机械工程基础实验讲稿

1、课次：1授课课题：课题：绪论目的要求：了解机械的组成、了解互换性概念，有关标准化、优先数、技术测量的术语及定义。了解机械精度设计的基本理论及方法参考资料：互换性与技术测量技术 黄镇昌编著机械工程基础实验指导书课题：绪论发动机动画开始任何一台机器的设计，除了运动分析、结构设计、强度、刚度计算外，还要进行精度设 计。研究机器的精度时，要处理好机器的使用要求与制造工艺的才盾。解决的方法是规定合 理的公差，并用检测手段保证其贯彻实施。由此可见，“公差”在生产中是非常重要的。机械工程基础实验是一门专业基础课，要求：提出本课程的要求（1）知道机械的组成，了解机械设计的过程。（2）掌握有关公差、测最的基木概

2、念、基木理论、术语、定义，培养公羌设计及精度检测 的基本能力；（3）学会查工具书，如于册、标准等。一、互换性概述了解互换性的概念1、什么叫互换性举例：组成现代技术装置和口用机电产品的各种零件，如电灯泡、自行车、手表、缝 纫机上的零件、一-批规格为m10-6h的螺母与ml0-69螺栓的h由旋合。在现代化生产小，一 般应遵守互换性原则。（1）定义：在制成的同一规格零件中，不需耍作任何挑选或附加加工（如钳工修配）或 再调整就可装上机器（或部件）上，而h达到原定使用性能要求。（2）互换性包括：儿何参数、机械性能和理化性能方而的互换性。儿何量误差（尺寸、形状、位置、表而微观形状误差）（3）互换性分类：a

3、、完全互换性特点：不限定互换范i韦i，以零部件装配或更换时不需要挑选或修配为条件。如口常生活屮 所用电灯泡。b、不完全互换性特点：因特殊原因，只允许零件在一定范围內互换。如机器上某部位精度愈鬲，相配零件 精度要求就愈高，加工困难，制造成木高，为此，生产中往往把零件的精度适当降低，以便 于制造，然后再根据实测尺寸的人小，将制成的相配零件分成若干组，使每组内的尺寸差别 比较小，最后，再把相应的零件进行装配。除此分组互换法外，还有修配法、调整法。主要 适用于小批量和血件生产。2、怎样才能使零件具有互换性若制成的一批零件实际尺寸数值二理论值。即这些零件完全相同，虽具有互换性，但 在生产上不可能，且没有

4、必要。而只要求制成零件的实际参数值变动不大，保证零件充分近 似即可。要使零件具有互换性，就应按“公差”制造。公差：实际参数允许的最大变动量。3、互换性在机械制造中有什么作用（1）在设计方面，有利于最人限度采用标准件、通用件和标准件，人人简化绘图和计 算工作，缩短设计周期。便于计算机辅助设计cad。（2）在制造方而，有利于组织专业化*产，采用先进工艺和高效率的专用设备，提髙纶 产效率。（3）在使用、维修方面，可以减少机器的维修时间和费用，保证机器能连续持久的运转。 提高了机器的使用寿命。二、公差标准和儿何量的测量（公差标准化）现代化工业生产的特点是规模大，协作单位多，互换性要求髙，为了正确协调各

5、生产部 门和准确衔接各生产坏节，必须有一种协调手段，使分散的局部的生产部门和生产环节保持 必要的技术统一。成为一个冇机的整体，以实现互换性生产。标准制定的必要性标准与标准化正是联系这种关系的主要途径和手段，是实现互换性的基础。1、公差标准a技术标准：对产站和工程建设质量、规格及检验方而所作的技术规定。我国的技术标准分三级：国家标准（gb）、部门标准（专业标准，如jb）、企业标准。r公差标准：对零件的公差和相互配合所制订的标准。2、加工谋差和公羌（1）加工误差：加工过程中产牛的尺寸、儿何形状和相互位直谋差。（2）公差：由设计人员给定的允许零件的最大误差。3、优先数和优先数系（1）数值标准化数值标

6、准化的必要性制定公旁标准以及设计零件的结构参数时，都需要通过数值表示。任何产品的参数值不 仅与h身的技术特性有关，还直接、间接地彩响与其配套系列产品的参数值。如：螺母直径 数俏，影响并决定螺钉直径数值以及丝锥、螺纹塞规、钻头等系列产站的直径数值。山于参 数值间的关联产纶的扩散称为“数值扩散”。为满足不同的需求，产品必然出现不同的规格，形成系列产品。产品数值的杂乱无章会给组 织生产、协作配套、使用维修带来困难。故需对数值进行标准化。（2）优先数系优先数系是一种十进制的儿何级数。我国标准gb321-80与国际标准iso推荐r5、r10、r20、 r40、r80系列，前四项为基本系列，r80为补充系

7、列。其公比为:r5系列qol. 6r10 系列ql01.25r20系列q20l. 12r40 系列q401.06r80系列q801. 034、几何量的测量有了先进的公差标准，述必须有相应的技术测量措施。技术测量研究的问题：（1）统一计量单位：用什么单位计量；量值的传递。（2）研究测试理论：制定计最标准、设计计最器具、培训计量人员。三、机械精度设计概述一般地，在机械产站的设计过程中，需要进行以下三方而的分析计算：（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，满足机器或机构的运 动方面的要求。（2）强度

8、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，达到强度和刚度方而的要求。（3）几何粘度的分析与计算。零件基本尺寸确定后，述需耍进行精度计算，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。本书主要讨论的是机械 精度的分析与计算。机器精度的分析与计算是多方而的，但归结起来，设计人员总是要根据给定的整机梢度, 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，以及表而粗糙度参数值。 但是，根据上述设计精度制造出的零件，装配成机器或机构后，还不一定能达

9、到给定的精度 要求。因为机器在运动过程屮，其所处的环境条件（如电压、气温、湿度、振动等等）及所 受的负荷都可能发牛变化，造成相关零件的尺寸发生变化；或者相对运动的零件耦合后，其 儿何粹度在运动过程中也能发工改变。为此，除分析计算机辭静态的梢度问题之外，还必须 分析在运动情况下，零件及机器的粘:度问题。而且山于现代机械产站正朝着机光电一体化的 方向发展，这样的产品，其精度问题己不再是单纯的尺寸误差、形状和位置误差等几何量精 度问题，而是还包括光学最、电学量等及其谋差在内的多最纲精度问题，其分析与计算与传 统的儿何量精度分析更为复杂和困难。四、儿何粕度设计的主要方法几何精度设计的方法主要有：类比法

10、、计算法和试验法三种。1）类比法类比法就是与经过实际使用证明合理的类似产品上的相应要素相比较，确定所设计零件几 何要素的精度。采用类比法进行粹度设计时，必须正确选择类比产站，分析它与所设计产站在使用条件和 功能耍求等方而的界同，并考虑到实际生产条件、制造技术的发展、市场供求信息等多种因 素。采用类比法进行精度设计的基础是资料的收集、分析与整理。类比法是人多数零件要素精度设计采用的方法。类比法亦称经验法。2）计算法计算法就是根据由某种理论建立起来的功能耍求与几何要素公差z间的定量关系，计算 确定零件要素的精度。例如：根据液体润滑理论计算确定滑动轴承的最小间隙；根据弹性变形理论计算确定圆 柱结合的

11、过盈；根据机构精度理论和概率设计方法计算确定传动系统小各传动件的精度等。目询，用计算法确定零件儿何要素的粕度，只适用于某些特定的场合。而j1,用计算法 得到的公差，往往述盅要根据多种因素进行调整。3）试验法试验法就是先根据一定条件，初步确定零件要素的精度，并按此进行试制。再将试制产 品在规定的使用条件下运转，同时，对其各项技术性能指标进行监测，并与预定的功能要求 相比较，根据比较结果再对原设计进行确认或修改。经过反复试验和修改，就可以最终确定 满足功能要求的合理设计。试验法的设计周期较长冃费用鮫高，因此主要用于新产品设计中个别重要要素的精度设 计。迄今为止，儿何精度设计仍处于以经验设计为主的阶

12、段。大多数要索的儿何精度都是采 用类比的方法凭实际工作经验确定的。计算机科学的兴起与发展为机械设计提供了先进的手段和工具。但是，在计算机辅助 设计（cad）的领域中，计算机辅助公差设计（cat）的研究述刚刚开始。其中，不仅需耍建 立和完善精度设计的理论与精确设计的方法，而且要建立具有实用价值和先进水平的数据库 以及相应的软件系统。只有这样才可能使计算机辅助公差设计进入实用化的阶段。课题：几何量精度内容一、基本内容框图寸寸寸寸 尺尺尺尺 本际用限 基实作极二、重点内容框图基本概念 画公差带图 有差偏差、 公差的计算查表计算标淮公差标注公差带选用形位公差标注 公差带的分析 形位精度选择高度特征参数

13、标注选用ggg几何量精度重点内容框图课次:2授课课题：尺寸公差与配合目的要求：掌握有关尺寸、偏差及配合的基本概念掌握配合的类别，会画尺寸公差带图。重点难点：配合的类别及画尺寸公差带图参考资料：互换性与技术测量技术黄镇昌编著课题：尺寸公差与配合一、有关尺寸的定义1、尺寸：用特定单位表示长度的数字。如20mm, 40ym2、基本尺寸（孔d；轴d）：设计时给定的尺寸。3、实际尺寸（孔ix；轴通过测量所得尺寸。注意：实际尺寸是具体零件上某一位置的尺寸的测量值。本教材实际尺寸指的是零件制成后的实际尺寸。4、极限尺寸（孔d啖、孔dm；轴dm din）：允许尺寸变化的两个界限值，统称为极限尺 寸。注意：极限

14、尺寸是以基本尺寸为基数來确定的，极限尺寸用于控制实际尺寸。基本尺寸、极限尺寸为设计时给定。二、冇关尺寸偏差，公差的术语及定义1、尺寸偏并：某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差称尺寸偏差简称偏差。（1）极限偏差：极限尺寸一基本尺寸所得代数差孑l：上偏差es=dmilxd卜偏差 ei=dmind轴：上偏差es=dmaxd下偏差ei=dmind注意：由于满足孔与轴配合的不同松紧要求，极限尺寸可能人于、小于或等于其基本尺寸。 因此，极限偏差的数值可能是正值、负值或零值。故在偏差值的询而除零值外，应标上相应 的“ + ”号或“一”号。偏差的标注：上偏差标在基木尺寸右上角；下偏差标在棊本尺寸右下角。例：25囂

15、表示基木尺寸为25,上偏差为一0. 020mm,下偏差为一0. 033mm0（2）实际偏差实际偏差=实际尺寸一基本尺寸注意：由于零件同一表面上不同位置的实际尺寸往往不同。综上所述：偏差是以基本尺寸为棊数，从偏离棊本尺寸的角度來表述冇关尺寸的术语。二、公差、公旁带图及有关术语1、公差（t）：允许尺寸的变动量。粹度要求f ,给定'17 ,制造愈难。t= |最大极限尺寸一最小极限尺寸丨注意:公差值无正负含义。它表示尺寸变动范围的大小。不应出现“ + ”“一”号。加工误差不可避免thoth=dmaxdmin, tsdmax-dmin可推导：th二esei； ts二esei2、公差带图及有关术语

16、定义(1) 零线：在公差带图中，确定偏差的一条基准线(即0偏差线)称为零线。通常表示基 木尺寸线。公差带图作法：th二es-ei二0.21-0 05=0. 16轴 es=29. 90-30=-0. 10 ei=29. 75-30=-0. 25301鹽ts二es-ei二0. 15特点：孔公差带在轴公差带之下。最大过盈y*ax=dmin-九x=et-es表过盈配合中最紧状态。最小过盈ybin=d-dnti=es-ei表过盈配合中最松状态。yain=0时标准规定仍属过盈配合注意：y喰、丫诙表示过盈配合中过盈变动的两个界限值。ymin=o、xraln=o两者概念不同。x=0二n-clfo最紧状态，孔公

17、差带在轴z上；y二0二厂二0最松状态，轴公差在孔之上。（3）过渡配合：可能具有问隙或过盈的配合。特点：孔公差带与轴的公差带相互交程。最大间隙xmax二d羽厂dmin二es-e i表过渡配合中最松的状态。最大过盈y=d.in-d,x=et-es表过渡配合中最紧的状态。注意：x” y神表过渡配合屮允许间隙和过盈变动的两个界限值；在过渡配合屮，发住间隙或过盈例：求下列三种配合的基本尺寸，上下偏差，公差，最大、最小极限尺寸，最大、最小间 隙或过盈，属何种配合。并画出配合公差带图。1）孔d> 25*2-021与轴<1）25秽需相配合2）孔e 25：曲与轴4）25：駕相配合3）孔4）25：何与

18、轴4> 25：霊相配合4-+21（4）配合公差（tf） 定义：标准将允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。它是设计人员根据机器配合部位使 用性能的要求对配合松紧变动的程度给定的允许值。 特点：对于一具体的配合tf t，间隙或过盈可能出现的差别t ,其松紧差别的程度t配 合精度!,反z亦然；在数最方血，标准以处于最松状态的极限间隙或极限过盈与处于最紧状态的极限间隙或 过盈的代数差的绝对值为配合公差值；配合公差没有正负含义。（1）各类配合的配合公差数值间隙配合 tf= xmaxxmi n | =xmax xmin二th 卜ts过渡配合 t仁 xmax-ymax | =xmax-ymax=th+

19、ts过盈配合 tf= i ymax-ymin | =ymax-ymin=th+ts注意：对于各类配合，其配合公差等于相互配合的孔公差和轴公差之和；tf二th+ts说明了配合精度的高低是由相互配合的孔和轴精度所决定。配合公差反映配合精度，配合种类反映配合性质。（2）配合公差带图定义：配合公差的特性也可用配合公差带來表示。配合公差带的图示方法，称为配合公差 带图。特点：零线以上的纵坐标为正值，代表间隙；零线以下的纵坐标为负值，代表过盈； 符号ii代表配合公差带。当配合公差带ii完全处在零线上方时，是间隙配合；当 配合公差带ii完全处在零线下方时，是过盈配合；当配合公差带ii完全跨在零线上时，是过

20、渡配合。 配合公差带的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。 配合公差带图能直观反映配合的特性。注意：配合公差带图与公秀带图不同！例题：计算孔50泸与轴50；嘗配合、孔0>50（：025与轴50：眾;配合、孔50嘗与 轴50：幾配合的极限间隙，配合公差并画出配合公差带图。解：（1） xmax=es-ei=+0. 066 xmin=ei-es=+0. 025 tf二0.041（2）ymax=et-es=-0. 059 ymin=es-ei=- 0. 018 tf=0.041(3) xmax=es-ei=+0. 023 ymax=ei-es=-0. 018 tf=0.04

21、1+60u m间隙配合+25+230 过渡配台耳8-50u m过盈配介i-59课次：3授课课题：几何量精度表面粗糙度目的要求：了解表面粗糙度、取样长度、评定长度、基准线的概念掌握表面粗糙度的高度特征参数及标注难点：高度特征参数的选用重点：表面粗糙度的高度特征参数及标注参考资料：互换性与技术测量技术黄镇昌编著课题：表面粗糙度一、表面粗糙度的实质机械零件表面精度所研究和描述的对象是零件的表面形貌特性。 零件的表面形貌口j以分为三种成分，如图2-45所示。(1) 表面粗糙度是零件表而所具冇的微小峰谷的不平程度，其波长和波高z比一般小于50o(2) 表面波纹度零件表面屮峰谷的波长和波高之比等于5010

22、00的不平程度称为波纹度。(3) 形状误差零件表面中峰谷的波长和波高z比大于1000的不平程度屈于形状课差。波纹度成分形状误差成分表面形貌表面粗糙度对机器零件的摩擦磨损、配合性质、耐腐蚀性、疲劳强度及结合 密封性等都有很大的影响。二、表面粗糙度对零件使用性能的影响(1) 影响零件的耐濟性表面越粗糙，摩擦系数就越大，而结合面的磨损越快。(2) 影响配合性质的稳定性对间隙配合來说，表面越粗糙，越易磨损，使工作边程中间隙壇大。(3) 影响零件的强度(4) 影响零件的抗腐蚀性能三、表面粗糙度的评定标准(-)评定表面粗糙度的基本规定1、实际轮廓实际轮綁是平面与实际表面垂直相交所得的轮廓 线(如图)。按照

23、所取截面方向的不同，又可分为横向实际轮廓和纵向实际轮廓。在评定或测量表面粗糙度时，除非特别指明，通常是指横向实际轮廓，即与加工纹理方向垂直的截面上的轮廓2、样长度i评定表而粗糙度时所取的一段基准线长度。目的：在于限制和减弱其他儿何形状误差，特别是表面波纹度对测量结果的 影响。表而越粗糙，取样长度越大，因为表而越粗糙，波距也越大，较大的取样长 度才能反映一定数量的微量高低不平的痕迹。3、评定长度lm评定表面轮廓所必需的一段长度。评定长度包括一个或几个取样长度，由于零件表面各部分的表面粗糙不一定 很均匀，在一个取样长度上往往不能合理地反映某一表面粗糙度特征，故需在表 而上取几个取样长度来评定表而粗

24、糙度。4、基准线：评定表面粗糙度参数值大小的一条参考线。 基准线有下列两种：轮廓最小二乘中线、轮廓算术平均中线。（1 ）轮廓最小二乘中线m：轮廓的最小 二乘屮线是在取样长度范围内，实际被测轮 廓线上的各点至该线的距离平方和为最小（见图），即：| y2dx = min（2）轮廓算术平均中线轮廓的算术平均中线是在取样长度范围内，将实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积 相等的直线（见图2-50）,即f1 + f2+ fn 二 g1+ g? + gin轮廓算术平均中线往往不是唯-的，在一簇算术平均中线只有一条与最小二乘中线重合。 在实际评定和测虽表面粗糙度时，使用图解法时可用算术平均中线代替蝕小二乘中

25、线。（二）表面粗糙度的评定参数1、轮廓算术平均偏弟ra在取样长度1内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值，即 心*卜| dxra能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性，但因受计量器具功能的 限制，不用作过于粗糙或太光滑的表面的评定参数。2、微观不平度十点平均高度rz在収样长度内5个最大的轮廓峰高平均值与5个最大轮廓谷深g平均值之和（见图2-51）即r:rz只能反映轮丿郭的峰高，不能反映峰顶的尖锐或平钝的几何特性，同吋若 取点不同，则所得rz值不同，因此受测量者的主观影响较大。3、轮廓最大高度ry在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线z间的距离（见图2-51）。峰顶线和谷底线平行 于中

26、线r分别通过轮廓最高点和最低点ry = i ypmax i + i yvmax irv值是微观不平度十点中最高点和最低点至中线的垂直距离之和，因此它 不如rz值反映的几何特性准确，它对某些表面上不允许出现较深的加工痕迹和 小零件的表而质量冇实用意义。总之：确定表面粗糙度吋，可在三项高度特性方面的参数屮ra、rz、ry选 取，只有当用高度参数不能满足表面功能要求时，才选取附加参数。四、表面粗糙度的标注（引导自学）五、表面粗糙度的选用*确定零件表面粗糙度时，既要满足零件表面的功能要求，又要考虑经济性。 *表面粗糙度选择包括参数选择和参数值的选择。1、参数选取的原则确定表面粗糙度时，可在三项高度特性

27、方面的参数（ra、rz、ry）中选取， 只有当高度参数不能满足表面的功能要求吋，才选取附加参数作为附加项口。2、高度参数值选择原则在满足零件表面使用功能而提f,应尽量选用大的参数值。貝体选择参数值 时应注意：（1）同一零件上，工作表面粗糙度值小于非工作表面。（2）摩擦表面粗糙度值小于非摩擦表面。（3）运动速度高、单位面积压力大，以及受交变应力作用的钢质零件圆角、沟 槽处、应有较小的粗糙度。（4）配合性质要求高的配合表而，如小间隙的配合表而，受重载荷作用的过盈 配合表面，都应有较小的表面粗糙度。（5）尺寸精度要求高吋，参数值应相应地取得小。六、表面粗糙度的检测表面粗糙度的检测方法主要有：比较法、

28、光切法、光波干涉法和感触法。（结合实验学习）课次:4授课课题：形状和位置公差及检测（一）目的要求：了解形位公差的基木概念掌握形位公差的标注重点难点：形位公差的标注参考资料：公差配合与测量技术课题形状和位置公差（一）一、概述（-）形状和位置公差在机器制造屮的作用零件在加工过程中会产生或大或小的形状谋弟和位置谋弟（简称形位误差）, 它们会影响机器、仪器、仪表、刀具、量具等各种机械产品的工作精度、联结强 度、运动平稳性、密封性、耐磨性和使用寿命等，甚至还与机器在工作吋的噪声 大小有关。因此，为了保证机械产品的质量，保证零部件的互换性，应给定形状 公差和位置公差，以限制形位误差。（-）形状和位置公弟标

29、准gb1182-80-gb1184-80 及 gb1958-80 四个国家标准二、形位公差的符号及代号1、形位公差项目符号（见有关资料）2、形位公差的代号标准规定，在图样上形位公差应采用代号标注。当无法采用代号标注时，允 许在技术要求中用文字说明。3、基准代号对于有位置公差要求的零件，在图样上必须标明基准。三、零件的几何要素各种零件尽管几何特征不同，但都是由称为几何要素的点、线、面所组成。形位公差的研究对象是构成零件几何特征的点、线、面等几何要索。零件的几何要素可按不同的方式来分类：1、按存在的状态分（1）理想要素：具冇几何意义上的要素。（2）实际要素：零件上实际存在的要素。2、按在形位公差中

30、所处的地位分（1）被测要素：标准将给出形状或（和）位置公差的要素。单一要素：仅对补测要素本身给出形状公差要求。关联要素：与零件上其它要素冇功能关系的要素。（2）基准要素：用来确定被测要素方向或（和）位置的要素。理想基准要素简 称为基准。3、按几何特征分（1）轮廓要素：构成零件外廓能为人们直接感觉到的要素。（2）中心要素：轮廓要素对称中心所示的点、线、面各要素。四、形位公差的标注方法（举例说明）1、被测要素的标注方法采用框格标注。框格可水平或垂直放置，从左到右或从下到上依次为公差项 口符号、公差值、基准。指引线引出时必须与框格垂直，指向被测要素吋必须注 恐：1）区分被测要素是轮廓要素还是屮心要素

31、；2）区分指引线箭头指向公弟带的宽度方向还是直径方向。2、基准要索的标注方法注意区分基准要索是轮那要索还是屮心要索。若为屮心要素，基准符号的连线应 与该要素的尺寸线对齐。3、形位公差的简化标注 见图4-7> 4-8o4、形位公茅有附加要求时的标注见表42、4-3o0. 008（）0. 05a丄0. 05a二、公茅框格在图样上的标注用带箭头的指引线将框格与被测要索相连，按以下方法标注。1）当公差涉及轮廓线或表面时，将箭头置于要素的轮廓线或轮廓线的延长线, 但必须与尺寸线明显地分开，如图所示。2）当指向实际表而时，箭头可置丁带点的参考线上，该点指在实际表而上，如 图所示。3）当公差涉及轴线、

32、中心平而时，则箭头的指引线应与尺寸线的延长线重合,如图所示。4）当对同一要素有一个以上的公差特征项目要求时，为方便起见可将一个框格 放在另一个框格的下方，如图所示。0.010.06b5）当一个以上的要索作为被测要索，如6个要素，应在框格上方标明，如“6x”、“6槽”、如图所示006）如果耍求在公羌带内进一步限定被测耍素的形状，则应在公差值后面加注符号,见表4-2 o表42公蓬值后面的要素影状符号含义!符号举例|含义符号举例只杵中间向材料内凹f<-)h心1只许从&至右碱小(>)灯 | ”(a)只杵中闾向材料外凸起 4(+ )可心）一丨只许从右至左减小-«)何*vqo

33、03xao 0.17）对几个表而冇同一数值的公差带要求，其表示方法如图所示。8）用同一公差带控制几个被测要素时，应在公差框格上注明“共而”或“共线”, 如图4一24、图4一25中所示。g面严险3心共面9）局部限制的规定a. 如对同一要索的公差值在全部被测ij要索内的 任一部分有进一步限制吋，该限制部分（长 度或面积）的公差值要求应放在公差值的后 而，用斜线相隔、这种限制耍求可以盲接放0.10,05/200在表示全部被测耍素公羞耍求的框格下面，如图所示。b. 如仅要求要索某一部分的公差值，则用粗点划线表示其范围，并加注尺寸,如图所示。c. 如仅要求要素的某一部分作为基准，则该部分应用粗点划线表示

34、并加注尺寸, 如图所示。10）理论正确尺寸的标注。对于耍素的位置度、轮廓度和倾斜度，其尺寸由不带 公弟的理论止确位置、轮廓或角度确定，这种尺寸称“理论止确尺寸”。理论正确尺寸应围以框格，零件实际尺寸仅是由在公差框格中位置度、轮廓度或倾斜度公差来限定，如图所示。）牟课次：5授课课题：形位误差和形位公差（二）课题内容：形位误差的评定与检测；形位公差带定义、特点本次重点：形位误差的评定、检测形位公差精度分析本次难点：形位公差精度分析何镜民主编忻良昌主编参考资料：互换性与测量技术基础>>公差配合与测量技术>>课题： 形位误差和形位公差（二）0. 0084)0. 05a实例引入,

35、 承上启下丄0. 05a一、形状误差和形状公差1、形状误差：被测实际要素对理想要素的变动量。解释概念，2、形状公差：单一实际要素的形状所允许的变动全量。明确内容二、位置误差和位置公差1、位置w：关联被测实际要素对其理想要素的变动量。2、位置公差：关联实际要索的位置对基准所允许的变动全量。位置公差按几何特征分：*定向公差：具有确定方向的功能，即确定被测实际要素相对基准要素的方向精 度。水定位公茅：具有确定位置功能，即确定被测实际要素相对基准要素的位置精度。 *跳动公差：具冇综合控制的能力，即确定被测实际要索的形状和位置两方面的 综合精度。零件的形位究竟是多少，该如何评定呢？提出问题，三、形位误差

36、的评定引导思考形位谋茅是指被测要素对其理想要素的变动量。形位误差值小于或等于相应的形位公差值，则认为合格。1、形状误差的评定（1）形状误差的评定准则一一最小条件所谓最小条件，是指被测实际要素相对于理想要素的最大变动量为最小，此时, 对被测实际要素评定的谋茅值为最小。（2）形状误茅值的评定评定形状误差时，形状误差数值的大小可用最小包容区域（简称最小包容区域）的宽度或直径表示。3个区域比较，引出最小条 件、最小区域的概念，用以评 定形状谋差。2、位置误差的评定*定向误差是被测实际要素对一具有确定方向的理想要素的变动量，该理想耍素 的方向由基准确定。通过定向谋差的评 定分析，比较定向 最小区域与最小

37、区 域的差别。定向误差值用定向最小包容区域（简称定向最小区域）的宽度或直径表示。定 向最小区域是指按理想要素的方向包容被测实际要素吋，具有最小宽度或直径的 包容区域。*定位误差是被测实际要素对一具有确定位置的理想要素的变动量。该理想要素 的位置由基准和理论正确尺寸确定。定位误差用定位最小包容区域（简称定位最小区域）的宽度或直径表示。定位 最小区域是指以理想要素定位來包容被测实际要素时，貝有最小宽度或直径的包 容区域。定位谋差明确泄位最小区域，引出基准的概念*跳动是当被测要素绕基准轴线旋转时，以指示器测量被测实际耍素表面來反映 其几何误差，它与测量方法冇关，是被测要索形状误差和位置误差的综合反映

38、。跳动的大小由指示器示值的变化确定，例如圆跳动即被测实际要素绕基准轴线 作无轴向移动冋转一周时，由位置固定的指示器在给定方向上测得的最大与最小 示值z差。跳动先给出概念，在跳动公差中再详细介绍*基准基准是具有正确形状的理想要素，在实际运用时，则由基准实际要素来确定。由 于实际要素存在形位误差，因此，由实际要素建立基准时，应以该基准实际要素 的理想要素为基准，理想要素的位置应符合最小条件。水三基面体系：确定被测耍素在空间的理想位置所采用的基准由三个互相垂 直的基准平面组成，这三个互相垂直的基准平面组成的基准体系称为三基面体 系。第一基准平面三基而体系（含三个基准平而）：第二基准平而第三基准平面零

39、件的基准数量和顺序的确定：根据零件的功能要求来确定，一般零件上面积人、 定位稳的表面作为第一基准；面积较小的表面作为第二基准；面积最小的表面作 为第三基准。注意：在加工或检测时，设计时所确定的基准表而和顺序不可随意更改，以保证 设计时提出的功能要求。3、形状误差的检测、评定举例：典型分析，一般自学，直线度误差的检测：操作实验，掌握技能。1）按授小条件求直线度误差f=7.5um2）按两端点连线法求直线度误差：广=f|+f2=9.5um形状和位置公差带形位公弟带定义：用以限制实际要素变动的区域。有形状、大小、方向、位置。提出四因索,形位公差带的主要形状:（十种）便于分析形位公差带大小用以体现形位精

40、度的高低，是由给定的形位公差t所确定。一般 指形位公差带的宽度或宜径，月.为金值。（一）形状公差带特点对比，特点：只对要索有形状要求，无方向、位置约束。分类讨论1、直线度：用以限制被测实际直线对其理想直线变动量的一项指标。被限制的直线有平面内的直线，冋转体的素线，平面与平面交线和轴线等。（1）在给定平而内的直线度2、平面度：用以限制实际表面对具理想平面变动量的一项指标。 公差带：是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。3、i员i度：用以限制实际i员i对其理想i员i变动量的一项指标。职能：它是对圆柱面（圆锥面）的正截面和球体上通过球心的任一截面上提 出的形状精度要求。公差带：是指在同一正截面上，

41、半径差为公差值t的两同心圆之间的区域。 注意：标注圆度时指引线箭头应明显地与尺寸线箭头错开；标注圆锥而的圆 度时，指引线箭头应与轴线垂直，而不该指向圆锥轮廓线的垂直方向。 提出难点，进行剖析4、圆柱度：限制实际圆柱面対其理想圆柱面变动量的一项指标。它是对圆柱面 所有正截面和纵向截面方向提岀的综合性形状精度要求。职能：圆柱度公差可以同时控制圆度、素线直线度和两素线平行度等项目的 误差。公羞带：是指半径为t的两同轴i员i柱面z间的区域。1/1_°051（-）形状或位置公茅形状或位置公差的特点是它可能冇基准，也可能没冇基准，当它冇基准时, 它呈现形状公差的特性，其公差带无方向位置限制；当它

42、有基准时，它呈现位置 误差特性，其公差带位置受基准和理论正确尺寸限制。5、线轮廓度：限制实际曲线对其理想曲线变动量的一项指标。公斧带：包络一系列直径为公斧值t的i员i的两包络线z间的区域，诸i员ii员i心应位于理想轮廓线上。注意：理论正确尺寸一确定被测要素的理想形状、方向、位置的理想尺寸。理想要素需由基准和理论正确尺寸确定。6、面轮廓度：限制实际曲面对其理想曲面变动量的一项指标。公差带：包络一系列直径为公差值t的球的两包络面之间的区域，诸球球心1、定向公差：关联实际要索对基准在方向上允许的变动全量。 特丿t a：定向公差带相对于基准有确定的方向。b：定向公差带具有综合控制被测要素的方向和形状的

43、能力。抓住特点，分析肌型（1）平行度：限制实际要素对基准在平行方向上变动量的一项指标。（2）垂直度：限制实际要素对基准在垂直方向上变动量的一项指标。（3）倾斜度：限制实际要索对基准在倾斜方向上变动量的一项指标。2、定位公差：是关联实际要素对基准在位置上允许的变动全量。特点：a：定位公差带具有确定的位置b：定位公差带具冇综合控制被测要素位置、方向和形状的能力。关联要素相对基准的理想位置由理论止确尺寸确定。（1）同轴度：限制被测轴线偏离基准轴线的一项指标。公差带是直径为公差值t且与基准轴线同轴的圆柱面内区域。（2）对称度：限制被测线、面偏离基准直线、平面的一项指标。（3）位置度：限制被测要素实际位

44、置对其理想位置变动量的一项指标。 被测要素的理想位置由理论止确尺寸和基准所确定。3、跳动公差：关联实际要索绕基准轴线回转一周或连续回转时所允许的最人跳 动公差。特点：是以检测方式定出的公差项目，具有综合控制形状误差和位置误差的 功能。（1）圆跳动公茅：关联实际要素绕基准轴线回转一周时，为圆跳动公弟。 跳动量是指示器在绕着基准轴线回转的被测表面上测得的。按跳动的检测方向与基准轴线之间的位置关系不同圆跳动可分为三种类型。a、径向圆跳动：检测方向垂直于基准轴线。公差带是垂直于基准轴线的任一测量平而内，半径差为公差值t且圆心在基 准轴线上的两个同心i员i之间的区域。b、端面圆跳动：检测方向平行于基准轴

45、线。公差带是在与基准轴线同轴的任一宜径位置的测量圆柱而上，沿母线方向宽度为t的i员i柱面区域。c、斜向圆跳动：检测方向暨不平行也不垂直于基准轴线，但般应为被测表面 的法线方向。公差带是在与基准轴线同轴的任一测量圆锥而上，沿母线方向宽度为t的圆 锥面区域。(2)金跳动公差a、径向全跳动：运动方向与基准轴线平行。公差带：半径为公差值t且与基准轴线同轴的两圆柱面之间的区域。注意：径向全跳动公差带与圆柱度公差带的界同。突破难点，引出形位精度设计思想相同点：形状相同。不同点：前者公差带轴线的位置固定，后者公差带轴线的位置是浮动的；径向全 跳动包括了 i员i柱度谋茅和同轴度wo图样上应优先标注径向全跳动公

46、羌，而尽量不标注圆柱度项目。b、端面全跳动：运动方向与基准轴线垂直。公差带：是距离为公差值t且与基准轴线垂直的两平行平面之间的区域。£/005卜注意：端面全跳动公差带与端面对轴线垂直度公差带之间的开同。相同点：形状相同，均为垂直于基准轴线的平行平而，用该两项目控制被测耍 素的结杲也完全相同。在满足功能要求的前提卜，应优先选用端面全跳动公茅。综合论述：综述内容，强调三基形位公差带内容要求掌握的基本概念、基本知识和基本技能如下:基本概念：最小条件，基准，公差带。基木知识：形位谋弟的评定，形位公弟的精度分析。基本技能：形位误差的检测，形位公差的精度设计。布置作业：形位误差检测实验强调实验，

47、提高技能课次:6授课课题：公差原则（一）目的要求：掌握有关作用尺寸、最大实体尺寸、最大实体尺寸边界、最大实体实 效尺寸、最大实体实效边界等概念；独立原则、包容要求的基本概念, 并会分析应用。重点难点：包容要求的应用分析课题公差原则（一）*要素的实际状态是由要素的尺寸和形位误差综合作用的结果，因此在设计 和检测吋需要明确形位公差与尺寸公差之间的关系。*公差原则：处理形状公差或位置公差与尺寸公差之间关系而确立的原则。*公斧原则有独立原则；相关原则一、有关公差原则的基本概念1、作用尺寸和关联作用尺寸（1）作用尺寸：单一要素的作用尺寸简称作用尺寸mso是实际尺寸和形状误 差的综合结果。在被测要索的给定

48、长度上，与实际内表面（孔）体外相接的最大理想面，或与实际外表 面（轴）体外相接的最小理想面的直径或宽度，称为体外作用尺寸，即通常所称作用尺寸。 对于单一被测要素，内表面（孔）的（单一）体外作用尺寸以d“表示；外表面（轴）的（单 一）体外作用尺寸以心表示。在被测要素的给定长度上，与实际内表而（孔）体内相接的最小理想而，或与实际外表 面（轴）体内相接的最大理想面的直径或宽度，称为体内作用尺寸。对于单一被测要素，内表面（孔）的（单一）体内作用尺寸以。仃表示，外表面（轴）的（单一）体内作用尺寸以论表不，如图（2）关联作川尺寸：关联要索的作卅尺寸简称关联作卅尺寸，是实际尺寸和位置误差的综 合结果。它是指

49、假想在结合面的全长上与实际孔内接（或与实际轴外接的最大（或最小）理想轴 （或理想孔）的尺寸，且该理想轴（或理想孔）必须与基准a保持图样上给定的几何关系。2、最大、最小实体状态和最大、最小实体实效状态（1）最大和最小实体状态mmc：含有材料量最多的状态。孔为最小极限尺寸；轴为最人极限尺寸。lmc：含冇材料量最小的状态。孔为最大极限尺寸；轴为最小极限尺寸。mms 二 dmin； duaxlms=dmax； d31in0d图样标注b)（2）最人、最小实体实效状态最人实体实效状态mmvc：是指实际尺寸达到最人实体尺寸且形位误差达到给定形位公差 值时的极限状态。授大实体实效尺寸mmvs：在最大实体实效状

50、态时的边界尺寸。a）单一要索的最人实体实效尺寸是最大实体尺寸与形状公差的代数和。对于孔：最大实体实效尺寸mmvsf最小极限尺寸一形状公差对于轴：最大实体实效尺寸mmvs尸最大极限尺寸+形状公差b）关联要素的最大实体实效尺寸是最人实体尺与位置公差的代数和。对于孔：最大实体实效尺寸mmvsf最小极限尺寸一位置公差对于轴：最大实体实效尺寸mmvs二最人极限尺寸+位置公差在给定长度上，实际尺寸要素处于最小实体状态，且其中心要索的形状或位置误差等于 给出公差值时的综合极限状态，称为最小实体实效状态。对于给出定向公差的关联要素，称 为定向最小实体实效状态；对于给出定位公差的关联要素，称为定位最小实体实效状

51、态。最小实体实效状态下的体内作用尺寸，称为最小实体实效尺寸。内表而（孔）的最小实体实效尺寸以dia表示，外表面（轴）的最小实体实效尺寸以d lv表示,有:对于内表面（孔）di尸di.+t© =dniilx+tc）对于外表面（轴）dlv=dl-t （& =d,nin-tc）3、理想边界理想边界是设计时给定的，具有理想形状的极限边界。（1）最人实体边界（mmc边界）当理想边界的尺寸等于敲大实体尺寸时，该理想边界称为最大实体边界。（2）最大实体实效边界（mmvc边界）当理想边界尺寸等于最大实体实效尺寸时，该理想边界称为最大实体实效边界。单一要素的实效边界没有方向或位證的约束;关联要

52、索的实效边界应与图样上给定的基 准保持正确儿何关系。二、独立原则定义：图样上的形位公差与尺寸公差不仅分别给定且相互无关，被测要素应分别满足各自公 差要求。m用独立原则时，形位课差的数值用通用量具测量o三、相关原则定义：指图样上给定的形位公差与尺寸公差和互有关的公差原则。根据耍素实际状态所应遵守的边界不同，相关原则分：包容要求；最大实体要求；最小实体 要求1、包容要求(遵守mmc边界)(1) 定义：要求被测实际耍素的任意一点，都必须在具有理想形状的包容面内，该理想形 状的尺寸为最大实体尺寸。即当被测要索的局部实际尺寸处处加工到最大实体尺寸时，形位误差为零，具冇理想 形状。(2) 包容要求的特点a

53、、要索的作川尺寸不得超越最大实体尺寸mms。b、实际尺寸不得超越最小实体尺寸lms o按包容原则要求，图样上只给出尺寸公差，但这种公差具冇双璽职能，即综合控制被测要素 的实际尺寸变动最和形状谋差的职能。形状误差点用尺寸公差的百分比小一些，则允许实际 尺寸的变动范围大一些。若实际尺寸处处皆为他s,则形状误差必须是零，即被测要素应为 理想形状。因此，采用包容原则时的尺寸公差，总是一部分被实际尺寸占用，余下部分可被 形状谋差占用。(3) 包容耍求用于单一要素包容原则用于单一要素吋，在图样上于极限偏差后或公差带代号后必须加注符号0 o被测 耍素必须遵守mmc边界。(a)图中：当被测要素处于最大实体尺寸

54、(1)10时，该轴形状误差为零。当被测要素为lms二 <t>9. 98时，允许的形状误差为最大,可达0.02mm。（）10 2©0. 1vr(b)(b)图与(a)图区别是对要素规定了最大的直线度要求0. lnimo即当销轴直径从4> 10mm 减小到4)9. 9 mm时，直线度误差可从0增加到0. 1 mm,但当销轴直径从4)9. 9mm减小到 9. 8mm时,直线度误差仍只能为0. 1 mm。课次：7授课课题： 公差原则（二）目的要求:进一步理解最大实体实效尺寸、最大实体实效边界的概念;掌握最大、最小实体要求的基本概念，并会分析应用。难点：最大、最小实体要求的分析应用重点：最大实体要求的应用分析三、最大实体要求定义：是被测要素或基准要素偏离最大实体状态，而其形状、定向、定位公差获得补偿 的一种公差原则。特点：*遵守实效边界*要求被测要素的作用尺寸或关联作用尺寸不得超越实效尺寸，实际尺寸不得超 越极限尺寸。*公差框格中形位公差值后加注符号。应用解释：最人实体要求应用于被测要索时，被测要素的实际轮廓应遵守其最人实体实效边界， 即在给定长度上处处不得超出最人实体实效边界。也就是说，其体外作用尺寸不得超出最人 实体实效尺寸。而其局部实际尺寸不得超出最大和