各章教学实施计划.docx
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各章教学实施计划
各章教学实施计划
授课章名称
第二章极限与配合标准
课时安排
6h
授课时间
第1-2周
教学目的、要求(分了解、理解、掌握三个层次要求):
教学目的:
(1)理解孔和轴的定义;掌握尺寸的分类定义、相互关系;
(2)掌握偏差、公差之间的关系、公差带图的画法;(3)掌握不同基准制配合的特点;(4)介绍公差与配合国标的构成——标准公差系列、基本偏差系列;(5)理解/掌握孔的基本偏差换算前提;(6)了解/掌握公差带与配合的标准化及其选用;(7)了解通用量仪、定值量规的选用。
教学要求:
本章主要围绕这样四个主题组织教学:
(1)尺寸的分类定义;
(2)标准公差系列、基本偏差系统(基轴制/基孔制);(3)公差带与配合的标准化及其选用;(4)通用量仪、定值量规的有关概念。
同时,着重讲解
(1)“换算前提”的运用;
(2)公差与配合的选用;(3)通规/止规的公差带图。
教学内容(包括基本内容、重点、难点):
Ⅰ、尺寸的分类定义、相互关系
Ⅱ、标准公差系列(*公差单位、20个公差等级);
Ⅲ、基本偏差系列(*28种基本偏差);
(1)Js、js——公差带完全对称于零线;
(2)H——基准孔(es=0)、h——基准轴(EI=0);
(3)与基准孔配合,a—h(间隙配合)、j—n(过渡配合)、p—zc(过盈配合)。
Ⅳ、孔的基本偏差——从轴的换算得到
※换算前提(工艺等价、配合性质不变)
Ⅴ、公差带与配合的标准化(一般、常用、优先)
Ⅵ、未注公差尺寸(IT12-18)
Ⅶ、公差与配合的选择
(1)*优选基孔制(原因),特殊要求亦可采用基轴制;
(2)基本尺寸≤500,且公差≥IT8,遵守工艺等价;其它,一般采用轴孔同级;
(3)非基准件的基本偏差选择(Xmin、Xmax、Ymin)。
ⅦⅠ、检验量仪、量规
(1)通规/止规的基本尺寸、分别控制作用尺寸和实际尺寸;
(2)通规/止规的公差带图;
(3)普通量仪——验收极限的确定(U、A)
*——教学重点;※——教学难点
讨论、思考题、作业:
P452.1,2.2,2.3,2.4,2.5,2.7
参考书目(含参考书、文献等)具体内容:
廖念钊等。
互换性与技术测量。
计量出版社,1982,5。
范德梁。
公差与技术测量。
辽宁科学技术出版社,1983,8。
鄂峻峤。
互换性与测量技术基础。
河北科学技术出版社,1985,12。
陈隆德、赵福令。
机械精度设计与检测技术。
机械工业出版社,2000,3。
第1课
教学过程设计(复习、授新课、讨论、其它)
授新课
授课类型(请打√):
理论课√讨论课□实验课□习题课□其它□
教学方式(请打√):
讲授√讨论□示教□指导□其它□
教学手段(请打√):
多媒体□模型□实物□挂图□音像□其它□
教学内容(包括基本内容、重点、难点):
第二章极限与配合标准
2.1基本术语
1.轴(shaft):
指工件的圆柱形外表面,也包括非圆柱形外表面(由二平行平面或切平面形成的被包容面);被包容、随着加工余量的切除轴尺寸变小。
2.孔(hole):
指工件的圆柱形内表面,也包括非圆柱形内表面(由二平行平面或切平面形成的包容面);包容、随着加工余量的切除孔尺寸变大。
轴孔
图2.1
3.尺寸(size):
用特定单位(mm)表示线性尺寸的数字;(不同行业有不同的特定单位)
(按尺寸功能不一样尺寸有几种分类)
4.基本尺寸(basicsize):
设计给定的尺寸。
(根据使用、强度和刚度计算、结构方面考虑、尽量选用标准值);孔D、轴d通常基本尺寸圆整尾数5、0
5.实际尺寸(actualsize):
通过测量得到的某一孔、轴的尺寸。
有误差,孔Da、轴da
测量尺寸不是尺寸的真值有测量误差
举例:
以游标卡尺为例测量轴径误差为原理性误差,因为根据阿贝原则设计量具时应将被测长度与基准长度置于同一直线上而游标卡尺违背这一原则
※7.轴的作用尺寸(matingsizeforshaft):
在结合面全长上,与实际轴外接的最小理想孔的尺寸。
※8.孔的作用尺寸(matingsizeforhole):
在结合面全长上,与实际孔内接的最大理想轴的尺寸。
Dfe=Da-f形
dfe=da+f形
注意:
(1)首先结合作用尺寸的定义和示图,讲解在“结合面全长”上,最大(孔)/最小(轴)的理想面“外接”情况;
(2)写出作用尺寸与实际尺寸和形状误差的关系式,指出作用尺寸的代号。
讨论:
(1)当形状误差f形=0,则,作用尺寸=实际尺寸;
(2)当形状误差f形≠0,研讨与自由装配、最小过盈的关系。
结论:
为了保证使用性能,必须对实际尺寸/作用尺寸的变动范围加以限制(引出“极限尺寸”)。
9.极限尺寸(limitsofsize)
①定义:
孔或轴允许的两个极端尺寸(基本尺寸作为“基准”);最大、最小极限尺寸Dmax、dmax、Dmin、dmin、
②极限尺寸的确定:
(椐零件的使用要求而定,它可能大于、等于、小于基本尺寸);
③分类,孔和轴的极限尺寸,除了按本身数值大小分类,还按占有材料量,加工过程特征等分类。
引出MML、LML。
10.最大实体极限(maximummateriallimit,MML):
孔或轴具有允许材料量为最多时的极限尺寸
Dmms=Dmindmms=dmax
11.最小实体状态/尺寸(leastmateriallimit,LML):
孔或轴具有允许材料量为最多时的极限尺寸
Dlms=Dmaxdlms=dmin
注意:
(1)指出:
与极大/极小尺寸的关系;
(2)按加工过程的特征分析,最大实体尺寸合格零件的起始尺寸、最小实体尺寸的终止尺寸
有选择地安排几个例题,加深所讲的概念、原理的理解运用。
例如:
孔轴为Φ500+0.039
基本尺寸:
50
最大实体尺寸:
孔为Φ50mm轴为Φ49.975mm
最小实体尺寸:
孔为Φ50.039mm轴为Φ49.950mm
最大极限尺寸:
50.039mm
最小极限尺寸:
50mm
若形状误差为0.001mm,实际尺寸为50.001mm则
孔的作用尺寸:
50mm
轴的作用尺寸:
50.002mm
12.尺寸偏差(简称偏差deviation)
以此图说明引进偏差定义的作用
①定义,是指某一尺寸减去基本尺寸的代数差(强调“代数值”);----(引出“上/下偏差(代号)”、“实际偏差”);
②极限偏差:
极限尺寸一实际尺寸
上偏差(upperdeviation):
最大极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差称上偏差。
上偏差:
孔ES、轴es
ES=Dmax-Des=dmxa-d
下偏差(lowerdeviation):
最小极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差称下偏差。
下偏差:
孔EI、轴ei
EI=Dmin-Dei=dmin-d
③实际偏差:
实际尺寸减去基本尺寸所得的代数差称。
偏差可正、可负、零
13.尺寸公差(简称公差tolerance)
①定义:
允许尺寸的变动量(强调“绝对值”,不能为零。
最大极限尺寸减去最小极限尺寸
之代数差的绝对值,也等于上偏差减去下偏差之代数差的绝对值)│
1孔/轴公差代号,及其与上下偏差的关系。
孔TH=│Dmax-Dmin│=│ES-EI│;轴TH=│Dmax-Dmin=│es-ei│
讲解例2.1
讨论偏差与公差的区别和联系
讨论:
在实际应用中采用DESEI由于偏差与基本尺寸相差很大所以为了更好的表示偏差的关系引入公差带图表
示。
例如:
14.零线(zeroline):
在极限与配合图解中,表示尺寸的一条直线,以其为标准确定偏差和公差。
15.尺寸公差带(tolerancezone):
在极限与配合图解中,以代表商品查获最大极限尺寸与最小极限尺寸的两条直线所限定的一个区域。
16.标准公差(standardtolerance)
17.标准公差因子(standardtolerancefactor)
18.标准公差等级(standardtolerancegrade)
19.基本偏差(fundamentaldeviation):
确定公差带相对零线位置的那个极限偏差,一般指靠近零线的那个极限偏差。
(1)公差限制尺寸变动量(一批足够多的工件),极限偏差限制实际偏差(对单个零件测得实际偏差);
(2)加工时上下偏差(只表示对机床的调整要求不反映加工的难易),而公差(加工的难易、精度)
(3)公差没有正负号且可以为零,偏差可正、可负、零
尺寸公差带图(进一步阐述:
基本偏差、配合及分类)
①要求学生能够熟练运用;
②结合两图,说明配合的性质及有关概念
公差带包含公差带大小、公差带位置两个差数——(引出“标准公差”、“基本偏差”)大小有标准公差确定,公差带位置有偏差确定公差与配合示意图
2.2配合(fit)
①定义,基本尺寸相同的,相互结合的孔和轴公差带之间的关系。
当位置不同时产生松紧不同的配合性质,既有大小不同的间隙(clearance)或过盈(interference)。
(强调“基本尺寸相同”、“公差带之间的位置关系”;)
②间隙(孔的尺寸减去相配合的轴尺寸所得的代数差。
X,正值)与过盈(孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差Y,负值);
③间隙配合(极限间隙,三点作用、缺点)、过盈配合(极限过盈)、过渡配合(最大间隙/最大过盈);
1、a、间隙配合(clearancefit):
具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合---孔的公差带在轴的上方
b、极限间隙:
最大间隙与最小间隙的统称(由于一批孔和轴的实际尺寸是变化的配合后孔和轴的间隙是在极限间隙之间变化)
最大间隙:
Xmxa=Dmax-dmin=ES-ei
最小间隙:
Xmin=Dmin-dmax=EI-es
c、三点作用:
储存润滑油、补偿热变形、弹性变形及制造误差,间隙量大小是影响孔和轴运动程度及定位精度的基本因素
2、过盈配合(interferencefit)(极限过盈)
a、过盈配合:
具有过盈(包括最小过盈等于零)
的配合---孔的公差带在轴的下方
b、极限过盈:
最大过盈与最小过盈的统称
(由于一批孔和轴的实际尺寸是变化的配合后孔和轴的过盈是在极限过盈之间变化)
最大过盈:
Ymxa=Dmin-dmax=EI-es
最小过盈:
Ymin=Dmax-dmin=ES-ei
c、轴的实际尺寸比孔的实际尺寸大,加压、加热孔、冷却轴进行装配孔、轴间的紧固联结,不允许相对之间有相对运动、并能承受一定的轴向离或传递一定的扭矩
3、过渡配合(transitionfit)(最大间隙/最大过盈)
a、过渡配合:
可能具有过盈或间隙的配合---孔的公差带与轴的公差带相互交叠
b、由于一批孔和轴的实际尺寸是变化的,配合后孔和轴的间隙或过盈是也是变化的
过渡配合不存在最小间隙和最小过盈
最大过盈:
Ymxa=Dmin-dmax=EI-es
最大间隙:
Xmxa=Dmax-dmin=ES-ei
平均间隙、平均过盈:
Xav、Yav=(Xmxa+Ymxa)/2
平均间隙│Xmax│>│Ymax│
平均过盈│Xmax│<│Ymax│
c、孔、轴间的定心联结,标准中规定的过渡配合间隙量和过盈量比较小可保证定心精度要求,便于装配和拆卸
配合公差(variationoffit)(代号),组成配合得孔轴公差之和,与孔/轴公差的关系式
│Xmax│-│Xmin│
Tf=│Xmax│-│Ymin│=Th-Ts
│Ymax│-│Ymin│
讨论:
(1)配合精度∝孔/轴的加工精度;
(2)设计时,有配合精度Tf确定孔轴的公差带。
配合公差带图(注意:
X、Y轴;配合性质)
基孔制/基轴制(引导:
基准件的基本偏差、配合性质与公差带之间的位置)
(hole-basissystemoffits/shaft-basissystemoffits)
结合尺寸/配合公差带图,选做例题3.2,3.3,3.4(注意:
公差带图的运用)
尺寸/配合公差带图是本堂课的中心内容,不仅本章的概念和原理要落实到这两个公差带图上,而且第三章也要运用这些公差带图。
因此,要求学生在作业中使用公差带图。
第2课
教学过程设计(复习、授新课、讨论、其它)
授新课
授课类型(请打√):
理论课√讨论课□实验课□习题课□其它□
教学方式(请打√):
讲授√讨论□示教□指导□其它□
教学手段(请打√):
多媒体□模型□实物□挂图□音像□其它□
教学内容(包括基本内容、重点、难点):
2.3ISO极限与配合制
公差与配合国家标准的的特点,是根据构成孔和轴公差带的两个要素即公差带大小和公差带的位置将其进行标准化和系列化,形成标准公差系列、基本偏差系列是两个独立的标准系列——标准公差系列、基本偏差系列
2.3.1标准公差系列——公差带大小的标准化
1国标规定:
标准公差T=公差单位i×公差等级a;
2公差单位i(又称为公差因子);是计算标准公差的基本单位,与基本尺寸有关
零件的制造误差不仅与加工方法有关而且与基本尺寸大小有关。
统计的得知尺寸较小时,加工误差与尺寸呈立体抛物线,尺寸较大时近似直线关系。
公差是用来控制加工误差的,所以加工误差与尺寸的关系成为制订公差的实践基础。
针对3-500i=0.453√D+0.001D
式中第一项反映加工误差,第二项反映由温度变化所引起的测量误差。
针对500-3150i=0.004D+2.1
大尺寸零件的制造误差主要由温度变化引起的测量物差,常数项用于常用尺寸的衔接
③公差等级I——确定尺寸精度程度的等级(使用要求不同、加工精度要求有高低就必须规定划分公差的等级)
(1)对于<=500mm,国标分为20个等级(IT01、IT0、IT1、……、IT18);(精度依此降低,值依此增大。
)
(2)当公差单位确定后,只要乘以不同的系数就可以确定不同的公差数值T=I*a(D≤500,T的计算公式见表3.2)。
精度↑、T的值↓、a↓。
当i一定,a是决定标准公差的唯一参数。
各种公差等级的标准公差计算见表2-1
(3)对于500~3150,国标分为18个等级(IT1、……、IT18)
④基本尺寸分段与标准公差数值表(2-2)
根据T=ixa,若公差等级相同,则a不变基本尺寸变化,T有很多,实际上在一定的尺寸范围内计算结果影响不大所以给尺寸分段
(1)同一尺寸段内,对相同的公差等级规定了相同的标准公差;
(2)计算标准公差时,基本尺寸D一律使用所属尺寸段内的首尾两个尺寸的几何平均值。
2.3.2基本偏差系列——公差带位置的标准化
1、基本偏差及其代号(国标规定孔轴各28种,表2-11);,
基本偏差:
是用来确定公差带相对零线位置的上下偏差,一般指靠近零线的那个极限偏差
例
不同的公差带位置有不同配合种类,配合种类的数量是由基本偏差的数量决定的,减少配合总类,GB规定28种,孔轴各28种
孔28种:
A、B、C----Z、ZA、ZB、ZC、(CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC)
轴28种:
a|、b、c-----z、za、zb、zc(cd、ef、fg、js、za、zb、zc)
特点:
①a–hes≤0A—HEI≥0
②H基准孔h基准轴
③J—ZCES<0大多数j—zcei>0大多数
④Js、js公差带完全对称于零线,可上偏差、可下偏差(±IT/2)
⑤K、M、N、r不同的公差等级有不同的公差大小(与公差等级有关)
⑥公差带的大小需由公差等级确定
2、轴的基本偏差值的确定
轴的基本偏差是以基孔制配合为基础考虑的,其数值是根据各种配合要求在生产实践和大量实验基础上,按照经验公式计算出来的。
计算公式
a—h间隙配合
与基准孔形成的三种配合j—n、过渡配合强调指出基本偏差es/si)
p—zc过盈配合
有了基本尺寸和基本偏差代号就可以求(查)出基本偏差
例:
d=50基本偏差代号f查表f—0.025
3、孔的基本偏差值的确定——从轴的基本偏差换算得到的
1)换算前提(归纳两点:
工艺等价、配合性质不变);----同一字母的孔轴的基本偏差,在相同公差等级条件下,当基轴制形成的配合与按基孔制形成的配合配合性质相同
强调两点,其一、是孔、和轴的公差等级不变既同等条件下;其二、配合性质不变,既基孔制配合与基轴制配合形成的极限间隙或极限过盈相同。
例:
A8H8M6H6
H7a7h5m5
根据这一换算前提,孔与轴的同名代号基本偏差按以下两种计算规则换算
两种换算方法:
通用原则、特殊原则(为制表方便而提出的,不提倡运用);
2)对A-H:
a-h------EI=-es
基孔制Xmin=EI-es=-esXmin=Xminˊ=-es=EI
基轴制Xminˊ=EI-es=EI
因孔和轴的同名代号基本偏差的绝对值都等于最小间隙量不论同名代号的孔和轴是否同级配合,均有EI=—es——通用原则
3)对J-ZC:
j–zc------ES=-ei+TH-Ts
基孔制Ymax=EI-es=EI-(Ts+ei)=-ei-Ts
基轴制Ymaxˊ=EI-es=-TH+ES
Ymax=Ymaxˊ-ei-Ts=-TH+ES
ES=-ei+TH-Ts=-ei+⊿
TH-Ts=⊿>0孔比轴难加工
配合公差值小时,孔要比轴低一级
适用范围;①J、K、M、N的公差等级为8级或高于8级(标准公差值≤IT8)
②P---ZC公差等级为7级或高于7级(标准公差值≤IT7)
结合表3-5,讲明修正值⊿、基本偏差(ES/EI);
对J-ZC:
孔与轴的同名代号基本偏差按下式计算:
ES=—ei+TH—Ts=—ei+⊿————孔与轴同级的配合⊿=0
⊿是ES和ei的绝对值相差一个⊿值。
孔比轴低一级的配合绝对值相差一个⊿值,
运用尺寸/配合公差带图,在遵守换算原则(工艺等价、配合性质不变)的前提下,通过例题阐明换算方法,并归纳如下三点:
例Ф40H7/p6对Ф40H7/p5错
按上述原则编制出孔的基本偏差数值表
非基准件的基本偏差由(A)间隙配合(Xmin);(B)过盈配合(Ymin);(C)过渡配合(Xmax)所决定的。
这一教学要点切记要讲透:
(1)通用/特殊原则是为制表而提出的,不要在作业中使用,概念不清楚,容易出错;
(2)件的基本偏差的确定?
?
?
(3)强调公差带图的运用。
讲解例题
2.3.3公差带与配合
GB规定的20个标准公差等级、28种基本偏差,它们可以组成孔轴的公差带有很多,但在生产实践中不经济也不实用。
国标对孔轴的公差带规定了一般、常用、优先选用见P100表P101
选用时按优先、常用、一般
在推荐孔轴的公差带的基础上,又推荐了孔/轴的公差带组合==常用/优选配合
分别列出它们的极限间隙或过盈便于设计人员选用(常用/优选配合)
①20个标准公差等级、28种基本偏差,孔/轴的公差带很多(543、544),组成的配合更多;
②国标规定:
基本尺寸≤500,孔/轴的公差带(一般、常用、优先)
推荐孔/轴的公差带组合(常用/优选配合)。
第3课
教学过程设计(复习、授新课、讨论、其它)
授新课
授课类型(请打√):
理论课√讨论课□实验课□习题课□其它□
教学方式(请打√):
讲授√讨论□示教□指导□其它□
教学手段(请打√):
多媒体□模型□实物□挂图□音像□其它□
教学内容(包括基本内容、重点、难点):
2.4尺寸精度设计的基本方法
在孔轴基本尺寸确定后,就要根据他们的使用要求正确合理地选择国家标准规定的基准制、公差等级、和配合种类选用是否合理直接关系到产品的使用性能和制造成本,为此公差与配合的选择原则是:
选择原则:
保证性能、经济可靠。
方法:
类比法(常用)
计算法(结果与实际不符)
试验法(结果可靠,但代价高)
这个问题是机械设计中的常见问题,一旦选用不合理,直接影响整机功能(引用真实的事例)。
2.4.1基准制的选择
确定基准制应从结构、工艺及经济性等方面考虑:
工艺性、与标准件配合、多件配合、配制配合。
国标规定:
优先选用基孔制(可以减少定植刀具/量具的数量);
但是,在有些情况下,采用基轴制比较合理(如活塞连杆机构——浮动活塞销),进一步,结合与标准部件(如轴承)配合、冷拔钢材(h)等展开讲解。
2.4.2公差等级的确定
原则:
在满足使用要求的前提下,尽量选取较低的公差等级。
方法:
类比法。
①应能满足使用要求,参见表;
②进一步解释“工艺等价”的确切含义:
对于基本尺寸≤500,由于孔比轴加工困难,
当精度要求≤IT8时,国标规定:
推荐选择孔比轴低一级的配合;
对于精度要求低或基本尺寸>500时,一般采用孔轴同级的配合。
③工艺经济可行性,参见表;
2.4.3配合的确定(“戏眼”)
步骤:
基准制、公差等级、非基准件公差带的位置。
当基准制和公差等级确定后,配合的选择实质上就是确定非基准件公差带的位置,即非基准件的基本偏差代号。
方法:
类比法①据要求,确定配合的类别,参见表3.14,3.15,3.16
②据工作条件,确定X/Y。
非基准件的基本偏差选择:
(A)间隙配合(Xmin);
(B)过盈配合(Ymin);
(C)过渡配合(Xmax)
配合的选择要结合例题讲解,特别注意公差带图的运用。
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- 各章 教学 实施 计划