互换性与技术测量电子教案

互换性与技术测量电子教案绪言一.互换性概念1.互换性的含义:机器或仪器中,同一规格的一批零件或部件任取其一,不需任何挑选或附加修配就能装在机器上,达到规定的功能要求。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。2.互换性在机械制造中的作用:互相性在产品设计、制造、使用和维修等方有着极其重要的作用；1)在设计方面：零、部件具有互换性，就可以最大限度地利用标准件、通用件和标准部件，这样就可以简化制图、减少计算工作，缩短设计周期，并便于采用计算机进行辅助设计。对发展系列产品，改善产品性能都有重大作用。2)在制造加工方面：互换性能促使高效率的生产，便于组织生产协作，进行专业化生产。采用高效率的生产设备，有利于实现加工过程和装配过程机械化、自动化。从而提高劳动生产率，保证产品质量，降低生产成本。3)在使用维修方面：零、部件具有互换性可以及时更换那些已经磨损或损坏了的零、部件。可以减少机器的维修时间和费用，保证机器正常运转，从而提高机器的寿命和使用价值，做到了“物尽其用”。3.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。4.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。零件的尺寸在允许的公差范围内是互换性的前提。1）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，大多属于国家基础标准。2）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。3）标准化定义：标准化是指标准的制订、发布和贯彻实施的全部活动过程，包括从调查标准化对象开始，经试验、分析和综合归纳，进而制订和贯彻标准，以后还要修订标准等等。标准化是以标准的形式体现的，也是一个不断循环、不断提高的过程。意义：标准化是组织现代化生产的重要手段，是实现互换性的必要前提，是国家现代化水平的重要标志之一。它对人类进步和科学技术发展起着巨大的推动作用。=2\*CHINESENUM3二.公差与配合标准发展简介1926年成立国际标准化协会ISA.1947年国际标准化组织重建,改名为ISO.1959年我国颁布了“公差与配合”国家标准.1978年我国参加ISO组织.1979年颁布新的国家标准.=3\*CHINESENUM3三.计量技术的发展1.计量单位的发展米:1889年用国际米原器;1960年用氪的同位素在真空中的波长;现用光在真空中于1∕299.792.458秒时间间隔的行程长度。2.计量器具的发展计量范围:精度由0.01mm级提高到0.001mm级,甚至0.01um级.测量范围:由两维空间发展到三维空间.测量尺寸范围:从集成元件上的线条宽度到飞机的机架.测量自动化程度:从工人对准刻度读数,到自动对准,计算机处理数据,自动打印或自动显示测量结果3.优先数和优先数系的引入在机械设计中，常常需要确定很多参数，而这些参数往往不是孤立的，一旦选定，这个数值就会按照一定规律，向一切有关的参数传播。例如，螺栓的尺寸一旦确定，将会影响螺母的尺寸、丝锥板牙的尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的钻头的尺寸等。由于数值如此不断关联、不断传播，所以，机械产品中的各种技术参数不能随意确定。为使产品的参数选择能遵守统一的规律，使参数选择一开始就纳入标准化轨道，必须对各种技术参数的数值作出统一规定。《优先数和优先数系》国家标准（GB321—80）就是其中最重要的一个标准，要求工业产品技术参数尽可能采用它。4.优先数和优先数系GB321—80中规定以十进制等比数列为优先数系，并规定了五个系列，它们分别用系列符号R5、R10、R20、R40和R80表示，其中前四个系列作为基本系列，R80为补充系列，仅用于分级很细的特殊场合。各系列的公比为；R5的公比：q5≈1.60；R10的公比：q10≈1.25；R20的分比：q20≈1.12；R40的公比：q40≈1.06；R80的公比：q80≈1.03。它适合于各种数值的分级,是国际上统一的数分级制度。优先数系由一些十进制等比数列构成。在每个优先数系中,项值从1开始,可向大于1和小于1两边无限延伸,每个十进区间,各有r个优先数。

变形系列：派生系列—从Rr系列中按一定项差取值所构成的系列。复合系列---由若干等公比系列混合构成的多公比系列。例:①1、2、4、8…为R10／3派生系列②10、16、25、35.5、50、71、100、125、160…由R5（10~25）R20／3（25~100）R10（100~160）构成的复合系列.③1、2.5、6.3、16、40、100…5.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。按公比计算得到的优先数的理论值，除10的整数幂外，都是无理数，工程技术上不能直接应用。实际应用的都是经过圆整后的近似值。根据圆整的精确程度，可分为：（1）计算值：取五位有效数字，供精确计算用。（2）常用值：即经常使用的通常所称的优先数，取三位有效数字。国家标准规定的优先数系分档合理，疏密均匀，有广泛的适用性，简单易记，便于使用。常见的量值，如长度、直径、转速及功率等分级，基本上都是按一定的优先数系进行的。本课程所涉及的有关标准里，诸如尺寸分段、公差分级及表面粗糙度的参数系列等，基本上采用优先数系。第一章圆柱公差与配合§1.1概述公差:是用于协调机器零件的使用要求与制造经济之间的矛盾。配合:是反映机器零件之间有关功能要求的相互关系。新国标《公差与配合》由五个标准组成:GB1800—79整个《公差与配合》标准的基础部分;GB1801—79适用于尺寸至500㎜的孔和轴;GB1802—79适用于尺寸大于500㎜~3150㎜的孔和轴;GB1803—79适用于尺寸至18㎜的孔和轴;GB／T1804—92为一般公差，线性尺寸的未注公差。§1.2公差与配合的基本术语及定义孔：主要指圆柱形的内表面，也包括其他内表面中由单一尺寸确定的部分。轴：主要指圆柱形的外表面，也包括其他外表面中由单一尺寸确定的部分。=1\*CHINESENUM3一.有关“尺寸”的术语和定义1.尺寸:用特定单位表示长度值的数值.2.基本尺寸:设计给定的尺寸.3.实际尺寸:通过测量获得的尺寸.4.极限尺寸:允许尺寸变化的两个极限值.5.最大实体尺寸:孔或轴在尺寸公差范围内,具有材料量最多时的状态.在此状态下的尺寸.6.最小实体尺寸:孔或轴在尺寸公差范围内,具有材料量最少时的状态.在此状态下的尺寸.7.作用尺寸:在配合面的全长上,与实际孔内接的最大理想轴的尺寸,称为孔的作用尺寸。在配合面的全长上,与实际轴外接的最小理想孔的尺寸,称为轴的作用尺寸。=2\*CHINESENUM3二.有关“公差与偏差”的术语和定义1.尺寸偏差(偏差):某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。实际偏差:极限偏差:上偏差孔:ES轴:es下偏差孔:EI轴:ei2.尺寸公差(公差)公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值.3.零线与公差带零线:在公差与配合图解(公差带图)中,确定偏差的一条基准直线。通常零线表示基本尺寸.正偏差在零线的上方,负偏差位于零线下方.公差带:在公差带图中,由代表上.下偏差的两条直线所限定的一个区域.公差带包括“公差带大小”“公差带位置”4.标准公差:国家标准规定的,用以确定公差带大小的任意公差.5.基本偏差:用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差.一般指靠近零线的那的偏差.=3\*CHINESENUM3三.有关“配合”的术语及定义1.配合:基本尺寸相同的,相互结合的孔和轴公差带之间的关系。基准制：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.基孔制的孔为基准孔代号H其下偏差为零基轴制的轴为基准轴代号h其上偏差为零(按照孔轴公差带相对位置的不同,两种基准制都可形成三类配合.)配合性质:间隙配合过盈配合过渡配合2.间隙配合：具有间隙的配合.孔的公差带在轴的公差带之上。间隙—在孔轴配合中,孔尺寸-轴尺寸=正值最大间隙Xmax=孔的最大极限尺寸-轴的最小极限尺寸最小间隙Xmin=孔的最小极限尺寸-轴的最大极限尺寸配合公差：允许间隙的变动量Tf=Xmax-Xmin=孔公差+轴公差3.过盈配合：具有过盈的配合.孔的公差带在轴的公差带之下。过盈---在孔轴配合中,孔尺寸-轴尺寸=负值最大过盈Ymax=孔的最小极限尺寸-轴的最大极限尺寸最小过盈Ymin=孔的最大极限尺寸-轴的最小极限尺寸配合公差：允许过盈的变动量Tf=Ymax-Ymin=孔公差+轴公差4.过渡配合在孔、轴配合中,孔与轴公差带相互交迭,任取其中一对孔和轴相配,可能具有间隙,也可能具有过盈的配合.配合极限:最大间隙Xmax最大过盈Ymax配合公差:Tf=最大间隙Xmax-最大过盈Ymax=孔公差+轴公差§1.3公差与配合国家标准国标按标准公差系列标准化和基本系列标准化的原则制定的。1.标准公差系列制订原则1)公差单位ī对尺寸≤500mm时ī=0.45D1／3+0.001D(um)D---基本尺寸分段的计算尺寸(mm)2)公差等级确定尺寸精确程度的等级.国家标准规定的标准公差是用公差等级系数和公差单位的乘积值来决定的.在基本尺寸一定的情况下,公差等级系数是决定标准公差大小的唯一参数.根据公差等级系数不同,国家标准将标准公差分为20级,即IT01、IT0、IT1、IT2、……IT18。等级高低公差值小高3）基本尺寸分段为了减少标准公差数目，统一公差值，简化公差表格及便于生产实际应用。对基本尺寸进行分段。表1-8对同一尺寸段，同一公差等级，规定相同的标准公差。D—所属尺寸分段内首、尾两个尺寸的几何平均值。2.基本偏差系列基本偏差是国标使公差带位置标准化的唯一指标。基本偏差的代号用拉丁字母表示。在26个字母中除去I、L、O、Q、W（iloqw）5个字母外，采用21个，再加上用两个字母CD、EF、FG、ZA、ZB、ZC、JS（cd、ef、fg、za、zb、zc、js）表示的7个，共28个代号。即孔、轴各有28个基本偏差。(大写代表孔,小写代表轴.)其中JS和js在各个公差等级中完全对称，因此，基本偏差可为上偏差（+IT／2），也可为下偏差（-IT／2）1）轴的基本偏差系列是以基孔制配合为基础制订的。表1-9为基本尺寸≤500mm，轴的基本偏差计算公式轴的另一个偏差的计算：es=ei+ITei=es-IT2）孔的基本偏差系列是以基轴制配合为基础制订的。孔的基本偏差数值是从轴的基本偏差数值换算来的。换算前提：在孔、轴为同一公差等级或孔比轴低一级配合条件下，当基轴制中孔的基本偏差代号与基孔制中轴的基本偏差代号相当，其基本偏差的对应关系，应保证基轴制形成的配合与按基孔制形成的配合相同。a.通用规则用同一字母表示的孔、轴基本偏差的绝对值等，而符号相反。即：EI=-esES=-ei通用规则应用范围：①A-H不论任何等级；②标准公差大于IT8的K、M、N和大于IT7的P-ZC。（个别例外，标准公差＞IT8，基本尺寸＞3mm的N，其基本偏差ES=0。）b.特殊规则：当孔、轴基本偏差代号对应时，孔的基本偏差ES和轴的基本偏差ei符号相反，而绝对值相差一个△值。ES=-ei+△有△值的原因：由于在较高公差等级中，孔比同级轴较难加工，一般采用孔比轴低一级相配，并要求两种基准制所形成的配合相同。△=ITn-ITn-1ITn—某一级孔的标准公差ITn-1—比某一级孔高一级的轴的标准公差特殊规则应用范围:标准公差≤IT8级的J、K、M、N和标准公差≤IT7级的P～C孔的另一个基本偏差的计算：EI=ES-ITES=EI+IT尺寸≤500轴的基本偏差值见表1-10尺寸≤500孔的基本偏差值见表1-11尺寸＞500孔、轴基本偏差特点：①孔、轴同表（表1-12）②公差等级只用6～16级3.公差带与配合的表示1）公差带代号：由基本偏差代号和公差等级数字两部分组成。2）配合代号：用孔和轴的公差代号以分数形式组合配合代号，其中分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号。§1.4国家标准规定的公差带与配合20个公差等级，28种基本偏差，可组成孔543种公差带，轴544种公差带。公差带数量多，使标准繁杂，不利于生产。所以国标对所选用的公差带与配合作了必要的限制。尺寸≤500mm1.轴的公差带：优先常用一般共119种135947见表1-14孔的公差带：134448见表1-152.基孔制：常用配合39种，其中优先配合13种。见表1-16基轴制：常用配合47种，其中优先配合13种。见表1-17由表1-16、1-17看出，对于标准公差﹤8级的孔均用与高一级的轴配合；对于标准公差8级的孔可用同级或高一级的轴配合；对于标准公差﹥8级的孔均采用同级的轴配合。尺寸至18mm轴公差带：163种见表1-18孔公差带：145种见表1-19尺寸﹥500～3150mm规定一般采用基孔制的同级配合规规定常用轴的公差带41种见表1-20规定常用孔的公差带31种见表1-21没有推荐配合选用顺序：优先常用一般§1.5公差与配合的选用公差与配合的选用主要包括：确定基准制、公差等级与配合种类原则：保证机械产品的性能优良，经济可行1.基准制的选用应从结构、工艺、经济几方面来综合考虑，权衡利弊1）一般选用基孔制因为孔比轴难加工,孔的加工多用定值刀量具,采用基孔制可大大缩减定值刀、量具的规格和数量。2）必要时选用基轴制①一轴多孔相配合，且结构需要；②用冷拔钢料直接做轴；3）与标准件相配合时，基准制的选择依标准件而定4）对特殊应用场合，可选非基准制配合2.公差等级的选用原则：在满足使用性能的前提下,尽可能选较低的公差等级。方法：1)要尽可能掌握各公差等级使用范围;2)各种加工方法能够达到的公差等级;3)分析整机的重、轻环节；4)可从配合公差的要求或尺寸链的计算得出公差.3.配合的选用根据使用要求,应尽可能地选用优先配合和常用配合.任务：对基孔制选择轴的基本偏差,对基轴制选择孔的基本偏差。1)基本偏差的确定已知间隙或过盈的大小后,确定与基准件相配合的孔、轴的基本偏差,同时确定基准件及配合件的公差等级。2)配合的选用方法①计算法;②试验法;③类比法;多用此法§1.6一般公差线性尺寸的未注公差为了简化制图,清晰图面,对不重要的尺寸,非配合尺寸以及工艺方法可以保证的尺寸,就未注出公差.一般公差是指在车间一般加工条件下可以保证的公差。它主要用于较低精度的非配合尺寸.采用一般公差的尺寸,在该尺寸后不标注极限偏差或其它代号.而且在正常情况下,一般可不检验。线性尺寸的一般公差分为4个等级:f、m、c、vf--精密级m--中等级见表1-25c--粗糙级v--最粗糙级线性尺寸的未注公差,应在图样上,技术文件或相应标准中,用本标准号和公差等级符号表示。例：GB∕T1804-mGB∕T1804-92对倒圆半径和倒角高度尺寸这两种常用的特定线性尺寸的一般公差作了规定,见表1-26。第二章长度测量基础§2.1测量的基本概念测量就是为确定量值而进行的实验过程.q=L∕EL—被测量值E—采用的计量单位测量过程包括:测量对象、计量单位、测量方法及测量精确度。测量对象：主要指几何量。包括长度、角度、表面粗糙度以及形位误差等。计量单位：我国基本计量制度米制。长度计量单位：米（m）、毫米（mm）、微米（um）角度测量单位：度、分、秒测量方法：指在进行测量时所采用的计量器具和测量条件的综合。测量的精确度:指测量结果与真值的一致程度。§2.2尺寸传递目前使用的两种实体基准:线纹尺、量块光波波长国家基准米尺工作基准米尺1等线纹尺1等量块2等量块3等量块2等线纹尺3等线纹尺工作计量器具工件尺寸4等量块5等量块6等量块各种计量器具为了保证量值统一，必须把基准的量值准确地传递到生产中应用的计量器具和工件上去，需从组织上和技术上建立一套严密而完整的系统。1.量块量块的作用：尺寸传递；检定和校准量具和量仪；比较测量中用于调整量具或量仪的零位；也用于加工中机床的调整和工件的检验等。量块的形状：长方形平面六面体，它有两个测量面和四个非测量面，测量面极为光滑、平整，其表面粗糙度Ra值达0.012μm以上，两测量面之间的距离即为量块的工作长度（标称长度）。标称长度到5.5mm的量块，其公称值刻印在上测量面上；标称长度大于5.5mm的量块，其公称长度值刻印在上测量面左侧较宽的一个非测量面上。量块的粘合性：两量块能研合在一起。量块的精度：量块按制造精度分为00、0、1、2、3、K六级；量块按检定精度分为1、2、3、4、5、6六等。量块的“级”和“等”是从成批制造和单个检定两种不同的角度出发，对其精度进行划分的两种形式。按“级”使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸，该尺寸包含其制造误差。按“等”使用时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺寸，该尺寸不包含制造误差，但包含了检定时的测量误差。就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得多。所以，量块按“等”使用时其精度比按“级”使用要高量块的规格：量块是单值量具，一个量块只代表一个尺寸，为了满足一定尺寸范围的不同尺寸要求，量块可以组合使用，为了减少量块的组合误差，应尽量减少量块的组合数目，一般不超过4块。量块共有17种套别，每套数目分别为91、83、46等量块的选用：从消去量块最小尾数开始，逐一选取。每选一块至少应减去所需尺寸的一位尾数例如，从83块一套的量块中选取尺寸为36.745mm的量块组，选取方法为：36.745……所需尺寸－1.005……第一块量块尺寸－1.24………第二块量块尺寸－4.5………第三块量块尺寸30.0………第四块量块尺寸2.角度传递系统一个圆周角360°。多面棱体有4、8、12、24、36、72面等§2.3测量方法与计量器具的分类1.测量方法的分类：直接测量综合测量接触测量间接测量单项测量非接触测量主动测量静态测量被动测量动态测量2.计量器具的分类：按用途分标准量具按结构分游标式量仪极限量具微动螺旋副式量仪检验夹具机械式量仪计量仪器光学机械式量仪气动式量仪光电式量仪§2.4计量器具与测量方法的常用术语1.标尺间距2.标尺分度值3.标尺范围4.测量范围5.灵敏度6.稳定度7.鉴别力阀8.分辨力9.可靠力10.测量力11.量具的标称值12.计量器具的示值13.量具的示值误差14.计量仪器的示值误差15.不确定度16.允许误差§2.5---§2.6自学§2.7测量误差和数据处理1.测量误差的基本概念测量误差—指测量结果与测量的真值之差。δ=ι–Lδ可能是正值或负值L=ι±∣δ∣∣δ∣大小决定了测量的精确度，∣δ∣越大测得离真值越远，测量精度越低。反之，越高。测量误差两种表示方法：绝对误差δ：用来表示相同大小被测量的测量精度。相对误差f：……….不同大小（同类）被测量的测量精度。f=δ／L≈δ／ι2.误差的分类：1）分为：系统误差随机误差粗大误差三类①系统误差：在同一条件下多次测量同一量值时，误差的大小，符号均不变或按一定规律变化。特点：可以归结为某一因素或几个因素的函数，这种函数一般可用解析式、曲线或数表来表示。可以给予修正。②随机误差:在相同条件下多次测量同一量值时,误差值的大小,符号以不可预定的方式变化.特点：对单次测量,随机误差的大小、符号是无规律可循的，但进行多次重复测量时，随机误差服从统计规律，常用概率论和统计原理进行处理。③粗大误差：指超出在规定条件下预计的误差。正确的测量结果不应包含粗大误差，应将粗大误差剔除。系统误差和随机误差不是绝对的，它们在一定条件下可以互相转换。2）精度：①精密度：表示随机误差的影响的程度。②正确度：表示系统误差的影响的程度。③精确度：表示系统误差与随机误差合成影响的程度。系统误差与随机误差的区别及影响：以打靶为例。3.随机误差对随机误差所作的概率统计处理时，通常将系统误差剔出。1）随机误差的分布规律大量测量实践证明，多次重复测量随机误差服从正态分布。E高斯曲线反映随机误差以下基本特征：①集中性（单峰性）：绝对值小的误差比绝对值大的误差出现次数多，图形呈单峰。②对称性：绝对值相等的正、负误差，出现的机会相同，图形对称分布。③有限性（有界性）：在一定条件下，误差的绝对值不会超过一定的限度。④抵消性：对同一量在同一条件下进行测量，随着重复测量次数的增多，随机误差的算术平均值趋近于零，即绝对值相等的正、负误差之和可以相互抵消。2）评定随机误差的尺度——标准偏差为了判断随机误差对测量结果可靠性程度的影响，建立的随机误差的评定指标。单次测量的标准偏差:在等精度测量列中,单次测量的标准偏差σ,等于该系列测得值的随机误差平方和的平均值的平方根.δ=0若σ1＜σ2＜σ3,则y1max＞y2max＞y3maxσ愈小,正态分布曲线愈陡,表明随机误差分布愈集中,测量方法的精密度愈高;反之,σ愈大,正态分布曲线愈平坦,表明随机误差分布愈分散,测量方法的精密度愈低。极限误差:δlim由于超出δ=±3σ的概率很小,故将δ=±3σ看作随机误差的极限值.3)算术平均值对某一量进行一系列等精度测量时,以算术平均值作为测量结果.L=（ι1+ι2+…+ιn）∕n由正态分布性质四第三章形状和位置公差及检测§3.1概述1.加工误差的种类尺寸误差形位误差宏观微观位置误差2.形位公差研究的对象:构成零件几何特征的电、线、面等要素。要素通常的几种分类：1）按结构特征分：轮廓要素：构成零件外廓、直接为人们所感觉到的点、线、面各要素。如书图3-2中1、2、3、4、5、6都是轮廓要素。中心要素：具有对称关系的轮廓要素的对称中心点、线、面。如图3-2中7、8均为中心要素。2）按存在状态分：理想要素：具有几何学意义的几何的点、线、面，它们不存在任何误差。图样上表示的要素均为理想要素。实际要素：零件上实际存在的要素。标准规定：测量时用测得要素代替实际要素。3）按检测时的地位分：被测要素：图样上给出了形位公差要求的要素。是被检测的对象。基准要素：零件上用来确定被测要素的方向或位置的要素，基准要素在图样上都标有基准符号或基准代号。4）按功能关系分：单一要素：仅对被测要素本身给出形状公差的要素。关联要素：与零件基准要素有功能要求的要素。（即相对于基准要素有功能要求而给出位置公差的要素）。3.形位公差在图纸上的标注1)形位公差代号的组成①公差框格②形位公差项目符号,公差数值和其他有关符号,基准代号相应的字母③带指示箭头的指引线④基准符号和连线(或基准代号)2)公差框格①画法:用细实线绘制的长方形边框,并分为两格或多格.被测要素为单一要素采用两格框格标注。被测要素为关联要素的有三格、四格和五格等几种形式.框格的高度一般为框格内数字或字母高度的两倍.(框格内数字或字母高度,应与图样中尺寸数字的高度相同.)框格一般水平绘制.内容按从左到右的顺序填写.②各格从左到右填写的内容:第一格:公差项目符号;第二格:公差值及有关符号;第三格及以后各格:基准代号的字母.在框格上方可以有要素数量、尺寸等说明。在框格下方可以作解释说明。③形位公差项目及符号：形状公差：直线度（—）平面度（）圆度（○）圆柱度（○）线轮廓度（⌒）轮廓度（⌒）位定向公差：平行度（∥）垂直度（⊥）置倾斜度（∠）公定位公差：同轴度（◎）对称度（）差位置度（○）跳动公差：圆跳动（）全跳动（）④有关符号：遵循最大实体原则50理论正确尺寸遵循包容原则延伸公差带(+)实际要素只能向材料外凸;(-)……内凹;()实际要素只能向符号方向逐渐减小;()….⑤带箭头的指引线表示法:◆只有一条指引线与框格相连。(指引线为细实线)◆指引线靠近框格的那一段一定要垂直于框格的一条边。◆指引线箭头的方向应是公差带的宽度方向或直径方向。指引线的弯折点最多两个。⑥形位公差值

形位公差值表示方法有三种：“t”、“φt”“Sφt”。当被测要素为轮廓要素或中心平面，或者被测要素的检测方向一定时，标注“t”，例如平面度、圆度、圆柱度、圆跳动和全跳动公差值的标注。当被测要素为轴线或圆心等中心要素且检测方向为径向任意角度时，公差带的形状为圆柱或圆形，标注“φt”，例如同轴度公差值的标注。被测要素为球心且检测方向为径向任意角度时，公差带为球形，标注“Sφt”，例如球心位置度公差值的标注。其他视具体情况而定4.被测要素的标注被测要素为轮廓要素时，指引线的箭头应与尺寸线明显错开(大于3mm)，表示方法有三种，指引线的箭头置于要素的轮廓线上或轮廓线的延长线上。当指引线的箭头指向实际表面时，箭头可置于带点的参考线上，该点指在实际表面上。被测要素为中心要素时，指引线的箭头应与尺线对齐。5.基准要素的标注基准字母用英文大写字母表示。为不致引起误解,国家标准GB／T1182—1996规定基准字母禁用下列9个字母：E、I、J、M、O、P、L、R、F。基准字母一般不许与图样中任何向视图的字母相同.基准符号如图所示，以带小圆的大写字母用连线(细实线)与粗的短横线相连。粗的短横线的长度一般等于小圆的直径。连线应画在粗的短横线中间，长度一般等于小圆的直径。小圆的直径为2倍字高。基准要素为中心要素时，基准符号的连线与尺寸线对齐基准要素为轮廓要素时，基准符号的连线与尺寸线应明显错开，粗的短横线应靠近基准要素的轮廓线或它的延长线上。§3.2形位公差1、形位公差带的概念形位公差是实际被测要素对图样上给定的理想形状、理想位置的允许变动量，包括形状公差和位置公差。形状公差是指实际单一要素的形状所允许的变动量。位置公差是指实际关联要素相对于基准的位置所允许的变动量。由此，我们可知，研究形位公差的一个重要问题是如何限制实际要素的变动范围。由于实际要素在空间占据一定形状、位置和大小，必须用具有一定形状、大小、方向和位置的各种空间或平面区域来限制它。用于限制实际要素形状和位置变动的区域，叫做形位公差带。它与尺寸公差带的概念一致，但形位公差带可以是空间区域，也可以是平面区域。只要实际被测要素能全部落在给定的公差带内，就表明实际被测要素合格。◆形位公差是用形位公差带来表示的，构成形位公差带的四个要素是形位公差带的形状、方向、位置和大小。其形状取决于被测要素的理想形状，给定的形位公差项目和标注形式，下图中列出了形位公差带的主要形状。其大小用形位公差带的宽度或直径表示，由给定的形位公差值决定。其方向则由给定的形位公差项目和标注形式确定。无论是形状公差还是位置公差，被测要素无非是点、线、面这三种，位置公差中的基准要素也是点、线、面这三种。公差带在所给方向上，分为给定平面内、给定一个方向、给定两个互相垂直方向和给定任意方向这四种。而公差带的基本形状经过归纳，共11种，按所给定方向的不同而分为四类。图A为被测工件通过心轴安装在两同轴顶尖之间，两同轴顶尖的中心线体现基准轴线；图B为V形块体现基准轴线，测量中，当被测工件绕基准回转一周中，指示表不作轴向（或径向）移动时，可测得圆跳动，作轴向（或径向）移动时，可测得全跳动。§3.3公差原则尺寸公差与形位公差的关系。公差原则：独立原则包容要求相关原则最大实体要求最小实体要求1、独立原则：是基本的公差原则。定义：图样上给定的每一个尺寸和形状、位置要求均是独立的，应分别满足各自要求。标注：不需加注任何符号。应用：应用较多，在有配合要求或虽无配合要求，但有功能要求的几何要素都可采用。适用于尺寸精度与形位精度精度要求相差较大，需分别满足要求，或两者无联系，保证运动精度、密封性，未注公差等场合。测量：遵守独立原则的形位公差，要用通用测量仪器测出实际被测要素的形位误差值，与公差值比较后，确定其合格与否。2、相关原则：图样上给定的尺寸公差与形位公差是相关的。它与独立原则的区别主要体现在对形位误差的控制方法上。◆遵守相关原则的形位公差，不要求实测其形位误差值，而是用一定的边界来控制形位误差。只要实际被测要素不超出这个边界，就认为形位误差合格。显然，实际被测要素是否超出给定的边界，不仅与其形位误差有关，而且与其实际尺寸的大小有关，它是被测要素的形状、位置和尺寸的综合结果。形位公差与尺寸公差的关系就体现在这个综合结果中。所以，相关原则就是要求作用尺寸不超出给定的边界尺寸。只要满足这个条件，形位误差就是合格的。◆边界：由设计给定的具有理想形状的极限包容面。内（外）表面的边界：相当于一个具有理想形状的外表面（内表面）。1）包容要求定义：实际要素应遵守最大实体边界，其局部实际尺寸应在最大实体尺寸与最小实体尺寸之间。边界：最大实体边界。边界的尺寸等于最大实体尺寸。其局部实际尺寸不得超出最大实体尺寸和最小实体尺寸。标注：在单一要素尺寸极限偏差或公差带代号之后加注符号“eq\o\ac(○,E)”，应用：适用于单一要素。主要用于需要严格保证配合性质的场合。测量：可采用光滑极限量规（专用量具）。包容要求应用举例如图所示，圆柱表面遵守包容要求。圆柱表面必须在最大实体边界内。该边界的尺寸为最大实体尺寸ø20mm，其局部实际尺寸在ø19.97mm～ø20mm内。ø200-0.03Eø200-0.03EE2)最大实体要求定义：控制被测要素的实际轮廓处于其最大实体实效边界之内的一种公差要求。当其实际尺寸偏离最大实体尺寸时，允许其形位误差值超出其给出的公差值，即形位误差值能得到补偿。标注：应用于被测要素时，在被测要素形位公差框格中的公差值后标注符号“eq\o\ac(○,M)”；应用于基准要素时，应在形位公差框格内的基准字母代号后标注符号“eq\o\ac(○,M)”。应用：适用于中心要素。主要用于只要求可装配性的零件，能充分利用图样上给出的公差，提高零件的合格率。边界：最大实体要求应用于被测要素，被测要素遵守最大实体实效边界。最大实体实效尺寸MV：=最大实体尺寸M±tt—被测要素的形位公差，“+”号用于轴，“-”号用于孔。其局部实际尺寸不得超出最大实体尺寸和最小实体尺寸。如图所示，该轴应满足下列要求：Ø0.1MØ0.1MØ200-0.3Ø200-0.3尺寸在Ø19.7mm～Ø20mm之内；实际轮廓不超出最大实体实效边界，dMV=dM+t=20+0.1=20.1mm当该轴处于最小实体状态时，其轴线直线度误差允许达到最大值，即等于图样给出的直线度公差值（Ø0.1mm）与轴的尺寸公差(0.3mm)之和Ø0.4mm。最大实体要求的两种特殊应用:◆当给出的形位公差值为零时，则为零形位公差。此时，被测要素的最大实体实效边界等于最大实体边界，最大实体实效尺寸等于最大实体尺寸。◆当形位误差小于给出的形位公差，又允许其实际尺寸超出最大实体尺寸时，可将可逆要求应用于最大实体要求。从而实现尺寸公差与形位公差相互转换的可逆要求。此时，在形位公差框格中最大实体要求的形位公差值后加注“eq\o\ac(○,R)”。可逆的最大实体要求可逆要求应用于最大实体要求时，被测要素的实际轮廓应遵守最大实体实效边界，当其实际尺寸偏离最大实体尺寸时，允许其形位误差得到补偿,而当其形位误差小于给出的形位公差时，也允许其实际尺寸超出最大实体尺寸，即其尺寸公差值可以增大，这种要求称之为“可逆的最大实体要求”，在图样上的形位公差框格中的形位公差后加注符号eq\o\ac(○,M)eq\o\ac(○,R)。当轴的实际尺寸偏离最大实体尺寸时，其轴的直线度公差增大，当轴的实际尺寸处处为最小实体尺寸ø19.7mm，其轴的直线度误差可达最大值，为t=0.3+0.1=0.4mm。当轴的轴线直线度误差小于给定的直线度公差时，也允许轴的实际尺寸超出其最大实体尺寸,（但不得超出其最大实体实效尺寸20.1mm）。故当轴线的直线度误差值为零时，其实际尺寸可以等于最大实体实效尺寸，即其尺寸公差可达到最大值Td=0.3+0.1=0.4mm。最大实体要求应用于基准要素:◆最大实体要求应用于基准要素时，基准要素应遵守相应的边界.◆基准本身采用最大实体要求时，其相应的边界最大实体实效边界，此时，基准代号应直接标注在形成该最大实体实效边界的形位公差框格下面。◆基准本身不采用最大实体要求时，其相应的边界最大实体边界，此时，基准代号应标注在基准的尺寸线处，其连线与尺寸线对齐。3）、最小实体要求定义：控制被测要素的实际轮廓处于其最小实体实效边界之内的一种公差要求。标注：在被测要素形位公差框格中的公差值后标注符号eq\o\ac(○,L)。应用于基准要素时，应在形位公差框格内的基准字母代号后标注符号“eq\o\ac(○,L)”。应用：适用于中心要素。主要用于需保证零件的强度和壁厚的场合。边界：最小实体实效边界。最小实体实效尺寸DLV=最小实体尺寸DL±t内表面为“+”，外表面为“-”。其局部实际尺寸不得超出最大实体尺寸和最小实体尺寸。实际尺寸在ø8mm～ø8.25之内；实际轮廓不超出关联最小实体边界，最小实体实效尺寸DLV=DL+t=8.25+0.4=8.65mm。如书图所示，该孔应满足下列要求：当该孔处于最大实体状态时，其轴线对A基准的位置度误差允许达到最大值，等于图样中给出的位置度公差（ø0.4）与孔尺寸公差（0.25）之和ø0.65mm。第四章表面粗糙度1.基本概念零件表面的形貌可分为三种情况：1)表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其波长和波高之比一般小于50。属于微观几何形状误差。2)表面波纹度：零件表面中峰谷的波长和波高之比等于50～1000的不平程度称为波纹度。会引起零件运转时的振动、噪声，特别是对旋转零件（如轴承）的影响是相当大的目前表面波纹度还没有制定国家标准。国际标准化组织第57技术委员会正在制定表面波纹度有关国际标准。3)形状误差：零件表面中峰谷的波长和波高之比大于1000的不平程度属于形状误差。2.表面粗糙度对零件性能的影响◆影响零件的耐磨性。◆影响配合性质的稳定性。◆影响零件的疲劳强度。◆影响零件的抗腐蚀性。◆影响零件的密封性。◆对零件的外观、测量精度、表面光学性能、导电导热性能和胶合强度等也有着不同程度的影响。§4.1表面粗糙度的国家标准1.表面粗糙度的基本术语1）.取样长度l：评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度。应与表面粗糙度的大小相适应。规定取样长度是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响，一般在一个取样长度内应包含５个以上的波峰和波谷。2）.评定长度ln：为了全面、充分地反映被测表面的特性，在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。评定长度可包括一个或多个取样长度。表面不均匀的表面，宜选用较长的评定长度。评定长度一般按5个取样长度来确定。3）.评定表面粗糙度的基准线：评定表面粗糙度的一段参考线。有以下两种：◆轮廓的最小二乘中线m：在取样长度内，使轮廓上各点至一条该线的距离平方和为最小。◆轮廓算术平均中线m：在取样长度内，将实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积相等的直线。即：F1+F2+…+Fn=G1+G2+…+Gn2.表面粗糙度的评定参数国家标准GB3505-83和GB/T1031-95中规定了6个评定参数，其中有关高度特性的参数3个，间距特性的参数有2个，形状特性参数有1个，其中高度参数是主要的。1）轮廓算术平均偏差Ｒa在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值，即:2）微观不平度十点高度Ｒz在取样长度内５个最大的轮廓峰高ypi平均值与5个最大轮廓谷深yvi平均值之和。3）轮廓最大高度Ｒy在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过轮廓最高点和最低点。Ry=︱ypmax︱+︱yvmax︱3.表面粗糙度代号及标注1）表面粗糙度的符号在图样上表示表面粗糙度的符号有三种：a为基本符号，表示表面可以用任何方法获得；b表示表面是用去除材料的方法获得的；c表示表面是用不去除材料的方法获得的。2)表面粗糙度的代号a1、a2处为粗糙度高度参数的允许值（μm）；b处标注加工方法、镀涂或其它表面处理；c处标出取样长度（mm）；d标出加工纹理方向符号；e处标出加工余量（mm）；f处标出间距参数值（mm）或轮廓支承长度率。3)表面粗糙度的标注◆标注时将其标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上，符号的尖端必须从材料外指向被注表面。◆高度参数：当选用Ra时，只需在代号中标出其参数值，“Ra”本身可以省略；◆当选用Rz或Ry时，参数和参数值都应标出；◆当所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上标注最大值或最小值。◆取样长度：如按国标选用，则可省略标注；◆表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由所采用的加工方法或其它因素形成，必要时才规定。§4.2表面粗糙度（参数值）的选择1.表面粗糙度（评定参数）的选择评定参数的选择：如无特殊要求，一般仅选用高度参数。推荐优先选用Ra值，因为Ra能充分反映零件表面轮廓的特征。以下情况下例外：◆当表面过于粗糙（Ra＞6.3μm）或过于光滑（Ra＜0.025μm）时，可选用Rz，因为此范围便于选择用于测量Rz的仪器测量。◆当零件材料较软时，因为Ra一般采用触针测量。◆当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小元件的表面，可选用Ry值。2.表面粗糙度（参数值）的选择表面粗糙度参数值的选择原则是：在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。一般原则：◆同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；◆摩擦表面比非摩擦表面要小；◆受循环载荷的表面要小；◆配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙度值都应小；◆同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。3.参数值的选用方法可用类比法来确定。一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但也不存在确定的函数关系。如机床的手轮或手柄。一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设形状公差为T，尺寸公差为IT，它们之间的关系可参照以下对应关系：若T≈0.6IT，则Ra≤0.05IT；Rz≤0.2ITT≈0.4IT，则Ra≤0.025IT；Rz≤0.1ITT≈0.25IT，则Ra≤0.012IT；Rz≤0.05ITT＜0.25IT，则Ra≤0.15T；Rz≤0.6T§4.3表面粗糙度的测量◆比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。◆光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。常用于测量Rz为0.5～60μm。◆干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。可测量Rz和Ry值。◆针描法：利用触针直接在被测表面上轻轻划过，从而测出表面的粗糙度的Ra值。◆印模法:利用石腊、低熔点合金或其它印模材料，压印在被测零件表面，放在显微镜下间接地测量被测表面的粗糙度。适用于笨重零件及内表面。第五章光滑极限量规§5.1基本概念◆光滑极限量规是一种无刻度的专用检验工具，用它来检验工件时，只能确定工件是否在允许的极限尺寸范围内，不能测量出工件的实际尺寸。◆光滑工件尺寸的检测方法：用极限量规用通用量具或仪器◆光滑极限量规的特点：结构简单，使用方便，测量可靠，在大批量生产中广泛应用。◆检验孔径的光滑极限量规—塞规塞规的“通规”：按被测孔的最大实体尺寸制造。塞规的“止规”：按被测孔的最小实体尺寸制造。◆检验轴径的光滑极限量规—环规（卡规）卡规的“通规”：按被测轴的最大实体尺寸制造。卡规的“止规”：按被测轴的最小实体尺寸制造使用时：通规与止规联用。通规通过被测工件，止规通不过被测工件，被测工件合格。◆量规的分类：（按使用用途）工作量规：在工件制造过程中，生产工人进行检验时所用量规。通规“T”止规”Z”检验量规：验收工件时所用量规。校对量规：轴用工作量规在制造和使用过程中的检验量规。“校通—通”“TT”：检验轴用量规”通规“的量规；“校止—通”“ZT”：检验轴用量规”止规“的量规；“校通—损”“TS”：检验轴用量规”通规“磨损极限的量规。推荐：工人使用新的或磨损较少的工作量规的“通规”；检验部门应用与工人相同型式已磨损较多的工作量规的“通规”。§5.2泰勒原则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。孔：D作用≥Dmin，D实际≤Dmax轴：d作用≤dmax，d实际≥dmin第六章滚动轴承的公差与配合§6.1概述轴承的作用及分类：作用：轴承是一种传动支承部件，它既可以用于支承旋转的轴，又可以减少轴与支承部件之间的摩擦力，广泛地用于机械传动中。分类：按滚动体结构：球轴承、滚子轴承、滚针轴承按承受载荷形式：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承2．滚动轴承的组成：滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。3．滚动轴承的安装形式：外圈与箱体上的轴承座配合，内圈与旋转的轴颈配合。通常外圈固定不动——外圈与轴承座为过盈配合；内圈随轴一起旋转——内圈与轴也为过盈配合。考虑到运动过程中轴会受热变形延伸，一端轴承应能够作轴向调节；调节好后应轴向锁紧。4．滚动轴承的结构特点：◆滚动轴承是一种标准件。◆有内外两种互换性。◆滚动轴承的精度要求很高。5．有关滚动轴承的国标规定：滚动轴承的国家标准不仅规定了滚动轴承本身的尺寸公差、旋转精度（跳动公差等）、测量方法，还规定可与滚动轴承相配的箱体孔和轴颈的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。§6.2．滚动轴承的精度等级1.滚动轴承按其内外圈基本尺寸的公差和旋转精度分为五级：（其名称和代号由低到高）普通级/P0、高级/P6、/P6x、精密级/P5、超精密级/P4、最精密级/P2（GB/T272-1993）。凡属普通级的轴承，一般在轴承型号上不标注精度等级代号(注意与教材P113老国标比较。GB307.3-1984)。2、滚动轴承精度等级的选择：主要考虑以下几点：机器功能对轴承部件的旋转精度要求。一般这样选取（具体参见教材P114表6—1）：◆/P0：用于旋转精度要求不高的一般机构中。◆/P6、/P5、P4：用于旋转精度要求较高或转速较高的机构中。◆/P2：用于高精度、高转速的特别精密部件上。转速的高低：转速高时，由于与轴承配合的旋转轴或孔可能随轴承的跳动而跳动，势必造成旋转的不平稳，产生振动和噪音。因此，转速高时，应选用精度高的轴承。基本尺寸：滚动轴承的基本尺寸是指滚动轴承的内径d、外径D和轴承宽度B。滚动轴承的旋转精度：是指轴承内外圈的径向跳动公差；轴承内、外圈的端面对内孔轴线的端面跳动公差等。轴承的配合尺寸：指轴承内、外圈在其单一平面内的平均直径。外径：Dmp=（Dsmax+Dsmin）/2内径：dmp=（dsmax+dsmin）/2Dsmax、Dsmin为加工后测得的最大、最小单一外径。dsmax、dsmin为加工后测得的最大、最小单一内径。§6.3滚动轴承内径、外径的公差带及其特点：由于轴承内、外圈均为薄壁结构，制造和存放易变形，但在装配后能够得到矫正。为了便于制造，允许有一定的变形。◆国家标准对轴承内径和外径尺寸公差作了两种规定：一.是规定了内、外径尺寸的最大值和最小值所允许的偏差，即单一内、外径偏差，其目的是为了限制变形量；二.是规定了内、外径实际尺寸的最大值和最小值的平均值偏差，即单一平面平均内、外径偏差，目的是用于轴承的配合。二者应符合国家标准。由于滚动轴承是标准件，所以外圈与壳体孔的配合采用基轴制；内圈与轴的配合采用基孔制。虽然轴承内圈与轴的配合是基孔制，但滚动轴承内圈所有公差等级的公差带都在零线的下方且上偏差为零。其主要原因是轴承配合的特殊要求。在大多数情况下，轴承的内孔要随轴一起转动，两者之间的配合必须有一定的过盈。而且量又不能太大。轴承内、外径公差带的特点：所有公差带都单向偏置在零线下方，即上偏差为0，下偏差为负值。§6.4滚动轴承与轴和壳体孔的配合及其选择1.轴和壳体孔的尺寸公差带与滚动轴承相配合的孔、轴的公差等级与轴承的公差等级密切相关。一般与/P6、/P0轴承配合的轴，其公差等级多为IT5~IT7，箱体孔多为IT6~IT8等。2．配合性质的选择：轴承配合性质的选择即是确定与轴承相配合的轴颈和轴承座的基本偏差代号。选择轴承配合性质的依据是：轴承内外圈所受的负载类型、轴承所受负载的大小、轴承的工作条件、与轴承相配合的孔和轴的材料和装卸要求等。负载类型：局部负载：作用于轴承上的合成径向负载与套圈相对静止，即负载方向始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上。通常采用小间隙配合或过渡配合。循环负载：作用于轴承上的合成径向负载与套圈相对旋转，即合成径向负载顺次作用在套圈的整个圆周上。通常采用过盈或较紧的过渡配合。摆动负载：作用于轴承上的合成径向负载与所承载的套圈在一定区域内相对摆动，即合成径向负载经常变动地作用在套圈滚道的小于180°的部分圆周上。负载的大小：轴承在负载的作用下，套圈会发生变形，使配合面受力不均匀，引起松动。因此，受重负载时配合应紧些，受轻负载时配合应松些。一般地，负载如下分类：轻负载：P≤0.07C正常负载：0.07C＜P≤0.15C重负载：P＞0.15C其中：C为轴承的额定负载，数据可以从有关手册中查找。工作温度：轴承旋转时，套圈的温度经常高于相邻零件的温度。轴承的内圈可能因热胀而使配合变松；外圈会因热胀而使配合变紧。选择配合时应考虑温度的影响。3．形位公差及表面粗糙度的确定：为了保证轴承的正常运转，除了正确地选择轴承与轴颈及箱体孔的公差等级及配合外，还应对轴颈和箱体孔的形位公差及表面粗糙度提出要求。形状公差：主要是轴颈和箱体孔的表面圆柱度要求。位置公差：主要是轴肩端面的跳动公差。表面粗糙度：表面粗糙度值的高低直接影响着配合质量和连接强度，因此，凡是与轴承内、外圈配合的表面通常都对表面粗糙度提出较高的要求。具体选择参见教材P139相应表格。4、在装配图上的标注：在装配图上，不用标注轴承的公差等级代号，只需标注与之相配合的轴承座及轴颈的公差等级代号。5、在零件图上的标注：在零件图上，应标注以下参数：A、尺寸公差B、形状公差C、位置公差D、表面粗糙度第七章尺寸链§7.1概述基本要求基本内容：尺寸链的基本概念、组成、分类、尺寸链的建立与分析，尺寸链的计算。重点内容：尺寸链的建立与分析及基本计算。难点内容：尺寸链的建立与分析基本技能：通过本章节的学习能进行尺寸链的初步分析和计算，并逐步建立机构精度设计的概念。1.尺寸链的基本概念在设计机械零部件各要素的几何精度的同时，需要通过综合分析计算来协调和保证零部件的整体精度的要求。合理规定各要素的尺寸精度和形位精度，进行几何精度综合分析计算可以运用尺寸原理和相应的分析计算方法。在一个零件或一台机器的结构中，总有一些相互联系的尺寸，这些相互联系的尺寸按一定顺序连接成一个封闭的尺寸组，称为尺寸链。如图。其特性有二：封闭性——组成尺寸链的各个尺寸按一定顺序构成一个封闭系统；相关性——其中一个尺寸变动将影响其他尺寸变动。2.尺寸链的组成构成尺寸链的各个尺寸称为环。尺寸链的环分为封闭环和组成环。封闭环:加工或装配过程中最后自然形成的那个尺寸。如上图中的x、B0和A0。组成环:尺寸链中除封闭环以外的其他环。根据它们对封闭环影响的不同，又分为增环和减环。与封闭环同向变动的组成环称为增环，即当该组成环尺寸增大（或减小）而其它组成环不变时，封闭环也随之增大（或减小），如上图a中的D；与封闭环反向变动的组成环称为减环，即当该组成环尺寸增大（或减小）而其他组成环不变时，封闭环的尺寸却随之减小（或增大），如上图a中的d。3.尺寸链的分类按应用场合分：装配尺寸链、零件尺寸链、工艺尺寸链。按各环所在空间位置分：线性尺寸链、平面尺寸链、空间尺寸链。尺寸链中常见的是直线尺寸链。平面尺寸链和空间尺寸链可以用坐标投影法转换为直线尺寸链。按各环尺寸的几何特性分：长度尺寸链、角度尺寸链。本章重点讨论长度尺寸链中的线性尺寸链。4.尺寸链的建立与分析确定封闭环查找组成环判断增减环1）确定封闭环在装配尺寸链中，封闭环就是产品上有装配精度要求的尺寸。如同一部件中各零件之间相互位置要求的尺寸或保证相互配合零件配合性能要求的间隙或过盈量。零件尺寸链的封闭环应为公差等级要求最低的环，一般在零件图上不进行标注，以免引起加工中的混乱。工艺尺寸链的封闭环是在加工中最后自然形成的环，一般为被加工零件要求达到的设计尺寸或工艺过程中需要的余量尺寸。加工顺序不同，封闭环也不同。所以工艺尺寸链的封闭环必须在加工顺序确定之后才能判断。一个尺寸链中只有一个封闭环。在确定封闭环之后，应确定对封闭环有影响的各个组成环，使之与封闭环形成一个封闭的尺寸回路。在建立尺寸链时应遵守“最短尺寸链原则”，即对于某一封闭环，若存在多个尺寸链时，应选择组成环数最少的尺寸链进行分析计算。5.查找组成环组成环是对封闭环有直接影响的那些尺寸，与此无关的尺寸要排除在外。一个尺寸链的环数应尽量少。查找装配尺寸链的组成环时，先从封闭环的任意一端开始，找相邻零件的尺寸，然后再找与第一个零件相邻的第二个零件的尺寸，这样一环接一环，直到封闭环的另一端为止，从而形成封闭的尺寸组。在尺寸链线图中，常用带单箭头的线段表示各环，箭头仅表示查找尺寸链组成环的方向。与封闭环箭头方向相同的环为减环，与封闭环箭头方向相反的环为增环。§7.2尺寸链的计算计算类型计算方法完全互换法解尺寸链计算公式举例1.计算类型正计算已知各组成环的极限尺寸，求封闭环的极限尺寸。这类计算主要用来验算设计的正确性，故又叫校核计算。反计算已知封闭环的极限尺寸和各组成环的基本尺寸，求各组成环的极限偏差。这类计算主要用在设计上，即根据机器的使用要求来分配各零件的公差。中间计算已知封闭环和部分组成环的极限尺寸，求某一组成环的极限尺寸、这类计算常用在工艺上。反计算和中间计算通常称为设计计算。2.计算方法完全互换法（极值法）：从尺寸链各环的最大与最小极限尺寸出发进行尺寸链计算，不考虑各环实际尺寸的分布情况。按此法计算出来的尺寸加工各组成环，装配时各组成环不需挑选或辅助加工，装配后即能满足封闭环的公差要求，即可实现完全互换。完全互换法是尺寸链计算中最基本的方法。大数互换法：该法是以保证大数互换为出发点的。生产实践和大量统计资料表明，在大量生产且工艺过程稳定的情况下，各组成环的实际尺寸趋近公差带中间的概率大，出现在极限值的概率小。采用概率法，不是在全部产品中，而是在绝大多数产品中，装配时不需要挑选或修配，就能满足封闭环的公差要求，即保证大数互换。其他方法：在某些场合，为了获得更高的装配精度，而生产条件又不允许提高组成环的制造精度时，可采用分组互换法、修配法和调整法等来完成。3.完全互换法解尺寸链的基本公式设尺寸链的组成环数为m，其中n个增环，m—n个减环，AO为封闭环的基本尺寸，Aｉ为组成环的基本尺寸，则对于直线尺寸链有如下公式：封闭环的基本尺寸A0=封闭环的极限尺寸A0max=A0min=封闭环的极限偏差ES0=EI0=封闭环的公差T0=4.校核计算举例校核计算的步骤是：根据装配要求确定封闭环；寻找组成环；画尺寸链线图；判别增环和减环；由各组成环的基本尺寸和极限偏差验算封闭环的基本尺寸和极限偏差。如图a所示的结构，已知各零件的尺寸：A1=30mm，A2=A5=5mm，A3=43mm，A4=3mm设计要求间隙A0为0．1～0．45mm，试做校核计算。解（l）确定封闭环为要求的间隙A0；寻找组成环并画尺寸链线图（上图b）；判断A3为增环，A1、A2、A4和A5为减环。、（2）封闭环的基本尺寸A0＝A3－（A1+A2+A4+A5）=43－（30+5+3+5）=0即要求封闭环的尺寸为0mm。（3）计算封闭环的极限偏差ES。＝ES3－（EI1+EI2+EI4+EI5）＝+0．18－（－0．13－0．075－0．04－0．075＝+0．50EI。＝EI3－（ES1+ES2+ES4+ES5）＝＋0．02mm－（0＋0＋0＋0）mm＝＋0．02mm（4）计算封闭环的公差T。＝T1+T1+T2+T3+T4+T5=0．13＋0．075十0．16＋0．075十0．04=0．48mm校核结果表明，封闭环的上、下偏差及公差均已超过规定范围。解：据题意，按尺寸A1、A2加工，则A3必须为封闭环，A2则为工序尺寸。A3=A1-A2A2=A1-A3=50-10=40mmES3=ES1-EI2EI2=ES1-ES3=0-0=0EI3=EI1-ES2ES2=EI1-EI3=-0.06-（-0.36）=+0.30mm故A2尺寸为40mm。6.分组互换分组互换法是把组成环的公差扩大N倍．使之达到经济加工精度要求，然后修完工后零件实际尺寸分成N组，装配时根据大配大、小配小的原则，按对应组进行装配，以满足封闭环要求。例如，设基本尺寸为ø18mm的孔、轴配合间隙要求为x=3～8μm，这意味着封闭环的公差T。=5μm，若按完全互换法，则孔、轴的制造公差只能为2.5μm。若采用分组互换法，将孔、轴的制造公差扩大四倍，公差为10μm，将完工后的孔、轴按实际尺寸分为四组，按对应组进行装配，各组的最大间隙均为8μm，最小间隙为3μm，故能满足要求。分组互换仅组内零件可以互换。7.修配法修配法是根据零件加工的可能性，对各组成环规定经济可行的制造公差，装配时，通过修配方法改变尺寸链中预先规定的某组成环的尺寸（该环叫补偿环），以满足装配精度要求。如图所示，将A1、A2和A3的公差放大到经济可行的程度，为保证主轴和尾架等高性的要求，选面积最小、重量最轻的尾架底座A2为补偿环，装配时通过对A2环的辅助加工（如铲、刮等）切除少量材料，以抵偿封闭环上产生的累积误差，直到满足A。要求为止。补偿环切莫选择各尺寸链的公共环，以免因修配而影响其他尺寸链的封闭环精度。修配法的优点也是既扩大了组成环的制造公差，又能得到较高的装配精度。主要缺点是增加了修配工作量和费用。8.调整法调整法是将尺寸链各组成环按经济公差制造，由于组成环尺寸公差放大而使封闭环上产生的累积误差，可在装配时采用调整补偿环的尺寸或位置来补偿。常用的补偿环可分为两种：固定补偿环：在尺寸链中选择一个合适的组成环作为