精度设计与质量控制基础 第1章 尺寸精度及孔轴结合的互换性2讲解

习题答案第一章 尺寸精度及孔轴结合的互换性1．已知021.0030+Φ基准孔与下列三轴相配，试计算配合的极限间隙或极限过盈及配合公差，画出公差带图，并指明它们各属于哪类配合。

（1）007.0020.030--Φ （2）028.0016.030++Φ （3）048.0035.030++Φ 解：（1） X m ax ＝D m ax －d m in =ES －ei=0.021－(－0.02)=0.041mmX m in = D m in － d m ax =EI －es=0－(－0.007)=0.007mmT f =min max X X -=0.034mm故属于间隙配合，公差带图略。

（2） X m ax ＝D m ax －d m in =ES －ei=0.021－0.016=0.005mmY m ax = D m in －d m ax =EI －es=0－0.028=－0.028mmT f =max max Y X -=0.033mm故属于过渡配合，公差带图略。

（3） Y m ax ＝D m in － d m ax = EI －es =0－0.048=－0.048mmY m in = D m ax －d m in =ES －ei =0.021－0.035=－0.014mmT f =min max Y Y -=0.034mm故属于过盈配合，公差带图略。

2． 已知孔轴配合的基本尺寸为50Φmm,配合公差为f T ＝0.041mm,max X =+0.066mm,孔公差为H T ＝0.025mm,轴下偏差ei=－0.041mm,试求孔轴的极限偏差，画出公差带图，说明配合性质。

解： 轴公差为：T S = T f －T H =0.041－0.025=0.016mm因 T S = es －ei 故 es=ei －T S =－0.041+0.016=－0.025mm因 X m ax ＝D m ax －d m in =ES －ei即 0.066＝ES+0.041 得ES ＝0.025mm因 T H ＝ES －EI 故 EI=ES －T H =0.025－0.025=0mm故 孔为φ50025.00+ 轴为φ50025.0041.0--X m in = D m in － d m ax =EI －es ＝0－（－0.025）＝0.025mm属于间隙配合，公差带图略。

第一章 绪论第一节 精度设计与互换性第二节 标准化与优先数系第三节 测量技术概述第四节 本课程的性质及任务第一节 精度设计与互换性一、几何精度设计概述二、互换性概述一、几何精度设计概述1.机械设计过程三阶段：系统设计、参数设计和精度设计（1）.系统设计（运动设计）：确定机械的基本工作原理和总体布局，以保证总体方案的合理性与先进性。

主要是传动系统、位移、速度、加速度等运动学的设计。

（2）.参数设计（结构设计）：确定机构各零件几何要素的公称值，主要依据是保证系统的能量转换和工作寿命。

必须按照静力学与动力学的原理，采用优化、有限元等方法进行计算，并按摩擦学和概率理论，进行可靠性设计。

（3）.精度设计（公差设计）：确定机械各零件几何要素的允许误差。

⏹误差影响功能要求的满足，误差的大小与生产的经济性和产品的使用寿命密切相关。

⏹误差大，即精度低，导致机械产品不能实现预定的功能要求;⏹误差小，即精度高，导致成本高，可能造成浪费。

⏹机械产品报废的原因主要是丧失几何精度，机械产品的周期性检修实质上是其精度的检定和修复。

⏹没有足够的几何精度，机械产品就失去使用价值。

⏹几何精度已经逐渐形成一门独立的技术学科，并越来越受到工程科学与技术界的高度重视。

2.精度设计的基本原则与方法：（1）精度设计的基本原则：尽可能经济地满足产品的功能要求。

⏹机械精度设计首先必须满足产品的功能要求。

功能要求主要依赖于组成该产品的各零件的几何精度。

⏹需要对零件的功能要求进行分析，然后对不同的要求给出不同的几何精度。

⏹给出的几何精度越高，允许的误差越小，也即公差愈小（允许的误差称为公差） ，加工难度愈大，制造成本愈高，经济性愈差；精度设计就是正确处理好零件功能要求与经济性之间的矛盾。

试验法用“实践”来“检验真理”，但因设计周期较长、试制费用高，目前仅用于新产品开发中个别特别重要的精度设计。

随着虚拟制造、虚拟设计、虚拟现实的出现，试验法的使用有不断扩大使用的趋势。

精度设计与质量控制基础习题答案第一章 尺寸精度及孔轴结合的互换性1．已知021.0030+Φ基准孔与下列三轴相配，试计算配合的极限间隙或极限过盈及配合公差，画出公差带图，并指明它们各属于哪类配合。

（1）007.0020.030--Φ （2）028.0016.030++Φ （3）048.0035.030++Φ 解：（1） X m ax ＝D m ax －d m in =ES －ei=0.021－(－0.02)=0.041mmX m in = D m in － d m ax =EI －es=0－(－0.007)=0.007mmT f =min max X X -=0.034mm故属于间隙配合，公差带图略。

（2） X m ax ＝D m ax －d m in =ES －ei=0.021－0.016=0.005mmY m ax = D m in －d m ax =EI －es=0－0.028=－0.028mmT f =max max Y X -=0.033mm故属于过渡配合，公差带图略。

（3） Y m ax ＝D m in － d m ax = EI －es =0－0.048=－0.048mmY m in = D m ax －d m in =ES －ei =0.021－0.035=－0.014mmT f =min max Y Y -=0.034mm故属于过盈配合，公差带图略。

2． 已知孔轴配合的基本尺寸为50Φmm,配合公差为f T ＝0.041mm,max X =+0.066mm,孔公差为H T ＝0.025mm,轴下偏差ei=－0.041mm,试求孔轴的极限偏差，画出公差带图，说明配合性质。

解： 轴公差为：T S = T f －T H =0.041－0.025=0.016mm因 T S = es －ei 故 es=ei －T S =－0.041+0.016=－0.025mm因 X m ax ＝D m ax －d m in =ES －ei即 0.066＝ES+0.041 得ES ＝0.025mm因 T H ＝ES －EI 故 EI=ES －T H =0.025－0.025=0mm故 孔为φ50025.00+ 轴为φ50025.0041.0--X m in = D m in － d m ax =EI －es ＝0－（－0.025）＝0.025mm属于间隙配合，公差带图略。

《精度设计与质量控制基础》课程教学大纲课程编号:012003课程名称（中／英文）：精度设计与质量控制基础/Tolerance Design and Quality ControlBasis课程类型:模块课（平台课、模块课、课程群）总学时：40 讲课学时：30 实验学时：10学分：2.5适用对象:机械工程及相关专业先修课程：机械制图，机械设计，机械原理后续课程：机械制造工艺学、误差理论及数据处理开课单位：机械工程学院一、课程性质和教学目标《精度设计与质量控制基础》课程涉及几何量公差与技术测量两个范畴，是机械类各专业的一门极其重要的专业技术基础课程。

它在机械类整个教学计划中起到承上启下的作用，它是联系机械设计课程与机械制造课程的纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。

本课程的教学目标为：1.理解几何量精度参数与零件功能要求、工艺系统之间的内在联系，掌握基本术语、定义及规范，并能根据功能要求进行几何量精度设计，具备分析和解决工程实践问题的创新意识和创新设计能力；2.理解几何量精度项目的内涵及其与零件功能要求的本质联系，能根据特定的功能要求选择、设计相应的几何量精度项目，并能将设计结果正确地标注在图样上，逐步具有准确呈现方案设计/开发结果的表达能力；3.理解几何量精度参数与测量系统之间的关联联系，掌握几何量精度项目的测量及检验方法，获得实验设计和实验技能的基本训练，并逐步具有选择、应用先进测试工具解决工程实际问题的能力。

本课程的教学目标与毕业要求的对应关系为：本课程教学的基本要求是：使学生建立互换性、标准化、计量学及质量工程的基本概念，掌握基本几何精度（尺寸、形状和位置、表面结构）设计的基本原则与方法，掌握产品几何参数测量的基本原理、基本方法和数据评定方法，掌握产品几何参数的测量四要素构成和测量误差的处理方法；了解互换性与测量技术学科的现状和发展，具有继续自学并结合工作实践应用、扩展的能力。

知识目标:目标1：理解互换性、误差、公差、技术测量及精度设计等概念，理解互换性与产品设计、制造、维修以及生产管理等方面的关系。

精度设计与质量控制基础精度设计是指在产品设计过程中，通过合理选择材料、结构和加工工艺，使得产品能够满足预定的性能和精度要求。

精度设计的目标是控制产品的尺寸、形状、位置和运动精度，以及材料的物理、化学和机械性能，从而满足用户的需求。

精度设计的关键是要进行系统性的分析和计算，实现设计与制造的一致性和协调性。

在进行精度设计时，需要考虑以下几个方面：1.材料选择：不同材料具有不同的力学性能和物理特性，对于不同的应用场景和精度要求，需要选择合适的材料。

材料的组织和制备工艺对产品的精度有重要影响。

2.结构设计：合理的结构设计可以提高产品的刚度和稳定性，减小变形和误差。

结构设计中需要考虑装配和连接方式，进一步提高产品的精度。

3.加工工艺：加工工艺对于产品的精度和表面质量有很大影响。

需要选择合适的加工设备和工艺，控制加工参数和工艺流程，提高生产效率和产品的一致性。

4.测量和检测：测量和检测是精度设计和质量控制的重要环节。

需要使用合适的测量方法和设备，对产品进行准确的检测和评估，及时发现和解决问题。

精度设计的核心是对产品的误差进行控制。

误差包括系统误差和随机误差。

系统误差是指由于设计、制造和环境等原因引起的固定误差，可以通过优化设计和控制工艺来减小。

随机误差是指由于测量和材料等原因引起的随机波动，可以通过增加测量次数和改进测量方法来减小。

质量控制是指在产品制造过程中，通过控制和管理各个环节的质量，确保产品能够达到预定的性能和质量要求。

质量控制的目标是使产品具有一致的性能和质量，减小产品差异性，提高生产效率和客户满意度。

质量控制的基础是建立科学合理的质量控制系统。

质量控制系统包括质量计划、质量标准、质量检测和质量改进等环节。

质量计划是制定质量控制目标和计划的过程，质量标准是制定产品性能和质量要求的依据，质量检测是通过测量和检验等方法对产品进行检测和评估，质量改进是根据检测结果和用户反馈，对产品和制造过程进行改进和优化。

现代远程教育《精度设计与质量控制基础》课程学习指导书作者：赵凤霞一、课程学习课时分配本课程是工科院校机械类、近机类专业的一门技术基础课，它涉及几何量公差与技术测量两个范畴。

在整个专业培养过程中本课程起到“承上启下”的作用，是联系机械设计课程与机械制造课程的纽带，又是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。

该课程内容可分为三大部分。

一是产品几何精度及互换性的原理与设计；二是产品几何精度及互换性的检测与保证；三是产品质量控制的基本理论与方法。

因此，本课程的教学目标与任务是：使学生获得互换性、标准化、测量技术及质量工程的基本知识；掌握公差配合、形位公差、表面粗糙度标准的规定并能正确选用及标注。

学习几何量精度分析、设计的一般方法；了解和掌握常用机械零件、机械传动装置的精度及互换性设计过程和步骤。

具有一定的实践能力，为从事机电产品、仪器仪表的设计、制造、维修、开发及科学研究工作打下坚实的基础。

本课课程的知识模块顺序及对应的学时按排如下表所示：二、课程学习方法指导及学习进度安排1、绪言（1学时）1．1 本章学习的目标●理解互换性的定义、保证互换性的条件，以及互换性与标准化的关系。

●熟悉互换性的分类，理解互换性与产品设计、制造、维修和检测方面的关系。

●熟练掌握优先数与优先数系的基本内容和特点，掌握基本系列的公比。

1．2 章节重点、要点重点：互换性的定义，保证互换性生产的条件，优先数系的特点。

难点：优先数系的特点及规律1．3考试大纲●理解互换性的定义、分类，以及保证互换性的条件；●理解互换性与标准化的关系；●熟悉掌握基本优先数系的公比，及基本优先数系之间的关系。

1．4 复习思考题及习题1、什么叫互换性？它在机械制造中有何重要意义？是否只适用于大批量生产？2、完全互换与不完全互换有何区别？各用于何种场合？3、公差、检测、标准化与互换性有什么关系？4、优先数系的基本系列哪些？其公比q各为多少？5、下列数据属于哪种系列？公比q为多少？摇臂钻床的主参数（最大钻孔直径，单位为mm）：25，40，63，80，100，125等。