互换性第1章 学习教材

1互换性与测量技术基础讲授人：秦冬indl_1695@163.com机电学院机电系2绪论

1课程的研究对象和任务互换性的意义和作用机械产品的几何量精度设计标准化与优先数本章内容课程性质是机械类各专业的一门重要的专业技术基础课程，联系《机械设计》与后续《机械加工工艺》等课程。课程的研究对象及任务对机械产品进行几何量精度设计——从“精度”与“误差”两方面分析研究机械零件及机构的几何参数。本课程的研究对象及任务极限与配合形位公差表面粗糙度本课程的研究对象及任务读懂工程图正确理解图中标注的含义。会标注工程图，能提出合理的图面要求。本课程的研究对象及任务学完本课程后应达到的要求了解互换性和标准化的基本概念；熟悉本课程所介绍的各公差标准的基本内容，掌握其特点和应用原则；学会根据机器和零件的功能要求，选用合适的公差与配合，即进行精度设计，并能正确地标注到图样上；了解一般几何参数测量的基础知识；掌握各种典型零件的测量方法，学会使用常用的计量器具。本课程的研究对象及任务互换性概念同一规格的一批零部件，任取其一，不经任何挑选和修配就能装在机器上，并能满足其使用功能要求。要点同一规格的一批零件或部件；不经任何辅助工作（挑选、调整、修配等）；互换后仍满足原定的使用要求（包括几何参数和力学性能的互换）。如机器上的螺钉，汽车上的轴承等零部件；灯泡互换性的意义及作用互换性的分类按其互换范围分为：

完全互换

装配时不需挑选和修配。

不完全互换

装配时允许挑选、调整和修配。如：轴承部件，在装配内圈、外圈和滚珠时，通过测量将零件按照实际尺寸的大小分组，组内互换装配，以保证内、外圈之间的半径差变化小。按是否应用在标准部件分为：

内互换

是指组成标准部件的零件的互换。

外互换

是指标准部件与其它零部件的互换。互换性的意义及作用互换性的作用在设计方面

能最大限度地使用标准件，简化绘图和计算工作量，缩短设计周期，利于产品更新换代。在制造方面

利于组织专业化生产，使用专用设备和CAM技术。在使用和维修方面

便于及时更换丧失使用功能的零部件，对于易损件可提供备用件，既可及时维修、缩短停机时间，又减少维修成本。互换性的意义及作用机械产品的设计过程，一般需要进行三方面的分析计算：运动分析与计算

由运动学原理，确定机器或机构的合理的传动系统，选择合适的机构或元件，满足运动方面的要求。强度的分析与计算

确定各零件合理的基本尺寸，进行结构设计，使其达到强度和刚度方面的要求。几何精度的分析与计算零件基本尺寸确定后，要进行精度计算，以决定产品各部件的装配精度、零件的几何参数和公差。几何量精度设计是机械产品精度设计中的重要内容，对机械产品的使用性能和制造成本，对企业的经济效益有着重要的影响，有时甚至起决定性作用。机械产品的几何量精度设计几何量精度设计的基本概念按照机械产品的使用功能要求和经济性要求，对构成机械产品的零部件的配合部位确定配合性质；确定各个零件上各处的尺寸精度、形状和位置精度、表面质量；确定机械产品在轴向上的定位精度等。几何量精度设计的任务在机械产品总装配图和部件装配图上，确定其各零件配合部位的配合代号和其他技术要求，并标注于装配图。确定各零件各处的尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度要求以及典型表面(如：键、圆锥、螺纹、齿轮等)公差要求等，并标注于零件图上。机械产品的几何量精度设计几何量精度设计的原则互换性原则：经济性原则：匹配性原则：最优化原则：机械产品的几何量精度设计指同种零件在几何参数方面能够彼此互相替换的性能。

工艺性、合理的精度要求、合理选材、合理的调整环节、提高寿命。

根据机器中各部分对机械精度影响程度的不同，对其提出不同的精度要求和恰当的精度分配，做到恰到好处。探求并确定各组成零、部件精度处于最佳协调时的集合体。例如探求并确定先进工艺，优质材料等。实现互换性的条件——公差标准化几何量公差允许零件几何参数变动的范围称为几何量公差。包括：尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度要求以及典型表面（如：键、圆锥、螺纹、齿轮等）公差。标准化标准是对重复性事物和概念所作的统一规定，作为共同遵守的准则和依据。我国标准分为国家标准（代号为GB）、行业标准（如机械标准JB）、地方标准（DB）和企业标准（QB）。国际标准化组织（ISO）。本课程研究的公差标准属于国家基础标准。涉及到的标准如：GB/T1800.1-1997、GB/T1801.1-1999等。标准化及优先数优先数和优先数系机械设计中参数不是孤立的，会按照一定规律传递。故机械产品中的各种技术参数不能随意确定。如螺栓的尺寸，会影响螺母的尺寸、丝锥板牙的尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的钻头的尺寸等。为使产品的参数选择能遵守统一的规律，必须对其数值作出统一规定。

《优先数和优先数系》（GB321—2005）是其中最重要的一个标准。

标准化及优先数《优先数和优先数系》（GB321—2005）规定：以十进制等比数列为优先数系；规定了五个系列，分别用R5、R10、R20、R40、R80表示，其中前四个是基本系列，R80为补充系列。级数的公比(r为每个十进段内的项数）：

R5的公比：q5=≈1.60；

R10的公比：q10=≈1.25；

R20的公比：q20=≈1.12；

R40的公比：q40=≈1.06；

R80的公比：q80=≈1.03。标准化及优先数优先数系的基本系列：

所有大于10的优先数可按表列数字乘以10，100…求得；所有小于1的优先数可按表列数字乘以0.1，0.01，…求得。标准化及优先数优先数系的派生系列：从基本系列中每隔几项选取一个优先数，组成新的系列，即派生系列。常用的派生系列：如R10/3，即从基本系列R10中每逢三项取出一个优先数组成，其公比约为2。首项为1的派生系列R5/2是从基本系列R5中，每逢两项取一个优先数组成的，即1.00，2.50，6.30，16.00，40.00，…

标准化及优先数优先数系的应用：为满足技术与经济的要求，应当按照R5、R10、R20、R40的顺序，优先选用公比较大的基本系列，允许采用补充系列（R80）。也可以采用派生系列。如：确定零件的尺寸时，应尽量地采用优先数系的常用值。如减速器设计中，经力学计算，得出输入轴的最小直径为30.01mm，则该处直径的基本尺寸按优先数系取值，即该处直径的基本尺寸应为30mm。优先数除应用于标准尺寸外，还用于其它标准中。如国家标准在确定标准公差数值时，就是按R5系列的优先数值确定。标准化及优先数GB/T321-2005优先数和优先数系附录什么是互换性？优先数的基本系列有哪些？什么是优先数的派生系列？写出以下基本系列和派生系列中自1以后共5个优先数的