机械精度设计第二章几何量测量基础

引言概述：机械精度设计与检测是在现代制造企业中非常重要的一个领域。

它关注机械零件和组件的准确性、精度和稳定性，对于确保机械产品性能和质量至关重要。

本文将介绍机械精度设计与检测的基础知识，包括机械精度的定义、设计原则以及常用的检测方法和工具。

在文章的正文部分，将详细阐述五个主要的大点，分别是：机械精度设计的基本原理、材料选择与加工工艺对机械精度的影响、机械精度的常见问题及其处理方法、机械精度的检测方法、机械精度设计与检测的应用案例。

通过对这些内容的介绍和分析，旨在帮助读者更好地理解和应用机械精度设计与检测的基础知识。

正文内容：一、机械精度设计的基本原理1.机械精度的定义和分类：介绍机械精度的基本定义，包括几何精度、尺寸精度和位置精度等的定义和区别。

2.机械精度设计的基本原则：介绍机械精度设计的基本原则，包括合理选择尺寸公差、合理安排零件间的配合关系、避免零件的累积误差等。

3.机械精度设计的数学模型：介绍机械精度设计中常用的数学模型，如误差传递模型、误差分析模型等，以及它们在机械精度设计中的应用。

二、材料选择与加工工艺对机械精度的影响1.材料选择对机械精度的影响：介绍不同材料对机械精度的影响，包括材料的热膨胀系数、弹性模量、硬度等对机械精度的影响。

2.加工工艺对机械精度的影响：介绍不同加工工艺对机械精度的影响，包括机加工、热处理、表面处理等工艺对机械精度的影响，并探讨如何选择合适的加工工艺来提高机械精度。

三、机械精度的常见问题及其处理方法1.机械精度误差的类型和来源：介绍机械精度误差的常见类型和来源，包括测量误差、几何误差、运动误差等，以及它们对机械性能的影响。

2.机械精度问题的分析与解决方法：介绍常见的机械精度问题分析方法，如误差分析、故障诊断等，以及针对不同问题的处理方法，如调整、修理、更换等。

四、机械精度的检测方法1.机械精度检测的基本原理：介绍机械精度检测的基本原理，包括测量原理、检测设备和仪器等。

第一章几何精度设计概论1－1 判断题1．任何机械零件都存在几何误差。

（√）2．只要零件不经挑选或修配，便能装配到机器上，则该零件具有互换性。

（×）3．为使零件具有互换性，必须把加工误差控制在给定的范围内。

（√）4．按照国家标准化管理委员会的规定，强制性国家标准的代号是GB/Q，推荐性国家标准的代号是GB/T（×）1－2 选择填空1．最常用的几何精度设计方法是（计算法，类比法，试验法）。

2．对于成批大量生产且精度要求极高的零件，宜采用（完全互换，分组互换，不需要互换）的生产形式。

3．产品标准属于（基础标准，技术标准，管理标准）。

4．拟合轮廓要素是由（理想轮廓，实际轮廓，测得轮廓）形成的具有（理想形状，实际形状，测得形状）的要素。

第二章尺寸精度2－1 判断题1．公差可以认为是允许零件尺寸的最大偏差。

（×）2．只要两零件的公差值相同，就可以认为它们的精度要求相同。

（×）3．基本偏差用来决定公差带的位置。

（√）4．孔的基本偏差为下偏差，轴的基本偏差为上偏差。

（×）5．30f7与30F8的基本偏差大小相等，符号相反。

（√）6．30t7与30T7的基本偏差大小相等，符号相反。

（×）7．孔、轴公差带的相对位置反映配合精度的高低。

（×）8．孔的实际尺寸大于轴的实际尺寸，装配时具有间隙，就属于间隙配合。

（×）9．配合公差的数值愈小，则相互配合的孔、轴的公差等级愈高。

（√）10．配合公差越大，配合就越松。

（×）11．轴孔配合最大间隙为13微米，孔公差为28微米，则属于过渡配合。

(√）12．基本偏差a～h与基准孔构成间隙配合，其中a配合最松。

（√）13．基孔制的特点就是先加工孔，基轴制的特点就是先加工轴。

（×）14．有相对运动的配合选用间隙配合，无相对运动的均选用过盈配合。

（×）15．不合格的轴孔装配后，形成的实际间隙（或过盈）必然不合格。

《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。

机械几何精度资料简介机械几何精度是衡量机械系统性能的重要指标之一。

它描述了机械系统各个部件之间的几何关系，包括尺寸、形状、位置、运动等方面的精度要求。

本文将介绍机械几何精度的概念及其在工程设计与制造中的应用。

什么是机械几何精度机械几何精度是指机械系统各个部件之间几何关系的误差，即机械元件和部件之间的尺寸偏差、形状误差、位置误差等方面的量化指标。

它反映了机械系统实际运动与理想运动之间的差异。

机械几何精度一般与机械制造精度、装配精度和测量精度密切相关。

它包括了多个不同的误差源，如尺寸、形状、位置、角度、平行度、垂直度等方面的误差。

机械几何精度的重要性机械几何精度对机械系统的性能和稳定性有着直接影响。

高精度的机械几何能够提高机械系统的精度、效率和可靠性，降低噪声和振动的产生。

对于需要高精度运动控制的领域，如航空航天、机器人、精密机械等，机械几何精度至关重要。

准确的机械几何精度能够保证机械系统的稳定运行和准确性，降低零件的损耗和误差。

在工程设计中，合理的机械几何精度要求能够减少装配过程中的配合问题和误差积累。

在机械制造中，优良的机械几何精度能够提高产品的质量和寿命。

机械几何精度的影响因素机械几何精度受多种因素影响。

主要的影响因素有：1.材料特性：材料的热膨胀系数、弹性模量等特性会对机械几何精度产生影响。

2.加工工艺：工艺参数的选择和操作方法对机械几何精度有着重要影响。

3.设计准确性：设计阶段的几何及尺寸参数的准确性直接影响到最终产品的几何精度。

4.环境因素：温度、湿度、振动等环境因素对机械几何精度有一定影响。

机械几何精度的测量方法测量机械几何精度需要使用精密测量设备和工具。

根据不同的测量对象和需求，常用的测量方法包括：1.轴线测量：使用坐标测量仪或激光干涉仪等设备，测量机械系统各轴线的直线度和平行度等指标。

2.表面测量：使用三坐标测量仪或表面粗糙度仪等设备，测量机械元件的尺寸、形状和表面质量等指标。

3.角度测量：使用角度测量仪、角度尺等设备，测量机械系统各部件之间的角度误差和平面度等指标。

第2章技术测量基础2.1技术测量的基础知识2.1.1技术测量的基本概念在生产和科学实验中, 经常要对一些现象和物体进行检测, 以对其进行定量或定性的描述。

在机械制造中, 技术测量重要研究对零件的几何量（涉及长度、角度、表面粗糙度、几何形状和互相位置误差等）进行测量和检查, 以拟定机器或仪器的零部件加工后是否符合设计图样上的技术规定。

所谓测量是指为拟定被测对象的量值而进行的实验过程。

即测量是将被测量与测量单位或标准量在数值上进行比较, 从而拟定两者比值的过程。

若以x表达被测量, 以E表达测量单位或标准量, 以q表达测量值, 则有：q=x/E一个完整的几何量测量过程应涉及以下四个要素。

被测对象: 零件的几何量, 涉及长度、角度、形状和位置误差、表面粗糙度以及单键和花键、螺纹和齿轮等典型零件的各个几何参数的测量。

计量单位: 几何量中的长度、角度单位。

在我国规定的法定计量单位中, 长度的基本单位为米（m）, 其他常用的长度单位有毫米（mm）, 微米（μm）。

平面角的角度单位为弧度（rad）、微弧度（μrad）及度（°）、分（′）秒（″）。

测量方法: 指测量时所采用的测量原理、计量器具和测量条件的综合, 一般情况下, 多指获得测量结果的方式方法。

测量精度: 指测量结果与真值的一致限度, 即测量结果的可靠限度。

在测量技术领域和技术监督工作中, 还经常用到检查和检定两个术语。

检查是拟定被检几何量是否在规定的极限范围内, 从而判断其是否合格的实验过程。

检查通常用量规、样板等专用定值无刻度量具来判断被检对象的合格性, 所以它不能得到被测量的具体数值。

检定是指为评估计量器具的精度指标是否合乎该计量器具的检定规程的所有过程。

例如, 用量块来检定千分尺的精度指标等。

2.1.2测量基准和尺寸传递系统1. 长度尺寸基准和传递系统在我国法定计量单位制中, 长度的基本单位是米（m）。

1983年第十七届国际计量大会的决议, 规定米的定义为：1m是光在真空中, 在1/s的时间间隔内的行程长度。

互换性与测量技术课程复习要点《互换性与测量技术》课程复习要点课程名称：《互换性与测量技术》适⽤专业：机械设计制造及其⾃动化、车辆⼯程等辅导教材：《互换性与技术测量》管建峰、钟相强主编北京理⼯⼤学出版社复习要点：第⼀章绪论1、互换性的含义：机械制造中的互换性，是指按规定的⼏何、物理及其他质量参数的极限，来分别制造机械的各个组成部分，使其在装配与更换时不需辅助加⼯及修配，便能很好地满⾜使⽤和⽣产上的要求。

2、优先数和优先数系的定义、基本构成规律、数学特征定义：对各种技术参数进⾏协调、简化和统⼀的⼀种科学的数值制度。

优先数和优先数系?标准（GB321—80）与ISO3采⽤的优先数相同—⼗进制⼏何级数基本构成规律：（1）数系的项值中依次包含：…，0.001，0.01, 0.1, 1，10，100，…这些数，即由10的整数幂10N（其中N为整数）组成的⼗进数序列；（2）⼗进数序列按：…，0.001～0.01，0.01～0.1，0.1～1，1～10，10～100，100～1000，…的规律分成为若⼲区间，称为“⼗进段”；（3）每个“⼗进段”内都按同⼀公⽐q细分为⼏何级数，从⽽形成⼀个公⽐为q 的⼏何级数数值系列。

这样，可根据实际需要取不同的公⽐q，从⽽得到不同分级间隔的数值系列，形成优先数系。

数学特征（1）包含性在R40系列中包含有R20系列中的全部项值；在R20系列中包含有R10系列的全部项值；在R10系列中包含有R5系列的全部项值；在R80系列中包含有R40系列的全部项值。

（2）延伸性系列中的项值可以向两端⽆限延伸。

（3）相对差同⼀系列中，任意相邻两项优先数的相对差近似不变。

（4）积、商、和幂同⼀系列中，任意两项的理论值之积和商，任意⼀项理论值的整数幂，仍为此系列中⼀个优先数的理论值。

（5）和与差同⼀系列中，两个优先数的和与差，⼀般不再为优先数。

第⼆章⼏何量测量基础1.量块按“级”使⽤和按“等”使⽤有什么区别？①按“级”使⽤—忽略量块中⼼长度的制造误差，按量块的标称值使⽤。

判断题1)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。

2)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。

3)间接测量就是使用它的公称尺寸。

4）测量中，测量器具的示值范围，应大于被测尺寸的公差。

5)加工误差只有通过测量才能得到，所以加工误差实质上就是测量误差。

6)实际尺寸就是真实的尺寸，简称真值。

7)量块按等使用时，量块的工件尺寸既包含制造误差，也包含检定量块的测量误差。

8)同一公差等级的孔和轴的标准公差数值一定相等。

9)某一孔或轴的直径正好加工到基本尺寸，则此孔或轴必然是合格件。

10)零件的实际尺寸越接近其基本尺寸就越好。

11)公差是极限尺寸代数差的绝对值。

12)φ10f6、φ10f7和φ10f8的上偏差是相等的,只是它们的下偏差各不相同。

13）为了得到基轴制的配合，不一定要先加工轴，也可以先加工孔。

14)实际尺寸较大的孔与实际尺寸较小的轴相装配，就形成间隙配合。

15)若某配合的最大间隙为２０微米，配合公差为３０微米，则该配合一定是过渡配合。

16)某基孔制配合，孔的公差为２７微米，最大间隙为１３微米，则该配合一定是过渡配合。

17)尺寸公差大的一定比尺寸公差小的公差等级低。

18)孔φ50R6与轴φ50r6的基本偏差绝对值相等，符号相反。

19)偏差可为正、负或零值，而公差为正值。

20)各级a--h的轴与基准孔必定构成间隙配合。

21)因为公差等级不同，所以φ50H7与φ50H8的基本偏差值不相等。

22)数值为正的偏差称为上偏差，数值为负的偏差称为下偏差。

23)配合公差越大，则配合越松。

24)一般来讲，φ50 F6比φ50 p6难加工。

25)某尺寸的公差越大，则尺寸精度越低。

26) Φ30相当于Φ30.028。

27)某一配合，其配合公差等于孔与轴的尺寸公差之和。

28)最大实体尺寸是孔和轴的最大极限尺寸的总称。

29)公差值可以是正的或负的。

30)公差带相对于零线的位置，是用基本偏差来确定的。

第二章测量技术概念内容概要：主要论述几何量精度检测的基本理论，包括测量的基本概念、计量单位、测量器具、测量方法、测量误差和测量数据处理等。

教学要求：在掌握机械精度设计的基础上，对其检测技术方面的基础知识有一个最基本的了解，并能运用误差理论方面的知识对测量数据进行处理后，正确地表达测量结果。

学习重点：测量误差和测量数据的处理。

学习难点：测量误差的分析。

习题一、判断题（正确的打√，错误的打×）1、直接测量必为绝对测量。

( )2、为减少测量误差，一般不采用间接测量。

( )3、为提高测量的准确性，应尽量选用高等级量块作为基准进行测量。

( )4、使用的量块数越多，组合出的尺寸越准确。

( )5、0~25mm千分尺的示值范围和测量范围是一样的。

( )6、用多次测量的算术平均值表示测量结果，可以减少示值误差数值。

( )7、某仪器单项测量的标准偏差为σ=0.006mm，若以9次重复测量的平均值作为测量结果，其测量误差不应超过0.002mm。

( )8、测量过程中产生随机误差的原因可以一一找出，而系统误差是测量过程中所不能避免的。

( )9. 选择较大的测量力，有利于提高测量的精确度和灵敏度。

( )10、对一被测值进行大量重复测量时其产生的随机误差完全服从正态分布规律。

( )二、选择题（将下面题目中所有正确的论述选择出来）1、下列测量中属于间接测量的有_____________A、用千分尺测外径。

B、用光学比较仪测外径。

C、用内径百分表测内径。

D、用游标卡尺测量两孔中心距。

E、用高度尺及内径百分表测量孔的中心高度。

2、下列测量中属于相对测量的有__________A、用千分尺测外径。

B、用光学比较仪测外径。

C、用内径百分表测内径。

D、用内径千分尺测量内径。

E、用游标卡尺测外径。

3、下列论述中正确的有_________A、指示表的度盘与指针转轴间不同轴所产生的误差属于随机误差。

B、测量力大小不一致引起的误差，属随机误差。

第一篇机械精度设计与检测学习指导第一章绪论1.1 内容1.1.1 基本内容本章的学习目的：了解机械精度设计与检测课程的研究对象、内容、学习方法和特点。

掌握相关名词术语的定义、分类和概念，例如互换性、公差、检测和标准，以及相互之间的关系。

基本内容：机械产品的互换性、公差、检测、标准化、标准和优先数系的定义，适用范围及相关标准规定；检测的基本概念。

1.1.2 学习重点1. 机械精度设计的研究对象（1）互换性互换性是产品所具有的一种能力，国家标准GB/T 20000.1-2002《标准化工作指南第1部分：标准化和相关活动的通用词汇》给出互换性的定义是“广义地说，互换性是指一种产品、过程或服务代替另一种产品、过程或服务，能满足同样要求的能力。

”产品我们将之分成硬件产品和软件产品。

硬件产品是指看得见，摸得到的实物，机械产品即属于这一范畴。

软件产品是指过程或服务，属于思维、管理范畴，例如：商店、宾馆等的服务；软件程序；法律和法规等能够感知到，但用手接触不到。

机械产品的互换性具体是指“同一规格的零部件，按相同的技术要求制造，彼此能够相互替代使用，而且效果相同的性能”。

互换性的作用在制造、设计和使用与维修方面都具有很多优点和长处。

所以，互换性是机械产品现代化生产所遵循的加工原则。

互换性分为：完全互换性，即零部件在装配或更换时，不挑、不选、不修、不调既能达到的性能要求；不完全互换性，是指零部件按一定条件进行装配或更换，主要方法有分组装配法、调整装配法等。

（2）公差公差是指几何量的允许变动量。

机械零件的公差主要包括：尺寸公差、几何公差和表面粗糙度。

公差是机械精度设计的重要指标，是零件加工后产品是否合格的重要评价标准。

公差设计时，要全面考虑到产品的装配精度、加工工艺与定位、加工精度和检测方法等。

公差要求应正确地在图纸上表达。

公差是机械产品互换性的保证。

公差设计的原则是在满足产品的性能要求下，取大不取小，以获得最大的经济利益。