机械精度设计与检测基础绪论培训课程(ppt 61页).ppt

1、1,机械精度设计与检测基础,任课教师：王冬生 联系方式5687275 答疑地点：研究楼北232,2,机械精度设计与检测基础,Mechanical precision design and verification basic 也称机械精度设计与检测技术基础 Design of mechanical precision and foundation of geometrical capacity survey 本课程也称互换性原理：principle of interchangeability 本课程也称公差课程：course (curriculum) of toler

2、ance,3,第1章 绪 论 (chapter1 introduction),首先介绍本课程的 性质(property): 技术基础课 特点(characteristic): 多、强、大 学习方法(means of leaning) :理论联系实际，灵活运用 本课程的的任务(task of the course ): 主要内容(main content of the course),4,1.本课程的性质,本课程为机械设计方面的技术基础课；,精度设计（几何量精度设计）,机械设计 内容,强度设计design of strength,传动设计design of transmission,结构设计de

3、sign of structure,技术基础课,5,2. 本课程特点（实践性强涉及国家标准多） 多、强、大,定义、符号、公式、标准规定和经验解法多。,原则性强，因为必须按国标有关规定进行设计。,实际应用中灵活性大。, 多:, 强:, 大:,3. 学习方法：理论联系实际,6,(3) 初步学会根据使用要求，正确设计几何量公差并正确地标注在图样上；,机械精度设计 尺寸、几何（形状、方向、 位置和跳动）和微观轮廓。,(1) 掌握标准化、互换性的基本概念及精度设计有关的基本术 语和定义；,(2) 基本掌握精度设计标准的主要内容、特点和应用原则；,4. 本课程的任务,学完本课程后应达到下列要求：,7,(4

4、) 了解各种典型几何量的检测方法和初步学会使用常用的计量器具。,总之，本课程的任务是使学生获得机械工程师必须掌握的精度设计和检测方法的基本知识和基本技能。,8,5. 本课程的主要内容,第1章 绪 论,第2章 测量技术基础,第3章 孔、轴结合尺寸精度设计与检测,第4章 几何精度设计与检测,第5章 表面粗糙度设计与检测,第6章 滚动轴承与孔、轴结合的精度设计,第7章 圆锥结合的精度设计与检测,第8章 键和花键结合的精度设计与检测,第9章 螺纹结合的精度设计与检测,第10章 圆柱齿轮精度设计与检测,第11章 尺寸链的精度设计基础,第12章 机械零件的精度设计,9,内 容 提 要：,第1章 绪 论,1

5、. 互换性的含义,以及在设计、制造和使用中所 起的作用； 2. 互换性的分类； 3. 标准化在工业生产中的作用； 4. 优先数系的形成和作用； 5. 检测技术发展的概况； 6. 本课程的基本内容、特点和任务 (前面已讲)。,10,第1章 绪 论,1.1 互换性的概念 concept of interchangeability,1.1.1互换性的含义 meaning of interchangeability,从定义可见，广义互换性可分为：,1.互换性的定义 definition of interchangeability,互换性是指在同一规格的一批零、部件中任取一件，在装配时不需经过任何选择(

6、choosing) 、修配(repairing)或调整(modifying/adjustment)，就能装配在整机上。,并能满足使用性能要求的特性。(meet to technical requirement and use performances),（2）功能互换性: interchangeability of function 。,（1）几何参数互换性:interchangeability of geometrical parameters,判断题：不经过选择与修配，就能互相替换装配的零件，就是具有互换性的零件！（ ）,11,本课程只研究几何参数的互换性，即机械精度设计。,功能互换：,机

7、械 强度，刚度等；,质量 可靠性，维修性， 安全性等。,几何参数 互换,微 观 轮 廓（表面粗糙度）,尺 寸 精 度（尺寸公差）,物理 硬度，弹性等；,几 何 精 度（形状、方向、 位置和跳动公差）,12,（1）尺寸精度 (size precision),几何参数设计内容为（即机械精度设计内容）：,13,（2）几何精度 (geometrical precision),形状精度 (profile/sharp precision),位置精度 (position precision),方向精度(orientation precision),跳 动 精 度 (run-out precision),14

8、,(3) 微观轮廓精度(precision of micro-profile),15,2. 公差的含义：(meaning of tolerance),公差(tolerance)是指允许几何量变化的范围。,怎样保证几何参数有互换性？,补充孔轴的概念及尺寸术语！（见第三章！）,16,3.1.3 极限与配合的基本术语和定义,通常是指圆柱形的内表面，也包括非圆柱形的内表面由二平行平面或切平面形成的包容面。,1.有关孔、轴的定义,孔 hole,无法判断是孔还是轴,17,通常是指圆柱形的外表面，也包括非圆柱形的外表面由二平行平面或切平面形成的被包容面。,轴 shaft,无法判断是孔还是轴,18,孔（轴）通

9、常是指圆柱形的内（外）表面，也包括非圆柱形的内（外）表面由二平行平面或切平面形成的包容面（被包容面）。,即孔（轴）由单一尺寸确定的包容面 （被包容面）,19,2. 有关尺寸的术语和定义,(1) 尺寸 size,(2) 公称尺寸nominal size (以前称为基本尺寸basic size),是指零件加工后通过测量获得的某一尺寸。它并非实际尺寸的真值！其代号为：,以特定单位表示线性尺寸值的数值。,是指设计给定的尺寸。,(3) 实际尺寸actual size,(孔：D、轴：d ) 。,标准规定，图样上的尺寸以毫米为单位时，不需标注单位的名称或符号。,20,是指允许尺寸变化的两个极端。,(4) 极

10、限尺寸(limits of size),2. 有关尺寸的术语和定义,其中允许的最大尺寸为上极限尺寸（最大极限尺寸）(maximum limits of size)；,允许的最小尺寸为下极限尺寸（最小极限尺寸）(minimum limits of size) 。,与之相对应的还有最大实体尺寸MMS（dM，DM）(maximum material size)和最小实体尺寸LMS（dL，DL）(least material size)，其对应关系是：,21,是设计给定的。,实际尺寸合格条件为:,是加工后通过测量得到的。,22,3. 尺寸偏差和尺寸公差的术语和定义,是指某一尺寸(极限尺寸、实际尺寸等)

11、减其公称尺寸所得的代数差。,(1) 尺寸偏差（简称偏差）deviation, 对极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差为极限偏差。可分为上偏差和下偏差！实际偏差不分上/下偏差！,（注标时除“0”外必须带符号）。,上极限偏差(upper deviation)（简称上偏差）是指上极限尺寸减其 公称尺寸所得的代数差（ES、es）。,下极限偏差(lower deviation)（简称下偏差）是指下极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差(EI、ei)。,包括极限偏差和实际偏差！,23,孔 : 上偏差,轴：,下偏差,上偏差和下偏差统称极限偏差。(limit deviation),用公式表示上、下极限偏差为,上偏差,2

12、4, 对实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差,实际偏差合格条件为,为实际偏差(actual deviation)。,25,数量：30,公称尺寸,上偏差,下偏差,例题,极限 尺寸,26,是指允许尺寸的变动量。,（2）尺寸公差（简称公差）(tolerance),孔：,轴：,Td =,| dmax dmin |,= |esei|,TD =,| DmaxDmin|,= | ES EI |,= | (Dmax- D) (Dmin- D|,27,(3) 偏差与公差区别：, 偏差是代数量，有（+、0、-）符号。,公差是绝对值，不带符号（尺寸公差不 能为零）。,偏差在图上标注应注意：, 偏差有基准 以公称尺寸为基

13、准，, 偏差影响配合松紧。,标注方法, 实际偏差是对单件零件的判断：,公差无基准 。,公差影响配合精度。,误差是对一批零件的判断：,28,（3）尺寸公差带(tolerance zone)及公差带图,尺寸公差带（见图3-3）,是指由代表上偏差和下偏差或上极限尺寸和下极限尺寸的两条直线所限定的一个区域。,公称尺寸,29,尺寸公差带图（见图3-4）,零线 基本尺寸,公差带, 极限偏差数值或符号, 孔、轴公差带或符号,公 称 尺 寸,30,1.1.2 互换性的分类,1. 按互换性 程度分,全互 完换completed interchange,不完全 互换 limited interchange,含 义

14、,实 现,应 用,含 义,实 现,应 用,组内完全互换，组间不可互换的互换称为不完全互换（incomplete interchange）或有限互换(limited interchange)。,31,2. 按标准零部 件和机构分,外互换 ( 厂外互换D、d external interchange,内互换 ( 厂内互换D、d ) internal interchange,例如 滚动轴承 标准部件,32,1.1.3 互换性在机械制造中的作用(interchangeability function),1.从使用方面看(reduce the cost),2.从制造方面看：(automated manu

15、facturing),3.从设计方面看： (simplify design and shorten the design cycle),节省装配、维修时间，保证工作的连续性和持久性，提高了机器的使用寿命。,便于实现自动化流水线生产、装配，减轻劳动量。,大大减轻设计人员的计算、绘图的工作量，简化设计程序和缩短设计周期。,33,1.2 标准化与优先数系,1.2.1 标准化standardization,为在一定范围内获得最佳秩序，对实际或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动。,标准化是互换性生产的基础，没有标准化就没有互换性。,1.定义：definition,是制定、修订、贯彻标准，促进国民

16、经济全面发展的全过程，是实现互换性的基础,动态发展过程,34,补充内容：产品的“三化”,产品的质量标准化（standardization）、品种规格系列化(seriation)和零部件通用化(generalization)。 产品通用化：对某些零件或部件的种类、规格，按照一定的标准加以精简统一，使之能在类似产品中通用互换的技术措施。经过统一后，可通用于某些产品中的零件或部件，称为“通用件”。 产品通用化是指同一类型不同规格或不同类型的产品和装备中，用途相同、结构相近似的零部件，经过统一以后，可以彼此互换的标准化形式。 显然，通用化要以互换性为前提，互换性有两层含义，即尺寸互换性和功能互换性。功

17、能互换性问题在设计中非常重要。 例如所设计的柴油机，既可用于拖拉机，又可用于汽车、装运机、推土机和挖掘机等。通用性越强，产品的销路就越广，生产的机动性越大，对市场的适应性就越强。,35,产品系列化（Product seriation）是标准化的高级形式，是标准化高度发展的产物，是标准化走向成熟的标志； 系列化是使某一类产品系统的结构优化、功能最佳的标准化形式。 系列化通常指产品系列化，它通过对同一类产品发展规律的分析研究，经过全面的技术经济比较，将产品的主要参数、型式、尺寸、基本结构等作出合理的安排与计划，以协调同类产品和配套产品之间的关系。,36,技术标准是指以生产实践和科学实验为基础，由有

18、关方面协调制定，并经一定程序批准后，在一定范围内具有约束力的法规。,2.技术标准：technique standard,37,3.技术标准分类：,按应用 范围分,国际标准 international standard,国家标准 national standard,GB，GB/T，GB/Z,省市部标准 （专业标准）,IEC：电工委员会,ITU：电信联盟,GJB national military standard,ISO: 标准化组织,企业标准corporation standard,判断题： 国家标准中，强制性标准是一定要执行的，而推荐性标准执行与否无所谓！,X,38,1.2.2 优先数系和优

19、先数GB/T3212005 Series of prefered numbers and prefered numbers,1.优先数系,且项值中含有10的整数幂的理论等比数列导出的一组近似等比数列。,十进几何级数,（1）定义：,各数列用 R5、R10、R20、R40和R80表示。,39,各公比之间关系为：,各个系列的公比为：,40,2005),由表可见：R5中间插入一个数R10,41,（2）优先数系的种类,基本系列:basic series,补充系列:complementary series,变形系列(deformation series), 是指在Rr系列中每p项取一值形成的等比系列。,公

20、比为：,（3）派生系列:(derive series),R5、R10、R20、R40,R80,例如派生系列 Rr/p等,用代号Rr/p表示。,R10(1.25)表示以1.25为下限的R10系列； R20(45）表示以45为上限的R20系列； R40(75300)表示以75为下限，300为上限的R40系列,42,(4)代号：,系列无限定范围时:,系列有限定范围时，应注明界限值:,R10/3(16) 。,如 R10(16)，,R10(1640)，,如 R 10(40)，,Rr 如 R10、R20.,Rr/p 如R10/3,下面举例说明什么是派生系列。,43,例如R10/3，公比为,q10/3=10

21、3/10 2，,由表1.1可得下表。,p = 3 ,2005),44,练习：根据表1-1写出110的R5/2和 10100的R10/3的优选数。,2005),解：（ 1）R5/2(1.00、）=,1.00, 2.50, 6.30。,R5/2(1.60、）=,1.60, 4.00, 10.00。,(2) R10/3(10.0，、，100）,= 10.0, 20.0, 40.0, 80.0 。,45,派生系列特点:,即项值和公比与基本系列有什么关系（见下表）？,项值为Rr中项的值。,公比不是Rr 的公比，而是Rr/p的公比,即,qr/p=qrp ( 公比扩大了),46,2.优先数,按近似程度分,理

22、论值(按 理论公比计算所得的项值),计算值（代替理论值）,常用值 （即优选数）,化整值,(见 表1.1),2005),47,3.优先数系的应用,优先数系的应用顺序为：,（尽量采用含有1的）, Rr/p,R5, R10, R20, R40, R80,先疏后密原则,48,1.3 检测技术的发展,根据国际计量大会的统计，机械零件加工的精度大约每十年提高一个数量级，这是由于检测技术不断发展的缘故。,1940年 1.5m,检测技术是实现互换性生产的重要手段，它们是相互依存，又相互促进。,1950年 0.2m,1960年 0.1m,1969年 0.01m,49,1.4 本课程的特点和任务,1.4.1 本课

23、程的特点和学习方法(前面已讲）,1. 特点：,（1）本课程为机械设计方面的技术基础课；,精度设计（几何量精度设计）,本课程只研究精度设计(即几何量精度设计)。,机械设计 内容,强度设计,传动设计,结构设计,50,（2）本课程实践性强,涉及国家标准多 多、强、大,定义、符号、公式、标准规定和经验解法多。,原则性强，因为必须按国标有关规定进行设计。,实际应用中灵活性大。, 多, 强, 大,2.学习方法,51,(3) 初步学会根据使用要求，正确设计几何量公差并正确地标注在图样上；,机械精度设计 尺寸、几何（形状、方向、 位置和跳动）和微观轮廓。,(1) 掌握标准化、互换性的基本概念及精度设计有关的基本术 语和定义；,(2) 基本掌握精度设计标准的主要内容、特点和应用原则；,1.4.2 本课程的任务,学完本课程后应达到下列要求：,52,(4) 了解各种典型几