互換性與測量技術活頁式課后參考答案

習題一1.什么是互換性？互換性的如何分類？答：互換性是指在同一規(guī)格的一批零件或部件中，任取其一，不需任何挑選或附加修配(如鉗工修理)就能裝在機器上，達到規(guī)定的功能要求。這樣的一批零件或部件就稱為具有互換性的零、部件。分類：按不同場合對于零部件互換的形式和程度的不同要求，把互換性可以分為完全互換性和不完全互換性兩類。對標準部件或機構來講，其互換性又可分為內(nèi)互換性和外互換性。2.完全互換和不完全互換有何區(qū)別？各用于何種場合？答：完全互換是指對于同一規(guī)格的零部件，裝配前不經(jīng)任何選擇，裝配時不需任何調(diào)整或修配，就能裝配到機器上，并能滿足預定的使用要求。以零部件裝配或更換時不需要挑選或修配為條件?？缀洼S加上后只要符合設計的規(guī)定要求，則它們就具有完全互換性。不完全互換是指對于同種零件、部件加工好以后，在裝配前需要經(jīng)過挑選、調(diào)整或修配等才能滿足使用要求。在零部件裝配時允許有附加條件的選擇或調(diào)整。對于不完全互換性可以采用分組裝配法、調(diào)整法等來實現(xiàn)。應用：零部件廠際協(xié)作應采用完全互換，部件或構件在同一廠制造和裝配時，可采用不完全互換。完全互換性應用于中等精度、批量生產(chǎn)；不完全互換性應用于高精度或超高精度、小批量或單件生產(chǎn)。內(nèi)互換指部件內(nèi)部組成件間的互換；外互換指部件與相配合零件之間的互換。3.公差的概念？答：公差即允許實際參數(shù)值的最大變動量。4.什么是標準和標準化？答：標準是指對重復性事物和概念所做的統(tǒng)一規(guī)定，它以科學技術和實踐經(jīng)驗的綜合成果為基礎，經(jīng)有關方面協(xié)商一致，由主管機構批準，以特定形式發(fā)布，作為共同遵守的準則和依據(jù)。標準在一定范圍內(nèi)具有約束力。標準化工作包括制定標準，發(fā)布標準、組織實施標準和對標準的實施進行監(jiān)督的全部活動過程。這個過程是從探索標準化對象開始，經(jīng)調(diào)查、實驗和分析，進而起草、制定和貫徹標準，而后修訂標準。因此，標準化是個不斷循環(huán)而又不斷提高其水平的過程。5.優(yōu)先數(shù)系是一種什么數(shù)列?有哪些優(yōu)先數(shù)的基本系列?答：國家標準《優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系》GB/T321-2005中規(guī)定以十進制等比數(shù)列為優(yōu)先數(shù)系，并規(guī)定了五個系列，其中前四個系列作為基本系列。分別用系列符號R5，R10，R20，R40和R80表示。6.分析判斷“根據(jù)配合公差=孔的尺寸公差+軸的尺寸公差得知，配合公差越小越好”。正確嗎？并說明理由。答：（×）分析：配合公差=孔的尺寸公差+軸的尺寸公差，是非常重要的關系式，它反映了零件的使用要求與制造要求之間的矛盾。從使用角度，配合公差越小，表示一批孔、軸結合的松緊程度變化小，配合精度高，使用性能好；但從制造角度，配合公差越小，要求相配的孔、軸的尺寸公差越小，加工越困難，成本越高。所以設計者在確定公差與配合時應綜合考慮，并非配合公差越小越好。7.什么叫一般公差？在圖樣上如何表示？答：一般公差是指在車間普通工藝條件下，機械設備的一般加工能力可保證的公差。采用一般公差的尺寸，在圖樣上只標注公稱尺寸，不標注極限偏差。線性尺寸一般公差的表示時，在圖樣上只注公稱尺寸，不標注極限偏差，但應在圖樣的技術要求或有關技術文件中統(tǒng)一標注。用線性尺寸的一般公差標準號和公差等級代號來表示。例如，當選用中等級別一般公差時，可在零件圖樣的技術要求中標明：未注公差尺寸按GB／T1804-m。8.何為測量誤差？按其性質可分為哪幾類？測量誤差的主要來源有哪些？答：測量結果減去被測量的真值稱為測量誤差。測量誤差按其特點和性質，可分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差三類。測量誤差產(chǎn)生的原因，歸納起來主要有：基準件誤差、計量器具的誤差、測量方法誤差、測量環(huán)境誤差、人員誤差。9.說明作用尺寸與實效尺寸的區(qū)別和關系.答：作用尺寸是裝配時起作用的尺寸，分為體外作用尺寸和體內(nèi)作用尺寸。作用尺寸就是局部實際尺寸和幾何誤差的綜合結果。實效狀態(tài)在給定長度上，提取(實際)要素處于最大或最小實體狀態(tài)，且其導出（中心）要素的幾何誤差等于給定的公差值時的綜合極限狀態(tài)。實效尺寸（MMVS)：在實效狀態(tài)狀態(tài)下的尺寸為實效尺寸。10.獨立原則、包容要求、最大實體要求、最小實體要求及可逆要求的含義是什么？答:獨立原則是指圖樣上給定的幾何公差與尺寸公差是相互無關，幾何公差與尺寸公差都是相互獨立的，并分別滿足公差要求的公差原則。包容要求是指提取的組成要素應遵守其最大實體邊界（MMB）,其提取組成要素的局部尺寸不得超越最小實體尺寸的一種公差要求。最大實體要求(MMR)是要求實際被測要素應遵守最大實體實效邊界的，當其實際（組成）要素的尺寸偏離最大實體尺寸時，允許其幾何誤差值超出圖樣上給定的公差值，而提取組成要素的局部尺寸應在最大實體尺寸和最小實體尺寸之間。最小實體要求（LMR）是指提取組成（實際輪廓）要素應遵守其最小實體實效邊界（LMVB）,要求被測要素提取（實際輪廓）處處不得超越該邊界的一種公差要求?？赡嬉蟛粏为毷褂茫瑧c最大或最小實體要求一起使用，它是一種反補償要求，是最大或最小實體要求的附加要求，表示尺寸公差可以在實際幾何誤差小于給出的幾何公差之間的差值范圍內(nèi)增大。是當幾何誤差減小時，允許尺寸公差增大。練習題二一、填空題1.表面粗糙度分成_______和_______和原始輪廓。2.取樣長度用_______表示，評定長度用_______表示。3.表面粗糙度的輪廓算術平均偏差用______表示；輪廓最大高度用_______表示。4.國家標準中規(guī)定表面粗糙度的評定參數(shù)有_______、_______、_______三方面。5.表面粗糙度的選用，應在滿足表面功能要求情況下，盡量選用_______的表面粗糙度值。6.同一零件上，工作表面的粗糙度參數(shù)值_______非工作表面的粗糙度參數(shù)值。7.輪廓濾波器是把輪廓分為_______和_______成分的濾波器。8.用光切顯微鏡測量表面粗糙度時用的測量方法為________。答案1.粗糙度（R輪廓）、波紋度（W輪廓）；2.，；3.，；4.幅度參數(shù)，間距參數(shù)，混合參數(shù)；5.較大；6.小于；7.長波，短波；8.間接測量法二單項選擇題1.A；2.C.；3.C.；4.A；5.D；6.B；7.C。三判斷題1.×2.×3.√4.×5.√6.√7.×8.√9.×10.√11.√12.×13.√14.√15.×四思考題1.表面粗糙度對零件的功能的影響?答：主要表現(xiàn)在以下幾個方面：表面粗糙度影響零件的耐磨性、表面粗糙度影響配合性質的穩(wěn)定性、表面粗糙度影響零件的疲勞強度、表面粗糙度影響零件的密封性、表面粗糙度影響零件的抗腐蝕性。表面粗糙度對零件的外觀、測量精度也有一定的影響。而且，表面粗糙度對零件的測量精度、鍍涂層、反射能力和輻射性能、導熱性和接觸電阻、導體表面電流的流通、液體和氣體流動的阻力等都會有不同程度的影響。2．取樣長度和評定長度的區(qū)別有哪些？答：取樣長度lr是指在Ｘ軸方向上量取的用于判別具有表面粗糙度特征的一段基準線長度。規(guī)定這段長度是為了限制和減弱表面波紋度對表面粗糙度測量結果的影響。取樣長度應與被測面的粗糙度相適應。表面越粗糙，取樣長度應越大。在所選取的取樣長度內(nèi)至少包含五個以上的輪廓峰和輪廓谷。評定長度ln，為了合理地反映輪廓的真實情況需要規(guī)定評定長度。評定長度是用于判別被評定輪廓的Ｘ軸方向上的長度，包含有一個或幾個取樣長度的長度。通常評定長度等于5倍的取樣長度，ln＝5lr。均勻性好的表面，若被測表面均勻性好，評定長度可小于5倍的取樣長度，ln＜5l；評定長度可大于5倍的取樣長度，ln＞5l。表面粗糙度通常標注的是什么參數(shù)?評定表面粗糙度的參數(shù)有：2個幅度參數(shù)，1個間距參數(shù)，1個曲線和相關參數(shù)，其中主要是幅度參數(shù)：1．輪廓的算術平均偏差（幅度參數(shù)），2.輪廓的最大高度（幅度參數(shù)）。五、判斷下列各對配合使用性能相同時，哪一個表面粗糙度的要求高？說明理由。1.25h7和80h72.25H7/e6和25H7/r63.50g6和50G6答：(1)25h7要求高些，因為80h7尺寸較大，加工更困難，故應放松要求；（2）25H7/r6要求高些，因為是過盈配合，為了連接可靠、安全，應減少粗糙度，以避免裝配時將微觀不平度的峰、谷擠平而減少實際過盈量；（3）50g6要求高些。因為精度等級相同時，孔比軸難加工。習題一1.圓錐配合有幾種型式？各自的特點是什么？圓錐配合的形成有下列幾種方式：（1）結構型圓錐配合結構型圓錐配合是由內(nèi)、外圓錐本身的結構或基面距(內(nèi)、外圓錐基準平面之間的距離)確定它們之間最終的軸向相對位置，來獲得指定配合性質的圓錐配合。它可以是間隙配合、過渡配合或過盈配合。（2）位移型圓錐配合位移型圓錐配合是指由規(guī)定內(nèi)、外圓錐在裝配時，從二者在無軸向力接觸時的實際初始位置做一定相對軸向位移而獲得的配合。它可以是間隙配合或過盈配合。與結構型圓錐配合不同，位移型圓錐配合的配合性質與相配內(nèi)、外圓錐的相對位置及獲得該位置的相對位移有關。軸向位移允許的變動量稱為軸向位移公差，用TE表示。它等于最大軸向位移Emax與最小軸向位移Emin之差。2.圓錐公差有哪幾種給定方法？各適用于哪些場合？答：GBl1334-2005中規(guī)定了兩種圓錐公差的給定方法。1）給出圓錐的公稱圓錐角α(或錐度C)和圓錐直徑公差TD，該方法適用于有配合要求的內(nèi)、外圓錐，例如鉆頭的錐柄、圓錐滑動軸承等。2）給出給定截面圓錐直徑公差TDS和圓錐角公差AT。該方法適用于對給定圓錐截面直徑有較高要求的情況。例如某些閥類零件中，要求保證密封性故兩個相互結合的圓錐在規(guī)定截面上要求接觸良好。3.滾動軸承的精度分為幾級?各應用在什么場合?答：國家標準GB/T307.1-2005、GB/T307.2-2005、GB/T307.3—2005和GB/T307.4—2012，按尺寸公差和旋轉精度將向心軸承分為2、4、5、6（6x）、0五級；將圓錐滾子軸承分為4、5、6x和0四級；將推力軸承分為4、5、6和0四級，它們依次由高到低，2級最高，0級最低。6x級與6級軸承的內(nèi)徑公差、外徑公差和徑向跳動公差均分別相同，區(qū)別是前者裝配寬度要求更為嚴格。滾動軸承精度等級及其應用：(1)0級（普通級）0級軸承在機械制造業(yè)中應用最廣，廣泛地應用于精度要求不高的一般旋轉機構中。在軸承代號標注時不予注出。它用于旋轉精度、運動平穩(wěn)性等要求不高、中等負荷、中等轉速的一般機構中，如普通機床的變速機構和進給機構、汽車和拖拉機的變速機構，，以及普通電機、水泵及農(nóng)業(yè)機械等旋轉機構中的軸承等。(2)6(6x)級(中等級)和5級(較高級)多用于旋轉精度和運動平穩(wěn)性要求較高或轉速較高的旋轉機構中，例如在臥式車床主軸的前后支承中，前支承采用5級軸承，后支承采用6級軸承，和比較精密的儀器、儀表、的旋轉結構。(3)4級(精密級)多用于轉速很高和旋轉精度要求很高的機床或機器的旋轉機構中，例如在高精度磨床和車床中主軸軸承常采用4級軸承。(4)2級(超精級)多用于精密機床的主軸支承，例如在精密坐標鏜床和數(shù)控機床中主軸軸承則多采用2級軸承。4.與滾動軸承配合的軸頸和座孔，應采用哪些幾何公差？答：當軸頸或外殼孔，若存在較大的幾何誤差，則軸承與它們安裝后，套圈會因此而產(chǎn)生變形，這就必須對軸頸和外殼孔規(guī)定嚴格的圓柱度公差。為保證同一根軸上兩個軸頸的同軸度精度還應規(guī)定兩個軸頸軸線分別對其公共軸線的同軸度公差。軸肩和外殼孔肩的端面是安裝軸承的軸向定位面，若它們存在較大的垂直度誤差，則軸承安裝后會產(chǎn)生歪斜，因此應規(guī)定軸肩和外殼孔肩的端面對基準軸線的端面圓跳動公差。為保證軸承與軸頸、外殼孔的配合性質，國標規(guī)定軸頸和外殼孔的尺寸公差和幾何公差之間應遵循包容要求。5.選擇軸承與結合件配合的主要依據(jù)是什么?答：滾動軸承配合選擇的主要依據(jù)通常是根據(jù)滾動軸承的種類、尺寸大小和滾動軸承套圈承受負荷的類型、大小及軸承的間隙等因素。6.平鍵聯(lián)接的主要幾何參數(shù)有哪些?配合尺寸是什么?答：平鍵聯(lián)接的主要幾何參數(shù)有鍵和軸鍵槽、輪轂鍵槽的寬度b、鍵的高度h和長度L以及軸槽深度t1和輪轂槽深度t2、，配合尺寸是鍵和軸鍵槽、輪轂鍵槽的寬度b。7.平鍵聯(lián)接中，鍵寬與鍵槽寬的配合采用的是什么基準制?為什么?答：平鍵聯(lián)接中，鍵寬與鍵槽寬的配合采用的是基軸制配合。在平鍵聯(lián)接中，鍵由型鋼制成，鍵屬于標準件，鍵槽寬相當于“孔”，鍵寬相當于“軸”，所以平鍵聯(lián)接采用的是基軸制配合。8.矩形花鍵的主要參數(shù)有哪些？哪種定心方式最常用？答：矩形花鍵聯(lián)結有三個主要尺寸參數(shù)：大徑D、小徑d和鍵(鍵槽)寬B。理論上矩形花鍵的定心方式分為三種，即大徑D定心、小徑定心d和鍵寬B定心，從加工工藝、加工成本和產(chǎn)品質量等因素綜合考慮，GB/T1144－2001規(guī)定采用小徑定心習題四一、簡答題1.如何確定一個尺寸鏈的封閉環(huán)？如何區(qū)分增環(huán)還是減環(huán)？答：尺寸鏈封閉環(huán)是在裝配加工過程中最后形成的一環(huán)，裝配尺寸鏈中，封閉環(huán)是由機器裝配精度決定的，工藝尺寸鏈中，封閉環(huán)必須在加工順序確定后才能判斷2.什么叫尺寸鏈？尺寸鏈分哪幾種類型？答：在機器裝配或零件加工過程中，有相互聯(lián)結的尺寸形成封閉的尺寸組，稱為尺寸鏈。其中“尺寸”是指包括長度、角度和幾何誤差等的廣義尺寸。尺寸鏈計算一般分兩種類型，它們是公差設計計算和公差校核計算。二、計算題1.如圖11—14所示，加工一階梯軸，先加工尺寸A1＝50±0.2mm，再加工A2＝35±0.1mm，求尺寸A0及其上、下極限偏差。假設各組成環(huán)按正態(tài)分布，且分布范圍與公差帶寬度一致，分布中心與公差帶中心重合。(a)(b)圖11－14階梯軸尺寸鏈解：（1）尺寸鏈分析由于A0是在軸其他部位加工后自然形成的，所以A0確定為封閉環(huán)；查找出組成環(huán)有：A1、A2，畫出尺寸鏈圖如圖所示。依照增環(huán)、減環(huán)判斷方法，分析判斷組成環(huán)A1＝50±0.2mm為增環(huán)，組成環(huán)A2＝35±0.1mm為減環(huán)。（2）計算封閉環(huán)公稱尺寸A0＝A1－A2＝50－35＝15（mm）（3）計算封閉環(huán)的上、下極限偏差由于ES1=0.2（mm），EI1=﹣0.2（mm），ES1=0.1（mm）EI2=﹣0.1（mm）所以：ES0＝ES1－EI2＝+0.2－(﹣0.1)＝+0.3（mm）EI0＝EI1－ES2＝﹣0.2－(+0.1)＝﹣0.3（mm）；即：尺寸A0=15±0.3mm2.如圖11-15所示，為對開齒輪箱的一部分。已知，，，，。設計要求，間隙A0應在1～1.75mm范圍內(nèi)。試作校核計算。（a）齒輪機構(b）尺寸鏈圖圖11-15齒輪箱及其尺寸鏈解：（1）尺寸鏈分析由于間隙A0是裝配后自然形成的，所以A0確定為封閉環(huán)；此間隙在在1～1.75mm即。A1、A2為增環(huán)，A3、A4、A5為減環(huán)。（2）尋找全部組成環(huán)，畫尺寸鏈圖，并判斷增環(huán)、減環(huán)。依據(jù)查找組成環(huán)的方法，找出全部組成環(huán)A1、A2、A3、A4、A5。依據(jù)“回路法”判斷出A1、A2為增環(huán)，A3、A4、A5為減環(huán)（3）計算封閉環(huán)公稱尺寸由式（11-1）可得封閉環(huán)的公稱尺寸為A0=A1+A2-（A3+A4+A5）=[101+50-(5+140+5)]mm=1mm（4）求封閉環(huán)的上、下極限偏差由式（11-4）及式（11-5）得ES0=ES1+ES2-(EI3+EI4+EI5)=[+0.35+0.25-(-0.048-0.054-0.048)]mm=+0.75mmEI0=EI1+EI2-(ES3+ES4+ES5)=0（5）按式11-6計算（校核）封閉環(huán)的公差=0.35+0.25+0.048+0.054+0.048=0.75mm所以封閉環(huán)為，其變動范圍為1～1.75mm，故可判定滿足使用要求。3.如圖11—16(a）所示圓筒，已知該圓筒的外圓尺寸為A1＝，內(nèi)孔尺寸為A2＝，內(nèi)、外圓同軸度公差為φ0.02mm，求該圓筒的壁厚A0。（a）（b）圖11－16圓筒尺寸鏈解：（1）尺寸鏈分析因圓筒采用車外圓和鏜內(nèi)孔后形成壁厚，因此壁厚尺寸A0為封閉環(huán)；按尺寸鏈組成環(huán)最少的原則，以圓筒的半徑組成尺寸鏈，此時A1、A2的極限尺寸均按半值計算，即：A1/2，A2/2。同軸度公差φ0.02mm，即允許內(nèi)孔、外圓軸線偏離±0.01mm。將此精度要求以尺寸A3＝0±0.01mm形式加入尺寸鏈，它既可作為增環(huán)也可作為減環(huán)，此處以A3作為增環(huán)進行分析。(2)尋找全部組成環(huán)，畫尺寸鏈圖，并判斷增環(huán)、減環(huán)。畫出尺寸鏈圖如圖所示。A1/2，A3，A2/2為組成環(huán)。其中A1/2，A3為增環(huán)，A2/2為減環(huán)。（3）由式（11-1）可得封閉環(huán)的公稱尺寸為A0＝A1/2＋A3-A2/2＝（35＋0－30）＝5（mm）（4）求封閉環(huán)的上、下極限偏差ES1=－0.02（mm），EI1=－0.06（mm），ES2=0.03（mm），EI2=0（mm）；ES3=＋0.01（mm），EI3=－0.01（mm）由式（11-4）及式（11-5）得ES0＝ES1＋ES3－EI2＝－0.02＋0.01－0＝－0.01（mm）EI0＝EI1＋EI3－ES2＝－0.06－0.01－0.03＝－0.10（mm）所以，圓筒壁厚為：4.如圖11—17(a)所示齒輪箱，已知各零件的公稱尺寸A1＝125mm，A2＝A5＝5mm，A3＝86mm，A4＝50mm。設計要求間隙A0在1～1.75mm之間。試用“等精度法”求各環(huán)的上、下極限偏差。圖11－17圖11－17齒輪箱裝配尺寸鏈解：（1）尺寸鏈分析由于間隙A0是裝配后自然形成的，所以確定間隙A0為封閉環(huán)。此間隙在1～1.75mm。（2）尋找全部組成環(huán)，畫尺寸鏈圖，并判斷增環(huán)、減環(huán)。依據(jù)查找組成環(huán)的方法，找出全部組成環(huán)A1、A2、A3、A4、A5。畫出尺寸鏈如圖所示，依據(jù)“回路法”判斷出A1、A2、A5為減環(huán)，A3、A4為增環(huán)。（3）計算封閉環(huán)的公稱尺寸和公差A0＝（A3＋A4）－（A1＋A2＋A5）＝（86＋50）－（125＋5＋5）＝1（mm）所以，封閉環(huán)的尺寸為，其公差為T0＝0.75mm。說明各組成環(huán)的公稱尺寸滿足封閉環(huán)的設計要求。（4）計算各組成環(huán)環(huán)的公差各環(huán)的平均公差為:根據(jù)零件的工藝性，箱體零件尺寸A3、A4難加工，襯套尺寸A2、A5易控制，并且各組成環(huán)公稱尺寸相差也較大，結合國標GB/T1800.1-2009，適當調(diào)整各組成環(huán)尺寸公差，取TA2＝TA5＝0.05mm，TA3＝0.3mm，TA4＝0.25mm，則：TA1＝T0－（TA2＋TA3＋TA4＋TA5）＝0.75－(0.05＋0.3＋0.25＋0.05)＝0.1(mm)（5）確定各組成環(huán)的極限偏差根據(jù)“入體原則”，因A1、A2和A5相當于被包容尺寸，故取其上極限偏差為零，則es1＝0，ei1＝0－TA1＝－0.1mm，es2＝es5＝0，ei2＝ei5＝0－TA2＝－0.05mm。即：，；A3和A4相當于包容尺寸，取其下極限偏差為零，則EI3＝0，EI4＝0，ES3＝0＋TA3＝+0.30mm，ES4＝0＋TA4＝+0.25mm，即：，。（6）