汽车机械基础第三版课件：项目八 互换性与技术测量

1、项目八 互换性与技术测量学习任务一 尺寸公差与配合 学习任务二 形状与位置公差 学习任务三 表面结构要求 学习任务一 尺寸公差与配合 任务描述：汽车是复杂的零件组合体，在长期使用的过程中，汽车上的零件容易损坏而影响汽车的使用性能，一旦出现这种情况，人们就会将车送到修理厂，直接换上一个新的零件，然后就可以正常工作，而不需要根据损坏的零件尺寸重新加工制造该零件，是什么在起作用？学习目标：了解互换性的作用掌握公差与配合的基本术语与定义熟悉公差与配合标准熟悉公差与配合的标注 一、互换性及其作用互换性应同时具备两个条件：一是不需挑选、不经修理就能装配；二是装配以后能满足使用要求。 互换性为生产的专业化创

2、造了条件，促进了自动化生产的发展，有利于降低产品成本，缩短设计和生产周期，从而提高生产率，提高产品质量，保证机器工作的连续性和持久性，同时给机器的维修带来极大地方便 。二、公差与配合基本术语1.孔和轴（1）孔：孔是指工件的圆柱形内表面，孔的直径尺寸用D表示。（2）轴：轴是指工件的圆柱形外表面，轴的直径尺寸用d表示。 2.尺寸的基本术语（1）尺寸：用特定单位表示长度值的数值，如长度、宽度、直径、深度等。（2）公称尺寸：由设计给定的尺寸值称为公称尺寸，如20。 （3）实际尺寸：实际存在的尺寸，一般通过采用测量所得的尺寸来代替。由于存在测量误差，实际尺寸并非被测尺寸的真值，（4）极限尺寸：允许尺寸变

3、化的两个界限值称为极限尺寸。两个界限值中较大的一个称为上极限尺寸（20.013）；较小的一个称为下极限尺寸（19.992）。孔和轴的最大、下极限尺寸分别以Dmax、Dmin，dmax、dmin表示，如图8-1-1所示。3.尺寸偏差、公差及公差带 （1）尺寸偏差(简称偏差)：某一极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差。上极限尺寸和下极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差，分别称为上极限偏差和下极限偏差孔的上极限偏差和下极限偏差分别用ES和EI表示；ES=Dmax-D、EI=Dmin-D；轴的上极限偏差和下极限偏差分别用es和ei表示es=dmax-d、ei=dmin-d （2）尺寸公差：允许尺寸的变动量。它

4、等于上极限尺寸与下极限尺寸之差20.013-19.992=0.021；也等于上极限偏差与下极限偏差之代数差的绝对值。孔和轴的公差分别用TD和Td表示 TD=|Dmax-Dmin|=|ES-EI| Td=|dmax-dmin|=|es-ei| 公差与偏差的比较偏差可以为正值、负值或零，而公差则一定是正值。极限偏差用于限制实际偏差，而公差用于限制误差。对于单个零件，只能测出尺寸“实际偏差”，而对于数量足够多的一批零件，才能确定尺寸误差。偏差取决于加工机床的调整（如车削时进刀的位置），不反映加工的难易，而公差表示制造精度，反映加工难易程度。极限偏差主要反映公差带位置，影响配合松紧程度，而公差反映公差

5、带大小，影响配合精度。 （3）零线和公差带：图8-1-2表明了公称尺寸相同、相互配合的孔和轴之间极限尺寸、偏差与公差的相互关系。为了便于分析，一般将尺寸公差与公称尺寸的关系，按放大比例画成简图，称为公差带图。（4）零线：公差带图中确定偏差的一条基准线，即零偏差线。通常以零线表示公称尺寸，零线以上为正偏差，零线以下为负偏差。（5）公差带：由代表上、下极限偏差的两条直线限定的一个区域。上、下极限偏差的距离应成比例，公差带方框的左右长度可任意确定。一般用斜线表示孔的公差带；加点表示轴的公差带。4.标准公差和基本偏差 公差带由标准公差和基本偏差两个基本要素确定的。标准公差确定公差带的大小；基本偏差确定

6、公差带的位置。（1）标准公差：由国家标准规定的，用以确定公差带大小的任一公差。标准公差分为2 0个等级，即IT01、IT0、IT1IT18。IT表示标准公差，阿拉伯数字表示公差等级，它是反映尺寸精度的等级。IT01公差值最小，精度最高；ITl8公差值最大，精度最低。 （2）基本偏差国家标准规定用以确定公差带相对于零线位置的上极限偏差或下极限偏差，称为基本偏差。一般是指靠近零线的那个偏差。国家标准规定了孔、轴各28个基本偏差，它的代号用字母表示，大写为孔，小写为轴。在26个字母中，除去容易与其他混淆的五个字母：I、L、O、Q、W(I、l、o、q、w)，再加上7个用两个字母表示的代号(CD、EF、

7、FG、JS、ZA、ZB、ZC和cd、ef、fg、js、za、zb、zc) 对于轴：ah的基本偏差为上极限偏差es，其绝对值依次减小；jzc的基本偏差为下极限偏差ei，其绝对值逐渐增大。 对于孔：AH的基本偏差为下极限偏差EI，其绝对值依次减小；JZC的基本偏差为上极限偏差ES，其绝对值依次增大。H和h的基本偏差为零。 轴、孔的基本偏差数值可查附录B-2和B-3 孔和轴的公差带代号由基本偏差代号和公差等级代号组成 5.配合配合是指公称尺寸相同且相互结合的孔和轴的公差带之间的关系。国家标准将配合分为3大类： 1）间隙配合孔的公差带完全在轴的公差带之上，任取其中一对孔和轴相配都成为具有间隙的配合(包

8、括最小间隙为零) 。孔的上极限尺寸减轴的下极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，即 孔的下极限尺寸减轴的上极限尺寸所得的代数差称为最小间隙，即 配合公差(或间隙公差)是允许间隙的变动量等于最大间隙与最小间隙的代数差的绝对值，也等于相互配合的孔公差与轴公差之和。配合公差 2）过盈配合：孔的公差带完全在轴的公差带之下，任取其中一对孔和轴相配都成为具有过盈的配合(包括最小过盈为零) 。孔的下极限尺寸减轴的上极限尺寸所得的代数差称为最大过盈 。孔的上极限尺寸减轴的最小极限尺小所得的代数差称为最小过盈 。配合公差(或过盈公差)是允许过盈的变动量。它等于最小过盈与最大过盈之代数差的绝对值，也等于相互配合的孔公

9、差与轴公差之和，即 例8-1-1 已知一对配合的孔轴的尺寸分别为：孔 ，轴 ，求 、 及 。 3）过渡配合：孔和轴的公差带相互交叠，任取其中一对孔和轴配合，可能具有间隙，也可能存在过盈配合。 在过渡配合中，其配合的极限情况是最大间隙与最大过盈。配合公差等于最大间隙与最大过盈之代数差的绝对值，也等于相互配合的孔与轴公差之和，即 （2）配合的基准制国家标准规定了两种基准制：1）基孔制：基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带构成各种配合的制度称为基孔制。在同一公称尺寸的配合中，基孔制是将孔的公差带位置固定，通过变动轴的公差带位置，得到各种不同的配合 。2）基轴制：基本偏差一定的轴的公

10、差带，与不同基本偏差的孔的公差带构成各种配合的制度称为基轴制。在同一公称尺寸的配合中，基轴制是将轴的公差带位置固定，通过变动孔的公差带位置，得到各种不同的配合 基孔制配合的孔为基准孔，其代号为H。标准规定的基准孔的基本偏差(下极限偏差)为零。基轴制配合的轴为基准轴，其代号为h。标准规定的基准轴的基本偏差(上极限偏差)为零。 三、公差与配合的标注及查表在零件图上标注公差有3种形式：（1）标注公差带的代号 （2）标注极限偏差（3）同时标注公差带代号和相应极限偏差，这时偏差数值应加括号 。1.零件图中的标注2.装配图中的标注（1）标注公差代号。在公称尺寸的右边，用分数形式注出，分子为孔的公差带代号，

11、分母为轴的公差代号。对于基孔制的基准孔基本偏差用H表示；对于基轴制的基准轴基本偏差用h表示。（2）标注极限偏差，尺寸线的上方为孔的极限偏差，尺寸线的下方为轴的极限偏差。3.查表方法 （1）18H7/p6是基孔制配合，其中H7是基准孔的公差带代号，p6是与之相配合的轴的公差带代号。18H7，基准孔的极限偏差可由附录B中表B-5所示孔的极限偏差数值表查得。通过表中公称尺寸从大于14至18的行与公差带H7的列相交查得 （单位是m，标在图样中要改单位为mm)，这就是基准孔的上、下极限偏差，所以18H7可以写成 。18p6，与之配合的轴的极限偏差可由附录B中表B-4所示轴的极限偏差数值表查得。通过表中公

12、称尺寸从大于14至18的行与公差带p6的列相交查得 (单位是um，标在图样中要改单位为mm)，这就是与之配合的轴的上、下极限偏差，所以18p6可以写成 四、尺寸公差与配合的选用基准制的选择基准制的选择应从结构、工艺和经济性等方面综合考虑，并遵循以下原则。一般情况下应优先选用基孔制；因为一般孔比轴难加工，并且通常用定值刀具和定值量具加工。为减少定值刀具和定值量具的规格和数量，降低成本，应优先选用基孔制。 （2）特殊情况应选用基轴制；采用冷拉圆钢作轴（不经切削加工），此时采用基轴制可避免冷拉圆钢的尺寸规格过多。加工尺寸小于1mm的精密轴比同级孔要困难，此时采用基轴制较经济。当同一轴与公称尺寸相同的

13、几个孔相配合，且配合性质不同的情况下，应考虑采用基轴制。 （3）以标准件为基准件来确定采用基孔制还是基轴制，基准制的选用与使用要求无关，而与加工、制造有关。滚动轴承内圈与轴的配合应采用基孔制，滚动轴承的外圈与外壳孔的配合应采用基轴制。（4）为满足配合的特殊要求，允许采用任一孔、轴公差带组成的非基准制配合。2.公差等级选用原则在充分满足使用要求的前提下，考虑工艺的可能性，尽量选用较低的公差等级。例8-1-2 有一对公称尺寸 为孔、轴配合，要求间隙在 之间，试确定合适的配合。解 （1）选定基准制。因无特殊要求，故选用基孔制。 （2）确定公差等级。（3）确定配合种类 （4）检验。3.配合的选用原则应

14、优先考虑选用标准中规定的优先配合，其次是常用配合再次采用一般用途孔轴公差带组成的配合必要时可选用任意孔、轴公差带组成的配合。 学习任务二 形状与位置公差 任务描述：零件加工后，不仅存在尺寸误差，而且还会产生几何形状和相互位置误差。如图8-2-1 a)、b)、c)所示的圆柱体，加工后呈现中间粗、两头细或轴线弯曲的情况。这种在形状上出现的误差叫做形状误差。如果零件在加工时所产生的形状和位置误差过大，将会影响机器的质量，甚至无法装配。如何保证零件的形状和位置误差在合适的范围内呢？学习目标：了解几何公差的作用熟悉几何公差的项目掌握几何公差标注方法一、形体的要素及其分类形状公差、位置公差、方向公差、跳动

15、公差统称为几何公差，它是指零件的实际几何要素相对理想形状和位置的允许变动量。形位公差的研究对象是构成零件几何特征的点、线、面，这些点、线、面统称几何要素（简称要素）。一般在研究形状公差时，涉及的对象有线和面两类要素； 1.按结构特征分类（1）轮廓要素：构成零件外形，能为人们直接感觉到的点、线、面。（2）中心要素：轮廓要素对称中心所表示的点、线、面。 2.按存在状态分类（1）实际要素：零件上实际存在的要素，它可用通过测量反映出来的要素代替。（2）理想要素：具有几何意义的要素，按设计要求，由图样给定的点、线、面的理想形态。 3.按所处部位分类（1）被测要素：图样中给出了形位公差要求的要素，是测量的

16、对象。（2）基准要素：用来确定被测要素方向和位置的要素，基准要素在图样上都标有基准符号或基准代号。4.按功能关系分类（1）单一要素：指仅对被测要素本身给出形状公差的要素。（2）关联要素：指与零件基准要素有功能要求的要素 二、几何公差的注法形位公差用代号标注。代号包括形位公差特征项目符号、形位公差框格及指引线、基准符号、形位公差数值和其他有关符号等 。1.几何公差框格及内容2.被测要素的标注指引线箭头应指向公差带的宽度方向或直径方向，在标注时应注意以下几点：当被测要素为线或表面时，指引线箭头应指在该要素的轮廓线或其延长线上，并应明显地与该要素的尺寸线错开；当被测要素为轴线、球心或中心平面时，指引

17、线箭头应与该要素的尺寸线对齐；当被测要素为整体轴线或公共对称平面时，指引线箭头可直接指在轴线或对称线上。对被测要素任意局部范围内的公差要求，应将局部范围的尺寸标注在几何公差值后面，并用斜线隔开。同一要素有多项几何公差要求时，可采用框格并列标注；多处要素的几何公差要求相同时，可在框格指引线上绘制多个箭头；若几何公差值的数字前加注有或S，则表示公差带为圆形、圆柱形或球形。 3.基准要素的标注基准符号由字母，方框，涂黑或空白的三角和连线组成。无论基准符号在图样上的方向如何，圆圈内的字母均应水平填写。标注时要注意：当基准要素为素线或表面时，基准代号应靠近该要素的轮廓线或其引出线标注，并应明显地与尺寸线

18、错开；当基准是轴线或中心平面或由带尺寸的要素确定的点时，基准符号应与相应要素尺寸线对齐。如图8-2-5a）所示为单一要素为基准时的标注，如图8-2-5b）所示为两个要素组成的公共基准时的标注；如图8-2-5c）所示为三个要素组成的基准时的标注。三、几何公差的项目及其符号 形状公差：直线度、平面度、圆度、圆柱度形状或位置公差 ：线轮廓度、面轮廓度位置公差 ：定向：平行度、垂直度、倾斜度定位 ：同轴度、对称度、位置度跳动：圆跳动、全跳动学习任务三 表面结构要求 任务描述：汽车上有的零件看上去光泽度很好，比如气缸内壁，而有的零件却看到非常明显的加工印痕，如气缸体、制动鼓等，如何控制零件的表面质量呢？

19、 学习目标：了解表面结构要求的含义及作用熟悉表面结构要求的参数掌握表面结构要求的图形符号掌握表面结构要求的标注方法一、表面结构的概念材料被切削时产生的塑性变形以及刀痕等原因，其表面经放大后可以看到仍是高低不平的。通常用表面结构（包括粗糙度、波纹度和原始轮廓三类）来评定。加工表面上具有的较小间距的峰谷所组成的微观几何形状特性，称为R轮廓（粗糙度）影响接触面的摩擦、运动磨损、贴合面的密封、配合面的性能稳定与可靠性以及疲劳强度、抗腐蚀性能、表面涂层的质量、产品外观二、表面粗糙度的评定结构轮廓算术平均偏差Ra（单位m）是指在零件表面的一段取样长度L（用于判别具有表面结构特征的一段基准线长度）内，沿测量

20、方向（z方向）的轮廓线上的点至基准线的距离绝对值的算术平均值。轮廓算术平均偏差其值越小，表面质量越高，加工成本也就越高。 还可以用Rz（轮廓最大高度）作为表面粗糙度参数 表8-3-1 Ra参数值与应用举例Ra/um表面特征主要加工方法应用举例50、100明显可见刀痕粗车、粗铣、粗刨、钻、粗纹锉刀和粗砂轮加工粗糙度最低的加工面，或称没有要求的自由表面，一般很少使用25可见刀痕12.5微见刀痕粗车、刨、立铣、平铣、钻不接触表面、不重要的接触面，如螺钉孔、倒角、机座底面等6.3可见加工痕迹精车、精铣、精刨、铰、镗、粗磨等没有相对运动的零件接触面，如箱、盖、套筒、要求紧贴的表面、键和键槽工作表面；相对

21、运动速度不高的接触面，如支架孔、衬套、带轮轴孔的工作表面等3.2微见加工痕迹1.6看不见加工痕迹0.8可辨加工痕迹方向精车、精铰、精拉、精镗、精磨等要求很好密合的接触面，如滚动轴承的配合表面、锥销孔等；相对运动速度较高的接触面，如滑动轴承的配合表面、齿轮轮齿的工作表面等0.4微辨加工痕迹方向0.2不可辨加工痕迹方向0.1暗光泽面研磨、抛光、超级精细研磨等精密量具的表面、极重要零件的摩擦面，如汽缸的内表面、精密机床的主轴颈、坐标镗床的主轴颈三、标注表面结构的图形符号1.基本图形符号用于未指定工艺方法的表面，当有一个注释解释时可单独使用。它由两条不等长的与标注表面成60夹角的直线构成 。2.扩展图形符号（1）要求去除材料的图形符号在基本图形符号上加一短横，表示指定表面是用去除材料的方法获得，如通过机械加工获得的表面。（2）不允许去除材料的图形符号在基本图形符号上加一个圆圈，表示指定表面是用不