机械互换性及测量技术电子教案设计

XXX大学

教师授课教案

二级学院：交通机电学院____________________

授课班级：2016级机械设计制造及其自动化1班____________

授课教师：XXX___________________

教师职称：_____________

授课专业：一机械设计制造及其自动化__________________

授课课程：.机械互换性及测量技术_________________

授课时间：2018年3月日---2018年6月30日

课程分析

《机械互换性与测量技术》是机械设计制造及其自动化本科专业

学情分析(如：学生层次、专

的一门专业必修课，本课程是以先修课程《高等数学》、《机械制图与

CAD绘图》、《工程力学》、《机械制造基础》等的理论教学为基础。

业知识基础、前置课程等)

(1)了解互换性的知识，能正确理解图样上所标注公差配合代号

的含义；

(2)形位公差基本理论、形位误差测量原理与方法；

(3)表面粗糙度基本理论、表面粗糙度测量原理与方法；

知识目标(4)键与花键公差基本理论及其测量原理与方法；

(5)螺纹公差的基本理论及其测量原理与方法；

课程目标(6)齿轮公差基本理论齿、轮测量原理与方法；

(7)量规设计原理与方法；

(8)公差配合理论及典型零件公差知识。

(1)内径测量、外经测量；

(2)形状误差测量、位置误差测量；

技能目标

(3)齿轮各参数的测量；

(4)设计光滑极限量规。

教学资源多媒体教室，电脑，课件

考核方式理论考

1，张铁，李旻，《互换性与测量技术》，北京，清华大学出版社

课程推荐参考书目2,刘美华，张秀娟，《互换性与测量技术》，武汉，华中科大出版社

3,吕永智，《公差配合与技术测量》，北京，机械工业出版社

教学进度计划表:

周计划起止作业布置或

起止时间授课章节教学课题

次课时页码实践要求

3月5日-3月第一章，2.1-2.2绪论，41-161-1,1-3,1-4,1-7

1

9日

3月12日-32.2-2.3极限与配合基础，极限417-272-1,2-2,2-4

2

月16日与配合的应用原则

3月19日-32.4-3.1一般公差线性尺寸的428-382-5,2-6,2-8,2-9

3

月25日未注公差；

3月26日-33.1-3.3计量器具和测量方法439-463-1,3-3

4

月50日的分类

4月2日-4月,3.3-3.5新技术在长度测量中446-683-4,3-5

5

6日的应用

4月9日-4月4.1-4.4形状和位置公差470-924-1,4-2,4-3,4-4,

6

15日

4月16日-44.5-4.7跳动公差492-1124.5-4.8

7

月20日

4月25日-44.8-4.9几何误差的检测4112-134.9

8

月27日6

4月50日-5第五章表面缺陷、表面粗糙度4137-155.1,5.2,5.3,5.4,

9

月4日及测量25.5-5.8

5月7日一5月第六章，7.2-7.3光滑极限量规，圆锥的4153-166-1,6-2,6-4

1011日公差配合基本术语及5

定义

5月14日-5第八章，第九章圆锥直径偏差和锥角4165-177.1-7.6

11

月18日偏差对基面距的影响2

5月21日-5第十章-十二章键与花键的公差配合4175—18.1-8.5

12

月25日及测量85

5月28日-6统一实训游标卡尺实训项目4

13

月1日

6月4日一6月统一实训高度游标尺实训项目4

14

8日

6月11日-6统一实训深度游标尺实训项目4

15

月15日

6月18日-6统一实训百分尺及其使用方法4

16

月22日实训项目

6月250-6统一实训常用螺纹的测量实训4

17

月30日项目

7月1日-7月统一实训百分表与千分表使用4

18

6日方法实训项目

讲授48课时实作（实验）24课时

授课教案1

课程名称机械互换性及测量技术项目或章节名称绪论

课程类型理论课q实训课口习题课口其他口

知识目标

1.理解互换性的意义、分类及在机械制造业中的作用。

2.理解标准化、标准、计量工作的含义。

3.理解优先数、加工误差、公差的基本概念

技能目标

教学目标

1,能掌握互换性在机械制造业中的作用

2,能正确认识标准化与计量、检测工作的方法

3,知道标准化与计量、检测工作关系在生产中的应用

4,能在工作中选用优先数和优先数系

教学方法多媒体，课堂教学

教学过程及时间分配设计

课程导入

认识产品质量，是决定产品命运、是为企业提高经济效益，决定

企业发展命运的关键；机械互换性及测量技术机械类各专业的一门技

班导入内容或案例

(10术基础课，起着连接基础课及其他技术基础课和专业课的桥梁作用，

同时也起着联系设计类课程和制造工艺类课程的纽带作用

热

重点:标准化、标准、计量工作的含义

重点、难点

难点：优先数、加工误差、公差的基本概念

1,互换性的概念及其在机械制造中的作用

(1)互换性的意义

在机械制造业中，零件的互换性是指在同一规格的一批零部件

中，可以不经选择、修配或调整，任取一件都能装配在机器上，并能

课堂讲授达到规定的使用性能要求。零部件具有的这种性能称为互换性。够保

证产品具有互换性的生产，称为遵守互换性原则的生产。

(55汾(2)互换性的分类

互换性按其互换程度可分为完全互换与不完全互换

讲授内容

仲完全互换性的特点：不限定互换范围，以零部件装配或更换时不

需要挑选或修配为条件。如螺栓、圆柱销等标准件的装配大都属此类

情况。

不完全互换性的特点：零件在装配或更换时，需要经过适当的选

择、调整或辅助加工(修配)，才能具有相互替换的性能。即：指零

件在一定范围内互换。

不完全互换只限于部件或机构在制造厂内装配时使用。对厂外协作，

则往往要求完全互换。究竟采用哪种方式为宜，要由产品精度、产品

复杂程度、生产规模、设备条件及技术水平等一系列因素决定

一般大量生产和成批生产，如汽车、拖拉机厂大都采用完全

互换法生产；精度要求很高的产品（如轴承），常采用分组装配，即

不完全互换法生产；而小批和单件生产（如矿山、冶金工业等使用的

重型机器），则常采用修配法或调整法生产。

（3）互换性生产在机械制造业中的作用

按互换性原则组织生产，是现代化生产的重要技术原则之一，其

优点如下：

1）加工制造过程中，可合理地进行生产分工和专业化协作。便于

采用高效专用设备，尤其对计算机辅助制造（CAM）及辅助公差设计

（CAT）的产品，不但产量和质量高，且加工灵活性大，生产周期缩短，

成本低，便于装配自动化。

2）在产品设计中，按互换性要求设计的产品，最便于采用“三化”

（标准化、系列化、通用化）设计和计算机辅助设计（CAD）。

3）在使用、维修方面，可以减少机器的维修时间和费用，保

证机器能连续持久的运转。提高了机器的使用寿命。

武器的零部件具有互换性，在战场上更显示出特殊意义，

2,标准化与计量、检测工作

生产中要实现互换性原则，搞好标准化与计量、检测工作是前提，

是基础。

（1）标准化的意义与分类

标准化的意义它是组织现代化大生产的重要手段，是实行科学

管理的基础，也是对产品设计的基本要求之一。通过对标准化的实施，

以获得最佳的社会经济成效。

标准化的定义：它是为了在一定范围内获得最佳秩序，对现实

问题或潜在的问题制订共同使用和重复使用的条款的活动。该定义中

的活动，包括编制、发布和实施标准的过程。

标准化的主要作用在于：它是现代化大生产的必要条件；是科学

及现代化管的基础；是提高产品质量、调整产品结构、保障安全性的

依据。

3,优先数和优先数系

在产品设计或生产中，为了满足不同要求，同一品种的某一参数，

从大到小取

不同值时（形成不同规格的产品系列），应该采用的一种科学的

数值分级制度或

称谓，这是人们总结的一种科学的、统一的数值标准，称为优先

数和优先数系。

例如，机床主轴转速的分级间距，钻头直径尺寸的分类均符

合某一优先数系。

优先数系中的任一个数值均称为优先数。

实践练习

(10汾实践内容

让学生认知图中3.2的含义：

1.互换性是机械制造业中，设计和制造过程需遵循的重要原则，

可使企业获得巨大的经济效益和社会效益。

课堂总结

2.互换性分为完全互换和不完全互换，其选择由产品的精度高

低、产量多少、生产成本等因素决定。对无特殊要求的产品，均采用

(5)分总结内容

完全互换；对尺寸特大、精度特高、数量特少的产品则采用不完全互

换性生产。

钟

3.加工误差是由于工艺系统或其他因素，造成零件加工后实际状

态与理想状态的差别(包括尺寸、形状、位置、表明粗糙度等误差)。

通过下面的案例图向学生解释什么是形状误差，位置误差等:

实际轴线理想轴线位置误差

很多时候，许多人都一直寻找机会，以便赚取更多的金钱，享受美好的生活，成为成功人

物但不幸的，每每机会轻搞他的家门时，他们总听不到或不相信那是个机会。一而再地错失机

会，就像陈亚东，不相信那秤器一样，抱着怀疑的态度，并且花心思去试探它，最终错失那架

班押13飞往目的地的飞机。。

朋友，当机会到来时，好好把握，好好珍惜，

努力奋斗，它一定可以带着你及家人到向往的目的地。

课后作业课本第7页习题与练习一：・1,1-3,1-4,1-7

授课教案2

课程名称机械互换性及测量技术项目或章节名称极限与配合基础(1)

课程类型理论课4实训课口习题课口其他口

知识目标

1,理解极限与配合的基本术语和定义

2,掌握极限制与配合制

教学目标技能目标

1，能根据选择原则通过类比法解决工程实际问题。

2,能判断间隙、过渡和过盈配合

教学方法多媒体，课堂教学

教学过程及时间分配设计

课程导入

为了正确理解和贯彻、实施标准，必须深入地、正确地理解极限

(10班导入内容或案例与配合中涉及的各术语的含义以及它们之间的区别和联系。了解极限

制和配合制，掌握孔，轴公差带和配合的标准化。

仲

重点:极限与配合的基本术语

重点、难点

难点：极限制与配合制

一、极限与配合的基本术语和定义

1.有关尺寸的术语

(1)尺寸尺寸是以特定单位表示线性尺寸值的数值，如直径、

半径、宽度、深度、中心距等。在机械制造中，常用mm、作为特

定单位。

广义地说，尺寸还可以包括线性尺寸和以角度单位表示的角度

课堂讲授

尺寸的数值。

(2)尺寸要素是由一定大小的线性尺寸或角度尺寸确定的几何

(55班

形状。它可以是圆柱形、球形、槽、圆锥、楔形。

施讲授内容(3)孔和轴

孔：通常，指工件的圆柱形内尺寸要素，也包括非圆柱形的内尺

寸要素(由二平行平面或切面形成的包容面)。

轴：通常，指工件的圆柱形外尺寸要素，也包括非圆柱形的外尺

寸要素(由二平行平面或切面形成的被包容面)。

从装配关系讲，孔为包容面，在它之内无材料•，且越加工越大；

轴为被包容面，在它之外无材料，且越加工越小。

图2-1所示的各表面DI、D2、D3和D4各尺寸确定的各组平行平

面或切面所形成的包容面都称为孔；dl、d2、d3和d4各尺寸确定

的圆柱形外表面和各组1平行平面面或切平面所形成的被包容面

都称为轴。

因而孔、轴

分别具有

包容和被

包容的功

能。

b)

（4）公称尺寸公称尺寸是由图样规范确定的理想形状要素的

尺寸；是用来与、下极限偏差计算出极限尺寸的尺寸；是设计给定的

尺寸。孔的公称尺寸用D表示，轴的公称尺寸用d表示，公称尺寸可

以是一个整数值或小数值，一般按标准尺寸系列选择。

有配合关系的孔与轴其公称尺寸相同。

（5）实际（组成）要素实际（组成）要素由接近实际（组

成）要素所限定的工件实际表面的组成要素部分，是通过测量获得的

某一孔、轴的尺寸：

孔的实际（组成）要素尺寸以D：表示，轴的实际（组成）要素

尺寸以d：表示。

所谓实际（组成）要素尺寸均指提取要素的局部实际尺寸，

即用两点法测得的尺寸。于工件存在形状误差，使测量器具与被测工

件接触状态不同，即便是同一表面，不同部位的实际（组成）要素尺

寸也不相同。

（6）极限尺寸极限尺寸是尺寸要素允许的尺寸的两个极端。

孔或轴的尺寸要素允许的最大尺寸称为上极限尺寸；孔或轴的尺寸要

素允许的最小尺寸称为下极限尺寸。

孔的上、下极限尺寸分别以Dmax和Dmin表示；轴的上、下

极限尺寸分别以dmax和dmin。表示。提取组成要素的局部尺寸应位

于其中，也可达到极限尺寸。

完工零件的尺寸合格条件是：任一局部实际（组成）要素尺

寸均不得超出上、下极限尺寸，表示式为

内尺寸对于孔：Dmax>DaDmin

外尺寸对于轴：dmaxdadmin

二、极限制与配合制

1.标准公差系列

（1）标准公差及其分级

（2）准公差因子i和I

2.基本偏差系列

县

,—3

若已知某配合的公称尺寸为。

实践练习80mm,配合公差Tf=49um,最大间

隙Smax=19ym,孔的公差TD=30

(10汾实践内容um,轴的下极限偏差ei=+11um,

试画出该配合的尺寸公差带图和配

钟合公差带图，说明配合类别。

课堂总结

由此可见，孔、轴具有广泛的含义。不仅表示通常理解的概念，

(5)分总结内容即圆柱形的内、外表面，而且也包括由二平行平面或切面形成的包容

面和被包容面

钟

通过下面的案例图，向学生解释什么是基本偏差，什么是公差的概念：

案例简介

---------LES或es

基本偏差为上偏差

/带白q

//%

有许多人就像那位年青人一样，自以为聪明，却往往聪明反被聪明误在人的一生中，最忌

励志环节便是自以为是及自满。所谓一山还有一山高，不断充实自己才是迈向成功的途径，而成功或失

败，就完全掌握你自己的手中。

课后作业课本第39页习题与练习一：2T,2-2,2-4

授课教案3

课程名称机械互换性及测量技术项目或章节名称极限与配合基础(2)

课程类型理论课4实训课口习题课口其他口

知识目标

1,了解孔、轴公差带与配合的标准化

2,掌握基准制

教学目标技能目标

1.能根据选择原则通过类比法解决工程实际问题。

2,能判断间隙、过渡和过盈配合

教学方法多媒体，课堂教学

教学过程及时间分配设计

课程导入

基准制(GB/T1800.1-2009)为了以尽可能少的标准公差带形

(10班导入内容或案例成最多种的配准规定了两种基准制：基孔制和基轴制。如有特殊需要，

允许将任一孔、轴公差带组成配合

*

重点:基准制

重点、难点

难点:孔、轴公差带与配合的标准化

1,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

的公差带形成各种配合的一种制度，如图2T3a所示。

在基孔制中，孔是基准件，称为基准孔；轴是非基准件，称为配

合轴。同时规定，基准孔的基本偏差是下极限偏差，且等于零，EI=0,

并以基本偏差代号H表示，应优先选用。.

2)基轴制。基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔

的公差带形成各种配合的一种制度，如图2T3b)所示。

仕基釉制甲，釉是基准件，称为基/庄轴；孔为非基/住件，称为配

课堂讲授合孔。同时规定，基准轴的基本偏差是」二极限偏差，且甯£于零，es=0,

并以基本偏差代号h表示。

(55港(4)基本偏差的构成规律如图2T3所示。

在孔和轴的各种基剥本偏差中，A-H和a-h与基准彳牛相配时，可

讲授内容

钟得到间隙配合；J〜N和j〜n与基准件村］配时，基本上得到过渡配合；

PNZC和pNzc与基准件相配

时，基本上得到过盈配合。

公称尺寸W500nm时，轴的28

种基本偏差值是按表2-3中所列的

同过鳖d_____

公式计算确定的。：

阿隙配合过渡配合过独配合时盈也创

按表2-3计算后，轴的基本偏差11

a)

值见表2-4oI

送

釉H'J基本偏差•般靠近季线°-皿

的那个极限偏差，即a-h为轴的上极

限偏差(es),k〜zc为轴的下极限偏S谦刖网

制陂品含过渡配合

差(ei)。d盈配合4龙d创

公称尺寸W500mm时，孔的28b)

种基本偏差，除了JS与js相同，也表示对零线对称分布的公差带，

其极限偏差为±1172以外，其余27种基本偏差的数值都是由相应代

号的轴的基本偏差的数值按照一定的规则(即呈反射关系)换算得到

的。

2,孔、轴公差带与配合的标准化

(1)优先、常用和一般用途公差带

公称尺寸W500mm孔、轴优先，常用和一般用途公差带(摘自GB/T

1801-2009)

注：表中后带•的为优先用公差带，方框中的为常用公差带，

其他为一般用途公差带。孔、轴优先、常用和一般用途公差带，应按

顺序选用。

(2)优先和常用配合

让学生绘制4>20II7/k6和620K7/h6的尺寸公差带图

实践练习

(10港实践内容

钟

课堂总结学习方法进入应用的重要环结即：学会找本教材或工具书的

“表”；会查资料上的“表”；学会比较与选择那些经得起实践检验的

(5)分总结内容“表”。如机饥械工业出版社的《机械设计手册》《新编机械设计师手

册》，掌握“找、查、选、用”表等各环节。

钟

案例简介

有许多人对自己从事的事业有所误解，或一知半解身为一个有理想有抱负的人，我们必须

励志环节要有自己的主见，要有正确的做法。有时，我们无法避免他人在旁的批评或劝告，但我们是无

法取悦每个人的，否则将失去了方向，迷失自我。

课后作业课本第39页习题与练习一：2-5,2-6,2-8,2-9

授课教案4

课程名称机械互换性及测量技术项目或章节名称极限与配合的应用原则

课程类型理论课4实训课口习题课口其他口

知识目标

1,熟练公差等级的选择

教学目标2,掌握配合制的选择

技能目标

能选择公差的等级

教学方法多媒体，课堂教学

教学过程及时间分配设计

课程导入

极限与配合国家标准的应用，就是如何根据使用要求正确合理地

（10汾导入内容或案例选择符合标准规定的孔、轴的公差带大小和公差带位置，即在公称尺

寸确定之后，选择公差等级、配合制和配合种类（基本偏差）的问题。

仲

重点:公差等级的选择

重点、难点

难点:配合制的选择及类型的选择

一、公差等级的选择

在满足使用要求的前提下，应尽量将公差级别选低，以取得较好

的经济效益。但公差等级过低，将不能满足使用性能要求和保证产品

质量；若公差等级过高，生产成本斗确、合理地确定公差等级。

对某些特别重要的配合，有条件的情况下根据相应的因素确定要

求的公差等级时，才用计算法进行精确设计，确定孔、轴的公差等级，

并应综合考虑以下方面：

1）如考虑孔、轴的工艺等价性，即加工难易程度相同，对各类配

合，ITDWIT8时，TD比Td-低一级；ITD>IT8时，TD与Td取同级。

课堂讲授2）考虑相关件和相配件的精度，如齿轮孔与相配合的轴的公差等

级取决于齿轮的精度等级，滚动轴承与轴和外壳孔的公差等级决定于

（55港轴承的精度等级。

3）考虑加工件的经济性，如轴承盖和隔套孔与轴颈的配合，则允

讲授内容

绅许选用较大间隙和较低公差等级，因此可分别比外壳孔和轴径的公差

等级低2-3级。

二、配合制的选择

1.基孔制配合

一般情况下，应优先选用基孔制配合。如果在机械产品的设计中

采用基孔制配合，可以最大限度地减少孔的尺寸种类，随之减少了定

尺寸刀具、量具（钻头、较刀、拉刀、塞规等）的规格，从而获得显

著的经济效益，也利于刀具、量具的标准化、系列化，也便于经济、

合理地使用它们。

2.基轴制配合在下列情况采用基轴制配合则经济合理：

1）在农业和纺织机械中，经常使用公差等级为IT8的冷拔光轴，

不必切削加工。

2）与标准件配合时，必须按标准件来选择基准制，如滚动轴承

的外圈与壳体孔的配合必须采用基轴制。

三、配合种类的选择

1.配合类别的选择

1)过盈配合具有一定的过盈量，主要用于结合件间无相对运动且

不需要拆卸的静联接。当过盈量较小时，只作精确定心用，如需传递

力矩需加键、销等紧固件；过盈量较大时，可直接用于传递力矩。

2)过渡配合可能具有间隙，也可能具有过盈，因其量小，主要

用于精确定心、结合件间无相对运动、可拆卸的静联接。要传递力矩

时则要加紧固件。

3)间隙配合具有一定的间隙，间隙小时主要用于精确定心又便

于拆卸的静联接，或结合件间只有缓慢移动或转动的动联接。隙较大

时主要用于结合件间有转动、移动或复合运动的动联接。

2.孔、轴基本偏差的选择

让学生上讲台解释活塞杆的配合选择:

实践练习

S2■

E9

至H

一--

SS

汾实践内容活塞第I、S

(100,

钟

根据今天的学习我们可以知道极限与配合的选择一般有三种方

法：类比法、计算法和试验法。

L.类比法就是通过对类似的机器和零部件进行调查研究，分

课堂总结

析对比，吸取经验教训，结合各自的实际情况选取极限与配合。这是

应用最多、最主要的方法。

(5)分总结内容

2.计算法是按照一定的理论和公式来确定所需要的间隙或过盈。

由于影响因素较复杂，理论均是近似的，计算结果不尽符合实际，应

钟

进行修正。

3.实验法是通过试验或统计分析来确定间隙或过盈，此法较

为合理可靠，但成本较高，只用于重要的配合。

案例简介

通过车床尾座的配合向学生讲解配合制:

俗语有言：在选择一间公司前，我们必须研究一下公司的背景，产品，市场制度及其历史

等，然后，才可“私定终身”，千万别让其“花言巧语”，或“甜言蜜语”所迷惑一旦选公司时,

励志环节遭殃的不只是本身，还连累了一周“出生入死”，“寄以厚望”予你的部属，同时还可能造成声

败名裂呢！

“左三年，右三年”人生有多少个三年。届时，回首已是百年身了

课后作业课本第40页习题与练习一：2-10,2-13

授课教案6

课程名称机械互换性及测量技术项目或章节名称一般公差线性尺寸的未注公差

课程类型理论课4实训课口习题课口其他口

知识目标

1,了解一般公差主要用于较低精度的非配合尺寸

2,掌握般公差适用于金属切削加工的尺寸

教学目标

技能目标

1,能掌握常用量具的使用、读数原理

2,能正确认识标准化与计量、检测工作的方法

教学方法多媒体，课堂教学

教学过程及时间分配设计

课程导入

检测是机械制造的“眼睛”，不仅用于评定产品质量，分析不良

（10汾导入内容或案例产品的原因，及时调整加工工艺,预防废次品，降低成本,还为CAD7CAM

逆向工程提供数据服务。

钵

重点:般公差适用于金属切削加工的尺寸

重点、难点

难点:线性尺寸的未注公差

1.一般公差是指在车间通常加工条件下可保证的公差，是机床设

备在正常维护和操作情况下，能达到的经济加工精度。采用一般公差

时，在该尺寸后不标注极限偏差或其他代号，所以也称未注公差。

2.一般公差主要用于较低精度的非配合尺寸。当功能上允许的

课堂讲授公差等于或大于一般公差时，均应采用一般公差；当要素的功能允许

比一般公差大的公差，且注出更为经济时，如装配不通孔的深度，则

（55汾相应的极限偏差值要在尺寸后注出。在正常情况下，一般可不必检验。

3.一般公差适用于金属切削加工的尺寸，一般冲压加工的尺寸。

讲授内容

鲍对非金属材料和其他工艺方法加工的尺寸亦可参照采用。

在GB/T1804-2000中，规定了四个公差等级

即:f（精密级）、m（中等级）、c（粗糙级）和v（最粗级）。