互換性第1章 學(xué)習(xí)教材

1互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)講授人：秦冬indl_1695@163.com機(jī)電學(xué)院機(jī)電系2緒論

1課程的研究對象和任務(wù)互換性的意義和作用機(jī)械產(chǎn)品的幾何量精度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化與優(yōu)先數(shù)本章內(nèi)容課程性質(zhì)是機(jī)械類各專業(yè)的一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，聯(lián)系《機(jī)械設(shè)計(jì)》與后續(xù)《機(jī)械加工工藝》等課程。課程的研究對象及任務(wù)對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行幾何量精度設(shè)計(jì)——從“精度”與“誤差”兩方面分析研究機(jī)械零件及機(jī)構(gòu)的幾何參數(shù)。本課程的研究對象及任務(wù)極限與配合形位公差表面粗糙度本課程的研究對象及任務(wù)讀懂工程圖正確理解圖中標(biāo)注的含義。會標(biāo)注工程圖，能提出合理的圖面要求。本課程的研究對象及任務(wù)學(xué)完本課程后應(yīng)達(dá)到的要求了解互換性和標(biāo)準(zhǔn)化的基本概念；熟悉本課程所介紹的各公差標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容，掌握其特點(diǎn)和應(yīng)用原則；學(xué)會根據(jù)機(jī)器和零件的功能要求，選用合適的公差與配合，即進(jìn)行精度設(shè)計(jì)，并能正確地標(biāo)注到圖樣上；了解一般幾何參數(shù)測量的基礎(chǔ)知識；掌握各種典型零件的測量方法，學(xué)會使用常用的計(jì)量器具。本課程的研究對象及任務(wù)互換性概念同一規(guī)格的一批零部件，任取其一，不經(jīng)任何挑選和修配就能裝在機(jī)器上，并能滿足其使用功能要求。要點(diǎn)同一規(guī)格的一批零件或部件；不經(jīng)任何輔助工作（挑選、調(diào)整、修配等）；互換后仍滿足原定的使用要求（包括幾何參數(shù)和力學(xué)性能的互換）。如機(jī)器上的螺釘，汽車上的軸承等零部件；燈泡互換性的意義及作用互換性的分類按其互換范圍分為：

完全互換

裝配時不需挑選和修配。

不完全互換

裝配時允許挑選、調(diào)整和修配。如：軸承部件，在裝配內(nèi)圈、外圈和滾珠時，通過測量將零件按照實(shí)際尺寸的大小分組，組內(nèi)互換裝配，以保證內(nèi)、外圈之間的半徑差變化小。按是否應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)部件分為：

內(nèi)互換

是指組成標(biāo)準(zhǔn)部件的零件的互換。

外互換

是指標(biāo)準(zhǔn)部件與其它零部件的互換?；Q性的意義及作用互換性的作用在設(shè)計(jì)方面

能最大限度地使用標(biāo)準(zhǔn)件，簡化繪圖和計(jì)算工作量，縮短設(shè)計(jì)周期，利于產(chǎn)品更新?lián)Q代。在制造方面

利于組織專業(yè)化生產(chǎn)，使用專用設(shè)備和CAM技術(shù)。在使用和維修方面

便于及時更換喪失使用功能的零部件，對于易損件可提供備用件，既可及時維修、縮短停機(jī)時間，又減少維修成本?；Q性的意義及作用機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，一般需要進(jìn)行三方面的分析計(jì)算：運(yùn)動分析與計(jì)算

由運(yùn)動學(xué)原理，確定機(jī)器或機(jī)構(gòu)的合理的傳動系統(tǒng)，選擇合適的機(jī)構(gòu)或元件，滿足運(yùn)動方面的要求。強(qiáng)度的分析與計(jì)算

確定各零件合理的基本尺寸，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其達(dá)到強(qiáng)度和剛度方面的要求。幾何精度的分析與計(jì)算零件基本尺寸確定后，要進(jìn)行精度計(jì)算，以決定產(chǎn)品各部件的裝配精度、零件的幾何參數(shù)和公差。幾何量精度設(shè)計(jì)是機(jī)械產(chǎn)品精度設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，對機(jī)械產(chǎn)品的使用性能和制造成本，對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有著重要的影響，有時甚至起決定性作用。機(jī)械產(chǎn)品的幾何量精度設(shè)計(jì)幾何量精度設(shè)計(jì)的基本概念按照機(jī)械產(chǎn)品的使用功能要求和經(jīng)濟(jì)性要求，對構(gòu)成機(jī)械產(chǎn)品的零部件的配合部位確定配合性質(zhì)；確定各個零件上各處的尺寸精度、形狀和位置精度、表面質(zhì)量；確定機(jī)械產(chǎn)品在軸向上的定位精度等。幾何量精度設(shè)計(jì)的任務(wù)在機(jī)械產(chǎn)品總裝配圖和部件裝配圖上，確定其各零件配合部位的配合代號和其他技術(shù)要求，并標(biāo)注于裝配圖。確定各零件各處的尺寸公差、形狀和位置公差、表面粗糙度要求以及典型表面(如：鍵、圓錐、螺紋、齒輪等)公差要求等，并標(biāo)注于零件圖上。機(jī)械產(chǎn)品的幾何量精度設(shè)計(jì)幾何量精度設(shè)計(jì)的原則互換性原則：經(jīng)濟(jì)性原則：匹配性原則：最優(yōu)化原則：機(jī)械產(chǎn)品的幾何量精度設(shè)計(jì)指同種零件在幾何參數(shù)方面能夠彼此互相替換的性能。

工藝性、合理的精度要求、合理選材、合理的調(diào)整環(huán)節(jié)、提高壽命。

根據(jù)機(jī)器中各部分對機(jī)械精度影響程度的不同，對其提出不同的精度要求和恰當(dāng)?shù)木确峙?，做到恰到好處。探求并確定各組成零、部件精度處于最佳協(xié)調(diào)時的集合體。例如探求并確定先進(jìn)工藝，優(yōu)質(zhì)材料等。實(shí)現(xiàn)互換性的條件——公差標(biāo)準(zhǔn)化幾何量公差允許零件幾何參數(shù)變動的范圍稱為幾何量公差。包括：尺寸公差、形狀和位置公差、表面粗糙度要求以及典型表面（如：鍵、圓錐、螺紋、齒輪等）公差。標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)是對重復(fù)性事物和概念所作的統(tǒng)一規(guī)定，作為共同遵守的準(zhǔn)則和依據(jù)。我國標(biāo)準(zhǔn)分為國家標(biāo)準(zhǔn)（代號為GB）、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)JB）、地方標(biāo)準(zhǔn)（DB）和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（QB）。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）。本課程研究的公差標(biāo)準(zhǔn)屬于國家基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。涉及到的標(biāo)準(zhǔn)如：GB/T1800.1-1997、GB/T1801.1-1999等。標(biāo)準(zhǔn)化及優(yōu)先數(shù)優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系機(jī)械設(shè)計(jì)中參數(shù)不是孤立的，會按照一定規(guī)律傳遞。故機(jī)械產(chǎn)品中的各種技術(shù)參數(shù)不能隨意確定。如螺栓的尺寸，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。為使產(chǎn)品的參數(shù)選擇能遵守統(tǒng)一的規(guī)律，必須對其數(shù)值作出統(tǒng)一規(guī)定。

《優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系》（GB321—2005）是其中最重要的一個標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)化及優(yōu)先數(shù)《優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系》（GB321—2005）規(guī)定：以十進(jìn)制等比數(shù)列為優(yōu)先數(shù)系；規(guī)定了五個系列，分別用R5、R10、R20、R40、R80表示，其中前四個是基本系列，R80為補(bǔ)充系列。級數(shù)的公比(r為每個十進(jìn)段內(nèi)的項(xiàng)數(shù)）：

R5的公比：q5=≈1.60；

R10的公比：q10=≈1.25；

R20的公比：q20=≈1.12；

R40的公比：q40=≈1.06；

R80的公比：q80=≈1.03。標(biāo)準(zhǔn)化及優(yōu)先數(shù)優(yōu)先數(shù)系的基本系列：

所有大于10的優(yōu)先數(shù)可按表列數(shù)字乘以10，100…求得；所有小于1的優(yōu)先數(shù)可按表列數(shù)字乘以0.1，0.01，…求得。標(biāo)準(zhǔn)化及優(yōu)先數(shù)優(yōu)先數(shù)系的派生系列：從基本系列中每隔幾項(xiàng)選取一個優(yōu)先數(shù)，組成新的系列，即派生系列。常用的派生系列：如R10/3，即從基本系列R10中每逢三項(xiàng)取出一個優(yōu)先數(shù)組成，其公比約為2。首項(xiàng)為1的派生系列R5/2是從基本系列R5中，每逢兩項(xiàng)取一個優(yōu)先數(shù)組成的，即1.00，2.50，6.30，16.00，40.00，…

標(biāo)準(zhǔn)化及優(yōu)先數(shù)優(yōu)先數(shù)系的應(yīng)用：為滿足技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的要求，應(yīng)當(dāng)按照R5、R10、R20、R40的順序，優(yōu)先選用公比較大的基本系列，允許采用補(bǔ)充系列（R80）。也可以采用派生系列。如：確定零件的尺寸時，應(yīng)盡量地采用優(yōu)先數(shù)系的常用值。如減速器設(shè)計(jì)中，經(jīng)力學(xué)計(jì)算，得出輸入軸的最小直徑為30.01mm，則該處直徑的基本尺寸按優(yōu)先數(shù)系取值，即該處直徑的基本尺寸應(yīng)為30mm。優(yōu)先數(shù)除應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)尺寸外，還用于其它標(biāo)準(zhǔn)中。如國家標(biāo)準(zhǔn)在確定標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值時，就是按R5系列的優(yōu)先數(shù)值確定。標(biāo)準(zhǔn)化及優(yōu)先數(shù)GB/T321-2005優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系附錄什么是互換性？優(yōu)先數(shù)的基本系列有哪些？什么是優(yōu)先數(shù)的派生系列？寫出以下基本系列和派生系列中自1以后共5個優(yōu)先數(shù)的