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《公差配合与测量技术(第六版)》教学教案绪论【学习目标】1.掌握互换性概念、分类及互换性在设计、制造、使用和维修等方面的重要作用。
2.掌握互换性与公差、检测的关系。
3.理解标准化与标准的概念及重要性。
4.了解优先数系和优先数的概念及其特点。
0.1 概述0.1.1 互换性及其意义1.互换性(1)定义：是指在制成的同一规格的一批零部件中任取其一，无须进行任何挑选和修配就能装在机器（或部件）上，并能满足其使用性能要求的特性。
举例：组成现代技术装置和日用机电产品的各种零件，如一批规格为M20×2-5H6H的螺母与M20×2-5g69螺栓的能自由旋合。
在现代化生产中，一般应遵守互换性原则。
2.意义（表现在以下三个方面）(1)在设计方面(2)在制造方面(3)在使用和维修方面总之，互换性对保证产品品质和可靠性，提高生产率和增加经济效益具有重要意义。
0.1.2互换性的分类1.互换性的分类(1)完全互换性（绝对互换）若一批零部件在装配时，不需要挑选、调整或修配，装配后即能满足产品的使用要求，则这些零部件属于完全互换。
(2)不完全互换性（也称有限互换）仅同一组内零件有互换性、组与组之间不能互换，以满足其使用要求的互换性，称为不完全互换。
简言之，不完全互换就是因特殊原因，只允许零件在一定范围内互换。
2.标准部件或机构的互换性分类(1)内互换是指部件或机构内部组成零件间的互换性，例如，滚动轴承的外圈内滚道、内圈外滚道与滚动体的装配。
(2)外互换是指部件或机构与其装配件间的互换性，例如，滚动轴承内圈内径与轴的配合、外圈外径与轴承孔的配合。
0.1.3 机械零件的加工误差、公差及其检测1.公差允许零件尺寸和几何参数的变动范围称为“公差”。
2. 测量是指将被测量与作为计量单位的标准量比较，确定被测量的大小的过程。
3.检验是指验证零件几何参数是否合格，而不必得出具体数值的过程。
0.2 标准化0.2.1 标准化与国家标准1.标准标准一般是指技术标准，它是指对产品和工程的技术品质、规格及检验方法等方面·所作的技术规定，是从事生产、建设工作的共同技术依据。
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。
机械学院质量工程与测控系绪论本章重点：互换性、标准化与优先数系的概念目的：掌握零件互换性的基本概念；了解机械精度设计的原则方法。
重点：零件互换性的基本概念难点：零件互换性的基本概念学时数：2学时要求：掌握互换性概念，有关标准化、优先数、技术测量的术语及定义；了解机械精度设计的基本理论及方法。
作业：见本章书后习题互换性概述任何一台机器的设计，除了运动分析、结构设计、强度、刚度计算外，还要进行精度设计。
研究机器的精度时，要处理好机器的使用要求与制造工艺的矛盾。
解决的方法是规定合理的公差，并用检测手段保证其贯彻实施。
由此可见，“公差”在生产中是非常重要的。
公差是一门专业基础课，要求：（1）掌握有关公差、测量的基本概念、基本理论、术语、定义；（2）培养公差设计及精度检测的基本能力；（3）学会查工具书，如手册、标准等。
一. 互换性概述1、什么叫互换性举例：组成现代技术装置和日用机电产品的各种零件，如电灯泡、自行车、手表、缝纫机上的零件、一批规格为M10-6H的螺母与M10-69螺栓的自由旋合。
在现代化生产中，一般应遵守互换性原则。
（1）定义：机械和仪器制造中，零、部件的互换性是指在同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需任何挑选或附加修配（如钳工修理）就能装在机器上，达到规定的功能要求，这样的一批零件或部件就称为具有互换性的零、部件。
（2）互换性包括：几何参数（如尺寸）、机械性能（如硬度、强度）和理化性能方面的互换性。
几何量误差（尺寸、形状、位置、表面微观形状误差）。
（3）互换性分类：A、完全互换性特点：不限定互换范围，以零部件装配或更换时不需要挑选或修配为条件。
如日常生活中所用电灯泡。
B、不完全互换性（也称有限互换）特点：因特殊原因，只允许零件在一定范围内互换。
如机器上某部位精度愈高，相配零件精度要求就愈高，加工困难，制造成本高，为此，生产中往往把零件的精度适当降低，以便于制造，然后再根据实测尺寸的大小，将制成的相配零件分成若干组，使每组内的尺寸差别比较小，最后，再把相应的零件进行装配。
习题1：答案可能有错误请同学们纠正。
1．1判断下列说法是否正确：1．一般来说，零件的实际尺寸愈接近公称尺寸愈好。
答：错2．公差通常为正，在个别情况下也可以为负或零。
答：错3．孔和轴的加工精度愈高，则其配合精度也愈高。
答：对4．过渡配合的孔轴结合，由于有些可能得到间隙，有些可能到过盈，因此过渡配合可能得到间隙配合，也可能到过盈配合。
答：对5．若某配合的最大间隙为15μm，配合公差为41μm，则该配合一定是过渡配合。
Tf=Xmax-Ymax；Ymax= Xmax-Tf=15-41=-26μm 答：对1．2填空：1．国家标准规定的基本偏差孔、轴各有 28 个，其中H为下偏差的基本偏差代号，其基本偏差为零，且偏差值为正值；h为上偏差的基本偏差代号，其基本偏差为零，且偏差值为负值。
2．国家标准规定有基孔制和基轴制两种配合制度，一般优先选用基孔制，以减少定值刀具、量具的规格和数量，降低生产成本。
3．国家标准规定的标准公差有 20 级，其中最高级为 IT01 ，最低级为 IT18 ，常用的配合公差等级为IT5～IT11 。
4．配合种类分为间隙配合、过渡隙配合、过盈隙配合三大类，当相配合的孔轴需要有相对运动或需经常拆装时，应选用间隙配合。
1．3 试根据题1.3表中的已知数据填写表中各空格，并按适当比例绘制孔、轴的公差带图。
题1.3 表1．4 试根据题1.4表中的已知数据填写表中各空格，并按适当比例绘制各对配合的尺寸公差带图和配合公差带图。
题1.4 表解：1：(1)Tf=0.078= Th+ Ts ；Th=0.078-0.039=0.039；ES=0.039-0=+0.039 (2）Xmax=+0.103=ES-ei ；-ei=+0.103-0.039=0.064；es=0.039-0.064=-0.025 (3) Xmin=EI-es=0-(-0.025)=+0.025 (4)Xav=+0.103+0.025=+0.0642：(1) Yav=（Ymax+Ymin ）/2=[(-0.048）+ Ymin]/2 , Ymin=2(-0.031)-（-0.048）=-0.062+0.048=-0.014 (2) 因Ymax= EI-es,所以 EI =Ymax+es=-0.041+0=-0.041 (3) 因Th = ES-EI,所以 ES =Th+EI =0.021+(-0.048)=-0.027 (4)因Ymin =ES-ei,所以 ei =ES-Ymin =-0.027-(-0.014)=-0.013 3：(1) Yav=（Xmax+Ymax ）/2=[(+0.035）+ Ymax]/2 =-0.003, Ymax=2(-0.003)-（+0.035）=-0.041(2) 因Ymax= EI-es,所以 EI =Ymax+es=-0.048+0=-0.048 (3) 因Th = ES-EI,所以 ES =Th+EI =0.046+(-0.041)=+0.005 (4)因X max =ES-ei,所以 ei =ES-Xmax=+0.005-(+0.035)=-0.030 1.5 查表确定下列各尺寸的公差带的极限偏差：（1）Φ25f7 （2）Φ60d8 （3）Φ50k6 （4）Φ40m5 （5）Φ50D9 （6）Φ40P7 （7）Φ30M7 （8）Φ80JS8解(1) Φ25f7(04000610。
