公差与配合 第5章

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1、第5章表面粗糙度5.1概述5.2表面粗糙度的评定参数5.3表面粗糙度的标注5.4表面粗糙度的选择5.5表面粗糙度的测量思考题与习题5.1概述5.1.1表面粗糙度的概念经过机械加工或用其他加工方法获得的零件表面，由于加工过程中的塑性变形、机床的高频振动以及刀具在加工表面留下的切削痕迹等原因，零件的表面不可能是绝对光洁的。在零件加工表面存在几何形状误差，其中一种是由较小间距和微小峰谷形成的微观几何形状误差，即表面粗糙度。表面粗糙度值越小，零件表面越光洁。零件加工表面形成的几何形状误差除表面粗糙度外，还有形状误差（宏观几何形状

2、误差）和表面波度，如图5-1所示。通常，按相邻两波峰或两波谷的波距来划分，波距大于10mm的属于形状误差；波距小于1mm的属于表面粗糙度；波距介于1～10mm之间的属于表面波度。图5-1零件表面的几何形状误差5.1.2表面粗糙度对互换性的影响表面粗糙度对零件表面许多功能都有影响。其主要表现在以下几个方面：1.配合性质对于有配合要求的零件表面，由于相对运动会导致微小的波峰磨损，从而影响配合性质。间隙配合：零件粗糙表面的波峰会很快磨去，导致间隙增大，影响原有的配合功能。过盈配合：在装配零件时会将波峰挤平填入波谷，使

3、实际有效过盈量减小，降低了联结强度。过渡配合：零件会在使用和拆装过程中发生磨损，使配合变松，降低了定位和导向的精度。2.耐磨性相互接触的表面由于存在微观几何形状误差，只能在轮廓峰顶处接触，实际有效接触面积减小，导致单位面积上压力增大，表面磨损加剧；但过于光（即表面粗糙度值过小）的零件表面，由于金属分子间的吸附作用，接触表面的润滑油被挤掉形成干摩擦，也会使摩擦系数增大而加剧磨损。3.耐腐蚀性由于腐蚀性气体或液体容易积存在波谷底部，腐蚀作用便从波谷向金属零件内部深入，造成锈蚀，因此零件表面越粗糙，波谷越深，腐蚀越严重。

4、4.抗疲劳强度零件粗糙表面的波谷处，在交变载荷、重载荷作用下易引起应力集中，使抗疲劳强度降低。此外，表面粗糙度对接触刚度、结合面的密封性、零件的外观、零件表面导电性等都有影响。因此为保证零件的使用性能和互换性，在设计零件几何精度时必须提出合理的表面粗糙度要求。5.2表面粗糙度的评定参数我国现行的表面粗糙度标准有《产品几何技术规范表面结构轮廓法表面结构的术语、定义及参数》（GB/T3505—2000）、《表面粗糙度参数及其数值》（GB/T1031—1995）、《机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法》（GB/T131—19

5、93）。5.2.1基本术语及定义1.取样长度（lr）取样长度是用于判别被评定轮廓的不规则特征的x轴方向上的长度，即具有表面粗糙度特征的一段基准线长度。x轴的方向与轮廓总的走向一致，一般应包括5个以上的波峰和波谷，如图5-2所示。规定和限制这段长度是为了限制和减弱表面波度对表面粗糙度测量结果的影响。2.评定长度（ln）评定长度是用于判别被评定轮廓的x轴方向上的长度。它可包括一个或几个取样长度，如图5-2所示。由于零件表面粗糙度不一定均匀，在一个取样长度上往往不能合理地反映该表面粗糙度的特性，因此要取几个连续取样长度，一般

6、取ln=5lr。若被测表面比较均匀，可选ln＜5lr；若被测表面均匀性差或测量精度要求高，可选ln＞5lr。图5-2取样长度和评定长度3.轮廓中线轮廓中线是具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。它有轮廓的最小二乘中线和轮廓的算术平均中线两种。1）轮廓的最小二乘中线（m）轮廓的最小二乘中线是指在取样长度内，使轮廓线上各点轮廓偏距zi的平方和最小的线，即min()，如图5-3所示。图5-3轮廓的最小二乘中线轮廓偏距z是指测量方向上，轮廓线上的点与基准线之间的距离，如图5-4所示。对实际轮廓来说，基准线和评定长度内轮廓总的走向

7、之间的夹角α是很小的，故可认为轮廓偏距是垂直于基准线的。轮廓偏距有正、负之分：在基准线以上,轮廓线和基准线所包围的部分是材料的实体部分，这部分的z值为正；反之为负。图5-4轮廓偏距2）轮廓的算术平均中线轮廓的算术平均中线是指在取样长度内划分实际轮廓为上、下两部分，且使两部分面积相等的基准线，如图5-5所示，用公式表示为式中:Fi——轮廓峰面积；——轮廓谷面积。(5-1)图5-5轮廓的算术平均中线最小二乘中线从理论上讲是理想的、惟一的基准线，但在轮廓图形上确定最小二乘中线的位置比较困难，因此只用于精确测量。轮廓算术平

8、均中线与最小二乘中线差别很小，通常用图解法或目测法就可以确定，故实际应用中常用轮廓的算术平均中线代替最小二乘中线。当轮廓很不规则时，轮廓的算术平均中线不是惟一的。4.轮廓峰顶线轮廓峰顶线是指在取样长度内，平行于基准线并通过轮廓最高点的线，如图5-6所示。图5-6轮廓峰顶线与轮廓谷底