互换性与测量技术基础（2024春）

沈阳工业大学 金嘉琦

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 本章总论
    • 1.2 互换性与标准化
    • 1.3 优先数系与优先数
  • 2 孔、轴配合的尺寸精度设计
    • 2.1 本章总论
    • 2.2 尺寸公差的基本术语及定义-尺寸相关术语
    • 2.3 尺寸公差的基本术语及定义-配合相关术语
    • 2.4 标准公差系列
    • 2.5 基本偏差系列
    • 2.6 一般、常用和优先使用的公差带与配合的标准化
    • 2.7 公差与配合的选用
  • 3 几何精度设计
    • 3.1 本章总论
    • 3.2 零件几何要素和几何公差的特征项目
    • 3.3 几何公差在图样上的标注
    • 3.4 几何公差带-形状公差带
    • 3.5 几何公差带-基准和轮廊度
    • 3.6 几何公差带-方向公差带
    • 3.7 几何公差带-位置公差带
    • 3.8 几何公差带-跳动公差带
    • 3.9 公差原则-独立原则
    • 3.10 公差原则-包容要求和最大实体要求
    • 3.11 几何精度的设计
    • 3.12 几何误差
  • 4 表面粗糙度
    • 4.1 本章总论
    • 4.2 表面粗糙度评定参数及其数值
    • 4.3 表面粗糙度的技术要求
    • 4.4 表面粗糙度符号及标注
  • 5 典型零部件的精度设计
    • 5.1 本章总论
    • 5.2 滚动轴承结合的精度设计
    • 5.3 螺纹结合的精度设计
    • 5.4 平键、矩形花键联接的精度设计
    • 5.5 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计-传动准确性与平稳性的精度分析与评定指标
    • 5.6 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计-戴荷分布均匀性和齿侧间隙的精度分析和评定指标
    • 5.7 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计-渐开线圆柱齿轮精度设计
  • 6 几何量测量技术基础
    • 6.1 本章总论
    • 6.2 测量的基本概念和测量方法
    • 6.3 测量误差与数据处理
互换性与标准化
  • 1 内容
  • 2 练习
  • 3 练习
  • 4 资源下载
  • 5 扩展学习


                                                            1.1互换性与标准化

1.1.1几何量精度

       机械产品的几何量是指构成零件特征的点、线、面所组成的尺寸、形状与相互位置关系。
几何童精度则是指上述要素构成的零件的实际几何形体与设计要求的理想几何形体相接近的程度，它包括尺寸精度、形状精度宏观的和微观的以及相互位置精度。

      几何量精度设计的总体原则是：在满足产品使用要求的前提下，选用合理的几何精度，以保证获得最佳的技术经济效益。

     机械产品的几何量精度设计最重要的是要遵守互换性原则，为了保证互换性原则的实现，还要遵守标准化原则和优化原则。
1.2互换性

   1.互换性的含义

      自行车、钟表、缝纫机、汽车、拖拉机、机床等的某个零（部）件损坏，都可以迅速更换上一个相同规格的新零（部）件，并且在更换与装配后，能很好地满足机器的使用要求。所以这样方便，都是因为零部件具有互换性。

      要使零件具有互换性，首先要保证零件在制造中按同一规格加工。但是，制造过程中的误差是不可避免的，不可能将零件制造的绝对准确。从满足零件的互换性要求和机器的使用性能出发，也不必要将零件制造的绝对准确，只需将零件的几何参教误差控制在一定的范围之内就可以了。这种零件几何参数的允许变动范围称为几何量公差。

      机械制造中的互换性，是指按规定的几何、物理和机械性能等参数的要求，分别制造零部件，在装配成机器或更换零部件时，不经选择、调整或修配，就能装到机器上去并能满足机器的使用要求，零部件的这种性能称为互换

    2.互换性的分类

       零部件的互换性既包括几何参数的互换，又包括其功能，即物理、机械性能参数的互换。

       ①几何参数互换：是指规定零件的尺寸、形状和位置以及表面粗糙度等几何参数公差，保证零件的几何参数在允许的变动范围公差）内，以达到互换性。

       ②功能互换（物理、机械性能参数互换）：是指规定的功能参数应满足互换性，要求零件在更换前后，其强度、硬度和刚度等物理、机械性能应保持一致。

       例如，螺栓与螺母联接的更换，保证其可旋合性属于几何参数互换，保证其联接强度属于物理、机械性能互换（功能互换）。
       本课程研究的对象是满足使用要求的基础上实现零部件的几何参数互换。

       按互换性程度，可将互换性分为完全互换绝对互换）和不完全互换（有限互换）。

       完全互换：是指按同一规格标准制造（不分加工场地及加工批量大小）的零部件，在装配或更换时，不需任何的选择、调整或附加修配，就能装到机器上去，并且能满足机器的预定使用要求，这样的零部件具有完全互换性。如常用的螺栓、螺母、齿轮、键、轴承等。

       不完全互换：是指按同一规格标准制造的零部件，在装配时，需要适当的选择、调整或分组，装配以后分别满足机器的使用要求，这样的零部件具有不完全互换性。

       完全互换通常称为互换性，它是以零部件在装配或更换时不需要挑选或修配为条件，区别于不完全互换。一般而言，对于厂际协作应采用完全互换；而不完全互换仅限于厂内的生产装配。总之，无论是采用完全互换，还是采用不完全互换，都要根据具体情况，在设计时事先加以确定。

     3.互换性的作用

       互换性在现代工业生产中起着十分重要的作用。

       在产品的设计过程中，遵循互换性原则可以最大限度地采用标准化和通用化的零部件，有助于采用CAD，大大减少计算和绘图工作量，缩短设计周期。

       在产品的制造过程中，按照互换性要求设计的零件，可分散在不同的专业工厂、专业车间，进行高效、自动化生产，有助于CAMCAPP等。

       在产品的装配过程中，对相同规格的零部件无需挑选和辅助修配，既能大幅度地提高装配效率，又能实现装配过程的机械化和自动化。

       在产品的使用与维修过程中，由于有了互换性，使更换零都件、维修机器更快捷、更有效。例如发电厂的发电设备、手术台上的医疗设备、战场上的武器装备等发生故障，都需要立即维修，继续使用。在这些场合，实现互换性显得极为重要。

1.1.3.标准化

     1.标准

       标淮是指对重复性事物（如产品、零部件等）和概念（术语、定义、方法、代号、量值等）所做的统一规定，以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，以促进最佳社会效益为目的，经有关部门协调一致，由主管部门批准，以特定的形式发布，作为共同遵守的准则与依据。

       标准是标准化的基础与核心。通常把标准分为技术标准、管理标准和工作标准三大类。目前，世界各国标准化的重点领域是工业生产。

       按标准的管辖范围分为国际标准（代号为ISO）和国家标准。

       我国按标准的使用范围将其分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。

     2.标准化

       标准化是指在经济、技术、科学和管理等社会实践中，对重复性事物和概念，通过制定、发布和实施标准达到统一，以获得最佳秩序和社会效益。

       可见，标准化包括制定、发布、贯彻实施以及不断修订标准的全部活动过程，其中，贯彻实施标准是核心内容。标准化是组织现代化生产的重要手段之一，是实现专业化协作生产的前提，也是科学生产的重要组成部分。

       对机械零件进行几何精度设计，保证互换性，就要认真研究相关标准的构成以及它们的应用，这是本课程研究的主要内容之一。