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 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本课程只研究几何参数的互换性，即机械精度设计。

功能互换：机械—强度，刚度等；

质量—可靠性，维修性，安全性等。几何参数互换微观轮廓（表面粗糙度）尺寸精度（尺寸公差）物理—硬度，弹性等；几何精度（形状、方向、位置和跳动公差）11Φd（1）尺寸精度(sizeprecision)几何参数设计内容为（即机械精度设计内容）：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)基准轴线跳动精度(run-outprecision)13(3)微观轮廓精度(precisionofmicro-profile)R142.公差的含义：(meaningoftolerance)公差(tolerance)是指允许几何量变化的范围。怎样保证几何参数有互换性？补充孔轴的概念及尺寸术语！（见第三章！）153.1.3《极限与配合》的基本术语和定义通常是指圆柱形的内表面，也包括非圆柱形的内表面[由二平行平面或切平面形成的包容面]。

1.有关孔、轴的定义孔——hole内表面无法判断是孔还是轴16通常是指圆柱形的外表面，也包括非圆柱形的外表面[由二平行平面或切平面形成的被包容面]。轴——shaft外表面？无法判断是孔还是轴17

孔（轴）—通常是指圆柱形的内（外）表面，也包括非圆柱形的内（外）表面[由二平行平面或切平面形成的包容面（被包容面）]。即孔（轴）——由单一尺寸确定的包容面

（被包容面）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18

2.有关尺寸的术语和定义

(1)尺寸—size

(2)公称尺寸—nominalsize(以前称为基本尺寸basicsize)是指零件加工后通过测量获得的某一尺寸。它并非实际尺寸的真值！其代号为：以特定单位表示线性尺寸值的数值。是指设计给定的尺寸。

(3)实际尺寸—actualsize

(孔：D、轴：d

)。标准规定，图样上的尺寸以毫米为单位时，不需标注单位的名称或符号。19是指允许尺寸变化的两个极端。(4)极限尺寸(limitsofsize)—

2.有关尺寸的术语和定义

其中允许的最大尺寸为上极限尺寸（最大极限尺寸）(maximumlimitsofsize)；允许的最小尺寸为下极限尺寸（最小极限尺寸）(minimumlimitsofsize)

。与之相对应的还有最大实体尺寸MMS（dM，DM）(maximummaterialsize)和最小实体尺寸LMS（dL，DL）(leastmaterialsize)，其对应关系是：20是设计给定齿的。实际尺煤寸合格不条件为堂:是加工戚后通过测量得芒到的。213.尺晶寸偏差和千尺寸公差叶的术语和贿定义是指某一稠尺寸(极劝限尺寸、抱实际尺寸津等)减其公称尺寸所得的代数差倡。(1)滑尺寸偏差浸（简称偏差）—d娘evi宣ati识on①对极限尺钓寸减其公称帽尺寸所得席的代数差或为极限偏乡丰差。可分为阿上偏差锡和下偏圾差！实鸡际偏差国不分上长/下偏悉差！（注标时耀除“0”辟外必须带换符号）。上极限偏馆差(up红per朽devi合atio蛾n)（简称上庙偏差）是指上阳极限尺起寸减其购公称抹尺寸所根得的代剥数差（揭ES、现es）。下极限偏闷差(lo络wer耗devi歉atio腰n)（简称下在偏差）是指下极安限尺寸减艘其公称尺解寸所得的见代数差(捕EI、e短i)。包括极猫限偏差柏和实际传偏差！22孔淹:上狭偏差轴：下偏差上偏差和下偏差慎统称极链限偏差。(l窜imi鸽td名evi铃ati冬on)用公式廉表示上下、下极傅限偏差趟为上偏差23②对实际尺押寸减其基本窑尺寸所得辟的代数差巡寿,实际偏耕差合格你条件为为实际偏付差(a赤ctu腾al舰dev公iat及ion杰)。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：她30公称尺托寸上偏差下偏差例题极限尺寸25—是指允溪许尺寸卧的变动量。（2）图尺寸公绸差（简差称公差箩）(to剂ler牛anc邻e)孔：轴：Td=|dmax–dmin|=|es–e黎i|TD=|Dmax–Dmin|=|E甜S–贯EI秋|=|(Dmax-D)–役(Dmin-D|26(3)偏差与颠公差区脸别：①偏差胡——是代数量，有（+、推0、-）魄符号。公差—翼—是绝对值，不带符宾号（尺寸舞公差不能为零节）。偏差在图认上标注应吼注意：②偏差有基准——以公土称尺寸为吉基准，③偏差胆影响配合羡松紧。标注单位标注方法④实际多偏差是对单件零件的判垃断：公差无基准。公差影响恐配合精度联。误差是对筹一批零件欲的判断：27（3）撕尺寸公李差带(脸tol旷era众nce劈燕zo傲ne)四及公差盖带图尺寸公盲差带（裂见图3疤-3）是指由代蒙表上偏差妹和下偏差横或上极限凉尺寸和下盈极限尺寸槽的两条直臂线所限定货的一个区域。公称尺寸28尺寸公昼差带图（见图3遍-4）零线——①基本尺城寸公差带叼———呼—②极限偏帮差数值复或符号③孔、轴公颂差带或符筑号公称尺寸291.1.术2互换准性的分类1.按鼠互换性程度分全互完换comp衔lete凉din宾terc瓦hang麻e不完全互换lim败ite珍di衫nte仙rch垦ang应e含义实现应橡用含丛义实现应用组内完全挠互换，组惰间不可互失换的互换绪称为不完脉全互换（inc彩ompl谎ete犬inte记rcha睬nge）或有限芒互换(lim坛ited桃int漫erch其ange乡丰)。302.铅按标准盘零部件和机语构分外互换激(厂外危互换D、dext中ern桐al姥int夫erc昏han搭ge内互换挺(园厂内互济换D’、d’)inte夸rnal玻int租erch狂ange例如滚动轴承恼—标准部件D'd'311.1.晶3互弓换性在机松械制造中榜的作用(in煎ter滥cha乘nge帝abi闭lit气y璃fun绣cti另on)1.从使俱用方面趁看(red崖uce薪th抽ec奇ost冷)2.从制造方巴面看：(aut倡omat袜edm牙anuf斜actu大ring催)3.从设计方龄面看：(si沈mpl摧ify浩de口sig孝na肉nd祥sho地rte骂nt闷he郑des矮ign乎cy庭cle吗)节省装嚷配、维察修时间区，保证那工作的余连续性葛和持久到性，提教高了机依器的使冒用寿命硬。便于实现钞自动化流钥水线生产灾、装配，哄减轻劳动察量。大大减轻绪设计人员伞的计算、尾绘图的工哥作量，简存化设计程术序和缩短膝设计周期皆。321.2灾标纹准化与垂优先数饥系1.2津.1尿标准化血sta挑nda算rdi强zat扔ion为在一定贷范围内获绩得最佳秩扶序，对实乎际或潜在秋的问题制愿定共同的英和重复使兰用的规则枣的活动。标准化是宿互换性生都产的基础，没有福标准化沾就没有坑互换性编。1.定义苦：def秋init愁ion是制定、鼻修订、贯彻标创准，促进话国民经允济全面须发展的全过程，是实现达互换性的拨基础动态发展塌过程33补充内另容：产镇品的“歪三化”产品的质标量标准化（及stan劫dard孤izat沉ion）暗、品种规格系列化(械seri暂atio环n)和零部件通用化(烫gene晶rali兄zati怀on)。产品通懂用化：检对某些滨零件或我部件的稼种类、岗规格，抗按照一撇定的标荒准加以脱精简统吧一，使牙之能在洪类似产钢品中通内用互换殃的技术用措施。咸经过统主一后，截可通用还于某些参产品中仁的零件萍或部件贪，称为料“通用缎件”。产品通现用化是单指同一烦类型不罗同规格袜或不同五类型的纹产品和纪装备中理，用途摸相同、蝇结构相损近似的队零部件淹，经过纱统一以驶后，可冬以彼此声互换的薪标准化墓形式。显然，通斜用化要以止互换性为酒前提，互冻换性有两薯层含义，善即尺寸互拢换性和功教能互换性叔。功能互渐换性问题手在设计中缠非常重要住。例如所哥设计的繁柴油机亚，既可迷用于拖悦拉机，浴又可用帅于汽车茶、装运乎机、推联土机和堤挖掘机茎等。通询用性越岭强，产咽品的销赶路就越读广，生素产的机抱动性越艳大，对免市场的敲适应性渠就越强雄。34产品系者列化（淘Pro境duc结t贯ser叶iat岗ion作）是标掀准化的演高级形岔式，是续标准化仪高度发饮展的产宾物，是其标准化酿走向成厕熟的标肆志；系列化蓄是使某肿一类产咱品系统旷的结构衫优化、蓝功能最也佳的标跑准化形庸式。系列化通蜡常指产品炉系列化，毛它通过对馒同一类产位品发展规化律的分析梁研究，经言过全面的烤技术经济链比较，将回产品的主勺要参数、泡型式、尺异寸、基本怒结构等作星出合理的敲安排与计盛划，以协咏调同类产将品和配套顷产品之间远的关系。35技术标准是指以生呈产实践和土科学实验校为基础，滋由有关方找面协调制症定，并经梨一定程序印批准后，万在一定范撒围内具有蚊约束力的法规。2.技区术标准保：te氏chn败iqu借es音tan痰dar绝d363.技术稿标准分类旋：按应用范围分国际标准int表ern胶ati寸ona仔l棍sta亚nda事rd国家标准nati常onal银st插anda包rdGB，G岸B/T，GB/欣Z省市部标钉准（专业标肥准）IEC：电工委仔员会ITU祸：电信联盟GJBnati应onal董mil手itar扣ys册tand秆ardISO摧:标准化禾组织企业标准cor物por广ati悄on呼sta嫁nda谷rd标准化指导性技术文件判断题：国家标嫂准中，获强制性慎标准是电一定要铁执行的赔，而推馅荐性标替准执行臂与否无有所谓！X371.2拴.2且优先数绝系和优乌先数—咬GB/瘦T32昨1－2驾005Seri跪eso来fpr歇efer鱼ed网numb季ers道and筛pref钞ered角nu委mber券s1.优徒先数系—且项值起中含有1仇0的整数幂恢的理论等池比数列导允出的一组近似等狂比数列。十进几案何级数（1）定铜义：各数列话用R5、絮R10竹、R2兔0、R陷40和R80表示。38各公比头之间关曾系为：各个系妖列的公州比为：392005)由表可见扬：R5中间授插入一个冠数→R1辆0···巡寿···40（2）扶优先数利系的种猎类基本系列全:bas灯ics酿erie志s补充系咸列:c尼omp诊lem米ent改ary盆se霉rie翠s变形系列(de基for默mat泽ion障se厦rie蜓s)①是指狗在Rr系格列中每p项取一胁值形成司的等比吧系列。②公比为：（3）叹派生系倍列:(雅der厉ive坐se岁rie自s)R5、猪R10武、R2惑0、R卵40R80例如派生敲系列Rr/佣p等用代号Rr/p表示。R10南(1.棚25…)表示以最1.25乘为下限的咳R10系雀列；R烈20(…统45）表怎示以45积为上限的重R20系落列；R泄40(7滔5…30伯0)表示颈以75为递下限，3舰00为上铁限的R4喜0系列41(4)代犹号：系列无限定范看围时:系列有限定范区围时，应注飞明界限值慈:R10/输3(16享…)…遵。如R1续0(16灭…)，R10蹲(16治…40陡)，如R皱10(牵…40)拢，Rr盆如菊R10、制R20…林.Rr/p兄如R10/载3…下面举例攀说明什么救是派生系列。42例如R劈燕10/谢3，公斯比为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/伸3=103/1之0≈2，由表1禽.1可枪得下表核。p=3册,2005)43练习：选根据表虹1-1伙写出1朋~10曲的R5/2和10~令100苗的R10/摔3的优选数礼。2005)解：（酿1）R5/踪蝶2(1.哭00、、迁、）=1.00厚,2.乌50,智6.30绢。R5/2雪(1.6型0、、、布）=1.60须,4.绳00,范10.0琴0。(2)红R10/旺3(10角.0，、果、、，1旱00）=10.蹲0,扔20.仿0,优40.醒0,该80.扯0。44派生系列狼特点: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即项值和灰公比与基许本系列有边什么关系金（见下表惩）？项值为Rr中项的值感。公比不拼是Rr荡的公望比，而句是Rr/晕p的公间比,即qr/p=qrp(公比扩粉大了)452.优先砍数按近似漠程度分理论值奸(按理选论公比棕计算所方得的项得值)计算值泥（代替理论诉值）常用值（即优选数）化整值(见表买1.1)2005)463.优先阵数系的应陡用优先数含系的应宿用顺序员为：（尽量采用铜含有1的董）→Rr/pR5→R10→R20→R40→R80先疏后定密原则471.3捷检测技湿术的发展根据国让际计量器大会的蠢统计，恐机械零味件加工秧的精度冶大约每十年般提高一絮个数量洪级，这是赴由于检猛测技术仿不断发误展的缘咳故。194前0年1.5μ智m检测技般术是实喘现互换霸性生产猪的重要林手段，霸它们是相互依存沈，又相互傍促进。→1950唯年0.2μ绩m→196蹈0年0.1咐μm→196同9年0.01姓μm481.4聚本课吉程的特来点和任争务1.4食.1婆本课程四的特点脾和学习阁方法(援前面已着讲）1.特皇点：（1）本先课程为机锄械设计方向面的技术基础访课；精度设计（几何量帅精度设计嫁）本课程只名研究精度难设计(即烧几何量精负度设计)。机械设计内容强度设洲计传动设若计结构设计49（2）本课程山实践性阿强,涉冠及国家跌标准多——多、纯强、大定义、寄符号、窃公式、南标准规辨定和经弯验解法走多。原则性强，因为幻玉必须按探国标有欣关规定宏进行设只计。实际应用北中灵活性差大。①多②强③大2.学骆习方法50(3)肯初步学薄会根据菠使用要钟求，正坊确设计密几何量谅公差并卷正确地件标注在冻图样上侧；机械精撑度设计拣—尺寸、决几何（形状、妇方向、位置和跳免动）和微观轮讽廓。(1)诵掌握虑标准化惊、互换救性的基略本概念碌及精度李设计有灰关的基念本术氏语邻和定义气；(2)鸽基本求掌握精挤度设计案标准的秋主要内味容、特抱点和应去用原则傻；1.4.谋2本碎课程的任叨务学完本课前程后应达画到下列要诸求：51(4)漂了解议各种典域型几何匀量的检铲测方法激和初步墙学会使厌用常用报的计量矿器具。总之，本课程捐的任务贵是使学班生获得幼机械工味程师必堡须掌握耗的精度夕设计和检测方锦法的基仁本知识裁和基本坡技能。52作业:思考题棒1、仆2、4尝、6，作业题钓1、屠2、3本章重点菊：1.互换性的瓦定义、分返类和作用纲；2.标准化阶在工业麦生产中尾的作用摧和技术惹标准按雁应范围的埋分类；3.优先数系摇的种类、盛代号和公眠比。532005)54表01.155优先数眠的四则铃运算其计算方躲法如下：3.15拥、1.6赠、5.6