2025年公差配合与技术测量第2版张瑾周启芬巩芳课后习题答案

2025年公差配合与技术测量第2版张瑾周启芬巩芳课后习题答案第一章绪论1-1简述互换性的含义及其在机械制造中的作用。互换性指同一规格的一批零件或部件，不需要任何挑选、调整或修配，就能装配到机器或部件上，并满足规定的使用性能要求的特性。其作用体现在：①提高生产效率，通过专业化协作和大规模生产降低成本；②便于维修，更换损坏零件时无需重新加工；③促进设计标准化，简化设计过程；④保证产品质量一致性，减少因个体差异导致的性能波动。1-2解释“公差”与“偏差”的区别。公差是允许尺寸的变动量，是绝对值，无符号，反映尺寸的精确程度（如φ50±0.02的公差为0.04）；偏差是某一尺寸（实际尺寸、极限尺寸）减去基本尺寸所得的代数差，有正负之分（如最大极限尺寸减基本尺寸为上偏差，最小极限尺寸减基本尺寸为下偏差）。公差由设计给定，用于控制尺寸变动范围；偏差则是实际制造中尺寸相对于基本尺寸的偏离量。第二章极限与配合2-3已知孔的尺寸为φ30H8，轴的尺寸为φ30f7，试计算：（1）孔和轴的极限偏差；（2）配合的极限间隙或过盈；（3）配合公差；（4）判断配合类型。（注：H8的公差值IT8=0.033mm，f7的IT7=0.021mm，基本偏差es=-0.020mm）（1）孔φ30H8：H为基准孔，下偏差EI=0，上偏差ES=EI+IT8=0+0.033=+0.033mm，故孔的极限尺寸为φ30.000~φ30.033mm。轴φ30f7：基本偏差为es=-0.020mm（上偏差），下偏差ei=es-IT7=-0.020-0.021=-0.041mm，轴的极限尺寸为φ29.959~φ29.980mm。（2）配合的极限间隙：最大间隙=孔最大尺寸-轴最小尺寸=30.033-29.959=+0.074mm；最小间隙=孔最小尺寸-轴最大尺寸=30.000-29.980=+0.020mm。（3）配合公差=最大间隙-最小间隙=0.074-0.020=0.054mm（或等于孔公差+轴公差=0.033+0.021=0.054mm）。（4）因极限间隙均为正值，故为间隙配合。2-4某配合的基本尺寸为φ40mm，要求配合的最大过盈为-0.050mm，最小过盈为-0.010mm，试确定孔、轴的公差带（按基孔制）。基孔制下，孔的下偏差EI=0，设孔的公差为IT孔，轴的公差为IT轴。配合过盈时，最大过盈=孔最小尺寸-轴最大尺寸=（40+EI）-（40+es）=EI-es=-es（因EI=0）；最小过盈=孔最大尺寸-轴最小尺寸=（40+ES）-（40+ei）=ES-ei=-0.010mm（过盈为负，故等式右边为-0.010）。已知最大过盈=-0.050mm=-es→es=+0.050mm（轴的上偏差为+0.050mm）。最小过盈=-0.010mm=ES-ei→ei=ES+0.010mm。又轴的公差IT轴=es-ei=0.050-(ES+0.010)=0.040-ES。孔的公差IT孔=ES-EI=ES-0=ES。根据标准公差表，IT孔与IT轴应选标准等级。假设IT孔=IT7（0.025mm），则ES=0.025mm，代入IT轴=0.040-0.025=0.015mm，对应IT6（0.016mm，接近0.015）。调整后取IT孔=IT7（0.025），IT轴=IT6（0.016），则ei=es-IT轴=0.050-0.016=0.034mm。验证最小过盈=ES-ei=0.025-0.034=-0.009mm（接近-0.010，误差在允许范围内）。因此，孔为φ40H7（EI=0，ES=+0.025），轴为φ40r6（es=+0.050，ei=+0.034）。第三章几何公差3-5解释图中几何公差标注的含义（假设为某轴类零件）：①圆柱面标注“⌀0.015”，公差框格第一格为“圆柱度”；②右端面对左端面标注“⊥0.02”，基准为左端面A；③键槽两侧面对轴线标注“对称度0.015”，基准为轴线B。①圆柱度公差：圆柱面的实际轮廓必须位于半径差为0.015mm的两同轴圆柱面之间，控制圆柱面的形状误差（如素线的直线度、横截面的圆度等整体形状）。②垂直度公差：右端面试样的实际端面必须位于距离为0.02mm且垂直于基准左端面A（视为理想平面）的两平行平面之间，控制右端面对左端面的垂直关系。③对称度公差：键槽两侧面的实际中心平面必须位于距离为0.015mm且相对于基准轴线B（视为理想直线）对称的两平行平面之间，控制键槽中心平面与轴线的对称程度。3-6指出图中几何公差标注的错误并修正（示例：某法兰盘，底面标注“平行度0.03”，基准为顶面A，箭头指向底面）。错误分析：平行度公差用于控制两平面的平行关系，基准应为顶面A，被测要素为底面，标注时箭头应指向被测要素（底面），基准符号应与顶面A关联。但原标注可能存在：①基准符号未正确放置在顶面A的尺寸线上或延长线上；②箭头方向错误（如指向非被测要素）；③公差值未按标准标注（如遗漏单位或数值错误）。修正方法：将基准符号A放置在顶面A的尺寸线延长线上（或用指引线连接），箭头垂直指向底面，公差框格内标注“∥0.03A”，确保被测要素、基准和公差值对应正确。第四章表面粗糙度4-7比较Ra、Rz、Ry三个表面粗糙度参数的含义及应用场合。Ra（轮廓算术平均偏差）：在取样长度内，轮廓偏距绝对值的算术平均值，反映表面微观几何形状的平均高度，应用最广（如一般机械零件的配合面、接触面）。Rz（轮廓最大高度）：在取样长度内，最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和，主要用于评估表面的局部峰谷高度（如受交变应力的表面、易磨损的表面）。Ry（轮廓单峰最大高度）：在取样长度内，最高轮廓峰的高度，仅反映单个峰的高度，实际中较少单独使用（多用于特殊场合，如密封面的微小峰高控制）。4-8某齿轮轴与轴承内圈配合的轴颈表面，要求耐磨性好且接触均匀，试选择表面粗糙度参数及数值（基本尺寸φ50mm，公差等级IT6）。分析：轴颈与轴承内圈配合属于精密配合，需控制表面微观不平度以保证接触面积和耐磨性。IT6级公差对应的表面粗糙度通常Ra≤0.8μm（参考标准GB/T1031-2009）。考虑耐磨性，Ra值应更小，但需平衡加工成本。选择：参数选用Ra（最常用且反映整体形貌），数值取Ra0.4μm。若有更高要求，可辅以Rz控制局部峰谷（如Rz3.2μm），但一般以Ra为主即可满足接触均匀性和耐磨性需求。第五章测量技术基础5-9用分度值为0.01mm的外径千分尺测量φ30h7轴（IT7=0.021mm，es=0，ei=-0.021mm），测得实际尺寸为29.985mm，判断该轴是否合格，并分析测量误差来源。合格条件：实际尺寸应介于最小极限尺寸（29.979mm）和最大极限尺寸（30.000mm）之间。测得29.985mm在范围内，故合格。测量误差来源：①器具误差：千分尺的示值误差（如零位不准、测砧磨损）；②环境误差：温度偏离20℃（轴与千分尺材料热膨胀系数不同，温度变化导致尺寸变化）；③人员误差：测量力过大引起轴或千分尺变形；④方法误差：测量方向未垂直于轴线（导致测得尺寸偏大或偏小）。5-10测量φ60H8孔（IT8=0.039mm，EI=0，ES=+0.039mm），拟用立式光学计+量块组（量块按3级使用，测量不确定度U=0.5μm，k=2），要求测量不确定度不超过被测公差的1/10（3.9μm），判断是否可行。测量不确定度需包含：①量块的不确定度：U1=0.5μm；②光学计的示值误差：通常为±0.5μm（对应标准不确定度u2=0.5/√3≈0.29μm）；③对准误差（估读误差）：约0.1μm（u3=0.1μm）。合成标准不确定度u=√(u1²+u2²+u3²)=√(0.5²+0.29²+0.1²)≈√(0.25+0.084+0.01)=√0.344≈0.587μm。扩展不确定度U=ku=20.587≈1.17μm，小于3.9μm（被测公差的1/10），故可行。第六章典型零件的公差与检测6-11简述圆柱齿轮齿坯公差的主要检测项目及方法。检测项目：①齿坯内孔（或轴颈）的尺寸公差和形状公差（如圆度、圆柱度），影响齿轮安装的定位精度；②齿坯端面的跳动（径向圆跳动和端面圆跳动），影响齿轮与轴的垂直度；③齿坯顶圆的尺寸公差（用于齿厚测量时的基准）。检测方法：①内孔尺寸用内径千分尺或气动量仪测量，圆度用圆度仪或V型块+千分表检测；②端面跳动用顶尖架支撑齿轮，千分表测头接触端面，旋转齿轮读数；③顶圆尺寸用游标卡尺或外径千分尺测量，径向跳动用千分表测顶圆表面，旋转齿轮记录最大差值。6-12某箱体孔系（两平行孔）要求中心距为100±0.02mm，平行度公差为0.015mm/100mm，试设计检测方案。方案设计：①基准选择：以箱体底面和侧面为定位基准，保证测量坐标系与设计基准一致；②测量器具：选用三坐标测量机（CMM）或心轴+量块组合；③步骤：a.在两孔中分别插入精密心轴（直径与孔间隙配合），模拟孔的轴线；b.用CMM测量两心轴的