机械精度设计与检测基础绪论培训课程

机械精度设计与检测基础任课教师：王冬生联系方式 5687275答疑地点：研究楼——北2321机械精度设计与检测基础Mechanicalprecisiondesignandverificationbasic也称机械精度设计与检测技术基础Designofmechanicalprecisionandfoundationofgeometricalcapacitysurvey本课程也称互换性原理：principleofinterchangeability本课程也称公差课程：course(curriculum)oftolerance2第1章绪论(chapter1introduction)首先介绍本课程的

性质(property):技术基础课特点(characteristic):多、强、大学习方法(meansofleaning):理论联系实际，灵活运用本课程的的任务(taskofthecourse

):主要内容(maincontent

ofthecourse)3

1.本课程的性质——本课程为机械设计方面的技术基础课；精度设计（几何量精度设计）机械设计内容强度设计designofstrength传动设计designoftransmission结构设计designofstructure技术基础课本课程只研究精度设计42.本课程特点（实践性强涉及国家标准多）——多、强、大

定义、符号、公式、标准规定和经验解法多。原则性强，因为必须按国标有关规定进行设计。

实际应用中灵活性大。①多:②强:③大:3.学习方法：理论联系实际5(3)初步学会根据使用要求，正确设计几何量公差并正确地标注在图样上；机械精度设计—尺寸、几何（形状、方向、位置和跳动）和微观轮廓。

(1)掌握标准化、互换性的基本概念及精度设计有关的基本术语和定义；

(2)基本掌握精度设计标准的主要内容、特点和应用原则；4.本课程的任务

学完本课程后应达到下列要求：6

(4)了解各种典型几何量的检测方法和初步学会使用常用的计量器具。

总之，本课程的任务是使学生获得机械工程师必须掌握的精度设计和检测方法的基本知识和基本技能。75.本课程的主要内容第1章绪论第2章测量技术基础第3章孔、轴结合尺寸精度设计与检测第4章几何精度设计与检测第5章表面粗糙度设计与检测第6章滚动轴承与孔、轴结合的精度设计第7章圆锥结合的精度设计与检测第8章键和花键结合的精度设计与检测第9章螺纹结合的精度设计与检测第10章圆柱齿轮精度设计与检测第11章尺寸链的精度设计基础第12章机械零件的精度设计8内容提要：第1章绪论

1.

互换性的含义,以及在设计、制造和使用中所起的作用；2.互换性的分类；3.标准化在工业生产中的作用；

4.优先数系的形成和作用；

5.

检测技术发展的概况；

6.本课程的基本内容、特点和任务

(前面已讲)。9第1章绪论1.1互换性的概念conceptofinterchangeability1.1.1互换性的含义meaningofinterchangeability

从定义可见，广义互换性可分为：1.互换性的定义definitionofinterchangeability互换性是指在同一规格的一批零、部件中任取一件，在装配时不需经过任何选择(choosing)、修配(repairing)或调整(modifying/adjustment)，就能装配在整机上。并能满足使用性能要求的特性。(meettotechnicalrequirementanduseperformances)（2）功能互换性:interchangeabilityoffunction

。（1）几何参数互换性:interchangeabilityofgeometricalparameters判断题：不经过选择与修配，就能互相替换装配的零件，就是具有互换性的零件！（）10本课程只研究几何何参数的互互换性，即机械精精度设计。。功能互换：：机械—强度，刚度度等；质量—可靠性，维维修性，安全性等。。几何参数互换微观轮轮廓（表表面粗糙度度）尺寸精精度度（尺寸寸公差）物理—硬度，弹性性等；几何精精度度（形状状、方向、、位置和跳动动公差）11Φd（1）尺寸寸精度(sizeprecision)几何参数设设计内容为为（即机械精度设设计内容）：12（2）几何精度(geometricalprecision)e形状精度(profile/sharpprecision)位置精度(positionprecision)f基准表面f方向精度(orientationprecision)基准轴线跳动精精度(run-outprecision)13(3)微微观轮廓廓精度(precisionofmicro-profile)R142.公差差的含义：：(meaningoftolerance)公差(tolerance)是指允许几何量量变化的范范围。怎样保证几几何参数有有互换性？？补充孔轴的的概念及尺尺寸术语！！（见第三三章！）153.1.3《极限限与配合》》的基本术术语和定义义通常是是指圆圆柱形形的内表面面，也包包括非非圆柱柱形的的内表面面[由二二平行行平面面或切切平面面形成成的包容面面]。1.有有关孔孔、轴轴的定定义孔——hole内表面无法判判断是是孔还还是轴轴16通常是是指圆圆柱形形的外表面面，也包包括非非圆柱柱形的的外表面[由二二平行行平面面或切切平面面形成成的被包容容面]。轴——shaft外表面？无法判判断是是孔还还是轴轴17孔（轴）—通常是是指圆圆柱形形的内（外）表面，也包包括非非圆柱柱形的的内（外）表面[由二二平行行平面面或切切平面面形成成的包容面面（被包容容面）]。。即孔（轴））———由单一尺尺寸确定的的包容面面（被包包容面面）被包容面外尺寸尺寸由大→小轴包容面内尺寸尺寸由小→大孔配合时测量时加工时内容名称182.有有关关尺寸寸的术术语和和定义义(1)尺尺寸——size(2)公公称尺尺寸——nominalsize(以前前称为为基本本尺寸寸basicsize)是指零件件加工后后通过测量获得的某某一尺寸寸。它并非实实际尺寸寸的真值值！其代号为为：以特定单单位表示示线性尺尺寸值的的数值。。是指设计给定的尺尺寸。(3)实实际尺尺寸—actualsize(孔：D、轴：d)。标准规定定，图样样上的尺尺寸以毫米为为单位时时，不需需标注单单位的名名称或符符号。19是指允许许尺寸变变化的两两个极端端。(4)极极限尺尺寸(limitsofsize)——2.有有关尺寸寸的术语语和定义义其中允许许的最大大尺寸为为上极限尺尺寸（最大极极限尺寸寸）(maximumlimitsofsize)；允许的最最小尺寸寸为下极限尺尺寸（最小极极限尺寸寸）(minimumlimitsofsize)。与之相对对应的还还有最大大实体尺尺寸MMS（dM，DM）(maximummaterialsize)和和最小实实体尺寸寸LMS（dL，DL）(leastmaterialsize)，其对对应关系系是：20是设计给定定的。实际尺寸寸合格条条件为:是加工后后通过测量得到到的。213.尺尺寸偏差差和尺寸寸公差的的术语和和定义是指某一一尺寸(极限尺尺寸、实实际尺寸寸等)减减其公称尺寸寸所得的代数差。。(1)尺尺寸偏偏差（简简称偏差）—deviation①对极限尺寸寸减其公称称尺寸所所得的代代数差为为极限偏偏差。可分为上上偏差和和下偏差差！实际际偏差不不分上/下偏差差！（注标标时除除“0”外外必须须带符符号））。上极限限偏差差(upperdeviation)（（简称上上偏差差）是指上上极限限尺寸寸减其其公公称尺尺寸所所得的的代数数差（（ES、es））。下极限限偏差差(lowerdeviation)（（简称下下偏差差）是指下下极限限尺寸寸减其其公称称尺寸寸所得得的代代数差差(EI、、ei)。包括极极限偏偏差和和实际际偏差差！22孔:上上偏偏差轴：下偏差差上偏差差和下偏差差统称称极限限偏差差。(limitdeviation)用公式式表示示上、、下极极限偏偏差为为上偏差差23②对对实际尺尺寸减其基基本尺尺寸所所得的的代数数差,实际偏偏差合合格条条件为为为实际偏偏差(actualdeviation)。24实际尺寸15.98015.98515.99015.99516.00016.005实际尺寸数量数量151193130实际偏差-0.020-0.015-0.010-0.0050+0.005

数量：：30公称尺尺寸上偏差差下偏差差例题极限尺寸25—是指允允许尺尺寸的的变动量量。（2））尺寸寸公差差（简简称公公差））(tolerance)孔：轴：Td=|dmax–dmin|=|es––ei|TD=|Dmax–Dmin|=|ES––EI|=|(Dmax-D)––(Dmin-D|26(3)偏差与与公差差区别别：①偏偏差———是是代数量量，有（+、0、-）符符号。。公差———是是绝对值值，不带带符号号（尺尺寸公公差不不能为零零）。。偏差在在图上上标注注应注注意：：②偏偏差有基准准——以以公称称尺寸寸为基基准，，③偏偏差影影响配配合松松紧。。标注单位标注方方法④实实际偏偏差是是对单件零件的的判断断：公差无基准准。公差影影响配配合精精度。。误差是是对一一批零零件的的判断断：27（3））尺寸寸公差差带(tolerancezone)及及公差差带图图尺寸公差差带（见见图3-3）是指由代代表上偏偏差和下下偏差或或上极限限尺寸和和下极限限尺寸的的两条直直线所限限定的一一个区域。公称尺寸28尺寸公差差带图（见图3-4）零线———①基本尺寸寸公差带——————②极限偏差差数值或或符号③孔、轴公公差带或或符号公称尺寸291.1.2互互换性的的分类1.按按互换性性程度分全互完换completedinterchange不完全互换limitedinterchange含义实现现应用用含义义实现现应用用组内完全全互换，，组间不不可互换换的互换换称为不不完全互互换（incompleteinterchange）或有限互互换(limitedinterchange)。。302.按按标准零零部件和机构构分外互换(厂厂外互换换D、dexternalinterchange内互换(厂厂内互换换D’、d’)internalinterchange例如滚动轴轴承——标准部部件D'd'311.1.3互互换换性在在机械械制造造中的的作用用(interchangeabilityfunction)1.从使使用方方面看看(reducethecost)2.从制造造方面面看：(automatedmanufacturing)3.从设计计方面面看：：(simplifydesignandshortenthedesigncycle)节省装装配、、维修修时间间，保保证工工作的的连续续性和和持久久性，，提高高了机机器的的使用用寿命命。便于实实现自自动化化流水水线生生产、、装配配，减减轻劳劳动量量。大大减减轻设设计人人员的的计算算、绘绘图的的工作作量，，简化化设计计程序序和缩缩短设设计周周期。。321.2标标准准化与与优先先数系系1.2.1标标准化化standardization为在一一定范范围内内获得得最佳佳秩序序，对对实际际或潜潜在的的问题题制定定共同同的和和重复复使用用的规规则的的活动。标准化化是互互换性性生产产的基基础，没有有标准准化就就没有有互换换性。。1.定定义：：definition是制定定、修修订、、贯彻标标准，促进进国民民经济济全面面发展展的全过程程，是实实现互互换性性的基基础动态发发展过过程33补充内容容：产品品的“三三化”产品的质质量标准化（（standardization）、品种规格格系列化(seriation)和零部件件通用化(generalization)。产品通用用化：对对某些零零件或部部件的种种类、规规格，按按照一定定的标准准加以精精简统一一，使之之能在类类似产品品中通用用互换的的技术措措施。经经过统一一后，可可通用于于某些产产品中的的零件或或部件，，称为““通用件件”。产品通用用化是指指同一类类型不同同规格或或不同类类型的产产品和装装备中，，用途相相同、结结构相近近似的零零部件，，经过统统一以后后，可以以彼此互互换的标标准化形形式。显然，通通用化要要以互换换性为前前提，互互换性有有两层含含义，即即尺寸互互换性和和功能互互换性。。功能互互换性问问题在设设计中非非常重要要。例如所设设计的柴柴油机，，既可用用于拖拉拉机，又又可用于于汽车、、装运机机、推土土机和挖挖掘机等等。通用用性越强强，产品品的销路路就越广广，生产产的机动动性越大大，对市市场的适适应性就就越强。。34产品系列列化（Productseriation））是标准准化的高高级形式式，是标标准化高高度发展展的产物物，是标标准化走走向成熟熟的标志志；系列化是是使某一一类产品品系统的的结构优优化、功功能最佳佳的标准准化形式式。系列化通通常指产产品系列列化，它它通过对对同一类类产品发发展规律律的分析析研究，，经过全全面的技技术经济济比较，，将产品品的主要要参数、、型式、、尺寸、、基本结结构等作作出合理理的安排排与计划划，以协协调同类类产品和和配套产产品之间间的关系系。35技术标准准是指以生生产实践践和科学学实验为为基础，，由有关关方面协协调制定定，并经经一定程程序批准准后，在在一定范范围内具具有约束束力的法规。2.技术术标准：：techniquestandard363.技术术标准分分类：按应用范围分国际标准准internationalstandard国家标准准nationalstandardGB，GB/T，GB/Z省市部标标准（专业标标准）IEC：：电工委员员会ITU：：电信联盟盟GJBnationalmilitarystandardISO:标准化组组织企业标准准corporationstandard标准化指导性技术文件判断题：：国家标准准中，强强制性标标准是一一定要执执行的，，而推荐荐性标准准执行与与否无所所谓！X371.2.2优优先数系系和优先先数—GB/T321－2005Seriesofpreferednumbersandpreferednumbers1.优先先数系—且项值中中含有10的整数幂幂的理论论等比数数列导出出的一组组近似等比比数列。十进几何何级数（1）定定义：各数列用用R5、R10、、R20、R40和R80表示。38各公比之之间关系系为：各个系列列的公比比为：392005)由表可见见：R5中间间插入一一个数→→R10········40（2）优优先数系系的种类类基本系列列:basicseries补充系列列:complementaryseries变形系列列(deformationseries)①是指指在Rr系列中中每p项取一值值形成的的等比系系列。②公比为为：（3）派派生系列列:(deriveseries)R5、R10、、R20、R40R80例如派生生系列Rr/p等用代号Rr/p表示。R10(1.25…)表示以以1.25为下下限的R10系系列；R20(…45）表表示以45为上上限的R20系系列；R40(75…300)表表示以75为下下限，300为为上限的的R40系列41(4)代代号：系列无限定范范围时:系列有限定范范围时，应注注明界限限值:R10/3(16…)…。。如R10(16…)，R10(16……40)，如R10(…40)，，Rr如如R10、R20…….Rr/p如如R10/3…下面举例说说明什么是是派生系列。42例如R10/3，公公比为R101.001.251.602.002.503.154.005.006.308.0010.0R10/3（1.00…）1.002.004.008.00R10/3（1.25…）1.252.505.0010.0R10/3（1.60…）1.603.156.30q10/3=103/10≈2，由表1.1可得下表表。p=3,2005)43练习：根据据表1-1写出1~10的R5/2和10~100的R10/3的优选数。。2005)解：（1）R5/2(1.00、、、、）=1.00,2.50,6.30。。R5/2(1.60、、、））=1.60,4.00,10.00。(2)R10/3(10.0，、、、、，100）=10.0,20.0,40.0,80.0。44派生系列特特点:R101.001.251.602.002.503.154.005.006.308.0010.0R10/3（1.00…）1.002.004.008.00R10/3（1.25…）1.252.505.0010.0R10/3（1.60…）1.603.156.30即项值和公公比与基本本系列有什什么关系（（见下表））？项值为Rr中项的值。公比不是Rr的公公比，而是是Rr/p的的公比,即qr/p=qrp(公比扩大了了)452.优先数数按近似程度度分理论值(按理论公公比计算所所得的项值值)计算值（代替理论值值）常用值（即优选数）化整值(见表1.1)2005)463.优先数数系的应用用优先数系的的应用顺序序为：（尽量采用含含有1的））→Rr/pR5→R10→R20→R40→R80先疏后密原原则471.3检检测技术术的发展根据国际计计量大会的的统计，机机械零件加加工的精度度大约每十年提高高一个数量量级，这是由于于检测技术术不断发展展的缘故。。1940年年1.5μm检测技术是是实现互换换性生产的的重要手段段，它们是是相互依存，，又相互促促进。→1950年年0.2μm→1960年年0.1μm→1969年年0.01μμm481.4本本课程的特特点和任务务1.4.1本本课程的的特点和和学习方方法(前前面已讲讲）1.特特点：（1）本本课程为为机械设设计方面面的技术基础础课；精度设计计（几何量量精度设设计）本课程只只研究精精度设计计(即几几何量精精度设计计)。机械设计计内容强度设计计传动设计计结构设计计49（2）本课程实实践性强强,涉及及国家标标准多——多、、强、大大定义、符符号、公公式、标标准规定定和经验验解法多多。原则性强强，因为必必须按国国标有关关规定进进行设计计。实际应用用中灵活性大大。①多②强③大2.学习习方法50(3)初初步学会会根据使使用要求求，正确确设计几几何量公公差并正正确地标标注在图图样上；；机械精度度设计——尺寸、几几何（形状、、方向、、位置和跳跳动）和和微观轮廓廓。(1)掌掌握标标准化、、互换性性的基本本概念及及精度设设计有关关的基本本术语语和和定义；；(2)基基本掌掌握精度度设计标标准的主主要内容容、特点点和应用用原则；；1.4.2本本课程程的任务务学完本课课程后应应达到下下列要求求：51(4)了了解各各种典型型几何量量的检测测方法和和初步学学会使用用常用的的计量器器具。总之，本课程的的任务是是使学生生获得机机械工程程师必须须掌握的的精度设设计和检测方法法的基本本知识和和基本技技能。52作业:思考题1、2、4、、6，作业题1、2、3本章重点点：1.互换性的的定义、、