机械精度设计

1、1机械精度设计基础哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 徐克非徐克非机械精度设计基础第一章第一章 绪论绪论1.1 1.1 机械精度设计的研究对象机械精度设计的研究对象机械方案设计机械方案设计机械结构设计机械结构设计机械精度设计机械精度设计机械设计机械设计结构工艺性结构工艺性、强度强度、寿命寿命 装配图装配图、零件图零件图功能要求功能要求 选择尺寸精度选择尺寸精度、形状和位置精度形状和位置精度、 表面精度表面精度 标注在零件图、装配图标注在零件图、装配图工作要求工作要求 选择执行机构选择执行机构 传动系统简图传动系统简图19771977年年 储运机械储运机械19781978年年 食品机械食品机械1993

2、1993年年 机械设计及制造机械设计及制造19981998年年 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化20022002年年 20062006年年 省级重点专业省级重点专业20072007年年 国家特色专业（第一类）国家特色专业（第一类）目前全国目前全国 机械设计制造及其自动化专业机械设计制造及其自动化专业 426426个个互换性互换性某一产品某一产品（零件零件、部件部件、构件构件）与另一产品与另一产品 在尺寸在尺寸、功能上能够彼此相互替换的性功能上能够彼此相互替换的性能能互换性要求互换性要求：产品间的几何参数产品间的几何参数、机械性能机械性能、理化性理化性 能及其他功能能及其他功能充分近

3、似充分近似公差公差机床刀具夹具工件；人工操作；环境影响等误差系统误差、随机误差尺寸误差尺寸误差形状误差形状误差位置误差位置误差表面粗糙度表面粗糙度尺寸公差尺寸公差形状形状公差公差位置位置公差公差表面粗糙度表面粗糙度整机整机部件部件零件零件设设计计制制造造互互换换性性要要求求制造过程精度设计使用维修使用维修1.1 1.1 一、互换性一、互换性1.1 1.1 二、二、公公 差差几何量的公差几何量的公差：几何量允许的变动量几何量允许的变动量 公差是设计要求，由设计者提出，标注在图纸上公差是设计要求，由设计者提出，标注在图纸上 公差公差尺寸精度尺寸精度、形状和位置精度形状和位置精度、表面精度表面精度1

4、.1 1.1 三三、检、检 测测检测检测：是判定机械零件（产品）是否符合设计要求的 过程，是保证互换性生产的手段和措施。 检测检测 检验检验测量测量检定检定检验特点：检验特点：测量特点：测量特点：测量的结果能获得被测几何量的具体数值测量的结果能获得被测几何量的具体数值例：卡尺、千分尺例：卡尺、千分尺 测量轴径、孔径测量轴径、孔径检定特点：检定特点：评定计量器具的精度评定计量器具的精度 （尺寸传递系统）（尺寸传递系统） 例：量块的检定例：量块的检定检验的结果只能确定被测几何量是否在规定的检验的结果只能确定被测几何量是否在规定的极限范围内，不能获得被测几何量的具体数值极限范围内，不能获得被测几何量

5、的具体数值例例：光滑极限量规光滑极限量规 通端通端、止端止端 轴径轴径、孔径孔径光滑极限量规光滑极限量规孔用塞规孔用塞规轴用卡规轴用卡规机械比较仪机械比较仪通端通端止端止端1.2 1.2 标准化与优先数系标准化与优先数系 一、标准化与标准一、标准化与标准标准化定义标准化定义: : ( (GB20000.12002)GB20000.12002) 为在一定的范围内获得最佳秩序，对现实问题为在一定的范围内获得最佳秩序，对现实问题或潜在问题制定共同的和重复使用的条款的活动。或潜在问题制定共同的和重复使用的条款的活动。 注：上述活动主要包括编制、发布和实施标准注：上述活动主要包括编制、发布和实施标准的过

6、程。的过程。 工业生产重要手段；专业化协作必要前提科学管理组成部分；实现互换性主要基础 标准化是一个包括标准化是一个包括制订标准制订标准、贯彻标准贯彻标准、修订标准修订标准，循环往复循环往复，不断提高的活动过程。不断提高的活动过程。主要任务：主要任务：制订、修订、贯彻标准制订、修订、贯彻标准核心环节：核心环节：贯彻执行标准贯彻执行标准特点：特点：活动过程活动过程 循环往复，不断提高循环往复，不断提高目的目的: : 改进产品、生产过程和服务对于预定目标改进产品、生产过程和服务对于预定目标 的适应性，并包括兼容性，互换性，品种的适应性，并包括兼容性，互换性，品种 控制，安全，环境保护，产品保护，相

7、互控制，安全，环境保护，产品保护，相互 理解，防止贸易壁垒，促进技术合作等理解，防止贸易壁垒，促进技术合作等使用准则：使用准则：贯彻、执行最新颁布的标准贯彻、执行最新颁布的标准标准定义标准定义: : ( (GB/T20000.1-2002GB/T20000.1-2002) ) 为在一定的范围内获得最佳秩序，经协商一致制为在一定的范围内获得最佳秩序，经协商一致制定并由公认机构批准，共同使用的和重复使用的一种定并由公认机构批准，共同使用的和重复使用的一种规范性文件规范性文件。( (规则、导则或特性的文件规则、导则或特性的文件ISOISO) ) 注注：标准宜以科学标准宜以科学、技术和经验综合成果为技

8、术和经验综合成果为基础基础，以促进最佳的共同效益为以促进最佳的共同效益为目的。目的。（以执行最新颁布的以执行最新颁布的标准为标准为准则准则） 技术标准技术标准管理标准管理标准工作标准工作标准性性质质国际标准国际标准 行业标准行业标准区域标准区域标准 地方标准地方标准国家标准国家标准 企业标准企业标准作作用用范范围围基础基础标准标准一般一般标准标准地地位位强制标准强制标准推荐标准推荐标准法律法律属性属性本质属性：统一规定；对象：重复性事物本质属性：统一规定；对象：重复性事物 标准标准(Standard)(Standard)定义：定义： 贸易技术壁垒协定（贸易技术壁垒协定（TBTTBT）: :经公

9、认机构批经公认机构批准的、规定非强制执行的、供通用或重复使用的产品或准的、规定非强制执行的、供通用或重复使用的产品或相关工艺和生产方法的规则、指南或特性的文件。相关工艺和生产方法的规则、指南或特性的文件。 该该文件还可包括或专门关于适用于产品、工艺或生产方法文件还可包括或专门关于适用于产品、工艺或生产方法的专门术语、符号、包装、标志或标签要求。的专门术语、符号、包装、标志或标签要求。 ISO / IEC GUIDE 2 ISO / IEC GUIDE 2 ：为在一定范围内获得最：为在一定范围内获得最佳秩序，对活动或其结果规定共同的重复使用的规则、佳秩序，对活动或其结果规定共同的重复使用的规则、

10、导则或特性的文件。该文件经协商一致制定并经一个公导则或特性的文件。该文件经协商一致制定并经一个公认机构的批准。认机构的批准。 说明说明:“:“协商一致协商一致”并不意味着一致同意，它是指：并不意味着一致同意，它是指：总体同意，利益相关方的任何重要一方对重大问题没有总体同意，利益相关方的任何重要一方对重大问题没有坚持反对，整个过程寻求考虑所有相关方的意见，并且坚持反对，整个过程寻求考虑所有相关方的意见，并且协调所有对立的争论。协调所有对立的争论。标准机构标准机构标准代号标准代号标准机构标准机构标准代号标准代号国际标准组织国际标准组织ISO ISO 1926/19471926/1947英国国家标准

11、英国国家标准BS BS 19061906国际电工委员会国际电工委员会IECIEC法国标准协会法国标准协会NFNF国际法定计量组织国际法定计量组织OIMLOIML德国标准协会德国标准协会DINDIN联合国经济委员会联合国经济委员会ECEECE日本工业标准日本工业标准JISJIS国际食品法典委员会国际食品法典委员会 CACCAC韩国标准协会韩国标准协会KSKS国际电信联盟国际电信联盟CCITTCCITT澳洲标准协会澳洲标准协会ASAS欧体标准化委员会欧体标准化委员会EN,HD,ENVEN,HD,ENV台湾标准台湾标准CNSCNS美国国家标准美国国家标准ANSI ANSI 19251925（ASA,

12、USASIASA,USASI）美国机械工程美国机械工程师学会标准师学会标准ASMEASME各国标准代号各国标准代号农业农业NYNY建材建材JCJC电力电力DLDL兵工民品兵工民品WJWJ水利水利SLSL测绘测绘CHCH商检商检SNSN石油化工石油化工SHSH林业林业LYLY机械机械JBJB商业商业SBSB民用航空民用航空MHMH轻工轻工QBQB汽车汽车QCQC通信通信YDYD铁路运输铁路运输TBTB纺织纺织FZFZ船舶船舶CBCB航天航天QJQJ地质矿产地质矿产DZDZ医药医药YYYY航空航空HBHB包装包装BBBB环境保护环境保护HJHJ卫生卫生WSWS交通交通JTJT外经贸外经贸 WMWM

13、物资管理物资管理WBWB化工化工HGHG电子电子SJSJ核工业核工业 EJEJ行业标准名称行业标准名称行业标准代号行业标准代号1.21.2 二、优先数系及优先数二、优先数系及优先数 优先数系和优先数是为协调、简化、统一各种技优先数系和优先数是为协调、简化、统一各种技术参数的数值而制订的一种科学的数值标准（十进制术参数的数值而制订的一种科学的数值标准（十进制几何级数）几何级数）勘误勘误：R10R10 ：q q1010= =1 1. .2525（1 1. .0000；1 1. .2525；1 1. .6060；2 2. .0000；2 2. .5050 3.15 3.15；4 4. .0000；5

14、 5. .0000；6 6. .3030；8 8. .0000；1010. .0000）优先数系的代号：优先数系的代号： 数系无限定范围：数系无限定范围：R5R5；R10R10；R20R20；R40R40 数系有限定范围：数系有限定范围： R10R10（1.251.25） 下限下限1.251.25 R20 R20（4545） 上限上限4545 R40 R40（7575300300） 下限下限7575上限上限300300 R80 R80（8080）含有项值含有项值8080并向两端无限延伸并向两端无限延伸被测对象被测对象：长度长度（线性尺寸线性尺寸）、）、角度角度、形状形状、相对位置相对位置、表面

15、粗糙度及螺纹表面粗糙度及螺纹、齿轮等几何参数齿轮等几何参数计量单位：计量单位：长度基本单位：米（长度基本单位：米（m m）常用单位常用单位: : 毫米（毫米（mmmm）、微米（微米（ m m）角度单位：弧度（角度单位：弧度（radrad）、微弧度（微弧度（ radrad） 度度（）、）、分分（）、）、秒秒（）测量方法：测量方法：测量精度：测量精度：被测几何量的测量结果与其真值相一致的被测几何量的测量结果与其真值相一致的程度程度 测量结果测量结果真值真值= =测量误差测量误差1.3 1.3 几何量测量基本知识几何量测量基本知识 一、测量值一、测量值1.3 1.3 几何量测量基本知识几何量测量基本

16、知识 二、长度量值的传递及量块二、长度量值的传递及量块米的由来：米的由来：1790年，以通过巴黎的地球子午线的四千万分之一 作为长度“米”的基准档案米尺档案米尺1880年，国际计量局X型铂铱合金国际米原器国际米原器（1875决定届，确定）1960年，第11届国际计量大会确定米的定义： 米的长度等于 原子的2P10 和5d5 能级 之间跃迁所对应的辐射在真空中的波长的 1650 763.73倍1983年，第17届国际计量大会通过了米的新定义86Kr米的定义米的定义：光在真空中于：光在真空中于1/2997924581/299792458秒的时间秒的时间 间隔内所传播的距离

17、。间隔内所传播的距离。 我国用我国用0.6330.633 m m氦氖激光辐射波长复现氦氖激光辐射波长复现 长度基准。长度基准。尺寸传递系统：尺寸传递系统：主基准（副基准）主基准（副基准）工作基准工作基准工作器具工作器具被测对象被测对象1 11010-9-9（19851985年年） 1 11010-17-17（目前目前）频率稳定度频率稳定度实物基准实物基准 自然基准自然基准 实物基准实物基准国家基准米尺国家基准米尺工作基准米尺工作基准米尺一等线纹尺一等线纹尺二、三等线纹尺二、三等线纹尺工程用刻线尺工程用刻线尺基准组量块基准组量块一等量块一等量块二等量块二等量块三等量块三等量块四等量块四等量块五等

18、量块五等量块工件工件基准谱线基准谱线光波干涉仪光波干涉仪超级光较仪接触式干涉仪接触式干涉仪光学比较仪测量仪器测量仪器量具与量规量具与量规刻线量具端面量具量块的精度量块的精度尺寸精度：尺寸精度： 中心长度精度中心长度精度平面平行精度：量块两侧面上任意点的垂平面平行精度：量块两侧面上任意点的垂 直距离对其中心长度之差的最大绝对值直距离对其中心长度之差的最大绝对值研合性：通过分子吸引力的粘合能力研合性：通过分子吸引力的粘合能力“级级”：制造精度制造精度 偏差偏差 长度变动量长度变动量“等等”：检定精度检定精度 测量的不确定度测量的不确定度 长度变动长度变动量量量块的量块的不确定度：不确定度：在规定条

19、件下测量时，由于测量误差的在规定条件下测量时，由于测量误差的 存在，对测量值不能肯定的程度。存在，对测量值不能肯定的程度。 * * * 量块按量块按“等等”使用修正了量块的制造偏差使用修正了量块的制造偏差，因此比按，因此比按“级级”使用使用精度高精度高计量器具分类：计量器具分类：基准量具基准量具：用来校对或调整计量器具或作为标准尺寸进用来校对或调整计量器具或作为标准尺寸进 行相对测量的量具行相对测量的量具。如如：量块量块、角度量块角度量块、 多面棱体、标准线纹刻度尺。多面棱体、标准线纹刻度尺。通用量具通用量具：将被测量转换成直接观测的指示值或等效信将被测量转换成直接观测的指示值或等效信 息的测

20、量工具息的测量工具。包括包括：游标类游标类、微动螺旋类微动螺旋类、 机械比较仪机械比较仪、光学量仪光学量仪、电动量仪电动量仪、气动量气动量 仪仪、微机化量仪。微机化量仪。极限量规极限量规：没有刻度，检验没有刻度，检验被测量被测量是否在极限偏差内是否在极限偏差内 确定是否合格的量具。如：塞规、卡规。确定是否合格的量具。如：塞规、卡规。检验夹具检验夹具：与计量器具配套使用的专用检验工具。与计量器具配套使用的专用检验工具。1.3 1.3 三、计量器具的技术指标三、计量器具的技术指标5. 5.灵敏度（灵敏度（k k）：）：计量器具示数装置对被测量变化的计量器具示数装置对被测量变化的 反应能力，也成放大

21、比。反应能力，也成放大比。 k=a/i ak=a/i a分度值；分度值；i i刻度间距刻度间距6. 6.测量力：测量力：计量器具与被测表面之间的接触力。要求计量器具与被测表面之间的接触力。要求 稳定、防止变形。稳定、防止变形。7. 7.示值误差：示值误差：计量器具与被测量真值之间的差值。其计量器具与被测量真值之间的差值。其 允许值可从使用说明书或检定规程中查得允许值可从使用说明书或检定规程中查得8. 8.示值变动性示值变动性9. 9.回程误差回程误差10.10.修正值修正值研究对象：研究对象：机械零部件的几何精度设计和检测原理。机械零部件的几何精度设计和检测原理。目的任务：目的任务：掌握互换性

22、、标准化的基本概念及与零部掌握互换性、标准化的基本概念及与零部 件件几何精度几何精度设计有关的术语和定义；设计有关的术语和定义； 基本掌握机械几何精度设计标准基本掌握机械几何精度设计标准的主要内的主要内 容、特点和应用原则，熟练查阅各种标准容、特点和应用原则，熟练查阅各种标准 规定资料；规定资料； 初步学会根据机器或零件使用要求，正确初步学会根据机器或零件使用要求，正确 设计几何量公差并正确地标注在图样上；设计几何量公差并正确地标注在图样上； 了解掌握各种典型的几何量检测方法，初了解掌握各种典型的几何量检测方法，初 步学会使用常用计量测试工具。步学会使用常用计量测试工具。基本理论：基本理论：

23、误差理论误差理论 理论研究方法：数理统计理论研究方法：数理统计教学参考书：教学参考书：机械精度设计基础机械精度设计基础 互换性与技术测量基础互换性与技术测量基础 公差与技术测量等公差与技术测量等特点特点：术语定义多术语定义多，符号代号多符号代号多，标准规定多标准规定多，经验解法经验解法 多多，内容多内容多，难记忆难记忆；从标准规定看从标准规定看, ,原则性强原则性强； 从工程应用看，灵活性大，初学者很难掌握。从工程应用看，灵活性大，初学者很难掌握。主线主线：各部分都是围绕着以保证互换性为主的精度设计各部分都是围绕着以保证互换性为主的精度设计 问题，介绍各种典型零件几何精度的概念、分析问题，介绍

24、各种典型零件几何精度的概念、分析 设计方法、论述检测规定等。设计方法、论述检测规定等。 学习时应注意归纳总结，理顺其中的内在联系，学习时应注意归纳总结，理顺其中的内在联系， 强调实践训练。强调实践训练。期末考试方式？期末考试方式？口试操作口试操作、笔试笔试( (实践实践）第二章第二章 尺寸精度尺寸精度尺寸精度设计尺寸精度设计：主要研究线形尺寸主要研究线形尺寸（有配合要求的 孔与轴）的的公差、极限与配合公差、极限与配合配合配合：尺寸相同的圆柱结合（包括平行平面结合）的 使用要求用作相对运动副转动或移动,准确、灵活间隙配合间隙配合用作固定连接形成一体，扭矩过盈配合过盈配合用作定位可拆卸连接同轴，扭

25、矩?过渡配合过渡配合机械零件机械零件几何精度几何精度尺寸精度尺寸精度形状和位置精度形状和位置精度表面精度表面精度(表面粗糙度表面粗糙度)GB/T1800.1-1997GB/T1800.1-1997极限与配合极限与配合 基础基础 第第1 1部分：词汇部分：词汇GB/T1800.2-1998GB/T1800.2-1998极限与配合极限与配合 基础基础 第第2 2部分：公差、部分：公差、 偏差和配合的基本规定偏差和配合的基本规定GB/T1800.3-1998GB/T1800.3-1998极限与配合极限与配合 基础基础 第第3 3部分：标准公部分：标准公 差和基本偏差数值表差和基本偏差数值表GB/T1

26、800.4-1999GB/T1800.4-1999极限与配合极限与配合 标准标准 第第4 4部分：公差等部分：公差等 级和孔、轴的极限偏差表级和孔、轴的极限偏差表GB/T1801-1999 GB/T1801-1999 极限与配合极限与配合 公差带和配合的选择公差带和配合的选择GB/T1804-2000 GB/T1804-2000 一般公差一般公差 未注公差的线性和角度未注公差的线性和角度 尺寸的公差尺寸的公差 2.1 基本术语及定义一、孔和轴的定义：二、有关尺寸的术语和定义三、有关偏差和公差的术语及定义四、有关配合的术语及定义五、基准制GB/T1800；GB/T1801；GB/T1804极限与

27、配合标准极限与配合标准国际公差制国际公差制等效采用ISO标准如ISO286（互换性、交流）2.1 2.1 基本术语及定义基本术语及定义勘误勘误：2.1 2.1 一一、1.1.基本尺寸定义基本尺寸定义：用符号用符号D D表示表示 附表附表8 82 2： 6 623 23 26264. 4. 标准公差标准公差 GB/T1800.3-1998GB/T1800.3-1998（附表（附表2-22-2）P P1671675. 5. 基本偏差基本偏差 GB/T1800.3-1998GB/T1800.3-1998（附表（附表2-32-3）P P168168 （附表（附表2-42-4）P P170170 2.1

28、 2.1 五、基准制五、基准制 德国德国 DINDIN 基孔制基孔制 图图2-7 2-7 基孔制配合基孔制配合 P P1313 基轴制基轴制 图图2-8 2-8 基轴制配合基轴制配合 P P1414注注：2.1 2.1 三、三、2.2.尺寸公差尺寸公差 T TD D=T=Th h=D=DmaxmaxD Dminmin=ES=ESEI EI T Td d=T=Ts s=d=dmaxmaxd dminmin=es=eseiei尺寸公差带的绘制方法尺寸公差带的绘制方法 5050+0.025+0.025 + +0 00.0090.0090.0250.025基本尺寸：基本尺寸：mmmm偏差尺寸：偏差尺寸

29、：mmmm 50mm50mm+25+259 92525基本尺寸：基本尺寸：mmmm偏差尺寸：偏差尺寸： m m + +0 02.2 2.2 极限与配合国家标准的构成极限与配合国家标准的构成 一、标准公差系列一、标准公差系列标准公差标准公差：是指大小已经标准化的公差值是指大小已经标准化的公差值 （确定的公差带宽度）（确定的公差带宽度）误差误差 加工方法、生产条件、基本尺寸加工方法、生产条件、基本尺寸TTf f 加工加工+f +f 测量测量公差计算表达式（试验统计）：公差计算表达式（试验统计）： T=aT=ai=ai=af f(D)(D) a a公差等级系数（公差单位数）公差等级系数（公差单位数）

30、 i i标准公差因子（公差单位）标准公差因子（公差单位）,i=,i=f f(D)/(D)/( m m) ) D D基本尺寸的几何平均值基本尺寸的几何平均值(mm)(mm)标准公差代号：标准公差代号：IT IT (ISO Tolerance)(ISO Tolerance)更正更正：标准公差计算公式：标准公差计算公式 D500mmD500mm当当 D500mm D500mm 时时当当 D D在在500 500 3150mm3150mm时时DDi001.045.031.2004.0DI标准公差因子与零件尺寸的关系标准公差因子与零件尺寸的关系2.12.1i iD/mmD/mmi i(I)/(I)/(

31、m m) )I I5005000.004D0.004D加工误差加工误差 测量误差测量误差2.22.2、二、基本偏差二、基本偏差系列系列2.22.2、二、二、2 2、基本偏差系列特征、基本偏差系列特征 孔：孔：J JZCZC基本偏差为基本偏差为 ES ES （多为负值）（多为负值） 轴：轴：j j zczc 基本偏差为基本偏差为 eiei （多为正值）（多为正值） 基本偏差是确定公差带位置的唯一参数，基本偏差是确定公差带位置的唯一参数， 除去除去J JS S、jsjs、J J、j j、K K、k k、M M、N N、P P以外以外, , 原则上讲基本偏差与公差等级无关原则上讲基本偏差与公差等级无

32、关 补充：补充：J J6J J6、J7J7、J8J8 J JS SJ J j j5 j j5、j6j6、j7j7、j8j8 j js s jj近似对称近似对称趋势趋势2.2 2.2 二、二、2. 2.孔基本偏差的确定孔基本偏差的确定一般规则：同种配合中，孔与轴的基本偏差相对零线一般规则：同种配合中，孔与轴的基本偏差相对零线 完全对称完全对称，即两者基本偏差的绝对值相等即两者基本偏差的绝对值相等， 符号相反。符号相反。 EI=-es EI=-es ； ES=-eiES=-ei特例：特例：D3D3500mm500mm的基孔制或基轴制的配合中的基孔制或基轴制的配合中 标准公差等级标准公差等级IT8I

33、T8的的K K、M M、N N种的过渡配合种的过渡配合 IT7IT7的的P PZCZC种的过盈配合种的过盈配合 （某一公差等级的孔与更精一级的轴配合（某一公差等级的孔与更精一级的轴配合） 孔的基本偏差应附加孔的基本偏差应附加 =IT=ITn n-IT-ITn-1 n-1 D3D3500mm500mm，标准公差等级，标准公差等级IT8IT8的的N N种的种的 过盈配合过盈配合, , 孔的基本偏差孔的基本偏差 ES=0ES=0图图2 21111孔孔、轴轴基本偏差换算基本偏差换算的特殊规则的特殊规则（P19P19）要求具有同等要求具有同等的间隙或过盈的间隙或过盈 为保证孔与轴加工工艺的等价性，标准规

34、定为保证孔与轴加工工艺的等价性，标准规定孔与精一级轴配合的换算原则：孔与精一级轴配合的换算原则： eiei基孔基孔-ei-ei基孔基孔ITIT(n(n1)1)=ES=ES基轴基轴ITITn nITITn neiei基孔基孔=ES=ES基轴基轴ITIT(n(n1)1)T Td d=IT=IT(n(n1)1)轴轴孔孔孔孔轴轴 eieiESES基轴基轴ESEST TD D=IT=ITn nT Td d=IT=IT(n(n1)1)T TD D=IT=ITn nD D Y Yminmin基孔基孔 = Y= Yminmin基轴基轴 ；Y Yminmin基孔基孔=ES=ES基孔基孔-ei-ei=T=TD D

35、-ei-ei基孔基孔 ；Y Yminmin基轴基轴=ES=ES基轴基轴-ei-ei=ES=ES基轴基轴+ +T Td dESES基轴基轴= -T= -Td d-ei-ei基孔基孔+T+TD D=-ei=-ei基孔基孔+IT+ITn n-IT-IT(n-1)(n-1)= -ei= -ei基孔基孔+ + =ES =ES（计算值）（计算值）+ + ； = IT = ITn n- IT- IT(n-1)(n-1) 2.2 2.2 五、五、常用尺寸孔、轴公差与配合的选择常用尺寸孔、轴公差与配合的选择（三）（三） 尺寸精度设计尺寸精度设计在满足使用要求的在满足使用要求的前提下前提下 ，获得最佳，获得最佳技

36、术经济效益技术经济效益选择原则：选择原则：基准制基准制标准公差等级标准公差等级配合种类配合种类选择选择计算法计算法实验法实验法类比法类比法相关理论知识相关理论知识计算公式计算公式极限间隙极限间隙（过盈）（过盈） 极限极限尺寸尺寸配合配合代号代号 用于对产品质量、用于对产品质量、性能影响较大的重性能影响较大的重要配合要配合大量大量实验实验极限极限配合配合尺寸尺寸费时、费时、费力、费力、费用高费用高借鉴同类产品借鉴同类产品或相关资料或相关资料极限尺寸极限尺寸配合种类配合种类比较比较分析分析0 01 12 20.005 0.02 0.05 0.1 mm0.005 0.02 0.05 0.1 mm相对

37、成本相对成本研磨研磨磨削磨削车削车削冷拔冷拔相对成本与公差的关系相对成本与公差的关系废品率与公差的关系废品率与公差的关系在充分满足使用要求的前提下，考虑工艺可在充分满足使用要求的前提下，考虑工艺可能性，尽量选用精度等级较低的公差等级。能性，尽量选用精度等级较低的公差等级。公差等级公差等级选择原则选择原则：标准公差等级的选择标准公差等级的选择0.03 0.060.03 0.06 0.09 0.09 T/mmT/mm6 62 20 0废品率废品率 %使用性能使用性能加工经济性加工经济性 2.2 2.2 五、五、常用尺寸孔、轴公差与配合的选择常用尺寸孔、轴公差与配合的选择一、标准公差系列一、标准公差

38、系列 标准公差：是指大小已经标准化的公差值标准公差：是指大小已经标准化的公差值 （确定的公差带宽度）（确定的公差带宽度）二、基本偏差系列二、基本偏差系列（确定的公差带的位置）（确定的公差带的位置）基本偏差：靠近零线或位于零线的那个极限偏差基本偏差：靠近零线或位于零线的那个极限偏差基本偏差系列：分类、由来、性质、特征基本偏差系列：分类、由来、性质、特征三、尺寸公差、配合的代号、标注三、尺寸公差、配合的代号、标注四、极限偏差的确定四、极限偏差的确定 轴的极限偏差轴的极限偏差 等精度等精度 一般性一般性 孔的极限偏差孔的极限偏差 不等精度不等精度 特殊性特殊性?基孔制基孔制基轴制基轴制极限与配合国家

39、标准极限与配合国家标准基本术语及定义基本术语及定义第二章第二章 尺寸精度尺寸精度常用尺寸孔、轴公差与配合的选择常用尺寸孔、轴公差与配合的选择一、孔、轴公差带：任意、一般、常用、优先一、孔、轴公差带：任意、一般、常用、优先 二、孔、轴配合种类、代号：常用、优先二、孔、轴配合种类、代号：常用、优先 三、尺寸精度的设计三、尺寸精度的设计 基准制选择基准制选择 ：基孔制、基轴制基孔制、基轴制 公差等级的选择公差等级的选择 配合代号的选择配合代号的选择一般公差尺寸的极限偏差一般公差尺寸的极限偏差（线性尺寸的未注公差）（线性尺寸的未注公差）精密级、中等级、粗糙级、最粗级精密级、中等级、粗糙级、最粗级光滑工

40、件尺寸的检验光滑工件尺寸的检验安全裕度安全裕度满足使用要求；满足使用要求；优先；精度优先；精度作业：作业：2 29 P409 P40已知：基本尺寸、基准制、最大间隙、最小间隙、已知：基本尺寸、基准制、最大间隙、最小间隙、 最大过盈、最小过盈最大过盈、最小过盈 求：求： ？= =标准公差等级、公差带代号、极限偏差标准公差等级、公差带代号、极限偏差解：分析解：分析 通常：基本尺寸通常：基本尺寸 配合种类配合种类基准制基准制 标准公差等级标准公差等级公差带代号公差带代号 基本偏差种类基本偏差种类基本偏差代号基本偏差代号 极限偏差极限偏差最大间隙（过盈）、最小间隙最大间隙（过盈）、最小间隙查表查表逆运

41、算：逆运算： 基本尺寸基本尺寸间隙（过盈）间隙（过盈）基准制基准制公差等级公差等级配合种类配合种类极限偏差极限偏差由2-10式 ITD+ITd= XmaxXmin=64 (m )GB/T1800.3 IT8D+IT7d =39+25=64 (m ) 基孔制 EI=0由2-4式 es= EIXmin=025=25 (m )由2-2式 ei= esIT7d=2525=50 ( m )由2-3式 ES= eiXmax=50+89=+39 ( m )h6()N7(20)s6()H7(010)f7()H8(400013. 0007. 0028. 0093. 0071. 00.0350025. 0050.

42、 00.0390025. 0050. 0039. 004040轴孔GB/T1800.3（1）D=40mm, Xmax=+89 m, Xmin=+25 m, 基孔制由2-12式 ITD+ITd= Xmax Ymax =34 (m )GB/T1800.3-1998 IT7D+IT6d =21+13=34 (m ) 基轴制 es =0由2-2式 ei=es IT6d=0 13 = 13 ( m )由2-3式 ES=Xmax ei=613 =7 ( m )由2-7式 EI = Ymax es=28 0= 28 (m )h6()N7(200013. 0007. 0028. 00013.0007.0028

43、.020:20:轴孔（3）D=20mm, Xmax=+6 m, Ymax =28 m, 基轴制由GB/T1800.3-1998孔的基本偏差数值查得：在1824尺寸段；N种、IT8：ES=15+=15+8=7；（IT7）=8第三章 形状和位置精度3.1 概述一、形状和位置误差的产生及影响图样零件理想几何体实际零件：尺寸、形状和位置偏差 加工工艺系统过程干扰影响零件使用： 功能要求 配合性质 正确装配AA三、形位公差的特征及形位公差带三、形位公差的特征及形位公差带形位公差带：形位公差带：限制实际被测要素变动的区域限制实际被测要素变动的区域（图示法）（图示法）形位公差带特征：形位公差带特征：形状形状

44、 被测被测 结构特征结构特征方位（方向和位置）方位（方向和位置） 要素要素 功能要求功能要求大小大小 用形位公差带的宽度或直径表示用形位公差带的宽度或直径表示 （线性值线性值）零件合格条件零件合格条件：被测实际要素在形位公差带变动的被测实际要素在形位公差带变动的 区域内区域内形位公差：形位公差： 允许的变动量允许的变动量被测被测 理想理想要素要素 要素要素实际形状实际形状实际位置实际位置二、形位公差的研究对象二、形位公差的研究对象 “ “几何要素几何要素”3.2 形位公差的标注方法形位公差的简化标注形位公差的简化标注( (补充补充) )： EMRL 5 A A10.1 ()0.1 ()0.1

45、( )0.1 ( )503.3 3.3 形位公差带形位公差带 一、形状公差带和轮廓度公差带一、形状公差带和轮廓度公差带 形状公差形状公差 实际单一被测要素实际单一被测要素 无基准无基准 形状公差只有形状和大小的要求形状公差只有形状和大小的要求; ; 而无方向和位置的要求而无方向和位置的要求直线度公差：直线度公差：用以限制给定平面内或用以限制给定平面内或 空间直线的形状误差空间直线的形状误差平面度公差：平面度公差：用以限制被测实际平面用以限制被测实际平面 的形状误差的形状误差3.2 3.2 形位公差的标注方法形位公差的标注方法被测被测、基准要素基准要素3.1 3.1 概述概述 产生及影响；特征；

46、产生及影响；特征；GB/T1182GB/T11821996 1996 圆度公差：圆度公差：用以限制回转表面（如：圆柱用以限制回转表面（如：圆柱 面、圆锥面、球面等）的径向面、圆锥面、球面等）的径向 截面轮廓的形状误差截面轮廓的形状误差圆柱度公差：圆柱度公差：用以限制被测实际圆柱面的用以限制被测实际圆柱面的 形状误差形状误差线轮廓度公差：线轮廓度公差：用以限制平面曲线（或曲用以限制平面曲线（或曲 截面轮廓）的形状误差截面轮廓）的形状误差面轮廓度公差：面轮廓度公差：用以限制一般曲面的形状用以限制一般曲面的形状 误差误差 注：注：当有基准要求时，理论正确几何形状当有基准要求时，理论正确几何形状 的曲

47、线或曲面是相对于基准而言的曲线或曲面是相对于基准而言二、定向公差带二、定向公差带 定向公差：定向公差：实际关联要素的方向相对与基准实际关联要素的方向相对与基准 的理想方向的允许变动量的理想方向的允许变动量平行度公差：平行度公差：用以限制被测要素对基准要用以限制被测要素对基准要 素相平行的误差素相平行的误差 4 4种情况：种情况：面对面、面对线、线对线、面对面、面对线、线对线、 线对面线对面 （P42P42）垂直度公差：垂直度公差：用以限制被测要素对基准要用以限制被测要素对基准要 素相垂直的误差素相垂直的误差倾斜度公差：倾斜度公差：用以限制被测要素对基准要素用以限制被测要素对基准要素 有夹角（有

48、夹角（0 00 0 90900 0）的误差）的误差 ( (线值线值) )三、定位公差带三、定位公差带定位公差：定位公差：被测要素由基准要素和理论尺寸确被测要素由基准要素和理论尺寸确 定的理想位置上所允许的变动量定的理想位置上所允许的变动量位置度公差：位置度公差：用以限制被测点、线（直线）用以限制被测点、线（直线） 面（平面）的实际位置对其理面（平面）的实际位置对其理 想位置的允许变动量想位置的允许变动量同轴度公差：同轴度公差：用以限制被测要素的轴线对基用以限制被测要素的轴线对基 准要素的轴线的同轴位置误差准要素的轴线的同轴位置误差对称度公差：对称度公差：用以限制被测要素中心线（或用以限制被测要

49、素中心线（或 中心平面）对基准要素中心线中心平面）对基准要素中心线 （或中心平面）的共线性（或共（或中心平面）的共线性（或共 面性）的误差面性）的误差四、跳动公差带四、跳动公差带跳动公差：跳动公差：是按特定的测量方法定义的位置是按特定的测量方法定义的位置 公差项目公差项目 被测要素被测要素 轮廓要素轮廓要素 基准要素基准要素 轴线轴线圆跳动：圆跳动：是指被测实际要素绕基准轴线作是指被测实际要素绕基准轴线作 无轴向移动无轴向移动回转一周时，由回转一周时，由固定固定 指示表在给定方向上测得的最大指示表在给定方向上测得的最大 与最小读数之差与最小读数之差 圆跳动公差：圆跳动公差：是指上述测量所允许的

50、最大是指上述测量所允许的最大 跳动量跳动量全跳动公差：全跳动公差： 是指被测实际要素绕基准轴线作无是指被测实际要素绕基准轴线作无 轴向移动连续多周回转，同时指示表作轴向移动连续多周回转，同时指示表作 平行或垂直于基准轴线的直线移动时，平行或垂直于基准轴线的直线移动时， 在整个表面上所允许的最大跳动量。在整个表面上所允许的最大跳动量。3.4 3.4 公差原则公差原则GB/T4249-1996 GB/T4249-1996 ISO 8015ISO 8015GB/T16671-1996 GB/T16671-1996 形状和位置公差形状和位置公差 最大实体要求、最大实体要求、 最小实体要求和可逆要求最小

51、实体要求和可逆要求 ISO 2692:1996ISO 2692:19963.4 3.4 公差原则公差原则公差原则：公差原则：处理尺寸公差与形位公差之间处理尺寸公差与形位公差之间 关系的规定关系的规定零件的同一几何要素零件的同一几何要素尺寸公差要求尺寸公差要求形位公差要求形位公差要求独立原则独立原则相关要求相关要求包容要求包容要求最大实体要求最大实体要求最小实体要求最小实体要求零形位公差零形位公差可逆要求可逆要求最大实体状态：孔或轴具有材料量为最多时的状态最大实体状态：孔或轴具有材料量为最多时的状态最小实体状态：孔或轴具有材料量为最少时的状态最小实体状态：孔或轴具有材料量为最少时的状态一、名词术

52、语一、名词术语内接的最大理想轴Da孔的体外作用尺寸孔的体外作用尺寸D Dfefedad dfefe外接的最小理想孔轴的体外作用尺寸轴的体外作用尺寸dfe=da + fDfe=Daf在结合面全长上，与在结合面全长上，与 外接的外接的 理想理想 的尺寸的尺寸D Dfefe： 实际孔实际孔 最大最大 轴轴d dfefe： 实际轴实际轴 最小最小 孔孔边界：为了控制被测要素的实际尺寸和形位误差的 综合结果而规定的允许极限。 由设计给定的具有理想形状的极限包容面。 实际轴的极限包容面为具有理想形状的孔表面 实际孔的极限包容面为具有理想形状的轴表面边界尺寸：上述极限包容面的直径或距离最大实体边界：边界尺寸

53、为最大实体尺寸的边界最大实体实效边界：边界尺寸为最大实体实效尺寸 的边界注： da、 Da 轴、孔的实际尺寸 t 形位公差 f 形位误差实体状态 实体边界最大实体尺寸： dM=dmax DM=Dmin最小实体尺寸： dL=dmin DL=Dmax最大实体实效尺寸:dMV=dM +t DMV=DMt最小实体实效尺寸:dLV=dL t DLV=DL +t体外作用尺寸： dfe=da +f Dfe=Daf dfe dMV Dfe DMV(轴) （孔）3.4 3.4 二、相关要求二、相关要求1. 1.包容要求包容要求适用于适用于单一要素单一要素，如圆柱表面或两平行表面，如圆柱表面或两平行表面包容要求包

54、容要求：设计时，应用最大实体边界来控制被测：设计时，应用最大实体边界来控制被测 要素的要素的实际尺寸和形状误差实际尺寸和形状误差的的综合结果综合结果 目的：目的：有配合的轴有配合的轴、孔不受形状误差影响孔不受形状误差影响，保证保证 配合性质不变配合性质不变，适用于重要适用于重要（精密精密）配合配合包容要求合格条件包容要求合格条件： 被测要素的实际轮廓不得超出最大实体边界被测要素的实际轮廓不得超出最大实体边界 被测要素的实际尺寸不得超出最小实体尺寸被测要素的实际尺寸不得超出最小实体尺寸 边界边界E E孔和轴的极限尺寸判断原则（泰勒原则）： 包容要求常用于有比较重要的配合要求的场合，若配合的轴、孔

55、均采用包容要求，则不会因为轴、孔的形状误差影响配合性质（T尺寸T形状Xmin 或 ）dfe dM da dLdfe =da +f dM= dmax da dL = dmin 对于轴的合格条件：Dfe DMDa DLDfe=Da f DM=Dmin Da DL =Dmax对于孔的合格条件：3.1 3.1 概述概述一、形状和位置公差的产生及影响一、形状和位置公差的产生及影响二、形位公差的特征二、形位公差的特征3.2 3.2 形位公差的标注方法形位公差的标注方法严格按严格按GB/T1182GB/T1182规定执行规定执行 ( (形位公差带形状形位公差带形状) )3.3 3.3 形位公差带形位公差带一

56、、形状公差带一、形状公差带形状公差：形状公差：直线度直线度 平面度平面度 圆度圆度 圆柱度圆柱度轮廓度：轮廓度：线轮廓度线轮廓度 面轮廓度面轮廓度复复 习习3.3 3.3 形位公差带形位公差带平行度公差平行度公差垂直度公差垂直度公差倾斜度公差倾斜度公差二、定向公差带二、定向公差带三、定位公差带三、定位公差带位置度公差位置度公差同轴度公差同轴度公差对称度公差对称度公差圆跳动公差圆跳动公差全跳动公差全跳动公差四、跳动公差带四、跳动公差带内接的最大理想轴Da孔的体外作用尺寸孔的体外作用尺寸D Dfefedad dfefe外接的最小理想孔轴的体外作用尺寸轴的体外作用尺寸dfe=da + fDfe=Da

57、f在结合面全长上，与在结合面全长上，与 外接的外接的 理想理想 的尺寸的尺寸D Dfefe： 实际孔实际孔 最大最大 轴轴d dfefe： 实际轴实际轴 最小最小 孔孔3.4 3.4 公差原则公差原则二、独立原则二、独立原则零部件的尺寸公差与形位公差无关零部件的尺寸公差与形位公差无关（图样上无特殊标注）图样上无特殊标注） 设计中遵循的基本原则，其使用得最多设计中遵循的基本原则，其使用得最多。（一般用于尺。（一般用于尺 寸精度与形位精度差别大，或定位精度要求高的场合）寸精度与形位精度差别大，或定位精度要求高的场合） 一、名词术语一、名词术语: :实体状态实体状态 实体边界实体边界最大实体尺寸：最

58、大实体尺寸： d dM M=d=dmaxmax D DM M=D=Dminmin最小实体尺寸：最小实体尺寸： d dL L=d=dminmin D DL L=D=Dmaxmax最大实体实效尺寸最大实体实效尺寸:d:dMVMV=d=dM M + +t t D DMVMV=D=DM Mt t最小实体实效尺寸最小实体实效尺寸:d:dLVLV=d=dL L t t D DLVLV=D=DL L + +t t体外作用尺寸：体外作用尺寸： d df fe e=d=da a+ +f f D Dfefe=D=Da af f( (轴轴) ) （孔）（孔）3.4 3.4 三、相关要求三、相关要求1.1.包容要求包

59、容要求：适用于：适用于单一要素。单一要素。设计时用最大实体边设计时用最大实体边 界来控制被测要素的界来控制被测要素的实际尺寸和形状误实际尺寸和形状误 差差的的综合结果综合结果。 适用于配合公差较小的重要适用于配合公差较小的重要（精密精密）配合配合 合格条件合格条件： E Ed da a + +f f ddmaxmax ; d; da addminminD Da af fDDminmin ；D Da aDDmaxmax作用：作用：若配合的轴、孔均采用包容要求，则不若配合的轴、孔均采用包容要求，则不 会因为轴、孔的形状误差影响会因为轴、孔的形状误差影响配合性质配合性质 （ X Xminmin 或或

60、Y Ymaxmax ）。合格条件合格条件: :2. 2. 最大实体要求最大实体要求： MM适用于适用于中心要素中心要素，同时，同时适用于适用于被测要素被测要素和和基基准要素准要素。应用最大实体实效边界来控制被测。应用最大实体实效边界来控制被测要素的实际尺寸和形位误差的要素的实际尺寸和形位误差的综合结果综合结果。d da a + +f fddmaxmax + +t t；d dmaxmaxd da ad dminminD Da af fDDminmint t；D DminminDDa aDDmaxmax3. 3. 可逆要求：可逆要求： 当被测中心要素采用最大实体要求，而其形当被测中心要素采用最大实