互换性与几何量测量技术 第1章
《互换性》课件-第一章 绪论
三、互换性的种类
4
在不同场合，零部件互换的形式和程度有所
不同。因此，互换性可分为完全互换性和不完全 互换性两类。
完全互换性简称互换性，以零部件装配时不
需要挑选或修配为条件。例如圆柱齿轮减速器中
的齿轮、齿轮轴、输出轴、螺钉、螺母等具有完 全互换性。
不完全互换性也称为有限互换性，在零部件
装配时允许有附加的选择或调整。
10 二、标准化
标准化是指为了在一定的范围内获得最佳秩序， 对现实问题或潜在的问题制定共同使用和重复使用 的条款的活动。
标准化工作包括制定标准、发布标准、组织实施 标准和对标准的实施进行监督的全部活动过程。这 个过程是从探索标准化对象开始，经调查、实验和 分析，进而起草、制定和贯标准，而后修订标准。
性。
检测的目的不仅仅在于判断工件合格与否，还
有其积极的一面，这就是根据检测的结果，分析产 生废品的原因，以便设法减少废品，进而消除废品。
产品质量和生产率的提高，在一定程度上还有 赖于检测准确度和效率的提高。
§4 本课程的任务
ห้องสมุดไป่ตู้
16
学生在学完本课程后应达到下列要求：
① 掌握标准化和互换性的基本概念及有关的基本术语和定义；（国 标）
一般来说，对于厂际协作，应采用完全互换性； 至于厂内生产的零部件的装配，可以采用不完全互 换性。例如，减速器上使用的滚动轴承，它与厂外 产品（厂外其他零件）配合的内圈内孔部位和外圈 外圆柱表面部位应具有完全互换性，而它本身在轴 承厂内装配的零件和部位则可以不具有完全互换性。
滚动轴承（图6-1）
8
9 §2 标准化与优先数系
qr / p qrp (r 10) p 10 p / r
例如派生系列R10/3，就是从基本系列R10中，自1 以后，每逢三项取一个优先数组成的，即
《互换性与测试技术基础》第3版课后答案(第一章至第十一章)
第一章绪论习题与思考题1⁃1完全互换和不完全互换有什么区别?各应用于什么场合?零件在装配或更换时,不需选择､调整或辅助加工(修配)的互换性为完今互换性｡当装配精度要求较高时,采用完全互换性将使零件制造公差很小,加工困难,成本很高,甚至无法加工｡这时,将零件的制造公差适当放大,使之便于加工,而在零件完工后再用测量器具将零件按实际尺寸的大小分为若干组,使每组零件间实际尺寸的差别减小,装配时按相应组进行(例如,大孔组零件与大轴组零件装配,小孔组零件与小轴组零件装配)｡这样,既可保证装配精度和使用要求,又能解决加工困难,降低成本｡此种仅组内零件可以互换,组与组之间不能互换的特性,称之为不完全互换性｡1⁃2什么是标准､标准化?按标准颁发的级别分类,我国有哪几种标准?标准(Standard):是对重复性事物和概念所做的统一规定｡标准化(Standardization)是指在经济､技术､科学及管理等社会实践中,对重复性事物和概念,通过制订､发布和实施标准达到统一,以获得最佳秩序和社会效益的有组织的活动过程｡按标准颁发的级别分,我国的技术标准有四个层次:国家标准､行业标准､地方标准和企业标准｡1⁃3公差､检测､标准化与互换性有什么关系?公差(Tolerance):允许零件几何参数的变动范围｡检测(InspectionandMeasurement):即检验和测量,是将被测几何参数与单位量值进行比较或判断的过程,由此确定被测几何参数是否在给定的极限范围之内｡标准化(Standardization)是指在经济､技术､科学及管理等社会实践中,对重复性事物和概念,通过制订､发布和实施标准达到统一,以获得最佳秩序和社会效益的有组织的活动过程｡互换性定义(Interchangeability):指按同一规格标准制成的合格零部件在尺寸上和功能上具有相互替代的性能｡公差､检测､标准化与互换性的关系:A 零件的尺寸大小一定时,给定的公差值越小,精度就越高;但随之而来的是加工困难｡所以设计者不能任意规定公差值,必须按国家标准选取公差数值｡B 公差是限定零件加工误差范围的几何量,是保证互换性生产的一项基本措施｡可用公差来控制产品的加工误差,以满足互换性和精度的要求｡C 零件在加工或加工后是否达到要求,其误差是否在给定的公差范围内,这些都需要按一定的标准进行正确的检验和测量｡因此检测是保证互换性生产的又一项基本措施｡因为检测本身也有误差,导致将合格品误判为废品,或将废品误判为合格品,所以应保证产品质量和考虑经济性两方面加以综合解决,并制定和贯彻统一的检测标准｡D 互换性是产品设计与制造的主要原则｡在产品的设计和制造过程中执行互换性原则,按规定的几何､物理及其它质量参数的公差,制造装备的各部分,使其在装配和互换时,无需辅助加工和修配便能满足使用要求｡E 互换性与技术测量不仅将实现互换性生产的标准化领域或计量学领域的有关知识结合在一起,而且还与机械产品的设计､制造､质量监控､管理等方面密切相关,它不仅是随着机械工业的发展而发展的,而且与微型计算机､激光､新材料､遗传工程等带头学科的发展密切相关,这一点已被各国发达的科学生产技术所证实｡F 标准化是组织现代化生产的重要手段,是实现互换性的必要前提,是实现现代化的重要手段之一,也是反映现代化水平的重要标志之一｡它对人类进步和科学技术发展起着巨大的推动作用｡从上述分析得出结论:实现社会化大生产的技术措施是产品应该具有互换性及广泛的标准化｡互换性是现代化生产的原则,在设计时必须切实遵循｡不但在大批量生产时要求互换性;在单件､小批量生产时也必须遵循互换性原则｡1⁃4 什么是优先数?我国标准采用了哪些系列?优先数系(Seriesofpreferrednumbers)是国际上统一的数值分级制度,是重要的基础标准｡我国采用的优先数系是一种十进制等比数列,并规定了五个系列,它们分别用系列符号R5､R10､R20､R40和R80表示,其中前四个系列作为基本系列,R80为补充系列,仅用于分级很细的特殊场合｡各系列的公比为:R5的公比≈1.60;R10的公比≈1.25;R20的公比≈1.12;R40的公比≈1.06;R80的公比≈1.03｡1⁃5 判断下面说法是否正确｡(1)对大批量生产的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､生产率提高､制造成本降低､使用维修方便｡(√)第二章 尺寸的极限与圆柱结合的互换性习题与思考题2⁃1图样上给定的轴直径为0.0330.017456()n φ++｡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(组成)要素)为ϕ45.033mm,最小直径(即最小实际(组成)要素)为ϕ45.000mm ｡问加工后的这批轴是否全部合格(写出不合格零件的尺寸范围)?为什么?这批轴的尺寸公差是多少?答:直径的技术要求0.0330.017456()n φ++决定了轴的极限尺寸为d max =45.033mm 和d min =45.017mm ｡所以轴合格条件为dmax ≥da ≥dmin;依据题意,这批轴不能全部合格,不合格零件的尺寸为45.000mm≤d a ≤45.017mm ｡一批轴的尺寸公差也是由图纸设计阶段决定的,所以仍然为33-17=16μm2⁃2在同一加工条件下,加工ϕ30H6孔与加工ϕ100H6孔,应理解为前者加工困难?还是后者加工困难或者两者加工的难易程度相当?加工ϕ50h7轴与加工ϕ50m7轴,应理解为前者加工困难?还是后者加工困难或者两者加工的难易程度相当?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的难易程度相当｡2⁃3什么是基准制?选择基准制的根据是什么?在哪些情况下采用基轴制? 答:基准制是指以两个相配合的零件中的一个零件为基准件,并确定其公差带位置,而改变另 —个零件(非基准件)的公差带位置,从而形成各种配合的—种制度｡国家标准中规定有基孔制和基轴制两种配合制度｡配合制的选择与功能要求无关,主要考虑加工的经济性和结构的合理性｡ 从制造加工方面考虑,两种基准制适用的场合不同;从加工工艺的角度来看,对应用最广泛的中小直径尺寸的孔,通常采用定尺寸刀具(如钻头､铰刀､拉刀等)加工和定尺寸量具(如塞规､心轴等)检验｡而一种规格的定尺寸刀具和量具,只能满足一种孔公差带的需要｡对于轴的加工和检验,一种通用的外尺寸量具,也能方便地对多种轴的公差带进行检验｡由此可见:对于中小尺寸的配合,应尽量采用基孔制配合｡基轴制的选择:用冷拉光轴作轴时｡冷拉圆型材,其尺寸公差可达 IT7~IT9,能够满足农业机械､纺织机械上的轴颈精度要求,在这种情况下采用基轴制,可免去轴的加工｡只需按照不同的配合性能要求加工孔,就能得到不同性质的配合｡采用标准件时｡滚动轴承为标准件,它的内圈与轴颈配合无疑应是基孔制,而外圈与外壳孔的配合应是基轴制｡非配合制配合:在实际生产中,由于结构或某些特殊的需要,允许采用非配合制配合｡即非基准孔和非基准轴配合,如:当机构中出现一个非基准孔(轴)和两个以上的轴(孔)配合时,其中肯定会有一个非配合制配合｡如图所示,箱体孔与滚动轴承和轴承端盖的配合｡由于滚动轴承是标准件,它与箱体孔的配合选用基轴制配合,箱体孔的公差带代号为 J7,箱体孔与端盖的配合可选低精度的间隙配合 J7/f9 ,既便于拆卸又能保证轴承的轴向定位,还有利于降低成本｡基孔制､基轴制的优先､常用配合见表｡2⁃4按给定的尺寸0.046060φ+ mm(孔)和0.0410.01160φ++mm(轴)加工孔和轴,现取出一对孔､轴,经实测后得孔的尺寸为60.033mm,轴的尺寸为60.037mm ｡试求该孔､轴的实际偏差以及该对孔､轴配合的实际盈､隙;并说明它们的配合类别｡答:图纸的设计要求孔的公差带与轴的公差带相互交叠,设计的是过渡配合｡设计的 最大间隙 X max =0.046 -0.011=0.035mm ; 最大过盈 Y max = 0 -0.041=-0.041mm ｡而取出的实际零件的孔的实际偏差 60.033-60=0.033mm ; 轴的实际偏差 60.037- 60=0.037mm ;这对实际的孔､轴配合因为轴的实际加工尺寸比孔大,所以是过盈配合｡ 过盈量为 0.033 - 0.037= - 0.004mm ｡2⁃5某一配合的配合公差T f = 0.050mm,最大间隙 X max = +0.030 mm,问该配合属于什么配合类别?答:因为此时想求得 Ymax,就必须判断绝对值内的正负｡情况 1:设 Ymax 是真过盈,则 Y max〈0 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 Y max=-(T f - X max )情况 2:假设 Ymax 不是过盈是间隙,我们在课堂上已经阐述过,此时它若是间隙则一定为最小间隙,则由式(1)知绝对值符号内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 Y max=-(T f - Xmax )=—(0.050-0.030)=-0.020mm ,所以配合是过渡配合｡2-6什么是一般公差?线性尺寸一般公差规定几级精度?在图样上如何表示? 答:一般公差是指在车间的一般加工条件下可以保证的公差｡它是机床设备在正T f = T h + T s = | (ES - EI ) + (es - ei ) | = | (ES - ei ) - (EI - es ) |= |X max - Y max |即 T f = X max -Y max常维护和操作情况下可以达到的经济加工精度｡线性尺寸的一般公差的等级分精密级 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､技术文件上或相应的标准(如企业标准､行业标准等)中用标准号和公差等级符号表示｡例如,选用中等级时,表示为 GB1804—m ｡2-7写出与下列基孔制配合同名的基轴制配合,并从配合性质是否相同的角度,说明它们能否相互替换?(1)ϕ5065H m ;(2)ϕ5088H m ;(3)ϕ3068H r ;(4)ϕ3077H m ;(5)ϕ3077H e ;(6)ϕ3077H f答:和本题相关的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的配合称同名配合｡所有基孔或基轴制的同名的间隙配合的配合性质相同｡基孔或基轴制的同名的过渡和过盈配合只有公差等级组合符合国标在换算孔的基本偏差时的规定,配合性质才能相同｡D ≤500mm 的>IT8 的 K ､M ､N 以及>IT7 的 P~ZC,还有 D>500mm ､D<3mm 的所有 J~ZC 形成配合时,必须采用孔､轴同级｡D ≤500mm 的≤IT8 的 J ､K ､M ､N 以及≤IT7 的 P~ZC 形成配合时,必须采用孔比轴低一级｡国家标准规定的一般､常用和优先的公差带与配合､一般公差的规定以及公差与配合的选择,其中配合的选择包括基准制的选择,公差等级的选择,配合(即与基准件相配合的非基准件的基本偏差代号)的选择｡选择方法主要是类比法｡应优先选用基孔制｡确定公差等级的基本原则是,在满足使用要求的前提下,尽量选取较低的公差等级｡确定方法主要是类比法｡配合的选择应尽可能地选用优先配合,其次是常用配合,再次是一般配合｡如果仍不能满足要求,可以选择其他的配合｡选择方法主要是类比法｡要非常熟悉各类基本偏差在形成基孔制(或基轴制)配合时的应用场合｡(1)ϕ5065H m ;查表基本尺寸为50mm,IT6=16μm ;查轴的基本偏差ei=9μm ,则由基孔制知:孔ϕ50(0.0160+ );轴ϕ50(0.0200.009++ )(2)ϕ5088H m ;查表基本尺寸为50mm,IT8=39μm ;查轴的基本偏差ei=9μm ,则由基孔制知:孔ϕ50(0.0390+ );轴ϕ50(0.0480.009++ )2⁃8已知ϕ20H7/m6的尺寸偏差为0.0210.0210.008φφ+++２０２0,按配合性质不变,改换成基轴制配合,则ϕ20H7/m6中孔､轴尺寸的极限偏差为多少?答:由题意可判断出基本尺寸 20mm 的 IT6=(0.021-0.008)=0.013 μm ;IT7=0.021 μm ;且由20H7/m60.0210.0210.008φφ+++２０２0知是过渡配合,配合公差 T f =13+21=34μm ｡若配合性质不变,改成基轴制配合为 20M7/h6 时,轴为ϕ20(00.013- );孔为ϕ20(00.021- )2-9 已知配合 40H8/f7,孔的公差为 0.039mm,轴的公差为 0.025 mm,最大间隙 X max =+0.089mm ｡试求:(1)配合的最小间隙 X min ､孔与轴的极限尺寸､配合公差并画公差带图解｡ (2) 40JS7､f 40H7､f 40F7､f 40H12 的极限偏差｡(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ϕ40(0.0390+) 由 X max =ES − ei =0.089 mm 可推出 ei=-0.050mm,又Td=0.025mm,则 es=-0.025mm ｡X min=EI− es= 0− (−0.025)=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=25μm ,所以φ40(0.01250.0125+- )40H7极限偏差:应该下偏差为零,则φ40(0.0250+ )40F7 极限偏差:由轴的条件镜像孔的偏差知φ40(0.0500.025++ )40H12 极限偏差:应该下偏差为零,则φ40(0.250+ )｡计算过程如下:IT12=160 i; i=0.453D +0.001D ; D = 3050⨯ = 38.73mm ;i = 0.453D +0.001D = 0.45338.78+0.001×38.73=1.5587μmIT12=160 i=160×1.5587=249.392 μm ≈ 0.25 mm2-10 查表并计算下列四种配合的孔､轴极限偏差;配合的极限盈､隙;配合公差 Tf;并说明基准制及配合性质｡(1);9()609()H h φ (2)7()506()U h φ;(3)7()506()H k φ;(4)7()406()P m φ 答:自己查表完成｡2-11 有下列三组孔与轴相配合,根据给定的数值,试分别确定它们的公差等级,并选用适当的配合｡(1)配合的基本尺寸=25mm,Xmax = +0.086mm,Xmin = +0.020mm ｡ (2)配合的基本尺寸=40mm,Ymax = –0.076mm,Ymin = –0.035mm ｡ (3)配合的基本尺寸=60mm,Ymax = –0.032mm,Xm ax = + 0.046mm ｡ 答:(1)已知:配合的基本尺寸=25mm,Xmax = +0.086mm,Xmin = +0.020mm ｡ 允许的间隙公差:Tx=[Xmax]-[Xmin]=|86—20|=66μm 按工艺等价原则,T D =Td=Tx/2=33μm 若选定孔的公差为:T D =IT8=33μm, 若选定轴的公差为:Td=IT7=21μm则配合公差为:Tf =T D +Td=33+21= 54 μm<[Tx]=66 μm,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 的间隙量｡假设在工作时要求活塞工作温度 t d 150℃,汽缸工作温度 t D = 100℃,装配温度 t = 20℃,活塞的线膨胀系数αd =22×10-6/ ℃,汽缸的线膨胀系数αD = 12×10-6 / ℃,活塞与汽缸的基本尺寸为 95mm,试确定常温下装配时的间隙变动范围,并选择适当的配合｡答:(1)首先计算由于热变形引起的间隙变动量 ∆X= X 工作− X 装配= D(αD ∆t D−αd ∆t d )其中 ∆t D =100− 20=80℃ ∆t d =150− 20=130℃则∆X= 95× (12× 80− 22×130)×10−6=−0.1805mm负号说明工作间隙减小｡则 X 装配=X 工作 +0.1805= (0.04 ~ 0.097)+0.1805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)确定广义概念的孔和轴的公差等级 由于配合公差 T f =|T 装配Max −T 装配Min |= Th +Ts =0.2775− 0.2205=0.057mm= 57μm设 Th =Ts= T f /2= 28.5μm ,查表基本尺寸 95mm 的 IT6=22 μm,IT7=35 μm 接近｡所以取孔和轴的公差差一级,即孔为 7 级,轴为 6 级｡(4)确定广义概念的孔和轴的基本偏差代号及公差带因为基孔制,所以孔的基本偏差为 H,公差代号为φ95(0.0350) ,且有最小装配间隙X 装配Min = EI− es=0.2205mm=220.5μm,因此 es=-220.5 μm查表轴的基本偏差为 b 时,是—220 μm,最接近题意｡所以轴为φ95(0.2200.242-- )｡(5)配合代号为φ9576H b (6)验算: X 实际装配Max=EI− es= 0.035− (−0.242)=0.277mm< X 装配Max− X 实际装配Min =EI − es = 0− (−0.220)=0.220< X 装配Min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| ∆| / T f<10% 仍可满足使用要求｡其中∆ 为实际极限盈隙与给定极限盈隙的差值｡则∆1=(277.5− 277) / 57= 0.87% ∆ 2= (220.5− 220) / 57=0.87%都小于 10%,说明选择的配合合适,可以满足生产要求｡2-13 某孔､轴配合,图样上标注为0.0330.02000.041308()/7()H f φ-- ,现有一孔已加工成30.050mm ｡为保证原配合性质(即保证得到φ30 H8/ f 7 的极限盈､隙)试确定与该孔配合的(非标准轴)轴的上下偏差｡答:孔的极限尺寸 Dmax =30.033mm ; Dmin =30.000mm ,而实际孔Da =30.050mm = 30(0.50+ ) ;原配合性质如下图 X max=0.033−(−0.041)= 0.074mm ; X min = 0− (−0.020)= 0.020mmT f= Th+Ts =X max− X min= 0.033 +0.021= 0.054mm则 X max = 0.050− ei ; X min= EI− es0.050—0.033=0.017 mm整体全部上移 0.017mm,所以轴的极限尺寸为—0.041+0.017=0.024 mm; —0.020+0.017=0.003mm;即轴为30(0.0030.024++ )mm 可以保证配合性质不变｡2-14图2-25为钻床的钻模夹具简图｡夹具由定位套3､钻模板1和钻套4组成,安装在工件5上｡钻头2的直径为ϕ10mm｡已知:(1)钻模板1的中心孔与定位套3上端的圆柱面的配合有定心要求,公称尺寸为ϕ50mm｡(2)钻模板1上圆周均布的四个孔分别与对应四个钻套4的外圆柱面的配合有定心要求,公称尺寸分别为ϕ18mm,它们皆采用过盈不大的固定连接｡(3)定位套3下端的圆柱面的公称尺寸为ϕ80mm,它与工件5的ϕ80mm定位孔的配合有定心要求,在安装和取出定位套3时,它需要轴向移动｡(4)钻套4的ϕ10mm导向孔与钻头2的配合有导向要求,且钻头应能在它转动状态下进出该导向孔｡试选择上述四个配合部位的配合种类,并简述其理由｡图2⁃25习题2⁃14图1—钻模板2—钻头3—定位套4—钻套5—工件答案:略第三章测量技术的基础知识及光滑工件尺寸的检测习题与思考题3-1 测量的实质是什么?一个完整的测量过程包括哪几个要素?答案:所谓“ 测量” 就是将被测的量与作为单位或标准的量, 在量值上进行比较, 从而确定两者比值的实验过程｡一个完整的测量过程应包含测量对象 ( 如各种几何参数) ､计量单位､测量方法 ( 指在进行测量时所采用的计量器具与测量条件的综合) ､测量精确度 ( 或准确度) ( 指测量结果与真值的一致程度) 这四个要素｡3-2 什么是尺寸传递系统?为什么要建立尺寸传递系统?答案: 量值传递系统，即将米的定义长度一级一级地、准确地传递到生产中所使用的计量器具上，再用其测量工件尺寸，从而保证量值的统一。
互换性和测量技术Ⅰ 第1章 绪论
机械工程学院机械电子工程研究所2014/2015(1)主讲：金明生Email: jinmingsheng@互换性和测量技术Ⅰ课程简介及授课计划为什么多这些标注尺寸？二者谁要求更高？精度越高越好吗？为什么要标这些尺寸(符号)？这些符号的含义是什么？怎么规定这些符号？研究对象机械设计和制造过程中的几何量公差配合与检测技术工程师的语言机械设计满足产品使用要求的创造性过程机器有确定的运动做有用功或者能量、物料等的转换或传递特征人为制造、零件是制造单元使用要求机械设计运动要求工作能力要求精度要求互换性要求配合要求运动设计结构设计强度计算刚度计算等公差与配合要求第1章绪论1课程章节及课时安排（理论）6261.521.5第2章光滑圆柱体结合的公差与配合第3章测量技术基础第4章形状和位置公差及检测第5章表面粗糙度第6章光滑工件尺寸的检测第7章滚动轴承与孔、轴结合的互换性22第10章螺纹结合的互换性第11章键和花键的互换性◎进行一定的课前预习及课后复习◎完成一定的课后作业◎掌握一定的理论基础知识◎提高一定的实践操作能力课程基本要求◎掌握尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度、滚动轴承互换性、圆锥、螺纹、键和花键结合的互换性等基本概念和理论◎学习国家公差及配合标准，具备结合实际进行精度设计的基本能力◎了解工件主要几何量的测量方法，具有工件几何量测量的基本技能机械工程学院机械电子工程研究所2014/2015(1)主讲：金明生Email: jinmingsheng@互换性和测量技术Ⅰ第一章绪论互换性的定义互换性应用大工业生产产品维修没有互换性就没有现代化的可能实现互换性的途径同一规格的一批零部件，任取其一，不需任何挑选和修理就能装在机器上，并能满足其使用功能要求的性能。
标准和标准化互换性原理始于兵器制造——战国兵器、秦始皇弩机、美国火枪等互换性的意义和作用★ 标准化与优先数★具有互换性的产品:螺钉、灯泡，自行车、缝纫机、钟表的零部件等互换性几何参数互换性机械性能互换性理化性能互换性．．．．．．对同一批零件而言，当其原材料相同时，其互换性主要在几何参数方面尺寸大小几何形状相互位置关系互换性的分类◎完全互换（绝对互换）不需选择、辅助加工和修配◎不完全互换（有限互换）当装配精度要求较高，为降低成本而采用其他技术手段来满足装配要求，如分组装配法、大数互换法、调整法等◎内互换（一般采用分组互换） 组成机构或部件的内部零件的互换◎外互换（一般采用完全互换） 同规格部件或机构的互换标准部件互换性的分类分组选配法：发动机的活塞销与活塞销孔装配精度要求很高（常温过盈量为0.0025~0.0075），采用完全互换将使零件加工困难，成本很高，甚至无法加工。
互换性与测量技术
根据式（2-9），式（2-10）计算公差
Th ES EI (0.033) 0 0.033mm
孔的实际偏差
轴的实际偏差
Ea Da D
（2-3）
（2-4） 图 2-3
ea da d
（2）极限偏差：上偏差和下偏差。 代数差。
上偏差（ES，es）：最大极限尺寸减其基本尺寸所得的
下偏差（EI，ei）：最小极限尺寸减其基本尺寸所得的
代数差。 极限偏差的表示式
ES Dmax D
一个孔或轴允许的尺寸的两个极端。实际尺寸应位于其
中，也可达到极限尺寸。（图 2-3） （1）最大极限尺寸（ Dmax ，dmax ）：孔或轴允许的最大尺 寸。
（2）最小极限尺寸（ Dmin ，dmin ）：孔或轴允许的最小尺
寸。
6. 最大实体极限（MML） 对应于孔或轴最大实体尺寸的那个极限尺寸，即孔的最 小极限尺寸和轴的最大极限尺寸。 最大实体尺寸（ DM ，d M ）：孔或轴具有允许的材料量
在公差带图解中，通常基本尺寸以 mm 为单位，偏差和
公差以
μm
为单位。
2. 1. 4 有关配合的术语和定义 1. 配合
基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系。
2. 间隙和过盈 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为正称为间隙，用 符号 X 表示。孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负称为 过盈，用符号 Y 表示。
而且不能为零。（图 2-3）
3. 极限与配合图解（公差带图解） 极限与配合图解（公差带图解）由零线和公差带两部分 组成。（图 2-5） （1）零线：在公差带图解中，表示基本尺寸的一条直线，
互换性及技术测量-第1章极限及配合
第二节 基本术语及其定义
四、有关配合的术语定义
2. 配合 是指公称尺寸相同的并且相互结合的孔和轴公差带之间的关系。 3. 间隙或过盈 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差。
代数差为正——间隙——X 代数差为负——过盈——Y
互换性及技术测量-第1章 极限及配合
第一章 极限与配合
§1-1 概述 §1-2 基本术语及其定义 §1-3 极限与配合国家标准的组成 §1-4 尺寸公差与配合的选择 §1-5 一般公差 线性尺寸的未注公差
第一章 极限与配合
【本章重点内容】
极限与配合相关的基本术语及其定义 标准公差数值的查表取值 优先、常用配合 配合制的选用 公差等级的选用 配合种类的选用
Xmax=Ds-di=ES-ei Ymax=Di-ds=EI-es
最大极限尺寸 最小极限尺寸
最大间隙 最大过盈 最小极限尺寸 最大极限尺寸
第二节 基本术语及其定义 四、有关配合的术语定义
7.配合公差(Tf) 是指组成配合的孔、轴公差之和。它是允许间隙或过盈的变动量。
对于间隙配合 对于过盈配合 对于过渡配合
习题4：有一过盈配合，基本尺寸为Ф45mm，过盈在-0.045mm至-0.086mm范围内，采用基孔制 ，孔的公差是轴的公差的1.5倍，试确定孔和轴的极限偏差，并画出公差带图和配合公差带图。
第三节 极限与配合国家标准的组成
二、标准公差系列 1. 标准公差系列：国家标准制定出的一系列标准公差数值（表1.4）。
公差带形成各种配合的一种制度。 基轴制配合中的轴称为基准轴，代号为“h”, 其上偏差为
零（es＝0）。
互换性与技术测量(第六版)第一章
Y av =（Y max +Y min）/2
例题2
计算:孔
50
0.025 0
与轴
50 0.059 0.043
配合的极限间隙或极限过盈、 配合公差并画出公
差带图，说明配合类别。
解：
+0.059 +0.043
0.020 0.033
表示基本尺寸为25，上偏差
为－0.020，下偏差为－0.033。
二、 有关“公差与偏差”的术语与定义
1. 尺寸偏差(简称偏差)： (2) 实际偏差 实际偏差Ea=实际尺寸Da—基本尺寸D
注意：由于零件同一表面上不同位置的 实际尺寸往往不同。
偏差是以基本尺寸为基数，从偏离基本 尺寸的角度来表述有关尺寸的术语。
注意：公差值无正负含义。它表示尺寸变动 范围的大小。不应出现“+”“—”号。
加工误差不可避免T≠0
二、 有关“公差与偏差”的术语与定义
公差与偏差的特点比较：
1）“偏差”是代数差，可以为正，负或零； “公差”是绝对值，无正、负可言且不能为零。
2）“极限偏差”限制“实际偏差”；“公差” 限制实际尺寸的变动量。
二、 有关“公差与偏差”的术语与定义
2.尺寸公差（简称公差） 公差：允许尺寸的变动量。等于最大极限尺
寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值。孔、轴的
公差分别用Th（hole）和Ts （shaft） 表示。
Th =︱ Dmax- Dmin ︱= ︱ ES-EI︱ Ts =︱ dmax- dmin ︱= ︱ es- ei︱
X max= D max— dmin=ES – ei 孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代 数差称为最大过盈，用Y max表示。
互换性与技术测量 第一章习题
第一章绪论(一)填空1.在现代化装配自动生产线上，能高效率地实现装配是因为制成的同一规格的零件或部件具有。
2.制成同一规格的零件或部件不需作任何、或辅助加工就能进行，并能满足机器的要求的特性，称为。
3.互换性按其互换程度的不同可分为和两种。
其中在生产中得到广泛应用。
它们的不同之处在于在装配时允许、等辅助处理。
4.优先数系中任何一数值均称为。
优先数系的基本系列用符号、、和表示，各系列的公比分别为、、和。
5．制造技术水平提高，可以减小，但永远不可能。
6．规定公差的原则是在前提下，给出尽可能大的公差。
7.合理地确定，正确地进行是实现互换性生产的两个必不可少的条件。
8.我国的标准按颁发的级别分为、和。
(二)判断(正确的打√，错误的打×)1．具有互换性的零件，其几何参数必须制成绝对精确。
( )2．在确定产品的参数或参数系列时，应最大限度地采用优先数和优先数系。
( ) 3．优先数是由一些十进制的等差数列构成的。
( )4．为使零件的几何参数具有互换性，必须把零件的加工误差控制在给定的范围内。
( )5．不完全互换性是指一批零件中，一部分零件具有互换性，而另一部分零件必须经过修配才有互换性。
( )6．只要零件不经挑选或修配，便能装配到机器上去，则该零件具有互换性。
( ) 7．机器制造业中的互换性生产必定是大量或成批生产，但大量或成批生产不一定是互换性生产，小批量生产一定不是互换性生产。
( )8．为了实现互换性，零件的公差规定得越小越好。
( )9．凡是合格的零件一定具有互换性。
( )10．凡是具有互换性的零件必为合格品。
( )11．零件的互换性程度越高越好。
( )12．为了使零件具有互换性，必须使各零件的几何尺寸完全一致。
( ) 13．有了公差标准，就能保证零件的互换性。
( )14．现代科学技术虽然很发达，但要把两个尺寸做得完全相同是不可能的。
( ) 15．完全互换性的装配效率一定高于不完全互换性。
( )(三)选择(将所有正确答案的序号填在横线上)1.互换性按其可分为完全互换和不完全互换。
互换性第五版课件第一章公差与互换性原
零件的互换性
完全互换
概率互换
在装配过程中，所有零件都能用符合要求 的零件完全替换，装配后产品性能完全符 合要求。
在装配过程中，所有零件都能用符合要求 的零件替换，但装配后产品性能符合要求 的概率达到某一预定值。
位置互换
选用互换
在装配过程中，零件可以任意调换位置而 不影响产品的性能。
在装配过程中，零件可以按照一定规则选 用不同的规格零件进行替换。
尺寸公差的作用
保证零件的功能要求
通过控制零件的尺寸公差，可以保证零件在装配和使用过程中的 功能要求。
提高生产效率
合理的尺寸公差可以减少加工余量，降低加工成本，提高生产效率 。
促进互换性
通过制定统一的尺寸公差标准，可以实现不同厂家生产的同种规格 的零件之间的互换性。
尺寸公差的标注
线性尺寸公差的标注
技术部件的各项参数进行测量，以判断其是否满足要求。
技术测量与互换性的关系
技术测量是实现互换性的重要手段，通过技术测量可以保证产品或零部件的精度和一致性，从而提高其互换性。
THANKS
感谢观看
实现互换性需要满足一定的条件 ，包括零件的几何参数和性能参 数的标准化、零件的加工和检测
的精度控制等。
02
尺寸公差
尺寸公差概述
尺寸公差定义
尺寸公差是允许零件尺寸变化的 范围，是零件合格的一个重要因
素。
尺寸公差带
尺寸公差带是指在零件尺寸线上， 允许尺寸变化的区域。
尺寸公差等级
根据不同要求，尺寸公差等级分为 IT01、IT0、IT1、IT2、…、IT18共 20级，其中IT表示国际公差。
数据可视化技术
数据可视化技术是将数据处理结果以图形 或图表的形式呈现的技术，有助于更好地 理解数据和发现数据中的规律和趋势。
互换性复习
互换性与测量技术基础 第3章 尺寸传递
长度量值传递系统有两种实体基准：线纹尺(刻线量具)
和量块（端面量具）。其中尤以量块应用较广。 量块按准确度级别分为0级、1级、2级和3级，
其中0级准确度最高，3级最低。 以量块长度的测量不确定度，将其分为1等～5等 共五等量块。
直接测量与间接测量 主动测量与被动测量 绝对测量与相对测量 动态测量与静态测量
互换性与测量技术基础
基本 尺寸 孔 最大极限 尺寸 8.040 最小极限 尺寸 8.025 上偏差 ＋0.040 下偏差 ＋0.025 公 差 0.015 标 注
8
8 0..040 0 025
600..060 0 106
轴 60
孔 30 轴 50 孔 18
59.940
上偏差 = ES 孔用止规： 下偏差 = ES－T1
上偏差 = es－Z1+ T1/2 轴用通规： 下偏差 = es－Z1－T1/2
上偏差 = ei + T1 轴用止规： 下偏差 = ei
T1、Z1 见表6－5
互换性与测量技术基础
计算检验 30M 7 孔用量规的工作尺寸，并画出量规的
评定长度
1 l Ra y ( x ) dx l 0
Rz Rp Rv
、和 。
按照新的国家标准，表面粗糙度的幅度参数（高度特性参数）
有两项，分别是
互换性与测量技术基础 第6章 验收极限
验收极限应从被检验零件的 裕度A。
尺寸向
内移动一个安全
互换性与测量技术基础
极限尺寸判断原则，也称“泰勒原则” ，即： * 孔或轴的体外作用尺寸不允许超过最大实体尺寸，
互换性与测量技术基础 第1章 互换性的分类:
互换性与测量技术习题答案
第1章习题答案1.在机械制造中，按互换性原则组织生产有什么优越性？是否在任何情况下按互换性原则组织生产都有利？答：在设计方面，缩短设计周期；在制造方面，提高劳动生产率，提高产品质量，降低生产成本；在新产品试制方面，采用具有互换性的通用零部件，可缩短试制周期；在设备维修方面，可以缩短修理时间，提高机器的利用率和延长使用寿命。
不是。
2、举例说明在日常生活中具有互换性的零、部件给我们带来的方便。
标准螺丝的更换3、何谓标准？何谓标准化？加强我国的标准化工作有何实际意义？答：所谓标准，就是指为了取得国民经济的最佳效果，对需要协调统一的具有重复性特征的物质和概念，在总结科学实验和生产实践的基础上，由有关方面协调制定，经主管部门批准后，在一定围作为活动的共同准则和依据。
所谓标准化，就是指标准的制订、发布和贯彻实施的全部活动过程。
搞好标准化，对高速发展国民经济，提高产品和工程建设质量，搞好环境保护和安全生产，改善人民生活等，都有着重要作用。
4、完全互换与不完全互换的的区别是什么？各应用于何种场合？答：完全互换是零部件在装配或更换时，不需任何附加的挑选、调整或修配，且装配后产品的精度与使用性能。
而为了降低制造成本机器或设备的一部分不需要过高的制造精度，为减低成本选择不完全互换性，完全互换性适用于批量生产，而不完全互换性适用小批量生产或者特殊部件制造。
5、什么是优先数和优先数系？主要优点是什么？R5，R40系列各表示什么意义？答：优先数系中的任何一个数值均称为优先数；先数系是一种十进制几何级数，其代号为Rr (R 是优先数系列创始人Renard的第一个字母，r代表5、10、20、40等项数)；优先数优点优先数系的优点很多，主要有：相邻两项的相对差均匀，疏密适中，而且运算方便，简单易记；同一系列中任意两项的理论值之积、商，任意一项理论值之整数（正或负）乘方，仍为此系列中的一个优先数理论值。
6、加工误差、公差、互换性三者的关系是什么？答：公差与互换性有关，而误差与之无关。
《互换性与测量技术》复习
第一章基本概念（绪论）1．互换性的含义：三层(1)配前按一定要求制造；(2)装配时不需挑选，不需修配或调整可进行装配；(3)装配后满足使用性能的要求。
（或书P1）2．互换性、标准化及测量技术之间的关系：标准化是实现互换性生产的基础或前提。
技术测量是实现互换性的保证；标准化是技术测量的依据。
3．互换性可以分为几何要素互换和功能互换，本课程讨论尺寸、形位公差，表面粗糙度，研究的是几何要素互换。
本课程的主要内容是互换性标准，其次是几何量的测量。
4．优先数系：GB/T321-1980《优先数和优先数系》规定了R5、R10、R20、R40四个基本系列和R80补充系列，在实际工作中应优先采用优先数，使参数的选择一开始就纳入标准化的轨道。
第二章测量技术基础一、量块的精度：按制造精度分为5分级，按鉴定精度分为6等。
按级使用是将标称值作为工作尺寸，按等使用是将鉴定值（即量块的实际尺寸）作为工作尺寸。
二、系统误差的处理：对于已知的定值系统误差，采用修正的方法。
三、随机误差的处理：单次测量结果＝测得值(可以是计量器具的测量极限误差)；为测量极限误差，误差在此区间的概率0.9973。
多次测量结果= 多次测量的结果精度高四、间接测量的数据处理y=f(x1,x2)五、随机误差特性、测量方法、测量范围、示值范围、阿贝误差第三章尺寸精度设计（孔、轴的极限与配合）例：查表确定配合φ35H7/n6的孔、轴极限偏差值，画出公差带图，求出极限间隙或极限过盈，说明该配合的基准制及配合性质。
解：基本尺寸φ35,IT7=25μm,IT6=16μm轴的基本偏差为上偏差,ei=+17μmEI=0μm,ES=EI+IT7=25μm,es=ei+IT6=33μm此配合是基孔制，属过渡配合Xmax=ES-ei=0.008mm,Ymax=EI-es=-0.033mm三、基本偏差系列基本偏差的定义代号２８种排列规律特殊情况：H (h) JS (js) J (j)同名配合：两个配合必须满足：（１）一个为基孔制，另一个为基轴制；（２）非基准件的基本偏差代号相同；（３）孔、轴工艺等价。
互换性与技术测量第一章 孔与轴的极限与配合9.27
+ 0 +0.039 -0.025 -0.050
+0.039 -0.025
过盈配合
+ 0 +0.039
+0.079 +0.054
+ 0 -
过渡配合
+0.039 +0.034 +0.009
ø 50
Ø50
ø 50
计算
解:（1）最大间隙 Xmax=ES-ei=+0.039-(-0.050) = +0.089mm 最小间隙 Xmin=EI-es=0-(-0.025)= +0.025 mm 配合公差 T f =︱Xmax—Xmin︱=︱+0.089-(+0.025)︱ = 0.064 mm (2) 最大过盈 Ymax=EI-es=0-(+0.079)= -0.079mm 最小过盈 Ymin=ES-ei=+0.039-(+0.054) = -0.015mm 配合公差 T f =︱Ymin—Ymax︱=︱-0.015-(-0.079)︱ = 0.064 mm (3) 最大间隙 Xmax=ES-ei=+0.039-(+0.009) = +0.030mm 最大过盈 Ymax=EI-es=0-(+0.034)= -0.034 mm 配合公差 Tf =︱Xmax—Ymax︱=︱+0.030-(-0.034)︱ = 0.064 mm
Dmin Dmax
孔、轴的极限尺寸
dmin
dmax
2 极限与配合的基本词汇
三．偏差(deviation)与公差(tolerance)
1.尺寸偏差 某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差 (简称偏差) 2.实际偏差（ Ea、ea ） 实际尺寸减去基本尺寸所得的代数差 Ea=Da-D ea=da-d 3.极限偏差 极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差 上偏差（ES、es）ES=Dmax-D es=dmax-d 下偏差（EI、ei） EI=Dmin-D ei=dmin-d
互换性与几何量测量技术习题及答案
第一章习题答案1、按优先数的基本系列确定优先数：（1） 第一个数为10，按R5系列确定后五项优先数。
解：后五项优先数是16，25，40，63，100。
（2） 第一个数为100，按R10/3系列确定后三项优先数。
解：后三项优先数是200，400，800。
2、试写出R10优先数系从1～100的全部优先数（常用值）。
解：R10优先数系从1～100的全部优先数是1，1.25，1.6，2，2.5，3.15，4，5，6.3，8，10，12.5，16，20，25，31.5，40，50，63，80，100。
3、普通螺纹公差自3级精度开始其公差等级系数为：0.50，0.63，0.80，1.00，1.25，1.60，2.00。
试判断它们属于优先数系中的哪一种?其公比是多少？ 解：它们属于R10 （0.50，2.00），公比是1.25。
第二章习题答案1、用杠杆千分尺测量某轴直径共15次，各次测量值为（mm ）10.492,10.435,10.432，10.429，10.427，10.428，10.430，10.434，10.428，10.431，10.430，10.429，10.432，10.429，10.429。
若测量中没有系统误差，试求： (1)算术平均值。
(2)单次测量的标准偏差。
(3)试用3法则判断该测量列中有无粗大误差?(4)单次测量的极限误差，如用此杠杆千分尺对该轴直径仅测量1次，得测量值为10.431，则其测量结果和测量精度应怎样表示?(5)算术平均值的标准偏差。
(6)算术平均值的极限误差是多少?以这15次测量的算术平均值作为测量结果时，怎样表示测量结果和测量精度? 解：(1) 算术平均值(2)单次测量的标准偏差(3) 用3法则判断±3≈±48μm该测量列中有粗大误差,即10.492超出精度要求。
(4) 通常我们把相应于置信概率99.73％的±3作为测量极限误差，即如用此杠杆千分尺对该轴直径仅测量1次，得测量值为10.431，则测量精度表示为=±，测量结果表示为d=10.431±(5)算术平均值的标准偏差(6) 算术平均值的极限误差为=以这15次测量的算术平均值作为测量结果时，测量精度=x σσlim ∆x σx 434.1011==∑=ni i x n X σ()m n x x ni i μσ08.161/12≈--=∑=σσσσ3lim ±=∆lim d ∆lim ∆lim ∆σmnx μσσ15.41508.16===lim d ∆x σ3±lim d ∆，测量结果表示为d=10.434±0.0122、用两种方法分别测量尺寸为100 mm 和80 mm 的零件，其测量绝对误差分别为8μm和7μm ，试问此两种测量方法哪种测量精度高?为什么? 答：用相对误差比较精度。
《互换性与技术测量》第一章 孔与轴的极限与配合
第一章 孔与轴的极限与配合
§2 极限与配合的基本词汇
5.提取组成要素的局部尺寸： 一切提取组成要素上两对应点距离的统称。 6 .极限尺寸： 指允许的尺寸变化的两个极限值，它包括上极限尺寸和下极 限尺寸。 上极限尺寸（或最大极限尺寸）：尺寸要素允许的最大尺寸。 下极限尺寸（或最小极限尺寸）：尺寸要素允许的最小尺寸。
第一章 孔与轴的极限与配合
§2 极限与配合的基本词汇
Dmax 、Dmin 、d max 、d min
第一章 孔与轴的极限与配合
§2 极限与配合的基本词汇
Dmin Da Dmax
d min d a d max
第一章 孔与轴的极限与配合
§2 极限与配合的基本词汇
三、有关偏差和公差的术语和定义（续）
X max Ymax 2
第一章 孔与轴的极限与配合
§2 极限与配合的基本词汇
四、有关配合的术语和定义（续）
4．配合公差 间隙配合 T f X max X min Th Ts
过盈配合 T f Ymax Ymin Th Ts
过渡配合 T f X max Ymax Th Ts 它反映配合性质， 即配合松紧变化程度。
第一章 孔与轴的极限与配合
§2 极限与配合的基本词汇
三、有关偏差和公差的术语和定义（续）
4. 极限制
公差带有两个基本参数： 位置ES(es）或EI(ei) 用标准化的公差与极限偏差组成标准化的孔、轴公差带的制 度称为极限制。 大小（Th
、Ts
）
第一章 孔与轴的极限与配合
§2 极限与配合的基本词汇
第一章 孔与轴的极限与配合
§3 极限与配合国家标准
一、孔、轴标准公差系列（公差带大小的标准化） 2. 标准公差等级与代号
第1章 绪论
属于计量学的范畴
保证公差实行的必要检验 测量技术
互换性与技术测量课程的要求：
课程性质：专业基础课，将标准化与计量学的有关部分有机 的结合在一起，而且涉及机械设计、机械制造、质量控制、 生产组织等多方面。 特点：概念多，涉及标准多。
学习要求： （1）掌握有关公差、测量的基本概念、基本理论、术语和 定义； （2）培养公差设计及精度检测的基本能力； （3）学会查工具书，如：手册、标准等。
3、标准化的制定 探索标准化的对象，调查，实验，分析， 起草，制定，贯彻，修订等一系列过程。 标准化是个不断循环而又不断提高其水 平的过程。
4、标准分类
行业标准：强制性和推荐性标准 例：NY×××××—×××× 农业标准 NY/T×××××—××××
JB JT HJ SN QB LY CJ YC WS SH 机械 交通 环境保护 商检 轻工 林业 城镇建设 烟草 卫生 石油 QC TB SJ WH YD JG JC JY YB HG 汽车 铁路运输 电子 文化 通信 建筑工业 建材 教育 黑色冶金 化工
21
3、实现互换性的必要条件
4、互换性的作用
（1）在设计方面：有利于最大限度采用标准件、通用件， 发展系列产品，改进产品性能，简化绘图和计算工作，缩短 设计周期，便于计算机辅助设计CAD。 （2）在制造方面：有利于组织专业化生产，采用先进工艺
和高效率的专用设备，提供生产效率，降低成本。
（3）在使用、维修方面：可以减少机器的维修时间和费用， 保证机器能连续持久的运转，提高了机器的使用寿命。
1)按互换的程度分类
A、完全互换性 装配或更换时，不挑、不调、不修的互换性。 特点：不限定互换范围，以零部件装配或更换时不需要挑 选或修配为条件，100％的互换。
完整版)互换性与技术测量知识点
完整版)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，任取一件都可以装配在整机上，并能满足使用性能要求。
互换性应具备的条件包括：装配前不需更换、装配时不需调整或修配、装配后满足使用要求。
按照互换性程度的不同，可以分为完全互换和不完全互换，按照标准零部件和机构的不同，可以分为外互换和内互换。
互换性在机械制造中的作用包括：节省装配和维修时间、保证工作的连续性和持久性、提高机器的使用寿命、便于实现自动化流水线生产、减轻装配工的劳动量、缩短装配周期、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。
标准可以按照一般分、作用范围和法律属性进行分类。
第2章测量技术基础测量过程的四要素包括：测量对象、计量单位、测量方法和测量精度。
计量器具可以按照原理、结构和用途进行分类，包括基准量具、通用计量器具、极限量规类和检验夹具。
测量方法可以按照测量值获得方式的不同进行分类，包括绝对测量和相对（比较）测量法、直接测量和间接测量法。
测量误差是指测得值与被测量真值之间的差异。
基本尺寸相同时，可以使用Δ来评定测量精度高低，基本尺寸不相同时，可以使用ε来评定。
测量误差可以分为绝对误差、相对误差和极限误差。
随机误差是无法消除的，只能减小，而系统误差是可以消除的。
粗大误差可以剔除。
控制几何参数的技术规定称为“公差”，是实际参数允许的最大变动量。
在加工过程中，误差是不可避免的。
公差是由设计人员确定的，它是误差的最大允许值。
在第3章中，孔和轴的结合尺寸精度的设计和检测是重要的。
当图样上的尺寸以毫米为单位时，不需要标注单位的名称或符号。
公称尺寸是指设计给定的尺寸，而实际尺寸是指零件加工后通过测量获得的某一尺寸。
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，允许的最小尺寸为下极限尺寸。
公称尺寸和极限尺寸是设计给定的，而实际尺寸是通过测量得到的。
互换性与测量技术答案第1章
第一章绪论1.1什么叫互换性？它在机械制造业中有何作用？互换性是指机器零件（或部件）相互之间可以代换且能保证使用要求的一种特性。
因为互换性对保证产品质量，提高生产率和增加经济效益具有重要意义，所以互换性已成为现代机械制造业中一个普遍遵守的原则。
1.2 生产中常用的互换性有几种？采用不完全互换的条件和意义是什么？分三种：（1）几何参数互换性与功能互换性。
（2）完全互换与不完全互换。
（3）外互换与内互换当零件的装配精度要求较高时，采用完全互换将使零件的公差很小，加工困难，加工成本很高，甚至无法加工。
这时可根据精度要求、结构特点、生产批量等具体条件，各种不同形式的不完全互换法进行加工。
这样，既能保证装配精度和使用要求，又能解决加工难度的问题，降低成本。
1.3公差、检测、标准化、互换性有什么关系？（1）公差是零件几何参数误差的允许范围。
（2）检测是兼有测量和检验两种特性的一个综合鉴别过程。
（3）标准化是反映制定、贯彻标准的全过程。
（4）公差与检测是实现互换性的手段和条件，标准化是实现互换性的前提。
1.4按标准颁发的级别分，我国标准有哪几种？国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。
1.5试写出基本系列R5中优先数从0.1到100的常用值.0.10, 0.16, 0.25, 0.4; 0.63, 1,1.6, 2.5, 4, 6.3, 10, 16, 25, 40, 63, 1001.6试写出派生系列R10/2和R20/4中优先数从1到100的常用值。
R10/2：1.00，1.60，2.50，4.00，6.30，10.0，16.0，25.0，40.0，63.0，100 R20/3：1.00，1.40，2.00，2.80，4.00，5.60，8.00，11.2，16.0，22.4，31.5，45.0，63.0，90.0。
1.7下面两列数据属于哪种系列？公比q为多少？（1）电动机转速（r/min）:375,750,1500,3000,...（2）摇臂钻床主参数（最大钻孔直径，单位mm）:25,40,63,80,100,125,..派生系列R10/3,公比为2;（2）R5系列，公比为1.6。
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图1-1 曲柄滑块机构
在结构设计中，要保证曲柄连杆机构每一个零件的强度和刚度方 面的要求，即求出各个零件的截面积或直径。这里取活塞销为例，经 过对研究对象活塞销的受力分析，并画出应力图，再经过强度计算可 以求出活塞销的直径为φ8.78。
在精度设计阶段，主要包括有三个方面的内容。第一，确定活塞 销的直径，使其满足国家标准的直径系列要求；第二，根据活塞销与 连杆和活塞的关系，选用适当的配合；第三，规定活塞销尺寸精度， 形状和位置精度，表面粗糙度。首先，按 GB2822《标准尺寸》可将活 塞销的尺寸圆整为φ10；取活塞销与连杆的配合为例，应该取间隙配 合，如果间隙取得大，则振动，噪声大，如果间隙取得小，则磨损大， 取φ10 H6/h5 较为合适；最后按国家标准确定活塞销的长度和直径的 精度，零件圆柱面向对于两端面的位置精度和圆柱面本身的形状精度， 还有各个表面的表面粗糙度。
在运动设计中，要实现这一功能有很多机构，其中曲柄 滑块机构最为普遍，如图 1-1 所示。所以根据运动学方面，我 们可以求出曲柄滑块机构的各构件的长度和运动学方程，例
如，活塞的运动行程 Xc = r cos L2 r 2 sin 2 ，其中，
r 为曲柄长度，L 为连杆长度，φ是曲柄与运动直线间的夹角。 根据这个运动学方程，亦可求出活塞的速度和加速度。
1）加工误差 在加工的过程中，自始至终存在着误差—误差公理。工 件加工时，必然会产生误差，只要误差的大小不影响机器的 使用性能，可以允许存在一定的误差，加工误差分类如下： （1）尺寸误差。指加工后一批零件的实际尺寸相对于 理想尺寸的偏差范围。如直径误差、长度误差等。当加工条 件一定时，尺寸误差表征了该加工方法的精度。例如，磨某 一零件的尺寸偏差正态分布曲线，表征了该磨床的加工精度。
第1章 绪 论
1.1本课程的研究对象、任务及基本特点 1.2互换性 1.3标准化与优先数系 1.4极限与配合标准以及检测技术的发展
1.1 本课程的研究对象及任务
1.1.1 本课程的研究对象 互换性与几何量测量技术，是机械工程一级学科各专业
的一门主干技术基础课，它将机械设计和制造工艺系列课程 紧密地联系起来，成为架设在技术基础课、专业课和实践教 学课间的桥梁。其主要研究对象பைடு நூலகம்如何进行几何参数的精度 设计，即如何通过有关的国家标准，合理解决产品使用要求 与制造工艺之间的矛盾，以及如何运用质量控制方法和测量 技术手段，保证有关的国家标准的贯彻执行，以确保产品质 量。精度设计是从事产品设计、制造、测量等工程技术人员 所必须具备的能力。
本课程是从“精度”与“误差”两个方面去分析研究 机械零件及机构的几何参数的。设计任何一台机器，除了进 行机械的运动设计；机械的结构设计；机械精度设计。所谓 运动设计或称为系统设计，是机器的总体设计和部件设计， 它满足机器运动学方面的要求，如机构、机器的轨迹、速度 或加速度等；而结构设计或称为参数设计，是机械的零件设 计，它满足机器或部件中零件强度，刚度方面的要求，如构 件的长度或截面积，零件的直径和寿命等；机械精度设计主 要是保证机器或部件工作时的精度方面的要求，使产品功能 与经济效益能产生好的综合效应。
1.1.2 本课程的任务 本课程旨在培养学生获得产品精度设计和质量保证的基
本理论、知识和技能，为进一步应用国家标准和控制产品质 量奠定基础，其基本要求如下：
1．掌握互换性和标准化的基本概念； 2．掌握几何量精度设计的基本理论和方法； 3．根据使用要求正确选用国家标准极限与配合； 4．能读图，读懂图中每一个要素，同时能正确使用国 家标准，标注图，标注好图样； 5．掌握几种典型几何量的检测方法，并会使用常用的 计量工具。
1.1.3 本课程的基本特点 1．特点： 本课程由几何量精度设计及检测两部分有机地组成。前者属于标准
化范畴，主要研究几何参数的精度设计，后者属于工程计量学范畴，主 要研究几何量测量技术的基本原理、测量方法和测量误差及数据处理。 此外，本课程从“精度”或“误差”的观点出发，研究零部件几何参数 的互换性。因此，本课程的特点是：概念性强，定义、术语多，涉及面 广，符号、代号多，标准规定多，实践性强，对具体工程存在标准原则 和合理应用的矛盾等。但是，正像任何东西都离不了主体，任何事物都 有它的主要矛盾一样，本课程尽管概念很多，涉及面广，但各部分都是 围绕着以保证互换性为主的精度设计问题，介绍各种典型零件几何精度 的概念，分析各种零件几何精度的设计方法，论述各种零件的检测规定 等。所以，在学习中应注意及时总结归纳，找出它们之间的关系和联系。 学生要认真按时完成作业，认真做实验和写实验报告。几何量精度设计 在课堂上完成；检测部分在实验中完成。
机械精度设计包括有总体精度设计和具体结构精度设计。 前者主要是机器或机构的主要参数精度的确定以及相应各部 件的精度要求；后者是指部件精度设计计算和零件精度设计 计算。本课程主要侧重于具体结构精度设计，其中，最主要 讲述机械零件精度设计。
下面举一个例子。在机械工程中，人们常常要将转动变 为直线运动，或者将直线运动转变为转动。例如冲压机，是 将电动机的转动变为冲压运动的直线运动，而内燃机，却将 燃油爆炸产生的直线运动变为转动。
2．加工误差与公差 任何一台机器中的零件都是按一定的工艺过程、通过加 工所得到的。由于加工设备与工艺方法的不完善，不可能做 到使零件的尺寸和形状都绝对符合理想状态，设计参数与实 际参数之间总是有误差的。为了保证零件的使用性能及制造 的经济性，设计时必须合理地提出几何精度要求，即规定公 差值，把加工误差限制在允许的范围内。这个加工误差与公 差的概念贯穿本课程的整个学习过程中。
通过上述的例子，可以看到几何量精度设计在机械设计 过程中的位置。因此，本课程的研究对象是关于机械或仪器 零部件的几何参数精度设计及其检测原理。或者更具体地说， 是如何通过有关国家标准，合理解决产品只用要求与制造工 艺之间的矛盾，以及如何运用质量控制方法和测量技术手段， 保证有关国家标准的贯彻执行，以确保产品质量。几何参数 精度设计是从事产品设计、制造、测量等工程技术人员所必 须具备的能力。