互换性与测量技术基础

互换性与技术测量（基础知识）1.互换性的基本要求：满足装配互换和功能互换2.机械加工误差的分类：尺寸误差：零件加工后的实际尺寸和理想尺寸的偏离程度。

形状误差: 加工后零件的实际表面形状对于其理想形状的差异（如直线度和圆度）位置误差：相互位置对于其理想位置的偏差。

（如同轴度、位置度）表面微观不平度：加工后的零件表面上由较小间距和峰谷所组成的微观几何形状误差。

3.互换性的种类：完全互换和不完全互换完全互换：零件加工完之后不需要任何辅助处理直接可以装配。

不完全互换：零件加工完之后需要进行挑选、分组、调整、修配等辅助处理。

4.尺寸：以特定单位表示线性尺寸的数值。

5.公称尺寸：由图样规范确定的理想形状要素。

公称尺寸D孔的上、下极限尺寸D max和D min轴的上、下极限尺寸d max和d min公称尺寸+上极限偏差=上极限尺寸公称尺寸-下极限偏差=下极限尺寸6.偏差：某一尺寸减去其公称尺寸所得的代数差实际偏差：实际尺寸-公称尺寸孔Ea 轴ea极限偏差：极限尺寸-公称尺寸孔EI 轴ei基本偏差：公差带相对零线位置的那个极限偏差7.尺寸公差：上极限尺寸-下极限尺寸或者上极限偏差-下极限偏差8.配合：间隙配合：孔的公差带在轴的公差带之上。

过盈配合：孔的公差带在轴的公差带之下。

过渡配合：孔的公差带和轴的公差带相重合。

9.配合制：基轴制配合：基本偏差为一定的轴的公差带。

基孔制配合：基本偏差为一定的孔的公差带。

10.几何公差的项目、符号及分类11.几何公差带的4个要素：形状、大小、方向和位置12.按结构特征、要素分为组成要素：由一个或几个表面形成的要素称为组成要素。

导出要素：对称要素的中心点、线、面或回转表面的轴线13.独立原则：是指给定的尺寸公差与几何公差相互独立14.最大实体状态（MMC)：孔或轴在尺寸极限范围内，具有材料最多时的那个状态，称为最大实体状态。

在此状态下的尺寸，称为最大实体尺寸。

◆对于孔：是最小极限尺寸D min◆对于轴：是最大极限尺寸D max15.最小实体状态（LMC）：孔或轴在尺寸极限范围内，具有材料最少时的那个状态，称为最小实体状态。

重点难点 第一章绪论 重点： 1）明确本课程的研究对象，特点，主要内容。

2）掌握互换性和标准化的基本概念。

3）了解本课程的学习方法。

第三章尺寸公差、圆柱结合的精度设计 重点： 1）掌握有关偏差、公差及配合的基本术语和定义。

　 2）公差与配合国家标准体系与构成，公差与配合标准的应用。

难点： 1）标准公差和基本偏差的应用。

2）圆柱结合的精度设计内容和基本方法。

第四章形状和位置精度设计 重点： 1）形位公差的征项目及在图样上的标注方法。

　 2）公差原则和公差要求的含义，独立原则、包容要求和最大实体要求的图样标注和应用范围。

难点： 1）形位公差的标注、形位公差项目及公差值的选择。

2）公差原则和公差要求。

第五章表面粗糙度 重点： 1）表面粗糙度评定参数的名称、代号及其在图样上的标注方法。

　 2）表面粗糙度的选用。

难点： 表面粗糙度评定参数及其在图样上的标注方法 第六章滚动轴承与孔、轴结合的精度设计 重点： 1）滚动轴承的公差等级及其应用范围。

　 2）滚动轴承的内、外径公差特点。

3）滚动轴承配合的选用、配合表面的形位公差和表面粗糙度以及在图样上的标注。

难点： 配合表面的形位公差和表面粗糙度以及在图样上的标注。

第八章键、花键结合的精度设计 重点： 1）平键和矩形花键结合的特点。

2) 平键和矩形花键结合的公差的选用及其图样标注； 难点： 平键和矩形花键结合的公差的选用及其图样标注 第九章螺纹结合的精度设计 重点： 1) 螺纹的主要几何参数及其对螺纹结合互换性的影响； 2) 螺纹公差(公差带的构成)和螺纹精度的概念 3) 螺纹在图样上的标注 难点： 螺纹几何参数误差对互换性的影响、作用中径的概念及螺纹的合格条件。

第十章圆柱齿轮精度设计 重点： 1）评定齿轮精度、侧隙的必检参数及其的概念 2）齿轮精度设计的内容及其基本方法 3）齿轮精度等级和侧隙在图样上的标注方法 难点： 1）评定齿轮精度、侧隙的必检参数 2）齿轮精度设计的基本方法及在图样上的标注方法 第十一章尺寸链的精度设计基础 重点： 1）尺寸链图的画法 2）尺寸链的组成以及封闭环和增减环的判别方法 3）极值法计算尺寸链—正计算和中间计算 难点： 1）尺寸链图的画法、尺寸链的封闭环和增减环的判别方法 2）极值法计算尺寸链—反计算词汇表2.完全互换：指对同一规格的零件，不加挑选和修配，就能满足使用要求的互换性。

互换性与技术测量基础教案及讲义一、课程简介1.1 课程名称：互换性与技术测量基础1.2 课程目标：使学生掌握互换性的概念及其在工程中的应用，理解技术测量基本原理和方法，提高工程测量技能。

1.3 课程内容：本课程主要包括互换性概念、技术测量原理、长度测量、角度测量、形状和位置误差测量、表面粗糙度测量等内容。

二、教学方法2.1 讲授：通过理论讲解，使学生掌握互换性及技术测量的基本概念、原理和方法。

2.2 实验：安排实验室实践环节，培养学生的动手能力和实际操作技能。

2.3 讨论：组织学生针对实际问题进行讨论，提高学生分析问题和解决问题的能力。

三、教学安排3.1 课时：共计32课时，其中包括16课时理论教学和16课时实验教学。

3.2 教学进度安排：第一周：互换性概念及其在工程中的应用第二周：技术测量原理及测量工具第三周：长度测量和角度测量第四周：形状和位置误差测量第五周：表面粗糙度测量四、教学评价4.1 平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况，占总成绩的30%。

4.2 实验报告：实验教学环节完成后，提交实验报告，占总成绩的30%。

4.3 期末考试：理论知识考试，占总成绩的40%。

五、教学资源5.1 教材：《互换性与技术测量基础》，王永强著。

5.2 实验设备：卡尺、千分尺、角尺、量块、表面粗糙度仪等。

5.3 辅助资料：教案、PPT、实验指导书等。

六、测量误差及其减小方法6.1 误差的概念：介绍误差的定义，误差与错误的区别，以及误差在测量过程中的普遍性。

6.2 误差的来源：分析测量过程中可能产生的各种误差来源，如仪器误差、环境误差、操作误差等。

6.3 误差的大小表示：介绍绝对误差、相对误差、系统误差、偶然误差和粗大误差等概念。

6.4 误差减小方法：探讨通过改进测量方法、选用精密度高的测量工具、采用适当的测量技术和误差补偿等方法来减小误差。

七、测量不确定度评定7.1 不确定度的概念：解释不确定度的定义，阐述不确定度在测量结果评价中的重要性。

互换性与测量技术基础1、机器和仪器制造业中的互换性，通常包括零件几何参数（如尺寸）间的互换和力学性能（如硬度、强度）间的互换。

2、所谓几何参数，主要包括尺寸大小、几何形状（宏观、微观）以及相互的位置关系等。

3、相互性按其互换程度，可分为完全互换和不完全互换两种。

4、对标准部件，互换性还可分为内互换和外互换。

5、标准化是以标准的形式体现的，也是一个不断循环、不断提高的过程。

6、按照标准化对象的特征，标准可分为基础标准、产品标准、方法标准、安全标准、卫生标准等。

7、工程上各种技术参数的简化、协调和统一是标准化的一项重要内容。

8、工程技术上通常采用的优先数系，是一种土进制几何级数。

9、规定的r值有5、10、20、40、80五种。

10、R5、R10、R20和R40是常用系列，称为基本系列。

而R80则作为补充系列。

11、选用基本系列时，应遵循先疏后密的原则，即应当按照R5、R10、R20、R40的顺序，优先采用公比较大的基本系列，以免规格太多。

12、圆柱体结合是由孔与轴构成的、在机械制造中应用最广泛的一种结合。

这种结合由结合直径与结合长度两个参数确定。

13、尺寸：基本尺寸、实际尺寸、作用尺寸、极限尺寸。

14、公差带有两个基本参数，即公差带大小与公差带位置。

15、加工误差：尺寸误差、几何形状误差（宏观几何形状误差、表面微观特性、表面波度误差）、位置误差。

16、配合种类：间隙配合、过盈配合、过渡配合。

17、配合制：基孔制配合、基轴制配合。

18、标准公差：公差单位、公差等级。

19、国标规定标准公差分为20个等级。

20、轴的基本偏差是在基孔制的基础上制订的。

21、基本尺寸≦500时，孔的基本偏差是从轴的基本偏差换算得来的。

22、根据国家标准提供的20个等级的标准公差及28种基本偏差代号，可组成公差带孔有543种、轴有544种，由孔和轴的公差带又可组成大量的配合。

23、影响大尺寸加工误差的主要因素是测量误差。

24、对尺寸>500~3150mm，国家标准规定一般采用基孔制的同级配合。

一、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？答:互换性是指制成的同一规格的零（部）件中，在装配时作任何选择，附加调整或修配，能达到预定使用性能的要求。

它在机械制造业中的作用反映在下几方面。

在设计方面，可简化设计程序，缩短设计周期，并便于用计算机辅助设计；在造方面，可保证优质高效生产；在使用方面，使机器维修方便，可延长机器寿命。

互换性给产品的设计、制造和使用维修都带来了很大方便。

它不仅适用于大批量生产，也适用于单件小批生产，互换性已经成为现代机械制造企业中一个普遍遵守的原则二、公差、检测、标准化与互换性有什么关系？答：按照标准设计的公差，加工检测一批同一规格的零件，装配时就不用选配，调整，就能装配成一台设备，并且在这台设备某个零件失效时，再拿一个同一规格换上去，就可保证零件和设备的一切性能，也就是说公差，检测，标准化是为了同一规格的零部件具有互换性而做的。

三、测量及其实质是什么？一个完整的测量过程包括哪几个要素？答：“测量”是指以确定被测对象量值为目的的全部操作。

实质上是将被测几何量与作为计量单位的标准进行比较，从而确定被测几何量是计量单位的倍数或分数的过程。

一个完整的测量过程应包括测量对象、计量单位、测量方法和测量精度四个方面要素。

四、什么是尺寸传递系统？为什么要建立尺寸传递系统？答：一套从长度的最高基准到被测工件的严密而完整的长度量值传递系统就是尺寸传递系统。

为了保证量值统一，把量度基准和量值准确传递到生产中应用的计算器具和工件上去。

五、对某一尺寸进行等精度测量100次，测得值最大为50.015mm，最小为49.985mm。

假设测量误差符合，正态分布，求测得值落在49.995到50.010mm之间的概率是多少？答：最大为50.015 最小是49.985 可以判断均值u=50.000按照3σ法则0.015=3σσ=0.005P（49.995<X<50.010）=fai （50.010-50.000）/σ-fai （49.995-50.000）/σ=fai（2）-fai（-1）=fai（2）+fai（1）-1=0.9772+0.8413-1=0.8185六、基本尺寸、极限尺寸、极限偏差和尺寸公差的含义是什么？他们之间的互相关系如何？在公差带图解上怎样表示？答：公差基本术语的含义（1）基本尺寸；设计时给定的尺寸，称为基本尺寸。

课程介绍“互换性与技术测量”是一门综合性应用基础课，主要用于高等工科院校机械、仪器仪表及有关专业，该课程研究的对象是机械或仪器零部件的几何精度设计及其检测原理。

一般地，在机械产品的设计过程中，需要进行以下三方面的分析计算：1)运动分析与计算。

根据机器或机构应实现的运动，由运动学原理，确定机器或机构的合理的传动系统，选择合适的机构或元件，以保证实现预定的动作，满足机器或机构运动方面的要求。

2)强度的分析与计算。

根据强度、刚度等方面的要求，决定各个零件的合理的基本尺寸，进行合理的结构设计，使其在工作时能承受规定的负荷，达到强度和刚度方面的要求。

3)几何精度的分析与计算。

零件基本尺寸确定后，还需要进行精度计算，以决定产品各个部件的装配精度以及零件的几何参数和公差。

需要指出的是，以上三个方面，在设计过程中，是缺一不可的。

本课程主要讨论的是机械精度的分析与计算。

机器精度的分析与计算是多方面的，但归结起来，设计人员总是要根据给定的整机精度，最终确定出各个组成零件的精度，如尺寸公差，形状和位置公差，以及表面粗糙度参数值。

本课程是由互换性原理和测量技术基础两部分组成的。

互换性是零部件精度设计的基本内容。

零部件的互换性基本上由标准化实现。

测量技术基础属于计量学的范畴，是论述零部件的测量原理、方法及测量误差处理等内容。

所以本课程的特点是术语定语多、符号、代号多，标准规定多。

同学们在学习的过程中往往会感到概念难记，内容繁多。

但并非本课程难学。

课程各部分都是围绕着以保证互换性为主的精度设计问题，介绍各种典型零件几何精度的概念，分析各种零件几何精度的设计方法。

各种零件的参数检测作为实验内容。

所以学生在学习过程中要注意总结归纳，认真完成作业。

同学们学习本课程，要了解以下内容：1、掌握互换性、标准化的概念、机械零部件精度设计的基础原理和方法。

（尺寸公差及理论、形位公差及理论、表面粗糙度等，即绪论、第1、3、4章）。

2、了解典型零件（包括滚动轴承、键和花键、螺纹、齿轮）极限与配合标准的组成和应用，能够合理的确定各种典型零件的制造精度。

互换性与技术测量基础教案及讲义一、课程介绍1.1 课程背景在现代工业生产中，产品的质量和精度要求越来越高，对互换性与技术测量知识的需求也越来越大。

本课程旨在帮助学生掌握互换性、技术测量及质量控制的基本概念、原理和方法，培养学生具备一定的工程测量技能和质量控制能力。

1.2 课程目标（1）理解互换性的概念及其在工程中的应用；（2）掌握技术测量的基本原理和方法；（3）熟悉常用测量工具和设备的使用；（4）了解质量控制的基本方法和技术；（5）具备分析、解决实际工程问题的能力。

二、教学内容2.1 互换性（1）互换性的概念及其意义；（2）互换性的分类与等级；（3）互换性与标准化、系列化的关系；（4）互换性在工程中的应用实例。

2.2 技术测量基本原理（1）测量的定义和分类；（2）计量学的基本概念；（3）测量误差的概念及分类；（4）测量不确定度的评定；（5）测量数据的处理方法。

2.3 常用测量工具和设备（1）长度测量工具：卡尺、千分尺、micrometer screw gauge 等；（2）角度测量工具：量角器、万能角度尺等；（3）形状和位置误差测量工具：水平仪、垂直仪、测微等；（4）温度测量工具：温度计、热电偶等；（5）其他常用测量设备及仪器。

2.4 质量控制基本方法和技术（1）质量控制的概念及其重要性；（2）质量控制的常用方法：统计质量控制、全员质量控制等；（3）质量管理的七大基本原则；（4）质量管理体系的建立与实施；（5）不合格品的处理与纠正、预防措施。

三、教学方法3.1 理论教学采用课堂讲授、案例分析、讨论互动等方式进行，注重理论知识与实际应用的结合。

3.2 实践教学安排实验室实践环节，使学生熟悉各种测量工具和设备的使用，提高实际操作能力。

3.3 考核方式课程结束后进行闭卷考试，考试内容涵盖课程各个章节，包括填空题、选择题、计算题和论述题等。

四、教学进度安排第1周：课程介绍、互换性概念及意义；第2周：互换性分类与等级、互换性与标准化；第3周：互换性在工程中的应用实例；第4周：技术测量基本原理；第5周：测量误差及测量不确定度评定；第6周：测量数据处理方法；第7周：常用测量工具和设备的使用；第8周：质量控制概念及其重要性；第9周：质量控制的常用方法；第10周：质量管理体系的建立与实施；第11周：不合格品处理与纠正、预防措施；第12周：综合案例分析与讨论。