机械精度设计课件

,*,*,1,机械精度设计基础,哈尔滨商业大学,徐克非,1机械精度设计基础哈尔滨商业大学,机械精度设计基础,第一章 绪论,1.1,机械精度设计的研究对象,机械方案设计,机械结构设计,机械精度设计,机械设计,结构工艺性,、,强度,、,寿命 装配图,、,零件图,功能要求 选择尺寸精度,、,形状和位置精度,、,表面精度 标注在零件图、装配图,工作要求 选择执行机构 传动系统简图,机械精度设计基础第一章 绪论1.1 机械精度设计的,1977,年 储运机械,1978,年 食品机械,1993,年 机械设计及制造,1998,年 机械设计制造及其自动化,2002,年,2006,年 省级重点专业,2007,年 国家特色专业（第一类）,目前全国 机械设计制造及其自动化专业,426,个,1977年 储运机械,互换性,某一产品,（,零件,、,部件,、,构件,）,与另一产品,在尺寸,、,功能上能够彼此相互替换的性能,互换性要求,：,产品间的几何参数,、,机械性能,、,理化性,能及其他功能,充分近似,公差,机床,刀具,夹具,工件,；,人工操作,；,环境影响等,误差,系统误差,、,随机误差,尺寸误差,形状误差,位置误差,表面粗糙度,尺寸公差,形状,公差,位置,公差,表面粗糙度,整机,部件,零件,设计,制造,互换性要求,制造过程,精度设计,使用维修,1.1,一、互换性,互换性某一产品（零件、部件、构件）与另一产品互换性要求：,1.1,二、,公 差,几何量的公差,：,几何量允许的变动量,公差是设计要求，由设计者提出，标注在图纸上,公差,尺寸精度,、,形状和位置精度,、,表面精度,1.1,三,、检 测,检测,：,是判定机械零件（产品）是否符合设计要求的,过程，是保证互换性生产的手段和措施。,检测,检验,测量,检定,1.1 二、公 差几何量的公差：几何量允许的变动量1,检验特点：,测量特点：,测量的结果能获得被测几何量的具体数值,例：卡尺、千分尺 测量轴径、孔径,检定特点：,评定计量器具的精度 （尺寸传递系统）,例：量块的检定,检验的结果只能确定被测几何量是否在规定的极限范围内，不能获得被测几何量的具体数值,例,：,光滑极限量规 通端,、,止端 轴径,、,孔径,检验特点：测量特点：测量的结果能获得被测几何量的具体数值检定,光滑极限量规,孔用塞规,轴用卡规,机械比较仪,通端,止端,光滑极限量规孔用塞规轴用卡规机械比较仪通端止端,1.2,标准化与优先数系,一、标准化与标准,标准化定义,:,(,GB20000.12002),为在一定的范围内获得最佳秩序，对现实问题或潜在问题制定共同的和重复使用的条款的活动。,注：上述活动主要包括编制、发布和实施标准的过程。,工业生产,重要手段,；,专业化协作,必要前提,科学管理,组成部分,；,实现互换性,主要基础,标准化是一个包括,制订标准,、,贯彻标准,、,修订标准,，,循环往复,，,不断提高的活动过程。,1.2 标准化与优先数系标准化定义: (GB2000,主要任务：,制订、修订、贯彻标准,核心环节：,贯彻执行标准,特点：,活动过程 循环往复，不断提高,目的,:,改进产品、生产过程和服务对于预定目标,的适应性，并包括兼容性，互换性，品种,控制，安全，环境保护，产品保护，相互,理解，防止贸易壁垒，促进技术合作等,使用准则：,贯彻、执行最新颁布的标准,主要任务：制订、修订、贯彻标准,标准定义,:,(,GB/T20000.1-2002,),为在一定的范围内获得最佳秩序，经协商一致制定并由公认机构批准，共同使用的和重复使用的一种,规范性文件,。,(,规则、导则或特性的文件,ISO,),注,：,标准宜以科学,、,技术和经验综合成果为,基础,，,以促进最佳的共同效益为,目的。,（,以执行最新颁布的标准为,准则,）,技术标准,管理标准,工作标准,性质,国际标准 行业标准,区域标准 地方标准,国家标准 企业标准,作用范围,基础,标准,一般,标准,地位,强制标准,推荐标准,法律属性,本质属性：统一规定；对象：重复性事物,标准定义: (GB/T20000.1-2002) 为在,标准,(Standard),定义：,贸易技术壁垒协定（,TBT,）,:经公认机构批准的、规定非强制执行的、供通用或重复使用的产品或相关工艺和生产方法的规则、指南或特性的文件。 该文件还可包括或专门关于适用于产品、工艺或生产方法的专门术语、符号、包装、标志或标签要求。,ISO / IEC GUIDE 2 ：为在一定范围内获得最佳秩序，对活动或其结果规定共同的重复使用的规则、导则或特性的文件。该文件经协商一致制定并经一个公认机构的批准。,说明:“协商一致”并不意味着一致同意，它是指：总体同意，利益相关方的任何重要一方对重大问题没有坚持反对，整个过程寻求考虑所有相关方的意见，并且协调所有对立的争论。,标准(Standard)定义：,标准机构,标准代号,标准机构,标准代号,国际标准组织,ISO,1926/1947,英国国家标准,BS,1906,国际电工委员会,IEC,法国标准协会,NF,国际法定计量组织,OIML,德国标准协会,DIN,联合国经济委员会,ECE,日本工业标准,JIS,国际食品法典委员会,CAC,韩国标准协会,KS,国际电信联盟,CCITT,澳洲标准协会,AS,欧体标准化委员会,EN,HD,ENV,台湾标准,CNS,美国国家标准,ANSI,1925,（,ASA,USASI,）,美国机械工程师学会标准,ASME,各国标准代号,标准机构标准代号标准机构标准代号国际标准组织ISO 19,农业,NY,建材,JC,电力,DL,兵工民品,WJ,水利,SL,测绘,CH,商检,SN,石油化工,SH,林业,LY,机械,JB,商业,SB,民用航空,MH,轻工,QB,汽车,QC,通信,YD,铁路运输,TB,纺织,FZ,船舶,CB,航天,QJ,地质矿产,DZ,医药,YY,航空,HB,包装,BB,环境保护,HJ,卫生,WS,交通,JT,外经贸,WM,物资管理,WB,化工,HG,电子,SJ,核工业,EJ,行业标准名称,行业标准代号,农业NY建材JC电力DL兵工民品WJ水利SL测绘CH商检SN,1.2,二、优先数系及优先数,优先数系和优先数是为协调、简化、统一各种技术参数的数值而制订的一种科学的数值标准（十进制几何级数）,勘误,：,R10,：,q,10,=,1,.,25,（,1,.,00,；,1,.,25,；,1,.,60,；,2,.,00,；,2,.,50,3.15,；,4,.,00,；,5,.,00,；,6,.,30,；,8,.,00,；,10,.,00,）,优先数系的代号：,数系无限定范围：,R5,；,R10,；,R20,；,R40,数系有限定范围：,R10,（,1.25,）,下限,1.25,R20,（,45,）,上限,45,R40,（,75,300,）,下限,75,上限,300,R80,（,80,）,含有项值,80,并向两端无限延伸,1.2 二、优先数系及优先数 优先数系和优先数是为,被测对象,：,长度,（,线性尺寸,）、,角度,、,形状,、,相对位置,、,表面粗糙度及螺纹,、,齿轮等几何参数,计量单位：,长度基本单位：米（,m,）,常用单位,:,毫米（,mm,）,、,微米（,m,）,角度单位：弧度（,rad,）,、,微弧度（,rad,）,度,（,）、,分,（,）、,秒,（,）,测量方法：,测量精度：,被测几何量的测量结果与其真值相一致的程度,测量结果,真值,=,测量误差,1.3,几何量测量基本知识,一、测量值,被测对象：长度（线性尺寸）、角度、形状、相对位置、表面粗糙度,1.3,几何量测量基本知识,二、长度量值的传递及量块,米的由来：,1790,年，以通过巴黎的地球子午线的四千万分之一,作为长度“米”的基准,档案米尺,1880,年，国际计量局,X,型铂铱合金,国际米原器,（,1875,决定造,188831,61889,首届，确定）,1960,年，第,11,届国际计量大会确定米的定义：,米的长度等于 原子的,2P,10,和,5d,5,能级,之间跃迁所对应的辐射在真空中的波长的,1650 763.73,倍,1983,年，第,17,届国际计量大会通过了米的新定义,1.3 几何量测量基本知识米的由来：1790年，以通,米的定义,：光在真空中于,1/299792458,秒的时间,间隔内所传播的距离。,我国用,0.633,m,氦氖激光辐射波长复现,长度基准。,尺寸传递系统：,主基准（副基准）,工作基准,工作器具,被测对象,1,10,-9,（,1985,年,）,1,10,-17,（,目前,）,频率稳定度,实物基准 自然基准 实物基准,米的定义：光在真空中于1/299792458秒的时间尺寸传递,国家基准米尺,工作基准米尺,一等线纹尺,二、三等线纹尺,工程用刻线尺,基准组量块,一等量块,二等量块,三等量块,四等量块,五等量块,工件,基准谱线,光波干涉仪,光波干涉仪,超级光较仪,接触式干涉仪,接触式干涉仪,光学比较仪,测量仪器,量具与量规,刻,线,量,具,端,面,量,具,国家基准米尺工作基准米尺一等线纹尺二、三等线纹尺工程用刻线尺,量块的精度,尺寸精度： 中心长度精度,平面平行精度：量块两侧面上任意点的垂,直距离对其中心长度之差的最大绝对值,研合性：通过分子吸引力的粘合能力,“,级”,：,制造精度 偏差 长度变动量,“等”,：,检定精度 测量的不确定度 长度变动量,量块的,不确定度：,在规定条件下测量时，由于测量误差的,存在，对测量值不能肯定的程度。,*,量块按“等”使用修正了量块的制造偏差，因此比按“级”使用,精度高,量块的精度尺寸精度： 中心长度精度“级”：制造精度 偏差 长,计量器具分类：,基准量具,：,用来校对或调整计量器具或作为标准尺寸进,行相对测量的量具,。,如,：,量块,、,角度量块,、,多面棱体、标准线纹刻度尺。,通用量具,：,将被测量转换成直接观测的指示值或等效信,息的测量工具,。,包括,：,游标类,、,微动螺旋类,、,机械比较仪,、,光学量仪,、,电动量仪,、,气动量,仪,、,微机化量仪。,极限量规,：,没有刻度，检验,被测量,是否在极限偏差内,确定是否合格的量具。如：塞规、卡规。,检验夹具,：,与计量器具配套使用的专用检验工具。,1.3,三、计量器具的技术指标,计量器具分类：基准量具：用来校对或调整计量器具或作为标准尺寸,5.,灵敏度（,k,）：,计量器具示数装置对被测量变化的,反应能力，也成放大比。,k=a/i a,分度值；,i,刻度间距,6.,测量力：,计量器具与被测表面之间的接触力。要求,稳定、防止变形。,7.,示值误差：,计量器具与被测量真值之间的差值。其,允许值可从使用说明书或检定规程中查得,8.,示值变动性,9.,回程误差,10.,修正值,5.灵敏度（k）：计量器具示数装置对被测量变化的,研究对象：,机械零部件的几何精度设计和检测原理。,目的任务：,掌握互换性、标准化的基本概念及与零部,件,几何精度,设计有关的术语和定义；,基本掌握机械几何精度设计标准,的主要内,容、特点和应用原则，熟练查阅各种标准,规定资料；,初步学会根据机器或零件使用要求，正确,设计几何量公差并正确地标注在图样上；,了解掌握各种典型的几何量检测方法，初,步学会使用常用计量测试工具。,基本理论：,误差理论 理论研究方法：数理统计,研究对象：机械零部件的几何精度设计和检测原理。,教学参考书：,机械精度设计基础,互换性与技术测量基础,公差与技术测量等,特点,：,术语定义多,，,符号代号多,，,标准规定多,，,经验解法,多,，,内容多,，,难记忆,；,从标准规定看,原则性强,；,从工程应用看，灵活性大，初学者很难掌握。,主线,：,各部分都是围绕着以保证互换性为主的精度设计,问题，介绍各种典型零件几何精度的概念、分析,设计方法、论述检测规定等。,学习时应注意归纳总结，理顺其中的内在联系，,强调实践训练。,期末考试方式？,口试操作,、,笔试,(,实践,）,教学参考书：机械精度设计基础特点：术语定义多，符号代号多，标,第二章 尺寸精度,尺寸精度设计,：,主要研究线形尺寸,（,有配合要求的,孔与轴,）,的,公差、极限与配合,配合,：,尺寸相同的圆柱结合,（,包括平行平面结合,）,的,使用要求,用作相对运动副,转动或移动,准确,、,灵活,间隙配合,用作固定连接,形成一体，扭矩,过盈配合,用作定位可拆卸连接,同轴,，,扭矩,?,过渡配合,机械零件,几何精度,尺寸精度,形状和位置精度,表面精度,(,表面粗糙度,),第二章 尺寸精度尺寸精度设计：主要研究线形尺寸（有配合要,GB/T1800.1-1997,极限与配合 基础 第,1,部分：词汇,GB/T1800.2-1998,极限与配合 基础 第,2,部分：公差、,偏差和配合的基本规定,GB/T1800.3-1998,极限与配合 基础 第,3,部分：标准公,差和基本偏差数值表,GB/T1800.4-1999,极限与配合 标准 第,4,部分：公差等,级和孔、轴的极限偏差表,GB/T1801-1999,极限与配合 公差带和配合的选择,GB/T1804-2000,一般公差 未注公差的线性和角度,尺寸的公差,GB/T1800.1-1997极限与配合 基础 第1部分：,2.1,基本术语及定义,一、孔和轴的定义：,二、有关尺寸的术语和定义,三、有关偏差和公差的术语及定义,四、有关配合的术语及定义,五、基准制,GB/T1800,；,GB/T1801,；,GB/T1804,极限与配合标准,国际公差制,等效采用,ISO,标准,如,ISO286,（互换性、交流）,2.1 基本术语及定义一、孔和轴的定义：GB/T1,2.1,基本术语及定义,勘误,：,2.1,一,、,1.,基本尺寸定义,：,用符号,D,表示,附表,82,：,623 26,4.,标准公差,GB/T1800.3-1998,（附表,2-2,）,P,167,5.,基本偏差,GB/T1800.3-1998,（附表,2-3,）,P,168,（附表,2-4,）,P,170,2.1,五、基准制 德国,DIN,基孔制 图,2-7,基孔制配合,P,13,基轴制 图,2-8,基轴制配合,P,14,注,：,2.1,三、,2.,尺寸公差,T,D,=T,h,=D,max,D,min,=ESEI,T,d,=T,s,=d,max,d,min,=esei,2.1 基本术语及定义勘误：2.1 一、1.基本尺,尺寸公差带的绘制方法,50,+0.025,+,0,0.009,0.025,基本尺寸：,mm,偏差尺寸：,mm,50mm,+25,9,25,基本尺寸：,mm,偏差尺寸：,m,+,0,尺寸公差带的绘制方法50+0.025 +0.009基本尺,2.2,极限与配合国家标准的构成,一、标准公差系列,标准公差,：,是指大小已经标准化的公差值,（确定的公差带宽度）,误差 加工方法、生产条件、基本尺寸,Tf,加工,+f,测量,公差计算表达式（试验统计）：,T=a,i=a,f,(D),a,公差等级系数（公差单位数）,i,标准公差因子（公差单位）,i=f,(D)/(,m,),D,基本尺寸的几何平均值,(mm),标准公差代号：,IT,(ISO Tolerance),2.2 极限与配合国家标准的构成,更正,：标准公差计算公式,D500mm,当,D500mm,时,当,D,在,500,3150mm,时,标准公差因子与零件尺寸的关系,2.1,i,D/mm,i,(I)/(,m,),I,500,0.004D,加工误差 测量误差,更正：标准公差计算公式 D500mm当 D500mm,2.2,、,二、基本偏差,系列,2.2,、二、,2,、基本偏差系列特征,孔：,J,ZC,基本偏差为,ES,（多为负值）,轴：,j,zc,基本偏差为,ei,（多为正值）,基本偏差是确定公差带位置的唯一参数，,除去,J,S,、,js,、,J,、,j,、,K,、,k,、,M,、,N,、,P,以外,原则上讲基本偏差与公差等级无关,补充：,J J6,、,J7,、,J8,J,S,J,j j5,、,j6,、,j7,、,j8,j,s,j,近似对称,趋势,2.2、二、基本偏差系列2.2、二、2、基本偏差系列特征,2.2,二、,2.,孔基本偏差的确定,一般规则：同种配合中，孔与轴的基本偏差相对零线,完全对称,，,即两者基本偏差的绝对值相等,，,符号相反。,EI=-es,；,ES=-ei,特例：,D3,500mm,的基孔制或基轴制的配合中,标准公差等级,IT8,的,K,、,M,、,N,种的过渡配合,IT7,的,P,ZC,种的过盈配合,（某一公差等级的孔与更精一级的轴配合）,孔的基本偏差应附加,=IT,n,-IT,n-1,D3,500mm,，标准公差等级,IT8,的,N,种的,过盈配合,孔的基本偏差,ES=0,2.2 二、2.孔基本偏差的确定一般规则：同种配合中，,图,211,孔,、,轴基本偏差换算的特殊规则,（,P19,）,要求具有同等的间隙或过盈,为保证孔与轴加工工艺的等价性，标准规定,孔与精一级轴配合的换算原则：,ei,基孔,-ei,基孔,IT,(n,1),=ES,基轴,IT,n,IT,n,ei,基孔,=ES,基轴,IT,(n,1),T,d,=IT,(n,1),轴,孔,孔,轴,ei,ES,基轴,ES,T,D,=IT,n,T,d,=IT,(n,1),T,D,=IT,n,D,Y,min,基孔,= Y,min,基轴,；,Y,min,基孔,=ES,基孔,-ei=T,D,-ei,基孔,；,Y,min,基轴,=ES,基轴,-ei=ES,基轴,+,T,d,ES,基轴,= -T,d,-ei,基孔,+T,D,=-ei,基孔,+IT,n,-IT,(n-1),= -ei,基孔,+,=ES,（计算值）,+,； ,= IT,n,- IT,(n-1),图211孔、轴基本偏差换算的特殊规则要求具有同等的间隙或过, 2.2,五、,常用尺寸孔、轴公差与配合的选择,（三） 尺寸精度设计,在满足使用要求的前提下 ，获得最佳技术经济效益,选择原则：,基准制,标准公差等级,配合种类,选择,计算法,实验法,类比法,相关理论知识,计算公式,极限间隙,（过盈）,极限尺寸,配合代号,用于对产品质量、性能影响较大的重要配合,大量实验,极限配合尺寸,费时、,费力、,费用高,借鉴同类产品或相关资料,极限尺寸,配合种类,比较分析, 2.2 五、常用尺寸孔、轴公差与配合的选择（三） 尺寸精,0,1,2,0.005 0.02 0.05 0.1 mm,相对成本,研磨,磨削,车削,冷拔,相对成本与公差的关系,废品率与公差的关系,在充分满足使用要求的前提下，考虑工艺可,能性，尽量选用精度等级较低的公差等级。,公差等级,选择原则,：,标准公差等级的选择,0.03 0.06,0.09,T/mm,6,2,0,废品率,%,使用性能,加工经济性, 2.2,五、,常用尺寸孔、轴公差与配合的选择,0120.005 0.02 0.05 0.1 mm相,一、标准公差系列,标准公差：是指大小已经标准化的公差值,（确定的公差带宽度）,二、基本偏差系列,（确定的公差带的位置）,基本偏差：靠近零线或位于零线的那个极限偏差,基本偏差系列：分类、由来、性质、特征,三、尺寸公差、配合的代号、标注,四、极限偏差的确定,轴的极限偏差 等精度 一般性,孔的极限偏差 不等精度 特殊性,基孔制,基轴制,极限与配合国家标准,基本术语及定义,第二章 尺寸精度,一、标准公差系列二、基本偏差系列（确定的公差带的位置）基本偏,常用尺寸孔、轴公差与配合的选择,一、孔、轴公差带：任意、一般、常用、优先,二、孔、轴配合种类、代号：常用、优先,三、尺寸精度的设计,基准制选择 ：基孔制、基轴制,公差等级的选择,配合代号的选择,一般公差尺寸的极限偏差,（线性尺寸的未注公差）,精密级、中等级、粗糙级、最粗级,光滑工件尺寸的检验,安全裕度,满足使用要求；,优先；精度,常用尺寸孔、轴公差与配合的选择一、孔、轴公差带：任意、一般、,作业：,29 P40,已知：基本尺寸、基准制、最大间隙、最小间隙、 最大过盈、最小过盈,求： ？,=,标准公差等级、公差带代号、极限偏差,解：分析,通常：基本尺寸,配合种类,基准制,标准公差等级,公差带代号,基本偏差种类,基本偏差代号,极限偏差,最大间隙（过盈）、最小间隙,查表,逆运算：,基本尺寸,间隙（过盈）,基准制,公差等级,配合种类,极限偏差,作业：29 P40查表逆运算： 基本尺寸基准制公差,由,2-10,式,IT,D,+IT,d,= X,max,X,min,=64,(,m,),GB/T1800.3 IT8,D,+IT7,d,=39+25=64,(,m,),基孔制,EI=0,由,2-4,式,es=,EIX,min,=025=25,(,m,),由,2-2,式,ei,=,es,IT7,d,=2525=50,(,m,),由,2-3,式,ES=,ei,X,max,=50+89=+39,(,m,),GB/T1800.3,（,1,）,D=40mm, X,max,=+89,m, X,min,=+25,m,基孔制,由2-10式 ITD+ITd= XmaxXmi,由,2-12,式,IT,D,+IT,d,= X,max, Y,max,=34,(,m,),GB/T1800.3-1998 IT7,D,+IT6,d,=21+13=34,(,m,),基轴制,es,=0,由,2-2,式,ei,=,es, IT6,d,=0 13 = 13,(,m,),由,2-3,式,ES=X,max,ei,=,6,13 =,7,(,m,),由,2-7,式,EI,=,Ymax,es,=,28,0= 28,(,m,),（,3,）,D=20mm, X,max,=+6,m, Y,max,=,28,m,基轴制,由,GB/T1800.3-1998,孔的基本偏差数值,查得：在,18,24,尺寸段；,N,种、,IT8,：,ES=,15,+,=,15+8=,7,；,（,IT7,）,=8,由2-12式 ITD+ITd= Xmax Ym,第三章 形状和位置精度,3.1,概述,一、形状和位置误差的产生及影响,图样,零件,理想几何体,实际零件,：,尺寸,、,形状和位置偏差,加工,工艺系统,过程干扰,影响零件使用：,功能要求,配合性质,正确装配,A,A,第三章 形状和位置精度3.1 概述一、形状和位置,三、形位公差的特征及形位公差带,形位公差带：,限制实际被测要素变动的区域,（图示法）,形位公差带特征：,形状,被测,结构特征,方位（方向和位置）,要素,功能要求,大小,用形位公差带的宽度或直径表示,（,线性值）,零件合格条件,：,被测实际要素在形位公差带变动的,区域内,形位公差： 允许的变动量,被测 理想,要素 要素,实际形状,实际位置,二、形位公差的研究对象 “几何要素”,三、形位公差的特征及形位公差带形位公差带：限制实际被测要素变,3.2,形位公差的标注方法,形位公差的简化标注,(,补充,),：,E,M,R,L,5,A,1,0.1,(,),0.1,(,),0.1,(,),0.1,(,),50,3.2 形位公差的标注方法形位公差的简化标注(补充)：,3.3,形位公差带,一、形状公差带和轮廓度公差带,形状公差,实际单一被测要素,无基准,形状公差只有形状和大小的要求,;,而无方向和位置的要求,直线度公差：,用以限制给定平面内或,空间直线的形状误差,平面度公差：,用以限制被测实际平面,的形状误差,3.2,形位公差的标注方法,被测,、,基准要素,3.1,概述,产生及影响；特征；,GB/T1182,1996,3.3 形位公差带 一、形状公差带和轮廓度公差带直,圆度公差：,用以限制回转表面（如：圆柱,面、圆锥面、球面等）的径向,截面轮廓的形状误差,圆柱度公差：,用以限制被测实际圆柱面的,形状误差,线轮廓度公差：,用以限制平面曲线（或曲,截面轮廓）的形状误差,面轮廓度公差：,用以限制一般曲面的形状,误差,注：,当有基准要求时，理论正确几何形状,的曲线或曲面是相对于基准而言,圆度公差：用以限制回转表面（如：圆柱,二、定向公差带,定向公差：,实际关联要素的方向相对与基准,的理想方向的允许变动量,平行度公差：,用以限制被测要素对基准要,素相平行的误差,4,种情况：,面对面、面对线、线对线、,线对面 （,P42,）,垂直度公差：,用以限制被测要素对基准要,素相垂直的误差,倾斜度公差：,用以限制被测要素对基准要素,有夹角（,0,0,90,0,）的误差,(,线值,),二、定向公差带 定向公差：实际关联要素的方向相对与基准,三、定位公差带,定位公差：,被测要素由基准要素和理论尺寸确,定的理想位置上所允许的变动量,位置度公差：,用以限制被测点、线（直线）,面（平面）的实际位置对其理,想位置的允许变动量,同轴度公差：,用以限制被测要素的轴线对基,准要素的轴线的同轴位置误差,对称度公差：,用以限制被测要素中心线（或,中心平面）对基准要素中心线,（或中心平面）的共线性（或共,面性）的误差,三、定位公差带定位公差：被测要素由基准要素和理论尺寸确,四、跳动公差带,跳动公差：,是按特定的测量方法定义的位置,公差项目,被测要素,轮廓要素,基准要素,轴线,圆跳动：,是指被测实际要素绕基准轴线作,无轴向移动,回转一周时，由,固定,指示表在给定方向上测得的最大,与最小读数之差,圆跳动公差：,是指上述测量所允许的最大,跳动量,四、跳动公差带跳动公差：是按特定的测量方法定义的位置,全跳动公差：,是指被测实际要素绕基准轴线作无,轴向移动连续多周回转，同时指示表作,平行或垂直于基准轴线的直线移动时，,在整个表面上所允许的最大跳动量。,3.4,公差原则,GB/T4249-1996,ISO 8015,GB/T16671-1996,形状和位置公差 最大实体要求、,最小实体要求和可逆要求,ISO 2692:1996,全跳动公差：3.4 公差原则GB/T4249-1996,3.4,公差原则,公差原则：,处理尺寸公差与形位公差之间,关系的规定,零件的同一几何要素,尺寸公差要求,形位公差要求,独立原则,相关要求,包容要求,最大实体要求,最小实体要求,零形位公差,可逆要求,最大实体状态：孔或轴具有材料量为最多时的状态,最小实体状态：孔或轴具有材料量为最少时的状态,一、名词术语,3.4 公差原则公差原则：处理尺寸公差与形位公差之间零件,内接的最大理想轴,D,a,孔的体外作用尺寸,D,fe,d,a,d,fe,外接的最小理想孔,轴的体外作用尺寸,d,fe,=d,a,+ f,D,fe,=D,a,f,在结合面全长上，与 外接的 理想 的尺寸,D,fe,：,实际孔 最大 轴,d,fe,：,实际轴 最小 孔,内接的最大理想轴Da孔的体外作用尺寸Dfedadfe外接的最,边界：,为了控制被测要素的,实际尺寸,和,形位误差,的,综合结果,而规定的,允许极限,。,由设计给定的具有,理想形状,的,极限包容面,。,实际轴的极限包容面为具有理想形状的,孔表面,实际孔的极限包容面为具有理想形状的,轴表面,边界尺寸：,上述极限包容面的直径或距离,最大实体边界：,边界尺寸为最大实体尺寸的边界,最大实体实效边界：,边界尺寸为最大实体实效尺寸,的边界,边界：为了控制被测要素的实际尺寸和形位误差的,注：,d,a,、,D,a,轴、孔的实际尺寸,t,形位公差,f ,形位误差,实体状态,实体边界,最大实体尺寸：,d,M,=d,max,D,M,=D,min,最小实体尺寸：,d,L,=d,min,D,L,=D,max,最大实体实效尺寸,:d,MV,=d,M,+,t,D,MV,=D,M,t,最小实体实效尺寸,:d,LV,=d,L,t,D,LV,=D,L,+,t,体外作用尺寸：,d,f,e,=d,a,+,f,D,fe,=D,a,f,d,f,e,d,MV,D,fe,D,MV,(,轴,),（孔）,注： da、 Da 轴、孔的实际尺寸实体状态,3.4,二、相关要求,1.,包容要求,适用于,单一要素,，如圆柱表面或两平行表面,包容要求,：设计时，应用最大实体边界来控制被测,要素的,实际尺寸和形状误差,的,综合结果,目的：,有配合的轴,、,孔不受形状误差影响,，,保证,配合性质不变,，,适用于重要,（,精密,）,配合,包容要求合格条件,：,被测要素的实际轮廓不得超出最大实体边界,被测要素的实际尺寸不得超出最小实体尺寸,边界,E,3.4 二、相关要求适用于单一要素，如圆柱表面或两平行表,孔和轴的极限尺寸判断原则（泰勒原则）：,包容要求常用于有,比较重要,的配合要求的场合，若配合的轴,、,孔均采用包容要求,，,则不会因为轴,、,孔的形状误差影响,配合性质,（,T,尺寸,T,形状,X,min,或,Y,max,）,d,fe, d,M,d,a, d,L,d,fe,=d,a,+,f, d,M,= d,max,d,a, d,L,=,d,min,对于轴的合格条件：,D,fe, D,M,D,a,D,L,D,fe,=D,a,f, D,M,=D,min,D,a,D,L,=D,max,对于孔的合格条件：,孔和轴的极限尺寸判断原则（泰勒原则）： 包容要求常用于,3.1,概述,一、形状和位置公差的产生及影响,二、形位公差的特征,3.2,形位公差的标注方法,严格按,GB/T1182,规定执行,(,形位公差带形状,),3.3,形位公差带,一、形状公差带,形状公差：,直线度,平面度,圆度,圆柱度,轮廓度：,线轮廓度,面轮廓度,复 习,3.1 概述一、形状和位置公差的产生及影响二、形位公差的,3.3,形位公差带,平行度公差,垂直度公差,倾斜度公差,二、定向公差带,三、定位公差带,位置度公差,同轴度公差,对称度公差,圆跳动公差,全跳动公差,四、跳动公差带,3.3 形位公差带平行度公差二、定向公差带三、定位公差,内接的最大理想轴,D,a,孔的体外作用尺寸,D,fe,d,a,d,fe,外接的最小理想孔,轴的体外作用尺寸,d,fe,=d,a,+ f,D,fe,=D,a,f,在结合面全长上，与 外接的 理想 的尺寸,D,fe,：,实际孔 最大 轴,d,fe,：,实际轴 最小 孔,内接的最大理想轴Da孔的体外作用尺寸Dfedadfe外接的最,3.4,公差原则,二、独立原则,零部件的尺寸公差与形位公差无关,（,图样上无特殊标注）,设计中遵循的基本原则，其使用得最多,。（一般用于尺,寸精度与形位精度差别大，或定位精度要求高的场合）,一、名词术语,:,实体状态,实体边界,最大实体尺寸：,d,M,=d,max,D,M,=D,min,最小实体尺寸：,d,L,=d,min,D,L,=D,max,最大实体实效尺寸,:d,MV,=d,M,+,t,D,MV,=D,M,t,最小实体实效尺寸,:d,LV,=d,L,t,D,LV,=D,L,+,t,体外作用尺寸：,d,f,e,=d,a,+,f,D,fe,=D,a,f,(,轴,),（孔）,3.4 公差原则二、独立原则一、名词术语:实体状态,3.4,三、相关要求,1.,包容要求,：适用于,单一要素。,设计时用最大实体边,界来控制被测要素的,实际尺寸和形状误,差,的,综合结果,。,适用于配合公差较小的重要,（,精密,）,配合,合格条件,：,E,d,a,+,f,d,max,; d,a,d,min,D,a,f,D,min,；,D,a,D,max,作用：,若配合的轴、孔均采用包容要求，则不,会因为轴、孔的形状误差影响,配合性质,（,X,min,或,Y,max,）,。,3.4 三、相关要求1.包容要求：适用于单一要素。设计时,合格条件,:,2.,最大实体要求,：,M,适用于,中心要素,，同时适用于,被测要素,和,基准要素,。应用最大实体实效边界来控制被测要素的实际尺寸和形位误差的,综合结果,。,d,a,+,f,d,max,+,t,；,d,max,d,a,d,min,D,a,f,D,min,t,；,D,min,D,a,D,max,3.,可逆要求：,当被测中心要素采用最大实体要求，而其形,位误差值给定形位公差值时，允许在遵守,最大实体实效边界和零件功能前提下，扩大,尺寸公差值，即,实际尺寸超出最大实体尺寸,。,R,合格条件:2. 最大实体要求：,d,a,+,f,d,max,+,t,；,d,max,+(t,f)d,a,d,min,轴,：,D,a,f,D,min,t,；,D,min,（,t,f,）,D,a,D,max,孔：,按最大实体要求又按可逆要求的零件合格条件：,R,M,4.,零形位公差,：,关联要素的实际轮廓不得超出最大实体边界,D,a,f,D,min,；,D,a,D,max,d,a,+,f,d,max,；,d,a,d,min,合格条件,:,采用最大实体要求：实际尺寸偏离,d,MV,或,D,MV,时，允,许基准要素的浮动量为实际尺寸与,d,MV,或,D,MV,之差采用包容要求：实际尺寸偏离,d,M,或,D,M,时，允许基,准要素的浮动量为实际尺寸与,d,M,或,D,M,之差；,采用独立原则：形位公差与尺寸公差无关,基准要素,da +fdmax+t；dmax+(tf)dadmi,最大实体要求常用于只要求可装配性的零件；当实际被测要素或基准要素偏离最大实体状态时，可利用图样上给定的尺寸公差或形位公差得以补偿：,d,允许,d,M,=d,max,; d,允许,d,max,=,t,形,f,a,形,D,允许,D,M,=,D,min,;,D,min,D,允许,=,t,形,f,a,形,当,：,f,a,形,t,形,按最大实体要求又按可逆要求：,M,R,d,a,d,M,=d,max,d,max,d,a,D,a,D,M,=,D,min,D,a,D,min,当：,f,形允许,t,形,；,f,形,t,形,=,按最大实体要求：,M,作用：,保证可装配性,，,提高合格率,，,降低工艺成本,，,提高经济效益,最大实体要求常用于只要求可装配性的零件；当实际被测要,独立原则：主要用于尺寸精度与形位精度要求相差较,大，需分别满足要求，或两者无联系，保,证运动精度、密封性，未注公差等场合，,包容要求 ：用于需要严格保证配合性质的场合。,最大实体要求：用于中心要素，一般用于相配件要求,为可装配性（无配合性质要求）的场,合。,可逆要求：与最大实体要求联合使用，扩大了被测要,素实际尺寸的范围，提高了经济效益，在,不影响使用性能的前提下可以选用。,E,M,M,R,3.4,四、公差原则的选择,独立原则：主要用于尺寸精度与形位精度要求相差较EMMR3.,3.5,形状和位置精度设计,是否需要形位公差？,；,特征项目？,；,公差原则要求？,；,数值？,；,标注？,；,未注公差？,功能,、,经济,一、形位公差特征项目及基准的选择,1.,特征项目选择,零部件的,几何特征,功能要求,检测的方便性,对于标准化典型零件：执行标准规定（零件手册）,如：轴承、齿轮、平键、螺纹联结、轴孔（箱体）类等,对于非典型零件：使用功能设计精度测量,经验类比、分析合理、恰当形位公差特征项目,P,180,F,11-3,3.5 形状和位置精度设计是否需要形位公差？；特征项目？；,2.,基准的选择,（,单一基准,、,公共基准,、,三基面基准,）,基准,：,确定被测要素的方向,、,位置的理想要素,。,基准部位的选择,选用零件在机器中定位的结合面作为基准部位。,如,箱体的底平面和侧面,、,盘类零件的轴线,、,回转零件的支 承轴颈或支承孔,等,。,基准要素应具有足够的大小和刚度,，,以保证定位稳,定可靠。,如用,两条,相距较远的轴线组合成,公共基准轴线,比一条基准轴线要稳定。,选用加工比较精确的表面作为基准部位。,尽量采用,基准统一原则,，即,设计,、,加工,、,检测,、,装,配均为同一基准。,以消除因基准不统一而产生的误差，,也可以简化夹具、量具的设计与制造，测量方便。,2.基准的选择（单一基准、公共基准、三基面基准）,二、形位公差值的选择,（,可靠,、,经济性,）,12,级（,1,12,级）,13,级（,0,12,级）,X,min,=D,min,d,max,螺栓,：,t,=X,min,螺钉,：,t=0.5X,min,二、形位公差值的选择,（,可靠,、,经济性,）,基准数量的确定：,通常应根据公差项目的定向、定位,几何功能要求来确定基准的数量。,定向公差,：一个基准；,定位公差,：一个或多个基准,如：平行度、垂直度、同轴度，一般只用一个平面或一条轴线做基准要素；位置度，需要确定孔系的位置精度，就可能要用到两个或三个基准要素。,二、形位公差值的选择（可靠、经济性）12级（112级）13,三、未注形位公差值的规定,=T,直径,由尺寸公差控制,GB/T1184-,1996,规定：,H,、,K,、,L,等效,基准：较长者基准要素；较短者被测要素,=T,尺寸,或 较大,三、未注形位公差值的规定=T直径由尺寸公差控制GB/T11,3.6,形状和位置精度的检测,一、形位误差及其评定,被测要素,理想要素,比较,变动量,形位误差：,1.,形状误差及其评定,3.,定位误差及其评定,2.,定向误差及其评定,最小条件 最小包容区域,宽度或直径,min,项目公差带,二、形位误差值的评定方法,1.,直线度误差值的评定方法,最小包容区域法 两端点连线法,最小条件,:,两理想要素包容被测实际要素且其距离为最小,3.6 形状和位置精度的检测一、形位误差及其评定被测要素理,2.,平面度误差值的评定方法,最小条件法,三角形准则,交叉准则,3.,圆度误差值的评定方法,直线准则： 被测实际平面与二平行理想平面的接触点，投影在一个面上呈一直线。,二低间一高或二高间一低,三点法 对角线法,被测实际平面上的随机测量值进行坐标变换,转轴旋转,三点共面,互换性与技术测量基础,哈工大编,作业：,P,69,3,5,、,6,、,8,、,9,、,10,思考题：,P,69,3,7,（内,外,内,外）,2.平面度误差值的评定方法3.圆度误差值的评定方法直线准则,平面度误差值的评定方法,通过仪器,随机实测值,最小条件法,（三角形准则）,确 定,平面度误差,坐标,换算,+8,-3,-10,-9,+20,-3,+6,+4,0,+22,+9,0,0,+27,+2,+10,+6,0,例如：,随机实测值,符 合,三角形准则条件值,平面旋转坐标换算,分别以,行,（,P,）,、,列,（,Q,）,为转轴旋转,原始值,旋转量,（,相应的,P,、,Q,值,）,相对理想平面的坐标值,注,：,坐标换算,，,测量值变化,，,坐标值间相对关系不变,平面度误差值的评定方法 通过仪器 最小条件法,例如：按最小条件法，确定仪器实测值的平面度误差,0,P,2P,3P,nP,Q,P+Q,2P+Q,3P+Q,nP+Q,2Q,P+2Q,2P+2Q,3P+2Q,nP+2Q,3Q,P+3Q,2P+3Q,3P+3Q,nP+3Q,nQ,P+nQ,2P+nQ,3P+nQ,nP+nQ,平面旋转的坐标换算图表,+8,-3,-10,-9,+20,-3,+6,+4,0,低点,：,0,、,-10,、,-9,高点,：,+20,构成三角形准则,0 = -10,2Q,-9,2P,Q = -10,2Q,Q=,5,P=,2,坐标变换旋转量,（,原始值,旋转量,),代入换算图表,平面度实测值,分析估计,旋转,;,列方程求解,Q,、,P,例如：按最小条件法，确定仪器实测值的平面度误差0P2P3P,+22,+9,0,0,+27,+2,+10,+6,0,+8+2P+2Q,-3+P+2Q,-10+2Q,-9+2P+Q,+20+P+Q,-3+Q,+6+2P,+4+P,0,+8,-3,-10,-9,+20,-3,+6,+4,0,+8+4+10,-3+2+10,-10+10,-9+4+5,+20+2+5,-3+5,+6+4,+4+2,0,平面度误差,f=(,27),0=27,m,最小条件法：,三点法,对角线法,f,=,不是唯一值,+22+900+27+2+10+60+8+2P+2Q-3+P,3.4,公差原则,1.,包容要求,2.,最大实体要求,3.,可逆要求,4.,零形位公差,被测要素,基准要素,轴、孔,独立原则：主要用于尺寸精度与形位精度要求相差较,大，需分别满足要求，或两者无联系，保,证运动精度、密封性，未注公差等场合，,包容要求 ：用于需要严格保证配合性质的场合。,最大实体要求：用于中心要素，一般用于相配件要求,为可装配性（无配合性质要求）场合,可逆要求：与最大实体要求联合使用，扩大了被测要,素实际尺寸的范围，提高了经济效益，在,不影响使用性能的前提下可以选用。,E,M,M,R,复 习,3.4 公差原则 1.包容要求 2.最大实体要求被测,1.,形位公差特征项目及基准的选择,2.,形位公差值的选择,可靠,、,经济性,、,13,级,（,12,级,）,3.,未注形位公差值的规定,GB/T1184- 1996,3.6,形状和位置精度的检测,1.,形位误差及其评定,2.,形位误差值的评定方法,直线度,、,平面度,、,圆度,最小条件,（,最小包容区域,）,最小条件,:,两理想要素包容被测实际要素且其,距离,为最小,3.5,形状和位置精度设计,第四章 表面微观轮廓精度,4.1,表面,微观,轮廓精度的基本概念,4.2,表面微观轮廓精度的评定,1.形位公差特征项目及基准的选择2.形位公差值的选择可靠、,机械精度设计课件,第四章 表面微观轮廓精度,4.1,表面,微观,轮廓精度的基本概念,1.,表面微观轮廓误差的界定,1mm,=1,10mm,10mm,截面轮廓误差,放大曲线,波距（间距）,表面粗糙度,形状误差,1,1,表面波纹度,第四章 表面微观轮廓精度4.1 表面微观轮廓精度的基本,机械精度设计课件,2.,对零件使用性能的影响,耐磨性： ,表面粗糙,、,局部压力,、,摩擦阻力,、,磨损,光滑表面,、磨损,（脱落微粒、研磨剂）,2.对零件使用性能的影响 耐磨性： ,4.2,表面,微观,轮廓精度的评定,一、取样长度与评定长度,2.,轮廓最小二乘中线,l,取样长度,l,n,评定长度,l,n,=(1,5) l,均匀,5l,非均匀,5l,二、基准线,1.,轮廓算术平均中线,GB/T1031-1995,4.2 表面微观轮廓精度的评定一、取样长度与评定长度2.,三、评定参数,1.,幅度参数,(,高度特征参数,),（,1,）,轮廓算术平均偏差,Ra,（,2,）,轮廓最大高度,Rz,GB/T3505-2000,GB/T131-2006,符号取消,项目,Rz,三、评定参数（2）轮廓最大高度 RzG,2.,间距参数（间距特征参数）,轮廓单元的平均宽度,RS,m,在一个取样长度内,轮廓单元宽度,X,S,的平均值,Ra,2.间距参数（间距特征参数）Ra,3.,混合参数（形状特征参数）,轮廓支承长度率,Rmr(c),：在给定水平位置,C,上轮,廓的实体材料长度,Ml(c,),与评定长度的比率,Rmr(c)=,Ml(c,),ln,Ml(c,)=b,1,+b,2,+b,i,+b,n,=,附加参数,间距参数、混合参数,3.混合参数（形状特征参数）轮廓支承长度率Rmr(c)：在给,二、评定参数的选用,1.,幅度参数,Ra,:,常用值 （,0.025,6.3,m）,轮廓仪 （,0.02,8,m）,Rz,：,双管显微镜,(Ra,6.3,m),干涉显微镜(Ra, 0.025,m),4.3,表面粗糙度参数值及应用,一、幅度参数值及应用,2.,间距参数,RSm,:,常用于对涂漆性能,，,冲压时抗裂纹,、,抗振,、,抗腐蚀,、,减少流动阻力有要求,3.,混合参数,Rmr(c),：耐磨性,、,接触刚度,GB/T1031-1995,选用原则：,10,条,选用方法：类比法,二、评定参数的选用1.幅度参数4.3 表面粗糙度参数值及应,一、,表面粗糙度极限值判断规则,完工零件的表面按检验规范测得轮廓参数值后，需与图样上给定的极限比较，以判定其是否合格。极限值判断规则有两种：,16%,规则,运用本规则时，当被检表面测得的全部参数值中，超过极