课程名称课程名称：机械精度设计基础机械精度设计基础吉林大学机械科学与工程学院吉林大学机械科学与工程学院闫振华闫振华课程性质课程性质：技术基础课技术基础课必修课！学分必修课！学分2.02.0课程设置：课程设置：1.1.课堂理论教学课堂理论教学2-162-16周，周，3030学时，闭卷考试学时，闭卷考试2.2.实验教学实验教学6 6学时，学时，4 4个实验个实验实验项实验项目目实验实验学学时时实验实验地点地点1. 1.尺寸尺寸误误差差测测量量4/34/3学学时时机械机械材料材料馆馆5385382. 2.表面粗糙度表面粗糙度测测量量2/32/3学学时时机械机械材料材料馆馆5385383. 3.形位形位误误差差测测量量2 2学学时时工科基地工科基地1121124. 4.齿轮齿轮精度精度检测检测2 2学学时时机械机械材料材料馆馆543机械精度设计基础学习指导（校内印刷）机械精度设计基础学习指导（校内印刷）实验指导书实验指导书教材教材：1.1.陈晓华陈晓华 编编机械精度设计与检测第二版机械精度设计与检测第二版主要参考书：主要参考书：机械精度设计与检测（机械精度设计与检测（第二版第二版）参考文献参考文献 1 1、22 教师：教师：闫振华电话：电话：13196025109 Email: yanzhenhuajlu.edu.cn考核成绩考核成绩卷面成绩卷面成绩70%70%平时成绩平时成绩30%30%课堂出勤考核课堂出勤考核作业作业实验出勤及实验出勤及实验报告实验报告第一章第一章 绪绪 论论机械的运动设计机械的运动设计机械的结构设计机械的结构设计机械的精度设计机械的精度设计机机械械设设计计本课程主要研究本课程主要研究一一. .互换性互换性二二. .公公 差差三三. .检检 测测1-1 1-1 机械精度设计的研究对象机械精度设计的研究对象1.1.互换性定义：（广义）互换性定义：（广义） 互换性是指一种产品、过程或服务代替另互换性是指一种产品、过程或服务代替另一种产品、过程或服务，能满足同样要求的能一种产品、过程或服务，能满足同样要求的能力。力。 对于机械行业，通常是指同一规格的一批对于机械行业，通常是指同一规格的一批零（部）件，按规定的技术要求制造或装配，零（部）件，按规定的技术要求制造或装配，彼此能够互相替代使用，而且效果相同的性能。彼此能够互相替代使用，而且效果相同的性能。如图如图 所示的圆柱齿轮减速器！所示的圆柱齿轮减速器！2.2.互换性的作用：互换性的作用：1 1） 在制造方面在制造方面，有利于专业化生产，有利于，有利于专业化生产，有利于采用先进工艺和高效率的专用设备，从而提高采用先进工艺和高效率的专用设备，从而提高产品质量，降低生产成本。产品质量，降低生产成本。2 2） 在设计方面在设计方面，可最大限度地采用标准件，可最大限度地采用标准件（如平键、螺栓、螺母、垫片）、标准部件（如平键、螺栓、螺母、垫片）、标准部件（如滚动轴承），可大大简化绘图和计算工作，（如滚动轴承），可大大简化绘图和计算工作，缩短设计周期，有利于计算机辅助设计（缩短设计周期，有利于计算机辅助设计（CAD)CAD)和产品品种多样化。和产品品种多样化。3 3）在使用和维修方面在使用和维修方面，零部件具有互换性，零部件具有互换性，能及时更换损坏了的零部件，提高机器的使用能及时更换损坏了的零部件，提高机器的使用价值。价值。 互换性原则作用多多！因此，已成为现代互换性原则作用多多！因此，已成为现代机械制造业中一个普遍遵守的原则！机械制造业中一个普遍遵守的原则！ 并不是所有情况下都要采用互换性原则，并不是所有情况下都要采用互换性原则，在在单件、小批量生产单件、小批量生产中，有时采用中，有时采用单个配置单个配置经经济性更好！济性更好！这时这时，零件虽不能互换，但也有精，零件虽不能互换，但也有精度设计与检测的要求。度设计与检测的要求。但是！但是！3.3.互换性的分类：互换性的分类：完全互换性完全互换性不完全互换性不完全互换性互换性互换性完全互换性：完全互换性：不挑、不选、不修、不调！不挑、不选、不修、不调！不完全互换性：不完全互换性：附加挑选或调整零（部）件附加挑选或调整零（部）件! !不完全互换性种类：不完全互换性种类：分组装配法分组装配法调整装配法调整装配法修修 配配 法法大数互换法大数互换法公差定义：公差定义： 几何量允许的变动量叫做公差。几何量允许的变动量叫做公差。 公差标注在图纸上，用来控制公差标注在图纸上，用来控制制造误差制造误差！公差公差尺寸公差尺寸公差几何公差几何公差表面粗糙度表面粗糙度公差公差是互换性生产是互换性生产的保证的保证！在满足功能要求的！在满足功能要求的前提下，公差应尽量规定的大些！前提下，公差应尽量规定的大些！经济经济！检测定义：检测定义： 检测检测是是检验检验与与测量测量的统称。的统称。 为了保证机械零件的几何精度，零件加工为了保证机械零件的几何精度，零件加工完后必须对其几何量加以检测，以保证零件符完后必须对其几何量加以检测，以保证零件符合设计要求！合设计要求！ 检验的特点检验的特点：能确定几何量是否合格，但：能确定几何量是否合格，但得不到具体的数值。得不到具体的数值。 测量的特点测量的特点：能获得几何量的具体数值！：能获得几何量的具体数值！ 检测检测是实现互换性生产的是实现互换性生产的手段和措施手段和措施！1-2 1-2 标准化与优先数系标准化与优先数系一一. .标准与标准化标准与标准化二二. .优先数系及优先数优先数系及优先数1.1.标准的定义：标准的定义： 标准是标准是指在一定范围内使用的统一规定，指在一定范围内使用的统一规定，是是“为了在一定范围内获得最佳秩序，经协商为了在一定范围内获得最佳秩序，经协商一致制定，并由公认机构批准，共同使用和重一致制定，并由公认机构批准，共同使用和重复使用的复使用的一种一种规范性规范性文件文件。” 标准标准是互换性生产的是互换性生产的基础基础，是人们活动的，是人们活动的依据！依据！ 机械行业主要采用的标准有国际标准机械行业主要采用的标准有国际标准（ISOISO) )、国家标准（、国家标准（GBGB、GB/TGB/T) )、地方标准、地方标准（DBDB) )、行业标准、行业标准( (JB/TJB/T) )、企业标准、企业标准( (Q/BB,Q/HSQ/BB,Q/HS) )等！等！2.2.标准化的定义：标准化的定义： 制定标准和贯彻执行标准的制定标准和贯彻执行标准的全过程全过程，包括，包括标准制定、宣传贯彻、检验检测、认证、监督标准制定、宣传贯彻、检验检测、认证、监督检查标准等活动。检查标准等活动。 标准标准是在是在不断更新不断更新的，保证使用最新颁布的，保证使用最新颁布的标准。的标准。 标准里涉及很多标准里涉及很多数值数值！数值不能随便选！数值不能随便选！1.1.数值传播规律：见图数值传播规律：见图 螺栓公称直径一定螺栓公称直径一定箱箱盖盖孔孔直直径径箱箱底底座座螺螺纹纹孔孔直直径径加加工工孔孔的的刀刀具具尺尺寸寸测测量量工工具具的的尺尺寸寸附附件件的的尺尺寸寸垫垫片片、螺螺母母的的尺尺寸寸2.2.优先数系：优先数系： GB/T 3212005 GB/T 3212005优先数和优先数系优先数和优先数系规规定采用十进制等比数列作为优先系列。定采用十进制等比数列作为优先系列。公比公比规定了规定了5 5个系列：个系列：R5R5系列系列r=5r=5R10R10系列系列r=10r=10R20R20系列系列r=20r=20R40R40系列系列r=40r=40R80R80系列系列r=80r=80基基本本系系列列补充系列补充系列称为称为RrRr系列系列 基本系列和补充系列具有如下基本系列和补充系列具有如下规律规律：1 1）延伸性）延伸性2 2）包容性与插入性）包容性与插入性3 3）相对差比值不变性）相对差比值不变性 有利于分级分档，如有利于分级分档，如R5R5系列：系列：派生系列：派生系列： 为了使优先数系具有更大的为了使优先数系具有更大的适应性适应性，可从，可从RrRr系列中，每逢系列中，每逢p p项取一个优先数组成新的数项取一个优先数组成新的数列，称之为派生系列，记为列，称之为派生系列，记为Rr/pRr/p。 如：如：R10/3R10/3是是R10R10 数列中，每逢数列中，每逢3 3项取一个项取一个优先数而形成，例如：优先数而形成，例如： 1.00 2.00 4.00 8.00 1.00 2.00 4.00 8.00 1.25 2.50 5.00 10.00 1.25 2.50 5.00 10.00 1.60 3.15 6.30 12.5 1.60 3.15 6.30 12.5 首项取值不同首项取值不同，所得派生，所得派生系系列也列也不同不同！数系选择原则：数系选择原则： 先基本后补充，必要时先基本后补充，必要时用派生！用派生！ 由疏到密由疏到密，按照，按照R5R5、R10R10、R20R20、R40R40的顺的顺序选取，以免规格过多。序选取，以免规格过多。3.3.优先数：优先数： 优先数系中的数值称为优先数。优先数系中的数值称为优先数。 优先数一般为优先数一般为无理数无理数，根据精度要求，有，根据精度要求，有3 3种种取法：取法：1 1）计算值：）计算值： 2 2）常用值：）常用值： 3 3）化整值：）化整值： 取取5 5位有效数字，用于位有效数字，用于精确计算精确计算 取取3 3位有效数字，为位有效数字，为通常所用通常所用值值 取取2 2位有效数字，一般位有效数字，一般不宜选用不宜选用 化整值不可随便化整，应遵循化整值不可随便化整，应遵循GB/T GB/T 197642005197642005优先数和优先数化整值系列的优先数和优先数化整值系列的选用指南选用指南的规定。的规定。1-3 1-3 几何量测量的基本知识几何量测量的基本知识 几何量的测量是为了确定被测几何量的量几何量的测量是为了确定被测几何量的量值而进行的值而进行的实验过程实验过程。一一. .测量值测量值 任何几何量的测量值任何几何量的测量值x x，都可由表征几，都可由表征几何量的数值何量的数值q q和该几何量的计量单位和该几何量的计量单位E E的乘积来的乘积来表示，即表示，即 q q数值数值，E E计量单位计量单位如如：用卡尺测得一直径：用卡尺测得一直径 则：则： 任一测量值都由两部分组成：任一测量值都由两部分组成： 一个完整的测量过程应包括一个完整的测量过程应包括4 4个要素：个要素：被测对象被测对象测测量量过过程程四四要要素素计量单位计量单位测量方法测量方法测量精度测量精度 实际的测量中，应该选择实际的测量中，应该选择适当的检测仪器适当的检测仪器，采用采用正确的测量方法正确的测量方法，尽量，尽量减小测量误差减小测量误差，以，以使测量值使测量值趋近于真值趋近于真值。二二. .长度量值的传递及量块长度量值的传递及量块量量值值长度量值长度量值角度量值角度量值 长度量值由国家基准波长开始，可通过两长度量值由国家基准波长开始，可通过两个平行系统（个平行系统（线纹量具线纹量具、端面量具端面量具）平行向下）平行向下传递。传递。 线纹量具线纹量具指的是指的是具有刻度具有刻度的量具。的量具。线纹量线纹量具的特点具的特点是是可知被测量的具体数值可知被测量的具体数值。线纹量具。线纹量具的精度分为的精度分为1 1、2 2、3 3等。等。1 1等精度最高等精度最高10月12、13日，下午1点30晚上9点，三教第四网络教室选实验。 端面量具端面量具得不到具体测量值，只能判断产得不到具体测量值，只能判断产品是否合格。品是否合格。 线纹量具主要有线纹量具主要有卡尺卡尺、千分尺千分尺、高度尺高度尺。端端面面量量具具量块量块量规量规 国产成套量块的规格有：国产成套量块的规格有：9191块、块、8383块、块、4646块、块、3838块等几种规格。块等几种规格。量块的量块的分级分级： JJG 1462003 JJG 1462003将量块按将量块按制造精度制造精度分为分为5 5级：级： k（校准级）（校准级）、 0、 1、2、3级级，共共5个等级个等级。量块的分量块的分“级级”主要靠量块的极限偏差、平面主要靠量块的极限偏差、平面度、粗糙度及量块的研合性等指标划分度、粗糙度及量块的研合性等指标划分。量块的使用分级和分等：量块的使用分级和分等：量块的量块的分等分等： JJG 1462003 JJG 1462003 将量块按将量块按检定精度检定精度由高到由高到低分为低分为1515共共5 5等。量块的分等。量块的分“等等”主要是根主要是根据量块长度的测量不确定度、长度变动量允许据量块长度的测量不确定度、长度变动量允许值、平面平行性允许偏差和研合性等指标分。值、平面平行性允许偏差和研合性等指标分。量块组合成某一公称尺寸：量块组合成某一公称尺寸： 不超过不超过4 4块块，采用，采用去尾数法去尾数法。 如采用如采用8383块一套的量块，组成块一套的量块，组成36.375mm36.375mm尺尺寸。（查教材寸。（查教材附表附表1313）第一块第一块 1.005mm1.005mm第二块第二块 1.37mm1.37mm第三块第三块 4mm4mm第四块第四块 30mm30mm三三. .计量器具的技术性能指标计量器具的技术性能指标 计量器具的技术性能指标是计量器具的技术性能指标是选择和使用计选择和使用计量器具的依据量器具的依据。1.刻度间距刻度间距 12.5mm2.分度值分度值3.示值范围示值范围4.计量器具测量范围和量程计量器具测量范围和量程四四. .测量方法测量方法测量方法可以从测量方法可以从多个角度多个角度分类！分类！1.1.按所测几何量是否为被测几何量分按所测几何量是否为被测几何量分（1 1）直接测量法）直接测量法（2 2）间接测量法）间接测量法2.2.按测量值是否为被测几何量的整体量值分按测量值是否为被测几何量的整体量值分（1 1）绝对测量法）绝对测量法（2 2）相对测量法（比较测量法）相对测量法（比较测量法）3.3.按被测表面是否与测量头接触分按被测表面是否与测量头接触分（1 1）接触测量法）接触测量法（2 2）非接触测量法）非接触测量法4.4.按同时被测几何量的多少分按同时被测几何量的多少分（1 1）单项测量）单项测量（2 2）综合测量）综合测量5.5.主动测量和动态测量主动测量和动态测量（1 1）主动测量（在线测量）主动测量（在线测量）（2 2）动态测量：）动态测量： 如：电动轮廓测量仪如：电动轮廓测量仪 作业：作业：教材教材P9P9，1-2,1-5,1-7,1-91-2,1-5,1-7,1-9按时交作业，过后不收，作业按时交作业，过后不收，作业质量质量计入平时成绩计入平时成绩！