Transcript 2.互换性的作用 - 吉林大学机械科学与工程学院

课程名称：
机械精度设计基础
吉林大学机械科学与工程学院
机械精度设计教学组
课程性质：技术基础课
必修课！学分2.0
课程设置：
1.课堂理论教学2-14周，30学时，闭卷考试
2.实验教学，4个实验分三次
实验项目
实验学时
实验地点
1.尺寸误差测量
4/3学时
机械材料馆538
2.表面粗糙度测量
2/3学时
机械材料馆538
3.形位误差测量
2学时
工科基地112
4.齿轮精度检测
2学时
机械材料馆543
教材：
1.陈晓华 编《机械精度设计与检测第二版》
主要参考书：
《机械精度设计与检测（第二版）》参考文献
[1]、[2]
教师：陈晓华 电话：13504409488
email: [email protected]
第一章
绪 论
机械的运动设计
机
械
设
计
机械的结构设计
机械的精度设计
本课程主要研究
§1-1 机械精度设计的研究对象
一.互换性
二.公
差
三.检
测
1.互换性定义：（广义）
互换性是指一种产品、过程或服务代替
另一种产品、过程或服务，能满足同样要求
的能力。
对于机械行业，通常是指同一规格的一
批零（部）件，按规定的技术要求制造或装
配，彼此能够互相替代使用，而且效果相同
的性能。 如图
所示的圆柱齿轮减速器！
2.互换性的作用：
1） 在制造方面，有利于专业化生产，有利
于采用先进工艺和高效率的专用设备，从而
提高产品质量，降低生产成本。
2） 在设计方面，可最大限度地采用标准件
（如平键、螺栓、螺母、垫片）、标准部件
（如滚动轴承），可大大简化绘图和计算工
作，缩短设计周期，有利于计算机辅助设计
（CAD)和产品品种多样化。
3）在使用和维修方面，零部件具有互换性，
能及时更换损坏了的零部件，提高机器的使
用价值。
互换性原则作用多多！因此，已成为现
代机械制造业中一个普遍遵守的原则！
但是！
并不是所有情况下都要采用互换性原则，
在单件、小批量生产中，有时采用单个配置
经济性更好！这时，零件虽不能互换，但也
有精度设计与检测的要求。
3.互换性的分类：
完全互换性
互换性
不完全互换性
完全互换性： 不挑、不选、不修、不调！
不完全互换性：附加挑选或调整零（部）件!
分组装配法
调整装配法
不完全互换性种类：
修 配 法
大数互换法
公差定义：
几何量允许的变动量叫做公差。
公差标注在图纸上，用来控制制造误差！
尺寸公差
公差
几何公差
表面粗糙度
公差是互换性生产的保证！在满足功能要求
的前提下，公差应尽量规定的大些！
经济！
检测定义：
检测是检验与测量的统称。
为了保证机械零件的几何精度，零件加工
完后必须对其几何量加以检测，以保证零件
符合设计要求！
检验的特点：能确定几何量是否合格，但
得不到具体的数值。
测量的特点：能获得几何量的具体数值！
检测是实现互换性生产的手段和措施！！
§1-2 标准化与优先数系
一.标准与标准化
二.优先数系及优先数
1.标准的定义：
标准是指在一定范围内使用的统一规定，
是“为了在一定范围内获得最佳秩序，经协
商一致制定，并由公认机构批准，共同使用
和重复使用的一种规范性文件。”
标准是互换性生产的基础，是人们活动的
依据！
机械行业主要采用的标准有国际标准（ISO)、
国家标准（GB、GB/T)、地方标准（DB)、行业标准
(JB/T、QC/T)、企业标准(Q/B,Q/HS)等！
标准是在不断更新的，保证使用最新颁布的
标准。
2.标准化的定义：
制定标准和贯彻执行标准的全过程，包
括标准制定、宣传贯彻、检验检测、认证、
监督检查标准等活动。
标准是在不断更新的，保证使用最新颁
布的标准。
标准里涉及很多数值！数值不能随便选！
1.数值传播规律：见图
螺栓公称直径一定
箱
盖
孔
直
径
箱
底
座
螺
纹
孔
直
径
加
工
孔
的
刀
具
尺
寸
测
量
工
具
的
尺
寸
附
件
的
尺
寸
垫
片
、
螺
母
的
尺
寸
2.优先数系：
GB/T 321—2005《优先数和优先数系》
规定采用十进制等比数列作为优先系列。
公比
qr  10
r
规定了5个系列： R5系列
R10系列
称为Rr系列 R20系列
R40系列
R80系列
r=5
r=10
r=20
r=40
基
本
系
列
r=80 补充系列
基本系列和补充系列具有如下规律：
1）延伸性
2）包容性与插入性
3）相对差比值不变性
后项 前项
 定值
前项
有利于分级分档，如R5系列：
1.6  1
 0.6
1
2.5  1.6
 0.6
1.6
4  2.5
 0.6
2.5
派生系列：
为了使优先数系具有更大的适应性，可
从Rr系列中，每逢p项取一个优先数组成新的
数列，称之为派生数列，记为Rr/p。
如：R10/3是R10 数列中，每逢3项取一
个优先数而形成，例如：
1.00
2.00
4.00
8.00
1.25
1.60
2.50
3.15
5.00
6.30
10.00
12.5
首项取值不同，所得派生数列也不同！
数系选择原则：
由疏到密，按照R5、R10、R20、R40的顺
序选取，以免规格过多。
先基本后补充，必要时
用派生！
3.优先数：
优先数系中的数值称为优先数。
优先数一般为无理数，根据精度要求，
有3种取法：
1）计算值： 取5位有效数字，用于精确计算
2）常用值： 取3位有效数字，为通常所用值
3）化整值： 取2位有效数字，一般不宜选用
化整值不可随便化整，应遵循GB/T
19764—2005《优先数和优先数化整值系列的
选用指南》的规定。
§1-3 几何量测量的基本知识
几何量的测量是为了确定被测几何量的
量值而进行的实验过程。
一.测量值
任何几何量的测量值x，都可由表征
几何量的数值q和该几何量的计量单位E的乘
积来表示，即
x  qE
q—数值，E—计量单位
如：用卡尺测得一直径   400 .3mm
q  400.3 E  1mm
则： x  
任一测得值都由两部分组成：
x  真值  测量误差
一个完整的测量过程应包括4个要素：
测
被测对象
量
计量单位
过
程
测量方法
四
要
测量精度
素
实际的测量中，应该选择适当的检测仪
器，采用正确的测量方法，尽量减小测量误
差，以使测量值趋近于真值。
二.量值的传递及量块
长度量值
量
值
角度量值
长度量值由国家基准波长开始，可通过
两个平行系统（线纹量具、端面量具）平行
向下传递。
线纹量具指的是具有刻度的量具。线纹
量具的特点是可知被测量的具体数值。线纹
量具的精度分为1、2、3等。1等精度最高
线纹量具主要有卡尺、千分尺、高度尺。
端面量具得不到具体测量值，只能判断产
品是否合格。
端
面
量
具
量块
量规
国产成套量块的规格有：91块、83块、46
块、38块等几种规格。
量块的使用分级和分等
量块的分级：
JJG 146—2003将量块按制造精度分为5
级：0、 k（校准级）、 1、2、3级，共5
个等级。量块的分“级”主要靠量块的极
限偏差、平面度、粗糙度及量块的研合性
等指标划分。
量块的分等：
JJG 146—2003 将量块按检定精度由
高到低分为1—5共5等。量块的分“等”主
要是根据量块长度的测量不确定度、长度
变动量允许值、平面平行性允许偏差和研
合性等指标分。
量块组合成某一公称尺寸：
不超过4块，采用去尾数法。
如采用83块一套的量块，组成36.375mm
尺寸。（查教材附表1—3）
36.375
 1.005
35.37
 1.37
34
第一块 1.005mm
第二块 1.37mm
4
30
第三块 4mm
 30
0
第四块 30mm
三.计量器具的技术性能指标
计量器具的技术性能指标是选择和使用
计量器具的依据。
1.刻度间距
1—2.5mm
2.分度值
3.示值范围
4.计量器具测量范围和量程
四.测量方法
测量方法可以从多个角度分类！
1.按所测几何量是否为被测几何量分
（1）直接测量法
（2）间接测量法
2.按测量值是否为被测几何量的整体量值分
（1）绝对测量法
（2）相对测量法（比较测量法）
3.按被测表面是否与测量头接触分
（1）接触测量法
（2）非接触测量法
4.按同时被测几何量的多少分
（1）单项测量
（2）综合测量
5.主动测量和动态测量
（1）主动测量（在线测量）
（2）动态测量： 如：电动轮廓测量仪
作业：
教材P9，1-2,1-5,1-7,1-9
按时交作业，过后不收，作业
质量计入平时成绩！
电动轮廓仪
齿轮配对机