汽车机械基础第五章极限配合与技术测量课件

学习支持知识目标：

通过本章的学习具备极限，配合与技术测量方面的基本知识，为后面从事专业课程学习和工作打下一定的基础。能力目标：

通过本章节的学习掌握尺寸、偏差和公差的基本概念；熟悉配合的基本概念；了解表面粗糙度的基本概念及对机械零件使用功能的影响；能正确理解图样上表面粗糙度代号的技术含义；能正确理解图样上形位公差符号的技术含义；掌握形位误差的常用检测方法。

第五章极限、配合与技术测量1第一节互换性与标准化概念一、互换性的基本概念（1）互换性及其意义所谓互换性的含义即指：同一规格的一批零部件，任取其一，不需任何挑选和修理就能装在机器上，并能满足其使用功能要求。（2）互换性的分类机器和仪器制造业中的互换性，通常包括几何参数(如尺寸)和力学性能(如硬度、强度)的互换，本课程仅讨论几何参数的互换。所谓几何参数互换，主要包括零部件的尺寸、几何形状、相互的位置关系以及表面粗糙度等参数的互换。二.加工误差、公差及检测

允许零件几何参数的变动量称为“公差”。工件的误差在公差范围内，为合格件；超出了公差范围，为不合格件。三.标准与标准化所谓标准，就是指为了取得国民经济的最佳效果，对需要协调统一的具有重复特征的物品(如产品、零部件等)和概念(如术语、规则、方法、代号、量值等)，在总结科学试验和生产实践的基础上，由有关方面协调制订，经主管部门批准后，在一定范围内作为活动的共同准则和依据。所谓标准化，就是指标准的制订、发布和贯彻实施的全部活动过程。2第二节极限与配合的基本概念一、孔和轴孔孔是指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（由二平行平面或切面形成的包容面）。孔的直径尺寸用D表示。轴轴是指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由二平行平面或切面形成的被包容面）。轴的直径尺寸用d表示。从装配关系讲，孔是包容面，轴是被包容面。从加工过程看，随着余量的切除，孔的尺寸由小变大，轴的尺寸由大变小。如图5-1所示。图5-13二、有关尺寸的术语定义1.尺寸是指用特定单位表示线性尺寸值的数值。长度值包括：直径、半径、宽度、深度、高度和中心距等。单位:毫米（mm）2.基本尺寸（D,d）基本尺寸是由设计给定的，孔用D表示，轴用d表示。3.实际尺寸(Da,da)实际尺寸是通过测量所得的尺寸。孔的实际尺寸以Da表示，轴的实际尺寸以da表示。4.极限尺寸允许尺寸变化的两个界限值称为极限尺寸，如图5-2所示。两个界限值中较大的一个称为最大极限尺寸；较小的一个称为最小极限尺寸。孔和轴的最大，最小极限尺寸分别用Dmax，dmax和Dmin，dmin表示。

图5-2极限尺寸

4三、有关尺寸偏差、公差的术语定义1.尺寸偏差某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为尺寸偏差（简称偏差）。偏差可能为正或负，也可为零。2.实际偏差实际尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为实际偏差。3.极限偏差极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。（1）上偏差最大极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为上偏差。孔的上偏差用ES表示；轴的上偏差用es表示。（2）下偏差最小极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为下偏差。孔的下偏差用EI表示；轴的下偏差用ei表示。极限偏差可用下列公式表示：ES=Dmax-Des=dmax-d

EI=Dmin-Dei=dmin-d偏差值除零外，前面必须标有正或负号。上偏差总是大于下偏差。标注示例：505080303054.尺寸公差（Th，Ts）允许尺寸的变动量称为公差。公差是用以限制误差的，工件的误差在公差范围内即为合格；反之，则不合格。公差等于最大极限尺寸减最小极限尺寸之差，或上偏差减下偏差之差。孔公差用Th表示；轴公差用Ts表示。公差、极限尺寸和极限偏差的关系如下：孔公差Th=Dmax－Dmin=ES－EI

轴公差Ts=dmax－dmin=es－ei

公差值永远为正值。图5-3公差与配合示意图65.尺寸公差带零件的尺寸相对其基本尺寸所允许变动的范围，叫做尺寸公差带。用图所表示的公差带称为公差带图。零线为确定极限偏差的一条基准线，是偏差的起始线，零线上方表示正偏差，零线下方表示负偏差。在画公差带图时，注上相应的符号“0”“＋”和“－”号，并在零线下方画上带单箭头的尺寸线标上基本尺寸值。上、下偏差之间的宽度表示公差带的大小，即公差值。公差带沿零线方向的长度可适当选取。公差带图中，尺寸单位为毫米（mm），偏差及公差的单位也可以用微米（μm）表示，单位省略不写。6.标准公差标准中表列的，用以确定公差带大小的任一公差称为标准公差。7.基本偏差用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差称为基本偏差。一般为公差带靠近零线的那个偏差。7四、有关配合的术语定义1.配合配合是指基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系。2.间隙（X）或过盈（Y）在轴与孔的配合中，孔的尺寸减去轴的尺寸所得的代数差，当差值为正时称为间隙，用X表示；当差值为负时称为过盈，用Y表示。3.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。在间隙配合中，孔的公差带在轴的公差带之上，如图5-4所示。图5-4间隙配合图

最大间隙Xmax=Dmax－dmin=ES-ei

最小间隙Xmin=Dmin－dmax=EI-es间隙配合的平均松紧程度称为平均间隙Xav。平均间隙Xav=（Xmax+Xmin）

（5-1）84.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。在过盈配合中，孔的公差带在轴的公差带之下，如图5-5所示。图5-5过盈配合图

最大过盈Ymax=Dmin－dmax=EI-es最小过盈Ymin=Dmax－dmin=ES-ei平均过盈为最大过盈与最小过盈的平均值。平均过盈Yav=（Ymax+Ymin）95.过渡配合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，它是介于间隙配合与过盈配合之间的一种配合，但间隙和过盈量都不大。最大间隙Xmax=Dmax－dmin=ES-ei最大过盈Ymax=Dmin－dmax=EI-es图5-6过渡配合图

在过渡配合中，平均间隙或平均过盈为最大间隙与最大过盈的平均值，所得值为正，则为平均间隙；为负则为平均过盈。6.配合公差允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。它表明配合松紧程度的变化范围。配合公差用Tf表示，是一个没有符号的绝对值。10例5-1已知基本尺寸D=d=50mm，孔的极限尺寸Dmax=50.025mm，Dmin=50mm；轴的极限尺寸dmax=49.950mm，dmin=49.934mm。现测得孔、轴的实际尺寸分别为Da=50.010mm，da=49.946mm。求孔、轴的极限偏差、实际偏差及公差。解：孔的极限偏差ES=Dmax－D=50.025－50=+0.025mmEI=Dmin－D=50－50=0轴的极限偏差es=dmax－d=49.950－50=－0.050mmei=dmin－d=49.934－50=－0.066mm孔的实际偏差Da－D=50.010－50=+0.010mm轴的实际偏差da－d=49.946－50=－0.054mm孔的公差TD=Dmax－Dmin=50.025－50=0.025mm轴的公差Td=dmax－dmin=49.950－49.934=0.016mm11五、极限与配合标准（一）基准制1.基孔制基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度。基孔制配合中的孔为基准孔，是配合的基准件。标准规定，基准孔的基本偏差为下偏差EI，数值为零，即EI=0，上偏差为正值，其公差带偏置在零线上侧。基准孔的代号为H。2.基轴制基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。图5-8基本偏差系列图12基轴制配合中的轴为基准轴，是配合的基准件。标准规定，基准轴的基本偏差为上偏差es，数值为零，即es=0，下偏差为负值，其公差带偏置在零线下侧。基准轴的代号为h。（二）标准公差1.标准公差因子（公差单位）标准公差因子是用以确定标准公差的基本单位，该因子是基本尺寸的函数，是制定标准公差数值的基础。式中D——基本尺寸分段的计算尺寸（mm）i——公差单位（μm）2.公差等级确定尺寸精确程度的等级称为公差等级。不同零件和零件上不同部位的尺寸，对精确程度的要求往往不同，为了满足生产的需要，国家标准设置了20个公差等级，各级标准公差的代号为IT01、IT0、IT1、IT2、…、IT18，IT01精度最高，其余依次降低，标准公差值依次增大。3.尺寸分段在计算标准公差时，公差单位算式中D取尺寸段首尾两个尺寸的几何平均值。13（三）基本偏差系列1.代号基本偏差代号用拉丁字母表示，孔用大写字母表示，轴用小写字母表示。28种基本偏差构成了基本偏差系列。2.基本偏差系列图及其特征上图为基本偏差系列图。图中，基本偏差系列各公差带只画出一端，另一端未画出，它取决于公差的大小。3.基本偏差数值（1）轴的基本偏差数值轴的基本偏差数值是以基孔制配合为基础，按照各种配合要求，再根据生产实践经验和统计分析结果得出的一系列公式经计算后圆整尾数而得出。轴的基本偏差可查表确定，另一个极限偏差可根据轴的基本偏差数值和标准公差值按下列关系式计算ei=es－ITes=ei+IT141.公差带代号与配合代号孔、轴的公差带代号由基本偏差代号和公差等级数字组成，例如H7、F7、K7、P6等为孔的公差带代号；h7、g6、m6、r7等为轴的公差带代号。当孔和轴组成配合时，配合代号写成分数形式，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号。如或H7/g6。如指某基本尺寸的配合，则基本尺寸标在配合代号之前，如φ30H7/g6（四）公差与配合在图样上的标注图5-9图样中尺寸公差带的标注2.图样中尺寸公差带的标注形式，如图5-9所示。15六、表面粗糙度1．表面粗糙度的概念国家标准规定，表面粗糙度就是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，即表面微观的不平度。2．表面粗糙度符号、代号及注法（1）表面粗糙度符号表面粗糙度的符号及说明见表5-1。16（2）表面粗糙度符号、代号及注法在表面粗糙度符号的基础上，注出表面粗糙度数值及其有关的规定项目后就形成了表面粗糙度代号。常见的标注及意义如表5-2所示。3．表面粗糙度的选用17第三节测量技术基础一、长度计量单位当前国际上通常使用的长度单位有米制和英制两种。目前，我国采用的长度单位制是国际单位制（表5-3）二、测量器具与测量方法的分类1．测量器具的分类测量器具包括量具与量仪两大类。量具———使用时，以固定形式复现一给定量的一个或多个已知值的一种测量器具。量仪———将被测的或有关的量转换成批示值或等效信息的一种测量器具。182．测量方法的分类测量方法的分类，按不同的方式进行分类有多种分类。按是否直接测量被测参数，可分为直接测量与间接测量；按量具与量仪的读数值是否直接表示被测尺寸的数值，可分为绝对测量与相对测量；按被测表面与量具量仪的测量头是否接触，分为接触测量与非接触测量；按一次测量参数的多少，分为单项测量和综合测量。三、常用测量器具的使用方法1．游标类量具的使用方法（如图5-10所示）图5-10游标类量具如图5-11所示是0.1mm游标量具的读尺寸方法示例。图5-110.1mm游标量具的读尺寸方法示例192．螺旋测微类量具的使用方法现以外径千分尺为例说明其测量方法，其结构如图5-12所示。图5-12千分尺的结构20图5-13所示为千分尺的读尺寸方法。图5-13千分尺的读尺寸方法213．指示量具的使用方法（1）百分表百分表的结构如图5-14所示。图5-14百分表的结构22（2）内径百分表其结构如图5-15所示，由百分表和表架等组成。图5-15内径百分表内径百分表的使用方法：第一步：确定要测量内孔的大小范围，正确选择合适的测量头。第二步：将对零正确的外径千分尺调整到所需测量尺寸的名义值。第三步：用内径百分表对外径千分尺进行测量，使百分表量杆略有压缩（即大指针有转动）。第四步：转动表圈“对零”。第五步：如图5-16所示对所需测量内孔进行测量．测量时应放正。图5-16内径百分表的使用方法23第四节形位公差与测量一、形位误差和形位公差术语1．形状误差和公差1）形状误差形状误差是指被测实际要素对其理想要素的变动。2）形状公差形状公差就是单一实际要素的形状所允许的变动全量。2．位置误差和公差

位置误差是指被测实际要素的位置对其理想要素的位置变动量。位置公差就是关联实际被测要素的位置，对于基准所允许的变动全量。各个公差项目的名称和符号见表5-4所示。

表5-4形位公差特征项目符号24二、形位公差带1.形位公差带的含义形位公差带是限制零件上被测要素的实际形状和实际位置变动的区域。如图5-17所示。图5-17形位公差带的含义252．形位公差带的组成形位公差带由形状、大小、方向和位置四个部分组成。三、形位误差的检测1.形状误差的检测形状误差是指被测实际要素的形状对其理想要素的变动量。仅以直线度的检测为例，其检测方法有：（1）用刀口形直尺检测（图5-18）（2）用水平仪、自准直仪检测

图5-18用刀口形直尺检测

262．位置误差的检测

（1）定向位置误差的检测仅以打表法为例讲述平行度误差的检测。（图5-19所示为用打表法测量面对面平行度误差的示例）图5-19测量面对面平行度误差27（2）定位误差的检测以倾斜度误差的检测为例。如图5-20所示。图5-20用角度块测量倾斜度28一、选择题1．设计零件图纸时，图纸上标注的尺寸是（）。

A、尺寸B、基本尺寸C、实际尺寸D、极限尺寸2．极限偏差是指（）减其（）所得的代数差。

A、基本尺寸B、实际尺寸C、极限尺寸D、尺寸3．实际偏差是指（）减其（）所得的代数差。

A、基本尺寸B、实际尺寸C、极限尺寸D、尺寸4．通常零线表示（）。

A、基本尺寸B、实际尺寸C、极限尺寸D、尺寸5．间隙是孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸为（）。

A、>0

B、≥0

C、=0

D、≤06．孔的尺寸总是（）轴的尺寸，则这批孔与这批轴的配合为过盈配合。

A、>

B、≥C、=

D、≤7．表面粗糙度就是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，即表面微观的不平度。其在（）。

A、1mm

B、1～10ram之间C、10mm以上第五章习题8．同轴（同心）度是确定零件几何要素位置（）。

A、轮廓B、定向C、定位D、跳动299．平行度是确定零件几何要素位置（）。

A、轮廓B、定向C、定位D、跳动10、下列因素中可能引起系统误差的有（）。A、游标卡尺测轴径时所产生的阿贝误差。B、光学比较仪的示值误差。C、测量过程中环境温度的随时波动。D、千分尺测微螺杆的螺距误差。二、填空题1．互换性按其程度和范围的不同可分为__________和__________。2．实际偏差是指__________减其__________所得的代数差。3．尺寸φ25-0.007的基本尺寸是__________，最大极限尺寸是__________，最小极限尺寸是__________，上偏差是__________，下偏差是__________，公差是__________。4．配合的种类有__________、__________和__________三种。5．工程上常用的单位__________，在图纸上标注时，通常只标注数值而不标注单位。6．测量器具包括__________与__________两大类。7．位置公差中确定零件其几何要素位置定向的公差有：__________、__________和__________。8．位置公差就是关联实际被测要素的位置，对于__________所允许的变动全量。30三、判断题1．互换性是指同规格一批产品（包括零件．部件．构件）在尺寸．功能上能够彼此互相替换的功能。（）2．允许尺寸的变动量称为尺寸公差（简称公差），又等于上偏差与下偏差的代数差的绝对值。（）3．实际偏差当处于上、下偏差之间时，说明该尺寸是合格的。（）4．在公差带图中，由代表最大、最小极