互换性与技术测量知识点.docx
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互换性与技术测量知识点
互换性与技术测量知识点
第1章绪言
互换性是指在同一规格一批零、部件中任取一件,在装配时不需通过任何选取、修配或调节,就能装配在整机上,并能满足使用性能规定特性。
互换性应具备条件:
①装配前不换②装配时不调节或修配③装配后满足使用规定
按互换性限度可分完全互换(绝对互换)与不完全互换(有限互换)。
按原则零部件和机构分外互换与内互换。
互换性在机械制造中作用
1.从使用方面看:
节约装配、维修时间,保证工作持续性和持久性,提高了机器使用寿命。
2.从制造方面看:
便于实现自动化流水线生产。
装配时,由于零部件具备互换性,不需辅助加工和修配,可以减轻装配工劳动量,缩短装配周期。
3.从设计方面看:
大大减轻设计人员计算、绘图工作量,简化设计程序和缩短设计周期。
原则与原则化是实现互换性基本。
原则分类
(1)按普通分:
技术原则、管理原则和工作原则。
(2)按作用范畴分:
国际原则、国标、专业原则、地方原则和公司原则。
(3)按原则法律属性分:
强制性原则和推荐性原则。
国家强制性原则用代号“GB”表达。
国家推荐性原则用代号“GB/T”表达。
优先数系种类
(1)基本系列R5、R10、R20、R40
(2)补充系列R80
(3)派生系列
选用优先数系原则按“先疏后密”顺序。
第2章测量技术基本
测量过程四要素:
测量对象、计量单位、测量办法和测量精度。
测量仪器和测量工具统称为计量器具。
计量器具分类
按其原理、构造和用途分为:
(1)基准量具
(2)通用计量器具(3)极限量规类(4)检查夹具
按测量值获得方式不同,测量办法可分为:
1.绝对测量和相对(比较)测量法
2.直接测量和间接测量法
测量误差:
测得值与被测量真值之差。
基本尺寸相似用
评估
比较测量精度高低
基本尺寸不相似用
评估
(1)绝对误差Δ——测得值与被测量真值之差。
(2)相对误差ε——测量绝对误差绝对值与被测量真值之比。
(3)极限误差——测量绝对误差变化范畴。
或
随机误差——不可消除,只能减小
按误差性质可分系统误差——可消除
粗大误差——剔除
控制几何参数技术规定就称“公差”,实际参数容许最大变动量。
误差在加工过程中产生
区别
公差由设计人员拟定
联系:
公差是误差最大容许值。
第3章孔、轴结合尺寸精度设计与检测
原则规定,图样上尺寸以毫米为单位时,不需标注单位名称或符号。
(1)公称尺寸—是指设计给定尺寸(孔:
D、轴:
d)。
(2)实际尺寸—是指零件加工后通过测量获得某一尺寸(
)。
(3)极限尺寸—是指容许尺寸变化两个极端值。
其中容许最大尺寸为上极限尺寸(最大极限尺寸)(
);
容许最小尺寸为下极限尺寸(最小极限尺寸)(
)。
公称尺寸D,d和极限尺寸
,
;
,
,是设计给定。
实际尺寸
,
,是通过测量得到。
实际尺寸合格条件为:
(4)尺寸偏差(简称偏差)—是指某一尺寸(极限尺寸、实际尺寸等)减其公称尺寸所得代数差。
尺寸偏差分为极限偏差和实际偏差。
(注标时除“0”外必要带符号)
对极限尺寸减其公称尺寸所得代数差为极限偏差。
上极限偏差(简称上偏差)(ES、es)
下极限偏差(简称下偏差)(EI、ei)
孔:
上偏差
轴:
上偏差
下偏差
下偏差
孔、轴实际偏差
实际偏差合格条件为
(5)尺寸公差(简称公差)—是指容许尺寸变动量。
孔:
TD=|Dmax–Dmin|=|(Dmax-D)–(Dmin-D|=|ES–EI|
轴:
Td=|dmax–dmin|=|es–ei|
偏差与公差区别:
①偏差是代数值,有正负符号;而公差则是绝对值,不带符号(尺寸公差不能为零)。
②偏差有基准——公称尺寸为基,公差无基准。
③偏差影响配合松紧,公差影响配合精度。
④实际偏差是对单个零件判断,公差是对一批零件判断。
公差带图由零线和公差带两某些构成。
(6)原则公差是指国标所规定任一公差值。
基本偏差是指国标所规定上极限偏差或下极限偏差,它普通为接近零线或位于零线那个极限偏差。
配合是指公称尺寸相似,互相结合孔和轴公差带之间关系。
间隙配合孔公差带在轴公差带之上配合。
配合分类过盈配合孔公差带在轴公差带之下配合。
过渡配合也许具备间隙或过盈配合,即公差带重叠。
(7)配合公差是指容许间隙或过盈变动量,它等于配合孔与轴公差之和。
用符号
表达。
配合制(基准制)是指同一极限制孔和轴构成一种配合制度。
配合制分基孔制和基轴制。
基孔制配合孔为基准孔,其代号为H基准孔基本偏差为EI=0
基轴制配合轴为基准轴,其代号为h基准轴基本偏差为es=0
必要掌握六个计算公式
ES=Dmax-D;es=dmax-d
(1)
EI=Dmin-D;ei=dmin-d
(2)
TD=|ES-EI|;Td=|es-ei|(3)
Xmax(Ymin)=ES-ei;(4)
Xmin(Ymax)=EI-es(5)
Tf=|Xmax(Ymin)-Xmin(Ymax)|=TD+Td(6)
原则公差系列决定孔、轴公差带大小。
原则公差系列是由不同公差级别和不同孔、轴公称尺寸原则公差值构成。
公差级别共20个级别,级别依次减少,公差数值依次增大,精度越低。
基本偏差系列决定孔、轴公差带位置。
基本偏差是拟定公差带相对零线位置上偏差或下偏差,普通为接近零线或位于零线那个偏差。
孔和轴各有28种基本偏差。
各种基本偏差形成配合特性
(1)A—H与h和a—h与H各形成11种间隙配合。
(2)JS、J—N与h和js、j—n与H各形成5种过渡配合。
(3)P—ZC与h和p—zc与H各形成12种过盈配合。
公差带用基本偏差字母和公差级别数字表达,如H7,f6等。
配合用相似公称尺寸与孔、轴公差带表达。
孔、轴公差带写成分数形式,分子为孔公差带,分母为轴公差带。
(1)零件图上:
在公称尺寸后注出公差带代号或注出上、下偏差值,或者同步注出公差带代号和上、下偏差值。
(2)装配图上:
在公称尺寸后注出孔、轴配合代号,或者同步注出孔、轴配合代号和孔、轴极限偏差。
(1)普通状况下应优先选用基孔制
(2)轴与公称尺寸相似多孔配合,且配合性质规定不同状况,此时采用基轴制
原则公差级别选用原则:
在充分满足使用条件下,考虑工艺也许性,应尽量选用精度较低公差级别。
孔公差级别比轴公差级别低一级。
若孔选IT7,则轴选IT6。
配合种类选用普通有计算法、实验法和类比法。
类比法是拟定机械和仪器配合种类最惯用办法。
第4章几何精度设计与检测
几何误差是指零件加工后实际形状、方向和互相位置与抱负形状、方向和互相位置差别。
在形状上差别称形状误差,在方向上差别称方向误差,在互相位置上差别称位置误差。
几何误差对零件使用性能影响:
①影响零件功能规定
②影响零件配合性质
③影响零件自由装配
几何误差研究对象——几何要素
构成零件几何特性点、线、面称为几何要素。
几何要素分类:
1.按构造特性分:
(1)构成要素(轮廓要素)
(2)导出要素(中心要素)
2.按检测关系分:
(1)被测要素(①单一要素②关联要素)
(2)基准要素
基准-抱负基准要素。
1.
几何公差类型、几何特性及其符号如表4.1所示。
几何公差分为形状公差(6项)、方向公差(5项)、位置公差(6项)和跳动公差(2项)共四类(19项)。
其中形状公差是对单一要素提出几何特性,因而,无基准规定。
方向公差、位置公差和跳动公差是对关联要素提出几何特性,因而,在大多数状况下均有基准规定。
2.几何公差附加符号如表4.2所示
单一基准
基准种类公共基准(组合基准)
三基面体系
几何公差带有形状、大小、方向和位置四个要素。
几何公差带位置有浮动和固定两种形式。
1.形状公差带
形状公差带是控制被测要素为线或面。
形状公差有直线度、平面度、圆度和圆柱度等重要几何特性项目。
形状公差带特点:
不涉及基准,它方向和位置均是浮动,只能控制被测要素形状误差大小。
2.方向公差带
方向公差带是控制被测要素为线或面。
方向公差有平行度、垂直度和倾斜度等重要几何特性。
方向公差是指实际关联要素相对基准要素抱负方向容许变动量。
因而,方向公差有基准。
①被测要素为面对基准面
面②被测要素为线对基准面
基准
线③被测要素为面对基准线
④被测要素为线对基准线
3.位置公差带
位置公差带是控制被测要素为点、线或面。
位置公差重要有同心度、同轴度、对称度和位置度等几何特性。
位置公差是指实际关联要素相对基准要素或基准和理论对的尺寸所拟定抱负位置容许变动量。
位置公差带位置是固定。
4.轮廓度公差带
轮廓度公差带是控制被测要素为曲线或曲面。
轮廓度公差分线轮廓度和面轮廓度公差两种几何特性。
无基准规定轮廓度公差为形状公差,有基准规定轮廓度公差为方向公差或位置公差。
5.跳动公差带
跳动公差是按特定测量办法定义综合几何公差。
跳动公差带是控制被测要素为圆柱体圆柱面、圆柱端面,圆锥体圆锥面和曲面等构成要素。
跳动公差基准为圆柱体或圆锥体轴线。
跳动公差分圆跳动和全跳动。
圆跳动分为径向圆跳动公差带、轴向圆跳动公差带和斜向圆跳动公差带。
全跳动公差分为径向全跳动和轴向全跳动公差带。
跳动公差带能综合控制同一被测要素形状误差、方向误差和位置误差。
例如径向圆跳动公差带可以同步控制同轴度误差和圆度误差;径向全跳动公差带可以同步控制同轴度误差和圆柱度误差;轴向全跳动公差带可以同步控制端面对基准轴线垂直度误差和平面度误差。
对某一被测要素给出跳动公差后,若不能满足功能要素时,则另行给出形状、方向和位置公差,其公差值应遵守形状公差不大于方向公差,方向公差不大于位置公差,位置公差不大于跳动公差原则。
公差原则是指解决几何公差和尺寸公差之间关系应遵循原则。
公差原则分为独立原则和有关原则。
无:
独立原则
包容规定
t几何和T尺之间关系最大实体规定
有:
最小实体规定
可逆规定
1.体外作用尺寸(EFS)
孔体外作用尺寸用符号Dfe表达
2.体内作用尺寸(IFS)
孔体外作用尺寸用符号Dfi表达
3.最大实体状态(MMC)和最大实体尺寸(MMS)
(1)最大实体状态(MMC)—是指实际要素在给定长度上处处位于尺寸公差带内,并具备实体最大(即材料最多,重量最重)状态。
(2)最大实体尺寸(MMS)是指在MMC状态下极限尺寸。
内、外表面(孔、轴)最大实体尺寸为
4.最小实体状态(LMC)和最小实体尺寸(LMS)
(1)最小实体尺寸(LMC)—是指实际要素在给定长度上处处位于尺寸公差带内,并具备实体最小(即材料至少,重量最轻)状态。
(2)最小实体尺寸(LMS)是指在LMC状态下极限尺寸。
5.最大实体实效状态(MMVC)和最大实体实效尺寸(MMVS)
(1)MMVC是指实际要素在给定长度上处在最大实体状态MMC,且其中心要素f几何=t几何时综合极限状态。
(2)MMVS是指在最大实体实效状态(MMVC)下体外作用尺寸。
内、外表面(孔、轴)最大实体实效尺寸为
6.最小实体实效状态(LMVC)和最小实体实效尺寸(LMVS)
(1)LMVC是指实际要素在给定长度上处在最小实体状态LMC且其中心要素f几何=t几何时综合极限状态。
(2)LMVS—是指在最小实体实效状态LMVC下体内作用尺寸。
内、外表面(孔、轴)最小实体实效尺寸为
单一要素边界没有方向和位置约束。
关联要素边界应与基准保持图样上给定方向或位置关系。
边界尺寸(BS)—是指抱负形状极限包容面直径或宽度。
按边界尺寸可分:
最大实体边界(MMB)、最大实体实效边界(MMVB)、最小实体边界(LMB)和最小实体实效边界(LMVB)四种。
独立原则是拟定尺寸公差和几何公差互有关系应遵循基本原则。
图样上给定尺寸公差与几何公差规定均是独立,应分别满足规定。
包容规定(ER)
包容规定用于单一要素一种有关规定。
图样上应在其极限偏差或尺寸公差带代号后加注符号。
包容规定实际要素应遵守最大实体边界(MMB),即其作用尺寸应不超过最大实体尺寸(MMS),其实际尺寸不超过最小实体尺寸(LMS)
对轴、孔有包容规定期,其合格条件由如下公式给出:
最大实体规定(MMR)
最大实体规定合用于中心要素有几何公差规定状况。
它是控制实际被测要素处在其最大实体实效边界之内一种有关公差规定。
当实际尺寸偏离最大实体尺寸时,容许其中心要素几何误差值超过给定几何公差值,即只容许尺寸公差尺寸公差补偿给几何公差。
可逆规定(RR)用于最大实体规定(MMR)可逆规定不能单独使用,只能与最大实体规定和最小实体规定一起使用,也没有自己边界。
最小实体规定(LMR)
最小实体规定合用于中心要素有几何公差规定状况。
它是控制实际被测要素处在其最小实体实效边界之内一种有关公差规定。
当实际尺寸偏离最小实体尺寸时,容许其中心要素几何误差值超过给定几何公差值,即只容许尺寸公差尺寸公差补偿给几何公差。
特性项目分为三大类,14个项目,
(一)形状公差4项:
直线度平面度圆度圆柱度
(二)形状或位置公差2项:
线轮廓度面轮廓度(三)位置公差8项:
平行度垂直度倾斜度位置度同轴度对称度圆跳动全跳动
1.对于有特殊功能规定要素,普通采用独立原则;
2.有配合性质规定要素,普通采用包容规定(ER);
3.对于保证可装配性、无配合性质规定要素,普通采用最大实体规定(MMR);
4.对于保证临界值设计,以控制最小壁厚,保证最低强度规定要素,普通采用最小实体规定(LMR)。
在拟定被测要素方向、位置和跳动公差时,同步要拟定基准要素。
基准选用应遵循设计、工艺、测量和工作等基准统一原则。
直线度、平面度、垂直度、对称度和圆跳动未注公差,原则规定:
①H、K、L三级,其中H级最高,L级最低。
②未注几何公差
公差数值
第5章表面粗糙度设计与检测
表面粗糙度轮廓是指加工后零件表面微小峰谷高低(Z)限度和间距(S)状况(微观形状)。
普通按S分:
S<1mm为表面粗糙度轮廓;
1≤S≤10mm为表面波纹度轮廓;
S>10mm为f形状.(宏观形状)。
表面粗糙度轮廓产生因素:
(1)切削后遗留刀痕;
(2)切削过程中切屑分离时塑性变形;
(3)以及机床等工装系统振动等。
表面粗糙度轮廓对零件使用性能影响
1.对摩擦和磨损影响
零件越粗糙,阻力越大,磨损也越快,但表面不是越光滑越好。
2.对配合性质影响
3.对抗疲劳强度影响
4.对抗腐蚀性影响
提高表面粗糙质量,可以增强其抗腐蚀能力。
表面粗糙度轮廓评估
1.取样长度lr—测量或评估表面粗糙度轮廓时规定一段基准线长度。
规定取样长度目:
①为了限制或削弱表面波纹度轮廓影响。
②排除形状误差等对表面粗糙度轮廓测量影响。
普通表面越粗糙,取样长度lr就越大。
2.评估长度ln—测量或评估表面粗糙度轮廓时规定一段最小测量长度。
规定评估长度目:
由于表面峰谷和间距不均匀性,为了可靠地反映表面粗糙度轮廓特性。
3.中线—中线是指具备几何轮廓形状并划分轮廓基准线
(1)轮廓最小二乘中线(m)—在lr内,使轮廓上各点至该线距离Zi平方和为最小。
(2)轮廓算术平均中线—在取样长度lr内,划分实际轮廓为上、下两某些,且使上、下两某些面积相等线。
从幅度、间距和形状三个方面规定了相应评估参数。
1.幅度参数(高度参数)
(1)轮廓算术平均偏差—Ra
(2)轮廓最大高度Rz
轮廓最大高度Rz是指在取样长度lr内,最大轮廓峰高Zp和最大轮廓谷深Zv之和。
2.间距参数
3.混合参数(形状参数)
表面粗糙度轮廓评估参数共4个:
基本参数Ra—轮廓算术平均偏差
2个Rz—轮廓最大高度
附加参数Rsm—轮廓单元平均宽度
(辅助参数)Rmr(c)—轮廓支承长度率
2个
表面粗糙度轮廓参数选用
1.评估参数选用
(1)幅度参数(高度参数)选用—即基本参数选用
普通状况下从幅度参数轮廓算术平均偏差Ra和轮廓最大高度Rz中任选一种。
但普通优先选用轮廓算术平均偏差Ra,由于它反映表面粗糙度特性信息量大和用轮廓仪测量容易。
Rz用于极光滑表面或粗糙表面(Ra<0.025μm或Ra>6.3μm),普通用双管显微镜测量。
它用于解决部位小,峰谷小或有疲劳强度规定零件表面评估
(2)间距参数和混合参数选用—即附加参数选用
2.参数值选用
(1)同一零件上,工作表面幅度参数(高度参数)轮廓算术平均偏差Ra(或轮廓最大高度Rz)值不大于非工作表面;
(2)摩擦表面轮廓算术平均偏差Ra(或轮廓最大高度Rz)值不大于非摩擦表面;
(3)普通状况过盈配合表面轮廓算术平均偏差Ra(或轮廓最大高度Rz)值不大于间隙配合表面;
(4)配合性质规定高配合表面(如间隙小配合表面)、受重载荷作用过盈配合表面轮廓算术平均偏差Ra(或轮廓最大高度Rz)值都应较小;
(5)运动速度高、单位面积压力大,以及受交变应力作用重要零件圆角沟槽表面轮廓算术平均偏差Ra(或轮廓最大高度Rz)值都应较小;
(6)在拟定Ra(或Rz)值时,应注意与尺寸公差(T)和几何公差(t)协调。
表面粗糙度轮廓技术规定在图形中标注内容注写位置
a—表面粗糙度轮廓单一规定,即幅度参数Ra、Rz(μm);
b—第二个表面粗糙度轮廓规定,即附加参数如Rsm(mm);
c—加工办法;
d—表面纹理和纹理方向;
e—加工余量(mm)。
2.表面粗糙度轮廓规定在图形中注法
图5.11表面粗糙度轮廓单一规定标注示例
位置a处—注写表面粗糙度单一规定,即幅度参数及极限值该规定不能省略
①上限或下限标注:
表达双向极限时应标注上限符号“U”和下限符号“L”。
如果同一参数具备双向极限规定,在不引起歧义时,可省略“U”和“L”标注。
若为单向下限值,则必须加注“L”。
②传播带和取样长度标注:
传播带是指两个滤波器截止波长值之间波长范畴。
长波滤波器截止波长值就是取样长度lr。
传播带标注时,短波在前,长波在后,并用连字号“—”隔开。
在某些状况下,传播带标注中,只标一种滤波器,也应保存连字号“—”,来区别是短波还是长波。
③参数代号标注:
参数代号标注在传播带或取样长度后,它们之间用“/”隔开。
④评估长度标注:
如果默认评估长度(5lr)时,可省略标注。
如果不等于5lr时,则应注出取样长度个数。
⑤极限值判断规则和极限值标注:
极限值判断规则标注如图5.11中所示上限为“16%规则”,下限为“最大规则”。
为了避免误解,在参数代号和极限值之间插入一种空格。
表面粗糙度轮廓规定在零件图上标注办法
1.普通规定
(1)对零件每一表面普通只标注一次,并尽量标注在相应尺寸及其极限偏差同一视图上。
(2)除非另有阐明,所标注表面粗糙度轮廓规定是对竣工零件表面。
(3)粗糙度符号和数字注写和读取方向应与尺寸注写和读取方向一致。
(4)粗糙度符号尖端必要从材料外指向并接触零件表面。
下面以表面粗糙度轮廓幅度参数为例阐明在零件图上标注办法,其她技术规定为默认采用原则化值。
表面粗糙度轮廓检测办法重要有:
1.比较法2.光切法3.针描法4.干涉法5.激光反射法
第6章滚动轴承与孔、轴结合精度设计
滚动轴承作用:
支撑轴系
滚动轴承构成及种类:
1.构成:
内圈、外圈滚动体和保持架
2.种类
按滚动体球轴承
形状分滚子圆柱轴承
轴承圆锥轴承
按负荷向心轴承—径向力
方向分推力轴承—轴向力
向心推力轴承—径向力、轴向力
滚动轴承公差级别是依照其外形尺寸精度和旋转精度拟定。
原则部件:
是配合基准件。
即轴承内圈内径为基准孔外圈外径为基准轴。
轴承内、外圈与轴颈、外壳孔配合采用单一径向平面平均直径。
负荷类型
①旋转负荷②定向负荷③摆动负荷
第8章键、花键结合精度设计与检测
键作用:
(1)传递转矩
(2)传递运动(3)导向
平键:
普通平键和导向平键
花键:
矩形花键和渐开线花键
普通平键联结配合种类:
松联结、正常联结和紧密联结
定心精度高
花键联结特点导向性好
承载能力强
理论上花键有小径d、大径D和键侧面B三种定心方式。
矩形花键装配型式分为:
①固定联结②紧滑动联结③滑动联结
矩形花键结合极限与配合选用是指拟定联结精度和装配型式。
矩形花键联结精度选用重要依照定心精度和传递扭矩大小。
几何公差
(1)为了保证内、外花键小径定心表面配合性质,故小径采用包容规定;
(2)普通规定位置度公差,并采用最大实体规定,位置度公差用于控制对称度和等分度误差;
(3)对单件和小批量生产规定对称度,并采用独立原则。
第9章螺纹结合精度设计与检测
螺纹五要素:
牙型、直径、线数、导程和旋向。
螺纹种类:
紧密螺纹、普通螺纹(紧固螺纹)和传动螺纹
普通螺纹分粗牙和细牙两种。
内螺纹小径D1、外螺纹大径d又称螺纹顶径。
内螺纹大径D、外螺纹小径d1又称螺纹底径。
中径是指一种假想圆柱直径,该圆柱母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等地方。
影响螺纹结合精度几何参数:
中径和螺距。
公差带代号是由公差级别和基本偏差代号构成
国标规定了普通螺纹旋合长度为短旋合长度(S)、中档旋合长度(N)和长旋合长度(L)三组。
普通螺纹公差精度由螺纹公差带和螺纹旋合长度形成了精密级、中档级和粗糙级三个级别。
普通螺纹标注:
1.特性代号:
普通螺纹“M”
(1)公称直径(d、D)
(2)导程(Ph)螺距(P)
2.尺寸代号:
公称直径、导程和螺距代号
单线粗牙:
如M16
螺纹细牙:
如M16×1.5
多线螺纹:
如16×Ph3P1.5
3.公差带代号:
中径、顶径公差带代号
中径和顶径公差带相似标1个,如M10×1—6g
中径和顶惯用中档精度不标公差带代号,如M16×2
径公差带配合代号:
内、外螺纹公差带间用斜线分开,
例如M20×2—7H/7g6g
中径公差带代号在前,顶径公差带在后,与尺寸代号间用半字线“—”分开。
4.旋合长度代号:
短旋合S,中档旋合N,长旋合L
对短旋合和长旋合规定在公差带代号后分别标注“N”或“L”。
与公差带代号代号间用半字线“—”分开。
中档旋合长度“N”不标。
5.旋向代号:
对于左旋螺纹,要在旋合长度代号后标注“LH”。
与旋合长度代号代号间用半字线“—”分开
6.完整螺纹标注示例
例1M6×0.75—5h6h—S—LH
表达:
①普通螺纹公称直径d=6mm;
②螺距P=0.75mm细牙螺纹;
③中径公差带为5h,顶径公差带为6h外螺纹;
④旋合长度为短旋合S;
⑤螺纹旋向为左旋
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