《互换性与技术测量》1课件

1、互 换 性 与 技 术 测 量四川大学锦江学院机械系(Interchangeability & Technical Measurement)本门课程的主要内容课程说明绪言第一章 孔与轴的极限配合第二章 长度测量基础第三章 形状和位置公差及检测第四章 表面粗糙度及检测第五章 光滑极限量规第六章 滚动轴承的公差与配合第九章 螺纹公差及检测第七章 尺寸链第十一章 渐开线圆柱齿轮精度及检测课程说明 1. 性质：本门课程是为机械类、测控类、仪器仪表类各专业开设的一门工程技术基础课，应用性强，是“理论联系实际“的最佳典范。 应用几何量公差设计知识和检测知识, 为机械产品进行几何量方面的精度设计（选用合适的

2、公差与配合），给出合理的公差范围，是机械零部件的功能实现和预期工作寿命的保障； 2. 任务：本门课程是联系设计类课程、制造类课程、工艺类课程的纽带，是从基础课和其它技术基础课向专业课过渡的桥梁；另外，关注最新国家标准和现代精度设计方法，担负“标准”宣贯的责任。课程说明4. 与其它课程的关系： 同机械制图、机械原理、机械零件等课程联系最为密切。 机械原理从运动学和动力学的观点去研究机构。侧重于结构分析、运动分析、受力分析； 机械零件从强度和刚度的观点去研究机构，侧重强度分析、刚度分析； 互换性与技术测量从误差和精度的观点去研究几何参数。通过精度分析、误差分析，合理地选择公差与配合，以保证所制造的

3、机器设备满足使要求。就其本质而言，本门课程是反映机器零件的使用要求和制造要求之间的矛盾，或者说是设计课与工艺课的润滑剂。课程说明5. 本门课程的特点： （1）抽象概念多； （2）术语定义多； （3）符号代号、标注表格多； （4）叙述性内容多、经验（解法）多； （5）零件的种类多； （6）需要记忆的内容多。课程说明6. 实验安排： 主要有四个实验 孔和轴配合的测量； 直线度误差的测量； 用双管显微镜测量表面粗糙度； “三针法”测量外螺纹中径。 一、 互换性概述二、 技术测量概述绪言 装配前，无需选择；互换性实质 装配后，满足预定的技术使用要求。 装配时，无需进行修配与调整；3. 互换性分类 完全

4、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： 完全互换 厂际协作等； 不完全互换 单件生产机器等。 二者比较： 完全互换（1）优点：零部件能完全通用互换，为专业化生产和协作创造了条件，保证了消费者的利益；（2）缺点：零件的加工制造成本较高，制造也比较困难。 不完全互换（1）优点：在保证装配和技术要求的前提下，放宽了公差，使零件加工制造容易，成本下降，经济性好；（2）缺点：降低了互换性的水平；（3）装配后：满足预定的技术使用要求。互换性的生产起源： 在许多国家，规模比较大的互换性生产都开始于兵器制造业，然后扩大到其他行业。例如，前苏联关于互换性生产的最早记录，是

5、在1760年至1770年的土里斯基兵工厂；美国关于按照互换性原理生产步枪的记载是1798年。我国1931年的沈阳兵工厂和1937年的金陵兵工厂，在互换性生产上当时已具有相当规模，而我国古代应用互换性原理进行生产的历史则很早，以秦朝的青铜弩机为例，其几个组成零件都具有互换性；青铜镞的三个刃口的分度尺寸和刃口长度尺寸的差别很小，镞尖曲线与现代自动步枪弹头曲线一致，具有相当好的功能互换性。5. 公差与配合标准发展简介 （1）标准的分类： 按照标准的使用范围； 按照标准的作用范围； 按照标准化对象特征； 按照标准的性质。 （2）国际标准发展历程 1902年，英国纽瓦（Newall）公司出版的“极限表”

6、； 1906年，英国国标B.S.27，1924年，英国国标B.S.164； 1925年，美国公差标准A.S.A.B4a出版。 德国：DIN标准，采用基孔制和基轴制； 1926年成立国际标准化协会（ISA）， 1940年颁布国际公差标准ISA。标准的概念 标准是对重复性事物和概念所作的统一规定，它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。 标准化是指为了在一定的范围内获得最佳秩序，对实际的或潜在的问题规定共同的或重复使用的规则的活动。 实现标准化是互换性生产的基础。 1947年，国际标准化组织（ISO）成立，分别于196

7、3、1971、1973、1975发布了现行的国际公差标准。（3）我国标准化发展 我国于1955年颁布第一个公差与配合部颁标准。1959年国家科委颁布“公差与配合”国家标准（GB159174-59）。 国家标准的制定、修订以及发布由国家标准化管理委员会负责组织，并负责国标的宣传、贯彻和推广工作，负责监督国家标准的贯彻执行情况。 基于公差与配合标准化工作的发展，随着计算机技术的发展，出现了“计算机辅助公差设计（CAT）”。6. 优先数和优先数系 （1）优先数和优先数系的引入 同一种产品的同一个参数取不同值；在机械设计中，要确定参数，这些参数不是孤立的，一旦选定，这个数值就会按照一定规律，向一切有关

8、的参数传播。这种数值的传播扩散特性，叫做数值的“扩播性”。 （2）优先数和优先数系说明 GB/T321-1980中规定以十进制等比数列为优先数系，包括：R5、 R10、 R20、 R40和R80，前四个为基本系列， R80为补充系列。 （3）优先数和优先数系的特点 优先数系的五个系列中任一个项值均为优先数。优先数的理论值，除10的整数幂外，都是无理数，工程技术上通过圆整才能应用。根据精确程度，可分为： 计算值：取五位有效数字，供精确计算用。 常用值：即经常使用的通常所称的优先数，取三位有效数字。 优先数系的主要特点： 任意相邻两项的相对差不变，等于(q-1)100%； 任意两项相乘、相除或乘方

9、后，仍然是优先数； 优先数具有相关性。（4）优先数系Rr变形系列 派生系列 复合系列（5）优先数系的选用规则 基本系列：先疏后密； 派生系列：优先选公比大和延伸项含有1的； 复合系列：分段思想。 优先数系是国际上通用的标准化数系，工程技术人员应在一切标准化领域尽可能采用。（6）优先数系应用实例 照相机光圈、曝光时间 渐开线圆柱齿轮模数 形位公差、粗糙度参数 意义： 检测不仅用来评定产品质量，而且用于分析产生不合格品的原因，及时调整生产，监督工艺过程，预防废品产生。 检测是机械制造的“眼睛”。产品质量的提高，除设计和加工精度的提高外，往往更有赖于检测精度的提高。所以，合理地确定公差与正确进行检测

10、，是保证产品质量、实现互换性生产两个必不可少的条件和手段。2. 几何量检测技术发展简介门捷列夫：科学是从测量开始的，没有测量就没有科学，至少是没有精确的科学、真正的科学。王大珩：仪器是认识世界的工具。 钱学森：特别强调测量技术的基础性（信息之源）及关键性（科技攻关的第一位关键）。钱伟长：许多重大发现和发明都是从仪器仪表和测试技术的进步开始。 要进行测量，需要计量单位和计量器具。1. 计量单位的发展 基本计量单位： 长度：米（m） 质量:千克（kg） 时间: 秒（s） 电流: 安培（A） 热力学温度: 开尔文（K） 物质的量: 摩尔（mol） 发光强度: 坎德拉（cd）罗马： 凯撒大帝时规定,以

11、罗马士兵步行二千步为“一罗马里”； 查理曼一世规定以他的脚长为“一罗马尺”。希腊： 库里修斯伸开双臂时两手的中指尖的距离称为“一口寻” (合当今1. 829)。英国： 英王埃德加(公元939975年)规定,以他拇指的关节长度为“一英寸”。德国以最先走出教堂的16位男子脚长的平均值1531年德国几何学中木刻图16人脚连在一起，为一杆长(gan)米的确定（国际单位）米基本长度单位 自北极到赤道段经过巴黎的子午线的一千万分之一为标准，采用十进制。 纯铂米原器 (1795年，档案米尺) 准确度 :10m经典计量特点：（1）基准主要是实物基准，不易控制物理和化学过程的影响，实物基准所保存的量值会发生缓慢

12、的变化； （2）往改善材料稳定性和制作工艺的方向努力，已很难大幅度提高实物基准的准确度。量子计量 米是光在真空中1/299 792 458秒时间间隔内所 行进路径的长度； 米的准确度提高到4E-11。中国 （1）禹将自己的身长定为一丈，把一丈分为十等份，每份为一尺。 （2）以黄钟律管作为长度单位基准，即以十三根律管中的第一根律管之长为一尺。 （3）黍子作为长度单位，即规定一粒黍子的宽度定为一分，十分为一寸，一百分为一尺。2.计量器具的发展1926年，德国Zeiss（蔡司）小型工具显微镜；1928年，德国Zeiss（蔡司）万能工具显微镜；1986年，德国物理学教授Bining和瑞士物理学博士Rohrer研制的扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope）获得诺贝尔物理学奖，其分辨率达到0.01nm（纵向）； 原子力显微镜(AFM)、扫描近场光学显微镜(SNOM)等。 精度：0.01mm 0.01nm； 范围：两维空间 三维空间； 尺寸范围：SLSI电路（原子分子） 大型设备（大飞机、 超级油轮、航空母舰等）； 自动化程度：人工对准测量 自动对准测量、计算机数 据处理、自动显示和打印结果。国内情况计量器具： 1. 商朝象牙尺； 秦朝统一度量衡； 西汉末铜质卡尺，最小分辨