互换性第一章

1、1 互换性与技术测量互换性与技术测量 邓小雯邓小雯 邮箱：邮箱： 手机号：手机号：686579 2 v网上预约，分组实验；网上预约，分组实验； v以自然班为单位，主动联系；以自然班为单位，主动联系； v实验地点：机械工程系大院内；实验地点：机械工程系大院内； v联系老师：吕靖，联系老师：吕靖，1398689542313986895423。 关于实验关于实验 3 关于作业关于作业 高等教育心理学高等教育心理学认为，学习是由经验认为，学习是由经验 或练习而导致的行为或行为潜能的较为持久或练习而导致的行为或行为潜能的较为持久 的变化。的变化。 统一规定统一规定, ,每次作业做在每次作业做在A4A4打

2、印纸上，首打印纸上，首 页起始处注明所在班级、姓名、学号，于下页起始处注明所在班级、姓名、学号，于下 次上课前提交。次上课前提交。 4 （1 1）卷面成绩）卷面成绩80%80%； （2 2）平时成绩（作业、实验以及考勤）平时成绩（作业、实验以及考勤）20%20%； （3 3）无故缺课或缺作业两次，平时成绩为无故缺课或缺作业两次，平时成绩为0 0。 关于考试关于考试 5 互换性与技术测量互换性与技术测量课程简介课程简介 互换性与测量技术互换性与测量技术是一门综合性的应用技术基础是一门综合性的应用技术基础 课，它既是联系课，它既是联系设计类设计类和和工艺类工艺类课程的纽带，也是从基课程的纽带，也是

3、从基 础课与技术基础课教学过渡到专业课教学的桥梁。础课与技术基础课教学过渡到专业课教学的桥梁。 该学科将实现该学科将实现互换性生产互换性生产的的标准化领域标准化领域与与计量学领计量学领 域域的有关知识结合在一起，涉及机械电子产品的的有关知识结合在一起，涉及机械电子产品的设计、设计、 制造、质量控制和生产组织管理制造、质量控制和生产组织管理等诸多方面。从事机械等诸多方面。从事机械 工程的技术人员应具备这些方面的知识和能力。工程的技术人员应具备这些方面的知识和能力。 6 互换性与技术测量互换性与技术测量课程地位课程地位 7 使使 用用 教教 材材 8 9 第一章第一章 绪论绪论 v 互换性与公差互

4、换性与公差 v 标准化和优先数系标准化和优先数系 v 几何量检测概述几何量检测概述 v 本课程的任务本课程的任务 10 1.1 1.1 互换性与公差互换性与公差 互换性的含义：互换性的含义： 具有互换性的产品举例：具有互换性的产品举例： 灯泡灯泡螺钉螺钉汽车汽车 11 1.1 1.1 互换性与公差互换性与公差 互换性的起源：互换性的起源： 我国古代秦朝使用的兵器和战车我国古代秦朝使用的兵器和战车 弓箭弓箭弩机弩机战车战车 12 1.1 1.1 互换性与公差互换性与公差 互换性的起源：互换性的起源： 18世纪初，美国批量生产的火枪实现了零件互换。以至后来的织布机、世纪初，美国批量生产的火枪实现了

5、零件互换。以至后来的织布机、 缝纫机、自行车、手表、汽车等新的机械产品的大批量生产。缝纫机、自行车、手表、汽车等新的机械产品的大批量生产。 火枪火枪缝纫机缝纫机汽车汽车织布机织布机 13 1.1 1.1 互换性与公差互换性与公差 一、互换性与公差的概念一、互换性与公差的概念 广义地说，互换性是指一种产品、过程或服务广义地说，互换性是指一种产品、过程或服务 代替另一产品、过程或服务能满足同样要求的能力。代替另一产品、过程或服务能满足同样要求的能力。 本课程讲述的互换性是产品的互换性。本课程讲述的互换性是产品的互换性。 机械产品零部件的互换性是指在制成的同一规机械产品零部件的互换性是指在制成的同一

6、规 格的零部件中任取一件，装配时不需经过任何挑选格的零部件中任取一件，装配时不需经过任何挑选 或修配，就能安装在整机上，并且能够达到规定的或修配，就能安装在整机上，并且能够达到规定的 功能要求的特性。功能要求的特性。 14 1.1 1.1 互换性与公差互换性与公差 公差是指为了保证零件的功能要求而规定的零公差是指为了保证零件的功能要求而规定的零 件几何量允许变动范围。件几何量允许变动范围。 这个允许零件尺寸和几何参数的变动范围就称这个允许零件尺寸和几何参数的变动范围就称 为公差。为公差。 在满足功能要求的前提下，公差应尽量规定得在满足功能要求的前提下，公差应尽量规定得 大些，以获得最佳的技术经

7、济效益。大些，以获得最佳的技术经济效益。 15 1.1 1.1 互换性与公差互换性与公差 二、互换性的作用二、互换性的作用 互换性生产对现代化大生产具有非常重大的意义互换性生产对现代化大生产具有非常重大的意义: 从设计方面来看，按照互换性原则，有利于最大限从设计方面来看，按照互换性原则，有利于最大限 度地采用标准件、通用件和标准件，发展系列产品，度地采用标准件、通用件和标准件，发展系列产品， 改进产品性能，简化绘图和计算工作，缩短设计周改进产品性能，简化绘图和计算工作，缩短设计周 期，便于计算机辅助设计（期，便于计算机辅助设计（CAD），对发展系列化），对发展系列化 产品具有重要作用。产品具有

8、重要作用。 16 1.1 1.1 互换性与公差互换性与公差 从加工方面来看，互换性有利于组织专业化生产，采从加工方面来看，互换性有利于组织专业化生产，采 用先进工艺和高效率的专用设备，提高生产效率，降低用先进工艺和高效率的专用设备，提高生产效率，降低 成本。现代化的汽车、摩托车等机械工业均采取社会化成本。现代化的汽车、摩托车等机械工业均采取社会化 大生产模式，零、部件的通用化程度很高，大多数零、大生产模式，零、部件的通用化程度很高，大多数零、 部件都具有互换性，从而才能将一台汽车或摩托车的成部件都具有互换性，从而才能将一台汽车或摩托车的成 千上万个零、部件分散到全国甚至全世界的不同工厂进千上万

9、个零、部件分散到全国甚至全世界的不同工厂进 行高效率的专业化生产，然后集中到同一个工厂进行装行高效率的专业化生产，然后集中到同一个工厂进行装 配。因此，零、部件的互换性给专业化、自动化生产创配。因此，零、部件的互换性给专业化、自动化生产创 造了条件，促进了汽车、摩托车等机械行业的发展，有造了条件，促进了汽车、摩托车等机械行业的发展，有 助于降低成本、提高产品质量。助于降低成本、提高产品质量。 17 1.1 1.1 互换性与公差互换性与公差 从装配方面来看，互换性是进行流水线生产、提高生产从装配方面来看，互换性是进行流水线生产、提高生产 和装配效率的保证。由于零、部件具有互换性，不需要和装配效率

10、的保证。由于零、部件具有互换性，不需要 挑选、辅助加工和修配，故能减轻劳动强度，缩短装配挑选、辅助加工和修配，故能减轻劳动强度，缩短装配 周期，并且可以通过流水作业方式或自动化装配方式进周期，并且可以通过流水作业方式或自动化装配方式进 行装配，从而大大提高生产率。行装配，从而大大提高生产率。 从使用和维修方面来看，互换性有助于延长产品寿命。从使用和维修方面来看，互换性有助于延长产品寿命。 若产品具有互换性，则它们损坏或磨损后，及时地用新若产品具有互换性，则它们损坏或磨损后，及时地用新 的备件更换，可以减少机器的维修时间和费用，保证机的备件更换，可以减少机器的维修时间和费用，保证机 器能连续持久

11、地运转器能连续持久地运转,从而提高机器的使用寿命。从而提高机器的使用寿命。 18 1.1 1.1 互换性与公差互换性与公差 19 1.1 1.1 互换性与公差互换性与公差 三、互换性的种类三、互换性的种类 在不同场合，零部件互换的形式和程度有所不同。在不同场合，零部件互换的形式和程度有所不同。 因此，互换性可分为完全互换性和不完全互换性两因此，互换性可分为完全互换性和不完全互换性两 类。类。 完全互换性简称互换性，以零部件装配时不需要完全互换性简称互换性，以零部件装配时不需要 挑选或修配为条件。例如圆柱齿轮减速器中的齿轮、挑选或修配为条件。例如圆柱齿轮减速器中的齿轮、 齿轮轴、输出轴、螺钉、螺

12、母等具有完全互换性。齿轮轴、输出轴、螺钉、螺母等具有完全互换性。 不完全互换性也称为有限互换性，在零部件装配不完全互换性也称为有限互换性，在零部件装配 时允许有附加的选择或调整。时允许有附加的选择或调整。 不完全互换性可以用分组装配法、调整法或其他不完全互换性可以用分组装配法、调整法或其他 方法来实现。方法来实现。 20 1.1 1.1 互换性与公差互换性与公差 21 1.1 1.1 互换性与公差互换性与公差 分组装配法：例如发动机连杆小头孔与活塞在装配前按实际尺寸的大小分组装配法：例如发动机连杆小头孔与活塞在装配前按实际尺寸的大小 各分成几组，装配时大孔配大销，小孔配小销，来满足间隙配合要求

13、。各分成几组，装配时大孔配大销，小孔配小销，来满足间隙配合要求。 22 1.1 1.1 互换性与公差互换性与公差 调整法：例如减速器中使用几种不同厚度尺寸调整法：例如减速器中使用几种不同厚度尺寸 的垫片的垫片9调整轴承调整轴承3的一端与对应端盖的一端与对应端盖2的底端之间的底端之间 的间隙的大小。的间隙的大小。 一般来说，对于厂际协作，应采用完全互换性；一般来说，对于厂际协作，应采用完全互换性； 至于厂内生产的零部件的装配，可以采用不完全互至于厂内生产的零部件的装配，可以采用不完全互 换性。例如，减速器上使用的滚动轴承，它与厂外换性。例如，减速器上使用的滚动轴承，它与厂外 产品（厂外其他零件）

14、配合的内圈内孔部位和外圈产品（厂外其他零件）配合的内圈内孔部位和外圈 外圆柱表面部位应具有完全互换性，而它本身在轴外圆柱表面部位应具有完全互换性，而它本身在轴 承厂内装配的零件和部位则可以不具有完全互换性。承厂内装配的零件和部位则可以不具有完全互换性。 23 1.2 1.2 标准化与优先数系标准化与优先数系 为了使分散的、局部的生产部门和生产环节保为了使分散的、局部的生产部门和生产环节保 持必要的技术统一，必须制定标准并加以实施和进持必要的技术统一，必须制定标准并加以实施和进 行标准化活动。标准化是互换性生产的基础。行标准化活动。标准化是互换性生产的基础。 一、标准一、标准 标准是指为了在一定

15、范围内获得最佳秩序，经标准是指为了在一定范围内获得最佳秩序，经 协商一致并由公认机构批准，规定共同使用的和重协商一致并由公认机构批准，规定共同使用的和重 复的一种规范性文件。标准应以科学、技术和经验复的一种规范性文件。标准应以科学、技术和经验 的综合成果为基础，以促进最佳社会效益为目的。的综合成果为基础，以促进最佳社会效益为目的。 24 1.2 1.2 标准化与优先数系标准化与优先数系 二、标准化二、标准化 标准化是指为了在一定的范围内获得最佳秩序，对现实问题或标准化是指为了在一定的范围内获得最佳秩序，对现实问题或 潜在的问题制定共同使用和重复使用的条款的活动。潜在的问题制定共同使用和重复使用

16、的条款的活动。 标准化工作包括制定标准、发布标准、组织实施标准和对标准标准化工作包括制定标准、发布标准、组织实施标准和对标准 的实施进行监督的全部活动过程。这个过程是从探索标准化对象开的实施进行监督的全部活动过程。这个过程是从探索标准化对象开 始，经调查、实验和分析，进而起草、制定和贯标准，而后修订标始，经调查、实验和分析，进而起草、制定和贯标准，而后修订标 准。准。 25 标准分类标准分类 1.2 1.2 标准化与优先数系标准化与优先数系 26 标准分级标准分级 1.2 1.2 标准化与优先数系标准化与优先数系 27 1.2 1.2 标准化与优先数系标准化与优先数系 三、优先数系三、优先数系

17、 国标规定了包含项值国标规定了包含项值1的十进等比数列为优先数系，并的十进等比数列为优先数系，并 规定了四个基本系列规定了四个基本系列 R5、R10、R20、R40和一个补充系列和一个补充系列 R80。统称为。统称为 Rr 系列。优先数系的五个系列的公比如下：系列。优先数系的五个系列的公比如下： 28 1.2 1.2 标准化与优先数系标准化与优先数系 R5中的项值包含在中的项值包含在R10中，中， R10中的项值包含中的项值包含 在在R20中，中， R10中的项值包含在中的项值包含在R40中，中， R40中的中的 项值包含在项值包含在R80中。中。 优先数系的五个系列中任一项值均称优先数。优先

18、数系的五个系列中任一项值均称优先数。 按公比按公比q计算得到的优先数的理论值，除计算得到的优先数的理论值，除10的整的整 数幂外，都是无理数，在工程技术上不能直接应用。数幂外，都是无理数，在工程技术上不能直接应用。 因此，实际应用的优先数的数值分为：因此，实际应用的优先数的数值分为： 计算值：取五位有效数字；计算值：取五位有效数字； 常用值：取三位有效数字，经常使用；常用值：取三位有效数字，经常使用； 化整值：取两位有效数字。化整值：取两位有效数字。 29 1.2 1.2 标准化与优先数系标准化与优先数系 根据需要，还可以采用派生系列。根据需要，还可以采用派生系列。 它是指在它是指在Rr 系列

19、中每隔系列中每隔p项选取一个优先数，组成新的系列项选取一个优先数，组成新的系列 Rr/p 。其公比为：。其公比为： rpp r p rpr qq / / 10)10( 例如派生系列例如派生系列R10/3，就是从基本系列，就是从基本系列R10中，中， 自自1以后，每逢三项取一个优先数组成的，即以后，每逢三项取一个优先数组成的，即 1.00，2.00，4.00，8.00，16.0，32.0， 30 1.2 1.2 标准化与优先数系标准化与优先数系 优先数系有很广泛的应用，它适用于各种尺寸、优先数系有很广泛的应用，它适用于各种尺寸、 参数的系列化和质量指标的分级，对保证各种工业参数的系列化和质量指标的分级，对保证各种工业 产品品种、规格的合理简化分档和协调配套具有重产品品种、规格的合理简化分档和协调配套具有重 大的意义。大的意义。 优先数系的选用顺序为：优先数系的选用顺序为： R5R10R20R40R80 Rr Rr/p 31 1.1.3 3 几何量检测概述几何量检测概述 制定了先进的公差标准，对机械产品各零部件的制定了先进的公差标准，对机械产品各零部件的 几何量分别规定了合理的公差，若不采取适当的检测几何量分别规定了合理的公差，若不采取适当的检测 措施