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1、第第1 1篇篇 绪论绪论 机电工程学院 付风岚 本章结构 1.1 1.1 课程的研究对象课程的研究对象 1.2 1.2 基本概念基本概念 1.3 1.3 课程课程课程的内容结构和任务要求课程的内容结构和任务要求 1.1 1.1 课程的研究对象课程的研究对象 研究对象: 机械设计和制造机械设计和制造过程中的几何量 公差配合（简称公差配合）与检测技术 机械原理 机械设计 （机械零件） 机械专业 的学科基 础课 机械设 计基础 机械制 造基础 本课程本课程 金属工艺学 工程材料 公差与配合设计公差与配合设计 检测检测 (简称公差设计) 是教学计划中联系设计课程与工艺课 程的纽带,是从基础课学习过渡到
2、专业 课学习的桥梁. 本课程性质: 学科基础课 承上启下 1.2.2 1.2.2 互换性及其实现互换性及其实现 1.2.1 1.2.1 几何量与几何量公差几何量与几何量公差 1.2.31.2.3 零件的结合与孔、轴的结合及其实现 零件的结合与孔、轴的结合及其实现 1.2.6 1.2.6 公差技术公差技术 1.2.5 1.2.5 标准化与优先数系 标准化与优先数系 1.2.4 1.2.4 测量测量检验检验检测及测量误差检测及测量误差 1.2 1.2 基本概念 基本概念 1.2.1 1.2.1 几何量与几何量公差几何量与几何量公差 1.1.几何要素与几何量几何要素与几何量 2.2.几何量公差几何量
3、公差 1.1.几何要素与几何量几何要素与几何量 几何要素几何要素-形成机械零件几何特征的点、线、面。形成机械零件几何特征的点、线、面。 点要素: 圆锥顶点5 球心8 线要素: 素线6 轴线7 面要素: 球面1;圆锥面2;环状平面3; 圆柱面4；渐开线齿面9 4123 6785 9 几何量几何量-表示几何要素大小、形状、位置及 其精度的参量。 尺寸 形状误差 位置误差 表面粗糙度评定参数 典型零件(齿 轮、螺纹等)的精度评定参数 包括： 含线性尺寸(简称尺寸尺寸) 角度尺寸(简称角度角度) 基本几几 何量何量 2.2. 几何量公差几何量公差 几何量公差(简称公差公差) 几何量的允许变动 量。 几
4、何量公差在产品的设计过程中由设计者提出，几何量公差在产品的设计过程中由设计者提出， 并标注在零件图上作为技术要求并标注在零件图上作为技术要求. . G 0.008 G 3.2 10 -0.013 -0.028 3.2 尺寸公差:T=-0.013-(-0.028)=0.041mm 表示要求该轴实际尺寸在9.9729.987之间 表面粗糙度公差（允许值）：3.2 um 形位公差: t= 0.01 mm 表示要求10 轴轴线对G面的垂直度误差不得超过 0.01 mm 尺寸 形状误差 位置误差 表面粗糙度评定参数 典型零件(齿 轮、螺纹等)的精度评定参数 含线性尺寸(简称尺寸尺寸) 角度尺寸(简称角度
5、角度) 几何量几何量 基本几几 何量何量 尺寸公差尺寸公差 形状公差形状公差 位置公差位置公差 表面粗糙度公差（允许值）表面粗糙度公差（允许值） 典型零件典型零件( (齿轮、螺纹等齿轮、螺纹等) )公差公差 几何量几何量 公差公差 基本几何几何 量量公差公差 1.2.2 1.2.2 互换性及其实现互换性及其实现 1.1.互换性的概念互换性的概念 2.2.互换性的作用互换性的作用 3.3.互换性的实现互换性的实现 . .互换性的概念互换性的概念 互换性互换性: :一种产品、过程或服务替代另一种产品、一种产品、过程或服务替代另一种产品、 过程或服务能满足同样要求的性能过程或服务能满足同样要求的性能
6、. . 例如：电灯泡坏了，买一只安上；自行车掉了一例如：电灯泡坏了，买一只安上；自行车掉了一 个螺丝，按同样规格买一个装上个螺丝，按同样规格买一个装上. . 机械零件的互换性互换性: - 同一规格零件按规定的技术要求技术要求 制造制造，能够彼此相互替换使用而 效果相同的性能性能。 技术要求 1. 2. 3. 轴 图号02 比例1:1 材料 45 . 设计 制图 审核 . 日期 222828 3060 140 其余 互换性 几何量几何量互换性互换性 机械性能互换性 理化性能互换性 本课程讨论 对同一批零件而言，当 其原材料相同时，其互互 换性换性主要在几何量方面几何量方面. . 贯穿在产品设计、
7、制造、使用和维修的全 过程： 1)在设计方面在设计方面：零、部件具有互换性，就 可以最大限度地利用标准件、通用件和标推部 件，从而简化制图、计算工作，缩短设计周期缩短设计周期 ，并便于采用计算机辅助设计，并便于采用计算机辅助设计。 。 . .互换性的作用互换性的作用 2)在制造加工方面在制造加工方面：便于组织生产协 作，进行专业化生产。采用高效率的生产 设备，有利于实现加工过程和装配过程机 械化、自动化。从而提高劳动生产率，提提高劳动生产率，提 高产品质量，降低生产成本高产品质量，降低生产成本。 3)在使用维修方面在使用维修方面：零、部件具有互换 性可以及时更换已经磨损或损坏了的零、部 件，减
8、少机器的维修时间和费用，保证机器 连续而持久地运转，从而提高机器的使用价提高机器的使用价 值值。 鉴于互换性在提高产品质量和可鉴于互换性在提高产品质量和可 靠性、提高经济效益等方面的重大意靠性、提高经济效益等方面的重大意 义，互换性原则已成为现代机械制造义，互换性原则已成为现代机械制造 业中一个普遍遵守的原则，成为制造业中一个普遍遵守的原则，成为制造 业可持续发展的重要技术基础。业可持续发展的重要技术基础。 如何实现互换性 ？ 如果将同一规格零件的几何量 制作得完全相同显然可以实现互换 性，但这不可能，也不必要。事实 上只要将同一规格零件的几何量控 制在公差允许的范围内，使同一规 格零件的几何
9、量彼此充分近似，就 可以实现互换性 互换性由公差来保证。互换性由公差来保证。 3. 3. 互换性的实现互换性的实现 1.2.3 1.2.3 零件的结合与孔、轴的结合及零件的结合与孔、轴的结合及 其实现其实现 1 1零件的结合零件的结合 2.2. 孔、轴的结合及其实现孔、轴的结合及其实现 机器 人为制造人为制造 , ,零件是制 造单元 精度要求精度要求 互换性要求互换性要求 配合要求 公差与 公差与配 合设计 1零件的结合 就有 且机械零件多以基本尺寸相同基本尺寸相同的包容面包容面和被包容面被包容面 的形式结合。 零件动、静结合形式及其结合松紧程 度的正确与否至关重要,它直接影响着机器 及其零部
10、件的性能、质量、寿命和可靠性 等 基本尺寸相同的包容面和被包容面 的结合有动动、静静不同形式。 1活塞 2活塞销 3-连杆 4曲轴 5-缸体 曲轴活塞机构 1 2 3 5 4 例：活塞与缸体、活塞销 与连杆 孔之间必须是动配合动配合， 活塞销与活塞之间必须是固定的静配合 2 4 动配合动配合 静配 合 静配 合 2.2. 孔、轴的结合及其实现孔、轴的结合及其实现 机械零件大多以包容面包容面和被包容面被包容面的形式结合, /T18001997 作孔、轴孔、轴定义 孔孔 圆柱形的内表面圆柱形的内表面 以及以及 其他非圆柱形的内表面其他非圆柱形的内表面. . 轴轴 圆柱形的外表面圆柱形的外表面 以及
11、以及 其他非圆柱形的外表面其他非圆柱形的外表面. . 使得机械零件大多为 孔、轴孔、轴; ;包容面和被包容面的结 合大多为 基本尺寸相同的孔、轴结合基本尺寸相同的孔、轴结合 孔 孔(轮 毂键槽 ) 孔(轴 键槽) 轴 轴(键 ) 使得机器的性能、质量、寿命和可靠性，以及振 动、噪声、摩擦磨损等很大程度上取决于孔、轴的结 合形式及其结合松紧程度与松紧均匀程度的正确与否 。 如何实现孔、 轴的配合要求 ？ 轴 轴 孔 轴 孔、轴之间转动结合 孔、轴之间移动结合 孔、轴之间静结合 孔孔 公差公差 动结合动结合原理 孔、轴之间转动结合 轴 孔 10 0 +0.021 10 -0.028 -0.013
12、1010.021 9.9729.987 之间: 孔轴 孔、轴之间移动结合 孔、轴之间固定结合 轴 孔 101 0.021之 间: 10.039 10.023 之间: 10 0 +0.021 10 +0.023 +0.039 最小过盈 静结合静结合原理原理 1.2.51.2.5 测量测量 检验检验 检测与检测与测量误差测量误差 测量测量 检验检验 检测检测 测量误差测量误差 测量测量获取被测量量值的获取被测量量值的实验过程实验过程。 检验检验仅判断仅判断被验零件合格与否而不获取量 值的过程。 通 端 止 端 通 端 止 端 通 端 止 端 通 端 止 端 合格不合 格通 端 止 端 通 端 止
13、端 不合 格 工件 量规 测量的作用: 获取被测量量值以判断其是否满足设 计要求;根据量值进行工艺分析和质量 控制. 检验的作用: 判断被验零件是否满足设计要求(合格 与否). 几何几何 量公量公 差设差设 计和计和 检测检测 相辅相辅 相成相成 检测检测测量和检验的统称。测量和检验的统称。 测量误差 - 对被测量被测量进行测量所得测得值测得值 与被测量真值被测量真值之间的差值。 一般, 公差主要用来控制加工误差. 但对高精密加工, 主要用来补偿测量误差 机械制造机械制造 加工制作加工制作 检测检测 制造误差制造误差 加工误差加工误差 测量误差 1.2.6 1.2.6 标准化及标准化及优先数系
14、优先数系 1. 1. 标准化标准化 2. 2. 优先数系优先数系 1. 1. 标准化标准化 标准标准: : 对需要协调统一的重复的事物对需要协调统一的重复的事物( (如如 产品，零、部件产品，零、部件) )和概念和概念( (如术语如术语 、 规则、代号、量值规则、代号、量值) ) 所做的统一规定。所做的统一规定。 标准化标准化: : 标准的制定、发布、组织实施和标准的制定、发布、组织实施和对对 标准的实施进行监督的全过标准的实施进行监督的全过程。程。 企业标准企业标准 标地方准标地方准 行业标准行业标准 国家标准国家标准 区域标准区域标准 国际标准国际标准 标标 准准 技术技术 标准标准 管理管理 标准标准 基础标准基础标准 产品标准产品标准 方法标准方法标准 安全标准、卫生安全标准、卫生 标准、环保标准标准、环保标准 生产组织标准生产组织标准 经济管理标准经济管理标准 服务标准服务标准 按标准化对象的特性分类按标准化对象的特性分类 按标准的级别分类按标准的级别分类 按标准的按标准的 法律属性法律属性 强制
