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互换性与技术测量知识点 第1章引言 互换性是指可以随机选取一批相同规格的零部件，在装配时无需任何选择、修理或调整，即可装配在整机上。 ，并能满足性能要求的特点。 互换性应满足以下条件：①装配前不更换②装配时不调整或修理③装配后满足使用要求按互换性程度可分为完全互换（绝对互换）和不完全互换（有限互换）。交换））。 根据标准件和机构，外部和内部可互换。 互换性在机械制造中的作用 1、从使用角度看：节省装配和维修时间，保证工作的连续性和耐久性，提高机器的使用寿命。 2、从制造角度看：便于实现自动化流水线生产。 装配时，由于零部件具有互换性，无需辅助加工和修理，可减轻装配工的工作量，缩短装配周期。 3、从设计的角度来看：大大减少了设计人员的计算和绘图工作量，简化了设计程序，缩短了设计周期。 标准和标准化是互换性的基础。 标准的分类 （一）按总的分类：技术标准、管理标准和工作标准。 (2)按行动范围分：国际标准、国家标准、专业标准、地方标准和

（三）企业标准。

(4)按标准的法律属性分：强制性标准和推荐性标准。

国家强制性标准以代号“GB”表示。

国家推荐标准以代号“GB/T”表示。

首选数字系统的类型

(1) 基本系列R5、R10、R20、R40

(2) 补充系列R80

(3) 派生系列

选择优先号系统的原则是“先疏后密”。

第 2 章测量技术基础

测量过程的四要素：测量对象、测量单位、测量方法和测量精度。

量具和量具统称为量具。

计量器具分类

按其原理、结构和用途分为：

(1) 基准量具 (2) 通用量具 (3) 限位规 (4) 检具

根据获取测量值的方式不同，测量方法可分为：

1、绝对测量与相对（比较）测量

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第3章孔轴组合尺寸精度的设计与检验

标准规定，图纸上的尺寸单位为毫米时，可以不标注单位名称或符号。

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(4)尺寸偏差(简称偏差)——指一定尺寸(极限尺寸、实际尺寸等)减去其公称尺寸所得的代数差。 尺寸偏差分为极限偏差和实际偏差。 （标记时必须包括除“0”以外的符号）

极限尺寸减去公称尺寸所得的代数差即为极限偏差。

上限偏差（简称上限偏差）（ES，es）

下限偏差（简称下偏差）（EI，ei）

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(5)尺寸公差(简称公差)——指允许尺寸的变化量。

孔：TD = | Dmax-Dmin| = | (Dmax- D)–(Dmin- D|= | ES–EI |

轴：Td =|dmax–dmin|= |es–ei|

偏差与公差的区别：

① 偏差为带正负号的代数值； 公差是一个没有符号的绝对值（尺寸公差不能为零）。

②偏差有基准——公称尺寸为基准，公差无基准。

③ 偏差影响配合的松紧度，公差影响配合的精度。

④ 实际偏差是对单个零件的判断，公差是对一批零件的判断。

公差带图由零线和公差带两部分组成。

(6)标准公差是指国家标准规定的公差值。

基本偏差是指国家标准规定的上限偏差或下限偏差，一般为零线附近或零线处的极限偏差。

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配合是指公称尺寸相同的孔与轴相互组合的公差带之间的关系。

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松配合是孔的公差带高于轴的公差带的配合。

配合的分类 过盈配合 孔的公差带低于轴的公差带的配合。

过渡配合可能具有间隙配合或过盈配合，其中公差带重叠。

(7) 配合公差是指允许游隙或过盈量的变化量，等于配合孔和轴的公差之和。带符号

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表达。

坐标系（基准系统）是指由具有相同极限的孔和轴组成的坐标系。

配套体系分为基孔体系和基轴体系。

与基准孔系相匹配的孔为基准孔，其代号为H。基准孔的基本偏差为EI=0

基本轴系的轴为基准轴，其代号为h。 参考轴的基本偏差为 es = 0

必须掌握的六个计算公式

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)

标准公差系列决定了孔和轴公差带的大小。

标准公差系列由孔和轴的公称尺寸的不同公差等级和不同标准公差值组成。

公差等级一共有20个，等级依次降低，公差值依次增加，精度越低。

基本偏差系列决定了孔和轴公差带的位置。

基本偏差是确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般为零线附近或零线处的偏差。

孔和轴各有 28 个基本偏差。

各种基本偏差的特征形成契合

(1) A—H和h与a—h和H各形成11个间隙配合。

(2) JS、J—N和h与js、j—n和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。

公差带用基本偏差的字母和公差等级的数字表示，如H7、f6等。配合用相同的公称尺寸和孔、轴公差带表示。 孔、轴公差带以分数形式书写，分子为孔的公差带，分母为轴的公差带。

(1)在零件图上：在公称尺寸后标注公差带代号或上下偏差值，或同时标注公差带代号和上下偏差值。

(2)装配图上：在公称尺寸后注明孔轴配合代号，或同时注明孔轴配合代号和孔轴极限偏差。

(1)一般情况下，应优先采用基孔制

(2)当轴与公称尺寸相同的孔配合，而对配合性能的要求不同时，此时采用基轴制

标准公差等级的选用原则：在充分满足使用条件的情况下，考虑工艺的可能性，应尽可能选用精度较低的公差等级。

孔的公差等级比轴低一级。 如果孔选为IT7，则轴选为IT6。

配位类型的选择通常有计算法、试验法和类比法。

类比法是最常用的确定机械与仪表配合类型的方法。

第 4 章几何精度设计与测试

几何误差是指零件加工后的实际形状、方向和相互位置与理想形状、方向和相互位置之间的差异。 形状上的差异称为形状误差，方向上的差异称为方向误差标注粗糙度，相互位置上的差异称为位置误差。

几何误差对零件性能的影响：

① 影响部件的功能要求

②影响零件的匹配性能

③影响零件的自由组装

几何误差的研究对象——几何元素

构成零件几何特征的点、线、面称为几何元素。

几何特征分类：

1.按结构特点分： (1)组成要素(轮廓要素)

(2)派生要素(中心要素)

2、按检测关系分：（1）被测元素（①单一元素②伴生元素）

(2) 基准要素

基准 - 理想的基准特征。

1.

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形位公差的种类、几何特征和符号见表4.1。

形位公差分为四类（19项）、形状公差（6项）、方位公差（5项）、位置公差（6项）和跳动公差（2项）。

其中，形状公差是针对单个元素提出的几何特征，因此没有基准要求。

方位公差、位置公差和跳动公差是为关联元素提出的几何特征，因此大多数情况下都有基准要求。

2、形位公差附加符号见表4.2

的

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单一基准

基准类型 共同基准（Combined Benchmark）

三基系统

几何公差有形状、尺寸、方向和位置四个要素。

几何公差带位置有两种类型：浮动和固定。

1.形状公差带

形状公差带是控制被测元素是线还是面。 形状公差包括直线度、平面度、圆度和圆柱度等主要几何特征项。

形状公差带的特点：不涉及参考，其方向和位置是浮动的，只能控制被测元素形状误差的大小。

2.方向公差带

方向公差带是控制被测要素是线还是面。 取向公差具有主要的几何特征，例如平行度、垂直度和倾斜度。 方位公差是指实际关联元素相对于基准元素理想方向的允许偏差。 因此，方位公差是有基准的。

的

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3.位置公差带

位置公差带是控制被测元素是点、线还是面。 位置公差主要包括同心度、同轴度、对称度和位置等几何特征。 位置公差是指实际关联元素相对于基准元素或基准所确定的理想位置和理论上正确尺寸的允许偏差。 位置公差带的位置是固定的。

4.轮廓公差带

轮廓公差带是控制被测特征是曲线还是曲面。 轮廓公差分为线轮廓和面轮廓公差两种几何特征。 无基准要求的轮廓公差为形状公差，有基准要求的轮廓公差为方向公差或位置公差。

5.跳动公差带

跳动公差是由特定测量方法定义的综合几何公差。

跳动公差带是控制圆柱体的圆柱面、圆柱体的端面、圆锥面和圆锥曲面等被测元件的组成部分。

跳动公差的参考是圆柱或圆锥的轴线。

跳动公差分为圆跳动和满跳动。

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。

满跳动公差分为径向满跳动和轴向满跳动公差带。

跳动公差带可以综合控制同一被测元件的形状误差、方向误差和位置误差。 例如，径向圆跳动公差带可以同时控制同轴度误差和圆度误差； 径向全跳动公差带可同时控制同轴度误差和圆柱度误差； 轴向全跳动公差带可以同时控制端到参考轴的垂直度误差和平面度误差。

对某一被测元件给出跳动公差后，如果功能元件不能满足，则分别给出形状、方向和位置公差，公差值应符合形状公差小于方向公差，方向公差小于跳动公差的原则。

公差原则是指在处理形位公差与尺寸公差的关系时应遵循的原则。

容忍原则分为独立原则和关联原则。

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最大身体要求 (MMR)

最大实体要求适用于中心特征具有形位公差要求的情况。 将实际被测元素控制在其最大物理有效边界内是一种相关的公差要求。 当实际尺寸偏离最大实体尺寸时，其中心单元的几何误差值允许超过给定的几何公差值，即只允许尺寸公差补偿几何公差。

Reversible requirement (RR) 用于最大物质需求(MMR) Reversible requirement 不能单独使用，只能与最大物质需求和最小物质需求一起使用，没有自己的界限。

最低身体要求 (LMR)

最小实体要求适用于中心特征具有形位公差要求的情况。 将实际测量的元素控制在其最小物理有效边界内是相关的公差要求。 当实际尺寸偏离最小实体尺寸时，其中心单元的几何误差值允许超过给定的几何公差值，即只允许尺寸公差补偿几何公差。

特征项分为三类，14项，（1）形状公差4项：直线度、平面度、圆度、圆柱度（2）形状或位置公差2项：线轮廓和面轮廓（3）位置公差8项：平行度、垂直度、倾斜度、位置、同轴度、对称度、圆跳动、全跳动

1、对于有特殊功能要求的要素，一般采用独立性原则；

2、对于具有匹配性质要求的元素，一般采用夹杂要求（ER）；

3. 对于保证可组装性且无匹配性要求的元件，一般采用最大材料要求（MMR）；

4、设计保证临界值，控制最小壁厚，保证最小强度要求标注粗糙度，一般采用最小材料要求（LMR）。

在确定被测元件的方向、位置和跳动公差时，应同时确定基准元件。 基准的选择应遵循设计、工艺、测量、工作等基准统一的原则。

未规定的直线度、平面度、垂直度、对称度和圆跳动公差，标准规定：①H、K、L三个等级，其中H级最高，L级最低。 ② 无形位公差

公差值

第5章表面粗糙度设计与检测

表面粗糙度轮廓是指被加工零件表面（微观形状）的微小峰谷的高度（Z）和间距（S）的程度。

一般除以S：

S<1mm为表面粗糙度剖面；

1≤S≤10mm为表面波纹度；

S>10mm为f形。 （宏观形状）。

表面粗糙度曲线的原因：

(1)切割后留下的刀痕；

(2)切削时切屑分离时的塑性变形；

(3)和机床等工装系统的振动。

表面粗糙度曲线对零件性能的影响

1.对摩擦磨损的影响

零件越粗糙，阻力越大，磨损越快，但表面越光滑越好。

2.对协调性质的影响

3.对抗疲劳强度的影响

4.耐腐蚀作用

提高表面粗糙度质量可增强其耐蚀性。

表面粗糙度曲线的评估

1、取样长度lr——测量或评价表面粗糙度轮廓时规定的基准线的长度。

指定采样长度的目的是：

① 为了限制或减少表面波纹度的影响。

②排除形状误差对表面粗糙度轮廓测量的影响。

一般来说，表面越粗糙，采样长度lr越大。

2.评价长度ln——测量或评价表面粗糙度轮廓时规定的最小测量长度。

规定考核时长的目的：

由于表面的峰谷和间距的不均匀性，以可靠地反映表面粗糙度轮廓的特征。

3. 中线——中线是指具有几何轮廓形状并划分轮廓的参考线

(1) 轮廓最小二乘中线(m)——在lr内，轮廓上各点到该线的距离Zi的平方和最小。

(2)等高线的算术平均中线——在采样长度lr内，将实际等高线分为上下两部分，并使上下部分面积相等。

从振幅、间距和形状三个方面规定了相应的评价参数。

1.Amplitude参数（高度参数）

(1) 轮廓的算术平均偏差——Ra

(2)型材最大高度Rz

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2.间距参数

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2个

表面粗糙度曲线参数的选择

1.评价参数的选择

(1)幅值参数(高度参数)的选择——即基本参数的选择

一般从轮廓参数的算术平均偏差Ra和轮廓的最大高度Rz中选取一个。 但一般首选轮廓的算术平均偏差Ra，因为它反映了表面粗糙度特性的大量信息，并且易于用轮廓仪测量。

Rz用于极度光滑或粗糙的表面（Ra6.3μm），一般用双管显微镜测量。用于评定零件表面小、峰谷小或有疲劳强度要求的零件

(2)间距参数和混合参数的选择——即附加参数的选择

2、参数值的选取

(1)同一零件，工作面的振幅参数(高度参数)轮廓算术平均偏差Ra(或轮廓最大高度Rz)值小于非工作面；

(2)摩擦面的算术平均偏差Ra(或最大轮廓高度Rz)小于非摩擦面；

(3)一般情况下，过盈配合面轮廓的算术平均偏差Ra(或最大高度Rz)小于间隙配合面；

(4) 对配合性能要求高的配合面(如间隙较小的配合面)与所受的过盈配合面轮廓的算术平均偏差Ra(或轮廓最大高度Rz)的值对重物宜小；

(5)受交变应力的重要零件圆槽面轮廓的算术平均偏差Ra(或最大高度Rz)在运动速度高、单位面积压力大时宜小；

(6)确定Ra(或Rz)值时，应注意与尺寸公差(T)和形位公差(t)的配合。

表面粗糙度轮廓技术需要图形标注内容的位置

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a——表面粗糙度轮廓的单一要求，即振幅参数Ra、Rz(μm)；

b——第二表面粗糙度轮廓要求，即Rsm(mm)等附加参数；

c——加工方法；

d——表面纹理和纹理方向；

e——加工余量（mm）。

2.表面粗糙度曲线需要在图形中注入

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图 5.11 表面粗糙度曲线单一要求标注示例

位置a——注意表面粗糙度的单一要求，即振幅参数和极限值。 这个要求不能省略

①上限或下限的标示：表示双向限位时，应标出上限符号“U”和下限符号“L”。 如果同一个参数有双向极限要求，在没有歧义的情况下，标号“U”和“L”可以省略。 如果是单个下限值，则必须加“L”。

②透射带和采样长度的表示法：透射带是指两个滤光片的截止波长值之间的波长范围。 长波滤波器的截止波长值为采样长度lr。

传动带标注时，短波在前，长波在后，用连字符“-”隔开。

某些情况下，在传输波段的标签中只标注一个滤波器，还应保留连字符“-”以区分短波和长波。

③ 参数代号标注：参数代号标注在传动带或采样长度后，用“/”隔开。

④ 评价长度的标注：若默认评价长度（5lr），可省略标注。 若不等于5lr，应注明采样长度的个数。

⑤ 限值判断规则及限值标注： 限值判断规则标识见图5.11。 上限为“16%规则”，下限为“最大规则”。 为避免误解，在参数名称和极限值之间插入一个空格。

零件图表面粗糙度要求的标注方法

一、总则

(1) 一般情况下，零件的每个表面只标记一次，并尽可能在相应尺寸及其极限偏差的同一视图上标记。

(2) 除另有规定外，所述表面粗糙度轮廓要求是针对成品件表面。

(3) 粗糙度符号和数字的书写方向应与尺寸标注的书写方向一致。

(4) 粗糙度符号的尖端必须从材料的外侧指向并接触零件的表面。

下面以表面粗糙度轮廓的幅值参数为例，说明零件图上的标注方法，其他技术要求默认为标准化值。

表面粗糙度轮廓的检测方法主要有：

1.比较法 2.光切法 3.针迹法 4.干涉法 5.激光反射法

第6章滚动轴承孔轴组合的精度设计

滚动轴承的作用：支撑轴系

滚动轴承的组成及种类：

1、组成：内圈、外圈滚动体和保持架

2.善良

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滚动轴承的公差等级是根据其尺寸精度和旋转精度来确定的。

标准件：是匹配的参考件。 即轴承内圈内径为基准孔，外圈外径为基准轴。

轴承的内外圈与轴颈、轴承座孔配合采用单一径向平面平均直径。

负载类型

① 旋转载荷 ② 方向载荷 ③ 摆动载荷

第8章按键与花键组合的精度设计与测试

键的作用：（1）传递扭矩（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

普通平键连接的配合形式：松动连接、普通连接和紧连接

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对中精度高

花键连接的特点是方向性好

承载能力强

理论上，花键有三种定心方式：小径d、大径D、键边B。

矩形花键装配型式分为：①固定连接②紧滑动连接③滑动连接

矩形花键组合的极限配合选择是指连接精度和装配型式的确定。

矩形花键连接精度的选择主要根据定心精度和传递扭矩的大小。

几何公差

(1) 为保证内外花键小径定心面的配合性能，小径采用包容要求；

(2) 一般规定位置公差，采用最大物理要求。 位置公差用于控制对称和等分误差；

(3)对单件、小批量生产规定对称度，采用独立性原则。

第9章螺纹接头的精密设计与检测

螺纹五要素：牙型、直径、螺纹数、导程和旋向。

螺纹类型：紧螺纹、普通螺纹（紧固螺纹）、传动螺纹

普通螺纹分为粗牙和细牙。

内螺纹的小径D1和外螺纹的大径d也称为螺纹顶径。

内螺纹的大径D和外螺纹的小径d1也称为螺纹底径。

中径是指母线穿过轮廓上突起宽度相等的凹槽的假想圆柱的直径。

Geometric parameters that affect the accuracy of thread engagement: pitch diameter and pitch.

The tolerance zone code is composed of the tolerance grade and the basic deviation code

The national standard stipulates that the screw-in length of ordinary threads is divided into three groups: short screw-in length (S), medium screw-in length (N) and long screw-in length (L).

Ordinary thread tolerance accuracy is divided into three grades: precision grade, medium grade and rough grade by the thread tolerance zone and thread engagement length.

Marking of ordinary thread:

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1. Feature code: ordinary thread "M"

(1) Nominal diameter (d, D) (2) Lead (Ph) Pitch (P)

2. Size code: nominal diameter, lead and pitch code

Single wire coarse teeth: such as M16

Fine thread: such as M16×1.5

Multi-thread thread: such as 16×Ph3P1.5

3. Tolerance zone code: middle diameter, top diameter tolerance zone code

One mark with the same tolerance zone for the middle diameter and the top diameter, such as M10×1—6g

Medium-precision non-standard tolerance zone code commonly used for pitch diameter and top, such as M16×2

Diameter tolerance zone matching code: Internal and external thread tolerance zones are separated by slashes,

For example M20×2 — 7H/7g6g

The middle diameter tolerance zone code is in front, and the top diameter tolerance zone is in the back, which is separated from the size code by a half word line "—".

4. Screw length code: short screw S, medium screw N, long screw L

For short screw fit and long screw fit, "N" or "L" should be marked respectively after the tolerance zone code. It is separated from the tolerance zone code by a half word line "—". Medium screw-in length "N" is not marked.

5. Rotation code:

For left-handed threads, "LH" should be marked after the screw-in length code.Use a half word line "—" to separate from the screw-in length code

6. Complete thread callout example

Example 1 M6×0.75—5h6h — S — LH

Indicates: ①Nominal diameter of common thread d = 6mm;

② Pitch P=0.75mm fine thread;

③ External threads with a tolerance zone of 5h for the middle diameter and a tolerance zone of 6h for the top diameter;

④ The screw-in length is short screw-in S;

⑤ The direction of thread rotation is left-handed LH.

Chapter 10 Accuracy Design and Testing of Cylindrical Gears

Four aspects of gear transmission requirements:

① Accuracy of transmission motion (motion precision)

② Stability of transmission (stationary accuracy)

③ Uniformity of load distribution (contact accuracy)

④ Rationality of gear backlash (not part of precision requirements)

The role of gear backlash: (1) lubrication (2) compensation of thermal deformation and elastic deformation (3) compensation error

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