1-绪论和基本术语-本

辽宁科技大学机械学院陈燕互换性与技术测量第1章互换性与标准化概论互换性及标准化的基本含义课题内容基本要求：了解互换性的意义、标准化的概念、机械精度设计的基本原则、主要方法、本课程的研究对象、任务及要求。重点内容：掌握互换性和标准化的概念，本课程的研究对象、任务及要求。难点内容：机械精度设计的基本原则及主要方法。互换性的概念概念：同一规格的一批零部件，任取其一，不经任何挑选和修配就能装在机器上，并能满足其使用功能要求的特性叫做互换性。举例：机器上的螺钉、灯泡，自行车、缝纫机、钟表上的零部件。机械制造业中的互换性通常包括几何参数和力学性能的互换性的互换，本课程仅讨论几何参数的互换性。互换性的分类分类：互换性按其互换程度分为完全互换和不完全互换。定义：完全互换—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：零部件厂际协作应采用完全互换，部件或构件在同一厂制造和装配时，可采用不完全互换。互换性的意义设计方面：可以最大限度地采用标准件、通用件和标准部件，大大简化了绘图和计算工作，缩短了设计周期，并有利于计算机辅助设计和产品的多样化。制造方面：有利于组织专业化生产，便于采用先进工艺和高效率的专用设备，有利于计算机辅助制造，及实现加工过程和装配过程机械化、自动化。使用维修方面：减少了机器的使用和维修的时间和费用，提高了机器的使用价值。标准和标准化的引入要使具有互换性的产品几何参数完全一致，是不可能，也是不必要的。在此情况下，要使同种产品具有互换性，只能使其几何参数、功能参数充分近似。其近似程度可按产品质量要求的不同而不同。允许零件几何参数的变动量称为公差。现代化生产的特点是品种多、规模大、分工细和协作多。为使社会生产有序地进行，必须通过标准化使产品规格品种简化，使分散的、局部的生产环节相互协调和统一。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。

标准的范围极广，种类繁多，涉及到人类生活的各个方面。本课程研究的公差标准、检测器具和方法标准，大多属于国家标准。标准的分类标准按不同的级别颁发。我国标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。对需要在全国范围内统一的技术要求，应当制定国家标准，代号为GB，对没有国家标准而又需要在全国某个行业范围内统一的技术要求，可制定行业标准，如机械标准（JB）等；对没有国家标准和行业标准而又需要在某个范围内统一的技术要求，可制定地方标准或企业标准，它们的代号分别用DB、QB表示。国际标准化组织（ISO）在国际上，为了促进世界各国在技术上的统一，成立了国际标准化组织（简称ISO）和国际电工委员会（简称IEC），由这两个组织负责制定和颁发国际标准。我国于1978年恢复参加ISO组织后。陆续修订了自己的标准。修订的原则是，在立足我国生产实际的基础上向ISO靠拢，以利于加强我国在国际上的技术交流和产品互换。

机械精度设计概述一般来说，在机械产品的设计过程中，需要进行以下三方面的分析计算：（1）运动分析与计算。根据机器或机构应实现的运动，由运动学原理，确定机器或机构的合理的传动系统，选择合适的机构或元件，以保证实现预定的动作，满足机器或机构的运动方面的要求。（机械原理）（2）强度的分析与计算。根据强度、刚度等方面的要求，决定各个零件的合理的基本尺寸，进行合理的结构设计，使其在工作时能承受规定的负荷，达到强度和刚度方面的要求。

（材料力学与零件设计）（3）几何精度的分析与计算。零件基本尺寸确定后，还需要进行精度计算，以决定产品各个部件的装配精度以及零件的几何参数和公差。

本书主要讨论的是几何精度的分析与计算。齿轮轴与挡圈的配合稍松轴与齿轮的配合稍紧返回轴与轴承的配合最紧端面和轴线垂直键槽两侧对称分布本课程的研究对象及任务本课程是机械类及相关专业的一门重要的技术基础课，从“精度”和“误差”两方面去分析研究机械零件及机构的几何参数，学完本课程后应达到如下要求：掌握互换性和标准化的基本概念；了解本课程所介绍的各个公差标准和基本内容，掌握其特点和应用原则；学会根据机器和零件的功能要求，选用合适的公差与配合，即进行精度设计，并能正确地标注到图样上；掌握一般几何参数测量的基础知识；了解各种典型零件的测量方法，学会使用常用的计量器具。第1章作业P231.1、1.2、1.4、1.6第3章圆柱体结合尺寸精度

的控制与评定基本要求基本内容：本课题主要论述几何量的基本概念，有关几何量精度的基本术语和定义，几何参数误差，线性尺寸精度.重点内容：线性尺寸精度.一.基本术语

孔和轴尺寸：尺寸、基本尺寸、实际尺寸、作用尺寸、极限尺寸、实体尺寸偏差与公差尺寸公差带图加工误差与公差的关系合格性判定原则GO孔和轴（shaftandhole）在满足互换性的配合中，孔和轴具有广泛的含义，即：1.孔指圆柱形内表面及其它内表面中，由单一尺寸确定的部分，其尺寸由D表示；2.轴指圆柱形的外表面及其它外表面中由单一尺寸确定的部分，其尺寸由d表示。即：孔为包容面，轴为被包容面。d1D1D2Home有关尺寸的概念（一）3.尺寸用特定单位表示长度值的数字。单位：mm4.基本尺寸由设计给定的尺寸，一般要求符合标准的尺寸系列。（互相配合的一对孔轴的基本尺寸相等）5.实际尺寸通过测量所得的尺寸。包含测量误差，且同一表面不同部位的实际尺寸往往也不相同。用Da、da表示。6.极限尺寸允许尺寸变化的两个界限值。两者中大的称为最大极限尺寸，小的称为最小极限尺寸。孔和轴的最大、最小极限尺寸分别为Dmax、dmax和Dmin、dmin表示。有关尺寸的概念（二）7.作用尺寸

1）孔的作用尺寸Dm：在配合的全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸；Dm=Da-t形

2）轴的作用尺寸dm

：在配合的全长上，与实际轴外接的最小理想孔的尺寸。

dm=da+t形内接的最大理想轴外接的最小理想孔实际孔实际轴孔的作用尺寸轴的作用尺寸内接的最大理想轴外接的最小理想孔实际孔实际轴孔的作用尺寸轴的作用尺寸t形t形有关尺寸的概念（三）8.最大实体尺寸（MMS）：对应于孔或轴的最大材料量（实体大小）的那个极限尺寸，即：轴的最大极限尺寸dmax孔的最小极限尺寸Dmin9.最小实体尺寸（LMS）：对应于孔或轴的最小材料量（实体大小）的那个极限尺寸，即：轴的最小极限尺寸dmin孔的最大极限尺寸DmaxHome偏差与公差10.偏差：某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差。包括实际偏差和极限偏差。极限偏差又分上偏差（ES、es）和下偏差（EI、ei）。ES=Dmax-Des=dmax-dEI=Dmin-Dei=dmin-d11.公差：允许尺寸的变动量。等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值。孔、轴的公差分别用Th和Ts表示。

Th=︱Dmax-Dmin︱=︱ES-EI︱Ts=︱dmax-dmin︱=︱es-ei︱公差与极限偏差的比较两者区别：从数值上看：极限偏差是代数值，正、负或零值是有意义的；而公差是允许尺寸的变动范围，是没有正负号的绝对值，也不能为零。从作用上看：极限偏差用于控制实际偏差，是判断完工零件是否合格的根据，而公差则控制一批零件实际尺寸的差异程度。从工艺上看：对某一具体零件，公差大小反映加工的难易程度，即加工精度的高低，它是制定加工工艺的主要依据，而极限偏差则是调整机床决定切削工具与工件相对位置的依据。两者联系：公差是上、下偏差之代数差的绝对值，所以确定了两极限偏差也就确定了公差。Home尺寸公差带图由于公差与偏差的数值相差较大，不便用同一比例表示，故采用公差带图。零线：表示基本尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差，零线以上为正，以下为负。尺寸公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域。公差带有两个基本参数，即公差带大小与位置。大小由标准公差确定，位置由基本偏差确定。基本偏差：靠近零线的那个极限偏差。(图P13表P16-19)标准公差：标准中表列的，用确定公差带大小的任一公差。(表P12)孔轴0基本尺寸ESEIeseiThTs+-公差带大小由标准公差确定，位置由基本偏差确定尺寸公差带图（举例）画出基本尺寸为Ø

50，最大极限尺寸为Ø

50.025、最小极限尺寸为Ø

50mm的孔与最大极限尺寸为Ø

49.975、最小极限尺寸为Ø

49.959mm的轴的公差带图。0+-ø50孔轴+0.025-0.025-0.041加工误差与公差的关系工件在加工过程中，由于工艺系统误差的影响，使加工后的零件的几何参数与与理想值不相符合，其差别称为加工误差。其中包括：尺寸误差：实际尺寸与理想尺寸之差。几何形状误差：宏观几何形状误差（形状误差，由工艺系统误差所造成）、微观几何形状误差（表面粗糙度，刀具在工件上留下的波峰和波长）、表面波度误差（加工过程中振动引起的）。位置误差：各要素之间实际相对位置与理想位置的差值。公差是设计给定的，用于限制加工误差的；（大于零）误差则是加工过程中产生的。（大于、小于或等于零）Home合格性判定原则——极限尺寸判断原则

工件除线性尺寸误差外，还存在形状误差，为正确地判断工件尺寸的合格性，规定了极限尺寸判断原则，即泰勒原则。其内容为：孔或轴的作用尺寸不超过最大实体尺寸，任何位置的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸。

Dm≥Dmin

，Da≤Dmax

dm≤dmax

，

da≥dminHome二、公差与配合配合及配合制基本要求基本内容：了解有关配合的基本概念，掌握光滑圆柱结合的配合基准制。重点内容：有关配合的基本计算、基准制。难点内容：基准制。配合与配合制配合的概念配合的种类配合公差配合制配合的概念基本尺寸相同，相互结合的孔、轴公差带之间的关系，称为配合。在前面我们学过有关尺寸、偏差和公差的有关术语和定义，为清楚表示各术语间关系，可作公差与配合示意图。简化它们的关系，即可作公差带图。D（d）DmaxDmindminTDTddmax配合的类别通过公差带图，根据其公带位置不同，可分为三种类型：间隙配合、过盈配合和过渡配合。0+-基本尺寸孔轴孔轴孔轴间隙配合过盈配合过渡配合间隙配合具有间隙（包括最小间隙为零）的配合称为间隙配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之上。

其特征值是最大间隙Xmax和最小间隙Xmin。孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，用Xmax表示。

Xmax=Dmax-dmin=ES-ei

孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最小间隙，用Xmin表示。

Xmin=Dmin-dmax=EI-es实际生产中，平均间隙更能体现其配合性质。

X

av=（Xmax+Xmin）/2孔XmaxXmin0+-轴XmaxXmin+0-与零线位置有关吗？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。此时，孔的公差带在轴的公差带之下。

其特征值是最大过盈Ymax和最小过盈Ymin。孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用Ymax表示。

Ymax=Dmin-dmax=EI-es孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最小过盈，用Ymin表示。

Ymin=Dmax-dmin=ES-ei实际生产中，平均过盈更能体现其配合性质。

Y

av=（Ymax+Ymin）/2轴0+-YmaxYmin孔过渡配合可能具有间隙也可能具有过盈的配合称为过渡配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互重叠。

其特征值是最大间隙Xmax和最大过盈Ymax。孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，用Xmax表示。Xmax=Dmax-dmin=ES-ei

孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用Ymax表示。

Ymax=Dmin-dmax=EI-es

实际生产中，其平均松紧程度可能表示为平均间隙，也可能表示为平均过盈。即：X

av

（或Y

av

）=（Xmax+Ymax）/2孔轴0+-XmaxYmaxX（max）=ES-eiY（max）=EI-es配合公差配合公差是指允许间隙或过盈的变动量。它反映配合的松紧变化程度。在数值上，它是一个没有正、负号，也不能为零的绝对值。对于间隙配合

Tf

=︱Xmax—Xmin︱

对于过盈配合

Tf

=︱Ymin—Ymax︱

对于过渡配合

Tf

=︱Xmax—Ymax︱

将最大、最小间隙和过盈分别用孔、轴极限尺寸或极限偏差换算后代入上式，则得三类配合的配合公差的共同公式为：

Tf

=Xmax—Xmin=Dmax—dmin

—

（Dmin—dmax）

=Th+Ts计算练习计算:孔mm与轴mm

孔mm与轴mm

孔mm与轴mm000+++---ø50ø50ø50+0.025-0.025-0.041+0.025+0.059+0.043+0.025+0.018+0.002孔轴配合的极限间隙或极限过盈、配合公差并画出公差带图，说明配合类别。解：（1）最大间隙

Xmax=ES-ei=+0.025-(-0.041)=+0.066mm最小间隙Xmin=EI-es=0-(-0.025)=+0.025mm配合公差Tf=︱Xmax—Xmin︱=︱+0.066-(+0.025)︱=0.041mm(2)最大过盈Ymax=EI-es==0-(+0.059)=-0.059mm最小过盈Ymin=ES-ei=+0.025-(+0.043)=-0.018mm配合公差Tf=︱Ymin—Ymax︱=︱-0.018-(-0.059)︱=0.041mm(3)最大间隙Xmax=ES-ei=+0.025-(+0.002)=+0.023mm

最大过盈Ymax=EI-es=0-(+0.018)=-0.018mm

配合公差Tf

=︱Xmax—Ymax︱=︱+0.023-(-0.018)︱=0.041mm计算:孔mm与轴mm

孔mm与轴mm

孔mm与轴mm基准制

1、基孔制-----是指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所形成的各种配合的一种制度。2、基轴制-----是指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所形成的各种配合的一种制度。基准制配合图

基准制改变孔和轴的公差带位置可以得到很多配合。标准规定了两种基准制：基孔制和基轴制。基孔制：基本偏差为一定的孔的公差带与不同基本偏差轴的公差带形成各种配合的一种制度。基孔制中的孔为基准孔，其下偏差为零。0+-基本尺寸基准孔轴轴轴轴轴轴轴间隙配合过渡配合过盈配合

过渡或过盈轴基准孔，其下偏差为零基准制（续）基轴制：基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差孔的公差带形成各种配合的一种制度。基轴制中的轴为基准轴，其上偏差为零。0+-

基准轴孔孔孔孔孔孔孔间隙配合过渡配合过盈配合

过渡或过盈孔基准轴，其上偏差为零基准制配合图注意一般情况下，优先选用基孔制

理由：孔的加工和测量比轴难。下列情况下选用基轴制：一轴与多孔配合轴是标准件轴是型材，不再加工（冷拔钢）三、公差与配合的选用(线性尺寸精度设计)线性尺寸精度（公差与配合国家标准）

GB/T1800.2-1998的标准规定了有关线性尺寸精度标准的主要内容：标准公差基本偏差公差代号优先、常用和一般公差带基孔制、基轴制常用、优先配合的选用线性尺寸的一般公差

GO标准公差系列国标规定标准公差分为20个等级，即IT01、IT0、IT1、IT2、…、IT18。从IT01到IT18，等级依次降低，而相应的标准公差值依次增大。基本尺寸分段：为减少标准公差的数目，简化公差表格以利生产，国标对基本尺寸进行了分段。在标准公差和基本偏差的计算公式中，基本尺寸一律以所属尺寸段的几何平均值来计算。按几何平均值计算出的公差值经尾数化整，即得出标准公差值。练习查表φ20IT5公差值=？φ20IT10公差值=？φ200IT10公差值=？标准公差的特点IT6可读作：标准公差6级或简称6级公差。同一基本尺寸的孔与轴，其标准公差数值大小应随公差等级的高低而不同。

公差等级↑，公差值↓。同一公差等级的孔与轴，随着基本尺寸大小的不同应规定不同的标准公差值。基本尺寸↑，公差值↑。公差是加工误差的允许值，同一等级的公差具有相同的加工难易程度。总之，标准公差的数值，一与公差等级有关，二为基本尺寸的函数。

Home基本偏差轴的基本偏差：是根据科学实验和生产实践的需要确定的。孔的基本偏差：基本尺寸≤500mm时，孔的基本偏差是从偏差从轴的基本偏差换算而来。换算规则为：通用规则：用同一字母表示的孔、轴基本偏差的绝对值相等，符号相反。即：ES=-eiEI=-es应用：A～H，IT＞IT8的K、M、N和IT＞IT7的P～ZC。特殊规则：用同一字母表示孔、轴基本偏差时，孔基本偏差和轴的基本偏差符号相反，而绝对值相差一个Δ值。即：

ES=-ei+Δ应用：IT＜IT8的K、M、N和IT＜IT7的P～ZC。基本偏差系列基本偏差系列基孔制用H基轴制用h尺寸偏差的基本计算国标列出的孔、轴基本偏差数值见书。其另一偏差根据孔、轴的基本偏差和标准公差按以下关系计算：

EI=ES-ITES=EI+IT

ei=es-ITes=ei+IT公差带的代号由基本偏差代号与公差等级代号组成，如H7、h6、M8、d9等等。例如：1φ50H7、φ50f6；23φ

50H7

（）、

φ50f6（）

。

公差带代号+0.0250-0.025-0.041尺寸偏差计算举例确定Ø

25H7/p6孔轴的极限偏差。解：查表1-8得IT6=13μmIT7=21μm查表1-10，轴的基本偏差为下偏差，

ei=+22μm

轴的上偏差es=ei+IT6=35μm

基准孔H7的下偏差为0则孔的上偏差为ES=+21μmHome表示配合时，孔作分子；轴作分母H7（）Ø25p6（）属于哪种配合性质？优先、常用和一般公差带标准公差系列中的任一公差与基本偏差系列中任一偏差组合，即可得到不同大小和位置的公差带。在基本尺寸Ｄ≤500mm内组成５４３种孔的公差带和５４４种轴的公差带。如果将这些孔轴公差带在生产实际中都投入使用，显然是不经济的，而且也不必要的。为了简化公差带种类，减少与之相适应的定值刀、量具和工艺装备的品种和规格，对基本尺寸至500mm的孔、轴规定了优先、常用和一般用途公差带。书中表2-11和表2-12分别是轴和孔的一般用途公差带（轴119种，孔105种），其中方框内为常用公差带（轴59种，孔44种），带圆圈的为优先公差带（轴孔各有13种）。设计时应优先使优先公差带，其次才使用常用公差带，再其次才考虑使用一般用途公差带。HOME配合代号标准规定，配合代号由相互配合的孔