(第1章 緒論)機(jī)械精度設(shè)計與檢測

1、機(jī)械精度設(shè)計與檢測機(jī)械精度設(shè)計與檢測 主編：李必文主編：李必文 副主編：周里群副主編：周里群 胡華榮胡華榮 周炬周炬 鄧清芳鄧清芳 李亞非李亞非 楊浪萍楊浪萍 中南大學(xué)出版社中南大學(xué)出版社一、互換性的概念及作用一、互換性的概念及作用 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容二、標(biāo)準(zhǔn)化二、標(biāo)準(zhǔn)化三、課程性質(zhì)、任務(wù)與要求三、課程性質(zhì)、任務(wù)與要求重點(diǎn)要求重點(diǎn)要求互換性的定義及作用、標(biāo)準(zhǔn)化互換性的定義及作用、標(biāo)準(zhǔn)化一、互換性的概念一、互換性的概念 1 1、互換舉例：、互換舉例：日常生活中，機(jī)器上的螺釘、燈泡、單車、手表、輪胎、裝日常生活中，機(jī)器上的螺釘、燈泡、單車、手表、輪胎、裝配或更換后能滿足使用要求。配或更換后能

2、滿足使用要求。2 2、互換性的概念、互換性的概念同一規(guī)格的一批零部件，任取其一，同一規(guī)格的一批零部件，任取其一，不需任何挑選或附加修不需任何挑選或附加修配或再調(diào)整配或再調(diào)整 就能裝在機(jī)器就能裝在機(jī)器( (或部件或部件) )上，并能上，并能 滿足其規(guī)定的使用滿足其規(guī)定的使用功能要求功能要求 的特性叫做互換性。的特性叫做互換性。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：裝配前：不需挑選；裝配前：不需挑選； 裝配中：不需加工或調(diào)整；裝配中：不需加工或調(diào)整； 裝配后：滿足要求；裝配后：滿足要求；二、互換性的分類二、互換性的分類滾動軸承：外廠購進(jìn)：視為零件，外互換滾動軸承：外廠購進(jìn)：視為零件，外互換完全互換，完全互換， 軸承廠：視

3、為部件，內(nèi)互換軸承廠：視為部件，內(nèi)互換分組互換分組互換應(yīng)用：應(yīng)用：零部件廠際協(xié)作應(yīng)采用完全互換，部件或構(gòu)件在同一廠制造零部件廠際協(xié)作應(yīng)采用完全互換，部件或構(gòu)件在同一廠制造和裝配時，可采用不完全互換。和裝配時，可采用不完全互換。 按互換程度按互換程度完全互換：完全互換：裝配時不需挑選和修配。裝配時不需挑選和修配。不完全互換：不完全互換：裝配時允許挑選、調(diào)整和修配裝配時允許挑選、調(diào)整和修配按部件或范圍按部件或范圍完全互換完全互換不完全互換不完全互換外互換外互換內(nèi)互換內(nèi)互換 不完全互換常用的有不完全互換常用的有分組互換法分組互換法和和調(diào)整法調(diào)整法。如發(fā)動機(jī)的。如發(fā)動機(jī)的汽缸和活塞即采用分組互換法。汽

4、缸和活塞即采用分組互換法。 活塞 氣缸03.004.002.003.001.002.0001.0004.0404040404001.0002.001.003.002.004.003.004.004040404040加工尺寸加工尺寸測量分組測量分組 1 2 3 4按定義按定義功能互換性功能互換性幾何參數(shù)互換性幾何參數(shù)互換性功能互換功能互換機(jī)械機(jī)械 強(qiáng)度，剛度等；強(qiáng)度，剛度等； 質(zhì)量質(zhì)量 可靠性，維修性，安全性等?？煽啃裕S修性，安全性等。物理物理 硬度，彈性等；硬度，彈性等；幾何參數(shù)幾何參數(shù)互換互換微觀輪廓微觀輪廓（表面粗糙度）（表面粗糙度）尺寸精度尺寸精度（尺寸公差）（尺寸公差）幾何精度幾何精

5、度（形狀和位置公差）（形狀和位置公差） 本課程本課程只研究幾何參數(shù)的互換性只研究幾何參數(shù)的互換性，即機(jī)械精度設(shè)計。，即機(jī)械精度設(shè)計。三、互換性的作用三、互換性的作用設(shè)計方面：設(shè)計方面：可采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和標(biāo)準(zhǔn)部件，簡化了繪圖和可采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和標(biāo)準(zhǔn)部件，簡化了繪圖和計算工作，縮短了設(shè)計周期，并有利于計算機(jī)輔助設(shè)計和產(chǎn)品計算工作，縮短了設(shè)計周期，并有利于計算機(jī)輔助設(shè)計和產(chǎn)品的多樣化。的多樣化。 制造方面：制造方面：有利于組織專業(yè)化生產(chǎn)，便于采用先進(jìn)工藝和高效有利于組織專業(yè)化生產(chǎn)，便于采用先進(jìn)工藝和高效專用設(shè)備，有利于計算機(jī)輔助制造，以及實(shí)現(xiàn)加工過程、裝配專用設(shè)備，有利于計算機(jī)輔助制造，以及

6、實(shí)現(xiàn)加工過程、裝配過程的機(jī)械化和自動化。過程的機(jī)械化和自動化。 使用、維修方面：使用、維修方面：減少了機(jī)器的使用和維修的時間和費(fèi)用，提減少了機(jī)器的使用和維修的時間和費(fèi)用，提高了機(jī)器的使用價值。高了機(jī)器的使用價值。提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本四、互換性的實(shí)現(xiàn)四、互換性的實(shí)現(xiàn)1.1.公差公差: :允許的零件幾何參數(shù)變動范圍稱為允許的零件幾何參數(shù)變動范圍稱為“公差公差”。這是零。這是零件具有互換性的保證。件具有互換性的保證。2.2.檢測：檢測：檢測包含檢驗(yàn)與測量。這是檢驗(yàn)零件是否滿足互換檢測包含檢驗(yàn)與測量。這是檢驗(yàn)零件是否滿足互換性要求的手段。性要求的手段。

7、3.3.實(shí)現(xiàn)互換性的條件：實(shí)現(xiàn)互換性的條件：標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)互換性的前提。這是標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)互換性的前提。這是使零件具有互換性的規(guī)定。使零件具有互換性的規(guī)定。如果實(shí)際參數(shù)如果實(shí)際參數(shù)完全等于完全等于理論參數(shù)就具有互換性，但這既不可理論參數(shù)就具有互換性，但這既不可能、也沒必要。能、也沒必要。實(shí)際情況是，只要制成零件的實(shí)際參數(shù)變動不大，保證實(shí)際情況是，只要制成零件的實(shí)際參數(shù)變動不大，保證零件零件充分近似即可。充分近似即可。即按允許的極限來制造，就能具有互換性。即按允許的極限來制造，就能具有互換性。公差包括尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等。公差包括尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等。標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化的引入標(biāo)準(zhǔn)和

8、標(biāo)準(zhǔn)化的引入 現(xiàn)代化生產(chǎn)的特點(diǎn)是品種多、規(guī)模大、分工細(xì)、協(xié)現(xiàn)代化生產(chǎn)的特點(diǎn)是品種多、規(guī)模大、分工細(xì)、協(xié)作多。為使社會生產(chǎn)有序進(jìn)行，必須通過作多。為使社會生產(chǎn)有序進(jìn)行，必須通過標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化使產(chǎn)使產(chǎn)品品種規(guī)格簡化，使分散的、局部的生產(chǎn)環(huán)節(jié)能相互品品種規(guī)格簡化，使分散的、局部的生產(chǎn)環(huán)節(jié)能相互協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。 實(shí)現(xiàn)互換性生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)互換性生產(chǎn)的“三化三化”：產(chǎn)品系列化、零部件產(chǎn)品系列化、零部件通用化、工藝與原材料標(biāo)準(zhǔn)化。通用化、工藝與原材料標(biāo)準(zhǔn)化。 一、標(biāo)準(zhǔn)一、標(biāo)準(zhǔn)1 1、定義：、定義： 標(biāo)準(zhǔn)是對重復(fù)性事物和概念所作的統(tǒng)一規(guī)定，它以科學(xué)、技標(biāo)準(zhǔn)是對重復(fù)性事物和概念所作的統(tǒng)一規(guī)定，它以科學(xué)、技術(shù)和

9、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的綜合成果為基礎(chǔ)，經(jīng)有關(guān)方面協(xié)商一致，由主術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的綜合成果為基礎(chǔ)，經(jīng)有關(guān)方面協(xié)商一致，由主管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)，以特定形式發(fā)布，作為共同遵守的準(zhǔn)則和依據(jù)。管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)，以特定形式發(fā)布，作為共同遵守的準(zhǔn)則和依據(jù)。 標(biāo)準(zhǔn)的范圍極廣、種類繁多，涉及到人類生產(chǎn)生活的各個標(biāo)準(zhǔn)的范圍極廣、種類繁多，涉及到人類生產(chǎn)生活的各個方面。本課程研究的公差標(biāo)準(zhǔn)、檢測器具和方法標(biāo)準(zhǔn)，大多屬方面。本課程研究的公差標(biāo)準(zhǔn)、檢測器具和方法標(biāo)準(zhǔn)，大多屬于國家基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。于國家基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。2 2、標(biāo)準(zhǔn)的分類、標(biāo)準(zhǔn)的分類國家標(biāo)準(zhǔn)分為四級：國家標(biāo)準(zhǔn)分為四級：國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)(GB)(GB)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JB(JB、HB)HB)

10、地方標(biāo)準(zhǔn)地方標(biāo)準(zhǔn)(DB)(DB)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(QB)(QB) 世界標(biāo)準(zhǔn)分為六級：世界標(biāo)準(zhǔn)分為六級：國際標(biāo)準(zhǔn)、區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)、區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn) 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（簡稱（簡稱ISOISO）、國際電工委員會國際電工委員會（簡稱（簡稱IECIEC），這兩個組織負(fù)責(zé)制定和頒發(fā)國際標(biāo)準(zhǔn)。，這兩個組織負(fù)責(zé)制定和頒發(fā)國際標(biāo)準(zhǔn)。 我國于我國于19781978年恢復(fù)參加年恢復(fù)參加ISOISO組織后，陸續(xù)修訂了自己的標(biāo)準(zhǔn)。組織后，陸續(xù)修訂了自己的標(biāo)準(zhǔn)。修訂的原則是，在立足我國生產(chǎn)實(shí)際的基礎(chǔ)上向修訂的原則是，在立足我國生產(chǎn)實(shí)際

11、的基礎(chǔ)上向ISOISO靠攏，以靠攏，以利于加強(qiáng)我國在國際上的技術(shù)交流和產(chǎn)品互換。利于加強(qiáng)我國在國際上的技術(shù)交流和產(chǎn)品互換。國際標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)IECIEC：電工委員會：電工委員會ITUITU：國際電信聯(lián)盟：國際電信聯(lián)盟ISO: ISO: 標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)化組織二、標(biāo)準(zhǔn)化二、標(biāo)準(zhǔn)化定義：定義：是指制訂、發(fā)布和貫徹實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的全部活動過程，包是指制訂、發(fā)布和貫徹實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的全部活動過程，包括從調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)化對象開始，經(jīng)試驗(yàn)、分析和綜合歸納，進(jìn)而括從調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)化對象開始，經(jīng)試驗(yàn)、分析和綜合歸納，進(jìn)而制訂和貫徹標(biāo)準(zhǔn)，以及以后還要進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)修訂等。制訂和貫徹標(biāo)準(zhǔn)，以及以后還要進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)修訂等。 意義：意義： 標(biāo)準(zhǔn)化是組

12、織現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要手段；標(biāo)準(zhǔn)化是組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要手段； 是實(shí)現(xiàn)互換性的必要前提；是實(shí)現(xiàn)互換性的必要前提； 是國家現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。是國家現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。是制訂、修訂、是制訂、修訂、貫徹標(biāo)準(zhǔn)貫徹標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)全面發(fā)，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展的展的全過程全過程，是實(shí)現(xiàn)，是實(shí)現(xiàn)互換性互換性的基礎(chǔ)的基礎(chǔ)動態(tài)發(fā)展過程動態(tài)發(fā)展過程優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系的引入優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系的引入 在機(jī)械設(shè)計中，常常需要確定很多參數(shù)，而這些參數(shù)往往不是在機(jī)械設(shè)計中，常常需要確定很多參數(shù)，而這些參數(shù)往往不是孤立的，一旦選定，這個數(shù)值就會按照一定規(guī)律，向一切有關(guān)孤立的，一旦選定，這個數(shù)值就會按照一定規(guī)律，向一切

13、有關(guān)的參數(shù)傳播。的參數(shù)傳播。 例如例如: :螺栓的尺寸一旦確定，將會影響螺母的尺寸、絲錐板牙的螺栓的尺寸一旦確定，將會影響螺母的尺寸、絲錐板牙的尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的鉆頭的尺寸等。由于數(shù)尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的鉆頭的尺寸等。由于數(shù)值如此關(guān)聯(lián)、傳播，所以，機(jī)械產(chǎn)品中的各種技術(shù)參數(shù)不能隨值如此關(guān)聯(lián)、傳播，所以，機(jī)械產(chǎn)品中的各種技術(shù)參數(shù)不能隨意確定。意確定。 為使產(chǎn)品的參數(shù)選擇能遵守統(tǒng)一的規(guī)律，使參數(shù)的選擇一開始為使產(chǎn)品的參數(shù)選擇能遵守統(tǒng)一的規(guī)律，使參數(shù)的選擇一開始就納入標(biāo)準(zhǔn)化體系，就必須對各種技術(shù)參數(shù)的數(shù)值作出統(tǒng)一規(guī)就納入標(biāo)準(zhǔn)化體系，就必須對各種技術(shù)參數(shù)的數(shù)值作出統(tǒng)一規(guī)定。定

14、。優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系國家標(biāo)準(zhǔn)（國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T3212005GB/T3212005）就就是其中最重要的一個標(biāo)準(zhǔn)，要求工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)盡可能采用是其中最重要的一個標(biāo)準(zhǔn)，要求工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)盡可能采用它。它。 三、數(shù)值系列標(biāo)準(zhǔn)化三、數(shù)值系列標(biāo)準(zhǔn)化 意義：意義：（）簡化產(chǎn)品的品種規(guī)格，滿足社會要求。（）簡化產(chǎn)品的品種規(guī)格，滿足社會要求。 例如：家庭常用白熾燈泡的功率有：例如：家庭常用白熾燈泡的功率有： 15w 15w 、25w25w、40w40w、60w60w、100w100w 如果功率規(guī)格過多，是沒有必要的；而過少又不能如果功率規(guī)格過多，是沒有必要的；而過少又不能滿足使用要求。滿足

15、使用要求。（）影響相關(guān)產(chǎn)品的尺寸傳遞（）影響相關(guān)產(chǎn)品的尺寸傳遞 比如：紙張的尺寸會影響造紙機(jī)、印刷機(jī)、復(fù)印機(jī)、比如：紙張的尺寸會影響造紙機(jī)、印刷機(jī)、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、文件柜等上、下游產(chǎn)品的相應(yīng)尺寸。打印機(jī)、文件柜等上、下游產(chǎn)品的相應(yīng)尺寸。 優(yōu)先數(shù)系：優(yōu)先數(shù)系： 是在數(shù)系項(xiàng)值上含有是在數(shù)系項(xiàng)值上含有1010的整數(shù)冪，且有公比的整數(shù)冪，且有公比 的等比級的等比級數(shù)，用字母數(shù)，用字母R Rr r表示表示。優(yōu)先數(shù)：優(yōu)先數(shù)：優(yōu)先數(shù)系中的任一項(xiàng)值。優(yōu)先數(shù)系中的任一項(xiàng)值。1 1、優(yōu)先數(shù)系和優(yōu)先數(shù)、優(yōu)先數(shù)系和優(yōu)先數(shù)10rrq10rrqGB32180GB32180中規(guī)定以十進(jìn)制等比數(shù)列為優(yōu)先數(shù)系，并規(guī)定了五中規(guī)定

16、以十進(jìn)制等比數(shù)列為優(yōu)先數(shù)系，并規(guī)定了五個系列個系列基本系列：基本系列： R5R5、 R10R10、 R20R20、 R40R40補(bǔ)充系列：補(bǔ)充系列： R80R80，僅用于分級很細(xì)的特殊場合，僅用于分級很細(xì)的特殊場合2 2、優(yōu)先數(shù)的系列、優(yōu)先數(shù)的系列10rrq R5 R5 的公比：的公比： R10R10的公比：的公比： R20R20的分比：的分比： R40R40的公比：的公比： R80R80的公比：的公比： 6 . 11055q25. 1101010q12. 1102020q06. 1104040q03. 1108080q基本系列基本系列補(bǔ)充系列補(bǔ)充系列 優(yōu)先數(shù)系的基本系列：優(yōu)先數(shù)系的基本系列：

17、 R5R5系列：系列： 1.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.001.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.00 R10R10系列：系列：1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.151.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00基本數(shù)系中每個隔幾項(xiàng)取一個數(shù)，組成基本數(shù)系中每個隔幾項(xiàng)取一個數(shù)，組成派生系列派生系列， R5/2R5/2：1.00 2.50 6.30 16.0 40.0 1001.00 2.50 6.30 16.0 40.0

18、 100 R10/3R10/3：1.00 2.00 4.00 8.00 16.0 32.01.00 2.00 4.00 8.00 16.0 32.0取值方法：取值方法：計算值：計算值：取五位有效數(shù)字，供精確計算用取五位有效數(shù)字，供精確計算用 常用值：常用值：取三位有效數(shù)字，經(jīng)常用的優(yōu)先數(shù)取三位有效數(shù)字，經(jīng)常用的優(yōu)先數(shù)優(yōu)先數(shù)系的派生系列：優(yōu)先數(shù)系的派生系列：3 3優(yōu)先數(shù)系的特點(diǎn)優(yōu)先數(shù)系的特點(diǎn) 疏密均勻，分檔合理；疏密均勻，分檔合理； 簡單易記，便于使用；簡單易記，便于使用； 國際通用。國際通用。 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的優(yōu)先數(shù)系具有廣泛的適用性。常見國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的優(yōu)先數(shù)系具有廣泛的適用性。常見的量值如長度、直