机械精度设计

1机械精度设计基础哈尔滨商业大学徐克非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§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:(GB20000.1―2002)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。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(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/IECGUIDE2——：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。标准机构标准代号标准机构标准代号国际标准组织ISO1926/1947英国国家标准BS1906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ANSI1925（ASA,USASI）美国机械工程师学会标准ASME各国标准代号农业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§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：q10=1.25（1.00；1.25；1.60；2.00；2.503.15；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1.25R20（…45）上限45R40（75…300）下限75…上限300R80（…80…）含有项值80并向两端无限延伸被测对象：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§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—1888—31≌№6—1889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2P10和5d5能级之间跃迁所对应的辐射在真空中的波长的1650763.73倍1983年，第17届国际计量大会通过了米的新定义86Kr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/ia—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）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)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》§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基本术语及定义勘误：2.1一、1.基本尺寸定义：用符号D表示附表8—2：6×23×264.标准公差GB/T1800.3-1998（附表2-2）P1675.基本偏差GB/T1800.3-1998（附表2-3）P168（附表2-4）P1702.1五、基准制德国DIN基孔制图2-7基孔制配合P13基轴制图2-8基轴制配合P14注：2.1三、2.尺寸公差TD=Th=Dmax—Dmin=ES—EITd=Ts=dmax—dmin=es—ei尺寸公差带的绘制方法Φ50+0.025+0－－0.009－0.025基本尺寸：mm偏差尺寸：mmΦ50mm+25－9－25基本尺寸：mm偏差尺寸：μm+0－§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T≥f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(ISOTolerance)更正：标准公差计算公式D≤500mm当D≤500mm时当D在500～3150mm时1.2004.0DI标准公差因子与零件尺寸的关系2.1iD/mmi(I)/(m)I5000.004D加工误差测量误差§2.2、二、基本偏差系列§2.2、二、2、基本偏差系列特征③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）④基本偏差是确定公差带位置的唯一参数，除去JS、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②补充：JJ6、J7、J8JS→Jjj5、j6、j7、j8js→j近似对称趋势§2.2二、2.孔基本偏差的确定一般规则：同种配合中，