机械设计尺寸公差详解教学提纲
如何进行机械设计的尺寸与公差控制
如何进行机械设计的尺寸与公差控制机械设计是一个十分重要的环节，尺寸与公差控制是机械设计中至关重要的一环。
合理的尺寸与公差控制可以确保机械产品的安全性、可靠性和可制造性，提高产品的质量和性能。
本文将从尺寸设计的原则和方法、公差设计的原则和方法以及尺寸与公差控制的实际案例等方面，探讨如何进行机械设计的尺寸与公差控制。
一、尺寸设计的原则和方法1.1 尺寸设计的原则尺寸设计的原则主要包括合理性、可行性和统一性。
合理性是指尺寸设计应以产品的功能和性能需求为基础，保证产品满足使用要求；可行性是指尺寸设计应具有可实施性和经济性，要考虑到工艺制造的可行性和成本；统一性是指尺寸设计应符合国家标准和产品系列的一致性要求，以便于标准化生产和维修。
1.2 尺寸设计的方法尺寸设计的方法主要包括基本尺寸设计和配合尺寸设计。
基本尺寸设计是指按照功能要求和可制造性要求确定主要功能尺寸的方法，采用等差数列、等比数列等方式确定尺寸值；配合尺寸设计是指确定配合尺寸的方法，包括确定公差带和公差分配的方法。
二、公差设计的原则和方法2.1 公差设计的原则公差设计的原则主要包括功能性、经济性和可靠性。
功能性是指公差设计应保证产品在设计寿命内能够正常工作；经济性是指公差设计应考虑到工艺制造和测量检验的成本因素；可靠性是指公差设计应确保产品在各种工况下都能够满足使用要求。
2.2 公差设计的方法公差设计的方法主要包括经验法和统计法。
经验法是指根据经验和专业知识来确定公差的方法，适用于简单形状和小批量生产的产品；统计法是指根据一定的统计原则和方法确定公差的方法，适用于复杂形状和大批量生产的产品。
三、尺寸与公差控制的实际案例3.1 机械连接件的尺寸与公差控制机械连接件是机械产品中常见的一类零部件，其尺寸与公差控制的质量直接关系到整个机械产品的质量和性能。
例如，在轴-孔连接中，轴的基本尺寸和公差确定了轴的直径范围，孔的基本尺寸和公差确定了孔的直径范围，通过控制轴和孔的公差配合，实现机械连接的准确和可靠。
第一讲尺寸公差
尺寸的术语
４、尺寸公差带图
由于公差与偏差的数值与尺寸的数值 相比，差别较大，不便用同一比例表 示， 故采用公差带图。 零线：表示基本尺寸的一条直线，以 其为基准确定偏差和公差，零线以上 ＋ 为正，以下为负。 0 尺寸公差带：由代表上、下偏差的两 － 条直线所限定的一个区域。公差带有 两个基本参数，即公差带大小与位置。 大小由标准公差确定，位置由基本偏 差确定。
确定 Ø 25H7/p6，Ø 25P7/h6孔与轴的极限偏差。 解：1、 Ø 25H7/p6查表2-2得 IT6=13μm IT7=21μm 查表2-4 ，轴的基本偏差为下偏差， ei=+22 μm 轴的上偏差es= ei+ IT6=35 μm 基准孔H7的下偏差为0 则孔的上偏差为ES=+21 μm 2、 Ø 25P7/h6 孔的上偏差为ES=-22+8=-14um，EI=ES-IT7=-1421=-35um 轴的基本偏差为上偏差es=0，下偏差 ei=-13 μm
３、偏差与公差
偏差：某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差。包括实际偏 差和极限偏差。极限偏差又分上偏差（ES、es）和下偏差 （EI、ei）。
ES=Lmax-L EI=Lmin-L
es=lmax-l ei=lmin-l
公差：允许尺寸的变动量。等于最大极限尺寸与最小极限 尺寸之代数差的绝对值。孔、轴的公差分别用Th和Ts表示。
职鉴题 一、选择题 1. 孔的最小极限尺寸与轴的最大极限尺寸之代数差为正值叫( B )。 A、间隙值 B、最小间隙 C、最大间隙 D、最大过盈 2. 孔的最大极限尺寸与轴的最小极限尺寸之代数差为负值叫( B )。 A、过盈值 B、最小过盈 C、最大过盈 D、最大间隙 3. 装配精度检验包括( D )检验和几何精度检验。 A、密封性 B、功率 C、灵活性 D、工作精度 4. 用内径百分表可测量零件孔的( D )。 A、尺寸误差和位置误差 B、形状误差和位置误差 C、尺寸误差、形状误差和位置误差 D、尺寸误差和形状误差 5. 影响齿轮( B )的因素包括齿轮加工精度，齿轮的精度等级，齿轮 副的侧隙要求及齿轮副的接触斑点要求。 A、运动精度 B、传动精度 C、接触精度 D、工作平稳性 6. 尺寸链中封闭环( A )等于所有增环基本尺寸与所有减环基本尺寸 之差。 A、基本尺寸 B、公差 C、上偏差 D、下偏差
机械基础教材第四章误差与公差知识教案
第四章误差与公差4.1极限与配合【章节名称】极限与配合【教学目标与要求】一、知识目标1.了解极限与配合的含义。
2.熟悉公称尺寸、实际尺寸、极限尺寸、上下极限偏差、实际偏差、公差、标准公差、基本偏差、配合精度和配合等概念的含义。
二、能力目标会读懂零件图样中上下极限偏差、配合精度与配合种类。
三、素质目标1.了解零件加工中合格产品的尺寸范围要求。
2.了解零件互换性与标准化的重要性。
四、教学要求1.了解极限与配合的概念；2.能读懂零件图样中极限与配合标注的含义。
【教学重点】读懂零件图样中极限与配合的标注。
【难点分析】概念名词多，与生产实际联系多。
讲课时要由浅入深、联系生活生产实际。
【教学方法】讲课时注意联系学生所能接触到的实际。
【教学资源】机械基础在线开放课程．“中国职教MOOC”频道，高等教育出版社。
【教学安排】6学时（270分钟）【教学方法】：讲授与互动交叉进行、讲授中穿插练习与设问。
【教学过程】一、导入新课某个生活用品坏了，可以到商店买个同型号的换上。
而新零件必需具备互换性才能正常使用。
这就要求零件的生产必需达到标准化的技术要求，才能有互换性。
它必需满足零件的极限与配合的技术要求，这是本节课所讲的内容。
二、新课教学（一）互换性与标准化1.完全互换与不完全互换完全互换指新零件在装配或更换时不需要挑选或修配就能使用。
不完全互换指新零件在装配或更换时需要作微小的挑选或修配才能使用。
互换性是大规模生产的前提，是提高经济效益基础。
2.标准化标准化是实现互换性生产的前提，是对生产实施标准化鉴督、管理，和惯彻技术标准的过程。
标准分国家标准（代号GB）－最低标准，行业标准和企业标准－最高标准。
（二）尺寸精度1.孔和轴孔圆柱形内表面。
轴圆柱形外表面。
2．尺寸公称尺寸设计尺寸。
实际尺寸实际测量获得的尺寸。
极限尺寸加工中允许的两个极限尺寸。
3．偏差、公差和公差带（1）偏差分上、下极限偏差和实际偏差上极限偏差上极限尺寸减去公称尺寸所得的代数差。
机械制图配合公差的机械制图教案
机械制图配合公差全套的机械制图教案一、教学目标1. 理解机械制图的基本知识和技巧，包括图线的使用、视图的绘制、尺寸的标注等。
2. 掌握配合公差的概念和运用，能够进行配合设计和公差分析。
3. 能够独立完成一般机械零件的制图任务，具备一定的机械设计能力。
二、教学内容1. 图线的使用和表示方法2. 视图的绘制和表达方法3. 尺寸的标注和说明方法4. 配合公差的基本概念和计算方法5. 配合设计和公差分析的步骤和技巧三、教学方法1. 采用讲解和示范相结合的方式，让学生掌握机械制图的基本知识和技巧。
2. 通过实例分析和练习，使学生能够理解和运用配合公差的概念和方法。
3. 利用现代化教学手段，如幻灯片、录像等，增强课堂教学的生动性和直观性。
四、教学课时1. 第一章：图线的使用和表示方法（2课时）2. 第二章：视图的绘制和表达方法（2课时）3. 第三章：尺寸的标注和说明方法（2课时）4. 第四章：配合公差的基本概念和计算方法（2课时）5. 第五章：配合设计和公差分析的步骤和技巧（2课时）五、教学评估1. 课堂练习：每章安排一次课堂练习，检验学生对章节内容的掌握情况。
2. 期中考试：包括书面考试和实际操作考试，全面评估学生的学习成果。
3. 期末考试：包括书面考试和实际操作考试，全面评估学生的学习成果。
4. 学生互评：鼓励学生之间相互评价，促进学生之间的交流和合作。
六、教学内容6. 标准件和常用件的制图方法7. 极限与配合的基本原理8. 表面粗糙度的表示和标注9. 制图中的注释和说明10. 机械制图的规范和标准七、教学方法1. 通过实例分析和练习，使学生掌握标准件和常用件的制图方法。
2. 讲解极限与配合的基本原理，并通过实际案例进行讲解和分析。
3. 讲解表面粗糙度的表示和标注方法，并进行实际操作练习。
4. 通过讲解和练习，使学生掌握制图中的注释和说明方法。
5. 讲解机械制图的规范和标准，并进行实际操作练习。
八、教学课时1. 第六章：标准件和常用件的制图方法（2课时）2. 第七章：极限与配合的基本原理（2课时）3. 第八章：表面粗糙度的表示和标注（2课时）4. 第九章：制图中的注释和说明（2课时）5. 第十章：机械制图的规范和标准（2课时）九、教学评估1. 课堂练习：每章安排一次课堂练习，检验学生对章节内容的掌握情况。
机械制图培训教程 6.4-尺寸公差
第四节 技术要求在零件图上的标注
——尺寸公差及标注
？ 一张完整的零件图上有哪些内容
一组视图，全部尺寸，技术要求，标题栏。
在零件图样上，必须要有制造该零件时应 该达到的一些质量要求，一般称为技术要求 。 主要包括：尺寸公差、表面形状和位置公差、 表面粗糙度、材料热处理及表面处理等内容。
2.基轴制 基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的 孔的公差带形成各种配合的一 种制度。基轴制的轴为基准轴，其 上偏差为零，基准轴的代号为“h”。
将孔(轴)的公差带的位置固定，通过变动轴(孔)的 公差带位置 ，可得到各种不同的配合。
5.公差与配合的标注
⑴ 代号 孔和轴的公差带代号均由基本偏差代号与公差等级代
孔公差带
基本 尺寸
轴公差带
基准制
任何一种孔的公差带和任何一种轴的公差带都可以形成一种配 合。但为了简化起见，国标对 孔与轴公差之间相互位置关系，规 定了两种制度，即基孔制和基轴制。
1.基孔制 基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的 轴的公差形成各种配合的一种 制度。基孔制配合与基轴制配合基 准制的孔称为基准孔，其下偏差为零。基准孔的代号为“H”。
（5）公差带代号
孔和轴的公差带代号均由基本偏差代号与公差等级代 号组成，并且要用同一号字书写。 例如：H8、F8为孔的公差带代号；h7、n7为轴的公差带 代号。 例1： 25n6的含义是：基本尺寸为25，公差等级为6级 ，基本偏差为n的轴的公差带。 例2：现有一个尺寸16f6，请查出极限偏差，并判断实际 尺寸 16是否合格？
2. 尺寸公差术语及定义
（1）基本术语及定义
1）基本尺寸 (d or D) 根据零件强度、结构和工艺性要求，设计确定 的尺寸。 2)实际尺寸 通过测量所得到的尺寸(Da或da)。 3)实际偏差
机械设计中尺寸几何公差标注类知识
一、关于尺寸（1）功能尺寸系指对于机件的工作性能、装配精度及互换性起重要作用的尺寸。
功能尺寸对于零件的装配位置或配合关系有决定性的作用，因而常具有较高的精度。
这些尺寸是尺寸链中重要的一环，常为了满足设计要求而直接注出。
例如，有装配要求的配合尺寸，有连接关系的定位尺寸、中心距等。
（2）非功能尺寸系指不影响机件的装配关系和配合性能的一般结构尺寸。
这些尺寸一般精度都不高。
例如，无装配关系的外形轮廓尺寸、不重要的工艺结构（如倒角、倒圆、退刀槽、凹槽、凸台、沉孔）的尺寸等。
（3）公称尺寸是某一要素或零件尺寸的名义值。
例如，平垫圈的公称尺寸是与之相配的螺栓的公称直径，而实际上该垫圈的孔径要大于这个公称尺寸。
（4）基本尺寸是设计时给定的、用以确定结构大小或位置的尺寸。
基本尺寸又是确定尺寸公差的基数，它与公称尺寸的性质是不同的。
（5）参考尺寸是指在图样中不起指导生产和检验作用的尺寸。
它仅仅是为了便于看图方便而给出的参考性尺寸。
参考尺寸只有基本尺寸而不带公差，为了区别于其他未注公差的尺寸，标注时应加圆括号表示。
（6）重复尺寸是指某一要素的同一尺寸在图样中重复注出，或对机件的结构尺寸注成封闭的尺寸链，因其中一环由图样中的其他尺寸和存在的几何关系可以推算出来，此时又不加圆括号者，这都称为重复尺寸。
机件每一要素的尺寸一般都只能标注一次，不应重复出现，以避免尺寸之间产生不一致或相互矛盾的错误。
二、正确地选择尺寸基准要合理标注尺寸，必须恰当地选择尺寸基准，即尺寸基准的选择应符合零件的设计要求并便于加工和测量。
零件的底面、端面、对称面、主要的轴线、中心线等都可作为基准。
图7-7 轴承座的尺寸基准1．设计基准和工艺基准根据机器的结构和设计要求，用以确定零件在机器中位置的一些面、线、点，称为设计基准。
根据零件加工制造、测量和检验等工艺要求所选定的一些面、线、点，称为工艺基准。
图7-7所示为轴承座。
轴承孔的高度是影响轴承座工作性能的功能尺寸，图中尺寸40±0.02以底面为基准，以保证轴承孔到底面的高度。
机械设计中的尺寸和公差分析
机械设计中的尺寸和公差分析机械设计是一个综合性的工程学科，涉及到许多方面的知识和技能。
其中，尺寸和公差分析是机械设计中至关重要的一环。
本文将对机械设计中的尺寸和公差分析进行探讨，介绍其基本概念、应用原则以及分析方法。
一、尺寸和公差的基本概念在机械设计中，尺寸是指物体的各个特征的数值表示，比如长度、宽度、直径等。
公差则是指设计师对于尺寸的容许范围，即允许的误差范围。
尺寸和公差的确定是机械设计中的一项重要任务，它关系到产品的质量、可制造性和可用性。
二、尺寸和公差的应用原则在机械设计中，尺寸和公差的确定应遵循以下原则：1. 功能要求：尺寸和公差的确定应符合产品的功能要求，确保产品能够正常运作。
2. 制造工艺：尺寸和公差的确定应考虑到制造工艺的限制，确保产品能够被有效地制造出来。
3. 成本控制：尺寸和公差的确定应综合考虑成本因素，尽可能减少制造成本。
4. 检测要求：尺寸和公差的确定应考虑到产品的检测要求，确保产品能够被有效地检测。
三、尺寸和公差分析的方法在机械设计中，常用的尺寸和公差分析方法包括以下几种：1. 静态公差分析：通过对零件的尺寸和公差进行计算和分析，确定装配件之间的配合关系。
其中，常用的方法有最大材料条件法、最小材料条件法和无条件配合法。
2. 动态公差分析：通过对工作机构的尺寸和公差进行计算和分析，确定机构在工作过程中的运动性能。
其中，常用的方法有离散分析法、统计分析法和蒙特卡洛法。
3. 公差链分析：通过对整个装配体系的尺寸和公差进行计算和分析，确定装配体系的总体精度。
其中，常用的方法有标定法和模态曲线法。
总结：在机械设计中，尺寸和公差分析是确保产品质量和性能的重要手段。
准确合理地确定尺寸和公差，能够有效地提高产品的可制造性和可用性。
因此，在机械设计的过程中，设计师应该充分理解和掌握尺寸和公差分析的基本概念、应用原则和分析方法，以确保设计出高质量的产品。
通过合理的尺寸和公差分析，不仅可以提高产品的竞争力，还能够减少制造成本，提高市场占有率。
尺寸公差讲稿(第2讲)
2、 尺寸公差(tolerance)
允许尺寸的变化量 T (1) 极限尺寸：
(3)三者之间的关系： TD = ∣Dmax -Dmin∣ =∣（ D+ES ）-（D+EI）∣ = ∣ES-EI ∣
TD = ∣Dmax -Dmin∣ (2)从极限偏差看： TD =︱ES-EI ︱
Td = ∣dmax -dmin∣ Td =∣es-ei∣
3、配合的种类
间隙配合：具有间隙的配合。
特点：孔公差带在轴公差带之上。（包括Xmin=0） 最大间隙Xmax=Dmax-dmin=ES-ei 配合中最松状态。 最小间隙Xmin=Dmin-dmax=EI-es 配合中最紧状态。 Xmax、Xmin表间隙配合中间隙变动的两个界限值。
间隙配合
孔 孔
轴 轴
实体尺寸
Material condition ， Material size — —实体状态和实 体尺寸 {LMC ， MMC ， LMS ， MMS}
dM = dmax
DM = Dmin dL = dmin DL = Dmax
作用尺寸
在配合面的全长上,与实际孔内接的最大理想轴 的尺寸,称为孔的作用尺寸；与实际轴外接的最 小理想孔的尺寸,称为轴的作用尺寸。
解： 孔：ES=30.21-30=+0.210 EI=30.05-30=+0.050 TD=ES-EI=0.21-0.05=0.16
轴 es=29.90-30=-0.10
30 0..210 0 050
30 0..10 0 25
ei=29.75-30=-0.25 Td=es-ei=0.15
配合公差带图
X 特点：①零线以上的纵坐标为正值； 零线以下的纵坐标为负值； ②当配合公差带完全处在零线上 方-间隙配合；当配合公差带完全处 0 在零线下方--过盈配合；当配合公差 带完全跨在零线上时--过渡配合。 ③上下两端的纵坐标值，代表孔、 轴配合的极限间隙或极限过盈值。 ④直观反映配合的特性。 注意：配合公差带图与公差带图不 同！ +54 +20 +23 -15 -20 -41 Y
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基孔制配合（hole-basis system of fit）——是指基本偏差为一 定的孔的公差带与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的 一种制度。孔的公差带在零线上方，孔的最小极限尺寸等于基 本尺寸，孔的下偏差EI为零，孔称为基准孔，其代号为“H”。
※ 工艺上：对某一具体零件，公差反映加工的难易程度，是制定加工工 艺的主要依据；
极限偏差是调整机床对刀的依据。
● 联系 ： 公差是上、下偏差之差的绝对值。
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尺寸公差带图
公差带 表示零件的尺寸相对其基 本尺寸所允许变动的范围，称为公 差带。
用图所表示的公差带，称为公差带图，如图所示。
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过渡配合（transition fit）——可能具有间隙，可能具有 过盈(针对大批零件而言)的配合称为过渡配合。当配合 为过渡配合时，孔的公差带和轴的公差带相互交叉。
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配合公差带图
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3. 零件的配合制
配合制（fit system）——把公差和基本偏差标准化的制度称 为极限制。配合制是同一极限制的孔和轴组成配合的一种制 度，也叫基准制。
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公差与极限偏差：
● 区别 ※ 数值上：极限偏差是代数值，可+、-或0； 公差是非0的绝对值（零意味着加工误差不存在）。
※ 作用上：极限偏差控制合格零件实际偏差； 公差控制合格零件实际尺寸允许变动的范围（精度）； 极限偏差表示公差带的位置，影响配合的松紧（种类）； 公差表示公差带的宽度，影响配合的精度（Tf=Th+Ts）;
轴 通常指圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由二平行面或切面 形成的包容面）。
由尺寸D1、D2、D3、D4和 D5等所确定的内表面都视作 孔，由尺寸d1、d2、d3、d4 等所确定的外表面都视作轴。
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尺寸：尺寸、基本尺寸、实际尺寸、作用尺寸、极限尺寸、 实体尺寸
1)尺寸是指用特定单位表示长度值的数字。国家标准规定在技术图样上所标 注的长度尺寸均以毫米为单位。 2)基本尺)实际尺寸 通过测量而获得的尺寸（Da, da）。 4)极限尺寸 允许尺寸变化的两个界限值。
5.3 Size Precision Design of Elements 零件的尺寸精度设计
在学过《机械制图》课程相关内容的基础上，阅读尺寸精度 设计教材内容，在设计大作业实践中学会应用： 1、极限与配合的基本术语和定义； 2、公差与配合标准； 3、配合制的选用； 4、公差等级的选用； 5、配合种类的选用。
在公差带图中，代表基本尺寸的一条直线，称为零线。零线以上的偏差 为正偏差，零线以下的偏差为负偏差。公差带图中的基本尺寸的单位为 mm，偏差和公差的单位通常为μm。
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尺寸公差带图举例：
画出公称尺寸为φ50mm，上极限尺寸 +
为φ50.025mm、 下极限尺寸为φ50
0 -
mm的孔与上极限尺寸为
孔或轴允许的最大尺寸为最大极限尺寸（Dmax、dmax）;
孔或轴允许的最小尺寸为最小极限尺寸（Dmin、dmin）;
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5)作用尺寸
孔的作用尺寸Dfe：在配合面全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸； 轴的作用尺寸dfe：在配合面全长上，与实际轴外接的最大理想孔的尺寸;
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6)实体尺寸
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●偏差与公差
1)偏差：某一尺寸减去公称尺寸所得的代数差。包括实际偏差和极限偏差。 极限偏差又分上极限偏差，简称上偏差（孔ES、轴es）和下极限偏差， 简称下偏差（孔EI、轴ei）。
ES=Dmax-D EI=Dmin-D
es=dmax-D ei=dmin-D
2)尺寸公差（简称公差）：允许尺寸的变动量。等于上极限尺寸减去下极 限尺寸所得的差值。 孔公差Th = Dmax- Dmin = ES-EI 轴公差Ts = dmax- dmin = es-ei
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有关几何量精度的基本术语和定义
孔和轴 尺寸：尺寸、基本尺寸、实际尺寸、作用尺寸、极限尺寸、
实体尺寸 偏差与公差 尺寸公差带图 加工误差与公差的关系 合格性判定原则
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孔和轴
孔 通常指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（由二平行面 或切面形成的包容面）。
间隙配合（clearance fit）——具有间隙的配合(包括间 隙为零)称为间隙配合。当配合为间隙配合时，孔的公差 带在轴的公差带上方。
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过盈配合（interference fit）——具有过盈的配合(包括过 盈为零)称为过盈配合。当配合为过盈配合时，孔的公差带 在轴的公差带下方。
φ49.975mm 、
下极限尺寸为φ49.959mm的轴的公
差
带图。
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+25 -25 -41
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加工误差与公差的关系
工件在加工过程中，由于工艺系统误差的影响，使加工后的零件的几 何参数与理想值不相符合，其差别称为加工误差。其中有：尺寸误差； 几何形状误差和位置误差。
加工误差是无法避免的，其误差值在 一定范围内变化是允许的，加工后的零 件的误差只要不超过零件的公差，零件 是合格的。所以公差是设计给定的，用 于限制加工误差的；误差则是加工过程 中产生的。
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合格性判定原则
工件除线性尺寸外，还存在形状误差，为正确地判断工件 尺寸的合格性，规定了极限尺寸判断原则，即泰勒原则。其 内容为：
孔或轴的作用尺寸不超过最大实体尺寸， 任何位置的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸。
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极限与配合示意图
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2. 零件配合的种类
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5.3.1 Contact Types of Elements and Using Demand 零件的结合类型及使用要求
1. 零件结合的类型
(1) 用作相对运动副—— 这类结合必须保证有适当的间隙。
(2) 用作固定连接—— 这类结合必须保证有一定的过盈。
(3) 用作定位可拆连接—— 这类结合必须保证有较小的间隙或过盈。