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●为学习相关知识和今后从事机械设计工作奠定基础学习目的●了解机械精度设计的重要性，能够较好地处理机器的使用要求和制造工艺间的矛盾●学会合理确定公差，使用检测手段以保证精度设计的实现主要内容包括机械精度设计和测量技术基础。第一章绪论第二章尺寸精度设计第三章形状和位置精度设计第四章表面粗糙度第五章尺寸链的精度设计基础第六章几何参数检测技术基础主要内容■精度设计包括尺寸精度设计、形位精度设计和表面精度设计；■设计原则是互换性原则和经济性原则；■讨论互换性为主的精度设计及其检测原理和方法。●明确本课程的性质和特点；●深刻理解精度设计的内容和基本原则；●掌握互换性的概念、意义及其条件；●了解公差与配合标准和测量技术的发展概况；●了解优先数和优先数系。教学提示：教学要求：（1）系统设计：运动学的设计，如传动系统、位移、速度、加速度等，这些内容主要由机械原理课程研究；（2）参数设计：确定产品各零件几何要素的公称值，以保证系统的能量转换和工作寿命，如结构、强度、刚度、寿命等，这些内容主要由机械设计课程研究。■机械设计内容系统设计参数设计精度设计（3）精度设计：依据对机械的静态和动态精度的要求以及制造的经济性，确定零件几何要素的允许误差，也就是设计尺寸精度、形状和位置精度以及表面粗糙度，并将它们正确地标注在零件图和装配图上。■测量技术基础讲述零件几何参数测量的基本知识、检测原理和常用的检测方法。●互换性原则1.2.1互换性的定义▲定义：互换性是指在同一规格的一批合格零件或部件中任取其中一件，不需要做任何的选择、修配或调整就能装配到整机上，并且能满足机器或仪器的使用性能要求的特性。也就是说：互换性是同一规格的零部件按规定要求制造，能够彼此相互替换并且能保证使用要求的一种特性。●经济性原则（1）不需要做任何的选择、修配或调整就能装配到整机上；（2）装配后能满足机器或仪器的使用性能的要求。※互换性的两个必要条件※怎样保证零件不挑选、不修配、不调整就能顺利地安装到机器上,并保证达到预定的使用要求?※是否应该使这批零件的尺寸、形状都保持一致,也就是说,将所有零件制造的没有丝毫误差呢?●只要使零件的尺寸、形状充分近似,能满足装配和使用性能即可，即规定公差。零部件具有互换性，必须同时具备两个条件，缺一不可：1、机械制造中互换性可分为两类：●几何参数的互换性●功能的互换性（1）几何参数的互换性（狭义互换性）机器的零部件只在几何参数(如尺寸、形状、位置和表面粗糙度)方面和保证零件尺寸配合要求方面充分近似所要达到的互换性。（2）功能的互换性（广义互换性）机器的零部件在各种性能方面都达到了互换性的要求，如几何参数的精度、强度、刚度、硬度、使用寿命、抗腐蚀性、电导性等都能满足机器的功能要求。本课程只研究几何参数方面的互换性2、互换性按其互换程度可分为：完全互换(绝对互换)不完全互换(有限互换)(1)完全互换▲定义：如果零件在装配或更换时，不仅不需要选择，而且不需要辅助加工与修配，则其互换性为完全互换。（2）不完全互换特点■零件的制造公差适当地放大，使之便于加工；■将零件按实际的尺寸大小分为若干组，使每组零件间实际尺寸的差别减小，装配时按相应组进行；这样，既能保证较高的装配精度和使用要求，又能解决加工中的困难，从而降低成本；■组内之间零件可以互换，组与组之间不可以互换，所以称为不完全互换。▲原则上，厂际之间的协作采用完全互换，厂内生产的零部件的装配可以采用不完全互换对标准部件或机构来说，互换性又可分为外互换和内互换。■外互换是指整个部件或机构与其相配件之间的互换性。■内互换是指部件或机构内部组成零件间的互换性。3、外互换和内互换滚动轴承与外部相配部件为外互换，采用完全互换。轴承内部零件为内互换，因为其组成零件的精度要求高，加工困难。所以对零件分组装配，采用不完全互换。■互换性生产原则和方式是随着大批量生产而发展和完善起来的，它不仅在单一品种的大批量生产中广为采用，而且已用于多品种、小批量生产中。■柔性生产系统(FMS)和计算机集成制造系统(CIMS)对互换性的要求就越高、越严格。■互换性原则是组织现代化生产中极为重要的技术经济原则。●使用上：以新换旧，方便维修，提高设备利用率和寿命；●制造上：专业化协作生产的基础；●设计上：简化制图、计算工作，缩短设计周期。▲作用▲合理确定公差与正确进行检测保证产品质量、实现互换性生产的两个必不可少的条件和手段。■将零件加工后的各几何参数（尺寸、形状和位置）所产生的误差控制在一定的设定范围内，就可以保证零件的使用功能，同时还能实现互换性。■零件几何参数这种允许的变动量称为公差，它包括尺寸公差、形状公差、位置公差和表面粗糙度等。■公差是用来控制加工中的误差以保证互换性的实现的。■几何参数的公差标准是实现对零件误差的控制和保证互换性的基础。▲检验是指确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并判断其是否合格，而不一定得出被测量的具体数值；▲测量是将被测量与作为计量单位的标准量进行比较，以确定被测量的具体数值的过程。▲检测不仅用来评定产品的质量，而且用于分析产生不合格品的原因，以便及时调整生产，监督工艺过程，预防废品产生。▲检测包含检验与测量1、几何量误差零件在加工过程中，由于各种因素的影响，故不可能做到绝对准确，加工后零件的几何参数总是不可避免地会产生误差。2、几何量的误差分类（1）尺寸误差工件加工后的实际尺寸与理想尺寸之差。（2）几何形状误差工件加工后除有尺寸误差外，还会有几何形状误差，一般可分为以下3种。▲宏观几何形状误差整个表面范围内的形状误差，一般由机床、夹具、刀具、工件组成的工艺系统的误差所造成。例如孔、轴横截面的形状应该是正圆形，如果加工实际形状为椭圆形，这就是形状误差。▲微观几何形状误差称为表面粗糙度，它是指加工后，刀具在工件表面上留下的大量很微小的高低不平的波形，其波峰和波长都很小。▲表面波度介于宏观和微观几何形状误差之间的一种表面形状误差，一般由加工过程中的振动所引起，在其表面形成明显的周期性波形，它的波峰和波长比表面粗糙度要大得多。这种误差不是所有加工表面都有的，目前这种误差尚无标准。（3）相互位置误差工件加工后，各表面或中心线的实际位置与理想位置的差值。例如两个表面之间的平行度、垂直度误差，阶梯轴的同轴度误差等。表面粗糙度、波度与宏观几何形状误差■加工过程产生误差，设计人员给定公差；■公差是允许工件尺寸、几何形状和相互位置的变动范围，公差是保证互换性的基础；■设计者的任务就在于正确地规定公差，并把它在图样上明确地标注出来；■在满足功能要求的前提下，公差应尽量规定得大些，以方便制造和获得最大经济效益。1.4.1标准和标准化■标准化是广泛实现互换性生产的前提。■标准应以科学、技术和经验的综合成果为基础，以促进最佳社会效益为目的1、标准▲概念：标准是指为在一定的范围内获得最佳秩序，对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则、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。■标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。■按照标准化对象的特性，标准分为基础标准、产品标准、方法标准、卫生标准、安全与环境保护标准等。■以标准化共性要求和前提条件为对象的标准称为基础标准，如计量标准、术语、符号、优先数系、机械制图、极限与配合、零件结构要素等。■本课程主要涉及的是基础标准。▲概念：标准化是指在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重复性事物和概念通过制定、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会效益的全部活动过程。2、标准化■标准化是以标准的形式来体现的。3、标准化的作用■组织现代化大生产的重要手段■实现专业化协作生产的必要的前提■科学管理的重要组成部分■联系科研、设计、生产和使用等方面的纽带，是使整个社会经济合理化的技术基础■发展贸易、提高产品在国际市场上竞争能力的技术保证■对于加速发展国民经济、提高产品和工程建设质量、提高劳动生产率、搞好环境保护和安全卫生以及改善人民生活等都有着重要的作用■1902年，英国伦敦出现最早的尺寸公差的极限表，是最早的公差制；■1906年开始，英国、美国相继颁布国家标准；德国标准DIN占有重要位置，采用了基孔制和基轴制；■1926年成立国际标准化协会（ISA），1947年改名为国际标准化组织（ISO）；■旧中国标准混乱，没有统一的公差标准。■从1958年发布第一批120个国家标准起，至今已制定10000多个国家标准。■自1978年我国恢复为国际标准化组织（ISO）成员国以来，陆续修定了我国的各种标准，并以国际标准为基础制定了新的公差标准，以向国际标准ISO靠拢。■当选定一个数值作为某种产品的参数指标后，这个数值就会按照一定的规律向相关的制品、材料等的有关参数指标传播扩散。■工程技术上的参数数值，即使只有很小的差别，经过反复传播以后，也会造成尺寸规格的繁多杂乱，以致给组织生产、协作配套及使用、维修等带来很大的困难，因此对于各种技术参数必须从全局出发，加以协调。■优先数和优先数系标准是重要的基础标准，是各种技术参数在工程上的协调、简化和统一，是标准化的重要内容。☆例如：造纸机械的规格和参数值会影响印刷机械、书刊、报纸、复印机、文件柜等的规格和参数值。十九世纪末，法国工程师雷诺（CharlesRenard）对气球使用的绳索的尺寸规格简化进行研究，提出了简化的数值系列，这些数值是等比数列，即每进5项数值增大10倍，所以q公比为（10的5次方根），得到各个系数为这样把400多种绳索尺寸规格简化为17种。为了纪念雷诺的贡献，把这个数系称为R数系，也就是优先数系。5102345aaqaqaqaqaq●各数列分别用符号R5、R10、R20、R40、R80表示，并分别称为R5系列、R10系列、R20系列、R40系列、R80系列●其中R5、R10、R20、R40这4个系列是优先数系中的常用系列，也称为基本系列。●优先数系中的任意一个项值称为优先数。●还有派生系列、复合系列。rRrq510国家标准《优先数和优先数系》(GB321—1980)规定优先数系公比为：1010201040108010▲优先数系由一些十进制等比数列构成▲代号为，公比为即:1.61.251.121.061.03R5R10R20R40R5R10R20R40R5R10R20R401.01.61.01.251.602.001.001.121.251.401.601.802.001.001.061.121.181.251.321.401.501.601.701.801.902.002.122.54.02.503.154.002.242.502.803.153.554.004.502.242.362.502.652.803.003.153.353.553.754.004.254.504.756.3010.005.006.308.0010.005.005.606.307.108.009.0010.005.005.305.606.006.306.707.107.508.008.509.009.5010.00表1-1优先数系的基本系列（1-10）(1)在同一系列中相邻的两项相对差均匀，疏密适中，而且运算方便，简单易记；(2)在同一系列中优先数(理论值)的积、商、整数幂等仍为该系列的优先数；(3)优先数可以向两端延伸或中间插入，以满足将来发展的需要。▲优先数系的主要优点■优先数系在各项公差标准中得到了广泛的应用，公差标准中的许多值都是按照优先数选定的。1.5精度设计课程内容的研究对象及任务●建立互换性的基本概念，掌握各有关公差标准的基本内容、特点和表格的使用，能根据零部件的使用要求，初步选用公差等级、配合种类、形位公差和表面粗糙度的参数值，并能进行正确标注。●建立技术测量的基本概念，了解常用测量方法和测量器具的工作原理，通过实践，初步掌握测量操作技能，并能准确分析测量误差与处理测量结果。■几何精度设计原则是互换性原则和经济性原则。■零部件具有互换性必须同时满足两个条件，缺一不可：①装配前不需挑选，不经修理就能进行装配；