互换性第8章
互换性习题及答案
互换性习题及答案第⼀章绪论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。
第八章_尺寸链
第八章尺寸链一、判断题1.在装配尺寸链中，每个独立尺寸的偏差都将影响装配精度。
（）[答案]对2.封闭环常常是结构功能确定的装配精度或技术要求，如装配间隙、位置精度等。
（）[答案]对3.零件工艺尺寸链一般选择最重要的环作封闭环。
（）[答案]错4.尺寸链中，增环尺寸增大，其它组成环尺寸不变，封闭环尺寸增大。
（）[答案]对5.增环在最小极限尺寸时，封闭环获得最大极限尺寸。
（）[答案]错6.零件尺寸误差同位置误差采用独立原则时，位置误差应作为组成环列入尺寸链。
（）[答案]对7.在确定工艺尺寸链中的封闭环时，要根据零件的工艺方案紧紧抓住“间接获得”的尺寸这一要点。
（）[答案]对8.尺寸链是指在机器装配或零件加过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组。
（）[答案]对9.补偿环是指尺寸链中可以调整大小以便使封闭环达到规定要求的组成环。
（）[答案]对10.零件尺寸误差同位置误差采用包容要求时，位置误差应作为组成环列入尺寸链。
（）[答案]错11.当所有增环为最大极限尺寸时，封闭环获得最大极限尺寸。
（）[答案]错12.组成环是指尺寸链中对封闭环没有影响的全部环。
（）[答案]错13.建立尺寸链时，应首先确定其组成环，最后的封闭尺寸即为该尺寸链的封闭环。
（）[答案]错14.封闭环的上偏差等于所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差之和。
（）[答案]对15.用完全互换法解尺寸链能保证零部件的完全互换性。
（）[答案]对16.当组成尺寸链的尺寸较多时，一条尺寸链中封闭环可以有两个或两个以上。
（）[答案]错17.在装配尺寸链中，封闭环是在装配过程中最后工序完成后形成的一环。
（）[答案]对18.在工艺尺寸链中，封闭环按加工顺序确定，加工顺序改变，封闭环也随之改变。
（）[答案]对19.封闭环基本尺寸等于各组成基本尺寸的代数和。
（）[答案]错20.用完全互换法计算尺寸链时，封闭环的公差值一定大于任何一个组成环的公差值。
（）[答案]对21.要提高封闭环的精确度，就要增大各组成环的公差值。
互换性
互换性及标准化的基本含义互换性的概念：•概念：同一规格的一批零部件，任取其一，不经任何挑选和修配就能装在机器上，并能满足其使用功能要求的特性叫做互换性。
•机械制造业中的互换性通常包括几何参数和力学性能的互换性的互换互换性的分类•分类：互换性按其互换程度分为完全互换和不完全互换。
•定义：完全互换—装配时不需挑选和修配。
不完全互换—装配时允许挑选、调整和修配。
•应用：零部件厂际协作应采用完全互换，部件或构件在同一厂制造和装配时，可采用不完全互换。
•公差：允许零件几何参数的变动量称为公差。
•标准按不同的级别颁发。
我国标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。
•GB，JB，DB，QB。
优先数和优先数系•GB321—80中规定以十进制等比数列为优先数系，并规定了五个系列，它们分别用系列符号R5、 R10、 R20、 R40和R80表示，其中前四个系列作为基本系列， R80为补充系列，仅用于分级很细的特殊场合。
精度设计原则•互换性原则：机械零件几何参数的互换性是指同种零件在几何参数方面能够彼此互相替换的性能。
•经济性原则：工艺性、合理的精度要求、合理选材、合理的调整环节、提高寿命。
•匹配性原则：根据机器或位置中各部分各环节对机械精度影响程度的不同，对各部分各环节提出不同的精度要求和恰当的精度分配，做到恰到好处，这就是精度匹配原则。
•最优化原则：探求并确定各组成零、部件精度处于最佳协调时的集合体。
例如探求并确定先进工艺，优质材料等。
二孔、轴极限与配合有关尺寸的概念•尺寸：用特定单位表示长度值的数字。
•基本尺寸：由设计给定的尺寸，一般要求符合标准的尺寸系列。
•实际尺寸：通过测量所得的尺寸。
包含测量误差，且同一表面不同部位的实际尺寸往往也不相同。
用Da、da表示。
•极限尺寸：允许尺寸变化的两个界限值。
两者中大的称为最大极限尺寸，小的称为最小极限尺寸。
孔和轴的最大、最小极限尺寸分别为Dmax、dmax和Dmin、 dmin表示。
第8章-互换性
第8章渐开线圆柱齿轮传动的互换性其余倒角4跨齿数k32.34公法线长度W 0.018齿向公差F β±0.018基节极限偏差f pb 0.014齿形公差f f 0.056公法线长度变动量F w 0.071齿圈径向跳动公差F r 9-8-8FJ 精度等级（GB)1齿顶高系数h a *20º齿形角α3模数m 32齿数Z -0.093-0.170齿轮零件图8.1 概述高速动力齿轮,如减速器、汽轮机等低速动力齿轮,如轧钢、矿山及起重机械等保证正常润滑、避免因发热而卡死插齿加工Ⅲ二齿轮的加工滚齿加工＂＂分度传动链齿坯分度蜗轮蜗杆滚刀滚齿加工示意图1 几何偏心（e 几）:属于径向性质的长周期误差2 运动偏心（e 运）：属于切向性质的长周期误差切向、径向性质的短周期误差4 机床导轨、齿坯误差：属于轴向误差e运e 几。
主要受分度蜗杆、刀具误差的影响。
主要影响齿轮传递运动的平稳性3 机床导轨、齿坯误差：主要影响齿轮载荷分布均匀性按误差的方向齿轮的加工误差特点：径向误差、切向误差、轴向误差且加工误差具有周期性四齿轮误差的测量1、万能测齿仪的测量原理指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内于齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量。
把测量头（球形或圆锥形）或小圆柱放在齿间，逐齿进行测量。
在轮齿一转中指示表最大读数与最小读数之差即ΔF r△F i 〞360°转角φ双啮中心距变动量△a 0被测齿轮测量齿轮a 〃4、双面啮合综合检查仪△F i ″360°转角φ双啮中心距△a0ΔF i ″主要反映径向误差，可代替ΔF r 检测。
ΔF i ″比ΔF r 检查效率高，且能得到一条连续的误差曲线，故成批生产时，常检验ΔF i ″项目。
基圆W m a x Wmi n ΔFw=Wmax-Wmin齿轮一转范围内，实际公法线长度最大值与最小值之差测量方法较简便，凡具有两个平行测量面，其量爪能插入跨测齿槽的量仪，均可用以测量ΔFw 。
互换性与测量技术
机械教研室 张 凯 QQ：252452881
互换性与技术测量
第1章 绪论 第2章 极限与配合基础 第3章 测量技术基础 第4章 形状和位置公差 第5章 表面粗糙度 第6章 光滑极限量规设计 第7章 机械零件精度设计（自学） 第8章 尺寸链
第1章 绪论
1.1 课程简介和要求 1.2 互换性概述 1.3 零件加工误差和公差 1.4 标准化基本知识 1.5 优先数和优先数系（自学）
第2章 极限与配合基础
2.2 极限与配合的基本术语和定义 2.2.1 公差配合的基本术语
3．基本偏差、标准公差以及公差带图
孔公差带 + 0 ES EI es ei 轴公差带
（2）公差带图
用以表明两个相互结合 的孔、轴的基本尺寸、极限 尺寸与公差关系的图形。 标准公差给出公差值大 小，基本偏差确定公差带的 位臵。
基本尺寸
图2-2 尺寸公差带图
第2章 极限与配合基础
2.2 极限与配合的基本术语和定义 2.2.1 公差配合的基本术语
4．有关配合的术语及定义
配合：基本尺寸相同的，相互配合的孔、轴公差带之间的 关系。 配合条件：一孔一轴相结合；孔、轴基本尺寸相同。 配合的性质：反映装配后松紧程度和松紧变化程度，定义 以相互结合的孔和轴公差带之间的关系来确定。 间隙与过盈：孔的实际尺寸-相配合轴的尺寸=“+”间隙 “X”（“-”过盈“Y”） “+”、“-”号在配合中仅代表间隙与过盈之意，不可与 一般数值大小相混。
3．过渡配合
可能具有间隙或过盈的配合。孔公差带与轴的公差带相 互交叠。Xmax、Ymax表过渡配合中允许间隙和过盈变动的两 个界限值。 最大间隙Xmax=Dmax-dmin=ES-ei表配合中最松的状态。 最大过盈Ymax=Dmin-dmax=EI-es表配合中最紧的状态。
互换性第8章
3.2
A
0.02 M A M
6.3
A
E
图8-7 矩形花键的位置度公差标注
25
第8章 键与花键联结的公差配合
（1）小径结合面遵守包容要求。小径 d 是花键联 结中的定心尺寸，要保证花键的配合性能，其定心表 面的形状公差和尺寸公差的关系遵守包容要求， 即当 小径 d 的实际尺寸处于最大实体状态时，它必须具有
为78H10/a11, 键宽 B 为12H11/d10的标记为
花键规格N×d×D×B， 即10×72×78×12
H7 H10 H10 花键副 10 72 GB/T 1144 2001 78 12 f7 all d10
内花键 10 72H7 78H10 12H11GB T 1144 2001 外花键 72f7 78all 12d10GB T 1144 2001 10
当 b≥40时，平行度公差选 5 级。
10
第8章 键与花键联结的公差配合 3. 键联结的表面粗糙度 键槽配合面的表面粗糙度Ra 值推荐为1.6~6.3 μm，非配合
面的粗糙度参数 Ra 值为6.3~10 μm。
4. 平键联结的检测 键和键槽的尺寸检测比较简单，可用各种通用计 量器具测量，大批量生产时也可用专用的极限量规来 检验。
寿命长， 更有利于产品质量的提高。
18
第8章 键与花键联结的公差配合
当选用大径定心时，内花键定心表面的精度依靠拉 刀保证，而当花键定心表面硬度要求高时，如HRC40以
上，热处理后的变形难以用拉刀修正。当内花键定心表
面的粗糙度要求较高时，如 Ra＜0.40 μm，用拉削工艺 很难保证达到要求。在单件小批量生产、大规格的花键 中，内花键也难以使用拉削工艺（因为这种加工方法经 济性不好）。
互换性与技术测量第三版课后题答案程玉兰
《互换性与测量技术基础》(第三版)课后习题答案第一章习题及答案1-1 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：同一规格的零部件，不需要做任何挑选、调整或修配，就能装配到机器中去，并达到使用要求，这种特性就叫互换性。
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。
1-2 完全互换和不完全互换有何区别？各用于什么场合？答：互换程度不同：完全互换是同一规格的零部件，不需要做任何挑选、调整或修配，就能装配到机器中而满足使用要求；不完全互换是同一规格的零部件，需要经过挑选、调整或修配，再装配到机器中去才能使用要求。
当使用要求和零件制造水平、经济效益没有矛盾，即机器部件装配精度不高，各零件制造公差较大时，可采用完全互换进行零件生产；反之，当机器部件装配精度要求较高或很高，零件制造公差较小时，采用不完全互换。
1-5 下面两列数据属于哪种系列？公比为多少？（ 1 ）电动机转速： 375 ， 750 ， 1500 ， 3000 ，、、、（ 2 ）摇臂钻床的主参数（钻孔直径）： 25 ， 40 ， 63 ， 80 ， 100 ， 1 25等答：（ 1 ）此系列为派生系列： R40/12 ，公比为（ 2 ）此系列为复合系列，前三个数为 R5 系列，后三位为 R10 系列。
补充题：写出 1 ～ 100 之内的派生系列 R20/3 和 R10/2 的优先数常用值。
答： R20/3 ： 1.00 ， 1.40 ， 2.00 ， 2.80 ， 4.00 ， 5.60 ， 8.00 ， 11.2 ，16.0 ， 22.4 ， 31.5 ， 45.0 ， 63.0 ， 90.0R10/2 ： 1.00 ， 1.60 ， 2.50 ， 4.00 ， 6.30 ， 10.0 ， 16.0 ， 25.0 ， 40.0 ，63.0 ， 100第二章习题及答案2-5 （略）2-9 试从 83 块一套的量块中，同时组合下列尺寸： 48.98mm ， 29.875mm ，10.56mm 。
第八章_尺寸链_互换性与技术测量基础_胡凤兰.ppt
8.1.2 尺寸链的类型
1.按在不同生产过程中的应用情况，可分为： 按在不同生产过程中的应用情况，可分为： （1）装配尺寸链 在机器设计或装配过程中， 在机器设计或装配过程中，由 一些相关零件形成有联系封闭 的尺寸组，称为装配尺寸链。 的尺寸组，称为装配尺寸链。 同一零件上由各个设计尺寸构 成相互有联系封闭的尺寸组， 成相互有联系封闭的尺寸组， 称为零件尺寸链。 称为零件尺寸链。
8
8.2 极值法
极值法是按各环的极限值进行尺寸链 计算的方法。 计算的方法。这种方法的特点是从保证完 全互换着眼， 全互换着眼，由各组成环的极限尺寸计算 封闭环的极限尺寸，从而求得封闭环公差， 封闭环的极限尺寸，从而求得封闭环公差， 所以这种方法又称为完全互换法。 所以这种方法又称为1. 尺寸链 在机器装配或零件加工过程中, 在机器装配或零件加工过程中,由相互连接 的尺寸形成封闭的尺寸组,该尺寸组称为尺寸链。 的尺寸形成封闭的尺寸组,该尺寸组称为尺寸链。 如图所示为零件尺寸链。 如图所示为零件尺寸链。
3
装配尺寸链
图示车床主轴轴线与尾架顶尖轴线之间的高度 差A0,尾架顶尖轴线高度A1、尾架底板高度A2和主轴 等设计尺寸相互连接成封闭的尺寸组， 轴线高度A3等设计尺寸相互连接成封闭的尺寸组， 形成尺寸链。 形成尺寸链。
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例题 8.2 解
④ 确定各组成环的极限偏差 作为调整尺寸，其余按“入体原则” 组成环A1作为调整尺寸，其余按“入体原则”确定各 组成环的极限偏差如下: 组成环的极限偏差如下:
⑤ 计算组成环A1的极限偏差
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8.3 统计法
在成批生产和大量生产中， 在成批生产和大量生产中，零件实 际尺寸的分布是随机的， 际尺寸的分布是随机的，多数情况下 可考虑成正态分布或偏态分布。因此, 可考虑成正态分布或偏态分布。因此, 可利用这一规律，将组成环公差放大, 可利用这一规律，将组成环公差放大, 这样不但使零件易于加工， 这样不但使零件易于加工，同时又能 满足封闭环的技术要求， 满足封闭环的技术要求，从而获得更 大的经济效益。 大的经济效益。
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键联接的极限与配合
轴槽和轮毂槽的剖面尺寸、几何公差及表面粗 糙度在图样上的标注如下：
三、键槽和轮毂槽的测量
轴槽和轮毂槽的测量一般使用通用计量器具， 如下图。
键槽和轮毂槽的测量
当对称度符合相关原则时，使用键槽对称度量规，如下 图。
第二节 花键连接
花键联接是由内花键和外花键两个零件组成。 花键联接的主要优点是导向性好、定心精度高、承 载能力强；其次，其加工工艺性良好，采用磨削方 法能获得较高的精度。
GB/T 1144-2001规定的矩形花键配合应用见 下表。
四、矩形花键联接的几何公差和表面粗糙度
1．矩形花键的几何公差
为保证装配性能要求，小径极限尺寸应遵守包 容原则。
内、外花键的几何公差要求，主要是位置度公 差（包括键、槽的等分度、对称度等）要求。
对较长的花键，可根据产品性能自行规定键侧 对轴线的平行度公差。
矩形花键位置度公差标注
内花键外花键
GB/T 1144-2001规定的位置度公差t1和对称度公差t2见 下表。
矩形花键的位置度公差t1（单位：mm）
矩形花键的对称度公差t2（单位：mm）
矩形花键的公称尺寸系列
为便于加工和测量，其键数为偶数，即6、8、 10三种。按承载能力的大小，矩形花键可分为中、 轻两个系列，中系列的键高尺寸较大，承载能力 强；轻系列的键高尺寸较小，承载能力小。
GB/T 1144-2001 规定的矩形花键的公称尺寸 系列见表8-3。
二、矩形花键联接的几何参数和定心方式
键联接的极限与配合
键宽、轴槽宽和轮毂槽宽b的公差带及平键联接的配合 与应用如下：
键联接的极限与配合
2. 非配合尺寸的公差带
键高度h的公差带采用h11,半圆键直径d的公差带采 用h12；键长L的公差带采用h14，轴键槽长L的公差带采
用H14；轴槽深t1和轮毂槽深t2的公差带见表8-1。
3．键槽的几何公差
三、矩形花键联接的极限与配合
1．矩形花键的公差带 矩形花键的极限与配合分两种情况：即一般用 途花键和精密传动用花键。为减少花键拉刀和花键 量规的数量，矩形花键联接采用基孔制配合。 GB/T 1144-2001规定的矩形花键的尺寸公差带 见表8-4。
2．矩形花键的配合及选择
定心直径d的公差带,在一般情况几何参数有大径D、小径 d、键数N、键宽和键槽宽B 。
矩形花键联接的主要使用要求是保证内、外花 键的同轴度，以及键侧面与键槽侧面接触均匀 性，保证能传递一定的扭矩。
2．矩形花键联接的定心方式 花键定心方式 花键有大径D、小径d和键 （槽）宽B三个主要尺寸参数，为了改善其加工工 艺 性，只需将其中一个参数加工得较准确，使其 起配合定心作用。
键联接的结构与主要几何参数
平键联接的剖面尺寸已经标准化， GB/T 1095-2003《平键：键槽的剖面尺寸》规定的几 何参数见表8-1。
二、键联接的极限与配合
1. 配合尺寸的公差带
键与轴槽和轮毂槽的配合应采用基轴制配合。 根据配合的松紧不同，普通平键联接分为松联接、 正常联接和紧密联接；半圆键只有正常联接和紧 密联接。GB/T 1096-2003《普通型 平键》对键宽 规定了一种公差带h8,对轴槽宽和轮毂槽宽各规 定了三种公差带，构成三种配合，以满足不同的 用途。
花键联接可用作固定联接，也可用作滑动联接。 花键按截面形状不同，分为矩形花键、渐开线花键 和端齿花键等，其中矩形花键应用最为广泛。
花键
一、矩形花键的公称尺寸系列
GB/T 1144-2001《矩形花键尺寸、公差和检验》规定 了矩形花键联接的尺寸系列、定心方式、公差与配合标注 方法及检验规则。
矩形花键联接的公称尺寸为大径D、小径d、键宽和键 槽宽B 。
第八章 键和花键的公差与配合
第一节 键联接 第二节 花键连接
键和花键的公差与配合
键联接、花键联接都是可拆联接，用于联接轴 和轴上的传动件（如齿轮、带轮和联轴器等），使 轴和传动件同步旋转，以传递扭矩和运动，有时也 用于轴上传动件的导向，如变速箱中的齿轮可以沿 花键轴移动达到变换速度的目的。
第一节 键联接
1）轴槽和轮毂槽对轴线的对称度公差。根据键槽宽 b，一般按几何公差中对称度7～9级选取。
2）当健长L与健宽b之比大于或等于8时，b的两侧面 在长度方向标注平行度公差：
b≤6ｍｍ时取7级； b≥8至36ｍｍ时取6级； b≥40ｍｍ时取5级。
键联接的极限与配合
4．平键和键表面的表面粗糙度
轴槽和轮毂槽两侧面及底面的表面粗糙度参 数均按GB/T 1031-2006选取，两侧面Ra一般为 1.6～3.2μm，底面Ra一般为6.3μm。
三种定心方式
①按大径D定心； ②按小径d定心； ③按键宽B定心。
矩形花键联接的定心方式
矩形花键联接的定心方式
a）大径定心
b）小径定心
c）键宽定心
小径定心
矩形花键联接的定心方式
矩形花键国家标准（GB/T1144－2001）规 定，矩形花键用小径定心，因为小径定心有一系 列优点。小径定心时，热处理后的变形可用内圆 磨修复，而且内圆磨可达到更高的尺寸精度和更 高的表面粗糙度要求。因而小径定心的定心精度 更高，定心稳定性较好，使用寿命长，有利于产 品质量的提高。外花键小径精度可用成形磨削保 证。
花键取相同的公差等级。但在有些情况下，内花 键允许与高一级的外花键配合，公差带为H7的内 花键可以与公差带为f6、g6、h6的外花键配合； 公差带为H6的内花键可以与公差带为f5、g5、h5 的外花键配合。
大径只有一种配合，为H11/a11。
内、外花键按装配形式分为固定联接、紧滑 动联接和滑动联接三种。
一、键联接的结构与主要几何参数
键按其结构形式不同，分为平键、半圆键、切向键和 楔形键等。
键联接的结构与主要几何参数
普通平键的联接结构由键、轴、轮毂三个零件组 成， 通过键的侧面分别与轴槽、轮毂槽的侧面相互接触来传 递运动和扭矩，键的上表面和轮毂槽底面留有一定的间 隙，所以，键宽和键槽宽b是决定配合性质和配合精度的 主要参数，是主要配合尺寸，公差等级要求高；键长L、 键高h、轴槽深t1和轮毂槽深t2为非配合尺寸。