汽車機(jī)械基礎(chǔ)第三版課件：項(xiàng)目八 互換性與技術(shù)測量

1、項(xiàng)目八 互換性與技術(shù)測量學(xué)習(xí)任務(wù)一 尺寸公差與配合 學(xué)習(xí)任務(wù)二 形狀與位置公差 學(xué)習(xí)任務(wù)三 表面結(jié)構(gòu)要求 學(xué)習(xí)任務(wù)一 尺寸公差與配合 任務(wù)描述：汽車是復(fù)雜的零件組合體，在長期使用的過程中，汽車上的零件容易損壞而影響汽車的使用性能，一旦出現(xiàn)這種情況，人們就會將車送到修理廠，直接換上一個新的零件，然后就可以正常工作，而不需要根據(jù)損壞的零件尺寸重新加工制造該零件，是什么在起作用？學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解互換性的作用掌握公差與配合的基本術(shù)語與定義熟悉公差與配合標(biāo)準(zhǔn)熟悉公差與配合的標(biāo)注 一、互換性及其作用互換性應(yīng)同時具備兩個條件：一是不需挑選、不經(jīng)修理就能裝配；二是裝配以后能滿足使用要求。 互換性為生產(chǎn)的專業(yè)化創(chuàng)

2、造了條件，促進(jìn)了自動化生產(chǎn)的發(fā)展，有利于降低產(chǎn)品成本，縮短設(shè)計和生產(chǎn)周期，從而提高生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證機(jī)器工作的連續(xù)性和持久性，同時給機(jī)器的維修帶來極大地方便 。二、公差與配合基本術(shù)語1.孔和軸（1）孔：孔是指工件的圓柱形內(nèi)表面，孔的直徑尺寸用D表示。（2）軸：軸是指工件的圓柱形外表面，軸的直徑尺寸用d表示。 2.尺寸的基本術(shù)語（1）尺寸：用特定單位表示長度值的數(shù)值，如長度、寬度、直徑、深度等。（2）公稱尺寸：由設(shè)計給定的尺寸值稱為公稱尺寸，如20。 （3）實(shí)際尺寸：實(shí)際存在的尺寸，一般通過采用測量所得的尺寸來代替。由于存在測量誤差，實(shí)際尺寸并非被測尺寸的真值，（4）極限尺寸：允許尺寸變

3、化的兩個界限值稱為極限尺寸。兩個界限值中較大的一個稱為上極限尺寸（20.013）；較小的一個稱為下極限尺寸（19.992）?？缀洼S的最大、下極限尺寸分別以Dmax、Dmin，dmax、dmin表示，如圖8-1-1所示。3.尺寸偏差、公差及公差帶 （1）尺寸偏差(簡稱偏差)：某一極限尺寸減其公稱尺寸所得的代數(shù)差。上極限尺寸和下極限尺寸減其公稱尺寸所得的代數(shù)差，分別稱為上極限偏差和下極限偏差孔的上極限偏差和下極限偏差分別用ES和EI表示；ES=Dmax-D、EI=Dmin-D；軸的上極限偏差和下極限偏差分別用es和ei表示es=dmax-d、ei=dmin-d （2）尺寸公差：允許尺寸的變動量。它

4、等于上極限尺寸與下極限尺寸之差20.013-19.992=0.021；也等于上極限偏差與下極限偏差之代數(shù)差的絕對值。孔和軸的公差分別用TD和Td表示 TD=|Dmax-Dmin|=|ES-EI| Td=|dmax-dmin|=|es-ei| 公差與偏差的比較偏差可以為正值、負(fù)值或零，而公差則一定是正值。極限偏差用于限制實(shí)際偏差，而公差用于限制誤差。對于單個零件，只能測出尺寸“實(shí)際偏差”，而對于數(shù)量足夠多的一批零件，才能確定尺寸誤差。偏差取決于加工機(jī)床的調(diào)整（如車削時進(jìn)刀的位置），不反映加工的難易，而公差表示制造精度，反映加工難易程度。極限偏差主要反映公差帶位置，影響配合松緊程度，而公差反映公差

5、帶大小，影響配合精度。 （3）零線和公差帶：圖8-1-2表明了公稱尺寸相同、相互配合的孔和軸之間極限尺寸、偏差與公差的相互關(guān)系。為了便于分析，一般將尺寸公差與公稱尺寸的關(guān)系，按放大比例畫成簡圖，稱為公差帶圖。（4）零線：公差帶圖中確定偏差的一條基準(zhǔn)線，即零偏差線。通常以零線表示公稱尺寸，零線以上為正偏差，零線以下為負(fù)偏差。（5）公差帶：由代表上、下極限偏差的兩條直線限定的一個區(qū)域。上、下極限偏差的距離應(yīng)成比例，公差帶方框的左右長度可任意確定。一般用斜線表示孔的公差帶；加點(diǎn)表示軸的公差帶。4.標(biāo)準(zhǔn)公差和基本偏差 公差帶由標(biāo)準(zhǔn)公差和基本偏差兩個基本要素確定的。標(biāo)準(zhǔn)公差確定公差帶的大??；基本偏差確定

6、公差帶的位置。（1）標(biāo)準(zhǔn)公差：由國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，用以確定公差帶大小的任一公差。標(biāo)準(zhǔn)公差分為2 0個等級，即IT01、IT0、IT1IT18。IT表示標(biāo)準(zhǔn)公差，阿拉伯?dāng)?shù)字表示公差等級，它是反映尺寸精度的等級。IT01公差值最小，精度最高；ITl8公差值最大，精度最低。 （2）基本偏差國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用以確定公差帶相對于零線位置的上極限偏差或下極限偏差，稱為基本偏差。一般是指靠近零線的那個偏差。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了孔、軸各28個基本偏差，它的代號用字母表示，大寫為孔，小寫為軸。在26個字母中，除去容易與其他混淆的五個字母：I、L、O、Q、W(I、l、o、q、w)，再加上7個用兩個字母表示的代號(CD、EF、

7、FG、JS、ZA、ZB、ZC和cd、ef、fg、js、za、zb、zc) 對于軸：ah的基本偏差為上極限偏差es，其絕對值依次減小；jzc的基本偏差為下極限偏差ei，其絕對值逐漸增大。 對于孔：AH的基本偏差為下極限偏差EI，其絕對值依次減小；JZC的基本偏差為上極限偏差ES，其絕對值依次增大。H和h的基本偏差為零。 軸、孔的基本偏差數(shù)值可查附錄B-2和B-3 孔和軸的公差帶代號由基本偏差代號和公差等級代號組成 5.配合配合是指公稱尺寸相同且相互結(jié)合的孔和軸的公差帶之間的關(guān)系。國家標(biāo)準(zhǔn)將配合分為3大類： 1）間隙配合孔的公差帶完全在軸的公差帶之上，任取其中一對孔和軸相配都成為具有間隙的配合(包

8、括最小間隙為零) ?？椎纳蠘O限尺寸減軸的下極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最大間隙，即 孔的下極限尺寸減軸的上極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最小間隙，即 配合公差(或間隙公差)是允許間隙的變動量等于最大間隙與最小間隙的代數(shù)差的絕對值，也等于相互配合的孔公差與軸公差之和。配合公差 2）過盈配合：孔的公差帶完全在軸的公差帶之下，任取其中一對孔和軸相配都成為具有過盈的配合(包括最小過盈為零) ?？椎南聵O限尺寸減軸的上極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最大過盈 ?？椎纳蠘O限尺寸減軸的最小極限尺小所得的代數(shù)差稱為最小過盈 。配合公差(或過盈公差)是允許過盈的變動量。它等于最小過盈與最大過盈之代數(shù)差的絕對值，也等于相互配合的孔公

9、差與軸公差之和，即 例8-1-1 已知一對配合的孔軸的尺寸分別為：孔 ，軸 ，求 、 及 。 3）過渡配合：孔和軸的公差帶相互交疊，任取其中一對孔和軸配合，可能具有間隙，也可能存在過盈配合。 在過渡配合中，其配合的極限情況是最大間隙與最大過盈。配合公差等于最大間隙與最大過盈之代數(shù)差的絕對值，也等于相互配合的孔與軸公差之和，即 （2）配合的基準(zhǔn)制國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種基準(zhǔn)制：1）基孔制：基本偏差為一定的孔的公差帶，與不同基本偏差的軸的公差帶構(gòu)成各種配合的制度稱為基孔制。在同一公稱尺寸的配合中，基孔制是將孔的公差帶位置固定，通過變動軸的公差帶位置，得到各種不同的配合 。2）基軸制：基本偏差一定的軸的公

10、差帶，與不同基本偏差的孔的公差帶構(gòu)成各種配合的制度稱為基軸制。在同一公稱尺寸的配合中，基軸制是將軸的公差帶位置固定，通過變動孔的公差帶位置，得到各種不同的配合 基孔制配合的孔為基準(zhǔn)孔，其代號為H。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基準(zhǔn)孔的基本偏差(下極限偏差)為零?；S制配合的軸為基準(zhǔn)軸，其代號為h。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基準(zhǔn)軸的基本偏差(上極限偏差)為零。 三、公差與配合的標(biāo)注及查表在零件圖上標(biāo)注公差有3種形式：（1）標(biāo)注公差帶的代號 （2）標(biāo)注極限偏差（3）同時標(biāo)注公差帶代號和相應(yīng)極限偏差，這時偏差數(shù)值應(yīng)加括號 。1.零件圖中的標(biāo)注2.裝配圖中的標(biāo)注（1）標(biāo)注公差代號。在公稱尺寸的右邊，用分?jǐn)?shù)形式注出，分子為孔的公差帶代號，

11、分母為軸的公差代號。對于基孔制的基準(zhǔn)孔基本偏差用H表示；對于基軸制的基準(zhǔn)軸基本偏差用h表示。（2）標(biāo)注極限偏差，尺寸線的上方為孔的極限偏差，尺寸線的下方為軸的極限偏差。3.查表方法 （1）18H7/p6是基孔制配合，其中H7是基準(zhǔn)孔的公差帶代號，p6是與之相配合的軸的公差帶代號。18H7，基準(zhǔn)孔的極限偏差可由附錄B中表B-5所示孔的極限偏差數(shù)值表查得。通過表中公稱尺寸從大于14至18的行與公差帶H7的列相交查得 （單位是m，標(biāo)在圖樣中要改單位為mm)，這就是基準(zhǔn)孔的上、下極限偏差，所以18H7可以寫成 。18p6，與之配合的軸的極限偏差可由附錄B中表B-4所示軸的極限偏差數(shù)值表查得。通過表中公

12、稱尺寸從大于14至18的行與公差帶p6的列相交查得 (單位是um，標(biāo)在圖樣中要改單位為mm)，這就是與之配合的軸的上、下極限偏差，所以18p6可以寫成 四、尺寸公差與配合的選用基準(zhǔn)制的選擇基準(zhǔn)制的選擇應(yīng)從結(jié)構(gòu)、工藝和經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮，并遵循以下原則。一般情況下應(yīng)優(yōu)先選用基孔制；因?yàn)橐话憧妆容S難加工，并且通常用定值刀具和定值量具加工。為減少定值刀具和定值量具的規(guī)格和數(shù)量，降低成本，應(yīng)優(yōu)先選用基孔制。 （2）特殊情況應(yīng)選用基軸制；采用冷拉圓鋼作軸（不經(jīng)切削加工），此時采用基軸制可避免冷拉圓鋼的尺寸規(guī)格過多。加工尺寸小于1mm的精密軸比同級孔要困難，此時采用基軸制較經(jīng)濟(jì)。當(dāng)同一軸與公稱尺寸相同的

13、幾個孔相配合，且配合性質(zhì)不同的情況下，應(yīng)考慮采用基軸制。 （3）以標(biāo)準(zhǔn)件為基準(zhǔn)件來確定采用基孔制還是基軸制，基準(zhǔn)制的選用與使用要求無關(guān)，而與加工、制造有關(guān)。滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合應(yīng)采用基孔制，滾動軸承的外圈與外殼孔的配合應(yīng)采用基軸制。（4）為滿足配合的特殊要求，允許采用任一孔、軸公差帶組成的非基準(zhǔn)制配合。2.公差等級選用原則在充分滿足使用要求的前提下，考慮工藝的可能性，盡量選用較低的公差等級。例8-1-2 有一對公稱尺寸 為孔、軸配合，要求間隙在 之間，試確定合適的配合。解 （1）選定基準(zhǔn)制。因無特殊要求，故選用基孔制。 （2）確定公差等級。（3）確定配合種類 （4）檢驗(yàn)。3.配合的選用原則應(yīng)

14、優(yōu)先考慮選用標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的優(yōu)先配合，其次是常用配合再次采用一般用途孔軸公差帶組成的配合必要時可選用任意孔、軸公差帶組成的配合。 學(xué)習(xí)任務(wù)二 形狀與位置公差 任務(wù)描述：零件加工后，不僅存在尺寸誤差，而且還會產(chǎn)生幾何形狀和相互位置誤差。如圖8-2-1 a)、b)、c)所示的圓柱體，加工后呈現(xiàn)中間粗、兩頭細(xì)或軸線彎曲的情況。這種在形狀上出現(xiàn)的誤差叫做形狀誤差。如果零件在加工時所產(chǎn)生的形狀和位置誤差過大，將會影響機(jī)器的質(zhì)量，甚至無法裝配。如何保證零件的形狀和位置誤差在合適的范圍內(nèi)呢？學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解幾何公差的作用熟悉幾何公差的項(xiàng)目掌握幾何公差標(biāo)注方法一、形體的要素及其分類形狀公差、位置公差、方向公差、跳動

15、公差統(tǒng)稱為幾何公差，它是指零件的實(shí)際幾何要素相對理想形狀和位置的允許變動量。形位公差的研究對象是構(gòu)成零件幾何特征的點(diǎn)、線、面，這些點(diǎn)、線、面統(tǒng)稱幾何要素（簡稱要素）。一般在研究形狀公差時，涉及的對象有線和面兩類要素； 1.按結(jié)構(gòu)特征分類（1）輪廓要素：構(gòu)成零件外形，能為人們直接感覺到的點(diǎn)、線、面。（2）中心要素：輪廓要素對稱中心所表示的點(diǎn)、線、面。 2.按存在狀態(tài)分類（1）實(shí)際要素：零件上實(shí)際存在的要素，它可用通過測量反映出來的要素代替。（2）理想要素：具有幾何意義的要素，按設(shè)計要求，由圖樣給定的點(diǎn)、線、面的理想形態(tài)。 3.按所處部位分類（1）被測要素：圖樣中給出了形位公差要求的要素，是測量的

16、對象。（2）基準(zhǔn)要素：用來確定被測要素方向和位置的要素，基準(zhǔn)要素在圖樣上都標(biāo)有基準(zhǔn)符號或基準(zhǔn)代號。4.按功能關(guān)系分類（1）單一要素：指僅對被測要素本身給出形狀公差的要素。（2）關(guān)聯(lián)要素：指與零件基準(zhǔn)要素有功能要求的要素 二、幾何公差的注法形位公差用代號標(biāo)注。代號包括形位公差特征項(xiàng)目符號、形位公差框格及指引線、基準(zhǔn)符號、形位公差數(shù)值和其他有關(guān)符號等 。1.幾何公差框格及內(nèi)容2.被測要素的標(biāo)注指引線箭頭應(yīng)指向公差帶的寬度方向或直徑方向，在標(biāo)注時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：當(dāng)被測要素為線或表面時，指引線箭頭應(yīng)指在該要素的輪廓線或其延長線上，并應(yīng)明顯地與該要素的尺寸線錯開；當(dāng)被測要素為軸線、球心或中心平面時，指引

17、線箭頭應(yīng)與該要素的尺寸線對齊；當(dāng)被測要素為整體軸線或公共對稱平面時，指引線箭頭可直接指在軸線或?qū)ΨQ線上。對被測要素任意局部范圍內(nèi)的公差要求，應(yīng)將局部范圍的尺寸標(biāo)注在幾何公差值后面，并用斜線隔開。同一要素有多項(xiàng)幾何公差要求時，可采用框格并列標(biāo)注；多處要素的幾何公差要求相同時，可在框格指引線上繪制多個箭頭；若幾何公差值的數(shù)字前加注有或S，則表示公差帶為圓形、圓柱形或球形。 3.基準(zhǔn)要素的標(biāo)注基準(zhǔn)符號由字母，方框，涂黑或空白的三角和連線組成。無論基準(zhǔn)符號在圖樣上的方向如何，圓圈內(nèi)的字母均應(yīng)水平填寫。標(biāo)注時要注意：當(dāng)基準(zhǔn)要素為素線或表面時，基準(zhǔn)代號應(yīng)靠近該要素的輪廓線或其引出線標(biāo)注，并應(yīng)明顯地與尺寸線

18、錯開；當(dāng)基準(zhǔn)是軸線或中心平面或由帶尺寸的要素確定的點(diǎn)時，基準(zhǔn)符號應(yīng)與相應(yīng)要素尺寸線對齊。如圖8-2-5a）所示為單一要素為基準(zhǔn)時的標(biāo)注，如圖8-2-5b）所示為兩個要素組成的公共基準(zhǔn)時的標(biāo)注；如圖8-2-5c）所示為三個要素組成的基準(zhǔn)時的標(biāo)注。三、幾何公差的項(xiàng)目及其符號 形狀公差：直線度、平面度、圓度、圓柱度形狀或位置公差 ：線輪廓度、面輪廓度位置公差 ：定向：平行度、垂直度、傾斜度定位 ：同軸度、對稱度、位置度跳動：圓跳動、全跳動學(xué)習(xí)任務(wù)三 表面結(jié)構(gòu)要求 任務(wù)描述：汽車上有的零件看上去光澤度很好，比如氣缸內(nèi)壁，而有的零件卻看到非常明顯的加工印痕，如氣缸體、制動鼓等，如何控制零件的表面質(zhì)量呢？

19、 學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解表面結(jié)構(gòu)要求的含義及作用熟悉表面結(jié)構(gòu)要求的參數(shù)掌握表面結(jié)構(gòu)要求的圖形符號掌握表面結(jié)構(gòu)要求的標(biāo)注方法一、表面結(jié)構(gòu)的概念材料被切削時產(chǎn)生的塑性變形以及刀痕等原因，其表面經(jīng)放大后可以看到仍是高低不平的。通常用表面結(jié)構(gòu)（包括粗糙度、波紋度和原始輪廓三類）來評定。加工表面上具有的較小間距的峰谷所組成的微觀幾何形狀特性，稱為R輪廓（粗糙度）影響接觸面的摩擦、運(yùn)動磨損、貼合面的密封、配合面的性能穩(wěn)定與可靠性以及疲勞強(qiáng)度、抗腐蝕性能、表面涂層的質(zhì)量、產(chǎn)品外觀二、表面粗糙度的評定結(jié)構(gòu)輪廓算術(shù)平均偏差Ra（單位m）是指在零件表面的一段取樣長度L（用于判別具有表面結(jié)構(gòu)特征的一段基準(zhǔn)線長度）內(nèi)，沿測量

20、方向（z方向）的輪廓線上的點(diǎn)至基準(zhǔn)線的距離絕對值的算術(shù)平均值。輪廓算術(shù)平均偏差其值越小，表面質(zhì)量越高，加工成本也就越高。 還可以用Rz（輪廓最大高度）作為表面粗糙度參數(shù) 表8-3-1 Ra參數(shù)值與應(yīng)用舉例Ra/um表面特征主要加工方法應(yīng)用舉例50、100明顯可見刀痕粗車、粗銑、粗刨、鉆、粗紋銼刀和粗砂輪加工粗糙度最低的加工面，或稱沒有要求的自由表面，一般很少使用25可見刀痕12.5微見刀痕粗車、刨、立銑、平銑、鉆不接觸表面、不重要的接觸面，如螺釘孔、倒角、機(jī)座底面等6.3可見加工痕跡精車、精銑、精刨、鉸、鏜、粗磨等沒有相對運(yùn)動的零件接觸面，如箱、蓋、套筒、要求緊貼的表面、鍵和鍵槽工作表面；相對

21、運(yùn)動速度不高的接觸面，如支架孔、襯套、帶輪軸孔的工作表面等3.2微見加工痕跡1.6看不見加工痕跡0.8可辨加工痕跡方向精車、精鉸、精拉、精鏜、精磨等要求很好密合的接觸面，如滾動軸承的配合表面、錐銷孔等；相對運(yùn)動速度較高的接觸面，如滑動軸承的配合表面、齒輪輪齒的工作表面等0.4微辨加工痕跡方向0.2不可辨加工痕跡方向0.1暗光澤面研磨、拋光、超級精細(xì)研磨等精密量具的表面、極重要零件的摩擦面，如汽缸的內(nèi)表面、精密機(jī)床的主軸頸、坐標(biāo)鏜床的主軸頸三、標(biāo)注表面結(jié)構(gòu)的圖形符號1.基本圖形符號用于未指定工藝方法的表面，當(dāng)有一個注釋解釋時可單獨(dú)使用。它由兩條不等長的與標(biāo)注表面成60夾角的直線構(gòu)成 。2.擴(kuò)展圖形符號（1）要求去除材料的圖形符號在基本圖形符號上加一短橫，表示指定表面是用去除材料的方法獲得，如通過機(jī)械加工獲得的表面。（2）不允許去除材料的圖形符號在基本圖形符號上加一個圓圈，表示指定表面是用不