A. 圆度的定义
在“一文读懂圆柱度”中提到,圆柱度同时包含了三项:圆度、直线度和平行度。今天详谈圆度。
一、数学定义
圆度(Circularity, Roundness)用于控制球体、非球体(圆柱体、圆锥体等)零件的实际表面。圆度要求实际零件表面上每个圆(用平面去截取球体、圆柱体、圆锥体等,都能得到圆)上的所有点都在两个同心圆限定的区域内。这两个同心圆的半径差为圆度公差。
问题的关键在于如何确定这个截面圆。圆度用于控制球体时,需要找到一个点;圆度用于控制圆柱体或圆锥体时,需要找到一条不自相交的空间曲线。
在实际零件中,球体只能有模拟出的球心,不可能有理论上的理想球心,因此只说要找到一个点,而不说要找到球心。
在实际零件中,圆柱体和圆锥体也只能有模拟出的轴线,不可能有理论上的理想轴线,因此只说要找到一条空间曲线,而不说要找到轴线。
圆度的数学定义为:
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圆度的数学定义式
其中:
P带->是零件实际截面圆上的点;
A带->是位置向量。对于球体,它是上述的点;对于圆柱和圆锥,它是上述空间曲线上的某个点;
T带^是单位向量。对于球体,它从上述的点指向所有的球径方向;对于圆柱体和圆锥体,它与上述空间曲线相切于点A带->;
-是向量的减法运算符号;
.是向量的数量积符号;
| |(里层的)符号表示求向量的模(大小),外层的是绝对值符号;
r是从点(对于球体)或空间曲线上的点A带->(对于圆柱或圆锥)到公差带中间圆的径向距离;
<=是比较数值大小的“小于等于”符号;
t是圆度公差值,它决定了两个同心圆的半径差;
t/2是t的二分之一。
式(1)的几何意义:两个向量的数量积等于0,表示这两个向量互相垂直;这就表明点P带->落在与向量T带^垂直,并且经过点A带->的平面上。这个平面就用来截取球体、圆柱体、圆锥体,从而和零件实际表面相交出截面圆。这个截面圆当然不会是几何意义上理想的圆,于是就有了圆度问题。
式(2)的几何意义:点P带->到点A带->的距离,公差带中间圆的半径r,这两者的差值,不能大于公差值t(由图纸规定)的一半。
判断零件的实际表面是否满足圆度公差要求,就在于判断是否存在一个点(对于球体)或一条空间曲线(对于圆柱体和圆锥体)能满足上述要求。
二、图纸标注
圆度用于控制球体见图1。圆度用于控制圆柱体和圆锥体见图2。
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图1. 圆度用于控制球体(注意common center是前述的点,不是球心)
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图2. 圆度用于控制圆柱体和圆锥体(注意:这里的axis应该理解成前述的空间曲线)
三、应用场合
圆度可以实现图3所示的效果。
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图3. 圆度的控制效果
四、取值方法
ASME Y14.5默认采用包容原则,这样,圆度就等于直径公差(MMC状态下的Sm和LMC状态下的Sl,两者之间没有相对位置要求,详见之前的文章“尺寸公差和包容原则”。可以简单想象成小圆和大圆内切时,形成的最大间隙。参见图4)。
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图4. 包容原则下的圆度公差
ISO标准体系通过ISO 2768-2(对应的国标GB/T 1184)给出机加工件的默认圆度公差,其规定也是等于直径公差,但额外又要求不超过ISO 2768-2规定的圆跳动公差(参见表1)。
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表1. 圆度公差不能超过圆跳动公差
圆柱度注出值参考表2和图5。
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表2. 圆柱度公差值及应用举例
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图5. 圆度数值
根据实测及分析,在一般加工条件下,圆度误差占尺寸公差的30%以下,只有少数情况大于50%。也就是说,一般加工方法在保证尺寸公差的同时,也必然能保证相应的圆度精度。从图纸传达设计意图的角度看,考虑到ASME Y14.5和ISO 2768-2限定的圆度公差都等于直径公差,仅在“图3. 圆度的控制效果”所述情况下,才有必要注出圆度公差。
五、加工方法
外圆表面(轴)的常用加工方案:车削类、车磨类、特种加工类。
内圆表面(孔)的常用加工方案:车(镗)类、车(镗)磨类、钻扩铰类、拉削类和特种加工类。
常用加工方法能达到的圆度公差等级如表3.
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表3. 加工方法可达到的圆柱度公差等级
零件的切削加工往往不是一次到位的,而是逐步减少背吃刀量分阶段完成的。切削加工可分为5个阶段:粗加工、半精加工、精加工、精密加工、超精密加工。不过请注意,对于绝大多数零件,一般只经过前三个阶段,到精加工为止。
切削加工划分阶段能带来的优点有:
(1) 避免毛坯内应力的释放影响加工精度。毛坯粗加工一遍,待内应力释放平衡后再精加工,即可减少内应力释放导致的精度丧失。
(2) 粗加工时,背吃刀量较大,因此切削力大,需要的夹紧力也大,这些都会引起弹性变形和热变形,从而影响零件精度。粗加工提高生产效率,精加工保证精度。
(3) 粗加工时发现、暴露的毛坯缺陷,有助于尽早决定取舍,避免浪费。
(4) 粗加工可安排在精度较低的机床上(成本也较低)。精密机床仅用于精加工,也有利于机床长期保持较高精度。
(5) 便于有些零件需要安排热处理工序。
六、测量方法
圆度的测量方法见图6:
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图6. 圆度测量方法
测量每个截面时,都要先对中。然后将零件转动一周,通过探针的读数变化得出圆度值
B. 圆度和圆柱度分别是什么意思通俗一点!
1.圆度
圆度是表示零件上圆的要素实际形状,与其中心保持等距的情况。即通常所说的圆整程度。
圆度是限制实际圆对理想圆变动量的一项指标,其公差带是以公差值t为半径差的两同心圆之间的区域。
2.圆柱度
圆柱度是表示零件上圆柱面外形轮廓上的各点,对其轴线保持等距状况。
圆柱度是限制实际圆柱面对理想圆柱面变动量的一项指标。它的公差带是以公差值t为半径差的两个同轴圆柱面之间的区域。它控制了圆柱体横剖面和轴剖面内的各项形状公差,诸如圆度、轴线直线度,素线直线度等。使用时,一般标注了圆柱度就没有必要再标注圆度,直线度。如果一定要单独标注圆度、直线度,则其公差值必须小于圆柱度公差值,以表示设计上对径向或轴向形状公差提出进一步要求。
通常,圆柱度误差用圆度仪或配备计算机的三坐标测量装置检测,如果没有这些装置,最好不要使用圆柱度,此时可分别用圆度和圆柱面素线的平行度来代替使用。
用圆度和平行度来代替圆柱度时,应根据圆柱体的长径比确定圆度公差值与平行度公差值。
·当圆柱体长度大于其直径时,素线平行度公差值必须相应大于其圆度公差值。
·当圆柱体长度等于其直径时,素线平行度公差值与其圆度公差值也应相等。
·当圆柱体长度小于其直径时,素线平行度公差值必须相应小于其圆度公差值。
C. 同圆度是什么.和圆度,同心度,圆柱度有什么区别
同圆度就是同心度,或说同轴度,指阶梯轴上的某几个轴相对同一轴线的偏差;
圆度是指某一轴的任意截面投影的最大不圆度;
圆柱度是指某一轴是否有大小头,最大与最小处的误差.
D. 同轴度和圆度的符号分别是什么
0同轴度符号“Φ”,圆度符号“○”。
1、同轴度(proper alignment)
指理论正确位置即为基准轴线。
2、圆度(roundness )
别称磨圆度,是指工件的横截面接近理论圆的程度,最大半径与最小半径之差为0时,圆度为0。
(4)汽车维修中的圆度是同一截面上什么扩展阅读:
圆度测量方法主要有回转轴法、三点法、两点法、投影法和坐标法等。
1、回转轴法
回转轴法有传感器回转和工作台回转两种形式。前者适用于高精度圆度测量,后者常用于测量小型工件。按回转轴法设计的圆度测量工具称为圆度仪。
2、三点法
常将被测工件置于V形块中进行测量。测量时,使被测工件在V形块中回转一周,从测微仪(见比较仪)读出最大示值和最小示值,两示值差之半即为被测工件外圆的圆度误差。此法适用于测量具有奇数棱边形状误差的外圆或内圆。
3、两点法
常用千分尺、比较仪等测量,以被测圆某一截面上各直径间最大差值之半作为此截面的圆度误差。此法适于测量具有偶数棱边形状误差的外圆或内圆。
4、投影法
常在投影仪上测量,将被测圆的轮廓影像与绘制在投影屏上的两极限同心圆比较,从而得到被测件的圆度误差。此法适用于测量具有刃口形边缘的小型工件。
5、坐标法
一般在带有电子计算机的三坐标测量机上测量。按预先选择的直角坐标系统测量出被测圆上若干点的坐标值x、y,通过电子计算机按所选择的圆度误差评定方法计算出被测圆的圆度误差。
E. 汽车发动机圆度与圆柱度的定义
一般用来衡量气缸磨损的指标.在缸套内任一水平面中,直径最大点与最小点之差为圆度值.任一垂直截面最大尺寸与最小尺寸差为圆柱度(简单的说圆柱度是指某一轴轴向剖面是否有大小头,最大与最小处的误差).
F. 活塞的最大磨损部位一般是( )
1. 汽车维修中的圆度是同一截面上(D )。
A、最大尺寸与该尺寸垂直方向上的直径差
B、最大尺寸与该尺寸垂直方向上的半径差
C、最大与最小尺寸的直径差
D、最大与最小尺寸的半径差
2.确定气缸圆柱度超限的依据是( C )。
A、各缸中最大与最小圆柱度的平均值超限
B、各缸圆柱度平均值超限
C、任一缸圆柱度超限
3.发动机汽缸磨损的检验,主要测量其( D )。
A、直线度和同轴度 B、平行度和平面度
C、垂直度和圆跳动 D、圆度和圆柱度
4.为了减轻磨损,通常对( A )进行镀铬。
A、第一道环 B、所有气环 C、油环 D、气环和油环
5.活塞的最大磨损部位一般是( D )。
A、头部 B、裙部 C、顶部 D、环槽
G. 圆度和圆柱度有什么区别
1、特点不同
圆度是指工件的横截面接近理论圆的程度,最大半径与最小半径之差为0时,圆度为0,测量工具为圆度仪,用途是测环形工件的圆度。
圆柱度是指任一垂直截面最大尺寸与最小尺寸差。圆柱度误差包含了轴剖面和横剖面两个方面的误差。
2、测量方法不同
颗粒棱角越多越尖锐则圆度越差;反之棱角圆滑,圆度就好。圆度测量方法主要有回转轴法、三点法、两点法、投影法和坐标法、直接利用数据采集仪连接百分表法。
圆柱度的公差带是两同轴圆柱面间的区域,该两同轴圆柱面间的径向距离即为公差值。测量方法有两点法、三点法、三坐标测量法、数据采集仪连接百分表测量方法。
3、误差判定不同
圆度是限制实际圆对理想圆变动量的一项指标,其公差带是以公差值t为半径差的两同心圆之间的区域。圆度公差属于形状公差,圆度误差值不大于相应的公差值,则认为合格。
圆柱度误差是指实际圆柱面要素对其理想圆柱面的变动量。根据形状误差评定原则,实际圆柱面要素与理想圆柱面比较时,应根据实际圆柱面确定最小包容区域。当与圆柱度公差带形状一致的两同轴圆柱面紧紧包容实际圆柱面要素,及其半径差为最小值时,即为最小包容区域。
H. 气缸圆度误差的数值是被测表面同一截面内( )
同一截面不同方向
I. 什么叫气缸的圆度和圆柱度
圆度:是指在缸套内任一水平面中,直径最大点与最小点之差。
圆柱度:是指任一垂直截面最大尺寸与最小尺寸差。
引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件。空气在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能;气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。
涡轮机、旋转活塞式发动机等的壳体通常也称“气缸”。气缸的应用领域:印刷(张力控制)、半导体(点焊机、芯片研磨)、自动化控制、机器人等等。
(9)汽车维修中的圆度是同一截面上什么扩展阅读
汽车鼻祖卡尔·奔驰和戴姆勒在当年设计制造汽车时,他们不约而同地只用了一个气缸的发动机。就像我们认为一辆汽车不可能使用两台或更多台发动机一样,估计当时的人们也不会想象出还会用两个气缸或更多气缸的发动机。
然而现在不同了,先别说发达国家,看看国内汽车广告就会发现,不少厂家总拿发动机的气缸数目和排列形式来说事,卖微型车的极力吹鼓他的车用的是四缸机而非三缸,用v6发动机的一定要把v字弄得醒目惹眼。
广告宣传确实起到了很大效果,不少车迷已认同了 “4缸比3缸好”、“6缸比4缸好”、“v型比直列好”、“v型发动机是高级发动机”等概念。国产车中已有近20种车装配了v6或v8型发动机。
单缸发动机的曲轴每转两周才能产生一次燃烧做功,这样它的声音听起来也不连续顺畅,听一听小排量摩托车的声音就知道了。最为不能让人接受的是它的运转极不平稳,转速波动较大,而且单缸发动机的外形也不适合装在汽车上。
为此,汽车上已见不到单缸发动机上,两缸机也不好找了,最少是3缸发动机。国内生产的华利面包车、老款夏利车、吉利豪情和奥拓、福莱尔上,装的都是3缸机。
1升以下的微型车上多用3缸机,1升至2升的发动机一般采用4缸或5缸机。2升以上的发动机大多为6缸,4升以上的发动机使用8缸的占绝大多数。
在相同排量的情况下,增加气缸数可以提高发动机的转速,从而可以提高发动机的输出功率。另外,增加气缸数可以使发动机运转更平稳,使其输出扭矩和输出功率更加稳定。
增加气缸数可以使气车更容易起动,加速响应性更好。为了提高气车的性能,必须增加气缸数。因此,豪华轿车、跑车、赛车等高性能气车的气缸数都在6缸以上,最多者已达到16缸。
但是,气缸数的增加不能无限制。因为随着气缸数的增加,发动机的零部件数也成比例地增加,从而使发动机结构复杂,降低发动机的可靠性,增加发动机重量,提高制造成本和使用费用,增加燃料消耗,并使发动机的体积变大。因此,气车发动机的气缸数都是根据发动机的用途和性能要求,在权衡各种利弊之后做出的合适选择。
直列发动机(line engine),它的所有气缸均肩并肩排成一个平面,它的缸体和曲轴结构简单,而且使用一个气缸盖,制造成本较低,稳定性高,低速扭矩特性好,燃料消耗少,尺寸紧凑,应用比较广泛。其缺点是功率较低。“直列”可用l代表,后面加上气缸数就是发动机代号,现代汽车上主要有l3、l4、l5、l6型发动机。
J. 汽车汽缸的圆度值怎么算
测量汽缸的圆度和圆百柱度前要先把汽缸内用干净布擦干净,把百分表装好并校好,测量时每个汽缸要测N个面,每个面至度少3个数测量完成后用每个面里最大的减最小的除以2就是圆度。
圆度是三个知截面的两个直径相减,除以2选取最道大的值。(上点测到的两个值相减除以2,然内后是中,然后是下。一共3个圆度)
(10)汽车维修中的圆度是同一截面上什么扩展阅读:
单作用气缸:仅一端有活塞杆,从活塞一侧供气聚能产生气压,气压推动活塞产生推力伸出,靠弹簧或自重返回。
双作用气缸:从活塞两侧交替供气,在一个或两个方向输出力。
膜片式气缸:用膜片代替活塞,只在一个方向输出力,用弹簧复位。它的密封性能好,但行程短。
冲击气缸:这是一种新型元件。它把压缩气体的压力能转换为活塞高速(10~20米/秒)运动的动能,借以做功。