機械精度設計與檢測基礎緒論培訓課程

機械精度設計與檢測基礎任課教師：王冬生聯(lián)系方式 5687275答疑地點：研究樓——北2321機械精度設計與檢測基礎Mechanicalprecisiondesignandverificationbasic也稱機械精度設計與檢測技術基礎Designofmechanicalprecisionandfoundationofgeometricalcapacitysurvey本課程也稱互換性原理：principleofinterchangeability本課程也稱公差課程：course(curriculum)oftolerance2第1章緒論(chapter1introduction)首先介紹本課程的

性質(zhì)(property):技術基礎課特點(characteristic):多、強、大學習方法(meansofleaning):理論聯(lián)系實際，靈活運用本課程的的任務(taskofthecourse

):主要內(nèi)容(maincontent

ofthecourse)3

1.本課程的性質(zhì)——本課程為機械設計方面的技術基礎課；精度設計（幾何量精度設計）機械設計內(nèi)容強度設計designofstrength傳動設計designoftransmission結構設計designofstructure技術基礎課本課程只研究精度設計42.本課程特點（實踐性強涉及國家標準多）——多、強、大

定義、符號、公式、標準規(guī)定和經(jīng)驗解法多。原則性強，因為必須按國標有關規(guī)定進行設計。

實際應用中靈活性大。①多:②強:③大:3.學習方法：理論聯(lián)系實際5(3)初步學會根據(jù)使用要求，正確設計幾何量公差并正確地標注在圖樣上；機械精度設計—尺寸、幾何（形狀、方向、位置和跳動）和微觀輪廓。

(1)掌握標準化、互換性的基本概念及精度設計有關的基本術語和定義；

(2)基本掌握精度設計標準的主要內(nèi)容、特點和應用原則；4.本課程的任務

學完本課程后應達到下列要求：6

(4)了解各種典型幾何量的檢測方法和初步學會使用常用的計量器具。

總之，本課程的任務是使學生獲得機械工程師必須掌握的精度設計和檢測方法的基本知識和基本技能。75.本課程的主要內(nèi)容第1章緒論第2章測量技術基礎第3章孔、軸結合尺寸精度設計與檢測第4章幾何精度設計與檢測第5章表面粗糙度設計與檢測第6章滾動軸承與孔、軸結合的精度設計第7章圓錐結合的精度設計與檢測第8章鍵和花鍵結合的精度設計與檢測第9章螺紋結合的精度設計與檢測第10章圓柱齒輪精度設計與檢測第11章尺寸鏈的精度設計基礎第12章機械零件的精度設計8內(nèi)容提要：第1章緒論

1.

互換性的含義,以及在設計、制造和使用中所起的作用；2.互換性的分類；3.標準化在工業(yè)生產(chǎn)中的作用；

4.優(yōu)先數(shù)系的形成和作用；

5.

檢測技術發(fā)展的概況；

6.本課程的基本內(nèi)容、特點和任務

(前面已講)。9第1章緒論1.1互換性的概念conceptofinterchangeability1.1.1互換性的含義meaningofinterchangeability

從定義可見，廣義互換性可分為：1.互換性的定義definitionofinterchangeability互換性是指在同一規(guī)格的一批零、部件中任取一件，在裝配時不需經(jīng)過任何選擇(choosing)、修配(repairing)或調(diào)整(modifying/adjustment)，就能裝配在整機上。并能滿足使用性能要求的特性。(meettotechnicalrequirementanduseperformances)（2）功能互換性:interchangeabilityoffunction

。（1）幾何參數(shù)互換性:interchangeabilityofgeometricalparameters判斷題：不經(jīng)過選擇與修配，就能互相替換裝配的零件，就是具有互換性的零件?。ǎ?0本課程只研究幾何何參數(shù)的互互換性，即機械精精度設計。。功能互換：：機械—強度，剛度度等；質(zhì)量—可靠性，維維修性，安全性等。。幾何參數(shù)互換微觀輪輪廓（表表面粗糙度度）尺寸精精度度（尺寸寸公差）物理—硬度，彈性性等；幾何精精度度（形狀狀、方向、、位置和跳動動公差）11Φd（1）尺寸寸精度(sizeprecision)幾何參數(shù)設設計內(nèi)容為為（即機械精度設設計內(nèi)容）：12（2）幾何精度(geometricalprecision)e形狀精度(profile/sharpprecision)位置精度(positionprecision)f基準表面f方向精度(orientationprecision)基準軸線跳動精精度(run-outprecision)13(3)微微觀輪廓廓精度(precisionofmicro-profile)R142.公差差的含義：：(meaningoftolerance)公差(tolerance)是指允許幾何量量變化的范范圍。怎樣保證幾幾何參數(shù)有有互換性？？補充孔軸的的概念及尺尺寸術語?。。ㄒ姷谌拢。?53.1.3《極限限與配合》》的基本術術語和定義義通常是是指圓圓柱形形的內(nèi)表面面，也包包括非非圓柱柱形的的內(nèi)表面面[由二二平行行平面面或切切平面面形成成的包容面面]。1.有有關孔孔、軸軸的定定義孔——hole內(nèi)表面無法判判斷是是孔還還是軸軸16通常是是指圓圓柱形形的外表面面，也包包括非非圓柱柱形的的外表面[由二二平行行平面面或切切平面面形成成的被包容容面]。軸——shaft外表面？無法判判斷是是孔還還是軸軸17孔（軸）—通常是是指圓圓柱形形的內(nèi)（外）表面，也包包括非非圓柱柱形的的內(nèi)（外）表面[由二二平行行平面面或切切平面面形成成的包容面面（被包容容面）]。。即孔（軸））———由單一尺尺寸確定的的包容面面（被包包容面面）被包容面外尺寸尺寸由大→小軸包容面內(nèi)尺寸尺寸由小→大孔配合時測量時加工時內(nèi)容名稱182.有有關關尺寸寸的術術語和和定義義(1)尺尺寸——size(2)公公稱尺尺寸——nominalsize(以前前稱為為基本本尺寸寸basicsize)是指零件件加工后后通過測量獲得的某某一尺寸寸。它并非實實際尺寸寸的真值值！其代號為為：以特定單單位表示示線性尺尺寸值的的數(shù)值。。是指設計給定的尺尺寸。(3)實實際尺尺寸—actualsize(孔：D、軸：d)。標準規(guī)定定，圖樣樣上的尺尺寸以毫米為為單位時時，不需需標注單單位的名名稱或符符號。19是指允許許尺寸變變化的兩兩個極端端。(4)極極限尺尺寸(limitsofsize)——2.有有關尺寸寸的術語語和定義義其中允許許的最大大尺寸為為上極限尺尺寸（最大極極限尺寸寸）(maximumlimitsofsize)；允許的最最小尺寸寸為下極限尺尺寸（最小極極限尺寸寸）(minimumlimitsofsize)。與之相對對應的還還有最大大實體尺尺寸MMS（dM，DM）(maximummaterialsize)和和最小實實體尺寸寸LMS（dL，DL）(leastmaterialsize)，其對對應關系系是：20是設計給定定的。實際尺寸寸合格條條件為:是加工后后通過測量得到到的。213.尺尺寸偏差差和尺寸寸公差的的術語和和定義是指某一一尺寸(極限尺尺寸、實實際尺寸寸等)減減其公稱尺寸寸所得的代數(shù)差。。(1)尺尺寸偏偏差（簡簡稱偏差）—deviation①對極限尺寸寸減其公稱稱尺寸所所得的代代數(shù)差為為極限偏偏差?？煞譃樯仙掀詈秃拖缕畈睿嶋H際偏差不不分上/下偏差差?。ㄗ藰藭r除除“0”外外必須須帶符符號））。上極限限偏差差(upperdeviation)（（簡稱上上偏差差）是指上上極限限尺寸寸減其其公公稱尺尺寸所所得的的代數(shù)數(shù)差（（ES、es））。下極限限偏差差(lowerdeviation)（（簡稱下下偏差差）是指下下極限限尺寸寸減其其公稱稱尺寸寸所得得的代代數(shù)差差(EI、、ei)。包括極極限偏偏差和和實際際偏差差！22孔:上上偏偏差軸：下偏差差上偏差差和下偏差差統(tǒng)稱稱極限限偏差差。(limitdeviation)用公式式表示示上、、下極極限偏偏差為為上偏差差23②對對實際尺尺寸減其基基本尺尺寸所所得的的代數(shù)數(shù)差,實際偏偏差合合格條條件為為為實際偏偏差(actualdeviation)。24實際尺寸15.98015.98515.99015.99516.00016.005實際尺寸數(shù)量數(shù)量151193130實際偏差-0.020-0.015-0.010-0.0050+0.005

數(shù)量：：30公稱尺尺寸上偏差差下偏差差例題極限尺寸25—是指允允許尺尺寸的的變動量量。（2））尺寸寸公差差（簡簡稱公公差））(tolerance)孔：軸：Td=|dmax–dmin|=|es––ei|TD=|Dmax–Dmin|=|ES––EI|=|(Dmax-D)––(Dmin-D|26(3)偏差與與公差差區(qū)別別：①偏偏差———是是代數(shù)量量，有（+、0、-）符符號。。公差———是是絕對值值，不帶帶符號號（尺尺寸公公差不不能為零零）。。偏差在在圖上上標注注應注注意：：②偏偏差有基準準——以以公稱稱尺寸寸為基基準，，③偏偏差影影響配配合松松緊。。標注單位標注方方法④實實際偏偏差是是對單件零件的的判斷斷：公差無基準準。公差影影響配配合精精度。。誤差是是對一一批零零件的的判斷斷：27（3））尺寸寸公差差帶(tolerancezone)及及公差差帶圖圖尺寸公差差帶（見見圖3-3）是指由代代表上偏偏差和下下偏差或或上極限限尺寸和和下極限限尺寸的的兩條直直線所限限定的一一個區(qū)域。公稱尺寸28尺寸公差差帶圖（見圖3-4）零線———①基本尺寸寸公差帶——————②極限偏差差數(shù)值或或符號③孔、軸公公差帶或或符號公稱尺寸291.1.2互互換性的的分類1.按按互換性性程度分全互完換completedinterchange不完全互換limitedinterchange含義實現(xiàn)現(xiàn)應用用含義義實現(xiàn)現(xiàn)應用用組內(nèi)完全全互換，，組間不不可互換換的互換換稱為不不完全互互換（incompleteinterchange）或有限互互換(limitedinterchange)。。302.按按標準零零部件和機構構分外互換(廠廠外互換換D、dexternalinterchange內(nèi)互換(廠廠內(nèi)互換換D’、d’)internalinterchange例如滾動軸軸承——標準部部件D'd'311.1.3互互換換性在在機械械制造造中的的作用用(interchangeabilityfunction)1.從使使用方方面看看(reducethecost)2.從制造造方面面看：(automatedmanufacturing)3.從設計計方面面看：：(simplifydesignandshortenthedesigncycle)節(jié)省裝裝配、、維修修時間間，保保證工工作的的連續(xù)續(xù)性和和持久久性，，提高高了機機器的的使用用壽命命。便于實實現(xiàn)自自動化化流水水線生生產(chǎn)、、裝配配，減減輕勞勞動量量。大大減減輕設設計人人員的的計算算、繪繪圖的的工作作量，，簡化化設計計程序序和縮縮短設設計周周期。。321.2標標準準化與與優(yōu)先先數(shù)系系1.2.1標標準化化standardization為在一一定范范圍內(nèi)內(nèi)獲得得最佳佳秩序序，對對實際際或潛潛在的的問題題制定定共同同的和和重復復使用用的規(guī)規(guī)則的的活動。標準化化是互互換性性生產(chǎn)產(chǎn)的基基礎，沒有有標準準化就就沒有有互換換性。。1.定定義：：definition是制定定、修修訂、、貫徹標標準，促進進國民民經(jīng)濟濟全面面發(fā)展展的全過程程，是實實現(xiàn)互互換性性的基基礎動態(tài)發(fā)發(fā)展過過程33補充內(nèi)容容：產(chǎn)品品的“三三化”產(chǎn)品的質(zhì)質(zhì)量標準化（（standardization）、品種規(guī)格格系列化(seriation)和零部件件通用化(generalization)。產(chǎn)品通用用化：對對某些零零件或部部件的種種類、規(guī)規(guī)格，按按照一定定的標準準加以精精簡統(tǒng)一一，使之之能在類類似產(chǎn)品品中通用用互換的的技術措措施。經(jīng)經(jīng)過統(tǒng)一一后，可可通用于于某些產(chǎn)產(chǎn)品中的的零件或或部件，，稱為““通用件件”。產(chǎn)品通用用化是指指同一類類型不同同規(guī)格或或不同類類型的產(chǎn)產(chǎn)品和裝裝備中，，用途相相同、結結構相近近似的零零部件，，經(jīng)過統(tǒng)統(tǒng)一以后后，可以以彼此互互換的標標準化形形式。顯然，通通用化要要以互換換性為前前提，互互換性有有兩層含含義，即即尺寸互互換性和和功能互互換性。。功能互互換性問問題在設設計中非非常重要要。例如所設設計的柴柴油機，，既可用用于拖拉拉機，又又可用于于汽車、、裝運機機、推土土機和挖挖掘機等等。通用用性越強強，產(chǎn)品品的銷路路就越廣廣，生產(chǎn)產(chǎn)的機動動性越大大，對市市場的適適應性就就越強。。34產(chǎn)品系列列化（Productseriation））是標準準化的高高級形式式，是標標準化高高度發(fā)展展的產(chǎn)物物，是標標準化走走向成熟熟的標志志；系列化是是使某一一類產(chǎn)品品系統(tǒng)的的結構優(yōu)優(yōu)化、功功能最佳佳的標準準化形式式。系列化通通常指產(chǎn)產(chǎn)品系列列化，它它通過對對同一類類產(chǎn)品發(fā)發(fā)展規(guī)律律的分析析研究，，經(jīng)過全全面的技技術經(jīng)濟濟比較，，將產(chǎn)品品的主要要參數(shù)、、型式、、尺寸、、基本結結構等作作出合理理的安排排與計劃劃，以協(xié)協(xié)調(diào)同類類產(chǎn)品和和配套產(chǎn)產(chǎn)品之間間的關系系。35技術標準準是指以生生產(chǎn)實踐踐和科學學實驗為為基礎，，由有關關方面協(xié)協(xié)調(diào)制定定，并經(jīng)經(jīng)一定程程序批準準后，在在一定范范圍內(nèi)具具有約束束力的法規(guī)。2.技術術標準：：techniquestandard363.技術術標準分分類：按應用范圍分國際標準準internationalstandard國家標準準nationalstandardGB，GB/T，GB/Z省市部標標準（專業(yè)標標準）IEC：：電工委員員會ITU：：電信聯(lián)盟盟GJBnationalmilitarystandardISO:標準化組組織企業(yè)標準準corporationstandard標準化指導性技術文件判斷題：：國家標準準中，強強制性標標準是一一定要執(zhí)執(zhí)行的，，而推薦薦性標準準執(zhí)行與與否無所所謂！X371.2.2優(yōu)優(yōu)先數(shù)系系和優(yōu)先先數(shù)—GB/T321－2005Seriesofpreferednumbersandpreferednumbers1.優(yōu)先先數(shù)系—且項值中中含有10的整數(shù)冪冪的理論論等比數(shù)數(shù)列導出出的一組組近似等比比數(shù)列。十進幾何何級數(shù)（1）定定義：各數(shù)列用用R5、R10、、R20、R40和R80表示。38各公比之之間關系系為：各個系列列的公比比為：392005)由表可見見：R5中間間插入一一個數(shù)→→R10········40（2）優(yōu)優(yōu)先數(shù)系系的種類類基本系列列:basicseries補充系列列:complementaryseries變形系列列(deformationseries)①是指指在Rr系列中中每p項取一值值形成的的等比系系列。②公比為為：（3）派派生系列列:(deriveseries)R5、R10、、R20、R40R80例如派生生系列Rr/p等用代號Rr/p表示。R10(1.25…)表示以以1.25為下下限的R10系系列；R20(…45）表表示以45為上上限的R20系系列；R40(75…300)表表示以75為下下限，300為為上限的的R40系列41(4)代代號：系列無限定范范圍時:系列有限定范范圍時，應注注明界限限值:R10/3(16…)…。。如R10(16…)，R10(16……40)，如R10(…40)，，Rr如如R10、R20…….Rr/p如如R10/3…下面舉例說說明什么是是派生系列。42例如R10/3，公公比為R101.001.251.602.002.503.154.005.006.308.0010.0R10/3（1.00…）1.002.004.008.00R10/3（1.25…）1.252.505.0010.0R10/3（1.60…）1.603.156.30q10/3=103/10≈2，由表1.1可得下表表。p=3,2005)43練習：根據(jù)據(jù)表1-1寫出1~10的R5/2和10~100的R10/3的優(yōu)選數(shù)。。2005)解：（1）R5/2(1.00、、、、）=1.00,2.50,6.30。。R5/2(1.60、、、））=1.60,4.00,10.00。(2)R10/3(10.0，、、、、，100）=10.0,20.0,40.0,80.0。44派生系列特特點:R101.001.251.602.002.503.154.005.006.308.0010.0R10/3（1.00…）1.002.004.008.00R10/3（1.25…）1.252.505.0010.0R10/3（1.60…）1.603.156.30即項值和公公比與基本本系列有什什么關系（（見下表））？項值為Rr中項的值。公比不是Rr的公公比，而是是Rr/p的的公比,即qr/p=qrp(公比擴大了了)452.優(yōu)先數(shù)數(shù)按近似程度度分理論值(按理論公公比計算所所得的項值值)計算值（代替理論值值）常用值（即優(yōu)選數(shù)）化整值(見表1.1)2005)463.優(yōu)先數(shù)數(shù)系的應用用優(yōu)先數(shù)系的的應用順序序為：（盡量采用含含有1的））→Rr/pR5→R10→R20→R40→R80先疏后密原原則471.3檢檢測技術術的發(fā)展根據(jù)國際計計量大會的的統(tǒng)計，機機械零件加加工的精度度大約每十年提高高一個數(shù)量量級，這是由于于檢測技術術不斷發(fā)展展的緣故。。1940年年1.5μm檢測技術是是實現(xiàn)互換換性生產(chǎn)的的重要手段段，它們是是相互依存，，又相互促促進?！?950年年0.2μm→1960年年0.1μm→1969年年0.01μμm481.4本本課程的特特點和任務務1.4.1本本課程的的特點和和學習方方法(前前面已講講）1.特特點：（1）本本課程為為機械設設計方面面的技術基礎礎課；精度設計計（幾何量量精度設設計）本課程只只研究精精度設計計(即幾幾何量精精度設計計)。機械設計計內(nèi)容強度設計計傳動設計計結構設計計49（2）本課程實實踐性強強,涉及及國家標標準多——多、、強、大大定義、符符號、公公式、標標準規(guī)定定和經(jīng)驗驗解法多多。原則性強強，因為必必須按國國標有關關規(guī)定進進行設計計。實際應用用中靈活性大大。①多②強③大2.學習習方法50(3)初初步學會會根據(jù)使使用要求求，正確確設計幾幾何量公公差并正正確地標標注在圖圖樣上；；機械精度度設計——尺寸、幾幾何（形狀、、方向、、位置和跳跳動）和和微觀輪廓廓。(1)掌掌握標標準化、、互換性性的基本本概念及及精度設設計有關關的基本本術語語和和定義；；(2)基基本掌掌握精度度設計標標準的主主要內(nèi)容容、特點點和應用用原則；；1.4.2本本課程程的任務務學完本課課程后應應達到下下列要求求：51(4)了了解各各種典型型幾何量量的檢測測方法和和初步學學會使用用常用的的計量器器具?？傊?，本課程的的任務是是使學生生獲得機機械工程程師必須須掌握的的精度設設計和檢測方法法的基本本知識和和基本技技能。52作業(yè):思考題1、2、4、、6，作業(yè)題1、2、3本章重點點：1.互換性的的定義、、