哈工大机械精度设计互换性与测量技术5教学教材
《互换性与技术测量》教学大纲及教案
《互换性与技术测量》课程教学大纲课程名称：互换性与技术测量课程代码：14627 学时：42学时适用专业：机械设计制造及其自动化，车辆工程，热能工程，农业机械，材料成型及控制工程，机械电子工程，测控技术及仪器等专业。
参考教材：《互换性与技术测量》，韩进宏编著，机械工业出版社。
一、课程性质、目标本课程是一门机械通用工种具有实践的技术基础课，属工程技术基础课的性质，应用性极强，以理论课或设计课为基础，应用几何量公差设计知识和检测知识，为专业课或工艺课进行设计，特别是保证零件（或部件）的工作功能进行几何方面的精度设计，给出合理的公差范围，使误差被较好地控制在合理的区间内，是机械零部件功能实现和工作寿命的保障和措施的体现。
课程目标就是：为在培养应用型高级工程技术人才的过程中，提供机械零部件几何精度设计理论和方法，并让学生熟悉相关国家标准及典型几何量测量技术。
二、课程的重点、难点及解决办法1．几何量测量基础一章是测量技术方面的重点内容，难点是涉及计量学范畴宽广，学生不易理解，解决办法是对常用仪器或量具规范分类，明确测量方法属性和常用计量技术指标的含义。
2．形位公差与尺寸公差之间关系（公差原则）为基础部分的重点与难点并存的内容，教师不易讲清，学生更难学懂，也是本课程中间时段的关键环节，处理不好的话，会影响学生对后面特殊用途零件精度问题的理解，特别是量规、齿轮等类型的精度问题，解决方法是，采取分析过程条理化（将大难点化为若干小难点）、应用特征明显化（不同公差原则有显著不同地方，但相互之间又有联系）、讲解概念准确清楚化（各个小难点被击破），实质要点就被抓住了。
3．齿轮精度标准是本课程最难理解的难点问题，又是课程近尾声处的重点内容，机械中用齿轮的地方实在太多了，不懂怎么行呢？解决办法是追溯齿轮渐开线的形成原理，齿轮加工过程的影响因素，然后针对标准规定项目深入浅出地讲解，引领学生学会对复杂问题进行分解处理，以不屈不挠的精神认真地对待每项指标的含义，概念清楚为最好是学习这一部分内容的根本所在，再配以多媒体图片的讲解方法，使问题清晰明了。
哈工大机械精度设计互换性与测量技术5教学教材
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3. 在零件图上的标注
(1)被测要素为轮廓要素时,指引线必须垂直框格,箭头垂直指向轮廓要素
(2)被测要素指向实际表面时,用引出线将被测面引出,箭头垂直引出线的水 平线
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3. 在零件图上的标注 (3) 被测要素为中心要素时
加工工艺系统的误差 加工过程中受力变形、振动、磨损
几何误差
几何公差
几何误差与几何公差区别与联系
3
2.误差对零件质量的影响
(1). 影响零件的功能要求 机床导轨表面的直线度和平面度(影响机床刀架的运动精度)
(2). 影响零件的配合性质 圆柱结合的间隙配合(圆柱表面的形状误差会加快相对转动的 磨损，降低寿命和运动精度)
被测要素为中心（导出）要素
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(4) 被测要素为线素的标注 需要指明被测要素的形式（是线而不是面）时，应在公差
框格附近用符号“LE”注明。
被测要素为线素
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(5) 基准要素为轮廓（组成）要素 (6) 基准要素为中心（导出）要素
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二. 附加规定的标注方法 1. 全周符号的标注 如果轮廓度特征适用横截面的整周轮廓或整周表面时，应采用 全周符号表示。
(3). 影响零件的自由装配性 轴承盖上螺钉孔的位置不正确，用螺栓往机座紧固会影响其 自由装配
为了保证产品质量和互换性，应规定几何公差，以限制其几何 误差。
4
二、 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。
5
几何要素的分类
结构 (1) 组成要素(轮廓要素) :零件的表面或表面上的线。 特征 (2)导出要素(中心要素) :由一个或几个组成要素得到的中心点、
《互换性与测量技术》课程教学大纲
本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1.课程描述：本课程是机械类专业的技术基础课，为机械设计、机械制造工艺学等机械类专业课程提供尺寸公差、形位公差、表面结构及其测量等方面的基本知识。
本课程的主要内容如下：（1）互换性和公差的基本知识，包括：孔轴极限与配合、尺寸公差与圆柱结合的互换性；形位公差及其检测；表面粗糙度的相关概念、应用和检测方法。
（2）测量技术基础的基本概念、测量器具和检测方法等。
（3）学习典型零件的互换性：轴承、螺纹联接、齿轮等。
本课程学生应具备基本的画法几何和机械制图知识，并掌握一定的测绘基本技能。
2.设计思路：本课程以孔轴配合为研究对象，围绕机械零部件的几何参数精度设计，讲授互换性与公差和测量技术的基本知识，在此基础上进一步讲授典型零部件的公差与配合。
实践环节以尺寸测量实验、形位误差测量和表面粗糙度实验为主。
通过学习本课程，使机械专业大学生掌握互换性与公差的以及测量技术的基本概念及应用，通过实验培养学生一定的机械零件检测技能，将精度设计的理论知识应用到后续课程的课程设计和毕业设计中，并能够将实际设计中遇到的问题反馈到精度设计理论中。
通过理论联系实践，让学生掌握机械设计和制造工艺方面的互换性及测量技术方面的基本知识和能力。
开课依据：对毕业要求的能力支撑矩阵。
本课程是培养本科生从事机械设计、机械制造和机电控制等领域工作的专业基础课程，为达成机械设计制造及其自动化专业毕业生能力矩阵1.4、1.6、2.1、2.2、2.3、2.4项要求见下表。
- 1 -课程内容包括三个模块：孔轴配合的互换性、几何量测量技术基础、典型零件的公差与配合及选用。
（1）孔轴配合的互换性本模块内容为本课程的理论基础，以孔轴配合为研究对象，结合相关孔轴配合的国家标准，重点讲授广义孔和轴的基本术语、尺寸公差带和配合公差带的概念；讲授形位公差和公差原则的基本概念以及部分形位公差的评定和检测方法；讲授表面粗糙度的基本概念和评定方法及其表面粗糙度的检测方法、检测仪器等。
互换性第5次课
的标称尺寸的修正值。
标准规定了量块按其检定精度分为5等，即1、2、3、4、5
等，其中1等精度最高，5等精度最低，“等”主要依据量
块中心长度测量的极限偏差和平面平行性允许偏差来划分的。
互换性与技术测量
量块的“级”与“等”
第二章
长度测量基础
量块的“级”和“等”是从成批制造和单个检定两种不同
的角度出发，对其精度进行划分的两种形式。 按“级”使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺 寸，该尺寸包含其制造误差。 按“等”使用时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺寸， 该尺寸包含了检定时的测量误差。 就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得多。
互换性与技术测量
第二章
长度测量基础
检测前准备 清理检测环境并检查是否满足检测 要求，清洗标准器、被测件及辅助工具，对检测 器具进行调整使之处于正常的工作状态。 采集数据 安装被测件，按照设计预案采集测量 数据并规范地作好原始记录。 数据处理 测结果。 对检测数据进行计算和处理，获得检
填报检测结果 将检测结果填写在检测报告单及 有关的原始记录中，并根据技术要求作出合格性 的判定。
互换性与技术测量 检测的一般步骤
第二章
长度测量基础
确定被检测项目 认真审阅被测件图纸及有关的技 术资料，了解被测件的用途，熟悉各项技术要求， 明确需要检测的项目。
设计检测方案 根据检测项目的性质、具体要求、 结构特点、批量大小、检测设备状况、检测环境及 检测人员的能力等多种因素，设计一个能满足检测 精度要求，且具有低成本、高效率的检测预案。 选择检测器具 按照规范要求选择适当的检测器具， 设计、制作专用的检测器具和辅助工具，并进行必 要的误差分析。
互换性与技术测量第五版教学设计
互换性与技术测量第五版教学设计一、引言互换性与技术测量是制造业中的核心概念，但很多人对于它们的理解并不全面。
因此，本文旨在介绍互换性与技术测量的相关内容，并提出适用于第五版的教学设计。
二、互换性1. 定义互换性是指在无需加工或调整的情况下，零件与装配件之间能够精确地互换的能力。
它也是评价零件和装配件质量的重要指标。
2. 影响因素•加工精度•材料质量•尺寸设计•环境条件•人为因素3. 互换性的应用互换性在制造业中应用广泛，特别是在机械零件制造中应用最为广泛。
它可以提高生产效率、减少生产成本，提高产品质量等。
因此，互换性是现代制造业不可或缺的一部分。
4. 互换性的检测方法检测互换性的方法主要有三种：外观检验法、测量检验法和功能检验法。
其中，测量检验法是应用最广泛的一种方法。
三、技术测量1. 定义技术测量是指应用理论基础与现代科学技术手段，对工程技术领域中所涉及的各类物质、现象、信息等进行确定、表达与传递的一门技术。
2. 技术测量的特点技术测量具有以下特点：•精确性高；•重复性好；•可靠性强；•适用范围广。
3. 技术测量的分类技术测量按照被测量的物理量不同，可以分为长度测量、角度测量、质量测量、温度测量等多种类型。
4. 技术测量的应用技术测量在制造业中应用广泛，包括以下方面：•零部件检测•产品检验•质量控制•环保监测•工程设计四、教学设计1. 教学目标通过本课程的学习，学生应掌握以下知识和技能：•掌握互换性和技术测量的基本概念；•了解互换性的检测方法和技术测量的分类；•能够运用互换性与技术测量的知识，解决实际问题。
2. 教学内容本课程的教学内容包括以下主题：•互换性及其应用；•技术测量及其应用；•检测方法及案例分析；•案例研究和实践操作。
3. 教学模式本课程采用讲授、案例分析和实践操作相结合的教学模式。
在讲授环节，重点讲述互换性和技术测量的基本概念、分类、应用和检测方法。
在案例分析环节，引导学生通过实例演练运用所学知识解决实际问题。
哈工大机械精度设计互换性与测量技术课件
VS
详细描述
轴承精度设计需要考虑轴承的制造工艺、 材料、热处理等因素对轴承精度的影响。 在设计中，需要确定轴承的精度等级、旋 转精度、跳动量等参数，以确保轴承的旋 转平稳、噪音小、寿命长。
案例三：机床精度的检测与调整
总结词
机床精度检测与调整是保证机械加工 精度的关键环节，需要定期对机床进 行精度检测和调整。
可靠性原则
机械精度设计应保证机器或部件在 工作过程中具有足够的可靠性和耐 久性，防止因精度不足而引起的故 障和损坏。
机械精度设计的应用范围
汽车制造业
汽车零部件的尺寸、形状、相 互位置等参数需要进行精度设 计和控制，以确保整车的性能
和安全性。
航空航天业
航空航天器的零部件需要进行 高精度的设计和制造，以确保 飞行器的安全性和可靠性。
详细描述
机床精度检测与调整包括几何精度检 测、运动精度检测和切削精度检测等 方面。通过定期检测和调整，可以及 时发现和解决机床的精度问题，提高 机械加工的精度和质量。
05
互换性与测量技术实践
实验一：零件尺寸的测量与检验
01
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ总结词
掌握零件尺寸的测量与检验方法
02 03
详细描述
通过实验一，学生将学习如何使用各种测量工具对零件的长度、直径、 孔径等尺寸进行测量，并掌握如何根据测量结果判断零件是否符合设计 要求。
多学科交叉融合
随着科学技术的不断发展，测量技术与其他学科的交叉融合已经成为一种趋势，例如与物 理学、化学、生物学等学科的交叉融合，将为测量技术的发展带来新的机遇和挑战。
04
机械精度设计案例分析
案例一：齿轮精度的设计
总结词
齿轮精度设计是机械系统中的重要环节，需要考虑齿轮的制造误差、装配误差和使用过 程中的误差。
互换性课件哈工大(威海)_第5章_表面粗糙度轮廓及其检测[17P][364KB]
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§5-1 表面粗糙度轮廓的概念concept 一、表面粗糙度轮廓的界定 根据波距的不同，轮廓分为微观几何形状误差(表面 粗糙度＜1mm)、宏观几何形状误差(形位误差＞ 10mm)、介于二者之间的波纹度轮廓，如图5-2。
二、表面粗糙度轮廓对零件使用性能的影Байду номын сангаас 耐磨性：表面越粗糙，摩擦越大，磨损越快。 配合性质的稳定性：摩擦导致磨损，使间隙配合间隙增 大；过盈配合实际过盈减小，联结强度降低。 抗疲劳强度：粗糙表面在交变应力作用下，对应力集中 敏感，从而影响零件的抗疲劳强度。 抗腐蚀性能：粗糙表面易附着腐蚀性物质。
滑表面和粗糙表面，采用Rz作为评定参数。
2. 参数值的选用 表面粗糙度轮廓参数允许值应从GB规定的参数值系 列(表5.1到5.5)中选取。在满足功能要求的前提下，参数的 允许值应尽可能大些，常用类比法选用。原则： 1) 同一零件，工作面粗糙度通常比非工作面小 2) 摩擦面粗糙度值应比非摩擦表面小 3) 相对运动速度高、单位面积压力大、承受交变应力的 表面，其粗糙度轮廓参数允许值应小 4) 要求配合性质稳定的小间隙配合和承受重载荷的过盈 配合，孔、轴的表面粗糙度允许值都应小 5) 注意与尺寸公差、形状公差协调 6) 与标准件的配合面应按标准件要求标注 7) 要求防腐蚀、密封性的表面以及要求外表美观的表 面，其粗糙度轮廓参数允许值应小。
1 RSm Xsi m i 1
n
3 形状特征参数(混合参数)
轮廓支承长度率Rmr(c) ： 在给定水平位置C上轮廓的实体材料长度Ml(c)与评定长 度ln之比。
Ml (c) Rmr (c) ln
Ml (c) bi
i 1
n
轮廓实体材料长度Ml(c)，是指在取样长度内，一平行于 中线的线从峰顶线向下移一水平截距c时，与轮廓相截所 得的各段截线长度之和。 轮廓的水平截距c可用微米或用它占轮廓最大高度的百分 比表示。
2024《互换性与技术测量》课程教学大纲
《互换性与技术测量》课程教学大纲
二、课程简介
本课程是机械类各专业的一门重要的技术基础必修课程，本课程的基本
学问在后续课程和机械工程中有着广泛的应用。
本课程的任务是使学生获得
机械零件几何精度和相互协作的基础理论，驾驭几何参数测量的基本技能。
为课程设计、毕业设计、将来的技术工作打下基础。
三、课程教学目标（精炼概括3-5条目标，本课程教学目标须与授课对象的专业培育目标有肯定的对应关系）
１、使学生驾驭互换性的基本概念和有关公差协作的术语和定义。
２、使学生熟识有关公差协作标准的基本内容和具有对机械零件设计有关公差协作选择应用的实力。
３、使学生熟识技术测量基础学问，了解主要测量工具的原理和运用, 具有对机械零件的一般几何量作技术测量的初步实力。
1
四、课程进度表
2
（二）实践教学进程表
3
五、成果评定方法及标准
六、学院教学指导委员会审查看法
4。
互换性与技术测量第五版教学大纲
互换性与技术测量第五版教学大纲一、课程概述互换性与技术测量是机械设计、制造和检验中的基础课程之一。
该课程旨在让学生了解和掌握测量方法和技术，掌握零件互换性的基本理论和测量方法，提高学生的技术实践能力和应用能力，为将来的机械设计和制造工作奠定坚实的基础。
二、教学目标1.掌握相关测量仪器的使用和测量方法，包括卡尺、游标卡尺、高度仪、圆度仪、平行仪等。
2.掌握零件尺寸、公差的概念及表达方式。
3.掌握零件互换性的基本理论和测量方法。
4.能够进行简单的零件测量和数据分析。
5.能够根据工程图纸进行零件测量并给出检验结果。
6.能够设计简单的任务，选择合适的测量工具和测量方法，并对测量结果进行分析和判断。
三、教学内容1.测量基础知识–大小及其测量方法、误差与精度概念、误差来源及其分析–测量仪器的分类、结构、特点和用途，包括卡尺、游标卡尺、高度仪、圆度仪、平行仪等。
–设计基准、测量基准和工作基准的概念和种类。
2.公差–公差的概念和表达方式，包括尺寸公差、形位公差等。
–测量公差的方法及其特点。
3.零件互换性–零件互换性的概念和基本原则。
–零件互换性的测量方法，包括外径测量、内径测量、公差测量、表面平整度测量等。
–学习零件测量误差的计算方法及其影响因素。
4.工程图纸及其测量–工程图纸符号、标注规则、构图方法。
–根据工程图纸进行零件测量的方法，包括尺寸测量、位置公差测量、形位公差测量等。
–工程图纸和测量的统一性原则及实际应用。
5.综合测量分析–针对实际操作中的测量任务，选择合适的测量工具和测量方法。
–根据测量结果进行分析和判断，提出改进建议。
–学习常用的数据处理方法和软件的使用。
四、教学方法本课程采用理论讲授+案例分析+实验操作相结合的教学方法。
1.理论讲授阶段，重点讲解测量基础知识、公差、零件互换性、工程图纸及其测量、综合测量分析等内容，并举例说明，引导学生对相关知识点进行深入理解。
2.案例分析阶段，以实际案例为引导，讲解实际应用中的测量方法和技术，引导学生进行实际应用中的问题解决。
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5. 延伸公差带 :指将被测要素的公差带延伸到工件实体之外,以保证 相配件与该零件配合时能顺利装入。
延伸公差带用规范 的附加符号 P 表 示，并注出其延伸的范围。
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延伸公差带的标注
6. 简化标注
CZ公共公差带
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7. 自由状态的标注
8. 最大实体要求、最小实体要求和可逆要求 ①最大实体要求用规范的附加符号 M 表示。
第2章作业题(page55)：11、15 第3章作业题(page108)：6、7、8 实验预约：机械楼2050室 周老师86402212
1
第3章 几何精度设计
机械精度设计
尺寸精度
几何精度
形状、方向、位置和跳动公差
表面微观轮廓精度
（表面粗糙度）
2
3.1 几何误差
一. 几何误差和几何公差 1.几何误差产生原因
方向公差 (5项)
位置公差 (6项)
8
跳动公差(2项)
附加符号
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3.2 几何公差的标注
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一.标注: 特征符号
3.2 几何公差的标注
内容:
公差值大小 有无基准
被测要素的性质
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1. 公差框格的内容
公差特征符号:19个
基准符号字母
公差值:mm
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2. 基准符号 1) 大写的英文字母,不许用: E，I，J，M，O，P，L，R，F 2) 用角标满足多个 3) 字母必须水平书写
加工工艺系统的误差 加工过程中受力变形、振动、磨损
几何误差
几何公差
几何误差与几何公差区别与联系
3
2.误差对零件质量的影响
(1). 影响零件的功能要求 机床导轨表面的直线度和平面度(影响机床刀架的运动精度)
(2). 影响零件的配合性质 圆柱结合的间隙配合(圆柱表面的形状误差会加快相对转动的 磨损，降低寿命和运动精度)
(3). 影响零件的自由装配性 轴承盖上螺钉孔的位置不正确，用螺栓往机座紧固会影响其 自由装配
为了保证产品质量和互换性，应规定几何公差，以限制其几何 误差。
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二、 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。
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几何要素的分类
结构 (1) 组成要素(轮廓要素) :零件的表面或表面上的线。 特征 (2)导出要素(中心要素) :由一个或几个组成要素得到的中心点、
被测要素为中心（导出）要素
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(4) 被测要素为线素的标注 需要指明被测要素的形式（是线而不是面）时，应在公差
框格附近用符号“LE”注明。
被测要素为线素
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(5) 基准要素为轮廓（组成）要素 (6) 基准要素为中心（导出）要素
17
二. 附加规定的标注方法 1. 全周符号的标注 如果轮廓度特征适用横截面的整周轮廓或整周表面时，应采用 全周符号表示。
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2. 螺纹轴线的标注
以螺纹轴线为被测要素或基准要素时，默认为螺纹中径。 否则应加说明，例如用“MD”表示大径，用“LD”表示小径。
(a)大径轴线的标注
(b)小径轴线的标注
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3. 限定性规定的标注
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4. 理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ正确尺寸（角度）的标注
当给出一个或一组要素的位置、方向或轮廓度公差时，分别用来确 定其理论正确位置、方向或轮廓的尺寸（TED），理论正确尺寸没有公 差，并标注在一个方框中。
中心线或中心面。
6
2. 按检测关系分
(a) 单一要素:对要素本身提出形状公差要求的被测要素 (1) 被测要素
(b) 关联要素:相对基准要素有方向、位置要求的被测要素 (2)基准要素:是指用来确定被测要素的方向或位置的要素
Ⅰ
Ⅱ
基准要素
Ⅲ
7
三、几何公差的几何特征、符号
形状公差 (6项)
四类 (19项)
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②最小实体要求用规范的附加符号 L 表示。
③可逆要求用规范的附加符号 R 表示。
(a)可逆要求用于最大实体要求 (b)可逆要求用于最小实体要求
25
课堂练习
请解释下图标注的含义。
－ Φ0.01
0.05
Φ20
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基准符号由一个标注在基准方框内的大写字母，用细实线与一个涂黑（或空 白）的三角形相连而组成。
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3. 在零件图上的标注
(1)被测要素为轮廓要素时,指引线必须垂直框格,箭头垂直指向轮廓要素
(2)被测要素指向实际表面时,用引出线将被测面引出,箭头垂直引出线的水 平线
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3. 在零件图上的标注 (3) 被测要素为中心要素时