定表面粗糙度值較大的工件。n光切法：光切法：利用光切原理，用雙管顯微鏡測量利用光切原理，用雙管顯微鏡測量。 常用于測量常用于測量Rz 為為0.560m。n干涉法：干涉法：利用光波干涉原理，用干涉顯微鏡測量。可測量利用光波干涉原理，用干涉顯微鏡測量。可測量Rz。n印模法：印模法：利用石臘、低熔點合金或其它印模材料，壓印在利用石臘、低熔點合金或其它印模材料，壓印在被測零件表面，放在顯微鏡下間接地測量被測表面的粗糙度。被測零件表面，放在顯微鏡下間接地測量被測表面的粗糙度。適用于笨重零件及內表面。適用于笨重零件及內表面。n針描法

13、針描法:n三維幾何表面測量三維幾何表面測量:第六章第六章 滾動軸承的精度設計滾動軸承的精度設計一、概述一、概述n作用作用：軸承是一種傳動支承部件，它既可以用于：軸承是一種傳動支承部件，它既可以用于支承旋轉的軸，又可以減少軸與支承部件之間的支承旋轉的軸，又可以減少軸與支承部件之間的摩擦力，廣泛地用于機械傳動中。摩擦力，廣泛地用于機械傳動中。n分類分類： n滑動軸承滑動軸承（銅軸瓦）：（銅軸瓦）：n滾動軸承滾動軸承 ：n按滾動體結構：球軸承、滾子軸承、滾針軸承按滾動體結構：球軸承、滾子軸承、滾針軸承n按承受載荷形式：向心軸承、推力軸承、向心推力按承受載荷形式：向心軸承、推力軸承、向心推力軸承軸承軸

14、承的作用及分類：軸承的作用及分類：2 2滾動軸承的組成滾動軸承的組成： n結構結構滾滾動軸承由內動軸承由內圈、外圈、圈、外圈、滾動體和保滾動體和保持架組成。持架組成。外圈外圈內圈內圈保持架保持架滾動體滾動體3 3滾動軸承的安裝形式：滾動軸承的安裝形式： n外圈與箱體上的軸承座配合，外圈與箱體上的軸承座配合，內圈與旋轉的軸頸配合。內圈與旋轉的軸頸配合。 n通常外圈固定不動通常外圈固定不動因而因而外圈與軸承座為較松配合；外圈與軸承座為較松配合；內圈隨軸一起旋轉內圈隨軸一起旋轉內圈內圈與軸也為不大的過盈量。與軸也為不大的過盈量。n 考慮到運動過程中軸會受熱考慮到運動過程中軸會受熱變形延伸，一端軸承應

15、能夠變形延伸，一端軸承應能夠作軸向調節；調節好后應軸作軸向調節；調節好后應軸向鎖緊。向鎖緊。4 4滾動軸承的結構特點滾動軸承的結構特點： n滾動軸承是一種標準件。滾動軸承是一種標準件。 n有內外兩種互換性。有內外兩種互換性。 n滾動軸承的精度要求很高。滾動軸承的精度要求很高。5 5有關滾動軸承的國標規定：有關滾動軸承的國標規定： n滾動軸承的國家標準不僅規定了滾動滾動軸承的國家標準不僅規定了滾動軸承本身的尺寸公差、旋轉精度（跳軸承本身的尺寸公差、旋轉精度（跳動公差等）、測量方法，還動公差等）、測量方法，還規定可與規定可與滾動軸承相配的箱體孔和軸頸的尺寸滾動軸承相配的箱體孔和軸頸的尺寸公差、幾何

16、公差和表面粗糙度。公差、幾何公差和表面粗糙度。二滾動軸承的精度設計二滾動軸承的精度設計包括滾動軸承制造的尺寸精度、幾包括滾動軸承制造的尺寸精度、幾何公差、表面粗糙度等。何公差、表面粗糙度等。公差等級：公差等級：n滾動軸承公差等級按尺寸精度和旋轉滾動軸承公差等級按尺寸精度和旋轉精度分級：精度分級：n向心軸承：其名稱和代號向心軸承：其名稱和代號由低到由低到高高分分別別為：為：0. 6.5.4. 2（GB/T307.3-2005）。n凡屬普通級的軸承，一般在軸承型號凡屬普通級的軸承，一般在軸承型號上不標注公差等級代號上不標注公差等級代號公差帶公差帶 n任何尺寸的公差帶由兩個因素決定任何尺寸的公差帶由

17、兩個因素決定：公差帶的寬窄和公差帶的位置公差帶的寬窄和公差帶的位置。滾動。滾動軸承的公差帶也不例外，其公差帶如軸承的公差帶也不例外，其公差帶如圖所示。圖所示。n軸承內、外徑公差帶的特點是軸承內、外徑公差帶的特點是：所有：所有公差帶都單向偏置在零線下方，即上公差帶都單向偏置在零線下方，即上偏差為偏差為0，下偏差為負值。，下偏差為負值。軸承內外徑公差帶圖：軸承內外徑公差帶圖：0654206542+0-+0-Dd軸承外徑Dmp的公差帶軸承內徑dmp的公差帶滾動軸承的基本尺寸及公差要求（滾動軸承的基本尺寸及公差要求（1 1）：）：n基本尺寸：基本尺寸：滾動軸承的基本尺寸是指滾動軸承的滾動軸承的基本尺寸

18、是指滾動軸承的內內徑徑d、外徑外徑D和和軸承寬度軸承寬度B。n軸承的配合尺寸：軸承的配合尺寸：由于軸承內、外圈均為薄壁結構，由于軸承內、外圈均為薄壁結構，制造和存放時易變形，但在裝配后能夠得到矯正。制造和存放時易變形，但在裝配后能夠得到矯正。為了便于制造，允許有一定的變形。為保證軸承與為了便于制造，允許有一定的變形。為保證軸承與結合件的配合性質，所限制的僅是內、外圈在其單結合件的配合性質，所限制的僅是內、外圈在其單一平面內的平均直徑，即一平面內的平均直徑，即軸承的配合尺寸軸承的配合尺寸。n外徑：外徑： Dmp=（Dsmax+Dsmin）/2n內徑：內徑： dmp=（dsmax+dsmin）/2

19、Dsmax、Dsmin為加工后測得的最大、最小單一外徑。為加工后測得的最大、最小單一外徑。dsmax、dsmin為加工后測得的最大、最小單一內徑。為加工后測得的最大、最小單一內徑。滾動軸承的基本尺寸及公差要求（滾動軸承的基本尺寸及公差要求（2 2）：）：n尺寸制造公差：尺寸制造公差：國家標準對軸承內徑和外徑國家標準對軸承內徑和外徑尺寸公差作了兩種規定：尺寸公差作了兩種規定：一是規定了內、外一是規定了內、外徑尺寸的最大值和最小值所允許的偏差徑尺寸的最大值和最小值所允許的偏差，即，即單一內、外徑偏差，其目的是為了限制變形單一內、外徑偏差，其目的是為了限制變形量；量；二是規定了內、外徑實際尺寸的最大

20、值二是規定了內、外徑實際尺寸的最大值和最小值的平均值偏差和最小值的平均值偏差，即單一平面平均內、，即單一平面平均內、外徑偏差，目的是用于軸承的配合。二者應外徑偏差，目的是用于軸承的配合。二者應符合國家符合國家。n滾動軸承的旋轉精度滾動軸承的旋轉精度：是指軸承內外圈的：是指軸承內外圈的徑徑向跳動公差向跳動公差；軸承內、外圈的端面對內孔軸軸承內、外圈的端面對內孔軸線的線的端面跳動公差端面跳動公差等。等。、滾動軸承精度等級的選擇、滾動軸承精度等級的選擇： 主要考慮以下幾點：主要考慮以下幾點：n機器功能對軸承部件的旋轉精度要求。機器功能對軸承部件的旋轉精度要求。一般一般這樣選取具體參見教材這樣選取具體

21、參見教材P140表表61）：）：n0：用于旋轉精度要求不高的一般機構中。用于旋轉精度要求不高的一般機構中。n6、5、4：用于旋轉精度要求較高或轉速較高用于旋轉精度要求較高或轉速較高 的機構中。的機構中。n2：用于高精度、高轉速的特別精密部件上。用于高精度、高轉速的特別精密部件上。n轉速的高低：轉速的高低：轉速高時，由于與軸承配合的轉速高時，由于與軸承配合的旋轉軸或孔可能隨軸承的跳動而跳動，勢必旋轉軸或孔可能隨軸承的跳動而跳動，勢必造成旋轉的不平穩，產生振動和噪音。因此，造成旋轉的不平穩，產生振動和噪音。因此，轉速高時，應選用精度高的軸承。轉速高時，應選用精度高的軸承。 5 5、滾動軸承的選擇：

22、、滾動軸承的選擇：n結構型式的選擇：結構型式的選擇：屬于機械零件的范屬于機械零件的范疇。主要對軸進行受力分析，確定軸承的疇。主要對軸進行受力分析，確定軸承的類型（向心、推力、向心推力）、軸承的類型（向心、推力、向心推力）、軸承的基本尺寸（內徑、外徑、軸承寬度）。基本尺寸（內徑、外徑、軸承寬度）。n軸承配合的精度計算：軸承配合的精度計算：軸承是根據工況選軸承是根據工況選用；與軸承相配合的軸頸、軸承座則需進用；與軸承相配合的軸頸、軸承座則需進行精度設計：包括配合性質的確定、形位行精度設計：包括配合性質的確定、形位公差的確定、表面粗糙度的確定等。這部公差的確定、表面粗糙度的確定等。這部分內容由互換性

23、解決。分內容由互換性解決。三滾動軸承配合的精度設計三滾動軸承配合的精度設計滾動軸承配合制：滾動軸承配合制： n滾動軸承與外圈相配合的部分采用滾動軸承與外圈相配合的部分采用基軸基軸制；制；與內圈相配合的軸采用與內圈相配合的軸采用基孔基孔制制。n軸承內圈與軸的配合是基孔制，滾動軸承軸承內圈與軸的配合是基孔制，滾動軸承內圈所有公差等級的內圈所有公差等級的都在零線的下都在零線的下方且上偏差為零方且上偏差為零。其主要原因是軸承配合。其主要原因是軸承配合的特殊要求。在大多數情況下，軸承的內的特殊要求。在大多數情況下，軸承的內孔要隨軸一起轉動，兩者之間的配合必須孔要隨軸一起轉動，兩者之間的配合必須有一定的過

24、盈。有一定的過盈。軸承配合軸承配合公差帶公差帶軸頸、軸承座配合公差軸頸、軸承座配合公差 等級的選擇：等級的選擇：n與滾動軸承相配合的孔、軸的公差等與滾動軸承相配合的孔、軸的公差等級與軸承的公差等級密切相關。一般級與軸承的公差等級密切相關。一般與與6、0軸承配合的軸，其公差等級多軸承配合的軸，其公差等級多為為IT5IT7，箱體孔多為箱體孔多為IT6IT8等。等。 配合性質的選擇：配合性質的選擇：n軸承配合性質的選擇即是確定與軸承軸承配合性質的選擇即是確定與軸承相配合的相配合的軸頸和軸承座軸頸和軸承座的基本偏差代的基本偏差代號。號。n選擇軸承配合性質的依據是：軸承內選擇軸承配合性質的依據是：軸承內

25、外圈所受的外圈所受的負載類型負載類型、軸承所受、軸承所受負載負載的大小的大小、軸承的、軸承的工作條件工作條件、與軸承相、與軸承相配合的孔和軸的配合的孔和軸的材料和裝卸要求材料和裝卸要求等。等。 負載類型負載類型： n局部負載：局部負載：作用于軸承上的合成作用于軸承上的合成徑向負載徑向負載與套與套圈相對靜止，即負載方向始終不變地作用在套圈相對靜止，即負載方向始終不變地作用在套圈滾道的局部圈滾道的局部上。通常采用小間隙配合或上。通常采用小間隙配合或過渡配合。過渡配合。n循環負載：循環負載：作用于軸承上的合成徑向負載與套作用于軸承上的合成徑向負載與套圈相對旋轉，即合成徑向負載順次作用在套圈圈相對旋轉

26、，即合成徑向負載順次作用在套圈的整個的整個上。通常采用過盈或較緊的過渡配上。通常采用過盈或較緊的過渡配合。合。n擺動負載：擺動負載：作用于軸承上的合成徑向負載與所作用于軸承上的合成徑向負載與所承載的套圈在一定區域內相對擺動，即合成徑承載的套圈在一定區域內相對擺動，即合成徑向負載經常變動地作用在套圈滾道的小于向負載經常變動地作用在套圈滾道的小于180的部分的部分上。上。負載類型示例：負載類型示例：負載的大小：負載的大小： n軸承在負載的作用下，套圈會發生變形，軸承在負載的作用下，套圈會發生變形，使配合面受力不均勻，引起松動。因此，使配合面受力不均勻，引起松動。因此，受重負載時配合應緊些，受輕負載時配合受重負載時配合應緊些，受輕負載時配合應松些。一般地，負載如下分類：應松些。一般地，負載如下分類：n輕負載：輕負載： P0.07Cn正常負載：正常負載：0.07CP0.15Cn重負載：重負載： P0.15C 其中：其中：C為軸承的額定負載，數據可以從有關手為軸承的額定負載，數據可以從有關手冊中查找。冊中查找。工作溫度：工作溫度： n軸承旋轉時，套圈的溫度經常高于相軸承旋轉時，套圈的溫度經常高于相鄰零件的溫度。軸承的內圈可能因熱鄰零件的溫度。軸承的內圈可能因熱脹而使配合變松；外圈會因熱脹而使脹而使