机械精度设计与检测基础第1章：绪论

1机械精度设计与检测基础•任课教师：王冬生•联系方式：135631745105687275答疑地点：研究楼——北2322机械精度设计与检测基础•Mechanicalprecisiondesignandverificationbasic•也称机械精度设计与检测技术基础•Designofmechanicalprecisionandfoundationofgeometricalcapacitysurvey•本课程也称互换性原理：principleofinterchangeability•本课程也称公差课程：course(curriculum)oftolerance3第1章绪论(chapter1introduction)首先介绍本课程的性质(property):技术基础课特点(characteristic):多、强、大学习方法(meansofleaning):理论联系实际，灵活运用本课程的的任务(taskofthecourse):主要内容(maincontentofthecourse)41.本课程的性质——本课程为机械设计方面的技术基础课；精度设计（几何量精度设计）机械设计内容强度设计designofstrength传动设计designoftransmission结构设计designofstructure技术基础课本课程只研究精度设计52.本课程特点（实践性强涉及国家标准多）——多、强、大定义、符号、公式、标准规定和经验解法多。原则性强，因为必须按国标有关规定进行设计。实际应用中灵活性大。①多:②强:③大:3.学习方法：理论联系实际6(3)初步学会根据使用要求，正确设计几何量公差并正确地标注在图样上；机械精度设计—尺寸、几何（形状、方向、位置和跳动）和微观轮廓。(1)掌握标准化、互换性的基本概念及精度设计有关的基本术语和定义；(2)基本掌握精度设计标准的主要内容、特点和应用原则；4.本课程的任务学完本课程后应达到下列要求：7(4)了解各种典型几何量的检测方法和初步学会使用常用的计量器具。总之，本课程的任务是使学生获得机械工程师必须掌握的精度设计和检测方法的基本知识和基本技能。85.本课程的主要内容第1章绪论第2章测量技术基础第3章孔、轴结合尺寸精度设计与检测第4章几何精度设计与检测第5章表面粗糙度设计与检测第6章滚动轴承与孔、轴结合的精度设计第7章圆锥结合的精度设计与检测第8章键和花键结合的精度设计与检测第9章螺纹结合的精度设计与检测第10章圆柱齿轮精度设计与检测第11章尺寸链的精度设计基础第12章机械零件的精度设计9内容提要：第1章绪论1.互换性的含义,以及在设计、制造和使用中所起的作用；2.互换性的分类；3.标准化在工业生产中的作用；4.优先数系的形成和作用；5.检测技术发展的概况；6.本课程的基本内容、特点和任务(前面已讲)。10第1章绪论1.1互换性的概念conceptofinterchangeability1.1.1互换性的含义meaningofinterchangeability从定义可见，广义互换性可分为：1.互换性的定义definitionofinterchangeability互换性是指在同一规格的一批零、部件中任取一件，在装配时不需经过任何选择(choosing)、修配(repairing)或调整(modifying/adjustment)，就能装配在整机上。并能满足使用性能要求的特性。(meettotechnicalrequirementanduseperformances)（2）功能互换性:interchangeabilityoffunction。（1）几何参数互换性:interchangeabilityofgeometricalparameters判断题：不经过选择与修配，就能互相替换装配的零件，就是具有互换性的零件！（）11本课程只研究几何参数的互换性，即机械精度设计。功能互换：机械—强度，刚度等；质量—可靠性，维修性，安全性等。几何参数互换微观轮廓（表面粗糙度）尺寸精度（尺寸公差）物理—硬度，弹性等；几何精度（形状、方向、位置和跳动公差）12Φd（1）尺寸精度(sizeprecision)几何参数设计内容为（即机械精度设计内容）：13（2）几何精度(geometricalprecision)e①形状精度(profile/sharpprecision)③位置精度(positionprecision)f基准表面f②方向精度(orientationprecision)基准轴线④跳动精度(run-outprecision)14(3)微观轮廓精度(precisionofmicro-profile)R152.公差的含义：(meaningoftolerance)公差(tolerance)是指允许几何量变化的范围。minmaxAAT公差：minmaxaaAAf误差：Tf合格条件：怎样保证几何参数有互换性？minmaxaAAA补充孔轴的概念及尺寸术语！（见第三章！）163.1.3《极限与配合》的基本术语和定义通常是指圆柱形的内表面，也包括非圆柱形的内表面[由二平行平面或切平面形成的包容面]。1.有关孔、轴的定义孔——hole内表面无法判断是孔还是轴17通常是指圆柱形的外表面，也包括非圆柱形的外表面[由二平行平面或切平面形成的被包容面]。轴——shaft外表面？无法判断是孔还是轴18孔（轴）—通常是指圆柱形的内（外）表面，也包括非圆柱形的内（外）表面[由二平行平面或切平面形成的包容面（被包容面）]。即孔（轴）——由单一尺寸确定的包容面（被包容面）被包容面外尺寸尺寸由大→小轴包容面内尺寸尺寸由小→大孔配合时测量时加工时192.有关尺寸的术语和定义(1)尺寸—size(2)公称尺寸—nominalsize(以前称为基本尺寸basicsize)是指零件加工后通过测量获得的某一尺寸。它并非实际尺寸的真值！其代号为：以特定单位表示线性尺寸值的数值。是指设计给定的尺寸。(3)实际尺寸—actualsize(孔：D、轴：d)。),(aadD标准规定，图样上的尺寸以毫米为单位时，不需标注单位的名称或符号。20是指允许尺寸变化的两个极端。(4)极限尺寸(limitsofsize)—);(maxmaxdD2.有关尺寸的术语和定义其中允许的最大尺寸为上极限尺寸（最大极限尺寸）(maximumlimitsofsize)；允许的最小尺寸为下极限尺寸（最小极限尺寸）(minimumlimitsofsize)。);(minmindD与之相对应的还有最大实体尺寸MMS（dM，DM）(maximummaterialsize)和最小实体尺寸LMS（dL，DL）(leastmaterialsize)，其对应关系是：21,,;,,minmaxminmaxddDDdD和极限尺寸公称尺寸是设计给定的。实际尺寸合格条件为:maxminDDDamaxminddda是加工后通过测量得到的。,,aadD实际尺寸223.尺寸偏差和尺寸公差的术语和定义是指某一尺寸(极限尺寸、实际尺寸等)减其公称尺寸所得的代数差。(1)尺寸偏差（简称偏差）—deviation①对极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差为极限偏差。可分为上偏差和下偏差！实际偏差不分上/下偏差！（注标时除“0”外必须带符号）。上极限偏差(upperdeviation)（简称上偏差）是指上极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差（ES、es）。下极限偏差(lowerdeviation)（简称下偏差）是指下极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差(EI、ei)。包括极限偏差和实际偏差！23孔:上偏差轴：下偏差上偏差和下偏差统称极限偏差。(limitdeviation)用公式表示上、下极限偏差为DDmaxESDDminEI上偏差ddsmaxeddminei24②对实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差,DDaaE对孔：ddaae对轴：实际偏差合格条件为ESEEIaeseeia为实际偏差(actualdeviation)。25实际尺寸15.98015.98515.99015.99516.00016.005实际尺寸数量数量151193130实际偏差-0.020-0.015-0.010-0.0050+0.0050018.016401C数量：30公称尺寸上偏差下偏差982.1516minmaxdd例题极限尺寸26—是指允许尺寸的变动量。（2）尺寸公差（简称公差）(tolerance)孔：轴：Td=|dmax–dmin|=|es–ei|TD=|Dmax–Dmin|=|ES–EI|=|(Dmax-D)–(Dmin-D|27(3)偏差与公差区别：①偏差——是代数量，有（+、0、-）符号。公差——是绝对值，不带符号（尺寸公差不能为零）。偏差在图上标注应注意：②偏差有基准——以公称尺寸为基准，③偏差影响配合松紧。标注单位标注方法④实际偏差是对单件零件的判断：公差无基准。公差影响配合精度。ESEEIeseeiaa误差是对一批零件的判断：Tf28（3）尺寸公差带(tolerancezone)及公差带图尺寸公差带（见图3-3）是指由代表上偏差和下偏差或上极限尺寸和下极限尺寸的两条直线所限定的一个区域。公称尺寸29尺寸公差带图（见图3-4）零线——①基本尺寸公差带————②极限偏差数值或符号③孔、轴公差带或符号公称尺寸301.1.2互换性的分类1.按互换性程度分全互完换completedinterchange不完全互换limitedinterchange含义实现应用含义实现应用组内完全互换，组间不可互换的互换称为不完全互换（incompleteinterchange）或有限互换(limitedinterchange)。312.按标准零部件和机构分外互换(厂外互换D、dexternalinterchange内互换(厂内互换D’、d’)internalinterchange例如滚动轴承—标准部件321.1.3互换性在机械制造中的作用(interchangeabilityfunction)1.从使用方面看(reducethecost)2.从制造方面看：(automatedmanufacturing)3.从设计方面看：(simplifydesignandshortenthedesigncycle)节省装配、维修时间，保证工作的连续性和持久性，提高了机器的使用寿命。便于实现自动化流水线生产、装配，减轻劳动量。大大减轻设计人员的计算、绘图的工作量，简化设计程序和缩短设计周期。331.2标准化与优先数系1.2.1标准化standardization为在一定范围内获得最佳秩序，对实际或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动。标准化是互换性生产的基础，没有标准化就没有互换性。1.定义：definition是制定、修订、贯彻标准，促进国民经济全面发展的全过程，是实现互换性的基础动态发展过程34补充内容：产品的“三化”•产品的质量标准化（standardization）、品种规格系列化(seriation)和零部件通用化(generalization)。•产品通用化：对某些零件或部件的种类、规格，按照一定的标准加以精简统一，使之能在类似产品中通用互换的技术措施。经过统一后，可通用于某些产品中的零件或部件，称为“通用件”。•产品通用化是指同一类型不同规格或不同类型的产品和装备中，用途相同、结构相近似的零部件，经过统一以后，可以彼此互换的标准化形式。•显然，通用化要以互换性为前提，互换性有两层含义，即尺寸互换性和功能互换性。功能互换性问题在设计中非常重要。•例如所设计的柴油机，既可用于拖拉机，又可用于汽车、装运机、推土机和挖掘机等。通用性越强，产品的销路就越广，生产的机动性越大，对市场的适应性就越强。35•产品系列化（Productseriation）是标准化的高级形式，是标准化高度发展的产物，是标准化走向成熟的标志；•系列化是使某一类产品系统的结构优化、功能最佳的标准化形式。•系列化通常指产品系列化，