互换性与技术测量知识点-概要

-1-第一章绪论§1-1互换性的概念和作用现代化生产的两大特征：高精度高效率为了提高劳动生产率，保证产品质量、降低生产成本，达到多快好省的要求，就要求进行高度专业化的协作生产。为了提高劳动生产率，机器上许多零件往往不是同一个车间甚至是不同厂家生产出来的，怎样对生产的零部件提出要求，顺利完成装配，成为一台可以正常运转的机器，这就是互换性要解决的问题。一、定义是指机器中零件或部件按照规定的要求制造，在装配时可不经钳工修配或其它任何辅助加工及调整就能装成机器，并完全符合规定的使用性能要求。按照这一原则生产的零件或机器，就称为具有互换性。在使用过程中，某些零件损坏时，该备件不需任何钳工修配就能装上机器，并完全满足使用要求，这样的备件也具有互换性。二、种类互换性可按不同方法分类：按互换参数范围，可分为几何参数互换性和功能互换性；按互换程度，可分为完全互换和不完全互换；对标准部件或机构，可分为外互换和内互换。完全互换性(perfectinterchangeability)完全满足上述原则的零部件称其具有完全互换性。优点：利于组织协作生产、组成装配生产自动线和使用维修-2-不完全互换性(infiniteinterchangeability)有些零件使用要求很高，若按完全互换性生产，成本大大提高。采用不完全互换性生产：将零件的尺寸公差放大，使加工经济合理，但为了保证使用要求，采用分组装配，也可插入补偿环节，或在装配时对某个零件进行少量的修配以及补充加工等办法来达到，这样一类生产方式称为不完全互换性或有限互换。常常在单件生产的机器（如重型机器、特高精度机器）生产中应用。内部互换性(internalexchangeability)内部互换性是指部件或机构内部零件的互换性，如滚动轴承内圈和钢球为部件内部之间的配合。内部互换，一般要求装配精度较高，在本厂内部组装，故可采用不完全互换性（在使用过程中无须更换）。外部互换(externalexchangeability)外部互换是机器内部件或机构与相配件之间的互换性。如滚动轴承外圈与箱体孔的配合，内圈与轴颈的配合。外部互换一般应用于厂与厂之间的协作配合，在使用过程中需要更换的零件以及与标准件相配的零件应采用完全互换性。三、互换性重要性使用上，维修方便；制造上，提高效率和质量；设计上，减少设计工作量；管理上，便于科学化管理。§1-2实现互换性的条件一、公差与检测公差指允许零件尺寸和几何参数的变动范围，包括尺寸公差、形状公差、位置公差等，用来控制加工误差。检测包括检验与测量。几何量的检验指确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并作出合格与否的判断，而不必得出被测量的具体数值；测量是将被测量与作为计量单位的标准量相比较，以确定被测量具体数值的过程。我们将几何参数的公差标准化，并制定相应的检验标准，按公差标准制造，并按一定的标准来检验，这样互换性才能得以实现。因此，标准化是实现互换性的前提。二、标准和标准化标准是对重复性事物和概念所作的统一规定。按不同的颁发级别，我国的标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。在国际上还有国际标准和区域标准。采用国际标准已成为各国技术经济工作的普遍发展趋势：利于技术引进、提高竞争力、分工协作。三、优先数和优先数系统一的数值标准是标准化的重要内容。各种产品的性能参数和尺寸规格都需要通过数值来表达。优先数和优先数系就是国际上统一的对各种技术参数进行简化、协调的一种科学的数值制度。采用优先数和优先数系可防止数值传播紊乱。１．优先数系的构成指由一系列等比数列构成，代号Rｒ，分别用R5、R10、R20、R40、R80表示，R5系rrq10-3-列、R10系列、R20系列、R40系列为基本系列，R80系列为补充系列。公比一般以表示。所以q5＝1.60，q10＝1.25，q20＝1.12，q40＝1.06，q80＝1.03。如表１－１中１～１０内的基本系列。２．优先数系的派生系列和复合系列由于生产需要，优先数系还有变形系列：（１）派生系列指从Rr系列中，每逢p项选取一个优先数，组成新的派生系列，以符号Rr/p表示。（２）复合系列由若干公比系列混合构成的多公比系列。3．优先数系的应用用于产品几何参数、性能参数的系列化，如锻压机床吨位分类用于产品质量指标分级，如尺寸分段、公差分级、表面粗糙度参数系列。§1-３检测技术的发展简介（自学）§1-４本课程性质、内容和基本要求课程性质：重要技术基础课,概念术语多，较难掌握。主要内容：几何量精度设计与误差检测两方面的国家标准。基本要求：①认真听课，做好笔记；②坚持每次课后温习所学内容，温故知新；③独立完成课后作业，所上课章节，原则上要求习题全部完成，不再布置作业；④作业计入平时成绩20%,试验10%,考试70%；⑤试验：自己动手，除交试验报告外，考试内容也包括试验，试验前要预习试验指导书；第二章测量技术基础总要求：本章学习的目的是了解测量技术的基本知识，了解计量器具的分类、选择，了解各种测量方法的基本特征，通过对随机误差分布规律及特点的分析，掌握测量结果的数据处理方法，了解测量误差的来源及其防止措施。§2-1测量的基本概念测量是指为确定被测对象的量值而进行的一系列实验过程，该过程就是将一个被测量与作为单位或标准的量进行比较，从而确定比值。q=x/E一个完整的测量过程包括被测对象、测量单位、测量方法和测量精确度等四方面:测量过程四要素。机械行业中的技术测量，主要指几何参数的测量，包括长度、角度、表面粗糙度、形位误差等的测量。-4-§2-2长度和角度计量单位与尺寸传递一、长度和角度计量单位二、长度和角度量值传递系统长度量值通过两个平行系统逐级传递到计量器具和工件：一为端面量具（量块），一为线纹量具（线纹尺）。如图2-2。角度标准是角度量块、测角仪或分度头。量值传递系统如图2-3。角度量值传递系统valuetransmissionsystem实物基准：特殊合金钢或石英制成的多面棱体。三、量块gaugeblock-5-量块是由特殊的合金钢制成的六面体。线胀系数小，性能稳定，不易变形，耐磨性好，具研合性。量块长度lengthofgaugeblock：一测量面任意点到另一测量面垂直距离Li。中心长度lengthofgaugeblockincenter：一测量面中心点到另一测量面垂直距离L。量块的工作尺寸量块长度变动量：LvLmax-Lmin量块长度偏差deviationofgaugeblocklength：实测值-标称值量块等级划分classingandgradingofgaugeblock分级grading：按制造精度分为k、0、1、2、3五级，k级最高，3级最低。量块按级使用时，以其标称值作为工作尺寸,包含了量块的制造误差;依据accordingto：量块长度极限偏差和量块长度变动量允许值。分等classing：按检定精度分为1、2、3、4、5、6六等，1等最高，6等最低。按等使用时,剔除了制造误差的影响,仅含检定时较小的测量误差。因此，量块按等使用比按级使用的测量精度高。依据accordingto：量块测量的不确定度和量块长度变动量允许值。量块包括长度量块和角度量块。量块的组合combinationofgaugeblocks在一定尺寸范围内，将不同尺寸的量块进行组合而形成所需工作尺寸。成套量块有91、83、46、38等几种规格。量块组合从消除尾数开始,逐级向前进行。最多不能超过4块。83块一套量块的尺寸组成1.01-1.49间隔0.01共49块1.5-1.9间隔0.1共5块2.0-9.5间隔0.5共16块10-100间隔10共10块1、0.5、1.005各1块§2－3计量器具分类及主要技术指标一、计量器具分类标准量具：以固定形式复现量值。分单值和多值两种。如量块、角尺等极限量规：无刻度专用计量器具。综合检验用。计量仪器：将被测几何量量值转换成直接观测值。有机械、光学、电动、气动等各式量仪。计量装置：为确定被测几何量所必需的计量器具和辅助设备的总体。二、主要技术指标刻度间距(a)scalespacing：相邻两刻线间距或圆弧长度例题:38.785-1.005(1)37.78-1.28(2)36.5-6.5(3)30(4)-6-分度值(i)valueofscaledivision：每一刻线间距所代表量值示值范围nominalrange：所能显示或指示被测量起－终值范围测量范围measuringrange：所能测出被测量下限值－上限值范围灵敏度(k)sensitivity：器具对被测量变化x的响应变化L能力k=L/x示值误差errorofindication：器具示值与被测量真值之差不确定度uncertainty：因测量误差而对被测量值不能肯定的程度§2－4测量方法measuringmethod一、测量方法分类直接与间接测量-实测量是否为被测量；绝对与相对测量-示值是否为被测量值；接触与非接触测量-测头是否与被测面接触；单项测量与综合测量-是否同时测量多个量；主动测量与被动测量-是否在加工同时测量；等精度测量与不等精度测量-测量因素或条件是否改变。二、测量基本原则1.阿贝原则—测量长度与仪器的基准长度共线2.圆周封闭原则--3.最短尺寸链原则—§2－5测量误差与数据处理一、概述1．绝对误差：，适于评定相同尺寸几何量的测量精度。相对误差：，适于评定不同尺寸几何量的测量精度。2．测量误差来源originofmeasuringerror计量器具的误差方法误差环境误差人员误差（1）计量器具误差：计量器具本身所具有的误差，包括计量器具的设计、制造和使用过程中的各项误差，这些误差的总和反映在示值误差和测量重复性上。（2）方法误差：测量方法的不完善（包括计算公式不准确、测量方法选得不当，工件安装、定位不正确）引起的误差，他会产生测量误差。（3）环境误差：测量时的环境不符合标准的测量条件所引起的误差，他会产生测量误差。QxxQ)]20()20([1122CtCtLL-7-测量条件包括温度、湿度、气压、振动、灰尘等项要求，其中温度的影响最为突出。图样上标准温度—20℃，测量过程中实际温度偏离标准温度，温度变化时引起的测量误差：L—被测尺寸；α1、α2—基准件、被测件材料的线胀系数；t1、t2—基准件、被测件的温度；Δt—室温变化（4）人员误差（人为误差）：测量人员的主观因素（如技术熟练程度、工作疲劳程度、测量习惯、思想情绪等）引起的误差。例如，计量器具调整不正确、瞄准不正确、估读误差即读取示值的辨别能力不强3．测量误差的分类classificationofmeasuringerror4．测量精度measurementaccuracy正确度correctness:测量结果中系统误差的大小特性.若系统误差小,则正确度高.精密度precision:测量结果中随机误差的分散特性.若随机误差小,则精密度高.准确度(准确度-精度)accuracy:测量结果中系统误差和随机误差综合特性.若两者皆小,则准确度高.二、随机误差randomerror1.随机误差分布规律及特性多次N重复测量,将测得值分组,各组内测得值出现次数频率ni/N为纵坐标，测得值为横坐标，作直方图-连线为实际分布曲线。大量实验结果分布曲线基本相似,若无系统误差和粗大误差,则以代替x0，则：xxxxx0-8-随机误差的特性：单峰性、对称性、有界性、抵偿性。理论上,标准偏差可按下式计算：2.随机误差的极限值如果随机误差落在之间，则其概率令：则t=3概率值达到99.73%时的极限误差为：3.随机误差的处理1求算术平均值：2计算残差：3计算标准偏差：4计算算术平均值的标准偏差：5测量结果为：三、系统误差系统误差以一定的规律对测量结果产生显著影响。1．系统误差的发现：定值、变值。2．系统误差的消除：（1）从产生根源（2）加修正值（3）两次读数法（4）被测量内在联系四、粗大误差对测量结果产生明显歪曲。凡绝对值大于3σ的残差，就看作粗大误差剔除。五、测量误差的合成等