互换性与技术测量基础(第二版)全套课件完整版电子教案最新板

1、1互换性与技术测量基础产品尺寸和几何技术规范(GPS)2绪 论 互换性、公差及检测 标准化与优先数系 几何测量的基本知识3 互换性与测量技术是培养学生实现机械精度设计要求的一门技术基础课，学生在制图课、零件课、金属工艺学、机械制造课、课程设计与毕业设计中都将要用到该课程的内容。 该课的研究对象为几何参数的互换性、公差标准和检测技术。4互换性 公差 检测 互换性 公 差 检 测5一、互换性定义 一种产品，过程或服务代替另一种产品，过程或服务能满足同样要求的能力。 对于机械行业，通常指同一规格的一批零(部)件，按规定技术要求制造，彼此能够 相互替代使用，而且效果相同。 1.完全互换性：指在同规格的

2、零、部件中，任取其一，不需任何选择、修配或调整，就能装在机器上，并且满足产品的使用要求。 6一、互换性定义 2.不完全互换性：将加工好的零件，根据实测尺寸的大小，把相配合的零件各分为若干组，使每组内的尺寸差别比较小，然后再按相应组进行装配，以满足其使用要求。例如：50 孔 分为：5050.013； 50.01350.026；50.02650.039 50 轴 分为：49.9549.96； 49.9649.97；49.9749.98 然后将大孔与大轴，小孔与小轴配合，既零件的互换范围限制在同一分组内。7不完全互换应用示例8二、互换性作用 它使产品制造：高效率，使用:持久连续。 1、设计：可充分利

3、用前人的经验，采用标准零部件，缩短设计周期。可最大限度的采用标准件。(如平键、V形带）、通用件(如螺钉、螺母、垫片)、标准部件(如滚动轴承），可大大简化绘图和计算，缩短设计周期,有利于计算机辅助设计(即CAD）和产品多种多样化。 2、制造：有利于专业化生产，有利于采用先进工艺和高效率的专业设备，提高产品质量，降低生产成本。 3. 装配：可采用流水线作业 。9二.互换性作用 2、可及时用备件更换易损易坏零件，使产品连续持久工作。使用户获得最佳经济效益。 在使用和维修方面，零部件具有互换性，可及时更换磨损或损坏了的零部件，减少机器维修时间和费用，提高机器使用价值。 总之，互换性在提高产品质量及可靠

4、性，经济性等方面都有重大意义。10 三、种类 按满足互换性定义程度可分为： 1.完全互换性 2.不完全互换性 分组装配法 百分之百符合定义，即不挑、不选、不修、不调的零（部）件。 附加挑选或调整的零（部件）。调整装配法111213 公差是几何参数允许的 变动量 公差是设计要求， 是设计者所提出的 要求，公差要求应 标注在样上。14公差标准的发展1902年英国纽瓦尔公司制定了最初的公差标准1924年英国制定了国家标准B.S.1641925年美国制定了国家标准A.S.A.B4a1926年国际标准化协会（ISA）成立1947年二战后，国际标准化组织，改名ISO。我国1944年颁布过中国工业标准（CI

5、S） 1950后，参照前苏联标准制定了一系列GB(OCT制)。 1978年，我国正式参加国际标准化组织 15检 测 检测是检验和测量的统称。为了保证机械零件的几何精度和互换性，零件加工后必须对其几何量加以检测，以判断它们是否符合设计要求。检测是保证互换性生产的手段和措施。16例如：用游标卡尺测量轴径、孔径17例如：用千分尺测量轴径18标准化与优先数系 标准化与标准 优先数系与优先数19 1、标准化 是制定标准和贯彻标准的全过程，是互换性生产的基础。 是指在一定范围内使用的统一规定，是人们活动的依据。 2、标准20 机械行业主要执行的标准有： 国际标准，是国际标准化组织的英文缩写。 国家标准，是

6、国家标准的汉语拼音字头。 国家标准分为两类，必须执行的标准和推荐执行的标准，（记为GB/T）。 此外还有地方标准、行业标准、企业标准等。 ISO GB21 3、优先数系与优先数 1）数值传播规律 数值传播规律是指在机械设计中常需要选定一个数值作为某种产品的参数指标, 这个数值会按一定的规律影响并限定了有关产品的尺寸。 2）优先数系 国标GB321-80优先数和优先数系规定十进制等比数列为优先数系。 3）优先数 优先数系中任意一项为优先数。22 产品几何量技术规范(GPS) 产品几何量技术规范(GPS，Geometrical Product Specification)是一套有关工件几何特性的技

7、术规范,它是覆盖产品尺寸、 形状位置公差和表面特征的标准,贯穿于几何产品的研究、开发、设计、制造、检验、销售、使用和维修等整个过程。23GPS的作用 GPS的发展与应用有多种原因,最根本的是使产品的些基本性能得到了保证，主要体现在： (1)功能性 (2)安全性 (3)独立性 (4)互换性 使产品能够良好地工作 降低产品损耗使产品工作寿命延长有利于产品的装配和修理 24 新一代GPS体系简介 新一代GPS以数学作为基础语言结构，用计量数学为根基，给出产品功能、技术规范、制造与检验之间的量值传递的数学方法，它蕴含工业化大生产的基本特征，反映了技术发展的内在要求，为产品技术评估提供了“通用语言”，为

8、设计、产品开发及计量测试人员等建立了一个交流平台。25 本课程的研究对象 本课程的研究对象就是几何参数的互换性。即研究如何通过规定公差合理解决机器使用要求与制造要求之间的矛盾，及如何运用技术测量手段保证国家公差标准的贯彻实施。 26 本课程的任务 本课程的任务是使学生获得互换性与测量技术的基本理论、基本知识和基本技能，了解互换性和测量技术学科的现状和发展，具有继续自学并结合工程实践应用、扩展的能力。第1章 极限与配合27 1.1 概述 1.2 基本术语及其定义 1.3 极限与配合国家标准的组成 1.4 尺寸公差与配合的选择 1.5 一般公差 线性尺寸的未注公差1.1 概 述 28 “极限”用于

9、协调机器零件使用要求与制造经济性之间的矛盾，“配合”则是反映零件组合时相互之间的关系。 经标准化的极限与配合制，有利于机器的设计、制造、使用与维修，有利于保证产品精度、使用性能和寿命等，也有利于刀具、量具、夹具和机床等工艺装备的标准化。极限与配合国家标准29 GB/T 1800.1-2009产品几何技术规范（GPS）极限与配合 第1部分：公差、偏差和配合的基础;GB/T 1800.2-2009产品几何技术规范(GPS) 极限与配合 第2部分：标准公差等级和孔、轴极限偏差表 ；GB/T 1801-2009产品几何技术规范（GPS） 极限与配合 公差带和配合的选择； GB/T 18032003公差

10、与配合 尺寸至18mm孔、轴公差带；GB/T 18042000一般公差 未注出公差的线性和角度尺寸的公差。1.2 基本术语及其定义 尺寸要素 组成要素 提取组成要素 拟合组成要素 导出要素 提取导出要素30由一定大小的线性尺寸或角度尺寸确定的几何形状由实际（组成）要素提取优先数目的点所形成的实际（组成）要素的近似替代面和面上的线由提取组成要素形成的并具有理想形状的组成要素由一个或几个组成要素得到的中心点、中心线或中心面由一个或几个提取组成要素得到的中心点、中心线或中心面 1.2.1 有关要素的术语定义 1.2.2 有关尺寸的术语定义 1.尺寸 2. 公称尺寸(D ，d) 公称尺寸是确定偏差位置

11、的起始尺寸。公称尺寸是从零件的功能出发，通过强度、刚度等方面的计算或结构需要，并考虑工艺方面的其他要求后确定的，它一般应按标准尺寸（GB 2822-2005）选取并在图样上标注。311.2 基本术语及其定义以特定单位表示线性尺寸值的数值公称尺寸是由图样规范确定的理想形状要素的尺寸 。 32 图1.1 极限与配合示意图1.2.1 有关尺寸的术语定义 3. 实际尺寸(Da ,da) 由于存在测量误差，所以实际尺寸并非尺寸的真值。又由于存在形状误差，工件上各处的实际尺寸往往是不同的。 局部实际尺寸：任何两相对点之间测得的尺寸。 4.极限尺寸 孔或轴允许的最大尺寸称为上极限尺寸，分别以 Dmax 和

12、dmax表示。孔或轴允许的最小尺寸称为下极限尺寸，分别以Dmin 和dmin表示。33通过测量获得的尺寸尺寸要素允许的尺寸的两个极端 1.2.1 有关尺寸的术语定义 5.最大实体状态（MMC）与最大实体尺寸(MMS) 6.最小实体状态（LMC）与最小实体尺寸(LMS)34 孔或轴具有允许的材料量为最多时的状态称为最大实体状态，在最大实体状态下的极限尺寸称为最大实体尺寸。它是孔的下极限尺寸和轴的上极限尺寸的统称。孔和轴的最大实体尺寸分别以DM和dM表示。 孔或轴具有允许的材料量为最少时的状态称为最小实体状态，在最小实体状态下的极限 尺寸称为最小实体尺寸。 它是孔的上极限尺寸和轴的下极限尺寸的统称

13、。孔和轴的最小实体尺寸分别以DL和dL表示。7.作用尺寸(Df,df) 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，如图1.2所示。358.极限尺寸判断原则(泰勒原则) 孔或轴的作用尺寸不允许超过其最大实体尺寸，且在任何位置上的实际尺寸不允许超过其最小实体尺寸。 即用极限尺寸判断原则判断合格的孔或轴，其尺寸应符合： 36对于孔：Df Dmin ； Da Dmax对于轴：df dmax ； da dmin1.2.2 有关公差与偏差的术语 1. 尺寸偏差（简称偏差） 某一尺寸减 其基本尺寸所得的代数差。37孔：上偏差ES=Dma

14、x -D； 下偏差 EI=Dmin-D； 实际偏差 Ea=Da-D轴：上偏差 es=dmax-d； 下偏差 ei=dmin-d； 实际偏差 ea=da-d1.2.2 有关公差与偏差的术语 2.尺寸公差（简称公差） 允许尺寸的变动量。 38孔公差：Th = Dmax -Dmin = ES -EI轴公差：Ts = dmax -dmin = es -ei3.公差带图 公差带图是公差带的图解表示，由零线和公差带组成。 零线 在公差带图中，表示公称 尺寸的一条直线，以其为基准确 定偏差的零起点，正偏差位于零 线上方，负偏差位于零线的下方。 公差带 在公差带图中，由代表 上、下偏差的两平行直线所限定 的区

15、域。39公差带示例40示 例50 的孔分别与50 50 50 配合，作出其公差带图。解：画零线画出上下偏差位置标注出上下偏差值在孔公差带上画上斜线使之与轴公差带区别411.2.2 有关公差与偏差的术语 4.标准公差 5.基本偏差 42 极限与配合制标准中，所规定的（确定公差带大小的）任一公差。（见表1.4） 极限与配合制标准中，所规定的确定公差带相对于零线位置的那个极限偏差。它可以是上偏差或下偏差,一般为靠近零线的那个极限偏差。1.2.3 有关配合的术语定义 1.孔和轴431.2.3 有关配合的术语定义 轴：通常指工件的圆柱形外尺寸要素，也包括非圆柱形外尺寸要素 （由二平行平面或切面形成的被包

16、容面）。如图1.3所示零件的各外表面上，d1、d2、d3 各尺寸都称为轴。 孔：通常指工件的圆柱形内尺寸要素，也包括非圆柱形内尺寸要素（由二平行平面或切面形成的包容面）。如图1.3所示零件的各内表面上，D1、D2、D3、D4各尺寸都称为孔。44孔(D)和轴(d)45 1.2.3 有关配合的术语定义 2.配合 公称尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系。根据孔和轴公差带之间的关系不同，配合分为三大类，即： 间隙配合：孔公差带在轴公差带之上 过渡配合：孔公差带与轴公差带重叠 过盈配合：孔公差带在轴公差带之下46三类配合公差带471.2.3 有关配合的术语定义 3.间隙或过盈 4.间隙配合 4

17、8 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差。此差值为正时称为间隙，用X表示；为负时称为过盈，用Y表示。 具有间隙（包括最小间隙为零）的配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之上。见图1.4a所示。1.2.3 有关配合的术语定义 5.过盈配合 6.过渡配合 49 具有过盈（包括最小过盈为零)）的配合。此时,孔的公差带在轴的公差带的下方。如图1.4b 所示。 可能具有间隙或过盈的配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互交叠。见图1.4c计算公式Xmax （或 Ymin ）= Dmaxdmin = ESeiXmin (或 Ymax ) = Dmindmax = EIes507.配合公差（Tf） 组成配合

18、的孔、轴公差之和。它是允许间隙或过盈的变动量。518.配合公差带图 用来直观地表达配合性质，即配合松紧及其变动情况的图。在配合公差带图中，横坐标为零线，表示间隙或过盈为零；零线上方的纵坐标为正值，代表间隙，零线下方的纵坐标为负值，代表过盈。52例 题已知D=60mm Tf =49 m Xmax =+19m TD =30m ei=+11m 求作尺寸公差带图与配合公差带图。1，作尺寸公差带图：因为Tf=TD+Td Td=Tf-TD=49-30=19Td=es-ei es=Td+ei=19+11=30Xmax=ES-ei ES=Xmax+ei=19+11=30TD=ES-EI EI=ES-TD=30

19、-30=053作图如下2，作配合公差带图 已知 Xmax=+19 Ymax=EI-es=0-30=-30541.3 极限与配合国家标准的组成 55 经标准化的公差与偏差制度称为极限制。它是一系列标准的孔、轴公差数值和极限偏差数值。配合制则是同一极限的孔和轴组成配合的一种制度。极限与配合国家标准主要由基准制，标准公差系列，基本偏差系列组成。1.3.1 基准制56 基准制是指以两个相配合的零件中 的一个零件为基准件,并确定其公差带 位置,而改变另一个零件(非基准件)的 公差带位置,从而形成各种配合的一种 制度.国家标准中规定有基孔配合制和 基轴配合制。1.基孔配合制57 基本偏差为一定的孔的公差带

20、，与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的一种制度。如图1.8a所示。 基孔制配合中的孔称为基准孔，基准孔的最小极限尺寸与基本尺寸相等，即孔的下偏差为0,其基本偏差代号为H,基本偏差为：EI = 0 。2.基轴配合制 58 基本偏差为一定的轴公差带，与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一种制度。如图1.8b所示。 基轴制配合中的轴称为基准轴，基准轴的最大极限尺寸与基本尺寸相等，即轴的上偏差为0,其基本偏差代号为h，基本偏差为：es = 0 。基孔制与基轴制公差带图591.3.2 标准公差系列 60 标准公差系列是国家标准制定出的一系列标准公差数值,如表1.4所列。从表中可知，标准公差取决于公差

21、等级和基本尺寸两个因素。1.公差等级 61 确定尺寸精确程度的等级称为公差等级。国家标准将标准公差分为20级，各级标准公差用代号IT及数字01、0、1、2、18表示，IT是国际公差(ISO Tolerance)的缩写。如IT8称为标准公差8级.从IT01IT18等级依次降低。标准公差值的确定622.公差单位(公差因子) 公差单位是随公称尺寸而变化用来计算标准公差的一个基本单位。生产实践表明，影响其因素有三个：公称尺寸（D）、加工误差和测量误差。 当公称尺寸500mm时，公差单位i按 下式计算：633.标准公差的计算规律 GB/T1800.31998中各个公差等级的标准公差值，在公称尺寸500m

22、m时的计算公式见表1.2 。可见对IT5IT18标准公差IT = ai 。其中a为公差等级系数 对高精度IT01、IT0、IT1级，主要考虑测量误差，所以标准公差与公称尺寸呈线性关系。 IT2IT4是在IT1IT5之间插入三级，使之成等比数列，公比q=（IT5/IT1）1/ 4。64表1.2 尺寸500mm的标准公差计算式654.公称尺寸分段 公差等级相同而公称尺寸相近的公差数值计算结果相差甚微，因此，国标将公称尺寸分成若干段（见表1.3），以简化公差表格。 尺寸分段后，标准公差计算式中的公称尺寸D按每一尺寸分段首尾两尺寸的几何平均值代入计算。66例 题1.2 公称尺寸为30mm，求IT6=?

23、 IT7=?解：30mm属于1830mm尺寸分段计算直径：D= 23.24(mm)公差单位：i=0.45+0.001D =0.45+0.00123.241.31(m)标准公差：IT6=10i=101.3113(m） IT7=16i=161.3121(m）67表1.4 标准公差数值681.3.3 基本偏差系列 1.基本偏差代号及其规律 基本偏差的代号用拉丁字母表示，大写字母代表孔，小写字母代表轴。69基本偏差系列图70基本偏差特点 （1）对轴：a-h基本偏差是es, k-zc基本偏差是ei;（2）对孔：A-H基本偏差是EI, K-ZC基本偏差是ES（3）JS与js为双向偏差，其基本偏差可以认为是

24、上偏差（+IT/2），也可以认为是下偏差（-IT/2）。（4） 从A-H(a-h)基本偏差的绝对值逐渐减小； 从K-ZC(k-zc)基本偏差的绝对值逐渐增大。（5） 基本偏差只确定公差带靠近零线的一端，公差带的另一端取决于公差等级和这个基本偏差的组合。 712.公差带代号与配合代号(1)公差带的代号 由基本偏差代号与公差等级数组成。标注在零件图上，有三种标注方法 ：72 1) 用于大批量 2）用于中、小批量3）用于不定批量2.公差带代号与配合代号 （2）配合代号 孔和轴的公差带代号以分数形式组成配合代号，其中，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号。 如：7330H8/f7 表示基孔制的间

25、隙配合；50K7/h6 表示基轴制的过渡配合。3.轴的基本偏差数值 74 轴的基本偏差数值是以基孔制为基础，根据各种配合的要求，在生产实践和大量试验的基础上，依据统计分析的结果整理出一系列公式而计算出来的。轴的基本偏差计算公式如表1.5所示。表1.5 公称尺寸500mm的轴的基本偏差计算公式(m)75例 题 1.3 计算25g7的基本偏差 解：25属于1830mm尺寸段， 故 D= =23.24mm 查表1.5 g的基本偏差计算式为： es =2.5D0.34 =2.523.240.347(m) 故25g7的基本偏差es=7(m)764.孔的基本偏差数值 公称尺寸500mm时，孔的基本偏差是从

26、轴的基本偏差换算得到的。 通用规则： 特殊规则： 对于标准公差IT8的K、M、N和IT7的PZC 77对于AH EI= es 对于KZC ES= eiES= ei = ITnIT(n-1)5. 基本偏差表格查表应注意：区别孔（大写字母查表1-7）、轴（小写字母查表1-6）代号。注意所属尺寸段及单位。 JS和js的偏差为IT/2，对IT7IT11级若IT的值为奇数，则取偏差值为(IT-1)/2。对孔PZCIT7级及K、M、NIT8 级的基本偏差，查表时应注意值的问题。特例：当D250315mm时，M6的ES= -9 (-11)。78例 题 1.4 查表确定25f6的极限偏差 查表1.4确定标准公

27、差值 IT6=13m 查表1.6确定25f6的基本偏差 es=20m 25f6的下偏差 ei=esIT6=2013=33(m) 25f6的极限偏差表示为25 79例 题例1：由代号查上下偏差50f6 IT6=16 es= -2540js8 IT8=39 es= +1925P8 IT8=33 ES= -2225P7 IT7=21 ES= -22+8= -1480例 题例2：由上下偏差查代号 25 由es=0可查得代号为h,由IT6=13可知代号为h6。25 由es=-0.02查得代号为f,由IT6=13可知代号为f6。260 由ES=-20+9=-11(符合特例规定)查得代号为M，由IT6=32

28、可知代号为M6。50 由ES=-34+9=-25查得代号为R，由IT7=25得代号R7。811.3.4 公差带与配合的标准化82 在极限与配合制中，对公称尺寸500mm的常用尺寸段，标准推荐了孔、轴的一般、常用和优先公差带。如表1.8和表1.9所示。表中为一般用途公差带，轴有116个,孔有105个;线框内为常用的公差带,轴有59个,孔有44个；圆圈内为优先公差带，轴、孔均有13个。在选用时，应首先考虑优先公差带，其次是常用公差带，再次为一般用途公差带。尺寸至500mm的一般、常用和优先的轴公差带83尺寸至500mm的一般、常用和优先的孔公差带84表1.10 基孔制优先、常用配合85表1.11

29、基轴制优先、常用配合861.4 极限与配合的选择 87 极限与配合的选择是机械设计与制造中的一个重要环节。极限与配合的选择是否恰当，对产品的性能、质量、互换性及经济性都有着重要的影响。选择的原则应使机械产品的使用价值与制造成本的综合经济效果最好。 极限与配合的选择主要包括配合制、公差等级及配合种类的选择。1.4.1 配合制的选用 GB规定有基孔制配合与基轴制配合两种配合制度，为了获得不同的配合性质，采用基孔制或基轴制都可满足要求，如： 20H7/f6与20F7/h6的极限间隙相同，配合公差也相同。 20H7/k6与20K7/h6的极限间隙与过盈相同，Tf也相同。 20H7/p6与20P7/h6

30、的极限过盈相同，配合公差也相同。881.4.1 配合制的选用 1一般情况下优先选用基孔制 采用基孔制可减少备用定值刀、量具的规格和数量，故经济性好。 2. 特殊情况下采用基轴制 采用冷拔成型的标准轴直接安装可满足使用要求时； 轴结构复杂刚性差：如曲轴、细长轴； 基本尺寸相同，各段配合性质不同： 如活塞销；（见图1.11） 3. 取决于标准部件：如滚动轴承。 4.为满足配合的特殊需要,有时可采用非基准制89图1.11 基准制选择示例 90图1.11 基准制选择示例 91图1.11 基准制选择示例 92与标准件配合及多件配合93多件配合基准制选择分析 若不考虑其它段，则采用基孔制与基轴制均可达到配

31、合要求，若采用基孔制，其公差带图如下：94多件配合基准制选择分析 为了加工装配方便可将档环孔、轴公差带上移，由H8改为F8，g7改为k6，即档环与轴的配合为50F8/k6，这样档环孔与轴就都是非基准件了。 95图1.12 非基准制配合 96基准制选择原则 1一般情况下优先选用基孔制 以减少备用定值刀、量具的规格和数量。 2. 特殊情况下采用基轴制 采用冷拔成型的标准轴直接安装可满足使用要求时； 轴结构复杂刚性差时； 基本尺寸相同，各段配合性质不同，且中间松，两边紧的某些特殊结构； 3. 与标准件配合，应以标准件为基准件。 4.多件配合,需综合分析，必要时可采用非基准制971.4.2 公差等级的

32、选用98 选择公差等级时，要正确处理使用要求、制造工艺和成本之间的关系。选用的基本原则是，在满足使用要求的前提下，尽量选用较低的公差等级。 公差等级可采用计算法或类比法进行选择。1. 计算法 计算法选择公差等级的依据是：Tf =ThTS 一批要求完全互换的零件，可根据配合要求的极限间隙或极限过盈量确定配合公差及相配合零件的公差等级。 同时注意： 对500mm的公称尺寸，当公差等级在IT8及其以上高精度时，推荐孔比轴低一级，当公差等级在IT9及以下较低精度级时，一般采用同级孔、轴配合。 对500mm的公称尺寸，一般采用同级孔、轴配合。99计算法应用示例 某配合的孔轴，基本尺寸为80mm，要求配合

33、的Xmax=0.135mm, Xmin=0.055mm, 试确定孔、轴的公差等级。 解： Tf=Th+Ts=Xmax-Xmin =0.135-0.055=0.08mm 查表2-1知：IT8=0.046mm IT7=0.03mm 取 Th=IT8 Ts=IT7 由于：Tf=0.046+0.03=0.0760.08mm 孔轴公差等级选择合适1002. 类比法 相配合的孔、轴应加工难易程度相当， 即使孔、轴工艺等价。 各种加工方法能够达到的公差等级如 表1.12所示，可供选择时参考。 与标准零件或部件相配合时应与标准 件的精度相适应。 过渡配合与过盈配合的公差等级不能 太低 ，一般不低于IT8级 。

34、101表1.13 公差等级应用范围1021.4.3 配合种类的选用 103 1.计算法 根据配合部位的使用要求和工 作条件，按一定理论建立极限间隙 或极限过盈的计算公式。然后按计 算出的极限间隙或过盈选择相配合 孔、轴的公差等级和配合代号（选 择步骤见例题1.5）。例 题 1.5 公称尺寸为40mm的某孔、轴配合，由计算法设计确定配合的间隙应在+0.022mm+0.066mm之间，试选用合适的孔、轴公差等级和配合种类。 解： 选择公差等级 由 Tf =XmaxXmin=ThTS 得：ThTS=6622= 44（m） 查表1.4知：IT7=25m ，IT6=16m，按工艺价原则，取孔为IT7级，

35、轴为IT6级， 则：ThTS=2516= 41 (m) 接近44m，符合设计要求。104 选择基准制优先选用基孔制，则孔的公差带代号为：40H7 选择配合种类因为是间隙配合，故轴的基本偏差应在ah之间，且其基本偏差为上偏（es）。由Xmin= EIes得：es =EIXmin=022=22(m)查表1.5选取轴的基本偏差代号为f (es=25m)能保证Xmin的要求 验算：所选配合为40H7/f6 Xmax=ESei =25(41)=66mXmin=EIes =0(25)=25m均在0.022mm0.066mm之间，故所选符合要求。1052. 试验法 106 对于与产品性能关系很大的关键配合,

36、可采用多种方案进行试验比较，从而选出具有最理想的间隙或过盈量的配合。这种方法较为可靠，但成本较高，一般用于大量生产的产品的关键配合。3. 类比法 ah（或AH）11种基本偏差与基准孔(或基准轴)形成间隙配合，主要用于结合件有相对运动或需方便装拆的配合。 jsn（或JSN）5种基本偏差与基准孔（或基准轴）一般形成过渡配合，主要用于需精确定位和便于装拆的相对静止的配合。 pzc（或PZC）12种基本偏差与基准孔（或基准轴）一般形成过盈配合，主要用于孔、轴间没有相对运动，需传递一定的扭矩的配合。 1073. 类比法 掌握标准中各种基本偏差的使用特征 对间隙配合：a.b.c用于大间隙或热动配合；如内燃

37、机排气阀和导管的配合等。d.e.f用于一般工作温度下的各种转动配合；如齿轮箱、电动机泵等的转轴与滑动轴承的配合。g.h间隙较小，适用于精密滑动配合；如车床尾座与顶尖与套筒的配合。cd. ef. fg三个基本偏差用得很少，其使用情况分别介于c与d、 e与f、f与g之间。 1083. 类比法对过渡配合：j. js间隙出现的概率较大，用于易拆卸的配合；如联轴节、齿圈与轮毂的配合，滚动轴承外圈与座孔的配合。k平均间隙接近零的配合，用于较精密定位配合；如齿轮与轴、轴颈与轴承孔等的配合。m. n产生过盈的概率大，用于精密定位配合；如蜗轮的青铜轮缘与轮毂的配合、冲床上齿轮与轴的配合。 1093. 类比法对过

38、盈配合：p过盈量小，要加紧固件才能传递一定的扭矩；如卷扬机的绳轮与齿圈的配合、合金钢制零件的小过盈配合。r靠过盈能承受中等的力和扭矩，传递大扭矩和冲击负荷时需加紧固件；如蜗轮与轴的配合。s. t靠过盈能传递较大的扭矩，用于钢和铸铁零件的永久性结合；如联轴节与轴的配合。u. v靠过盈能传递很大的扭矩，应用时应验算Ymax时会不会使材料因变形过大而损坏。如火车轮毂与轴的配合。x-zc 过盈很大，目前很少使用。1103. 类比法 分析零件的工作条件及使用要求 按GB规定的使用顺序进行选择（幻57） 一般用途孔公差带105种，轴116种； 常用公差带（线框内）孔44种，轴59种； 优先选用公差带（圆圈

39、内）孔、轴各13种。 基孔制常用配合59种，优先配合13种 基轴制常用配合47种，优先配合13种 熟悉典型的配合实例供类比参考 1111.5 一般公差 线性尺寸的未注公差 1.5.1 线性尺寸的一般公差的概念 线性尺寸的一般公差是在车间普通工艺条件下机床设备一般加工能力可保证的公差。在正常维护和操作情况下，它代表车间的一般加工的经济加工精度。 采用一般公差的尺寸和角度，在正常车间精度保证的条件下，一般可不检验。1.5.2 标准的有关规定 1.5.3 线性尺寸的一般公差的表示方法 112精密级f 、中等级m 、粗糙级c、最粗级v。例如，选用中等级时，表示为GB/T1804m习 题 1 1.1 判

40、断下列说法是否正确1.一般来说，零件的实际尺寸愈接近公称尺寸愈好。2.公差通常为正，在个别情况下也可以为负或零。3.孔和轴的加工精度愈高，则其配合精度也愈高。4.过渡配合的孔轴结合，由于有些可能得到间隙，有些可能得到过盈，因此，过渡配合可能是间隙配合，也可能是过盈配合。5.若某配合的最大间隙为15m，配合公差为41m，则该配合一定是过渡配合。1131.2 填空 1. 国标规定有 和 两 种配合制度，一般应优先选用 ，以减少 ，降低生产成本。 2. 国标规定的标准公差有 级，其中最高级为 ，最低级为 ，而常用的配合公差等级为 。 3. 配合种类分为 、 以 及 三大类，当相配合的孔轴需有相对运动

41、或需经常拆装时，应选 配合。1141.3 查表确定下列公差带的极限偏差 25f7 60d8 50k6 40m5 50D9 40P7 30M7 80JS81151.4 查表确定下列各尺寸的公差带代号 轴 孔 轴 孔1161.5 计 算 1.某配合的公称尺寸为25mm,要求配合的最大间隙为+0.013mm,最大过盈为 0.021mm。试决定孔、轴公差等级,选择适当的配合（写出代号）并绘制公差带图。 2.某配合的公称尺寸为30mm，按设计要求,配合的过盈应为0.014-0.048mm。试决定孔、轴公差等级，按基孔制选定适当的配合（写出代号）。117第2章 技术测量基础 118 2.1 技术测量的基础

42、知识 2.2 测量误差及数据处理 2.3 用普通计量器具检测 2.1 技术测量的基础知识 119 2.1.1 技术测量的基本概念 技术测量主要研究对零件的几何量（包括长度、角度、表面粗糙度、几何形状和相互位置误差等）进行测量和检验，以确定机器或仪器的零部件加工后是否符合设计图样上的技术要求。几何量的测量 测量是指为确定被测对象的量值而进行的实验过程。几何量测量过程应包括以下四要素： 测量对象 测量单位 测量方法 测量精度120零件的几何量几何量中的长度角度单位测量时所采用的测量原理、计量器具和测量条件的综合测量结果与真值的一致程度检验与检定 121 检验是确定被检几何量是否在规定的极限范围内，

43、从而判断其是否合格的实验过程。检验通常用量规、样板等专用定值无刻度量具来判断被检对象的合格性，所以它不能得到被测量的具体数值。 检定是指为评定计量器具的精度指标是否合乎该计量器具的检定规程的全部过程。例如，用量块来检定千分尺的精度指标等。2.1.2 测量基准和尺寸传递系统 1.长度尺寸基准和传递系统 在我国法定计量单位制中，长度的基本单位是 米(m)。1983年第十七届国际计量大会的决议， 规定米的定义为： 国际计量大会推荐用稳频激光辐射来复现它。 122一米是光在真空中，在1/299 792 458 s的时间间隔内的行程长度长度量值传递系统123线纹量具和端面量具 线纹量具可读出具体测得值。

44、分为1、2、3等线纹尺，1等精度最高。 线纹量具的常用计量器具有游标尺、千分尺等。 端面量具没有具体测量值，仅能判断零件是否合格。 端面量具的主要量具有量块。124 游标卡尺125千分尺126千分尺127 角度计量也属于长度计量范畴,弧度可用长度比值求得,一个圆周角定义为360,因此角度不必再建立一个自然基准。角度传递系统如图所示：1282.角度尺寸基准和传递系统 3. 量 块 量块是一种无刻度的标准端面量具。其制造材料多为特殊合金钢，形状主要有长方六面体结构，六个平面中有两个互相平行的极为光滑平整的测量面，两测量面之间具有精确的工作尺寸L。 129（1）量块的尺寸 测量面上中心点的量块长度L

45、,为量块的中 心长度。量块上标出的数字为量块长度的标称值，称为标称长度。尺寸6mm的量块,长度标 记刻在测量面上；尺寸6mm的量块,长度标记 刻在非测量面上 。130量块的特性与应用 尺寸的准确性； 尺寸的稳定性； 尺寸的耐磨性； 量块与量块间的粘合性131量块尺寸系列及应用 量块按一定的尺寸系列成套生产，国家量块标准中规定了17种成套的量块系列，表2.1为从标准中摘录的几套量块的尺寸系列。 在组合量块尺寸时，为获得较高尺寸精度，应力求以最少的块数组成所需的尺寸。例如，需组成尺寸为38.965mm，若使用83块一套的量块，参考表2.1，可按如下步骤选择量块尺寸 。132 38.965 需要的量

46、块尺寸 - 1.005 第一块量块尺寸 37.96 - 1.46 第二块量块尺寸 36.5 - 6.5 第三块量块尺寸 30 第四块量块尺寸 （2）量块的精度 GB6093-2001将量块的制造精度从高到低分为0、 K(校准级)、1、2、3共5个级别。量块的分“级”主要是按量块长度的极限偏差、长度变动量允许值、量块测量面的平面度、粗糙度及量块的研合性等质量指标划分的。 JJG146-2003将量块按检定精度由高到低分为 15 共五等。量块的分“等”主要是根据量块的长度的测量不确定度、长度变动量允许值、平面平行性允许偏差和研合性等指标划分的。 133（3）量块的使用和检验 量块的使用方法可分为按

47、“级”使用和按“等”使用。 量块按“级”使用时，是以量块的标称长度为工作尺寸，量块按“等”使用时，是用量块经检定后所给出的实际中心长度尺寸作为工作尺寸。 134 2.1.3 计量器具和测量方法 1 计量器具 (1)计量器具的分类 基准量具 通用计量器具 极限量规类 检验夹具 135用来校对或调整计量器具，或作为标准尺寸进行相对测量的量具能将被测量转换成可直接观测的指示值或等效信息的测量工具 一种没有刻度的专用检验工具 和相应的计量器具配套使用的一种专用的检验工具 （2）计量器具的度量指标 分度值 刻度间距 示值范围 测量范围 不确定度136计量器具刻尺或度盘上相邻两刻线所代表的量值之差 量仪刻

48、度尺或度盘上两相邻刻线的中心距离 计量器具指示或显示的最低值到最高值的范围计量器具所能测量的零件最低值到最高值的范围由于测量误差的存在，对测量值不能肯定的程度 2 测量方法及其分类 1371）按测得示值方式不同可分为绝对测量和相对测量；2）按测量结果获得方法分为直接测量和间接测量；3）按同时测量被测参数的多少可分为单项测量和 综合测量；4）按被测量在测量过程中所处的状态可分为静态 测量和动态测量；5）按被测表面与量仪间是否有机械作用的测量力 可分为接触测量与不接触测量；6）按测量精度的因素或条件是否相对稳定可分为 等精度测量和不等精度测量等等。2.2 测量误差及数据处理 2.2.1. 测量误差

49、及其产生的原因 1. 测量误差 测量误差是测得值与被测量真值之差。若以x表示测量结果 ,Q表示真值，则有 =X-Q Q=X 138 2. 测量误差产生的原因 139 测量器具误差 基准件误差 测量方法误差 环境条件引起的误差 人为误差 测量器具误差 由测量器具内在因素所造成的误差，它与计量器具的工作原理，制造和装配、调整等因素有关。 测量器具的设计应符合阿贝原则：工件的被测长度与量具的基准刻线在同一直线上的原则。140游标尺测量误差如图：游标尺量爪倾斜 角而产生的测量误差1： 1= S.tg = S. 设S=30mm d=20mm =0.0003弧度则 1=300.0003=0.009mm=9

50、m141千分尺测量误差而千分尺测头倾斜角产生的测量误差2 2= dd = d(1-cos ) = d（1-1+ /2 ）=1/2d 2 2=1/2200.00032=910-4m1422.2.2 测量误差分类与处理 143测量误差分为随机误差系统误差粗大误差 1.随机误差及其评定 随机误差 在相同测量条件下，多次测量同一量值时，误差的绝对值和符号以不可预定的方式变化的误差。 随机误差的分布规律和特性 绝对值小的误差比绝对值大的误差出 现的概率大。 绝对值相等的正、负误差出现的概率 相等。 在一定的测量条件下，随机误差的绝 对值不会超过一定界限。 随着测量次数的增加，随机误差的算 术平均值趋于零

51、。 144单峰性对称性有界性抵偿性标准偏差对概率密度的影响145随机误差的评定 1.测量列的算术平均值 2.残余误差 3.标准偏差 4.算术平均值的标准偏差 5.测量的极限误差 6.测量列算术平均值的极限误差 7.测量结果146比较两列测量数据第一列 12.005、11.996、12.003、11.994、12.002x1=(12.005+11.996+12.003+11.994+12.002)/5=12mm第二列 11.990、12.006、11.995、12.015、11.994x2=(11.990+12.006+11.995+12.015+11.994)/5=12mm147两列测量数据的

52、标准偏差148设上例的真值Q=12mm，则12第一列的测量精度较高。2.系统误差及其消除 系统误差 在相同测量条件下，多次重复测量同一量值，测量误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化的误差。 149系统误差定值系统误差变值系统误差线性系统误差周期系统误差复杂系统误差系统误差分类及处理1503. 粗大误差及其剔除 粗大误差（也称过失误差）超出在规定条件下预期的误差。 粗大误差的产生是由于某些不正常的原因所造成的。发现和剔除粗大误差的方法，通常是用重复测量或者改用另一种测量方法加以核对。对于等精度多次测量值，判断和剔除粗大误差较简便的方法是按3准则。 151 4. 测量精度的分类 表示测量结果中

53、随机误差的影响程度。 若随机误差小，则精密度高。 表示测量结果中系统误差的影响程度。 若系统误差小，则正确度高。 (也称精确度) 表示测量结果中随机误 差和系统误差综合的影响程度。若随机误差 和系统误差都小，则准确度高。152精密度正确度准确度 1. 直接测量法 已定系统误差按代数和法合成，即 对于符合正态分布、彼此独立的随机误差和 未定系统误差，按方根法合成，即 1532.2.3 测量误差合成 2. 间接测量法 间接测量是被测的量y与直接测量的量x1、x2、xn有一定的函数关系： 当测量值x1、x2、xn有系统误差 时，则函数y有测量误差 当测量值x1、x2、xn有随机误差 时，则函数也必然

54、存在随机误差 154 间接测量的例子例：用杠杆千分尺测量如图定位块的尺寸，测得：x1=20mm、x1=+40m、limx1=4m、x2=8mm、x2=30m、limx2=3m，求y的实际值及其测量的极限误差。 1552.3 用普通测量器具检测 用普通计量器具测量工件应参照国家标准 GB/T 31771997进行。该标准适用于车间用 的计量器具(游标卡尺、千分尺和分度值不小于 0.5m的指示表和比较仪等)，主要用以检 测公称尺寸至500mm,公差等级为IT6IT18的光滑工件尺寸,也适用于对一般公差尺寸的检测。156 1.尺寸误检的基本概念 由于各种测量误差的存在，有可能将本来处于零件公差带内的

55、合格品判为废品，或将本来处于零件公差带以外的废品误判为合格品，前者称为“误废”,后者称为“误收”。误废和误收是尺寸误检的两种形式。 157 2. 验收极限与安全裕度(A) 验收极限是指检测工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限。 上验收极限尺寸=上极限尺寸-A 下验收极限尺寸=下极限尺寸+A158验收极限方式的确定 方法 1：验收极限是从图样上标定的最大极限尺寸和最小极限尺寸分别向工件公差带内移动一个安全裕度A来确定,如图2.9所示。安全裕度A由工件公差T确定，A的数值一般取工件公差的1/10 。 方法 2：验收极限等于图样上标定的最大极限尺寸和最小极限尺寸,即安全裕度A等于零。159 3. 计量器

56、具的选择原则 选择的计量器具应与被测工件的外形 位置、尺寸的大小及被测参数特性相适应，使 所选计量器具的测量范围能满足工件的要求。 选择计量器具应考虑工件的尺寸公差，使所选计量器具的不确定度值既要保证测量精度要求，又要符合经济性要求。160 例 题 1 被检验零件尺寸为孔90H9 ,试确定验收极限、选择适当的计量器具。 解 查得：90H9的极限偏差为90 由表2.6中查得：A=8.7m，u1=7.8m 。 按照方法1的原则确定验收极限，则： 上验收极限=90+0.087-0.0087=90.0783mm 下验收极限=90+0+0.0087=90.0087mm 由表2.8查得分度值为0.01mm

57、的内径千分尺，在 尺寸大于50100mm内,不确定度数u1=0.008mm， 因0.008 u1=0.0078，故基本可满足使用要求。161E例 题 2工件尺寸为 ，试选择合适的测量器具并求出上、下验收极限尺寸。解 因为此工件遵守包容要求，故应按方法1（即内移原则）确定验收极限。 由表7-6查得A=3.3m u1=3m由表7-8查得i=0.005mm的比较仪的不确定1=3m=u1，能满足要求。 确定验收极限： 上验收极限=dmax-A=30-0.0033=29.9967mm 下验收极限=dmin+A=29.967+0.0033=29.9703mm 162例 题 3上述工件，因受检测条件的限制，

58、今采用i=0.01mm的外径千分尺测量，试确定安全裕度A的值及验收极限。 解 由表7-7查得千分尺不确定度1=4m，故1u1=3m A=1/0.9=0.004/0.90.004mm 确定新的验收极限：上验收极限=dmax- A=30-0.004=29.996mm下验收极限=dmin+ A=29.967+0.004=29.971mm163习 题 2 2.1 测量的实质是什么？一个完整的几何测量过程包括哪几个要素？ 2.2 量块按“等”或按“级”使用，哪一种使用情况存在着系统误差？哪一种使用情况仅存在着随机误差？ 2.3 什么是测量误差？测量误差有几种表示形式？为什么规定相对误差？164习 题 2

59、 2.4 随机误差的评定指标是什么？随机误差能消除吗？应怎样对它进行处理？ 2.5 怎样表达单次测量和多次测量重复测量的测量结果？测量列单次测量值和算术平均值的标准偏差有何区别？ 2.6 GB/T3177-1997光滑工件尺寸的检验规定了哪两种验收极限方式来验收工件？这两种方式的验收极限各如何确定？165习 题 2 2.7 在同一测量条件下，用立式光较仪重复测量某轴的同一部位直径10次，各次测量值按测量顺序分别为（单位为mm）： 20.042 20.043 20.040 20.043 20.042 20.043 20.040 20.042 20.043 20.042 设测量列中不存在定值系统误

60、差，试确定以测量列算术平均值作为测量结果的表达式。 166习 题 2 2.10 用普通计量器测量下列的孔和轴时，试分别确定它们的安全裕度、验收极限以及应使用的计量器具的名称和标尺分度值。 50e9 60js8 40h7 50H14 167第3章 几何公差168 3.1 概述 3.2 形状误差与形状公差 3.3 方向、位置、跳动误差与 方向、位置、跳动公差 3.4 公差原则 3.5 几何公差的选用 3.6 几何误差的检测原则3.1 概 述 169 我国几何公差国家标准目前推荐使用的标准为：GB/T 1182 2008产品几何技术规范（GPS）几何公差 形状、方向、位置和跳动公差标注；GB/T 1