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1、4 机械精度设计 基础本章简要的介绍机械精度设计中重要的基本 概念和基本原理，并以常见的典型零件为例 ，阐述机械零件精度设计的一般过程和标注 方法。 4.1 4.1 概述概述4.1.1 互换性的含义互换性是指某一产品(包括零件、部件)与另 一产品在尺寸、功能上能够彼此互相替换的 性能。 完全互换: 从同一规格的一批零件中任取一件，不经任 何修配就能装到部件或机器上，且能满足规定的性能要求 不完全互换：需少量修配和调配工作才具有互换性 4.1.2 互换性的作用 1.有利于组合专业化生产2.产品设计时采用标准的零部件，可以简化计算，缩短设计周期3.设备修理时，能快速更换配件，减少修理时间和费用4.
2、1.3 误差与公差 1误差与精度的概念零件加工后的几何参数与理想零件几何参 数相符合的程度，称为加工精度(简称精度 )。 它们之间的差值称为误差。误差是零件加 工过程中产生的。加工误差的大小反映了 加工精度的高低，故精度可用误差大小来 表示。 2. 零件几何参数误差的种类 (1)尺寸误差 (2)几何形状误差(3)位置误差零件实际尺寸与理想尺寸之差零件几何要素的实际 形状与理想形状之差。零件几何要素的实际位置与 理想位置之差。3. 公差：零件几何参数允许的变动范围尺寸公差：零件尺寸允许的变动范围；形状公差、位置公差：零件几何要素的形 状和位置允许的变动范围。公差是产品设计时给定的。 4.2 4.
3、2 尺寸公差与配合4.2.1 公差与技术配合术语和定义 1尺寸 (1) 基本尺寸 设计时给定的尺寸称为基本尺寸 孔：D 轴：d (2)实际尺寸 通过测量获得的尺寸称为实际尺寸 由于测量时有误差，实际尺寸并非真值， 不用部位测量，其实际尺寸也不同。 (3)极限尺寸 极限尺寸是指允许变动的两个界限值，以基本尺 寸为基数来确定 最大极限尺寸 最小极限尺寸 孔： 轴： 孔： 轴： 2尺寸公差与偏差 (1)尺寸偏差 简称偏差，某一尺寸减其基本尺寸所 得的代数差，称为尺寸偏差 上偏差 下偏差 孔轴： 孔轴 (2)尺寸公差 简称公差，允许尺寸的变动量称为尺寸公差 孔： 轴： (3) 零线与公差带 零线 确定
4、偏差的一条基准直线 尺寸公差带 由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域 0+-基本尺寸ESEIesei孔公差带轴公差带3配合 配合是指基本尺寸相同、相互结合的孔和轴公差 带之间的关系。 (1)间隙配合 孔的公差带在轴的公差带之上 最大间隙最小间隙最大间隙最小间隙等于零（2）过盈配合 孔的公差带在轴的公差带之下 1)最大过盈 2)最小过盈 最大过盈最小过盈最大过盈最小过盈等于零(3) 过渡配合 可能具有间隙或过盈的配合 孔的公差带与轴的公差带相互交叠 最大间隙最大过盈最大过盈最大间隙最大过盈最大间隙(4)配合公差 允许间隙或过盈的变动量称为配合公差 间隙配合 过盈配合 过渡配合 配合公差亦等
5、于孔公差与轴公差之和，即 例：一孔的尺寸为则其最大极限尺寸为 ，最小极限尺寸为 ， 尺寸公差为 。分析：4.2.2 标准公差与基本偏差 1标准公差 标准公差是指公差大小已标准化了的公差数值 (1)公差等级 国标(GB/T 1800.31998)在基本尺寸至500mm 内将标准公差分为20个等级，即IT01、IT0、IT1、 、IT17、IT18 (2)基本尺寸段 基本尺寸分为若干尺寸段。在每一个尺寸 段内，是按各个尺寸的几何平均值来规定 公差的 同一公差等级在同一尺寸段内，不论孔或 轴，也不论何种配合，其标准公差值仅有 一个 3基本偏差 (1)基本偏差的概念 基本偏差用于确定公差带相对零线位置
6、的上 偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差 (2)基本偏差的代号 (3)公差带中另一极限偏差的确定 公差带在零线上方 公差带在零线下方 2、基准制 所谓基准制，就是以两个相配零件中的一个零件为基 准件，并选定标准公差带，然后按使用要求的最小间 隙(或最小过盈)确定非基准件的公差带位置，从而形 成各种配合的一个制度。 基孔制和基轴制，并规定应优先选用基孔制。 (1)基孔制 是将孔的公差带位 置固定不变，而变 动轴的公差带位置 (2)基轴制 是将轴的公差带位 置固定不变，而变 动孔的公差带位置 (3)基孔制与基轴制的选用 一般情况下应优先选用基孔制 在下列情况下选用基轴制 1)同一基本尺寸的某一
7、段轴，必须与几个不同配合 的孔结合。2)用于某些等直径长轴的配合。这类轴可用冷轧棒 料不经切削直接与孔配合。这时采用基轴制有明显 的经济效益。 3)用于某些特殊零、部件的配合，如滚动轴承的 外圈与基座孔的配合；键与键槽的配合等。4.2.3 公差与配合在图上的标注 4.2.4 公差与配合的选用 1公差等级的选用 2配合的选用 合理选用公差等级，是保证机器工作性能 和寿命的重要因素，也对生产成本和生产 效率有重要影响。配合的选择一般采用类比法，即参照以往的经验选取。 参见教材表格4.3 4.3 表面粗糙度4.3.1 表面粗糙度的概念 以S表示波矩（峰与峰之间或谷与谷之间的距离），H 表示波高（峰、
8、谷间的高度）。把（S/H ）40的 这种微观几何形状偏差，称为表面粗糙度。表面越粗 糙，则表面粗糙度越大。 4.3.2 表面粗糙度的评定 1评定基准 （1）取样长度：测量或评定表面粗糙度所规定的一段基准线段长度，至 少包含5个以上的轮廓峰和谷。（2）轮廓算数平均中线：取样长度内，划分实际轮廓为上、下两部分， 且使上下两部分面积相等的线。2评定参数 轮廓算术平均偏差：在取样长度内轮廓偏距绝对值的算术平均值值越大，则表面越粗糙， 能客观的反映表面微观几何形状误差。4.3.3 表面粗糙度的选用与标注 (1)表面粗糙度的基本特征代号为： 用去除材料的方法(如车、铣、磨等)获得的表面；用不去除材料的方法（如铸、锻等）获得的表面；基本符号，若单独使用则没有意义。 (2) 在表面粗糙度基本符号的周围标注有关的参 考值或代号 a粗糙度高度参数的允许值 b加工方法 c取样长度 d加工纹理方向的符号 e加工余量 f其他附加参数 表面粗糙度参数值的选用及标注举例 4.4 4.4 形状与位置公差
