課后練習題1.doc

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第一章 習題1-1 完全互換和不完全互換有什么區(qū)別？各應用于什么場合？零件在裝配或更換時，不需選擇、調(diào)整或輔助加工(修配)的互換性為完今互換性。當裝配精度要求較高時，采用完全互換性將使零件制造公差很小，加工困難，成本很高，甚至無法加工。這時，將零件的制造公差適當放大，使之便于加工，而在零件完工后再用測量器具將零件按實際尺寸的大小分為若干組，使每組零件間實際尺寸的差別減小，裝配時按相應組進行(例如，大孔組零件與大軸組零件裝配，小孔組零件與小軸組零件裝配)。這樣，既可保證裝配精度和使用要求，又能解決加工困難，降低成本。此種僅組內(nèi)零件可以互換，組與組之間不能互換的特性，稱之為不完全互換性。1-2 什么是標準、標準化？按標準頒發(fā)的級別分，我國有哪幾種？標準(Standard):是對重復性事物和概念所做的統(tǒng)一規(guī)定。標準化(Standardization)是指在經(jīng)濟、技術、科學及管理等社會實踐中，對重復性事物和概念，通過制訂、發(fā)布和實施標準達到統(tǒng)一，以獲得最佳秩序和社會效益的有組織的活動過程。按標準頒發(fā)的級別分，我國的技術標準有四個層次：國家標準、行業(yè)標準、地方標準和企業(yè)標準。1-3 公差、檢測、標準化與互換性有什么關系？公差(Tolerance)：允許零件幾何參數(shù)的變動范圍。檢測(Inspection and Measurement)：即檢驗和測量，是將被測幾何參數(shù)與單位量值進行比較或判斷的過程，由此確定被測幾何參數(shù)是否在給定的極限范圍之內(nèi)。標準化(Standardization)是指在經(jīng)濟、技術、科學及管理等社會實踐中，對重復性事物和概念，通過制訂、發(fā)布和實施標準達到統(tǒng)一，以獲得最佳秩序和社會效益的有組織的活動過程。互換性定義（Interchangeability）:指按同一規(guī)格標準制成的合格零部件在尺寸上和功能上具有相互替代的性能。公差、檢測、標準化與互換性的關系：A 零件的尺寸大小一定時，給定的公差值越小，精度就越高；但隨之而來的是加工困難。所以設計者不能任意規(guī)定公差值，必須按國家標準選取公差數(shù)值。B 公差是限定零件加工誤差范圍的幾何量，是保證互換性生產(chǎn)的一項基本措施?？捎霉顏砜刂飘a(chǎn)品的加工誤差，以滿足互換性和精度的要求。C 零件在加工或加工后是否達到要求，其誤差是否在給定的公差范圍內(nèi)，這些都需要按一定的標準進行正確的檢驗和測量。因此檢測是保證互換性生產(chǎn)的又一項基本措施。因為檢測本身也有誤差，導致將合格品誤判為廢品，或?qū)U品誤判為合格品，所以應保證產(chǎn)品質(zhì)量和考慮經(jīng)濟性兩方面加以綜合解決，并制定和貫徹統(tǒng)一的檢測標準。D 互換性是產(chǎn)品設計與制造的主要原則。在產(chǎn)品的設計和制造過程中執(zhí)行互換性原則，按規(guī)定的幾何、物理及其它質(zhì)量參數(shù)的公差，制造裝備的各部分，使其在裝配和互換時，無需輔助加工和修配便能滿足使用要求。E 互換性與技術測量不僅將實現(xiàn)互換性生產(chǎn)的標準化領域或計量學領域的有關知識結(jié)合在一起，而且還與機械產(chǎn)品的設計、制造、質(zhì)量監(jiān)控、管理等方面密切相關，它不僅是隨著機械工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的，而且與微型計算機、激光、新材料、遺傳工程等帶頭學科的發(fā)展密切相關，這一點已被各國發(fā)達的科學生產(chǎn)技術所證實。F標準化是組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要手段，是實現(xiàn)互換性的必要前提，是實現(xiàn)現(xiàn)代化的重要手段之一，也是反映現(xiàn)代化水平的重要標志之一。它對人類進步和科學技術發(fā)展起著巨大的推動作用。 從上述分析得出結(jié)論：實現(xiàn)社會化大生產(chǎn)的技術措施是產(chǎn)品應該具有互換性及廣泛的標準化?；Q性是現(xiàn)代化生產(chǎn)的原則，在設計時必須切實遵循。不但在大批量生產(chǎn)時要求互換性；在單件、小批量生產(chǎn)時也必須遵循互換性原則。1.4 互換性的意義及作用?設計方面：可以最大限度地采用標準件、通用件和標準部件，大大簡化了繪圖和計算工作，縮短了設計周期，加速產(chǎn)品更新。有利于計算機輔助設計和產(chǎn)品的多樣化。制造方面：有利于組織專業(yè)化生產(chǎn)，便于采用先進工藝和高效率的專用設備，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，降低制造成本。裝配過程：提高裝配質(zhì)量，縮短裝配周期。使用維修方面：縮短機器的維護時間，節(jié)約修護費用，提高機器的使用價值。1-5 什么是優(yōu)先數(shù)？我國標準采用了哪些系列？優(yōu)先數(shù)系(Series of preferred numbers)是國際上統(tǒng)一的數(shù)值分級制度，是重要的基礎標準。我國采用的優(yōu)先數(shù)系是一種十進制等比數(shù)列，并規(guī)定了五個系列，它們分別用系列符號R5、 R10、 R20、 R40和R80表示，其中前四個系列作為基本系列， R80為補充系列，僅用于分級很細的特殊場合。各系列的公比為：R5的公比 1.60；R10的公比1.25；R20的公比1.12；R40的公比1.06；R80的公比1.03。1-6 判斷下面說法是否正確。（對或錯以 或 表示）（1）對大批量生產(chǎn)的同規(guī)格零件要求有互換性，單件生產(chǎn)則不必遵循互換性原則。（）（2）遵循互換性原則將使設計工作簡化，生產(chǎn)效率提高，制造成本降低，使用維修方便。（）（3）標準化是通過制定、發(fā)布和實施標準，并達到統(tǒng)一的過程，因而標準是標準化活動的核心。（）1-7 填空：（1）零部件具有互換性必須滿足三個條件，即裝配前不需要挑選，裝配時不調(diào)整或修配，裝配后滿足使用要求。（2）在生產(chǎn)中采用的分組裝配法，是在設計階段就確定了的，它屬于不完全互換。（3）為了控制加工誤差，在設計時需要規(guī)定公差，在制造時需要進行檢測。（4）保證互換性生產(chǎn)的基礎是標準化。（5）R5系列中10100的優(yōu)先數(shù)是10、16、25、40、63、100。（6）優(yōu)先數(shù)系R10系列中在110的進段中包含11個優(yōu)先數(shù)。它們分別為1.00，1.25，1.60，2.00，2.50，3.15，4.00，5.00，6.30，8.00，10.00第二章 習題2-1 圖樣上給定的軸直徑為。根據(jù)此要求加工了一批軸，實測后得其中最大直徑（即最大實際尺寸）為45.033 mm，最小直徑（即最小實際尺寸）為f 45.000mm。問加工后的這批軸是否全部合格（寫出不合格零件的尺寸范圍）？為什么？這批軸的尺寸公差是多少？答：軸直徑的技術要求決定了軸的極限尺寸為mm和mm。所以軸合格條件為；依據(jù)題意，這批軸不能全部合格，不合格零件的尺寸為。一批軸的尺寸公差也是由圖紙設計階段決定的，所以仍然為2-2 在同一加工條件下，加工30H6孔與加工100H6孔，應理解為前者加工困難還是后者加工困難或者兩者加工的難易程度相當？加工50h7軸與加工50m7軸，應理解為前者加工困難還是后者加工困難或者兩者加工的難易程度相當？答：在同一加工條件下，加工30H6孔與加工100H6孔應理解為前者加工困難；加工50h7軸與加工50m7軸應理解為兩者加工的難易程度相當。2-3 什么是基準制?選擇基準制的根據(jù)是什么？在哪些情況下采用基軸制?答：基準制是指以兩個相配合的零件中的一個零件為基準件，并確定其公差帶位置，而改變另個零件(非基準件)的公差帶位置，從而形成各種配合的種制度。國家標準中規(guī)定有基孔制和基軸制兩種配合制度。配合制的選擇與功能要求無關，主要考慮加工的經(jīng)濟性和結(jié)構(gòu)的合理性。從制造加工方面考慮，兩種基準制適用的場合不同；從加工工藝的角度來看，對應用最廣泛的中小直徑尺寸的孔，通常采用定尺寸刀具（如鉆頭、鉸刀、拉刀等）加工和定尺寸量具（如塞規(guī)、心軸等）檢驗。而一種規(guī)格的定尺寸刀具和量具，只能滿足一種孔公差帶的需要。對于軸的加工和檢驗，一種通用的外尺寸量具，也能方便地對多種軸的公差帶進行檢驗。由此可見：對于中小尺寸的配合，應盡量采用基孔制配合。 基軸制的選擇：用冷拉光軸作軸時。冷拉圓型材，其尺寸公差可達IT7IT9，能夠滿足農(nóng)業(yè)機械、紡織機械上的軸頸精度要求，在這種情況下采用基軸制，可免去軸的加工。只需按照不同的配合性能要求加工孔，就能得到不同性質(zhì)的配合。采用標準件時。滾動軸承為標準件，它的內(nèi)圈與軸頸配合無疑應是基孔制，而外圈與外殼孔的配合應是基軸制。 非配合制配合：在實際生產(chǎn)中，由于結(jié)構(gòu)或某些特殊的需要，允許采用非配合制配合。即非基準孔和非基準軸配合，如：當機構(gòu)中出現(xiàn)一個非基準孔（軸）和兩個以上的軸（孔）配合時，其中肯定會有一個非配合制配合。如圖所示，箱體孔與滾動軸承和軸承端蓋的配合。由于滾動軸承是標準件，它與箱體孔的配合選用基軸制配合，箱體孔的公差帶代號為J7，箱體孔與端蓋的配合可選低精度的間隙配合J7/f9 ，既便于拆卸又能保證軸承的軸向定位，還有利于降低成本?；字?、基軸制的優(yōu)先、常用配合見表。2-4 按給定的尺寸mm（孔）和mm（軸）加工孔和軸，現(xiàn)取出一對孔、軸，經(jīng)實測后得孔的尺寸為60.033mm，軸的尺寸為60.037mm。試求該孔、軸的實際偏差以及該對孔、軸配合的實際盈、隙；并說明它們的配合類別。答：圖紙的設計要求0.0110.041軸00.046孔孔的公差帶與軸的公差帶相互交疊，設計的是過渡配合。設計的最大間隙；最大過盈。而取出的實際零件的孔的實際偏差；軸的實際偏差；這對實際的孔、軸配合因為軸的實際加工尺寸比孔大，所以是過盈配合。過盈量為0.033 0.037= 0.004mm。2-5 某一配合的配合公差Tf = 0.050mm，最大間隙Xmax = +0.030 mm，問該配合屬于什么配合類別？答：因為 (1)即此時想求得Ymax，就必須判斷絕對值內(nèi)的正負。情況1：設Ymax是真過盈，則應該為負，則由式(1)知絕對值符號打開為正，所以可由式(1)推導知情況2：假設Ymax不是過盈是間隙，我們在課堂上已經(jīng)闡述過，此時它若是間隙則一定為最小間隙，則由式(1)知絕對值符號內(nèi)是最大間隙減去最小間隙，絕對值打開后仍為正。結(jié)果同情況1。經(jīng)過上述分析知，由，所以配合是過盈配合。2-6 什么叫一般公差?線性尺寸一般公差規(guī)定幾級精度?在圖樣上如何表示?答：一般公差是指在車間的一般加工條件下可以保證的公差。它是機床設備在正常維護和操作情況下可以達到的經(jīng)濟加工精度。線性尺寸的一般公差的等級分精密級f、中等級m、粗糙級c、最粗級v；極限偏差都對稱分布。 在圖樣上、技術文件上或相應的標準(如企業(yè)標準、行業(yè)標準等)中用標準號和公差等級符號表示。例如，選用中等級時，表示為GB1804m 。2-7 寫出與下列基孔（軸）制配合同名的基軸（孔）制配合，并從配合性質(zhì)是否相同的角度，說明它們能否相互替換？（1）；（2）；（3）；（4）；（5）；（6）答：和本題相關的知識點回顧同名配合：基孔或基軸制中，基本偏差代號相當，孔、軸公差等級同級或孔比軸低一級的配合稱同名配合。所有基孔或基軸制的同名的間隙配合的配合性質(zhì)相同?；谆蚧S制的同名的過渡和過盈配合只有公差等級組合符合國標在換算孔的基本偏差時的規(guī)定，配合性質(zhì)才能相同。即D500mm 的IT8的K、M、N以及IT7的PZC，還有D500mm、D3mm的所有JZC形成配合時，必須采用孔、軸同級。D500mm的IT8的J、K、M、N以及IT7的PZC形成配合時，必須采用孔比軸低一級。國家標準規(guī)定的一般、常用和優(yōu)先的公差帶與配合、一般公差的規(guī)定以及公差與配合的選擇，其中配合的選擇包括基準制的選擇，公差等級的選擇，配合（即與基準件相配合的非基準件的基本偏差代號）的選擇。選擇方法主要是類比法。應優(yōu)先選用基孔制。 確定公差等級的基本原則是，在滿足使用要求的前提下，盡量選取較低的公差等級。確定方法主要是類比法。配合的選擇應盡可能地選用優(yōu)先配合，其次是常用配合，再次是一般配合。如果仍不能滿足要求，可以選擇其他的配合。選擇方法主要是類比法。要非常熟悉各類基本偏差在形成基孔制（或基軸制）配合時的應用場合。（1）；查表基本尺寸為50mm，IT6=16 m；IT5=11 m；查軸的基本偏差ei=9 m，則由基孔制知：孔；軸（2）；查表基本尺寸為50mm，IT8=39 m；查軸的基本偏差ei=9 m，則由基孔制知：孔；軸同理其它幾種，查表計算即可。2-8已知f 20H7/m6的尺寸偏差為，按配合性質(zhì)不變, 改換成基軸制配合，則20M7/h6中孔、軸尺寸的極限偏差為多少？答：由題意可判斷出基本尺寸20mm的IT6=(0.0210.008)=0.013 m；IT7=0.021 m；且由20H7/m6 知是過渡配合，配合公差。若配合性質(zhì)不變，改成基軸制配合為20M7/h6時，軸為；孔為 0.0080.021軸00.021孔0.0130軸0.021孔相當于把基準線向下移動了21m2-9 已知配合 40H8/f7，孔的公差為0.039mm，軸的公差為0.025 mm，最大間隙X max =+0.089 mm。試求：（1）配合的最小間隙Xmin 、孔與軸的極限尺寸、配合公差并畫公差帶圖解。（2） 40JS7、f 40H7、f 40F7、f 40H12的極限偏差。（注：按題目已知條件計算，不要查有關表格。）答：由40H8/f7知基孔制由mm可推出ei=0.050mm，又Td=0.025mm，則es=0.025mm。公差帶圖解如下：XminXmax0.0500.0250.039孔軸040JS7極限偏差：應該為對稱分布，由題意知IT7=25 m，所以40H7極限偏差：應該下偏差為零，則40F7極限偏差：由軸的條件鏡像孔的偏差知40H12極限偏差：應該下偏差為零，則。計算過程如下：IT12=160 i；IT12=160 i=1601.5587=249.392 m 0.25 mm2-10 查表并計算下列四種配合的孔、軸極限偏差；配合的極限盈、隙；配合公差Tf；并說明基準制及配合性質(zhì)。(1)；(2)；(3)；(4) 答：自己查表完成。2-11 有下列三組孔與軸相配合，根據(jù)給定的數(shù)值，試分別確定它們的公差等級，并選用適當?shù)呐浜?。?）配合的基本尺寸=25mm，Xmax = +0.086mm，Xmin = +0.020mm。（2）配合的基本尺寸=40mm，Ymax = 0.076mm，Ymin = 0.035mm。（3）配合的基本尺寸=60mm，Ymax = 0.032mm，Xm ax = + 0.046mm。答：（1）已知：配合的基本尺寸=25mm，Xmax = +0.086mm，Xmin = +0.020mm。允許的間隙公差：Tx=Xmax-Xmin=|8620|=66 m按工藝等價原則，TD=Td=Tx/2=33 m若選定孔的公差為：TD=IT8=33 m,若選定軸的公差為：Td=IT7=21 m則配合公差為：Tf =TD+Td=33+21= 54 mTx=66 m，可滿足使用要求。（2）（3）道理同此，同學們自己完成。2-12試驗確定活塞與汽缸壁之間在工作時應有0.040.097mm的間隙量。假設在工作時要求活塞工作溫度t d = 150，汽缸工作溫度tD = 100,裝配溫度t = 20，活塞的線膨脹系數(shù)d= 22106 / ，汽缸的線膨脹系數(shù)D= 12106 / ，活塞與汽缸的基本尺寸為95mm，試確定常溫下裝配時的間隙變動范圍，并選擇適當?shù)呐浜?。答?1)首先計算由于熱變形引起的間隙變動量其中則負號說明工作間隙減小。則即X裝配MAX=0.2775mm； X裝配MIN=0.2205mm，由此可知，裝配間隙應增大，并以此確定配合。(2)確定基準制：缸體與活塞配合采用基孔制。(3)確定廣義概念的孔和軸的公差等級由于配合公差設，查表基本尺寸95mm的IT6=22 m，IT7=35 m接近。所以取孔和軸的公差差一級，即孔為7級，軸為6級。(4)確定廣義概念的孔和軸的基本偏差代號及公差帶因為基孔制，所以孔的基本偏差為H，公差代號為，且有最小裝配間隙，因此es=220.5 m查表軸的基本偏差為b時，是220 m，最接近題意。所以軸為。(5)配合代號為(6)驗算：最小裝配條件不滿足要求。(7)結(jié)果分析在大批量生產(chǎn)方式下組織生產(chǎn)，一般規(guī)定仍可滿足使用要求。其中為實際極限盈隙與給定極限盈隙的差值。則都小于10%，說明選擇的配合合適，可以滿足生產(chǎn)要求。2-13某孔、軸配合，圖樣上標注為，現(xiàn)有一孔已加工成30.050mm。為保證原配合性質(zhì)（即保證得到的極限盈、隙）試確定與該孔配合的（非標準軸）軸的上下偏差。答：孔的極限尺寸；，而實際孔；原配合性質(zhì)如下圖則；0.0500.033=0.017 mm整體全部上移0.017mm，所以軸的極限尺寸為0.041+0.017=0.024 mm；0.020+0.017=0.003 mm；即軸為mm可以保證配合性質(zhì)不變。孔軸+0.0330+0.0200.041XmaxXmin2-14 配合公差Tf：Tf = 孔公差Th + 軸公差Ts（解釋實質(zhì)）答：配合公差Tf反映配合松緊的變化范圍，即配合的精確程度，是功能要求(即設計要求)；而孔公差Th和軸公差Ts又分別表示孔和軸加工的精確程度，是制造要求(即工藝要求)。通過關系式Tf = 孔公差Th + 軸公差Ts將這兩方面的要求聯(lián)系在一起。若功能要求(設計要求)提高，即Tf減小，則(Th + Ts)也要減小，結(jié)果使加工和測量困難，成本增加。這個關系式正好說明“公差”的實質(zhì)，反映零件的功能要求與制造要求之間的矛盾或設計與工藝的矛盾。配合公差帶有大小和位置兩個特性。大小由配合公差值決定，表示配合的精度；位置由極限間隙或過盈決定，表示配合的松緊。對于一批裝配零件來說，其中的任何一對孔、軸配合，不是間隙配合就是過盈配合。第三章 習題3-1 測量的實質(zhì)是什么？一個完整的測量過程包括哪幾個要素？3-2 什么是尺寸傳遞系統(tǒng)?為什么要建立尺寸傳遞系統(tǒng)?3-3 量塊的“級”和“等”是根據(jù)什么劃分的?按“級”和按“等”使用有何不同？3-4 計量器具的基本度量指標有哪些?3-5 說明分度值、標尺間距、靈敏度三者有何區(qū)別。3-6 舉例說明測量范圍與示值范圍的區(qū)別。3-7 何為測量誤差？其主要來源有哪些？3-8 何為隨機誤差、系統(tǒng)誤差和粗大誤差？三者有何區(qū)別？如何進行處理？3-9為什么要用多次重復測量的算術平均值表示測量結(jié)果？以它表示測量結(jié)果可減少哪一類測量誤差對測量結(jié)果的影響?3-10 試從83塊一套的量塊中，同時組合下列尺寸：48 .98mm，33.625mm，10.56 mm。3-11 用比較儀對某尺寸進行了15次等精度測量，測得值如下：20 .216，20 .213，20 .215，20 .214，20. 215，20. 215，20. 217，20 .216，20 .213，20 .215，20. 216，20 .214，20. 217，20. 215，20 .214。假設已消除了定值性系統(tǒng)誤差，試求其測量結(jié)果。3-12 在尺寸檢測時，誤收與誤廢是怎樣產(chǎn)生的？檢測標準中是如何解決這個問題的？3-13 設有如下工件尺寸，試按光滑工件尺寸的檢驗標準選擇計量器具，并確定驗收極限。（1）f200h9；（2）f30K7；（3）一般公差尺寸（GB/T1804f）的孔f120。3-14 有一配合f50，試按泰勒原則分別寫出孔、軸尺寸合格條件。在實際測量中如何體現(xiàn)這一合格條件？3-15 計算檢驗f50用工作量規(guī)及軸用校對量規(guī)的工作尺寸，并畫出量規(guī)公差帶圖。3-16用千分尺對某軸頸等精度測量10次。各次測量值（單位為mm）按測量順序分別為：50.02 50.03 50.00 50.03 50.02 50.03 50.00 50.02 50.03 50.02設測量列中不存在的定值系統(tǒng)誤差，試確定：測量列算術平均值；殘差，并判斷測量列中是否存在變值系統(tǒng)誤差；測量列中單次測量值的標準偏差；測量列中是否存在粗大誤差；測量列算術平均值的標準偏差；測量列算術平均值的測量極限誤差；以第2次測量值作為測量結(jié)果的表達式；以測量列算術平均值作為測量結(jié)果的表達式。3-17 0mm和5.5mm兩塊2級量塊組成量塊組，他們檢定后都為4等，他們的中心長度實際偏差分別為+0.5m和-0.2m。試分別計算按“級”和按“等”使用時量塊組的工作尺寸和測量極限誤差。第四章 習題4-1 形位公差項目分類如何？其名稱和符號是什么？答：形位公差項目共有14種。形狀公差是對單一要素提出的要求，因此，沒有基準要求；位置公差是對關聯(lián)要素提出的要求，因此，在大多數(shù)情況下都有基難要求。對于線輪廓度和面輪廓度，若無基準要求，則為形狀公差；若有基準要求則為位置公差。形位公差的項目和符號見下表1。被測要家、基準要素的標注要求及其他附加符號見表2。表1公差特征符號有無基準要求形狀形狀直線度無平面度