1、完整word版互换性与技术测量知识点互换性与技术测量知识点第 1章 绪言互换性是指在同一规格的一批零、部件中任取一件,在装配时不 需经过任何选择、修配或调整,就能装配在整机上,并能满足使用性 能要求的特性。互换性应具备的条件:1装配前不换 装配时不调整或修配 装配后满足使用要求按互换性程度可分完全互换(绝对互换)与不完全互换(有限互 换)。按标准零部件和机构分外互换与内互换。互换性在机械制造中的作用1.从使用方面看:节省装配、维修时间,保证工作的连续性和持 久性,提高了机器的使用寿命。2.从制造方面看:便于实现自动化流水线生产。装配时,由于零 部件具有互换性,不需辅助加工和修配,可以减轻装配工
2、的劳动量, 缩短装配周期。3.从设计方面看:大大减轻设计人员的计算、绘图的工作量,简 化设计程序和缩短设计周期。 标准与标准化是实现互换性的基础。标准分类(1)按一般分:技术标准、管理标准和工作标准。(2)按作用范围分:国际标准、国家标准、专业标准、地方标准和企业标准 (3)按标准的法律属性分:强制性标准和推荐性标准。 国家强制性标准用代号“ GB”表示。 国家推荐性标准用代号“ GB/T ”表示。优先数系的种类( 1)基本系列 R5、R10、R20、R40( 2)补充系列 R80(3)派生系列 选用优先数系的原则按“先疏后密”的顺序。第 2章 测量技术基础 测量过程的四要素:测量对象、计量单
3、位、测量方法和测量精度。 测量仪器和测量工具统称为计量器具。计量器具分类按其原理、结构和用途分为 :(1)基准量具 (2) 通用计量器具( 3)极限量规类( 4)检验夹具 按测量值获得方式的的不同,测量方法可分为:1. 绝对测量和相对 (比较)测量法2. 直接测量和间接测量法 测量误差 : 测得值与被测量真值之差。基本尺寸相同用 评定 比较测量精度高低基本尺寸不相同用 评定1)绝对误差测得值与被测量真值之差x x02)相对误差测量的绝对误差的绝对值与被测量真值之比|x x0 | | | | | 100%x0 x0 x3)极限误差测量的绝对误差的变化范围。x0 x lim随机误差 不可消除,只能
4、减小 按误差性质可分 系统误差 可消除粗大误差剔除 控制几何参数的技术规定就称 “公差”,实际参数允许的最大变动量。 误差在加工过程中产生区别公差由设计人员确定 联系:公差是误差的最大允许值。第3章 孔、轴结合尺寸精度设计与检测 标准规定, 图样上的尺寸以毫米为单位时, 不需标注单位的名称或符 号。(1)公称尺寸是指设计给定的尺寸 (孔: D、轴: d ) 。(2)实际尺寸是指零件加工后通过测量获得的某一尺寸 ( Da da)(3)极限尺寸是指允许尺寸变化的两个极端值。其中允许的最大尺寸为上极限尺寸(最大极限尺寸)( Dmax dmax );允许的最小尺寸为下极限尺寸(最小极限尺寸)( Dmi
5、n dmin )。 公称尺寸 D,d和极限尺寸 Dmax, Dmin ;dmax,dmin ,是设计给定的 实际尺寸 Da, da,是通过测量得到的。实际尺寸合格条件为(4)尺寸偏差(简称偏差) 是指某一尺寸 (极限尺寸、实际尺寸等 ) 减其公称尺寸所得的代数差。 尺寸偏差分为极限偏差和实际偏差。 (注 标时除“ 0”外必须带符号)对极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差为极限偏差。孔、轴实际偏差实际偏差合格条件为(5)尺寸公差(简称公差)是指允许尺寸的变动量。 孔: TD = | Dmax D min| = | (Dmax- D) (D min- D|= | ESEI | 轴: Td =| dma
6、x dmin |= |es ei|偏差与公差区别:1偏差是代数值 ,有正负符号;而公差则是绝对值,不带符号(尺寸 公差不能为零)。2偏差有基准 公称尺寸为基,公差无基准 。3偏差影响配合松紧,公差影响配合精度。4实际偏差是对单个零件的判断,公差是对一批零件的判断。 公差带图由零线和公差带两部分组成。(6)标准公差是指国家标准所规定的任一公差值。 基本偏差是指国家标准所规定的上极限偏差或下极限偏差, 它一般为 靠近零线或位于零线的那个极限偏差。配合是指公称尺寸相同的,相互结合的孔和轴公差带之间的关系。间隙配合 孔的公差带在轴的公差带之上的配合。 配合的分类 过盈配合 孔的公差带在轴的公差带之下的
7、配合。过渡配合 可能具有间隙或过盈的配合, 即公差带重叠(7)配合公差是指允许间隙或过盈的变动量,它等于配合的孔与轴 的公差之和。用符号 Tf 表示。配合制(基准制)是指同一极限制的孔和轴组成的一种配合制度。 配合制分基孔制和基轴制。基孔制配合的孔为基准孔 ,其代号为 H 基准孔的基本偏差为 EI = 0基轴制配合的轴为基准轴,其代号为 h 基准轴的基本偏差为 es = 0必须掌握的六个计算公式ESDmaxD ;es dmax d(1)EIDminD ;ei dmin d(2)TD=ESEI;T d es ei (3)Xmax( Ymin) ESei ;(4)Xmin( Ymax)EIes(5
8、)Tf = Xmax( Ymin) Xmin(Ymax) | TD Td (6)标准公差系列决定孔、轴公差带大小。 标准公差系列是由不同的公差等级和不同的孔、 轴公称尺寸的标准公 差值构成的。公差等级共 20 个等级,等级依次降低,公差数值依次增大,精度越 低。基本偏差系列决定孔、轴公差带位置。基本偏差是确定公差带相对零线位置的上偏差或下偏差, 一般为靠近 零线或位于零线的那个偏差。孔和轴各有 28 种基本偏差。各种基本偏差形成配合的特性 (1)AH与h和ah与H各形成 11种间隙配合。(2)JS、JN与h和js、jn与H 各形成 5种过渡配合。(3)PZC与h和pzc与H各形成 12种过盈配
9、合。 公差带用基本偏差的字母和公差等级数字表示,如 H7, f6 等。配合用相同公称尺寸与孔、轴公差带表示。孔、轴公差带写成分数形式, 分子为孔的公差带,分母为轴的公差带。( 1) 零件图上:在公称尺寸后注出公差带代号或注出上、 下偏差值, 或者同时注出公差带代号和上、下偏差值。(2) 装配图上:在公称尺寸后注出孔、轴配合代号,或者同时注出 孔、轴配合代号和孔、轴的极限偏差。(1)一般情况下应优先选用基孔制 (2)轴与公称尺寸相同的多孔配合,且配合性质要求不同的情况, 此时采用基轴制标准公差等级的选用原则: 在充分满足使用条件下, 考虑工艺的可能 性,应尽量选用精度较低的公差等级。孔的公差等级
10、比轴的公差等级低一级。若孔选 IT7,则轴选 IT6 。 配合种类的选用通常有计算法、试验法和类比法。 类比法是确定机械和仪器配合种类最常用的方法。第4章 几何精度设计与检测 几何误差是指零件加工后的实际形状、方向和相互位置与理想形状、 方向和相互位置的差异。 在形状上的差异称形状误差, 在方向上的差 异称方向误差,在相互位置上的差异称位置误差。 几何误差对零件使用性能的影响: 影响零件的功能要求2影响零件的配合性质3影响零件的自由装配几何误差的研究对象几何要素 构成零件几何特征的点、线、面称为几何要素。几何要素分类:1.按结构特征分:( 1)组成要素(轮廓要素)( 2) 导出要素(中心要素)
11、2.按检测关系分: (1) 被测要素 (单一要素 关联要素)(2)基准要素基准理想的基准要素。1. 几何公差的类型、几何特征及其符号如表 4.1所示。几何特征项目几何公差分为形状公差 (6项)、方向公差( 5 项)、位置公差( 6项) 和跳动公差( 2项)共四类( 19 项)。 其中形状公差是对单一要素提出的几何特征,因此,无基准要求。 方向公差、位置公差和跳动公差是对关联要素提出的几何特征, 因此, 在大多数情况下都有基准要求。2.几何公差的附加符号如表 4.2 所示单一基准基准种类 公共基准(组合基准)三基面体系 几何公差带有形状、大小、方向和位置四个要素。 几何公差带位置有浮动和固定两种
12、形式。1. 形状公差带 形状公差带是控制被测要素为线或面。形状公差有直线度、平面度、 圆度和圆柱度等主要几何特征项目。形状公差带的特点:不涉及基准,它的方向和位置均是浮动的,只能 控制被测要素形状误差大小。2. 方向公差带方向公差带是控制被测要素为线或面。 方向公差有平行度、 垂直度和 倾斜度等主要几何特征。 方向公差是指实际关联要素相对基准要素的 理想方向的允许变动量。因此,方向公差有基准。 被测要素为面对基准面面 被测要素为线对基准面基准线 被测要素为面对基准线4被测要素为线对基准线3.位置公差带 位置公差带是控制被测要素为点、线或面。位置公差主要有同心度、 同轴度、对称度和位置度等几何特
13、征。 位置公差是指实际关联要素相 对基准要素或基准和理论正确尺寸所确定的理想位置的允许变动量。 位置公差带的位置是固定的。4.轮廓度公差带 轮廓度公差带是控制被测要素为曲线或曲面。 轮廓度公差分线轮廓度 和面轮廓度公差两种几何特征。无基准要求的轮廓度公差为形状公 差,有基准要求的轮廓度公差为方向公差或位置公差。5.跳动公差带 跳动公差是按特定测量方法定义的综合的几何公差。 跳动公差带是控制被测要素为圆柱体的圆柱面、 圆柱端面, 圆锥体的 圆锥面和曲面等组成要素。跳动公差的基准为圆柱体或圆锥体的轴线。 跳动公差分圆跳动和全跳动。圆跳动分为径向圆跳动公差带、 轴向圆跳动公差带和斜向圆跳动公差 带。
14、全跳动公差分为径向全跳动和轴向全跳动公差带。 跳动公差带能综合控制同一被测要素的形状误差、 方向误差和位 置误差。例如径向圆跳动公差带可以同时控制同轴度误差和圆度误 差;径向全跳动公差带可以同时控制同轴度误差和圆柱度误差; 轴向 全跳动公差带可以同时控制端面对基准轴线的垂直度误差和平面度 误差。对某一被测要素给出跳动公差后, 若不能满足功能要素时, 则另 行给出形状、方向和位置公差, 其公差值应遵守形状公差小于方向公 差,方向公差小于位置公差,位置公差小于跳动公差的原则。 公差原则是指处理几何公差和尺寸公差之间关系应遵循的原则。 公差原则分为独立原则和相关原则。无:独立原则包容要求t 几何 和
15、 T 尺 之间的关系 最大实体要求有: 最小实体要求可逆要求1.体外作用尺寸( EFS) 孔的体外作用尺寸用符号 Dfe 表示D fe Da f 几何 d fe da f 几何2.体内作用尺寸 (IFS) 孔的体外作用尺寸用符号 Dfi 表示D fe Da f几何 dfe da f 几何3.最大实体状态( MMC )和最大实体尺寸( MMS)(1)最大实体状态 (MMC )是指实际要素在给定长度上处处位于 尺寸公差带内,并具有实体最大(即材料最多,重量最重)的状态。 ( 2)最大实体尺寸( MMS )是指在 MMC 状态下的极限尺寸。 内、外表面(孔、轴)的最大实体尺寸为DMDmindMmax
16、4.最小实体状态( LMC )和最小实体尺寸( LMS)(1) 最小实体尺寸( LMC )是指实际要素在给定长度上处处位于尺 寸公差带内,并具有实体最小(即材料最少,重量最轻)的状态。(2) 最小实体尺寸( LMS )是指在 LMC 状态下的极限尺寸。dL dminDL Dmax5.最大实体实效状态 (MMVC) 和最大实体实效尺寸 (MMVS) ( 1)MMVC 是指实际要素在给定长度上处于最大实体状态 MMC , 且其中心要素的 f 几何= t 几何 时综合极限状态。( 2)MMVS 是指在最大实体实效状态 ( MMVC )下的体外作用尺寸。 内、外表面(孔、轴)的最大实体实效尺寸为DMV
17、 DM t几何 dMV dM t几何6.最小实体实效状态 (LMVC) 和最小实体实效尺寸 (LMVS) ( 1)LMVC 是指实际要素在给定长度上处于最小实体状态 LMC 且 其中心要素的 f 几何 = t 几何时综合极限状态。( 2)LMVS 是指在最小实体实效状态 LMVC 下体内作用尺寸。 内、外表面(孔、轴)的最小实体实效尺寸为DLV DL t几何 dLV dL t几何单一要素的边界没有方向和位置的约束。 关联要素的边界应与基准保持图样上给定的方向或位置关系。 边界尺寸( BS)是指理想形状的极限包容面的直径或宽度。 按边界尺寸可分 : 最大实体边界( MMB )、最大实体实效边界
18、(MMVB )、最小实体边界( LMB )和最小实体实效边界 ( LMVB ) 四种。 独立原则是确定尺寸公差和几何公差相互关系应遵循的基本原则。 图 样上给定的尺寸公差与几何公差要求均是独立的,应分别满足要求。 包容要求( ER) 包容要求用于单一要素的一种相关要求。图样上 应在其极限偏差或包容要求的实际要素应遵守最大实体边界( MMB ),即其作用尺寸 应不超出最大实体尺寸( MMS ) ,其实际尺寸不超出最小实体尺寸LMS)对轴、孔有包容要求时,其合格条件由以下公式给出:最大实体要求( MMR ) 最大实体要求适用于中心要素有几何公差要求的情况。 它是控制实际 被测要素处于其最大实体实效
19、边界之内的一种相关公差要求。 当实际 尺寸偏离最大实体尺寸时, 允许其中心要素的的几何误差值超出给定 几何公差值,即只允许尺寸公差尺寸公差补偿给几何公差。可逆要求(RR)用于最大实体要求 (MMR )可逆要求不能单独使用, 只能与最大实体要求和最小实体要求一起使用,也没有自己的边界。 最小实体要求( LMR )最小实体要求适用于中心要素有几何公差要求的情况。它是控制实 际被测要素处于其最小实体实效边界之内的一种相关公差要求。 当实 际尺寸偏离最小实体尺寸时, 允许其中心要素的的几何误差值超出给 定几何公差值,即只允许尺寸公差尺寸公差补偿给几何公差。 特征项目分为三大类, 14 个项目,(一)形
20、状公差 4项:直线度 平 面度 圆度 圆柱度(二)形状或位置公差 2 项:线轮廓度 面轮廓度 (三)位置公差 8 项:平行度 垂直度 倾斜度 位置度 同轴度 对称 度 圆跳动 全跳动1.对于有特殊功能要求的要素,一般采用独立原则;2.有配合性质要求的要素,一般采用包容要求( ER);3.对于保证可装配性、 无配合性质要求的要素, 一般采用最大实体要 求(MMR );4.对于保证临界值的设计, 以控制最小壁厚 ,保证最低强度要求 的要 素,一般采用最小实体要求( LMR )。在确定被测要素的方向、 位置和 跳动公差时, 同时要确定基准要素。 基准的选用应遵循设计、工艺、测量和工作等基准统一的原则
21、。 直线度、平面度、垂直度、对称度和圆跳动的未注公差,标准规定: H、K、L 三级,其中 H级最高, L 级最低。 未注几何公差的公差数值t 形状 t 方向 t 位置 t 圆跳动 t 全跳动第 5章 表面粗糙度设计与检测 表面粗糙度轮廓是指加工后零件表面的微小峰谷高低( Z)程度和间 距(S)状况(微观形状)。一般按 S 分:S10mm 为 f 形状.(宏观形状)。表面粗糙度轮廓的产生原因:(1) 切削后遗留的刀痕;(2) 切削过程中切屑分离时的塑性变形;(3) 以及机床等工装系统的振动等。 表面粗糙度轮廓对零件使用性能的影响1.对摩擦和磨损的影响 零件越粗糙,阻力越大,磨损也越快,但表面不是
22、越光滑越好。2.对配合性质的影响3.对抗疲劳强度的影响4.对抗腐蚀性的影响 提高表面粗糙的质量,可以增强其抗腐蚀能力。 表面粗糙度轮廓的评定1.取样长度 lr 测量或评定表面粗糙度轮廓时规定的一段基准线长度。规定取样长度的目的:1为了限制或减弱表面波纹度轮廓的影响。2排除形状误差等对表面粗糙度轮廓测量的影响。 一般表面越粗糙,取样长度 lr 就越大。2.评定长度 ln测量或评定表面粗糙度轮廓时规定的一段最小的测 量长度。规定评定长度的目的: 因为表面的峰谷和间距的不均匀性, 为了可靠地反映表面粗糙度轮廓 的特性。3.中线中线是指具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线(1)轮廓最小二乘中线 (m)在
23、 l r 内,使轮廓上各点至该线的距离 Zi 平方和为最小。( 2)轮廓算术平均中线在取样长度 l r 内,划分实际轮廓为上、 下 两部分,且使上、下两部分面积相等的线。从幅度、间距和 形状三个方面规定了相应的评定参数。1. 幅度参数(高度参数)( 1)轮廓的算术平均偏差 Ra( 2)轮廓的最大高度 Rz轮廓最大高度 Rz是指在取样长度 lr 内,最大轮廓峰高 Zp和最大轮廓 谷深 Zv 之和。即 Rz Z P max Z Vmin2. 间距参数3.混合参数(形状参数) 表面粗糙度轮廓评定参数共 4 个: 基本参数 Ra 轮廓算术平均偏差2 个 Rz 轮廓最大高度附加参数 Rsm 轮廓单元平均
24、宽度 (辅助参数 ) Rmr(c) 轮廓支承长度率2 个 表面粗糙度轮廓参数的选用 1.评定参数的选用( 1)幅度参数(高度参数)的选用 即基本参数的选用 一般情况下从幅度参数的轮廓算术平均偏差 Ra 和轮廓最大高度Rz 中任选一个。 但一般优先选用轮廓算术平均偏差 Ra,因为它反映 表面粗糙度特性的信息量大和用轮廓仪测量容易。Rz 用于极光滑表面或粗糙表面( Ra6.3m),一 般用双管显微镜测量。 它用于处理部位小,峰谷小或有疲劳强度要 求的的零件表面的评定(2)间距参数和混合参数的选用即附加参数的选用2. 参数值的选用 (1)同一零件上,工作表面的幅度参数(高度参数)轮廓算术平均 偏差
25、Ra(或轮廓最大高度 Rz)值小于非工作表面;( 2)摩擦表面的轮廓算术平均偏差 Ra(或轮廓最大高度 Rz)值小于非摩擦表面;( 3)一般情况过盈配合表面的轮廓算术平均偏差 Ra(或轮廓最大高度 Rz)值小于间隙配合的表面;(4)配合性质要求高的配合表面(如间隙小的配合表面)、受重载 荷作用的过盈配合表面轮廓算术平均偏差 Ra(或轮廓最大高度 Rz)值 都应较小;(5)运动速度高、单位面积压力大,以及受交变应力作用的重要零 件的圆角沟槽表面的轮廓算术平均偏差 Ra(或轮廓最大高度 Rz)值都 应较小;(6)在确定 Ra(或 Rz)值时,应注意与尺寸公差 (T)和几何公差 ( t) 的协调。表
26、面粗糙度轮廓技术要求在图形中标注的内容注写的位置图 5.10 粗糙度要求注写的位置a 表面粗糙度轮廓的单一要求,即幅度参数 Ra、Rz( m); b 第二个表面粗糙度轮廓要求 , 即附加参数如 Rsm (mm);c 加工方法;d 表面纹理和纹理方向;e 加工余量( mm)。2.表面粗糙度轮廓要求在图形中注法图 5.11 表面粗糙度轮廓单一要求标注示例位置 a 处 注写表面粗糙度的单一要求,即幅度参数及极限值该要 求不能省略 上限或下限的标注:表示双向极限时应标注上限符号“ U ”和下 限符号“ L ”。如果同一参数具有双向极限要求,在不引起歧义时, 可省略“U”和“ L”的标注。若为单向下限值
27、, 则必需加注 “ L” 传输带和取样长度的标注:传输带是指两个滤波器的截止波长值 之间的波长范围。长波滤波器的截止波长值就是取样长度 lr 。 传输带的标注时,短波在前,长波在后,并用连字号“”隔开。 在某些情况下,传输带的标注中,只标一个滤波器,也应保留连字号 “”,来区别是短波还是长波。3参数代号的标注:参数代号标注在传输带或取样长度后,它们之间用“ /”隔开。4评定长度的标注:如果默认的评定长度 ( 5lr ) 时,可省略标注。 如果不等于 5lr 时 ,则应注出取样长度的个数。5极限值判断规则和极限值的标注:极限值判断规则的标注如图5.11 中所示上限为“ 16规则”,下限为“最大规
28、则”。为了避免误 解,在参数代号和极限值之间插入一个空格。表面粗糙度轮廓要求在零件图上的标注方法1.一般规定( 1)对零件的每一表面一般只标注一次,并尽可能标注在相应尺寸 及其极限偏差的同一视图上。(2)除非另有说明,所标注的表面粗糙度轮廓要求是对完工零件表 面。(3)粗糙度的符号和数字的注写和读取方向应与尺寸的注写和读取 方向一致。( 4)粗糙度的符号的尖端必须 从材料外指向并接触零件表面。 下面以表面粗糙度轮廓的幅度参数为例说明在零件图上的标注方法, 其他技术要求为默认采用标准化值。表面粗糙度轮廓的检测方法主要有:1. 比较法 2. 光切法 3. 针描法 4. 干涉法 5. 激光反射法 第
29、6章 滚动轴承与孔、轴结合的精度设计 滚动轴承的作用:支撑轴系 滚动轴承的组成及种类:1.组成:内圈、外圈滚动体和保持架 2.种类按滚动体 球轴承 形状分 滚子 圆柱轴承轴承 圆锥轴承按负荷 向心轴承径向力 方向分 推力轴承轴向力向心推力轴承径向力、轴向力 滚动轴承的公差等级是根据其外形尺寸精度和旋转精度确定。 标准部件: 是配合的基准件。 即轴承内圈内径为基准孔外圈外径为基 准轴。 轴承内、外圈与轴颈、外壳孔配合采用单一径向平面平均直径。 负荷类型1旋转负荷 定向负荷 摆动负荷第 8章 键、花键结合的精度设计与检测 键的作用:( 1)传递转矩 (2) 传递运动 ( 3)导向 平键:普通平键和
30、导向平键 花键:矩形花键和渐开线花键 普通平键联结的配合种类:松联结、正常联结和紧密联结 定心精度高 花键联结的特点 导向性好承载能力强理论上花键有小径 d、大径 D 和键侧面 B 三种定心方式 矩形花键装配型式分为:固定联结 紧滑动联结 滑动联结 矩形花键结合的极限与配合选用是指确定联结精度和装配型式。 矩形花键联结精度的选用主要根据定心精度和传递扭矩大小。几何公差 (1)为了保证内、外花键小径定心表面的配合性质,故小径采用包 容要求;(2)一般规定位置度公差,并采用最大实体要求,位置度公差用于 控制对称度和等分度误差;(3)对单件和小批量生产规定对称度,并采用独立原则。 第9章 螺纹结合的精度设计与检测 螺纹五要素:牙型、直径、线数、导程和旋向。 螺纹种类:
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