互换性与测量技术基础
互换性与技术测量(基础知识)
互换性与技术测量（基础知识）1.互换性的基本要求：满足装配互换和功能互换2.机械加工误差的分类：尺寸误差：零件加工后的实际尺寸和理想尺寸的偏离程度。
形状误差: 加工后零件的实际表面形状对于其理想形状的差异（如直线度和圆度）位置误差：相互位置对于其理想位置的偏差。
（如同轴度、位置度）表面微观不平度：加工后的零件表面上由较小间距和峰谷所组成的微观几何形状误差。
3.互换性的种类：完全互换和不完全互换完全互换：零件加工完之后不需要任何辅助处理直接可以装配。
不完全互换：零件加工完之后需要进行挑选、分组、调整、修配等辅助处理。
4.尺寸：以特定单位表示线性尺寸的数值。
5.公称尺寸：由图样规范确定的理想形状要素。
公称尺寸D孔的上、下极限尺寸D max和D min轴的上、下极限尺寸d max和d min公称尺寸+上极限偏差=上极限尺寸公称尺寸-下极限偏差=下极限尺寸6.偏差：某一尺寸减去其公称尺寸所得的代数差实际偏差：实际尺寸-公称尺寸孔Ea 轴ea极限偏差：极限尺寸-公称尺寸孔EI 轴ei基本偏差：公差带相对零线位置的那个极限偏差7.尺寸公差：上极限尺寸-下极限尺寸或者上极限偏差-下极限偏差8.配合：间隙配合：孔的公差带在轴的公差带之上。
过盈配合：孔的公差带在轴的公差带之下。
过渡配合：孔的公差带和轴的公差带相重合。
9.配合制：基轴制配合：基本偏差为一定的轴的公差带。
基孔制配合：基本偏差为一定的孔的公差带。
10.几何公差的项目、符号及分类11.几何公差带的4个要素：形状、大小、方向和位置12.按结构特征、要素分为组成要素：由一个或几个表面形成的要素称为组成要素。
导出要素：对称要素的中心点、线、面或回转表面的轴线13.独立原则：是指给定的尺寸公差与几何公差相互独立14.最大实体状态（MMC)：孔或轴在尺寸极限范围内，具有材料最多时的那个状态，称为最大实体状态。
在此状态下的尺寸，称为最大实体尺寸。
◆对于孔：是最小极限尺寸D min◆对于轴：是最大极限尺寸D max15.最小实体状态（LMC）：孔或轴在尺寸极限范围内，具有材料最少时的那个状态，称为最小实体状态。
互换性与测量技术(基础)
重点难点 第一章绪论 重点： 1）明确本课程的研究对象，特点，主要内容。
2）掌握互换性和标准化的基本概念。
3）了解本课程的学习方法。
第三章尺寸公差、圆柱结合的精度设计 重点： 1）掌握有关偏差、公差及配合的基本术语和定义。
2）公差与配合国家标准体系与构成，公差与配合标准的应用。
难点： 1）标准公差和基本偏差的应用。
2）圆柱结合的精度设计内容和基本方法。
第四章形状和位置精度设计 重点： 1）形位公差的征项目及在图样上的标注方法。
2）公差原则和公差要求的含义，独立原则、包容要求和最大实体要求的图样标注和应用范围。
难点： 1）形位公差的标注、形位公差项目及公差值的选择。
2）公差原则和公差要求。
第五章表面粗糙度 重点： 1）表面粗糙度评定参数的名称、代号及其在图样上的标注方法。
2）表面粗糙度的选用。
难点： 表面粗糙度评定参数及其在图样上的标注方法 第六章滚动轴承与孔、轴结合的精度设计 重点： 1）滚动轴承的公差等级及其应用范围。
2）滚动轴承的内、外径公差特点。
3）滚动轴承配合的选用、配合表面的形位公差和表面粗糙度以及在图样上的标注。
难点： 配合表面的形位公差和表面粗糙度以及在图样上的标注。
第八章键、花键结合的精度设计 重点： 1）平键和矩形花键结合的特点。
2) 平键和矩形花键结合的公差的选用及其图样标注； 难点： 平键和矩形花键结合的公差的选用及其图样标注 第九章螺纹结合的精度设计 重点： 1) 螺纹的主要几何参数及其对螺纹结合互换性的影响； 2) 螺纹公差(公差带的构成)和螺纹精度的概念 3) 螺纹在图样上的标注 难点： 螺纹几何参数误差对互换性的影响、作用中径的概念及螺纹的合格条件。
第十章圆柱齿轮精度设计 重点： 1）评定齿轮精度、侧隙的必检参数及其的概念 2）齿轮精度设计的内容及其基本方法 3）齿轮精度等级和侧隙在图样上的标注方法 难点： 1）评定齿轮精度、侧隙的必检参数 2）齿轮精度设计的基本方法及在图样上的标注方法 第十一章尺寸链的精度设计基础 重点： 1）尺寸链图的画法 2）尺寸链的组成以及封闭环和增减环的判别方法 3）极值法计算尺寸链—正计算和中间计算 难点： 1）尺寸链图的画法、尺寸链的封闭环和增减环的判别方法 2）极值法计算尺寸链—反计算词汇表2.完全互换：指对同一规格的零件，不加挑选和修配，就能满足使用要求的互换性。
互换性与测量技术基础
互换性与测量技术基础第一章绪论一、填空题1、互换性是指制成的同一规格的一批零件，不作任何挑选、调整、或修配，就能进行装配，并能保证满足机械产品使用性能要求的一种特性。
2、互换性按其互换程度不同可分为完全互换和不完全互换两种。
其中完全互换在生产中得到广泛的应用。
3、分组装配法属不完全互换性。
其方法是零件加工完后根据零件实际尺寸的大小，将制成的零件分成若干组，然后对相应组零件进行装配。
4、当零件的使用要求与制造水平、经济效益产生矛盾时，一般采用不完全互换。
5、零件几何参数误差的允许范围叫做公差。
它包括尺寸公差、形状公差、位置公差和角度公差等。
6、检测包括检验与测量。
检验不必得出被测量的具体数值；测量是将被测量与作为计量单位的标准量进行比较。
7、按不同的级别颁发，我国的的标准可分为国家标准、行业标准、地方标准、企业标准四种。
8、推荐性国家标准的代号为GB/T。
二、判断：﹙“√”表示正确，“×”表示错误，填在题末括号内。
﹚1、互换性要求零件具有一定的加工精度。
（）2、零件的互换性程度越高越好。
﹙﹚3、完全互换性用于厂际协作或配件的生产，不完全互换性仅限于部件或机构的制造厂内部的装配。
﹙﹚4、装配时要进行附加修配或辅助加工的零件也属于互换性零件。
﹙﹚5、为了使零件具有完全互换性，必须使各零件的几何尺寸完全一致。
（）6、为使零件的几何参数具有互换性，必须把零件的加工误差控制在给定的公差范围内。
（）7、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。
﹙﹚三、单项选择题（将正确答案标号填入括号内。
）1、具有互换性的零件应是（）。
A、相同规格的零件；B、不同规格的零件；C、相互配合的零件；D、形状和尺寸完全相同的零件。
2、某种零件在装配时需要进行修配，则此种零件（）。
A、具有完全互换性；B、具有不完全互换性；C、不具有互换性；D、无法确定其是否具有互换性。
3、分组装配法属于典型的不完全互换性，它一般使用在（）。
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(基础知识)
互换性与技术测量（基础知识）1.互换性的基本要求：满足装配互换和功能互换2.机械加工误差的分类：尺寸误差：零件加工后的实际尺寸和理想尺寸的偏离程度。
形状误差: 加工后零件的实际表面形状对于其理想形状的差异（如直线度和圆度）位置误差：相互位置对于其理想位置的偏差。
（如同轴度、位置度）表面微观不平度：加工后的零件表面上由较小间距和峰谷所组成的微观几何形状误差。
3.互换性的种类：完全互换和不完全互换完全互换：零件加工完之后不需要任何辅助处理直接可以装配。
不完全互换：零件加工完之后需要进行挑选、分组、调整、修配等辅助处理。
4.尺寸：以特定单位表示线性尺寸的数值。
5.公称尺寸：由图样规范确定的理想形状要素。
公称尺寸D孔的上、下极限尺寸D max和D min轴的上、下极限尺寸d max和d min公称尺寸+上极限偏差=上极限尺寸公称尺寸-下极限偏差=下极限尺寸6.偏差：某一尺寸减去其公称尺寸所得的代数差实际偏差：实际尺寸-公称尺寸孔Ea 轴ea极限偏差：极限尺寸-公称尺寸孔EI 轴ei基本偏差：公差带相对零线位置的那个极限偏差7.尺寸公差：上极限尺寸-下极限尺寸或者上极限偏差-下极限偏差8.配合：间隙配合：孔的公差带在轴的公差带之上。
过盈配合：孔的公差带在轴的公差带之下。
过渡配合：孔的公差带和轴的公差带相重合。
9.配合制：基轴制配合：基本偏差为一定的轴的公差带。
基孔制配合：基本偏差为一定的孔的公差带。
10.几何公差的项目、符号及分类11.几何公差带的4个要素：形状、大小、方向和位置12.按结构特征、要素分为组成要素：由一个或几个表面形成的要素称为组成要素。
导出要素：对称要素的中心点、线、面或回转表面的轴线13.独立原则：是指给定的尺寸公差与几何公差相互独立14.最大实体状态（MMC)：孔或轴在尺寸极限范围内，具有材料最多时的那个状态，称为最大实体状态。
在此状态下的尺寸，称为最大实体尺寸。
◆对于孔：是最小极限尺寸D min◆对于轴：是最大极限尺寸D max15.最小实体状态（LMC）：孔或轴在尺寸极限范围内，具有材料最少时的那个状态，称为最小实体状态。
互换性与测量技术基础
互换性与测量技术基础1、机器和仪器制造业中的互换性，通常包括零件几何参数（如尺寸）间的互换和力学性能（如硬度、强度）间的互换。
2、所谓几何参数，主要包括尺寸大小、几何形状（宏观、微观）以及相互的位置关系等。
3、相互性按其互换程度，可分为完全互换和不完全互换两种。
4、对标准部件，互换性还可分为内互换和外互换。
5、标准化是以标准的形式体现的，也是一个不断循环、不断提高的过程。
6、按照标准化对象的特征，标准可分为基础标准、产品标准、方法标准、安全标准、卫生标准等。
7、工程上各种技术参数的简化、协调和统一是标准化的一项重要内容。
8、工程技术上通常采用的优先数系，是一种土进制几何级数。
9、规定的r值有5、10、20、40、80五种。
10、R5、R10、R20和R40是常用系列，称为基本系列。
而R80则作为补充系列。
11、选用基本系列时，应遵循先疏后密的原则，即应当按照R5、R10、R20、R40的顺序，优先采用公比较大的基本系列，以免规格太多。
12、圆柱体结合是由孔与轴构成的、在机械制造中应用最广泛的一种结合。
这种结合由结合直径与结合长度两个参数确定。
13、尺寸：基本尺寸、实际尺寸、作用尺寸、极限尺寸。
14、公差带有两个基本参数，即公差带大小与公差带位置。
15、加工误差：尺寸误差、几何形状误差（宏观几何形状误差、表面微观特性、表面波度误差）、位置误差。
16、配合种类：间隙配合、过盈配合、过渡配合。
17、配合制：基孔制配合、基轴制配合。
18、标准公差：公差单位、公差等级。
19、国标规定标准公差分为20个等级。
20、轴的基本偏差是在基孔制的基础上制订的。
21、基本尺寸≦500时，孔的基本偏差是从轴的基本偏差换算得来的。
22、根据国家标准提供的20个等级的标准公差及28种基本偏差代号，可组成公差带孔有543种、轴有544种，由孔和轴的公差带又可组成大量的配合。
23、影响大尺寸加工误差的主要因素是测量误差。
24、对尺寸>500~3150mm，国家标准规定一般采用基孔制的同级配合。
互换性与测量技术基础
一、什么叫互换性？它在机械制造中有何重要意义？是否只适用于大批量生产？答:互换性是指制成的同一规格的零（部）件中，在装配时作任何选择，附加调整或修配，能达到预定使用性能的要求。
它在机械制造业中的作用反映在下几方面。
在设计方面，可简化设计程序，缩短设计周期，并便于用计算机辅助设计；在造方面，可保证优质高效生产；在使用方面，使机器维修方便，可延长机器寿命。
互换性给产品的设计、制造和使用维修都带来了很大方便。
它不仅适用于大批量生产，也适用于单件小批生产，互换性已经成为现代机械制造企业中一个普遍遵守的原则二、公差、检测、标准化与互换性有什么关系？答：按照标准设计的公差，加工检测一批同一规格的零件，装配时就不用选配，调整，就能装配成一台设备，并且在这台设备某个零件失效时，再拿一个同一规格换上去，就可保证零件和设备的一切性能，也就是说公差，检测，标准化是为了同一规格的零部件具有互换性而做的。
三、测量及其实质是什么？一个完整的测量过程包括哪几个要素？答：“测量”是指以确定被测对象量值为目的的全部操作。
实质上是将被测几何量与作为计量单位的标准进行比较，从而确定被测几何量是计量单位的倍数或分数的过程。
一个完整的测量过程应包括测量对象、计量单位、测量方法和测量精度四个方面要素。
四、什么是尺寸传递系统？为什么要建立尺寸传递系统？答：一套从长度的最高基准到被测工件的严密而完整的长度量值传递系统就是尺寸传递系统。
为了保证量值统一，把量度基准和量值准确传递到生产中应用的计算器具和工件上去。
五、对某一尺寸进行等精度测量100次，测得值最大为50.015mm，最小为49.985mm。
假设测量误差符合，正态分布，求测得值落在49.995到50.010mm之间的概率是多少？答：最大为50.015 最小是49.985 可以判断均值u=50.000按照3σ法则0.015=3σσ=0.005P（49.995<X<50.010）=fai （50.010-50.000）/σ-fai （49.995-50.000）/σ=fai（2）-fai（-1）=fai（2）+fai（1）-1=0.9772+0.8413-1=0.8185六、基本尺寸、极限尺寸、极限偏差和尺寸公差的含义是什么？他们之间的互相关系如何？在公差带图解上怎样表示？答：公差基本术语的含义（1）基本尺寸；设计时给定的尺寸，称为基本尺寸。
互换性与测量技术基础
课程介绍“互换性与技术测量”是一门综合性应用基础课，主要用于高等工科院校机械、仪器仪表及有关专业，该课程研究的对象是机械或仪器零部件的几何精度设计及其检测原理。
一般地，在机械产品的设计过程中，需要进行以下三方面的分析计算：1)运动分析与计算。
根据机器或机构应实现的运动，由运动学原理，确定机器或机构的合理的传动系统，选择合适的机构或元件，以保证实现预定的动作，满足机器或机构运动方面的要求。
2)强度的分析与计算。
根据强度、刚度等方面的要求，决定各个零件的合理的基本尺寸，进行合理的结构设计，使其在工作时能承受规定的负荷，达到强度和刚度方面的要求。
3)几何精度的分析与计算。
零件基本尺寸确定后，还需要进行精度计算，以决定产品各个部件的装配精度以及零件的几何参数和公差。
需要指出的是，以上三个方面，在设计过程中，是缺一不可的。
本课程主要讨论的是机械精度的分析与计算。
机器精度的分析与计算是多方面的，但归结起来，设计人员总是要根据给定的整机精度，最终确定出各个组成零件的精度，如尺寸公差，形状和位置公差，以及表面粗糙度参数值。
本课程是由互换性原理和测量技术基础两部分组成的。
互换性是零部件精度设计的基本内容。
零部件的互换性基本上由标准化实现。
测量技术基础属于计量学的范畴，是论述零部件的测量原理、方法及测量误差处理等内容。
所以本课程的特点是术语定语多、符号、代号多，标准规定多。
同学们在学习的过程中往往会感到概念难记，内容繁多。
但并非本课程难学。
课程各部分都是围绕着以保证互换性为主的精度设计问题，介绍各种典型零件几何精度的概念，分析各种零件几何精度的设计方法。
各种零件的参数检测作为实验内容。
所以学生在学习过程中要注意总结归纳，认真完成作业。
同学们学习本课程，要了解以下内容：1、掌握互换性、标准化的概念、机械零部件精度设计的基础原理和方法。
（尺寸公差及理论、形位公差及理论、表面粗糙度等，即绪论、第1、3、4章）。
2、了解典型零件（包括滚动轴承、键和花键、螺纹、齿轮）极限与配合标准的组成和应用，能够合理的确定各种典型零件的制造精度。
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d采用任意孔、轴公差带组成配合为了满足特殊的配合需要,允许采用任意孔、轴公差带组成配合,既非基准制配合。例如:由于滚动轴承外径与孔的配合已选定孔的公差带为φ25J7,轴承盖与孔的配合,定心精度要求不高,因而其配合应选用间隙配合。
2.请说出图中各形位公差的项目名称以及用到的公差要求。
答：图中的形位公差有端面圆跳动、径向圆跳动、对称度等，公差要求用到了包容要求。
3.什么是表面粗糙度？图中表面粗糙度要求最高（最光滑）的表面是哪个？其粗糙度上限值为多少？其标注的完整含义是什么？
答：零件表面具有很小间距的微小峰、谷所形成的微观形状误差，称为表面粗糙度。图中最光滑的表面是其中四个圆柱面，它们的粗糙度上限值为0.8微米。该标注的完整含义是：该表面采用去除材料加工方法获得，其表面粗糙度Ra上限值为0.8微米。
2．解释螺纹标记M10×1—6g7g—L的含义。
答：公称直径10mm，螺距为1mm，右旋的细牙普通螺纹（外螺纹），中径公差带为7g，大径公差带为6g，旋合长度属于长的一组。
二、分析题（每小题10分，共30分）
阅读零件图，回答问题：
1.什么是几何量精度？图中有哪些几何量精度项目？
答：几何量精度是指制成产品的实际几何参数与设计给定的理想几何参数之间一致的程度。图中的几何量精度主要有尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及公差要求等。
基本偏差代号
上偏差es(μm)
A
B
C
CD
D
E
EF
F
FG
G
H
基本尺寸mm
公差等级
大于
至
所有的级
14
18
+290
+150
+95
+50
+32
+16
+6
0
18
24
+300
+160
+110
+65
+40
+20+7 Nhomakorabea0
表3：轴的基本偏差表
基本偏差代号
上偏差es(μm)
a
b
c
cd
d
e
ef
f
fg
g
h
基本尺寸mm
公差等级
2.结合实践，谈谈如何选取配合制。
答：.a优先选用基孔制主要是从经济性考虑的,同时兼顾到功能、结构、工艺条件和其它方面的要求。因此,采用基孔制主要是减少定尺寸的刀具、量具的规格和数量,降低生产成本,提高加工的经济性。
b有明显的经济效益时选用基轴制如冷拔钢材作轴,不必对轴加工,已能满足加工要求,故采用基轴制。
三、计算题。（共30分）
查表确定Φ18H7/d9配合的轴、孔的极限偏差，计算极限间隙或过盈、配合公差，判断配合类别，并画出公差带图。
表1：标准公差表
基本尺寸/mm
公差等级
IT4
IT5
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
μm
>10~18
5
8
11
18
27
43
70
>18~30
6
9
13
21
33
52
84
表2：孔的基本偏差表
Xmax=ES-ei=+0.033-(-0.041)=0.074mm
Xmin=EI-es=0-(-0.020)=0.020mm
Tf=Xmax-Xmin=0.074-0.020=0.054mm
四、论述题（每小题10分，共20分）
1.结合实践，谈谈标准化的重要性。
答：在机械设计中，除了要根据强度、刚度要求确定零件的基本尺寸之外，为了保证零件的使用性能和互换性，还必须确定几何量的制造精度。零件的几何量精度包括尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等。如果没有精度设计，那么制造出来的零件虽然具有足够刚度强度，也许也能装配起来，但是不能达到足够的运行性能质量，也不能达到预定的寿命。
大于
至
所有的级
14
18
-290
-150
-95
-50
-32
-16
-6
0
18
24
-300
-160
-110
-65
-40
-20
-7
0
答：
Φ18H8：EI=0，IT8=0.033mm，ES=EI+IT8=0+0.033=+0.033mm
Φ18f7：es=-0.020mm，IT7=0.021mm，ei=es-IT7=-0.020-0.021=-0.041mm
西南大学网络与继续教育学院课程考试试题卷
类别：网教(网教/成教)专业：机电一体化技术2018年12月
课程名称【编号】：互换性与测量技术基础【0930】A卷
大作业满分：100分
一、简答题。（每小题10分，共20分）
1.齿轮传动的使用要求主要有哪几方面？
答：主要有四个方面的要求：传递运动的准确性；传动的平稳性；载荷分布的均匀性；合理的齿侧间隙。