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1、第一部 分理论知识 单元一 极限与配合,唐代滨,一、知识点分析,图0-1 具有对应标记的螺栓和螺母,现代化的机器生产对零件的互换性具有更高的要求。机械工业担负着为国民经济各部门提供先进技术装备的重要任务，而各种技术装备都由许多零件组成，这些零件的制造必须符合互换性原则。 具有对应标记的螺栓和螺母可以实现配合，如图0-1所示。相同代号的轴承可以替代已磨损的轴承，并恢复精度，如图0-2所示。,图0-2 相同代号的轴承,二、知识点讲解,1.互换性的含义 互换性是指在一批相同规格的零件或部件中任取一件，不经任何挑选和修配，就能进行装配，并能满足机械产品使用要求的一种性质。对于具有这种性质的零部件，我们
2、称之具有互换性。例如：汽车、拖拉机、缝纫机、自行车和仪器仪表的零件都是按照互换性要求生产的。在使用过程中，当有些零件（如活塞、曲轴、轴承等）因损坏而需要更换时，要求其备件不经任何钳工修配即可装上机器，而且能完全满足使用要求，这样的零件称为具有互换性的零件。在现代生产中，互换性已成为一个人们普遍遵循的原则。互换性对机器的设计、制造和使用都具有十分重要的意义。,二、知识点讲解,2.互换性的作用 从设计方面看，大量使用标准化的零部件可以大大减少绘图、计算等工作量，从而能缩短设计和试制周期，为产品品种的多样化和产品结构性能的不断改进创造有利条件。 3.互换性的分类 从互换性的定义可知，互换性包括满足装
3、配过程的几何参数互换性和满足使用要求的功能互换性。零件之所以具有互换性，是因为其实际几何参数与理论几何参数的差值没有超过几何参数互换性所允许的范围。,二、知识点讲解,(1)按决定参数或使用要求分类 互换性可分为几何参数互换性和功能互换性。 1)几何参数互换性规定了几何参数公差，以保证成品的几何参数所充分近似达到的数值。 2)功能互换性规定了功能参数的公差应达到的数值。 (2)按程度分类 互换性按其程度可分为完全互换(绝对互换)和不完全互换(有限互换)。 1)完全互换。2)不完全互换。 (3)标准部件或机构互换性的分类 其互换性可分为外互换性和内互换性。 1)外互换性。2)内互换性。,二、知识点
4、讲解,4.加工误差和公差 由于机床的加工精度、操作者的技能水平和生产环境等各种因素的影响，被加工工件的几何参数难以达到理想的状态。即使是同一个人使用同一台机床进行加工，也很难做得一模一样，总有或大或小的加工误差。加工误差是指实际几何参数对其设计理想值的偏离程度。,图0-3 各种公差的表示方法,二、知识点讲解,5.本课程的任务 1)了解国家标准中有关极限与配合方面的基本术语及其定义。 2)掌握极限与配合标准的基本规定。 3)掌握极限与配合方面的基本计算方法及代号的标注和识读。 4)了解几何公差的基本内容。 5)掌握几何公差代号的含义和标注方法。 6)了解表面结构的评定标准。 7)掌握表面结构要求
5、符号、代号的标注方法。,单元一 极限与配合 知识点1 尺寸和尺寸偏差,唐代滨,一、知识点分析,(1)尺寸要素 由一定大小的线性尺寸或角度尺寸确定的几何形状。 (2)实际(组成)要素 由接近实际(组成)要素所限定的工作实际表面的组成要素部分。 (3)提取组成要素 按规定方法，由实际(组成)要素提取有限数目的点所形成的实际(组成)要素的近似替代。 (4)拟合组成要素 按规定方法，由提取组成要素形成的具有理想形状的组成要素。 (5)几何量 包括长度、角度、几何形状、相互位置和表面结构等几何参数。 (6)几何量精度 是指上述几何参数的精度。 (7)公差与配合 公差用来协调机器零件的使用要求与制造经济性
6、之间的矛盾，配合用来反映机器零件之间有关功能要求的相互关系。,二、知识点讲解,1.尺寸的术语和定义 (1)孔和轴 1)孔是指工件的圆柱形内尺寸要素，也包括非圆柱形的内尺寸要素(由两平行平面或切面形成的包容面)，其尺寸用D表示。 2)轴是指工件的圆柱形外尺寸要素，也包括非圆柱形的外尺寸要素(由两平行平面或切面形成的被包容面)，其尺寸用d表示。 (2)尺寸 尺寸是指以特定单位表示线性尺寸值的数值。,图1-1 轴和孔,二、知识点讲解,(3)公称尺寸 由图样规范确定的理想形状要素的尺寸。,图1-2 孔和轴的实际(组成)要素尺寸,(4)实际(组成)要素尺寸 实际(组成)要素尺寸是指通过测量获得的某一孔、
7、轴的尺寸。,二、知识点讲解,(5)极限尺寸 极限尺寸是指尺寸要素允许的尺寸的两个极端。,图1-3 极限尺寸,二、知识点讲解,2.尺寸偏差的术语和定义 某一尺寸减去其公称尺寸所得的代数差称为尺寸偏差，简称偏差。偏差包括实际偏差和极限偏差，而极限偏差又包括上极限偏差和下极限偏差。 (1)实际偏差(Ea、ea)实际(组成)要素尺寸减去其公称尺寸所得的代数差称为实际偏差。 (2)极限偏差 极限尺寸减去其公称尺寸所得的代数差称为极限偏差。,图1-4 极限与配合示意图,三、知识链接,1.长度单位的相关知识 (1)米的定义 在国际单位制及我国法定计量单位中，长度基本单位的名称是“米”，其单位符号为“m”。
8、1983年举行的第17届国际计量大会又更新了米的定义，规定：“米”是光在真空中在1/299792458s的时间间隔内所行进路程的长度。 (2)量块 使用波长作为长度基准，不便在生产中直接用于尺寸的测量。 量块由铬锰钢等特殊合金钢或线膨胀系数小、性质稳定、耐磨且不易变形的其他材料制成。其形状有长方体和圆柱体两种，常用的是长方体。 (3)计量单位的换算 1m=1000mm,三、知识链接,图1-5 长度量值传递系统,三、知识链接,2.尺寸偏差计算示例 【例11】已知：孔的公称尺寸D50mm，极限尺寸Dmax50025mm，Dmin50mm；轴的公称尺寸d50mm，极限尺寸dmax49950mm，dm
9、in49934mm。现测得孔、轴的实际（组成）要素尺寸分别为Da50010mm，da49946mm，求孔、轴的极限偏差和实际偏差。解：孔的极限偏差为,解：孔的极限偏差为 ESDmax-D50.025mm-50mm+0.025mm EIDmin-D50mm-50mm0 轴的极限偏差为 esdmax-d49.950mm-50mm-0.050mm eidmin-d49.934mm-50mm-0.066mm 孔的实际偏差为 EaDa-D50.010mm-50mm+0.010mm 轴的实际偏差为 eada-d49.946mm-50mm-0.054mm,单元一 极限与配合 知识点2 公差、公差带和配合,唐
10、代滨,一、知识点分析,1)正确理解公差与配合的基本术语及定义，并能熟练地运用公差带图解。 2)掌握极限间隙(过盈)和配合公差的计算方法，以及三类配合的区别。 3)掌握公差与配合各自的作用。,二、知识点讲解,1.公差 尺寸公差是上极限尺寸与下极限尺寸之差，或上极限偏差与下极限偏差之差，它是允许尺寸的变动量。尺寸公差简称公差，用T表示。 2.零线、公差带与公差带图解,图1-6 公差带图解,(1)零线 在公差带图解中，表示公称尺寸的一条直线称为零线。 (2)公差带 在公差带图解中，公差带是由代表上极限偏差和下极限偏差或上极限尺寸和下极限尺寸的两条直线所限定的区域。,二、知识点讲解,3.有关配合的术语
11、和定义 (1)配合 配合是指公称尺寸相同，并且相互结合的孔和轴公差带之间的关系。 (2)间隙与过盈 孔的尺寸减去相配合轴的尺寸之差为正称为间隙 用符号X表示 (3)配合的种类 根据孔、轴公差带相互位置的不同，配合可分为三类，即间隙配合、过盈配合和过渡配合。 1)间隙配合。 2)过盈配合。 3)过渡配合。,图1-7 间隙配合,二、知识点讲解,图1-8 过盈配合,2)过盈配合。过盈配合是指具有过盈(包括最小过盈等于零)的配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之下，如图1-8所示。 在过盈配合中，孔的下极限尺寸与轴的上极限尺寸之差称为最大过盈，用Ymax表示，即 YmaxDmin-dmax(D+EI)-
12、(d+es)EI-es 孔的上极限尺寸与轴的下极限尺寸之差称为最小过盈，用Ymin表示，即 YminDmax-dmin(D+ES)-(d+ei)ES-ei,二、知识点讲解,图1-9 过渡配合,3)过渡配合。过渡配合是指可能具有间隙或过盈的配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互交叠，如图1-9所示。 在过渡配合中，孔的上极限尺寸与轴的下极限尺寸之差称为最大间隙，即 XmaxDmax-dmin(D+ES)-(d+ei)ES-ei 孔的下极限尺寸与轴的上极限尺寸之差称为最大过盈，即 YmaxDmin-dmax(D+EI)-(d+es)EI-es,二、知识点讲解,(4)配合公差 配合公差是允许间隙或过
13、盈的变动量，用Tf表示。无论是间隙配合、过渡配合还是过盈配合，配合公差都等于孔公差与轴公差之和，即TfTh+T fTh+Ts,对于间隙配合，配合公差等于最大间隙与最小间隙之差的绝对值；对于过渡配合，配合公差等于最大间隙与最大过盈之差的绝对值；对于过盈配合，配合公差等于最小过盈与最大过盈之差的绝对值。用公式表达如下： 间隙配合 TfXmax-Xmin 过渡配合 Tf=Xmax-Ymin 过盈配合 TfYmin-Ymax,三、知识链接,1.公差的计算 【例12】求例11中孔和轴的尺寸公差。 解：孔的尺寸公差为 2.公差带图解示例 【例13】作孔30+0033mm和 轴30-0007mm的公差带图解
14、。,图1-10 例1-3公差带图,图1-11 例1-4公差带图,单元一 极限与配合 知识点3 基准制、标准公差和基本偏差,唐代滨,一、知识点分析,机械产品的尺寸精度应从两个方面得到保证：一是零件加工时公差数值的规定，即加工精度；二是装配时配合松紧程度的规定，即装配精度。为了方便设计和交流，国家标准GB/T 1800.22009将加工精度和装配精度的标准化通过尺寸公差带的标准化进行体现，即由两者组成了尺寸公差带的两个基本要素：公差带的大小和位置。前者称为标准公差，后者称为基本偏差，由此形成了两大标准系列，即标准公差系列和基本偏差系列。本知识点主要讨论两大标准系列的有关内容。,二、知识点讲解,1.
15、基准制(配合制) 为了满足制造的经济性，可以将相配合孔、轴中的一个公差带位置固定，改变另一个的公差带位置，以实现各种配合类型的需要。这种由同一极限制的孔和轴组成的配合制度称为基准制。 (1)基孔制 固定孔的公差带位置，变动轴的公差带位置，从而形成各种类型配合的配合制。基孔制的孔为基准孔(标准孔)，国家标准规定基准孔的下极限偏差为零，上极限偏差为正值。 (2)基轴制 固定轴的公差带位置， 变动孔的公差带位置，从而形成 各种类型配合的配合制。,图1-12 基准制,二、知识点讲解,2.标准公差系列公差带的大小 (1)标准公差等级 标准公差是国家标准中规定的用以确定公差带大小的标准公差数值，用代号IT
16、(ISO Tolerance)表示。 标准公差的大小反映了零件精度的高低，根据应用场合的不同，标准公差分为20个等级。 (2)标准公差数值,二、知识点讲解,表1-1 公称尺寸至3150mm的标准公差数值 GBT 1800.12009,二、知识点讲解,表1-1 公称尺寸至3150mm的标准公差数值 GBT 1800.12009,二、知识点讲解,2.公称尺寸小于或等于1mm时，无IT14IT18。 在实际应用时，只要选定了公差等级，就可以用查表法确定标准公差数值。查表步骤如下： 1)根据公称尺寸，找到其所在的尺寸段(左竖列)。 2)根据标准公差等级，找到IT所在的位置(上横行)。 3)竖列与横行交叉点的数值即为所查标准公差数值。,二、知识点讲解,3.基本偏差公差带的位置 如前所述，基本偏差用来
