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精密测量技术主讲人：蒋永刚jiangyg@现代制造的内涵微/纳机械系统E0512 机构学与机器人E0501 E0502传动机械学机械测试 理论与技术 E0511制造系统与自动化E0510 E0503机械动力学零件加工制造E0509 E0504机械结构强度学机械摩擦学与表面技术E0505E0508 零件成形制造 E0507 E0506机械仿生学机械设计学可观测性是制造的前提！测量的概念测量技术的发展•精密测量技术是机械工业发展的先决条件之一。
•从生产发展的历史来看，精密加工精度的提高总是与精密测量技术的发展水平相关的。
–由于有了千分尺类量具，使加工精度达到了0.01mm；–有了测微比较仪，使加工精度达到了1μm左右；–有了圆度仪等；测量仪器、使加工精度达到了0.1μm;–有了激光干涉仪，使加工精度达到了0.01μm。
•目前国际上机床的加工水平已能稳定地达到1μm的精度，正在向着稳定精度为纳米级的加工水平发展，表面粗糙度的测量则向亚纳米级的水平发展。
纳米技术正在形成新的技术热点。
•材料、精密加工、精密测量与控制是现代精密机械工程的三大支柱。
•目前在基础工业的某些领域，例如研究切削速度与进刀量对加工误差的影响、摩擦磨损等，精密测量已成为不可分割的重要组成部分。
• X射线干涉仪的工作台能在10 nm的分辨力下连续移动，而且在50 mm的位移行程上的角偏量为千分之几的秒级。
•在高纯度单晶硅的晶格参数测量中，以及对生物细胞、空气污染微粒、纳米材料等基础研究中，无不需要精密测量技术。
•激光直写 DWL2000•计量技术发展的趋向有以下几个方面：• 1、从实物基准到自然基准•米的定义的沿革：“米”作为长度计量单位起源于1790年，当时法国国民议会采纳了达特兰提出的“以经过巴黎的地球子午线自北极至赤道这段弧长的一千万分之一为一米”的建议。
• 1799年，巴黎科学院完成了从法国的敦科尔克经过巴黎到西班牙的巴尔雪隆纳这一段子午线的实测工作，并按照测量结果所得的1米的长度制作了一把米尺，作为长度计量基准。
第一章绪论参考答案一、判断题（正确的打√，错误的打×）1.不经挑选，调整和修配就能相互替换，装配的零件，装配后能满足使用性能要求，就是具有互换性的零件。
（√）2.互换性原则中适用于大批量生产。
（╳）3.为了实现互换性，零件的公差应规定得越小越好。
（╳）4.国家标准中，强制性标准是一定要执行的，而推荐性标准执行与否无所谓。
（╳）5.企业标准比国家标准层次低，在标准要求上可稍低于国家标准。
（╳）6.厂外协作件要求不完全互生产。
（╳）7.装配时需要调整的零、部件属于不完全互换。
（√）8.优先数系包含基本系列和补充系列，而派生系列一定是倍数系列。
（╳）9.产品的经济性是由生产成本唯一决定的。
（╳）10.保证互换的基本原则是经济地满足使用要求。
（√）11.直接测量必为绝对测量。
( ×) （绝对、相对测量：是否与标准器具比较）12.为减少测量误差，一般不采用间接测量。
( √)13.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。
( ×)14.使用的量块数越多，组合出的尺寸越准确。
(×)15.0~25mm千分尺的示值范围和测量范围是一样的。
( √)16.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。
( ×)17.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。
( ×误差＝X－X0)18.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。
( ×)19.选择较大的测量力，有利于提高测量的精确度和灵敏度。
( ×)20.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。
( √)四问答题1什么叫互换性？为什么说互换性已成为现代机械制造业中一个普遍遵守原则？列举互换性应用实例。
（至少三个）。
答：（1）互换性是指机器零件（或部件）相互之间可以代换且能保证使用要求的一种特性。
《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。
2012年4月自学考试《几何量公差与检测》复习题第一章绪论一、选择题1、在10—100的十进段中，优先数系R5系列中的第三项是（）。
A、63B、25C、20D、162、优先数系中R10/2系列是（）。
A、补充系列B、派生系列C、等差系列D、基本系列3、优先数系中R40系列是（）。
A、补充系列B、等差系列C、派生系列D、基本系列4、优先数系中R20/3系列是（）。
A、补充系列B、派生系列C、等差系列D、基本系列5、优先数系中R10系列是（）。
A、补充系列B、等差系列C、派生系列D、基本系列二、填空题1. 不完全互换性是指零部件装配时允许有附加的________ ____ 。
2. GB321/T-2005中优先数系采用的数列是。
3、选用优先数系的基本系列时，应遵守的规则。
4、互换性生产的基础是。
5、按照互换性的程度可分为完全互换和互换。
第二章几何量测量基础一、选择题1、欲测量板类零件上两孔的中心距，应采用的测量方法为（）。
A、相对测量法B、直接测量法C、间接测量法D、综合测量法2、采用弓高弦长法测量圆弧半径，这种测量方法属于（）。
A、直接测量法B、间接测量法C、相对测量法D、绝对测量法3、测量过程中误差的大小与符号保持不变，这种测量误差属于（）。
A、方法误差B、系统误差C、粗大误差D、随机误差4、测量过程中由于不确定因素引起的测量误差属于（）。
A、方法误差B、系统误差C、粗大误差D、随机误差5、用螺纹量规检验螺纹单一中径、螺距和牙侧角实际值的综合结果是否合格属于（）。
A、综合测量B、直接测量C、非接触测量D、单项测量二、填空题1. 在测量误差中，超出在规定条件下预计的测量误差称为_____________。
2、在相同的测量测量条件下，多次测取同一被测几何量的量值时，绝对值和符号按某一规律变化的测量误差，称为。
3、测量过程应包括被测对象、计量单位、测量方法和等四个要素。
4、根据测量误差的性质和特点，可分为系统误差、和粗大误差。
机械精度设计复习大纲2011年第一章绪论1.保证互换性生产的基础是什么？2.什么是标准化？3.什么是标准？标准是不是法则条文？4.什么是公差？5.什么是检测？6.为什么产品的数值要规定统一的数系进行协调？7.优先数系是什么数系？优先数系的公比是什么？8.量块按什么进行分等？又按什么进行分级？组成公称尺寸时，其块数最多为几块？9.用外径千分尺测量的方法属于哪种检测方法？10.用比较仪测量的方法属于哪种检测方法？11.用卡尺测量的方法属于哪种检测方法？12.R10/3数列是什么数列？13．测量过程的四要素是什么？14．互换性可分为哪两种？第二章尺寸公差1．孔、轴配合的基本尺寸有哪些要求？用什么符号表示？2.轴的基本尺寸一定时，所有公差等级的基本偏差是否相同？公差数值是否相同？公差值是否为标准值？3．平键键宽的尺寸相当于孔、轴配合中的什么尺寸？是否为配合尺寸？4．间隙配合的平均配合偏差为什么？是正值还是负值？5．没标公差要求的尺寸是否有公差要求？如果有的话，极限偏差有什么特点？6．过盈配合的平均配合偏差为什么？是正值还是负值？7．利用同一种加工方法，加工Φ50H6孔和Φ100H6孔，问那个加工难？8．φ20f6、φ20f7和φ20f8的相同偏差是什么？9．某孔、轴配合的最大间隙为+51μm，孔的上偏差为+39μm，轴的上偏差为+12μm，配合公差为63μm，则孔公差为多少？10．比较孔或轴的加工难易程度的高低是根据是什么？11．孔、轴配合的基本尺寸是否相同？12．某孔、轴配合的最大间隙为+54μm，孔的上偏差为+21μm，孔的公差为21μm，轴的上偏差为－20μm，则配合公差为多少？13．某孔、轴配合的最大间隙为+50μm，孔的上偏差为+25μm，孔的公差为25μm，轴的上偏差为－9μm，则配合公差为多少？14．过渡配合的平均配合偏差为什么？15．轴的基本尺寸一定，所有公差等级的基本偏差是否相同？16．基本偏差代号为J、K、M的孔与基本偏差代号为h的轴配合构成什么配合？17．某孔、轴配合的最大间隙为+30μm，孔的下偏差为－11μm，轴的下偏差为－16μm，轴的公差为16μm，则配合公差为多少？18.有四组孔或轴的尺寸公差带代号为r7与r8、c8与c9、U7与U8、A8与A9的基本尺寸皆为φ100，问基本偏差数值不同的一组为哪个？孔、轴配合的最大间隙为+23μm，孔的下偏差为－18μm，轴的下偏差为19.－7μm，轴的公差为16μm，则配合公差为多少？20．机械零件的加工图纸中有哪些标注要求？21孔的基本偏差代号用什么字母表示？轴的基本偏差代号用什么字母表示？其中从什么代号至什么代号的基本偏差用于间隙配合？22．构成尺寸公差带的两个要素是什么？两者都由什么决定？23．GB/T1800规定标准尺寸公差等级分为几级？其中哪级最高？哪级最低？机械行业常用等级为哪几级？24．GB/T1800规定孔、轴的基本偏差各有多少种？其中轴的代号a至h基本偏差为哪个偏差？从j至zc基本偏差为哪个偏差？孔的代号A至H基本偏差为为哪个偏差？从J至ZC基本偏差为为哪个偏差？第三章形位公差1．基准要素为中心要素时，连线与粗短横线如何标注？2．圆度的被测要素为轮廓要素还是中心要素？公差值前能不能加“φ”？其被测要素的几何形状有什么特点？圆度的特征符号是什么？3．同轴度的被测要素为轮廓要素还是中心要素？公差值前能不能加“φ”？其被测要素的几何形状有什么特点？同轴度的特征符号是什么？4.包容要求适用于单一要素还是关联要素？采用什么边界？如何标注？5.零形位公差要求适用于单一要素还是关联要素？采用什么边界？如何标注？6．平面度的被测要素为被测要素为轮廓要素还是单一要素？公差值前能不能加“φ”？其被测要素的几何形状有什么特点？平面度的特征符号是什么？7．最大实体要求的被测要素是什么？采用什么边界？如何标注？8．跳动公差的被测要素为什么要素？基准要素为什么要素？公差值前能不能加“φ”？其被测要素的几何形状有什么特点？跳动公差的特征符号是什么？9．被测轴线的直线度公差与它对基准轴线的同轴度相比公差值的特点是什么？10．根据设计要求不同，同一形位公差要求的公差带可以有不同的形状，其公差项目为什么？11．径向圆跳动的公差带形状为什么？12．今测得一平面的平面度误差为0.04mm，则它对其基准平面的垂直度误差有什么特点？13．四组形位公差特征项目圆度和圆跳动、平面度和同轴度、同轴度和圆跳动、圆度和同轴度的公差带形状相同的一组为哪个?14．什么是孔的最小实体尺寸？如何标记？15．什么是孔的最大实体尺寸？如何标记？16.什么是轴的最小实体尺寸？如何标记？17．什么是轴的最大实体尺寸？如何标记？18．什么是孔的最大实体实效尺寸？如何标记？19．什么是轴的最大实体实效尺寸？如何标记？20.什么是孔的体外作用尺寸？如何标记？21．什么是轴的体外作用尺寸？如何标记？22．基准要素为轮廓要素时，连线要与尺寸线有什么要求？23．端面圆跳动公差综合控制被测要素的什么误差？24．下列四个形位公差项目直线度、平面度、圆度、同轴度中公差带可以有不同形状的项目为哪个？25．被测轴线的直线度公差与它相对基准轴线的同轴度公差的关系应是什么？26．定位公差综合控制被测要素的什么误差？27．按同一图纸加工一批孔，它们的最大实体尺寸是否相同？28．定向公差综合控制被测要素的什么误差？29．按同一图纸加工一批孔，它们的最小实体尺寸是否相同？30．平面度的被测要素为单一要素，公差框格为几个？31．基准要素为轮廓要素时，连线要与尺寸线有何要求？32．圆跳动的公差值前面是否能加“φ”？33．今实测一段轴线相对于基准轴线的最大偏移为5μm ，最小偏移量为3μm ，则该被测轴线相对于基准轴线的同轴度误差为多少？34．一孔的标注为φ40025.0002.0++，请确定该孔的最大和最小实体尺寸分别是代表什么含义？3536．定位公差特征项目分为哪三种？如何标注？37．定向公差特征项目分为哪三种？如何标注？38．单一要素的形状公差特征项目有哪四项？如何标注？39．全跳动公差按检测方向分为哪两种？如何标注？试述全跳动的定义？40. 一轴的图纸标注为φ4016.041.0-- ，试问该轴的最大实体尺寸是多少？最小实体尺寸是多少？边界的名称叫什么？边界的尺寸是多少？41．大批量加工带孔、轴的零件时应采用何种量具进行测量？测孔的量规叫什么？测轴的量规叫什么？量规的设计原则是什么？42．光滑极限量规的止规尺寸为被测零件的什么尺寸？43．光滑极限量规的通规是用来控制被测零件的的什么尺寸？9.解释代号10．表面粗糙度评价的波距范围是多少的形状误差？是机械零件表面的微观几何精度还是宏观几何精度？11．表面粗糙度的取样长度是如何规定的？12．在生产实际当中用的最多的表面粗糙度符号是什么？13．实测一表面实际轮廓上的最大轮廓峰顶至基准线的距离为9μm，最小谷低至基准线的距离为5μm，则轮廓的最大高度值为多少？第五章滚动轴承公差1．在装配图上，滚动轴承标注有什么要求？轴承的代号放在什么位置？2．滚动轴承内圈的基本偏差是怎样规定的？3．滚动轴承相配件壳孔有多少个尺寸公差带代号？设计时有什么要求？4．滚动轴承相配件轴颈有多少个尺寸公差带代号？设计时有什么要求？5．深沟球轴承内圈承受大小和方向均不变的径向负荷，在设计时采用较紧配合，这决定于该内圈相对于负荷方向状态什么？6．滚动轴承内圈与公差代号为k6的轴颈配合形成的配合性质为什么？7．滚动轴承外圈与壳孔配合在装配图上标注什么？8．按GB/T307.1的规定，深沟球轴承的公差等级分为哪几级？9．滚动轴承内圈与轴颈配合在装配图上如何标注？10．试述滚动轴承相配件设计时形位公差有哪些要求？11．滚动轴承所受的当量动负荷的大小与配合的松紧有什么关系？12．深沟球轴承公差等级共分为几级，经常使用哪几级？13．滚动轴承外圈与外壳孔的配合应采用配合制为什么？内圈与轴颈的配合应采用配合制为什么？第六章螺纹公差1．影响螺纹互换性的偏差或误差有哪些？2．图样中螺纹标注为M20×2—5g6g—S, M20×2表示为什么？5g表示为什么？6g表示为什么？S表示为什么？3．内螺纹的尺寸偏差相当于孔、轴配合中谁的尺寸偏差？采用正偏差还是负偏差？螺纹公差设计的要求是什么？4．外螺纹的尺寸偏差相当于孔、轴配合中谁的尺寸偏差？采用正偏差还是负偏差？螺纹公差设计的要求是什么？5．一螺纹的标注为M10―4H5H，其中5H表示的是什么？6．一螺纹的标注为M12―7g6g，其中6g表示的是什么？7．判断螺纹加工的整体精度所用的中径表示的是什么？8．加工以后的螺纹其检测尺寸误差的中径表示的是什么？9．GB197规定对普通螺纹的旋合长度分为几组？如何表示？第七章圆柱齿轮公差1．齿轮精度分几级？哪几级？2．齿厚有几种评价方法？3．评价齿轮精度的主要指标有哪些？4．齿轮的基本使用要求是什么？5．为什么要规定齿轮啮合时的最小侧隙？用什么指标评价侧隙？该最小侧隙的大小与齿轮的精度等级是否有关？6. 影响齿轮传递运动准确性的误差主要有哪些？用什么指标评价？7．影响齿轮传动平稳性的误差主要有哪些？用什么指标评价？8．影响齿轮载荷分布均匀性的误差主要有哪些？用什么指标评价？第八章键联结公差1．矩形花键的配合尺寸有几个？是什么？2．矩形内花键图样上的标注为6×28H7×34H10×7H11，则6表示为什么？28 H7表示为什么？34H10表示为什么？7H11表示为什么？3．矩形外花键图样上的标注为6×28f7×34a11×7d10，则6表示为什么？28f7表示为什么？34a11表示为什么？7d107表示为什么？4．试述矩形花键的形位公差要求有哪些？5．试说明装配图上标注8×5277f H ×581110a H ×101011d H 的含义？ 6. 矩形花键联结形位公差有何要求？ 花键副配合代号为８×３６77h H ×４０1110a H ×７109h H ，试述代号中H7，h7，a11和h10的含义？7．平键联结的作用是什么？采用什么配合制？8．平键联结的配合尺寸是什么？是不是设计尺寸？是不是标准值？9．矩形花键的尺寸配合是什么？采用什么配合制？分为几种？10.平键联结的键长是不是配合尺寸？11．GB1144规定矩形花键联结的定心方式为什么？12.平键与键槽配合采用什么基准制配合？13．为保证内、外矩形花键小径定心表面的配合性质，小径的形状公差与尺寸公差的关系应采用什么公差原则？。
第一章：绪论1.名词解释：测量学、测定、测设、大地水准面、地球椭球面、绝对高程、相对高程、6°带、高斯平面直角坐标、参心坐标系、地心坐标系、正高、大地高。
(1)测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面、水下及空间点位的科学。
（2）测定是指用测量仪器对被测点进行测量、数据处理，从而得到被测点的位置坐标，或根据测量得的数据绘制地形图。
（3）测设是指把设计图纸上规划设计好的工程建筑物、构筑物的位置通过测量在实地标定出来。
（4）大地水准面是由静止海水面并向大陆、岛屿延伸而形成的不规则的闭合曲面。
（5）地球椭球面是把拟合地球总形体的旋转椭球面。
（6）绝对高程是指地面点沿垂线方向至大地水准面的距离。
（7）相对高程是指选定一个任意的水准面作为高程基准面，地面点至此水准面的铅垂距离。
（8）6°带，即从格林尼治首子午线起每隔经差6°划分为一个投影带。
（9）高斯平面直角坐标：经投影所得的影响平面中，中央子午线和赤道的投影是直线，且相互垂直，因此以中央子午线投影为X轴，赤道投影为Y轴，两轴交点为坐标原点，即得高斯平面直角坐标系。
（10）参心坐标系是以参考椭球的几何中心为基准的大地坐标系。
（11）地心坐标系是以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系。
（12）正高是指地面点到大地水准面的铅垂距离。
（13）大地高是指地面点沿法线至地球椭球面（或参考椭球面）的距离，称为该点的大地高。
2. 测量学主要包括哪两部分内容？二者的区别是什么？测量学主要包括测定和测设两部分内容；区别：测定是用测量仪器对被测点进行测量根据测量得的数据绘制地形图，而测设是指把设计图纸上设计好的坐标实地标定出来。
3. 简述Geomatics的来历及其含义。
来历：自20世纪90年代起，世界各国将大学里的测量学专业、测量学机构好测量学杂志都纷纷改名为Geomatics。
Geomatics是一个新造出来的英文名词，以前的英文词典中找不到此词，因此也没有与之对应的汉译名词。
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。
