互换性与测量技术
《互换性与测量技术》教学教案(全)
《互换性与测量技术》教学教案(第一部分)一、教学目标1. 让学生了解互换性的概念及其在工程中的应用。
2. 使学生掌握测量技术的基本原理和方法。
3. 培养学生运用互换性和测量技术解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 互换性的概念及其含义2. 互换性的重要性3. 测量技术的基本原理4. 测量方法及其分类5. 测量误差及其处理方法三、教学重点与难点1. 互换性的概念及其含义2. 测量技术的基本原理3. 测量误差的处理方法四、教学方法1. 讲授法：讲解互换性的概念、含义及其重要性，测量技术的基本原理和方法。
2. 案例分析法：分析实际案例，使学生了解互换性和测量技术在工程中的应用。
3. 讨论法：组织学生讨论测量误差处理方法，培养学生的动手能力和团队协作精神。
五、教学准备1. 教材：《互换性与测量技术》2. 课件：互换性、测量技术的相关图片和实例3. 工具：尺子、量具等测量工具4. 设备：实验室测量设备《互换性与测量技术》教学教案(第二部分)六、教学目标1. 让学生了解互换性的分类及其特点。
2. 使学生掌握不同测量方法的适用范围和注意事项。
3. 培养学生运用互换性和测量技术解决实际问题的能力。
七、教学内容1. 互换性的分类及其特点2. 不同测量方法的适用范围和注意事项3. 测量仪器的选择和使用方法八、教学重点与难点1. 互换性的分类及其特点2. 不同测量方法的适用范围和注意事项3. 测量仪器的选择和使用方法九、教学方法1. 讲授法：讲解互换性的分类及其特点，不同测量方法的适用范围和注意事项。
2. 实践操作法：引导学生进行实验室测量实践，掌握测量仪器的选择和使用方法。
3. 讨论法：组织学生讨论测量过程中可能遇到的问题，培养学生的动手能力和团队协作精神。
十、教学准备1. 教材：《互换性与测量技术》2. 课件：互换性、测量方法的相关图片和实例3. 工具：尺子、量具等测量工具4. 设备：实验室测量设备《互换性与测量技术》教学教案(第三部分)十一、教学目标1. 让学生了解测量误差的概念及其分类。
互换性与测量技术
第1章绪论1-1什么叫互换性？为什么说互换性已成为现代机械制造业中一个普遍遵守原则？列举互换性应用实例。
（至少三个）。
答：（1）互换性是指机器零件（或部件）相互之间可以代换且能保证使用要求的一种特性。
（2）因为互换性对保证产品质量，提高生产率和增加经济效益具有重要意义，所以互换性已成为现代机械制造业中一个普遍遵守的原则。
（3）列举应用实例如下：a、自行车的螺钉掉了，买一个相同规格的螺钉装上后就能照常使用。
b、手机的显示屏坏了，买一个相同型号的显示屏装上后就能正常使用。
c、缝纫机的传动带失效了，买一个相同型号的传动带换上后就能照常使用。
d、灯泡坏了，买一个相同的灯泡换上即可。
1-2 按互换程度来分，互换性可分为哪两类？它们有何区别？各适用于什么场合？答：（1）按互换的程来分，互换性可以完全互换和不完全互换。
（2）其区别是：a、完全互换是一批零件或部件在装配时不需分组、挑选、调整和修配，装配后即能满足预定要求。
而不完全互换是零件加工好后，通过测量将零件按实际尺寸的大小分为若干组，仅同一组内零件有互换性，组与组之间不能互换。
b、当装配精度要求较高时，采用完全互换将使零件制造精度要求提高，加工困难，成本增高；而采用不完全互换，可适当降低零件的制造精度，使之便于加工，成本降低。
（3）适用场合：一般来说，使用要求与制造水平，经济效益没有矛盾时，可采用完全互换；反之，采用不完全互换。
1-3．什么叫公差、检测和标准化？它们与互换性有何关系？答：（1）公差是零件几何参数误差的允许范围。
（2）检测是兼有测量和检验两种特性的一个综合鉴别过程。
（3）标准化是反映制定、贯彻标准的全过程。
（4）公差与检测是实现互换性的手段和条件，标准化是实现互换性的前提。
1-4．按标准颁布的级别来分，我国的标准有哪几种？答：按标准颁布的级别来分，我国标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。
1-5．什么叫优先数系和优先数？答：（1）优先数系是一种无量纲的分级数值，它是十进制等比数列，适用于各种量值的分级。
互换性与测量技术
根据式（2-9），式（2-10）计算公差
Th ES EI (0.033) 0 0.033mm
孔的实际偏差
轴的实际偏差
Ea Da D
（2-3）
（2-4） 图 2-3
ea da d
（2）极限偏差：上偏差和下偏差。 代数差。
上偏差（ES，es）：最大极限尺寸减其基本尺寸所得的
下偏差（EI，ei）：最小极限尺寸减其基本尺寸所得的
代数差。 极限偏差的表示式
ES Dmax D
一个孔或轴允许的尺寸的两个极端。实际尺寸应位于其
中，也可达到极限尺寸。（图 2-3） （1）最大极限尺寸（ Dmax ，dmax ）：孔或轴允许的最大尺 寸。
（2）最小极限尺寸（ Dmin ，dmin ）：孔或轴允许的最小尺
寸。
6. 最大实体极限（MML） 对应于孔或轴最大实体尺寸的那个极限尺寸，即孔的最 小极限尺寸和轴的最大极限尺寸。 最大实体尺寸（ DM ，d M ）：孔或轴具有允许的材料量
在公差带图解中，通常基本尺寸以 mm 为单位，偏差和
公差以
μm
为单位。
2. 1. 4 有关配合的术语和定义 1. 配合
基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系。
2. 间隙和过盈 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为正称为间隙，用 符号 X 表示。孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负称为 过盈，用符号 Y 表示。
而且不能为零。（图 2-3）
3. 极限与配合图解（公差带图解） 极限与配合图解（公差带图解）由零线和公差带两部分 组成。（图 2-5） （1）零线：在公差带图解中，表示基本尺寸的一条直线，
互换性与测量技术概述
三、互换性与标准化
2. 标准化
为了实现互换性，必须对公差值进行标准化， 不能各行其是，标准化是实现互换性生产的重要 技术措施。
对零件的加工误差及其控制范围所制订的技术 标准称“极限与配合”标准，它是实现互换性的 基础。
三、互换性与标准化
3.优先数与优先数系
技术参数不能随便使用 数值使用广泛 数值具有扩散型
举例
二、互换性与技术测量
2. 技术测量 技术测量是实现互换性的技术保证
统一计量单位 计量器具的发展
三、互换性与标准化
1. 标准
公差标准在工业革命中起过非常重要的作用
国际 1902年颁布了全世界第一个公差与配合标准（极限表） 1924年英国在全世界颁布了最早的国家标准B.S 164—1924，紧随 其后的是美国、德国、法国 1929年俄罗斯（前苏联）也颁布了“公差与配合”标准 1926年成立了国际标准化协会（ISA），1940年正式颁布了国际 “公差与配合”标准，1947年将ISA更名为ISO（国际标准化组织）。
互换性与测量技术
一、互换性
1. 互换性的概念 互换性(interchangeability) 同一规格工件，不需要作任何 挑选和附加加工，就可以装配到所需的部位上，装配后并 能满足使用要求。
问题：如何使工件具有互换性？
一、互换性
2. 互换性的作用
使用过程：方便替换 生产制造质量和生产效率
优先数与优先数系：对产品技术参数合理分档、 分级，对产品技术参数进行简化，协调统一
一般优先选择R5系列、其次为R10系列、R20系列 等等
互换性与测量技术
装配过程：缩短装配时间 产品设计：简化绘图、计算
提高效率 加速产品更新换代
一、互换性
互换性和测量技术基础
孔 轴
轴 孔
最大间隙 Xmax =Dmax -dmin =ES-ei 最大过盈 Ymax =Dmin -dmax =EI-es
极限与配合旳基本术语及定义论
最大间隙
过盈配合
轴
最小过盈
孔
最小间隙
最大过盈 过渡配合
轴
最大过盈
最大间隙
轴
间隙配合
基本尺寸
2.2原则公差系列
一、公差等级
国标GB／T1800.3—1998将公差数值旳大小划分为20个公差等级，各 级原则公差旳代号分别以IT01、IT0、ITl、IT2、 IT3、……、 ITl7、 ITl8表达。20个公差等级中，IT01级旳精度最高，ITl8级旳精度最低。
h
c
km Js j
np
r
st
，
za z uv x y
为基本偏差
b
轴
a
2.2原则公差系列
二、基本偏差系列
3. 公差带代号
基本偏差代号，如：H、f
公差带代号构成 原则公差等级代号如：8、7
如: H8 f7 例：查表拟定φ30H8旳孔φ30p7与轴旳极限偏差，画出公差带图，并指出
配合类型
2.4配合种类旳原则化
互换性与测量技术基础
第1章 绪论
• 互换性旳概述 • 本课程旳性质和特点
绪论
一、互换性旳概念
互换性：是指机械产品在装配旳时候，同一规格旳零件或部件能够不经 选择、不经修配、不经调整就能够确保机械产品使用性能要求 旳一种特征。
互换性旳分类： 1、完全互换 2、不完全互换
互换性旳经济意义：维修、设计、制造 机械制造中旳互换性一般涉及零件几何参数、力学性能、物理化学性能 等方面旳互换。 互换性生产旳体现：原则化
互换性与技术测量
2 技术测量方法
测量仪器的选择
根据被测对象的 特性选择合适的
测量仪器
根据测量成本和 效率要求选择合
适的测量仪器
根据测量精度要 求选择合适的测
量仪器
根据测量环境选 择合适的测量仪
器
测量方法的应用
长度测量：使用游标 卡尺、千分尺等工具 测量物体的长度、直
径等参数。
粗糙度测量：使用粗糙 度仪、表面粗糙度测量 仪等工具测量物体的表
互换性与技术测量
演讲人
目录
01. 互换性原理 02. 技术测量方法 03. 互换性与技术测量的应用
1 互换性原理
互换性的定义
01 互换性是指在相同规格和性能要求的条件下，不 同厂家生产的零部件可以相互替换使用的特性。
02 互换性是现代工业生产中提高生产效率、降低 成本的重要手段。
03 互换性原理主要包括尺寸互换性、几何互换性 和功能互换性三个方面。
面粗糙度等参数。
角度测量：使用量角 器、直角尺等工具测 量物体的角度、倾角
等参数。
硬度测量：使用硬度 计、洛氏硬度计等工 具测量物体的硬度等
参数。
形状测量：使用轮廓 仪、三坐标测量仪等 工具测量物体的形状、
轮廓等参数。
温度测量：使用温度 计、热电偶等工具测 量物体的温度等参数。
测量结果的分析
A
误差分析：测量结果的 准确性和可靠性
04
04
设备维护：通过互换性和技术 测量保证设备正常运行和寿命
电子行业中的应用
01
04
电子产品测试：通过技术 测量，检测电子产品的性 能和功能是否符合要求
03
电子产品组装：通过互换 性设计，提高电子产品的 组装效率和可靠性
互换性与技术测量(全)
互换性的影响
产品质量
良好的互换性有助于提高产品 的质量和性能，并增加用户满 意度。
生产效率
互换性的改进可以减少装配时 间和成本，提高生产效率。
市场竞争力
具备良好互换性的产品能够更 容易与其他产品竞争，并获得 市场份额。
互换性的挑战
1 复杂性增加
随着产品设计和尺寸的复杂化，实现互换性变得更为困难。
全球标准化
全球合作和一致的标准将有助于 解决互换性的挑战，并促进互换 性的进一步发展。
互换性与技术测量(全)
互换性是指产品或组件之间能够无缝交换和替换的能力。本次演讲将深入探 讨互换性的定义和重要性，现有的技术测量方法，以及在不同行业的应用。
什么是互换性？
1 定义与重要性
2 技术测量方法
互换性指的是产品或组件之间的相互替代能 力，关乎到生产效率、产品质量和用户体验。
通过精确的测量和评估，我们能够确定互换 性的程度，并提供解决方案。
2 技术限制
某些行业和领域的技术限制可能导致互换性方案的有限性和难度。
3 标准化问题
不同地区和行业对互换性的标准和要求不一，需要寻求统一的标准和解决方案。
互换性的未来发展趋势
高级测量技术
使用先进的测量技术，如激光扫 描和三维打印，可以更精确地评 估互换性。
智能制造
智能制造系统可以实时监测和调 整产品互换性，提供更高效的生 产和质量控制。
常见的互换性问题
尺寸偏差
产品尺寸与设计要求的偏差会导致互换问题，需 要注意工艺Fra bibliotek制和精确测量。
材料属性
不同材料的膨胀系数和硬度差异可能会影响互换 性，需要进行合适的材料选择和测试。
形状不匹配
产品形状的差异可能导致组装困难，需要准确地 测量和调整。
互换性与技术测量
绪论1.互换性：一种产品、过程或服务能够代替另一种产品、过程或服务，并且能满足同样要求的能力。
2.零件的互换性：同一规格的产品，任取一件，不需要经过任何选择、修配或调整，就能装配在机器上，并能满足使用性能要求的特性。
3.互换性的作用：○1在设计方面：简化绘图和计算；○2在制造方面：有利于实现专业化协作生产;○3在使用、维修方面：方便替换。
○4在装配过程中：缩短装配时间；○5管理上：便于科学化管理。
4.互换性的分类：按互换程度：完全互换性和不完全互换性；按范围：几何参数互换和功能互换。
5.互换性的实现：合理确定公差与正确进行检测是保证产品质量、实现互换性生产的两个必不可少的条件和手段。
6.公差：零件的几何参数允许的变动量。
7.标准：为了在一定的范围内获得最佳秩序，经协商一致制定并由公认机构批准，共同使用和重复使用的一种规范性文件。
8.标准化：为了在一定的范围内获得最佳秩序，对现实的问题或潜在的问题制定共同使用和重复使用的条款活动。
9.技术标准：对产品或工程的技术质量、规格及其检验方法等方面所做的技术规定，是从事生产、建设工作的一种共同的技术依据。
10.标准分类：按其适用范围：国家标准、行业标准、地方标准和企业标准；按其作用范围：国际标准、区域标准、国家标准、地方标准和试行标准；按标准化对象的特征：基础标准、产品标准、方法标准和安全、卫生与环境保护标准；按其性质：技术标准、工作标准和管理标准。
11.优先数系：是工程设计和工业生产中常用的一种数值制度。
是国际上统一的数值制度，可用于各种量值的分级，以便在不同的地方都能优先选用同样的数值，这就为技术经济工作上统一，简化和产品参数的协调提供了基础。
优先数系是公比为10的5、10、20、40、80次方根，且项值中含有10的整数幂的几何级数的常用圆整值。
各系列分别用系列符号R5、R10、R20、R40、R80表示，称为Rr系列。
前四个是常用基本系列，最后一个为补充系列。
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互换性与测量技术
《互换性与测量技术》课程教学大纲
课程代码：4020105
总学分：2
总学时：32
适用专业：测控技术与仪器，光电信息工程，机械设计制造及其自动化，机械电子工程，过程装备与控制工程，工业设计。
一课程性质、目的与任务
本课程是机械类、仪器仪表类各专业必修的一门实践性很强的专业技术基础课。
其目的与任务是使学生初步掌握有关了解互换性生产原则及公差与配合的规律与选用；掌握相关的基本概念和圆柱结合精度设计原则及检测技术的基本知识；能够掌握零件精度设计的基本原理和方法，为在结构设计中合理应用公差标准打下基础，为后续精密机械零部件设计课及仪器类专业课的学习奠定基础。
通过本课程的学习，学生应达到以下要求：
1、掌握机械精度设计的基本概念、精度设计的基本步骤、基本原则和一般方法。
2、掌握基本几何量线性尺寸、角度尺寸、形状和位置精度的基本概念及有关国标的基本内容，形位精度和尺寸精度间的关系。
具备初步设计几何量精度的能力。
3、了解典型零件及传动件的精度设计基本知识。
4、了解常用测量器具的工作原理、调整和使用。
5、具备对机械零件的一般几何量作技术测量的初步能力。
二教学内容
（一）绪论
1、互换性概念
2、标准化与优先数系
重点：互换性的实质和意义
（二）测量技术基础
1、测量的基本概念
2、计量器具
重点：测量技术基本概念
（三）尺寸公差
1、概述
2、标准公差系列
3、基本偏差系列
4、圆柱结合的精度设计
重点：
（1）基本术语及其意义
（2）公差带的构成规律
难点：公差与配合的选用
（四）形状公差和位置公差
1、概述
2、形状公差和位置公差的标注
3、形状公差
4、位置公差
5、公差原则
重点：公差带和公差原则
难点：形位公差选用、公差原则
（五）表面粗糙度与检测
1、概述
2、表面粗糙度评定与选用
3、表面粗糙度的标注
重点：
（1）表面粗糙度评定参数
（2）表面粗糙度轮廓代号的标注方法
（六）螺纹结合的精度设计
1、基本概念
2、螺纹的标注
（七）圆柱齿轮精度设计
1、圆柱齿轮使用要求
2、圆柱齿轮偏差项目
3、齿轮副和齿坯的精度
4、圆柱齿轮精度设计
重点：齿轮的必检精度指标、侧隙指标及其检测
（八）尺寸链
1、尺寸链的概念
2、用极值法计算尺寸链
重点：用极值法（完全互换法）解尺寸链
难点：查明装配尺寸链的方法
三教学内容和课时分配表
（一）教学内容及教学时数分配表
四、教材、参考书
教材：
甘永立主编《几何量公差与检测》，上海科学技术出版社，2005
参考书：
刘品、张也晗主编《机械精度设计与检测》，上海：哈尔滨工业大学出版社，2002 王伯平主编，互换性与测量技术基础，北京：机械工业出版社出版，2002
蒋庄德主编，机械精度设计，西安：西安交通大学出版社
华中理工大学标准化与计量测式教研室编《互换性与技术测量》，华中理工大学出版社。
甘永立、陈晓华主编《机械精度设计基础》，吉林人民出版社。
互换性与测量技术基础
主要参考文献
[1] GB/T3935.1-1996 标准化和有关领域的通用术语第1部分：基本术语。
北京：
中国标准出版社，1996
[2] GB/T321-1980 优先数和优先系数。
北京。
中国标准出版社，1981
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北京。
中国标准出版社，1986
[4] JJG146-1994 量块检定规程。
北京：中国计量出版社，1995
[5] JJG1001-1998 同用计量名词及定义。
北京：中国计量出版社，1999
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[7] GB/T1804-2000 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差。
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北京：中国中国标准出版社，1999
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北京：中国标准出版社，1995
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北京：中国标准出版社，1981
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[26] 齐宝玲主编.几何精度设计与检测基础.北京理工大学出版社,1999
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