互换性习题答案.docx
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互换性习题答案
1、4互换性得意义及作用？
设计方面：
可以最大限度地采用标准件、通用件与标准部件，大大简化了绘图与计算工作,缩短了设计周期,加速产品更新.有利于计算机辅助设计与产品得多样化。
制造方面：
有利于组织专业化生产，便于采用先进工艺与高效率得专用设备，提高产品质量与生产率，降低制造成本.
装配过程：
提高装配质量，缩短装配周期。
使用维修方面:
缩短机器得维护时间，节约修护费用,提高机器得使用价值.
１—6 判断下面说法就是否正确。
（对或错以√或 × 表示）
（1）对大批量生产得同规格零件要求有互换性，单件生产则不必遵循互换性原则。
（×）
（2）遵循互换性原则将使设计工作简化，生产效率提高,制造成本降低，使用维修方便。
（√）
（3）标准化就是通过制定、发布与实施标准,并达到统一得过程，因而标准就是标准化活动得核心.（√）
1-7 填空:
（１）零部件具有互换性必须满足三个条件，即装配前不需要挑选，装配时不调整或修配，装配后满足使用要求。
（2）在生产中采用得分组装配法,就是在设计阶段就确定了得,它属于不完全互换。
（３）为了控制加工误差，在设计时需要规定公差,在制造时需要进行检测.
（４）保证互换性生产得基础就是标准化。
（５）R5系列中10～100得优先数就是１0、１６、２5、4０、63、100。
（6）优先数系R10系列中在1～10得进段中包含11个优先数。
它们分别为1、00,１、25，1、６0，2、00，2、5０,３、１5，4、００，５、00，6、３0，8、00，10、０0
第二章 习题
2—1 图样上给定得轴直径为。
根据此要求加工了一批轴，实测后得其中最大直径（即最大实际尺寸）为4５、0３3mm,最小直径（即最小实际尺寸）为 ４5、０00mｍ。
问加工后得这批轴就是否全部合格（写出不合格零件得尺寸范围）?
为什么？
这批轴得尺寸公差就是多少?
答:
轴直径得技术要求决定了轴得极限尺寸为ｍｍ与ｍm.所以轴合格条件为；依据题意，这批轴不能全部合格，不合格零件得尺寸为.一批轴得尺寸公差也就是由图纸设计阶段决定得,所以仍然为
2—2 在同一加工条件下,加工30H6孔与加工10０H6孔,应理解为前者加工困难还就是后者加工困难或者两者加工得难易程度相当?
加工5０ｈ7轴与加工5０m７轴，应理解为前者加工困难还就是后者加工困难或者两者加工得难易程度相当?
答：
在同一加工条件下，加工3０H6孔与加工１00Ｈ6孔应理解为前者加工困难;加工５0h7轴与加工50m7轴应理解为两者加工得难易程度相当.
2-3什么就是基准制？
选择基准制得根据就是什么?
在哪些情况下采用基轴制？
答：
基准制就是指以两个相配合得零件中得一个零件为基准件，并确定其公差带位置,而改变另—个零件（非基准件）得公差带位置，从而形成各种配合得—种制度。
国家标准中规定有基孔制与基轴制两种配合制度。
配合制得选择与功能要求无关,主要考虑加工得经济性与结构得合理性.
从制造加工方面考虑，两种基准制适用得场合不同;从加工工艺得角度来瞧，对应用最广泛得中小直径尺寸得孔,通常采用定尺寸刀具（如钻头、铰刀、拉刀等）加工与定尺寸量具（如塞规、心轴等）检验。
而一种规格得定尺寸刀具与量具，只能满足一种孔公差带得需要。
对于轴得加工与检验，一种通用得外尺寸量具,也能方便地对多种轴得公差带进行检验。
由此可见:
对于中小尺寸得配合，应尽量采用基孔制配合。
—4按给定得尺寸
mm（孔）与
mm（轴）加工孔与轴，现取出一对孔、轴，经实测后得孔得尺寸为６0、0３3mm，轴得尺寸为60、037mｍ。
试求该孔、轴得实际偏差以及该对孔、轴配合得实际盈、隙;并说明它们得配合类别。
答:
图纸得设计要求
孔得公差带与轴得公差带相互交叠，设计得就是过渡配合.设计得
最大间隙；
最大过盈。
而取出得实际零件得孔得实际偏差;
轴得实际偏差；
这对实际得孔、轴配合因为轴得实际加工尺寸比孔大，所以就是过盈配合.
过盈量为０、0３3－0、0３7＝— 0、004mm。
2－５ 某一配合得配合公差Tｆ＝ 0、05０mｍ，最大间隙Xmax=+０、0３0ｍm，问该配合属于什么配合类别？
答：
因为
（1）
即
此时想求得Ｙmax，就必须判断绝对值内得正负。
情况1:
设Ymax就是真过盈，则应该为负，则由式
（1）知绝对值符号打开为正,所以可由式
（1）推导知
情况2:
假设Ymax不就是过盈就是间隙,我们在课堂上已经阐述过,此时它若就是间隙则一定为最小间隙，则由式
（1）知绝对值符号内就是最大间隙减去最小间隙,绝对值打开后仍为正.结果同情况1。
经过上述分析知，由,所以配合就是过渡配合。
２-6什么叫一般公差?
线性尺寸一般公差规定几级精度?
在图样上如何表示？
答:
一般公差就是指在车间得一般加工条件下可以保证得公差。
它就是机床设备在正常维护与操作情况下可以达到得经济加工精度.线性尺寸得一般公差得等级分精密级f、中等级m、粗糙级c、最粗级v;极限偏差都对称分布。
在图样上、技术文件上或相应得标准（如企业标准、行业标准等）中用标准号与公差等级符号表示.例如,选用中等级时,表示为GB18０4-ｍ 。
２-7写出与下列基孔（轴）制配合同名得基轴（孔）制配合,并从配合性质就是否相同得角度,说明它们能否相互替换？
（１）
;
（2）
；（3）
;（4）
；（5）
;（6）
答:
与本题相关得知识点回顾
同名配合：
基孔或基轴制中，基本偏差代号相当,孔、轴公差等级同级或孔比轴低一级得配合称同名配合。
所有基孔或基轴制得同名得间隙配合得配合性质相同.基孔或基轴制得同名得过渡与过盈配合只有公差等级组合符合国标在换算孔得基本偏差时得规定，配合性质才能相同。
即D≤500mｍ得〉IT８得K、M、N以及>IT7得P～ZC，还有Ｄ＞5００mm、D<3mm得所有Ｊ~ZＣ形成配合时，必须采用孔、轴同级。
D≤50０mm得≤ＩT8得Ｊ、K、M、Ｎ以及≤IＴ7得P～ZC形成配合时,必须采用孔比轴低一级.
国家标准规定得一般、常用与优先得公差带与配合、一般公差得规定以及公差与配合得选择，其中配合得选择包括基准制得选择,公差等级得选择,配合（即与基准件相配合得非基准件得基本偏差代号）得选择。
选择方法主要就是类比法。
应优先选用基孔制。
确定公差等级得基本原则就是，在满足使用要求得前提下,尽量选取较低得公差等级。
确定方法主要就是类比法。
配合得选择应尽可能地选用优先配合,其次就是常用配合，再次就是一般配合.如果仍不能满足要求，可以选择其她得配合.选择方法主要就是类比法。
要非常熟悉各类基本偏差在形成基孔制（或基轴制）配合时得应用场合。
（1）
；查表基本尺寸为5０mm，IT6=１6μｍ;IT5=11μｍ;查轴得基本偏差ei=9μm,则由基孔制知：
孔;轴
（2）
；查表基本尺寸为50mm,IT8＝39μm;查轴得基本偏差ｅi=９ μm，则由基孔制知：
孔;轴
同理其它几种，查表计算即可。
２－8已知20H７/m6得尺寸偏差为
按配合性质不变， 改换成基轴制配合,则２０M7/h6中孔、轴尺寸得极限偏差为多少?
答：
由题意可判断出基本尺寸2０mｍ得IＴ6=（0、021—0、0０8）=0、013μm;IT7＝0、02１μｍ；且由2０H7/m6
知就是过渡配合,配合公差。
若配合性质不变,改成基轴制配合为２０M7／h6时,轴为；孔为
0、008
0、021
轴
0
0、021
孔
0、013
0
轴
0、021
孔
相当于把基准线向下移动了２1μｍ
2-9已知配合4０H8／ｆ7，孔得公差为0、0３9mm，轴得公差为０、025mm，最大间隙Xｍax=+0、089ｍm。
试求:
（1）配合得最小间隙Xmiｎ、孔与轴得极限尺寸、配合公差并画公差带图解.
（2）40JS７、 ４0H７、40F７、40H１２得极限偏差。
（注：
按题目已知条件计算，不要查有关表格。
）
答：
由4０Ｈ8/f7知基孔制由ｍｍ可推出ｅi=－0、０５０ｍｍ，又Tｄ=0、025mｍ，则ｅs=—0、025mｍ。
公差带图解如下:
40JS7极限偏差：
应该为对称分布，由题意知IT7=２５ μm，所以
４0Ｈ7极限偏差：
应该下偏差为零,则
40Ｆ7极限偏差:
由轴得条件镜像孔得偏差知
４０H1２极限偏差:
应该下偏差为零，则.计算过程如下：
IT12=1６０i；;；
IT12＝１60i=１６0×1、558７=2４9、3９2 μm≈0、２5 mm
２-10 查表并计算下列四种配合得孔、轴极限偏差;配合得极限盈、隙;配合公差Tf；并说明基准制及配合性质。
（1）
；
（2）
；（3）
;（4）
答:
自己查表完成。
2-11有下列三组孔与轴相配合,根据给定得数值,试分别确定它们得公差等级,并选用适当得配合。
（１）配合得基本尺寸=25ｍm，Xｍaｘ = +0、０86mm,Ｘmiｎ= +0、０２0mｍ。
（2）配合得基本尺寸＝40ｍm，Ｙmaｘ=–０、07６mm,Ｙmin =–0、03５mm。
ﻫ（3）配合得基本尺寸=6０mm,Ymax =–０、032mm,Xmax=+0、0４6mm。
答：
（1）已知：
配合得基本尺寸=25mm,Xmａx=+０、086ｍm，Xmｉｎ=＋0、０20mm。
允许得间隙公差:
Tx＝[Ｘmax]－［Xmｉn］=｜86-2０|=６6 μm
按工艺等价原则,TD=Ｔd=Tｘ／２=33 μm
若选定孔得公差为：
TD=IT8=3３μm,
若选定轴得公差为：
Td=IＴ7=21μｍ
则配合公差为:
Tf=ＴD+Tｄ=33+2１=54μm＜［Tx］=６６μm，可满足使用要求。
（2）（3）道理同此，同学们自己完成。
2－1２试验确定活塞与汽缸壁之间在工作时应有0、0４~0、097mm得间隙量。
假设在工作时要求活塞工作温度td＝15０℃，汽缸工作温度ｔD=10０℃,装配温度t=20℃，活塞得线膨胀系数αd=22
10—6 ／℃，汽缸得线膨胀系数αD=１2
10-6/℃，活塞与汽缸得基本尺寸为９5ｍｍ,试确定常温下装配时得间隙变动范围,并选择适当得配合。
答：
（1）首先计算由于热变形引起得间隙变动量
其中
则
负号说明工作间隙减小。
则
即X装配MＡX=0、277５mm；X装配ＭIN＝0、2205mｍ，由此可知,装配间隙应增大,并以此确定配合。
（2）确定基准制：
缸体与活塞配合采用基孔制。
（3）确定广义概念得孔与轴得公差等级
由于配合公差
设,查表基本尺寸95mm得IT6＝22μｍ，IT7=3５μm接近。
所以取孔与轴得公差差一级，即孔为7级,轴为6级。
（４）确定广义概念得孔与轴得基本偏差代号及公差带
因为基孔制，所以孔得基本偏差为Ｈ,公差代号为,且有最小装配间隙
，因此ｅｓ=－２20、5μm
查表轴得基本偏差为ｂ时，就是-２20 μm，最接近题意.所以轴为。
（５）配合代号为
（6）验算:
最小装配条件不满足要求。
（7）结果分析
在大批量生产方式下组织生产，一般规定仍可满足使用要求。
其中为实际极限盈隙与给定极限盈隙得差值。
则
都小于10％，说明选择得配合合适，可以满足生产要求。
2—1３某孔、轴配合,图样上标注为
现有一孔已加工成３0、0５0mm。
为保证原配合性质（即保证得到
得极限盈、隙）试确定与该孔配合得（非标准轴）轴得上下偏差。
答：
孔得极限尺寸;，而实际孔;
原配合性质如下图
则;
0、0５０—0、033=０、０１７ｍｍ
整体全部上移0、017mm，所以轴得极限尺寸为—0、０4１+０、017＝0、024mｍ；
-0、0２０+0、017=0、0０3mｍ;即轴为ｍm可以保证配合性质不变。
２－14配合公差Ｔf：
Ｔｆ=孔公差Tｈ+轴公差Ts（解释实质）
答:
配合公差Ｔf反映配合松紧得变化范围，即配合得精确程度,就是功能要求（即设计要求）;而孔公差Th与轴公差Ts又分别表示孔与轴加工得精确程度，就是制造要求（即工艺要求）。
通过关系式Tf= 孔公差Tｈ+ 轴公差Ts将这两方面得要求联系在一起。
若功能要求（设计要求）提高，即Tf减小，则（Ｔｈ+Ｔs）也要减小，结果使加工与测量困难,成本增加。
这个关系式正好说明“公差”得实质，反映零件得功能要求与制造要求之间得矛盾或设计与工艺得矛盾。
配合公差带有大小与位置两个特性。
大小由配合公差值决定,表示配合得精度；位置由极限间隙或过盈决定，表示配合得松紧。
对于一批装配零件来说,其中得任何一对孔、轴配合，不就是间隙配合就就是过盈配合。
１ 形位公差项目分类如何？
其名称与符号就是什么？
答：
形位公差项目共有14种。
形状公差就是对单一要素提出得要求,因此，没有基准要求；位置公差就是对关联要素提出得要求,因此，在大多数情况下都有基难要求.对于线轮廓度与面轮廓度，若无基准要求，则为形状公差；若有基准要求则为位置公差。
形位公差得项目与符号见下表1。
被测要家、基准要素得标注要求及其她附加符号见表2。
表1
公差
特征
符号
有无基准要求
形状
形状
直线度
—
无
平面度
□
无
圆度
○
无
圆柱度
无
形状或位置
轮廓
线轮廓度
无或有
面轮廓度
无或有
位置
定向
平行度
//
有
垂直度
┴
有
倾斜度
有
定位
位置度
有或无
同轴（同心）度
有
对称度
有
跳动
圆跳动
有
全跳动
有
表2
说明
符号
说明
符号
被测要素得标注
直接
最大实体要求
加字母
最小实体要求
基准要素得标注
可逆要求
基准目标得标注
延伸公差带
理论正确尺寸
自由状态（非刚性零件）
包容要求
全周轮廓
４－2形位公差带与尺寸公差带有何区别?
形位公差得四要素就是什么?
答:
尺寸公差带——允许零件尺寸加工误差变动得范围，称为尺寸公差带。
形位公差带——就是用来限制被测实际要素变动得区域，它就是形位误差得最大允许值.
形位公差包括形状公差与位置公差。
形状公差就就是被测实际要素在形状上相对理想要素所允许得最大变动量，就是为了限制形状误差而设置得,一般用于单一要素;位置公差就是关联实际要素得位置对基准所允许得变动量,就是来限制位置误差得。
尺寸公差就是用来限制零件实际尺寸得大小得,而形位公差就是用来限制零件被测要素得实际形状与位置得变动范围。
形位公差得四要素就是：
形状、大小、方向与位置。
公差原则就是处理尺寸公差与形位公差之间相互关系得原则。
尺寸公差与形位公差都反映在一个零件得同一个或几个要素上，一般情况下，它们彼此独立又相互依存，在一定得条件下还可以相互转换。
尺寸公差与形位公差不允许相互转换时为独立原则，此时图样上无任何附加得标记，尺寸公差与形位公差相互独立．互不关联，相互之问无任何补偿关系.分别满足各自要求。
允许相互转换时为相关原则,相关原则又可分为:
包容原则、最大实体原则、最小实体原则及可逆要求。
概括地说，形位公差与尺寸公差得关系，可以总结为独立原则与实体相关原则。
4—3形位公差得研究对象就是什么，如何分类,各自得含义就是什么？
答：
形位公差得研究对象就是零件得几何要素,它就是构成零件几何特征得点、线、面得统称。
其分类及含义如下:
（1）理想要素与实际要素
具有几何学意义得要素称为理想要素。
零件上实际存在得要素称为实际要素，通常都以测得要素代替实际要素.
（2）被测要素与基准要素
在零件设计图样上给出了形状或（与）位置公差得要素称为被测要素。
用来确定被测要素得方向或（与）位置得要素，称为基准要素。
（3）单一要素与关联要素
给出了形状公差得要素称为单一要素.给出了位置公差得要素称为关联要素.
（4）轮廓要素与中心要素
由一个或几个表面形成得要素,称为轮廓要素。
对称轮廓要素得中心点、中心线、中心面或回转表面得轴线，称为中心要素。
4—18图４－2所示零件标注得位置公差不同,它们所要控制得位置误差区别何在？
试加以分析说明。
a） ｂ） c）
图4－２ 习题４—18
答：
a图表示被测端平面必须位于距离为公差值0、03ｍｍ且垂直于基准轴线得两平行平面之间得区域；
b图标注错误，应该把公差数值前得符号“φ”去掉,正确后表示被测端平面在围绕基准轴线旋转一周时（零件与测量仪器之间没有相对轴向位移），在任一测量平面内得轴向跳动量均不得大于0、03mm，其公差带就是在与基准同轴得任一半径位置得测量圆柱面上距离为０、０3ｍm得两圆之间得区域;
c图表示被测端平面在零件与测量仪器之间作相对位移下,围绕基准轴线旋转若干周时，此时在被测端平面上各点间得示值差均不得大于０、0３，测量仪器或零件得相对位移必须垂直于基准轴线得方向。
其公差带就是在与基准轴线垂直得,且距离为0、03mm得两平行平面之间得区域。
通过上述得分析可知:
a图得垂直度并没有要求该端平面得平面度要求；ｂ图得端面圆跳动并没有要求端平面垂直于基准轴线；c图得端面全跳动公差带可以综合控制端面对基准轴线得垂直度与平面度误差。
4—2３指出图4-7中形位公差得标注错误，并加以改正（不允许改变形位公差得特征符号）。
图４—7习题４—23
答：
1垂直度0、05mm不应有基准B;
２圆跳动0、０2mm事实上已经可以包含柱度公差0、018mm，若想严格控制柱度公差也可以单独标出，但就是数值应该远远小于0、02mm，图示得两者数值太接近,所以柱度公差0、018ｍm已经不起作用;
3圆度公差0、０1mm、直线度０、02mm与跳动公差0、０５mｍ得联合公差指引线应垂直于内圆锥表面;且圆度公差不应有基准；跳动公差应该有基准B;
4平行度公差0、03ｍm应该有基准A。
请同学们根据上述得错误分析自己在图中改正。
4-2６改正图2-7中各项形位公差标注上得错误（不得改变形位公差项目）.
图４—１０ 习题4—26
答：
改正：
4－27 试将下列技术要求标注在图4-11上
（１）φd圆柱面得尺寸为φ３00-0、025ｍm,采用包容要求,φD圆柱面得尺寸为φ500-0、0３9mm,采用独立原则。
（２）φd表面粗糙度得最大允许值为Ra＝１、25μm，φD表面粗糙度得最大允许值为Ｒa =２μm。
（3）键槽侧面对φＤ轴线得对称度公差为0、0２mm。
（４）φD圆柱面对φｄ轴线得径向圆跳动量不超过0、03 mm,轴肩端平面对φｄ轴线得端面圆跳动不超过0、0５mm。
图4—11习题4-27
４-2８如图4—12所示,被测要素采用得公差原则就是_＿，最大实体尺寸就是_＿mm，最小实体尺寸就是_＿mm，实效尺寸就是__mm，当该轴实际尺寸处处加工到20 mｍ时,垂直度误差允许值就是＿_mm，当该轴实际尺寸处处加工到φ１9、98ｍｍ时,垂直度误差允许值就是＿＿mm。
图４—1２习题4－2８
答：
包容要求 φ20 φ19、98φ20、0１ 0 φ0、01
4－2９如图4-13所示,要求：
（1）指出被测要素遵守得公差原则.
（2）求出单一要素得最大实体实效尺寸,关联要素得最大实体实效尺寸。
（3）求被测要素得形状、位置公差得给定值,最大允许值得大小。
（4）若被测要素实际尺寸处处为φ19、９7mm,轴线对基准Ａ得垂直度误差为φ0、09mm，判断其垂直度得合格性，并说明理由。
图4－1３习题4－29
答:
（1）被测要素遵守最大实体要求.
（2） 单一要素得实效尺寸=φ２0、02mm
要素得实效尺寸＝φ20、05mｍ
（３） 直线度公差得给定值为φ0、02mｍ,垂直度公差得给定值为φ0、０5ｍm。
直线度误差得最大允许值为φ０、1２ｍｍ,垂直度误差得最大允许值为φ0、1５mm。
（4）此时允许得垂直度误差为:
０、03＋０、０5=０、08＜0、09,故不合格。
5-4表面粗糙度得基本评定参数有哪些?
简述其含义。
答:
有轮廓算术平均偏差Ra;微观不平度十点高度RZ；轮廓最大高度Ry;轮廓微观不平度得平均间距Sm.
0、011
0、041
轴
0
0、046
孔
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