全套电子课件：机械基础

1、公差配合与技术测量工程构件的力学分析常用机构连接与轴系零部件常用传动模块三 模块五 模块四 模块二 模块一 课题一 公差配合及尺寸测量课题二 几何公差及检测 课题三 表面结构要求及检测1.理解互换性以及尺寸、公差、偏差等有关术语的概念；2.掌握尺寸公差的基本计算方法以及公差带图的画法；3.掌握公差带的组成与选用；4.会查阅标准公差数值表、基本偏差表和极限偏差数值表。课题一 公差配合及尺寸测量任务1 识读台阶轴的尺寸公差任务1 识读台阶轴的尺寸公差任务引入 如图1-1-1所示为台阶轴，在零件图中标注了尺寸公差等技术要求，试说明图1-1-1 a上所标注尺寸 mm与 mm的意义。零件加工后若测得右端

2、圆柱面的实际尺寸为69.930mm，该尺寸是否合格? 如图1-1-1b所示的标注形式中，80h8及70f7又表示什么意义呢？图1-1-1. 台阶轴图1-1-1使用了零件尺寸公差的两种常见标注形式。图1-1-1a标注的是公称尺寸与极限偏差,由其可求得零件的极限尺寸 (可据此判断零件是否合格)、公差值，画出公差带图；图1-1-1b标注的是公称尺寸与公差带代号，由其可查表确定零件的极限偏差。任务1 识读台阶轴的尺寸公差 任务分析图1-1-1. 台阶轴一、孔和轴孔：通常指零件的圆柱内表面，也包括非圆柱内表面，如槽、方孔等。轴：通常指零件的圆柱外表面，也包括非圆柱外表面，如键的外表面、圆柱的端面等。任务

3、1 识读台阶轴的尺寸公差 相关知识二、尺寸的术语及其定义1.尺寸 以特定单位表示线性尺寸大小的数值称为尺寸。2.公称尺寸 是指设计时给定的尺寸。 孔的公称尺寸用D表示，轴的公称尺寸用d表示。3.极限尺寸 允许尺寸变化的两个界限值称为极限尺寸。 允许的最大尺寸称为上极限尺寸Dmax (孔)，dmax (轴) 允许的最小尺寸称为下极限尺寸Dmin (孔)，dmin (轴)4.实际尺寸Da (孔), da (轴) 通过测量获得的尺寸称为实际尺寸。 孔和轴实际尺寸的合格条件如下：Dmin Da Dmax dmin da dmax 三、偏差与公差的术语及其定义1.偏差 某一尺寸 (实际尺寸或极限尺寸)减

4、去其公称尺寸所得 的代数差称为尺寸偏差，简称偏差。(1)极限偏差 ：上极限偏差和下极限偏差；(2)实际偏差。2.公差 即尺寸公差，指允许尺寸的变动量。孔：轴：3.极限尺寸 指孔或轴允许尺寸变化的两个界限值，它包括上极限尺寸和下极限尺寸。4.公差带图四、规定公差的目的和互换性 在机械工业中，互换性是指制成同一规格的一批零件或部件，不需任何挑选、调整或辅助加工就能装配在机器上，并能满足机械产品的使用性能要求的一种特性。它应包括几何参数、力学性能等方面的互换。（1）完全互换性 ；（2）不完全互换性，又称为有限互换性。 规定公差的目的就是为了实现产品的互换性。在国家标准中，公差带的大小由“标准公差”来

5、确定，公差带的位置由“基本偏差”来确定。1.标准公差 共分20个等级：IT01，IT0，IT1，IT17，IT18，其中IT01精度最高，IT18精度最低。2.基本偏差 国家标准极限与配合规定的，用以确定公差带相对于零线位置的上极限偏差或下极限偏差称为基本偏差。一般为靠近零线的那个极限偏差。国家标准对孔和轴各设立了28个基本偏差。五、极限标准的基本规定五、极限标准的基本规定3.公差带 孔、轴公差带代号由基本偏差代号与公差等级数字组成。4.孔、轴极限偏差数值的确定(1)基本偏差的数值。(2)另一极限偏差的确定。 对于孔 ES=EI+IT 或 EI=ES-IT； 对于轴 es=ei+IT 或 ei

6、=es-IT。(3)查极限偏差表。1.分析尺寸与偏差(1)分析尺寸标注，见图1-1-1a。(2)计算公差。(3)求极限尺寸。任务1 识读台阶轴的尺寸公差任务实施2.检测尺寸 在本任务中，零件加工后测得右端圆柱面的实际尺寸为69.930mm，比轴的下极限尺寸69.940mm小，不符合dmin da dmax的条件，故该尺寸不合格。3.分析公差带代号(1)确定公差值。(2)确定基本偏差。(3)计算另一极限偏差。一、一般公差线性尺寸的未注公差线性尺寸的一般公差是指在车间通常加工条件下可保证的公差。国家标准规定，采用一般公差时，在图样上不单独注出公差，而是在图样上、技术文件或技术标准中作出总的说明。一

7、般公差规定了四个等级，即精密f、中等m、粗糙c和最粗v。任务1 识读台阶轴的尺寸公差知识链接二、技术测量的一般概念 “测量”就是将被测的几何量与一个作为测量单位的标准量进行比较的试验过程。任务1 识读台阶轴的尺寸公差知识链接 “检验”是与测量相似的一个概念，通常只确定被测几何量是否在规定的极限范围之内，从而判定零件是否合格，而不需要确定量值。1.明确配合、间隙配合、过渡配合和过盈配合的概念；2.掌握配合性质的判断方法，能熟练计算极限间隙、极限过盈和配合公差并画出孔、轴配合公差带图；3.掌握配合制、基孔制配合、基轴制配合和混合配合的概念。任务2 分析齿轮轴套和轴的配合关系在机械传动中,经常需要把

8、齿轮装配到轴上，如图1-1-5所示，齿轮、衬套、轴套和轴装配成一体。工作时，要求齿轮与衬套间相对固定，衬套和轴套间为滑动摩擦，而轴套和轴之间应相对固定。任务2 分析齿轮轴套和轴的配合关系任务引入要符合以上工作要求，各零件之间应选择什么样的配合关系呢？试根据图中标注的具体尺寸，判断各零件间分别基于哪种配合制度，并求出极限间隙或极限过盈以及配合公差。两配合零件间的相对运动关系 (是相对固定，还是滑动摩擦)决定了它们之间的配合关系。任务2 分析齿轮轴套和轴的配合关系 任务分析一、配合的相关概念及性质1.配合2.间隙与过盈公称尺寸相同的相互结合的孔和轴的公差带之间的关系称为配合。孔的尺寸减去相配合的轴

9、的尺寸为正时是间隙，一般用X 表示，其数值前应标 “+”号；孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸为负时是过盈，一般用Y 表示，其数值前应标 “-”号。任务2 分析齿轮轴套和轴的配合关系 相关知识一、配合的相关概念及性质3.配合的性质(1)间隙配合。具有间隙 (包括最小间隙等于零)的配合称为间隙配合。此时孔的尺寸大于或等于轴的尺寸。任务2 分析齿轮轴套和轴的配合关系(2)过盈配合。具有过盈 (包括最小过盈等于零)的配合称为过盈配合。此时孔的尺寸小于或等于轴的尺寸。(3)过渡配合。可能具有间隙也可能具有过盈的配合称为过渡配合。此时孔的尺寸可能大于也可能小于或等于轴的尺寸。一、配合的相关概念及性质4.配合性

10、质的判别(1)由极限尺寸判定，当 Dmindmax 时，为间隙配合；当 Dmaxdmin 时，为过盈配合；当 Dmaxdmin 且dmax Dmin 时，为过渡配合。(2)由极限偏差判定，当 EIes 时，为间隙配合；当 ESei时，为过盈配合；当 ESei 且 esEI 时，为过渡配合。(3)由孔、轴公差带的位置判定。任务2 分析齿轮轴套和轴的配合关系二、极限间隙或极限过盈的计算1.间隙配合 (1)最大间隙 Xmax Xmax=Dmax -dmin =ES-ei0 (2)最小间隙 Xmin Xmin=Dmin -dmax =EI-es0任务2 分析齿轮轴套和轴的配合关系2.过盈配合 (1)最

11、大过盈 Ymax Ymax=Dmin -dmax =EI-es0 (2)最小过盈 Ymin Ymin=Dmax -dmin =ES-ei03.过渡配合(1)最大间隙 Xmax Xmax=Dmax -dmin =ES-ei0(2)最大过盈 Ymax Ymax=Dmin -dmax=EI-es0三、配合公差的计算 配合公差是允许间隙或过盈的变动量，用 Tf表示。 间隙配合任务2 分析齿轮轴套和轴的配合关系配合公差与尺寸公差具有相同的特性，同样以绝对值定义，没有正负，也不可能为零。过盈配合过渡配合配合公差等于组成配合的孔与轴的公差之和，即：Tf=Th+Ts。四、配合标准的基本规定1.配合制：指同一极

12、限制的孔和轴组成配合的一种制度。任务2 分析齿轮轴套和轴的配合关系（1）基孔制配合（2）基轴制配合（3）混合配合2.配合代号国家标准规定，配合代号用孔、轴公差带代号的组合表示，写成分数形式，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号。在图样上标注时，配合代号标注在公称尺寸之后。1.分析各配合代号的含义(1)32H7/p6表示公称尺寸为32mm，公差带代号为H7的齿轮内孔与公差带代号为p6的衬套外径的配合。(2)28H7/f6表示公称尺寸为28mm，公差带代号为H7的衬套内孔与公差带代号为f6的轴套外径的配合。(3)22H7/js6表示公称尺寸为22mm，公差带代号为H7的轴套内孔与公差带代号为

13、js6的轴颈的配合。任务2 分析齿轮轴套和轴的配合关系任务实施2.判别配合关系及配合制度，计算极限间隙或极限过盈及配合公差(1)32H7/p6。查表得：32H7 ES=+25m=+0.025mm EI=032p6 es=+42m=+0.042mm ei=+26m=+0.026mm由ESei可知，齿轮内孔与衬套外径的配合为基孔制过盈配合。最大过盈 Ymax=EI-es=0-(+0.042)=-0.042mm最小过盈 Ymin=ES-ei=+0.025-(+0.026)=-0.001mm配合公差 Tf=Ymax-Ymin=-0.042-(-0.001)=0.041mm任务2 分析齿轮轴套和轴的配合

14、关系任务实施2.判别配合关系及配合制度，计算极限间隙或极限过盈及配合公差(2)28H7/f6。查表得:28H7 ES=+21m=+0.021mm EI=028f6 es=-20m=-0.020mm ei=-33m=-0.033mm由EIes可知，衬套内孔与轴套外径的配合为基孔制间隙配合。最大间隙 Xmax=ES-ei=+0.021-(-0.033)=+0.054mm最小间隙 Xmin=EI-es=0-(-0.020)=+0.020mm配合公差 Tf=Xmax-Xmin=+0.054-(+0.020)=0.034mm任务2 分析齿轮轴套和轴的配合关系任务实施2.判别配合关系及配合制度, 计算极限

15、间隙或极限过盈及配合公差(3)28H7/js6。查表得：22H7 ES=+21m=+0.021mm EI=022js6 es=+6.5m=+0.0065mm ei=-6.5m=-0.0065mm由ESei且esEI可知，轴套内孔与轴颈的配合为基孔制过渡配合。最大间隙 Xmax=ES-ei=+0.021- (-0.0065)=+0.0275mm最大过盈 Ymax=EI-es=0-(+0.0065)=-0.0065mm配合公差 Tf=Xmax-Ymax=+0.0275-(0.0065)=0.034mm任务2 分析齿轮轴套和轴的配合关系任务实施1.明确公差等级的选用原则；任务3 确定轴承座孔、轴颈、

16、轴瓦之间的配合关系 2.了解优先、常用和一般用途公差带 ；3.明确配合制的选用原则；4.明确不同配合种类的应用；5.能够采用类比法选用公差等级和配合种类。如图1-1-9所示为滑动轴承装配图。已知轴承座的内径尺寸为38H7，图1-1-9b和图1-1-9c中轴的外径尺寸为18h6。轴的转速一般，润滑要求一般。试根据工作要求确定轴瓦、轴的公差带,并说明轴承座孔、轴瓦、轴之间的装配关系。任务3 确定轴承座孔、轴颈、轴瓦之间的配合关系 任务引入图1-1-9所示为滑动轴承的三种不同设计结构，图1-1-9a所示没有装轴瓦，图1-1-9b和图1-1-9c都装有轴瓦。在轴瓦的固定方式上，图1-1-9b依靠轴瓦与

17、轴承座孔之间的过盈配合连接，图1-1-9c采用骑缝螺钉固定。从使用要求上来看，图1-1-9b与图1-1-9c的共同点是：轴瓦与轴承座不能产生相对转动，否则会堵塞加油孔，影响润滑。任务3 确定轴承座孔、轴颈、轴瓦之间的配合关系 任务分析一、公差带的选用 任务3 确定轴承座孔、轴颈、轴瓦之间的配合关系1.公差等级的选用 总的选择原则是：在满足使用要求的前提下，尽量选取低的公差等级。2.公差带的选用 在使用中的选择顺序是：先选择优先公差带,再选择常用公差带，最后选择一般公差带。 相关知识二、配合的选用 任务3 确定轴承座孔、轴颈、轴瓦之间的配合关系1.配合制的选用原则（1）一般情况下，应优先选用基孔

18、制。（2）与标准件配合时，配合制的选择通常依标准件而定 。（3）为满足特殊需要，允许采用混合配合 。 二、配合的选用 任务3 确定轴承座孔、轴颈、轴瓦之间的配合关系2.配合种类的选用 方法有计算法、类比法和试验法3种。一般采用类比法，然后确定其配合种类。采用类比法确定配合的种类，具体步骤如下： （1）根据使用要求，确定配合的类别，即确定是间隙配合、过盈配合，还是过渡配合。 （2）根据工作条件，运用类比法确定选用哪一种配合。配合的选用顺序是：先选择优先配合，再选择常用配合，最后选择一般配合。 （3）当实际工作条件与典型配合的应用场合有所不同时，应对配合的松紧做适当的调整，最后确定选用哪种配合。依

19、据要求，首先确定配合制，其次确定公差等级，最后确定配合性质。任务3 确定轴承座孔、轴颈、轴瓦之间的配合关系1.确定图1-1-9a中的配合 选用配合代号 H7/f6。2.确定图1-1-9b中的配合 选用配合代号 F7/h6。3.确定图1-1-9c中的配合 选用配合代号 H7/p6。4.将配合代号填入装配图。任务实施课题一 公差配合及尺寸测量课题二 几何公差及检测 课题三 表面结构要求及检测课题二 几何公差及检测 任务 识读轴套的几何公差1.明确几何要素、理想要素和实际要素的概念，明确单一要素和关联要素的概念，明确组成要素和导出要素的概念； 2.明确几何公差的项目及符号； 3.掌握几何公差的标注方

20、法，能正确识读几何公差； 4.理解几何公差带的含义，能正确描述几何公差带。任务 识读轴套的几何公差加工后的零件不仅会产生尺寸误差，还会产生形状、方向、位置和跳动等几何误差。零件的几何误差同样会影响零件的使用性能和互换性。因此，零件图样上除了规定尺寸公差来限制尺寸误差外，还规定了形状、方向、位置和跳动公差来限制几何误差。几何公差示例如图1-2-1所示，试解释图样中各几何公差代号的含义及公差带的形状。任务引入国家标准规定,对零件的几何公差要求在图样上用代号标注。其中涉及被测要素和基准要素 (又分单一要素和关联要素以及组成要素和导出要素等)、公差项目、公差值等内容。 任务分析任务 识读轴套的几何公差

21、一、零件的几何要素零件的几何要素 (简称要素)是指构成零例件形体 的 点、线、面。1、按存在状态分为理想要素和实际要素； 2、按所处地位分为被测要素和基准要素；3、按几何特征分为组成要素和导出要素。 相关知识任务 识读轴套的几何公差二、几何公差的项目及符号 几何公差可分为形状公差、方向公差、位置公差和跳动公差四类。几何公差的项目及符号，见下表121。 任务 识读轴套的几何公差三、几何公差的标注 1.几何公差代号 包括几何公差框格和指引线、几何特征符号、几何公差数值和其他有关符号、基准字母和其他有关符号等。2.基准符号 由涂黑（或空白）的三角形、细实线和带大写字母的方框组成。任务 识读轴套的几何

22、公差三、几何公差的标注 (1)被测要素是组成要素时,指引线的箭头应指在该要素的轮廓线或其延长线上,并应明显地与尺寸线错开。(2)被测要素是导出要素时,指引线的箭头与相应的尺寸线对齐。(3)当同一被测要素有多项几何公差要求时,可将这些框格绘制在一起,并共用一根指引线。3.被测要素的标注方法任务 识读轴套的几何公差三、几何公差的标注 (4)当若干个分离要素具有相同几何特征和公差值时，可在从框格引出的指引线上绘制多个指示箭头并分别与各被测要素相连。当若干个分离要素给出单一公差带时,应在公差框格内公差值的后面加注公共公差带的符号CZ，如图127b所示。3.被测要素的标注方法任务 识读轴套的几何公差三、

23、几何公差的标注 4.基准要素的标注方法 基准要素采用基准符号标注。 （1）基准要素是轮廓线或轮廓面时，基准三角形放置在该要素的轮廓线或其延长线上（与尺寸线明显错开）。 （2）基准要素是尺寸确定的轴线、中心平面或中心点时，基准三角形应放置在该尺寸线的延长线上 。 任务 识读轴套的几何公差三、几何公差的标注 4.基准要素的标注方法 （3）基准要素为公共轴线时的标注方法如图128所示。任务 识读轴套的几何公差三、几何公差的标注 4.基准要素的标注方法 当轴类零件以两端中心孔工作锥面的公共轴线作为基准时，可采用如图1-2-9所示的标注方法。 任务 识读轴套的几何公差四、几何公差的公差带 几何公差的公差

24、带是限制实际要素形状、方向与位置变动的区域。若实际要素位于这一区域内，则为合格；否则为不合格。 公差带的四个要素:（1）公差带的形状；（2）公差带的大小；（3）公差带的方向；（4）公差带的位置。任务 识读轴套的几何公差被测要素为40mm的圆柱面，公差项目为圆跳动，公差值为0.025mm，基准要素是10mm圆柱面的轴线。其公差带是垂直于10mm圆柱面轴线的任一横截面内、半径差为公差值0.025mm且圆心在10mm圆柱面轴线上的两同心圆所限定的区域。任务实施1. 任务 识读轴套的几何公差被测要素为40mm圆柱左端面，公差项目为平行度,公差值为0.025mm，基准要素是零件右端面。其公差带是间距等于

25、公差值0.025mm且平行于基准平面(零件右端面)的两平行平面所限定的区域。任务实施2. 任务 识读轴套的几何公差被测要素为20mm圆柱面的中心线，公差项目为同轴度，公差值为0.05mm，基准要素是10mm圆柱面的轴线。其公差带是直径为公差值0.05mm且轴线与10mm圆柱面的轴线重合的圆柱面所限定的区域。任务实施3. 任务 识读轴套的几何公差被测要素为零件右端面,有两项几何公差要求:(1)公差项目为平面度，公差值为0.02mm。其公差带是间距为公差值0.02mm的两平行平面所限定的区域。(2)公差项目为垂直度，公差值为0.04mm，基准要素是10mm圆柱面的轴线。其公差带是间距等于公差值0.

26、04mm，且垂直于10mm圆柱面的轴线的两平行平面所限定的区域。任务实施4. 任务 识读轴套的几何公差一、限定被测要素或基准要素范围的标注方法 知识拓展如需对要素的某一部分给定几何公差要求或以要素的某一部分作为基准时，则应用粗点画线表示其范围并加注尺寸。任务 识读轴套的几何公差知识拓展二、用数字表示附加要求的标注方法 如果需要给出被测要素任一固定长度上 (或范围内)的公差值时，可用数字表示附加要求。任务 识读轴套的几何公差知识拓展三、用符号表示附加要求的标注方法任务 识读轴套的几何公差知识拓展四、用全周符号的标注方法几何公差特征项目(如轮廓度公差)适用于横截面内的整个外轮廓线或外轮廓面时，应标

27、注全周符号，即在公差框格指引线的弯折处画一个细实线小圆圈 。任务 识读轴套的几何公差课题一 公差配合及尺寸测量课题二 几何公差及检测 课题三 表面结构要求及检测1.了解表面结构要求的评定参数；2.明确表面粗糙度的概念；3.掌握表面结构要求的标注方法；4.能正确识读表面结构要求；课题三 表面结构要求及检测任务 识读并检测输出轴的表面结构要求5.明确表面粗糙度的检测程序；6.了解检测表面粗糙度的常用方法。如图131所示，在输出轴表面上除了尺寸公差要求外，还标注有表面结构符号。为什么要对零件表面提出表面结构要求？零件图上标注的表面结构符号又表示什么意义？采用何种检测仪器和检测方法进行检测？任务 识读

28、并检测输出轴的表面结构要求任务引入零件的表面质量与机械零件的使用性能有着密切的关系，影响着机器的工作可靠性和使用寿命。机械制造中表面结构要求一般用符号标注在零件图上。检测表面结构要求时，必须根据被测部位的形状、所要求的检测精度以及检测设备或者现场条件等情况，合理地选用检测仪器或量具。任务 识读并检测输出轴的表面结构要求任务分析一、表面结构要求任务 识读并检测输出轴的表面结构要求 表面结构要求是对零件表面轮廓的要求。 表面轮廓是由一个指定平面与实际平面相交所得的轮廓。它由粗糙度轮廓、波纹度轮廓和形状轮廓 (原始轮廓)构成。相关知识一、表面结构要求任务 识读并检测输出轴的表面结构要求表面结构参数包

29、括粗糙度参数 (R 参数)、波纹度参数(W 参数)和原始轮廓参数(P参数)。本书主要介绍最常用的粗糙度参数。表面粗糙度是表述零件表面峰谷高低程度和间距状况的微观几何形状特性的术语。表面粗糙度的主要评定参数包括轮廓算术平均偏差Ra和轮廓最大高度Rz。二、表面结构要求的表示方法 任务 识读并检测输出轴的表面结构要求1.表面结构符号 二、表面结构要求的表示方法 任务 识读并检测输出轴的表面结构要求2.表面结构完整图形符号的组成为了明确表面结构要求，除了标注表面结构参数和数值外，必要时应标注补充要求，补充要求包括加工工艺、表面纹理及方向、加工余量等，其注写位置，如图1-3-5所示。二、表面结构要求的表

30、示方法 任务 识读并检测输出轴的表面结构要求3.表面结构参数的标注 （1）当图样上标注参数的最大值（max）或（和）最小值（min）时，表示参数中所有的实测值均不得超过规定值最大规则。 当图样上采用参数的上限值或（和）下限值时（不标注 max与 min），表示参数的实测值中允许少于总数的16%的实测值超过规定值16%规则（默认）。二、表面结构要求的表示方法 任务 识读并检测输出轴的表面结构要求3.表面结构参数的标注 （2）在符号中表示双向极限时应标注极限代号，分别用 “U”和 “L”表示上限值和下限值。当只有单向上限值要求时，不加注“U”；当只有单向下限值要求时，应加注“L”。如果同一参数有双

31、向极限要求，在不至于引起歧义的情况下，可以不加注“ U”“ L”。三、表面结构符号在图样上的标注任务 识读并检测输出轴的表面结构要求1.标注位置与方向 在图样上，表面结构符号一般标注在可见轮廓线、尺寸界线、尺寸线或其延长线上，也可以标注在引出线上；符号的尖端应从材料外指向并接触零件表面，符号中数字及字母的注写方向应与尺寸数字方向一致。三、表面结构符号在图样上的标注任务 识读并检测输出轴的表面结构要求2.有相同表面结构要求的表面结构符号的简化注法如果在工件的多数（包括全部）表面有相同的表面结构要求，则其表面结构要求可统一标注在图样的标题栏附近。表面结构符号后面应包括：在圆括号内给出无任何其他标注

32、的基本符号；在圆括号内给出不同的表面结构要求。四、表面粗糙度参数的检测程序任务 识读并检测输出轴的表面结构要求1.目测检查 当工件表面粗糙度比规定的表面粗糙度明显好或不好时，不需要用更精确的方法检验；或工件表面存在着明显影响表面功能的表面缺陷时，可选择目测法检验并判定。2.比较检查 若用目测检查不能做出判定，可采用目测或手摸的方法将被测表面与表面粗糙度比较样块进行比较，判断表面的粗糙度值，必要时还可借助放大镜、比较显微镜等工具，以减小误差，提高判断的准确性。 3.仪器检查 若用表面粗糙度比较样块比较法不能做出判定，应采用仪器测量。五、检测表面粗糙度的常用方法 任务 识读并检测输出轴的表面结构要

33、求1、样块比较法2、显微镜比较法3、光切显微镜测量法4、电动轮廓仪测量法5、干涉显微镜测量法1.62mm 圆柱处两轴肩、键槽两侧面任务 识读并检测输出轴的表面结构要求要求用去除材料的方法获得，单向上限值，轮廓算术平均偏差为3.2m，16%规则(默认)。利用表面粗糙度比较样块，通过视觉法或触觉法与被测表面进行比较，以判定被测表面是否符合规定。任务实施2.56r6和45m6 的圆柱面任务 识读并检测输出轴的表面结构要求要求用去除材料的方法获得，单向上限值，轮廓算术平均偏差为1.6m，16%规则(默认)。利用放大镜、表面粗糙度比较样块，通过放大、比较的方法判定被测表面是否符合规定。任务实施3.两处5

34、5j6的圆柱面任务 识读并检测输出轴的表面结构要求要求用去除材料的方法获得，单向上限值，轮廓算术平均偏差为0.8m，16%规则(默认)。利用电动轮廓仪，直接测量得到圆柱面Ra值，或者用仪器的记录装置描绘粗糙度轮廓曲线的放大图，再计算Ra值。任务实施4.其余表面任务 识读并检测输出轴的表面结构要求要求用去除材料的方法获得，单向上限值，轮廓算术平均偏差为6.3m，16%规则(默认)。利用表面粗糙度比较样块，通过视觉法或触觉法与被测表面进行比较，以判定被测表面是否符合规定。任务实施 公差配合及尺寸测量包括互换性以及尺寸、公差、偏差等有关术语，尺寸公差的基本计算方法以及公差带图的画法，公差带的组成与选

35、用，对间隙配合、过渡配合、过盈配合的概念、判断、计算及绘制公差带图，基孔制配合、基轴制配合和混合配合等概念，公差等级的选用，配合制的选用原则及应用等。 几何公差及检测包括几何要素、理想要素和实际要素、单一要素、关联要素、组成要素和导出要素等概念，20个几何公差项目及符号的介绍，及几何公差的标注和识读。 表面结构要求及检测主要包括对表面粗糙度的主要评定参数Ra和Rz，表面结构符号的组成和标注，表面粗糙度参数的检测程序及常用方法的介绍。本模块小结课题一 静力学课题二 材料力学课题一 静力学任务1 分析梯子的受力并画受力图任务3 分析平面汇交力系任务2 分析简支梁的受力并画受力图任务4 分析力偶的作

36、用效果任务5 分析平面任意力系1. 明确力、刚体、平衡和约束的概念；2. 掌握静力学公理；3. 熟悉柔性约束、光滑面约束的性质及相应约束反力的特征；4. 掌握平衡状态下物体的受力分析方法；课题一 静力学任务1 分析梯子的受力并画受力图5. 能够准确画出物体的受力图。任务1 分析梯子的受力并画受力图所受重力为G的梯子AB，一端放置在光滑的水平地面上另一端靠在铅直的墙上，在D点通过一根水平绳索与墙相连，如图2-1-2所示。试分析梯子的受力情况并画出受力图。任务引入确定梯子为研究对象，从图2-1-2中可以看出梯子受到重力 (地球引力)作用，有向下运动的趋势，但由于受到光滑地面和墙的支撑，不能向下移动

37、，同时又受到水平绳索的作用，不能沿水平方向滑动。任务分析任务1 分析梯子的受力并画受力图显然，地面、墙和绳索都对梯子的运动有限制作用，但它们的作用形式和效果有所不同。失去了地面、墙和绳索的限制作用，梯子将不能保持原来的静止状态。那么，如何将周围物体对梯子的这些作用，通过图形清楚地表达出来呢？这就需要了解有关静力学的基本知识和受力图的画法。一、静力学的基本概念1.刚体：指在受力状态下能保持其几何形状和尺寸不变的物体。2.力：力是物体间的相互机械作用。力的国际制单位是牛顿或千牛顿，其符号为N和kN。力的大小、方向 (包括方位和指向)和作用点的位置，这三个因素称为力的三要素。3.平衡：指物体相对于地

38、球保持静止或作匀速直线运动的状态。4.受力图：在工程实际中，为了清晰地表示物体的受力情况，常需把所研究的物体 (称为研究对象)从限制其运动的周围物体中分离出来，单独画出它的简图，然后在上面画出物体所受的力，这样的图称为物体的受力图。相关知识任务1 分析梯子的受力并画受力图二、静力学公理刚体仅受两个力作用而平衡的充分必要条件是：两个力大小相等，方向相反，并作用在同一条直线上，即FA=FB 。 这个公理揭示了作用于物体上的最简单的力系在平衡时所必须满足的条件，它是静力学中最基本的平衡条件。公理一 二力平衡公理任务1 分析梯子的受力并画受力图二、静力学公理在作用于刚体上的已知力系上，加上或减去任一平

39、衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效应。 这个公理常被用来简化某一已知力系。依据这一公理，可以得出一个重要推论：作用于刚体上的力可以沿其作用线移至刚体内任一点，而不改变该力对刚体的作用效应。这个推论被称为力的可传性原理。只适用于刚体，对变形体不适用。公理二 加减平衡力系公理任务1 分析梯子的受力并画受力图二、静力学公理作用于物体上同一点的两个力可以合成为一个合力，合力也作用于该点，其大小和方向由以这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。即合力矢等于这两个分力矢的矢量和。力的平行四边形法则总结了最简单的力系简化规律，它是较复杂力系合成的主要依据。公理三 力的平行四边形法则任务1 分析梯子的

40、受力并画受力图二、静力学公理当一个物体对另一个物体有作用力时，必然同时引起另一物体对它的反作用力，此作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，作用线相同，并分别作用在这两个相互作用的物体上。必须强调指出，作用力和反作用力是分别作用于两个不同物体上的，因此，决不能认为这两个力相互平衡，这与二力平衡公理中作用于同一物体上的两个力有着本质上的区别。公理四 作用与反作用公理任务1 分析梯子的受力并画受力图三、约束和约束反力通常把这种对物体运动起限制作用的周围物体称为约束，受到约束作用的物体称为被约束物体。当物体沿某一方向的运动受到约束限制时，约束必然对该物体有力的作用，这种力称为约束反作用力，简称约束

41、反力。1. 约束和约束反力的概念任务1 分析梯子的受力并画受力图三、约束和约束反力 由柔软的绳索、传动带、链条等柔性物体所构成的约束称为柔性约束。 柔性约束反力作用于连接点，方向沿着柔性件中心线背离被约束物体，通常用符号T表示。2. 柔性约束任务1 分析梯子的受力并画受力图三、约束和约束反力 两个相互接触的物体，若不计摩擦，则它们之间的约束称为光滑面约束。 光滑面约束反作用力通过接触点，方向总是沿接触面公法线而指向受力物体，通常用符号 FN 或 N 表示。3. 光滑面约束任务1 分析梯子的受力并画受力图1.取梯子AB为研究对象，把梯子从周围环境中分离出来。2.梯子的受力分析(1)梯子AB受到本

42、身重力G的作用 (作用于梯子中心O点，铅直向下)。(2)在A 点，地面支撑梯子，属于光滑面约束。梯子在A点受到地面的约束反力FNA，作用于接触点A，垂直于地面向上。任务实施任务1 分析梯子的受力并画受力图(3)在D 点，梯子受到绳子的拉力，属于柔性约束。梯子在D点受到的约束反力即绳索的拉力，作用于D点，沿着绳索方向，用FT 表示。(4)在C点，墙支撑梯子，同样属于光滑面约束。梯子在C点受到墙面的约束反力FNC，作用于接触点C，垂直于梯子。任务实施任务1 分析梯子的受力并画受力图3.画出梯子所受的各力，准确标注作用点字母、各力矢符号，即得梯子的受力图，如图2-1-11所示。任务实施任务1 分析梯

43、子的受力并画受力图课题一 静力学任务1 分析梯子的受力并画受力图任务3 分析平面汇交力系任务2 分析简支梁的受力并画受力图任务4 分析力偶的作用效果任务5 分析平面任意力系1. 掌握铰链约束的性质及其约束反力的特点；2. 掌握三力平衡汇交定理；3. 熟练掌握物体受力分析的方法；4. 能够准确画出物体的受力图。课题一 静力学任务2 分析简支梁的受力并画受力图如图2-1-12所示的简支梁AB，A端为固定铰链支座，B端为活动铰链支座。在C处受到已知力F的作用，梁的自重不计，要求对梁进行受力分析，并画出梁AB 的受力图。任务2 分析简支梁的受力并画受力图任务引入确定梁AB(其自重忽略不计)为研究对象，

44、从图2-1-12中可以看出，梁AB在C处受到外力F的作用，在A、B两端受到铰链支座的限制，梁保持平衡。由于B端铰链支座是活动的，因此，不能限制梁在外力作用下沿B端支撑面水平方向的移动，只能限制梁在垂直于支撑面方向的运动。A端铰链支座是固定的，既能限制梁水平方向的移动，也能限制梁竖直方向的运动，但不能限制梁在外力作用下绕A 端铰链中心的转动。任务分析任务2 分析简支梁的受力并画受力图由此可见，A、B两端铰链支座对梁的约束限制作用，与前面已讨论的柔性约束和光滑面约束有所不同。那么这种约束具有哪些特点？其约束反力如何表示？下面将讨论铰链约束的性质及其约束反力的特点，以进一步掌握对物体进行受力分析、画

45、受力图的基本方法和步骤。任务分析任务2 分析简支梁的受力并画受力图一、铰链约束1. 固定铰链支座约束这种由铰链构成的约束，称为铰链约束。相关知识任务2 分析简支梁的受力并画受力图2 . 活动铰链支座约束相关知识任务2 分析简支梁的受力并画受力图二、三力平衡汇交定理根据公理二和公理三可得出推论，即作用于物体同一平面内的三个互不平行的力使物体平衡，则它们的作用线必汇交于一点。必须注意，三力平衡汇交定理是共面且不平行三力平衡的必要条件，但不是充分条件，即同一平面内作用线汇交于一点的三个力不一定都是平衡的。任务2 分析简支梁的受力并画受力图三、受力分析和画受力图的方法所谓受力分析，是指分析所要研究的物

46、体(称为研究对象)上受力多少、各力作用点和作用方向的过程。画受力图的步骤可概括为：据要求取构件，主动力画上面；连接处解约束，先分析二力件。 注意：如果没有特别说明，则物体的重力一般不计，并认为接触面都是光滑的。任务2 分析简支梁的受力并画受力图三、受力分析和画受力图的方法任务实施1.取梁AB为研究对象2.对梁AB 进行受力分析(1)梁AB受到主动力F的作用(作用于C点)。(2)梁AB在A端受到固定铰链支座约束，其约束反力大小及方向一般不能由约束本身的性质确定，须根据构件受力情况才能确定，故用相互垂直的两个分力FAx和FAy来代替，如图2-1-16a所示。(3)梁AB在B端受到活动铰链支座约束，

47、其约束反力通过铰链中心，且垂直于支撑面铅直向上，用FB表示，如图2-1-16a所示。任务2 分析简支梁的受力并画受力图4.进一步讨论固定铰链支座A处的约束反力也可用一力FA表示，现已知力F与FB相交于D点，根据三力平衡汇交定理，则第三个力FA也必汇交于D点，从而确定约束反力FA 沿A、D两点连线的方向。故梁AB的受力图也可画成图2-1-16b。任务实施任务2 分析简支梁的受力并画受力图3.画出梁AB所受的各力准确标注作用点字母、各力矢符号，即得梁AB的受力图，如图2-1-16a所示。课题一 静力学任务1 分析梯子的受力并画受力图任务3 分析平面汇交力系任务2 分析简支梁的受力并画受力图任务4

48、分析力偶的作用效果任务5 分析平面任意力系1. 了解平面汇交力系的概念；2. 掌握力在坐标轴上的投影；3. 掌握合力投影定理；4. 能够分析和判断平面汇交力系；课题一 静力学任务3 分析平面汇交力系5. 能够对平面汇交力系进行合成与分解；6. 掌握平面汇交力系的平衡条件。任务3 分析平面汇交力系如图2-1-17a所示为卧式车床，图2-1-17b所示为在该车床上用三爪自定心卡盘夹紧工件时的受力图 (重力忽略不计)。试分析工件受到的夹紧力。任务引入工件受到三个卡爪的作用力，分别为F1、F2和F3，这三个力作用在同一个平面内，且它们的作用线汇交于一点(回转中心)，一般把这样的力系称为平面汇交力系。这

49、样的力系能不能进一步简化成一个力呢？要使构件平衡，这个力系又应该满足什么条件呢？任务分析任务3 分析平面汇交力系一、平面汇交力系合成的几何法 平面汇交力系合成的结果是一个合力，其大小和方向由各个分力的大小和方向决定，其作用线通过各力的汇交点。即合力等于各分力的矢量和。相关知识任务3 分析平面汇交力系二、平面汇交力系合成的解析法1.力在坐标轴上的投影，如图2-1-19所示。如已知F在x轴和y轴上的投影为Fx和Fy，则任务3 分析平面汇交力系二、平面汇交力系合成的解析法2 .合力投影定理这表明，有限个力的合力在任意轴上的投影等于各个分力在同一轴上投影的代数和，称为合力投影定理。任务3 分析平面汇交

50、力系二、平面汇交力系合成的解析法3 .合成的解析法合力的作用线通过汇交点。任务3 分析平面汇交力系三、平面汇交力系的平衡条件1. 平面汇交力系平衡的几何条件平面汇交力系平衡的几何 (充分必要)条件是：该力系的力多边形自行封闭。任务3 分析平面汇交力系三、平面汇交力系的平衡条件2 .平面汇交力系平衡的解析条件及平衡方程即平面汇交力系平衡的解析条件是该力系中所有的力在轴x和轴y上投影的代数和分别等于零。上式称为平面汇交力系的平衡方程。利用平衡方程可以求解未知量。平面汇交力系平衡的条件是合力FR为零，用合成的解析法式表示则有:所以任务3 分析平面汇交力系1.取工件为研究对象任务实施2.工件的受力分析

51、 工件受到三爪自定心卡盘的三个卡爪的作用力，分别为F1、F2 和F3，这三个力在同一个平面内，其作用线汇交于一点 (回转中心)，所以是一个平面汇交力系。任务3 分析平面汇交力系3.工件的受力简化工件所受的平面汇交力系可以合成为一个力，有两个方法：任务实施(1)运用几何法合成。工件所受合力为：用力多边形封闭边表示合力。(2)运用解析法合成。任务3 分析平面汇交力系4.工件的平衡条件根据平面汇交力系的平衡条件可知，要使工件平衡，必须使工件所受合力FR为零。 任务实施(1)平衡的几何条件。(力多边形自行封闭，合力为零，封闭边变为一点)(2)平衡的解析条件。工件平衡的解析条件是工件所受的平面汇交力系中

52、的三个力在x轴和y轴上投影的代数和分别为零，即：反之，如果合力为零，则工件一定平衡。任务3 分析平面汇交力系课题一 静力学任务1 分析梯子的受力并画受力图任务3 分析平面汇交力系任务2 分析简支梁的受力并画受力图任务4 分析力偶的作用效果任务5 分析平面任意力系1. 掌握力矩、力偶、力偶系的概念；2. 了解合力矩定理；3. 了解力偶的性质；4. 能够分析和判断平面力偶系；课题一 静力学任务4 分析力偶的作用效果5. 能够对平面力偶系进行合成与分解；6. 掌握平面力偶系的平衡条件。如图2-1-20所示为工程中用扳手转动螺母的情况；如图2-1-21所示为在生活中拧水龙头和转动转向盘的情况。试分析比

53、较两者的受力情况和转动效果。任务4 分析力偶的作用效果任务引入从任务引入中的例子可知，力除了能使物体移动 (平移)外，还能使物体绕某一点转动，这运用了力的转动效应。例如，用扳手转动螺母时(见图2-1-20)，作用于扳手一端的力F能使扳手绕O点转动。实践证明，作用力F靠近端部并与扳手垂直时转动效果比较理想。而且很明显，作用在扳手上的力F的方向不同，作用效果也不同。那么力F使物体绕O点转动的效果与哪些因素有关呢？用什么来表示？任务分析任务4 分析力偶的作用效果另外，如图2-1-21中的水龙头或转向盘，同时受到大小相等、方向相反、作用线相互平行的两个力的作用，使它们的转动状态发生改变。那么，如何度量

54、它们的转动效应呢？拧水龙头和转动转向盘与用扳手转动螺母有什么不同之处？一、力矩的概念及合力矩定理1.力矩的概念 O点称为力矩中心，简称矩心；O点到力F作用线的垂直距离d称为力臂。力矩的单位是 Nm 或 kNm 。或 力矩等于零的条件是：力等于零或力的作用线通过矩心。相关知识任务4 分析力偶的作用效果一、力矩的概念及合力矩定理 合力矩定理是指平面汇交力系的合力对平面内任意一点的力矩，等于力系中各分力对同一点力矩的代数和。2.合力矩定理任务4 分析力偶的作用效果二、力偶和力偶矩力偶作用在同一物体上的大小相等、方向相反、作用线相互平行但不在同一直线上的两个力，称为力偶。力偶作用面力偶中两个力所在的平

55、面称为力偶作用面。作用面不同，力偶的作用效应也不一样。力偶臂两个力作用线之间的垂直距离d。力偶的转向力偶使物体转动的方向。力偶矩力偶中力的大小和力偶臂的乘积，记作 M ( F ， F) 或 M 。1.力偶和力偶矩的概念任务4 分析力偶的作用效果二、力偶和力偶矩(1)力偶无合力。力偶不能用一个力来等效，也不能用一个力来平衡，力偶只能由力偶来平衡。可以将力和力偶看成组成力系的两个基本物理量。(2)力偶对其作用面内任一点的矩，恒等于其力偶矩，不因矩心的改变而改变。(3)力偶在任何坐标轴上的投影都为零。(4)只要保持力偶矩不变，力偶可在其作用面内任意搬移，且可以同时改变力偶中力的大小与力偶臂的长短，对

56、刚体的作用效应不变。(5)只要保持力偶矩不变，力偶可从一平面移至与此平面平行的任意平面，对刚体的作用效应不变。2.力偶的性质任务4 分析力偶的作用效果课题一 静力学任务1 分析梯子的受力并画受力图任务3 分析平面汇交力系任务2 分析简支梁的受力并画受力图任务4 分析力偶的作用效果任务5 分析平面任意力系1. 掌握平面任意力系的概念；2. 掌握力的平移定理；3. 了解平面任意力系的简化；4. 应用平面任意力系的平衡方程解决实际问题。课题一 静力学任务5 分析平面任意力系如图2-1-25a所示为塔式起重机结构简图。在工程实际中，如果已知起吊重物最大质量G=24kN，作用于M点，横梁的质量W=10k

57、N，重心位于H点，钢索和横梁的夹角=30，KH=6m，KM=10m，求钢索EH承受的拉力和K 点的约束反力。任务5 分析平面任意力系任务引入对横梁进行受力分析，横梁KM在起吊重物的重力、横梁本身的重力，以及钢索的拉力和K点铰链的约束反力的作用下处于平衡状态，受力简图如图2-1-25b所示。显然，这四个力在同一平面内，但不完全汇交于一点，而是任意分布，一般把这种力系称为平面任意力系。这种力系如何简化呢？能否用一个简单的力系来等效代替呢？平衡时又应该满足什么条件？任务分析任务5 分析平面任意力系一、力的平移定理力的平移定理 如图2-1-26所示，作用在刚体上A点的力F，可平行移动到C点，但必须附加

58、一个力偶，其力偶矩等于原力F对新作用点C的力矩。相关知识任务5 分析平面任意力系二、平面任意力系向一点简化1 .平面任意力系向一点简化设在刚体上作用一平面任意力系F1、F2、Fn，如图2-1-27a所示。在平面内任选一点O，称为简化中心。原力系与作用于简化中心O点的平面汇交力系和附加的平面力偶系是等效的。任务5 分析平面任意力系 附加力偶系 M1、M2、Mn 可合成为一个力偶，合力偶矩 MO 等于各附加力偶矩的代数和。故: 将平面汇交力系F1、F2、Fn合成为作用于简化中心O 点的一个力 FR，如图212 7 c所示。则：二、平面任意力系向一点简化1 .平面任意力系向一点简化任务5 分析平面任

59、意力系二、平面任意力系向一点简化2 .简化结果主矢和主矩 平面任意力系中所有力的矢量和FR称为该力系的主矢；而各力对于任选简化中心O点之矩的代数和MO 称为该力系对于简化中心的主矩。 主矢的大小和方向为：任务5 分析平面任意力系三、平面任意力系的平衡条件与平衡方程1 .平衡条件 若要使物体受平面任意力系的作用而处于平衡状态，其主矢和主矩必须同时为零，即:也就是：任务5 分析平面任意力系三、平面任意力系的平衡条件与平衡方程2 .平衡方程 平面任意力系平衡的充分必要条件为：力系中各力在任选的两个坐标轴上的投影的代数和分别为零，且各力对任一点力矩的代数和也为零。平面任意力系的平衡方程：任务5 分析平

60、面任意力系三、平面任意力系的平衡条件与平衡方程2 .平衡方程平面任意力系平衡方程的其他两种形式：(1)二力矩形式。其中x轴不得垂直于A、B两点的连线。任务5 分析平面任意力系三、平面任意力系的平衡条件与平衡方程2 .平衡方程(2)三力矩形式。其中A、B、C三点不得共线。任务5 分析平面任意力系根据上面所讲的平面任意力系的平衡条件，来解决任务引入中的问题。1.确定研究对象并受力分析取横梁为研究对象，画受力图，如图2-1-25b所示。2.列平衡方程选H 点为矩心，列平衡方程求解。任务实施任务5 分析平面任意力系任务实施任务5 分析平面任意力系一、平面平行力系 在平面任意力系中，若各力的作用线相互平