互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)

1、多媒體教學(xué)CAI主編 王伯平機(jī)械工業(yè)出版社目 錄第 一 章 緒論第 二 章 光滑圓柱結(jié)合的公差與配合第 三 章 測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)第 四 章 幾何公差及檢測(cè)第 五 章 表面粗糙度第 六 章 光滑工件尺寸的檢測(cè)第 七 章 滾動(dòng)軸承與孔、軸結(jié)合的互換性第 八 章 尺寸鏈第 九 章 圓錐結(jié)合的互換性第 十 章 螺紋結(jié)合的互換性第十一章 鍵和花鍵的互換性第十二章 圓柱齒輪傳動(dòng)的互換性習(xí) 題退出第一節(jié) 互換性的意義和作用第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)化與優(yōu)先數(shù)第一章第一章 緒論緒論互換性的類型的動(dòng)畫(huà)演示優(yōu)先數(shù)系各系列之間關(guān)系的動(dòng)畫(huà)演示1. 互換性 零部件所具有的不經(jīng)過(guò)任何挑選或修配便能在同一規(guī)格范圍內(nèi)互相替換作用的特性。2.

2、互換性的意義 互換性生產(chǎn)對(duì)工業(yè)的建設(shè)具有非常重要的意義。現(xiàn)代化的機(jī)械工業(yè)，首先要求機(jī)器零件具有互換性，從而才有可能將一臺(tái)機(jī)器中的成千上萬(wàn)個(gè)零、部件，分散到不同的車間、工廠進(jìn)行高效率的專業(yè)化生產(chǎn)，然后又集中到一個(gè)工廠進(jìn)行裝配。因此，零部件的互換性為生產(chǎn)的專業(yè)化創(chuàng)造了條件，不但促進(jìn)了自動(dòng)化生產(chǎn)的發(fā)展，也有利于降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。第一節(jié) 互換性的意義和作用3. 互換性的種類 互換性按其互換程度，可分為完全互換和不完全互換兩種。 完全互換性要求零部件在裝配時(shí)，不需要挑選和輔助加工便能裝配且能滿足其使用性能要求。一般用于廠際之間的協(xié)作。 不完全互換則允許零部件在加工完后，通過(guò)測(cè)量將零件按實(shí)際尺寸

3、大小分為若干組，使各組組內(nèi)零件間實(shí)際尺寸的差別減小，裝配時(shí)按對(duì)應(yīng)組進(jìn)行。這樣，既可保證裝配精度和使用要求，又能解決加工上的困難，降低成本。該種互換僅組內(nèi)零件可以互換，組與組之間不能互換。該種互換適合部件或構(gòu)件在同一廠制造和裝配?；Q性的類型的動(dòng)畫(huà)演示4. 互換性的作用 在設(shè)計(jì)方面，零部件具有互換性，就可以最大限度地采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和標(biāo)準(zhǔn)部件，大大簡(jiǎn)化了繪圖和計(jì)算工作，縮短了設(shè)計(jì)周期，有利于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和產(chǎn)品品種的多樣化。 在制造方面，互換性有利于組織專業(yè)化生產(chǎn)、采用先進(jìn)工藝和專用設(shè)備，采用計(jì)算機(jī)輔助制造，實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程和裝配過(guò)程機(jī)械化和自動(dòng)化，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量并降低成本。 在

4、維修方面，具有互換性的零部件在磨損及損壞后可以及時(shí)更換，因而減少了機(jī)器的維修時(shí)間和費(fèi)用，保證機(jī)器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高機(jī)器的使用價(jià)值。1. 標(biāo)準(zhǔn) 指為了取得國(guó)民經(jīng)濟(jì)的最佳效果，對(duì)需要協(xié)調(diào)統(tǒng)一的具有重復(fù)特征的物品(如產(chǎn)品、零部件等)和概念(如術(shù)語(yǔ)、規(guī)則、方法、代號(hào)、量值等)，在總結(jié)科學(xué)試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，由有關(guān)方面協(xié)調(diào)制訂，經(jīng)主管部門批準(zhǔn)后，在一定范圍內(nèi)作為活動(dòng)的共同準(zhǔn)則和依據(jù)。2. 標(biāo)準(zhǔn)化 指標(biāo)準(zhǔn)的制訂、發(fā)布和貫徹實(shí)施的全部活動(dòng)過(guò)程，包括從調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象開(kāi)始，經(jīng)試驗(yàn)、分析和綜合歸納，進(jìn)而制訂和貫徹標(biāo)準(zhǔn)，以后還要修訂標(biāo)準(zhǔn)等。標(biāo)準(zhǔn)化是以標(biāo)準(zhǔn)的形式體現(xiàn)的，也是一個(gè)不斷循環(huán)、不斷提高的過(guò)程。第二節(jié) 標(biāo)

5、準(zhǔn)化與優(yōu)先數(shù)優(yōu)先數(shù)系各系列之間關(guān)系的動(dòng)畫(huà)演示3. 優(yōu)先數(shù)系 是由一些十進(jìn)制等比數(shù)列構(gòu)成，代號(hào)Rr，其公比為 ，對(duì)于同一種產(chǎn)品的同一個(gè)參數(shù)從小到大按優(yōu)先數(shù)系取不同的值，形成不同規(guī)格的產(chǎn)品系列，不但取值合理，可增可減，而且數(shù)值在傳播過(guò)程中不紊亂，有規(guī)律可循。 （1）基本系列 R5 R10 R20 R40 （2）補(bǔ)充系列 R80 （3）派生系列 從基本系列中每隔幾項(xiàng)選取一個(gè)優(yōu)先數(shù)，組成的新系列。如 R10/3（從R10中每逢三項(xiàng)取出一個(gè)優(yōu)先數(shù)組成的）其公比為 q（10/3）2 （4）復(fù)合系列 指由若干個(gè)等公比系列混合構(gòu)成的多公比 系列。4. 優(yōu)先數(shù) 優(yōu)先數(shù)系中的任何數(shù)都是優(yōu)先數(shù)。第 一 節(jié) 公差與配

6、合的基本術(shù)語(yǔ)與定義第 二 節(jié) 公差與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)第 三 節(jié) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的公差帶與配合第 四 節(jié) 常用尺寸公差與配合的選用第 五 節(jié) 一般公差 線性尺寸的未注公差第二章第二章 光滑圓柱體結(jié)合的公差與配合光滑圓柱體結(jié)合的公差與配合基孔制配合公差帶圖的動(dòng)畫(huà)演示用通用規(guī)則換算孔的基本偏差的動(dòng)畫(huà)演示用特殊規(guī)則換算孔的基本偏差的動(dòng)畫(huà)演示配合制公差示例的動(dòng)畫(huà)演示二、 孔和軸三 、尺寸四 、偏差和公差五 、 配合與配合制 配合與配合制動(dòng)畫(huà)演示一、 幾何要素第 一節(jié) 公差與配合的基本術(shù)語(yǔ)與定義一、 幾何要素（二） 組成要素（四） 尺寸要素（六） 公稱導(dǎo)出要素（八） 實(shí)際（組成）要素（十） 提取導(dǎo)出要素（十二）

7、 擬合導(dǎo)出要素（一） 幾何要素（三） 導(dǎo)出要素（五） 公稱組成要素（七） 工作實(shí)際表面（九） 提取組成要素（十一） 擬合組成要素 （一）孔 指工作的圓柱形內(nèi)表面，也包括其他內(nèi)表面中有單一尺寸確定的部分?？椎闹睆匠叽缬肈表示。如圖21中D1 D6 （二）軸 指工件的圓柱形外表面，也包括其他外表面中單一尺寸確定的部分。軸的直徑尺寸用d表示。如圖21中d1 d4 。二、 孔和軸 （一）尺寸 用特定單位表示長(zhǎng)度值的數(shù)值。如直徑，長(zhǎng)度，寬度，高度，深度等都是尺寸。 （二）公稱尺寸 由設(shè)計(jì)給定的尺寸。一般基本尺寸要求符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列，減少定值刀具，量具，夾具的種類。 （三）提取要素的局部尺寸 是一切提取組

8、成要素上兩對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離，它通過(guò)測(cè)量得到。 由于存在測(cè)量誤差，實(shí)際尺寸并非被測(cè)量尺寸的真值。同時(shí)，由于形狀誤差等影響，零件同一表面不同的部件的實(shí)際尺寸往往是不等的。 三 、尺寸圖2-4 公稱尺寸、極限尺寸和極限偏差、尺寸公差示意圖 （四）極限尺寸 允許尺寸變化的兩個(gè)界限值（如圖24）。（1）上極限尺寸 孔和軸分別用Dmax和dmax 表示。 （2）下極限尺寸 孔和軸分別用Dmix和dmix 表示。 （一）尺寸偏差 某一尺寸減去公稱尺寸所得的代數(shù)差即為尺寸偏差（簡(jiǎn)稱偏差） （1）上極限偏差 上極限尺寸減去公稱尺寸所得的代數(shù)差稱為上極限偏差?？椎纳蠘O限偏差用ES 表示，軸的上極限偏差用es表示。

9、 （2）下極限偏差 下極限尺寸減去公稱尺寸所得的代數(shù)差稱為下極限偏差?？椎南聵O限偏差用EI表示，軸的下極限偏差用ei表示 .孔和軸上極限偏差、下極限偏差用公式表示為 （二）尺寸公差 允許尺寸的變動(dòng)量稱為尺寸公差（簡(jiǎn)稱公差）。公差等于上極限尺寸與下極限尺寸之代數(shù)差的絕對(duì)值；也等于上極限偏差與下極限偏差之代數(shù)差的絕對(duì)值?？缀洼S的公差分別用Th和Ts表示。公差、極限尺寸及偏差的關(guān)系如下:四、偏差與公差公差與偏差的比較： 1）偏差可以為正值，負(fù)值或零，而公差則一定為正值； 2）極限偏差用于限制實(shí)際偏差，用公差用于限制誤差； 3）對(duì)于單個(gè)零件，只能測(cè)出尺寸“實(shí)際偏差”，而對(duì)數(shù)量足夠多的一批零件，才能確定

10、尺寸誤差； 4）偏差取決于加工機(jī)床的調(diào)整（如車削時(shí)進(jìn)刀的位置），不反映加工難易，而公差表示制造精度，反映加工難易程度； 5）極限偏差主要反映公差帶位置，影響配合松緊程度，而公差反映公差帶的大小，影響配合精度。（三）零線與公差帶 （1）公差帶圖 由于公差及偏差的數(shù)值與尺寸數(shù)值相比，差別甚大，不使用同一比例表示，故采用公差與配合圖樣，簡(jiǎn)稱公差帶圖。圖2-5 公差帶圖 （4）極限制 經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的公差與偏差制度稱為極限制。 （5）基本偏差 標(biāo)準(zhǔn)中表列的，用以確定公差帶相對(duì)與零線位置的上偏差或下偏差稱為基本偏差，一般為靠近零線或位于零線的那個(gè)極限偏差，圖2-6。 （6）標(biāo)準(zhǔn)公差 標(biāo)準(zhǔn)中表列的，用以確定公差

11、帶的大小的任一公差值稱為標(biāo)準(zhǔn)公差。 （2）零線 在公差帶圖中，表示基本尺寸的一條直線，以其為基準(zhǔn)確定偏差和公差。正偏差位于零線上方,負(fù)偏差位于零線下方。 （3）尺寸公差帶 在公差帶圖中，由代表上，下偏差的兩條直線所確定的一個(gè)區(qū)域，稱尺寸公差帶；如圖 26 所示。公差帶的大小由標(biāo)準(zhǔn)公差確定，公差帶的位置由基本偏差確定。 （一）配合 基本尺寸相同的，相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系，如圖2-7所示。 （二）間隙與過(guò)盈 孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸所得的代數(shù)差。差值為正時(shí)，稱為間隙，用X 表示；差值為負(fù)時(shí)，稱為過(guò)盈，用Y 表示。圖2-7 公差與配合的示意圖五、配合與配合制（三）配合種類 1. 間隙配

12、合 具有間隙（包括最小間隙等于零）的配合稱為間隙配合。此時(shí)，孔的公差帶在軸的公差帶之上，如圖2-8所示。 孔的最大極限尺寸減軸的最小極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最大間隙，用 Xmax 表示。即 孔的最小極限尺寸減軸的最大極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最小間隙，用Xmin表示。即 配合公差（或間隙公差）是允許間隙的變動(dòng)量，等于最大間隙與最小間隙之代數(shù)差的絕對(duì)值，也等于相互配合的孔公差帶與軸公差之和。配合公差用Tf表示。即 2. 過(guò)盈配合 具有過(guò)盈（包括最小過(guò)盈等于零）的配合稱為過(guò)盈配合。此時(shí)，孔的公差帶在軸的公差帶之下，如圖2-9所示。 孔的最小極限尺寸減軸的最大極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最大過(guò)盈，用Yma

13、x表示。即 孔的最大極限尺寸減軸的最大極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最小過(guò)盈，用Ymin表示。即圖2-9 過(guò)盈配合 配合公差（或過(guò)盈公差）是允許過(guò)盈的變動(dòng)量，它等于最小過(guò)盈與最大過(guò)盈之代數(shù)差的絕對(duì)值，也等于相互配合的孔公差與軸的公差之和。即例2-2 解： 3.過(guò)渡配合 可能具有間隙或過(guò)盈的配合稱為過(guò)渡配合。此時(shí)，孔的公差帶與軸的公差帶相互交疊，如圖2-10所示。 在過(guò)渡配合中，其配合的極限情況是最大間隙與最大過(guò)盈。 配合公差等于最大間隙與最大過(guò)盈之代數(shù)差的絕對(duì)值，也等于相互配合的孔和軸公差之和。即圖2-10 過(guò)渡配合例2-3 解：fTYXmmmm及、，求50，軸50孔maxmax034.0009.0

14、039.00例2-4 畫(huà)出例2-1，例2-2、例2-3的公差帶。解：如圖2-11所示。圖2-11 （四）配合制 GB/T1800.1-2009對(duì)配合規(guī)定兩種配合制,即基孔制配合,基軸制配合.配合制是同一極限制的孔和軸組成配合的一種制度，亦稱基準(zhǔn)制。 （1）基孔制：是基本偏差為一定的孔的公差帶，與不同基本偏差的軸的公差帶形成各種配合的一種制度。 基軸制的孔為基準(zhǔn)孔。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定基準(zhǔn)孔的下偏差為零，基準(zhǔn)孔 的代號(hào)為“H”。（圖2-12a） （2）基軸制：是基本偏差為一定的軸的公差帶，與不同基本偏差的孔的公差帶形成各種配合的一種制度。 基軸制的軸為基準(zhǔn)軸。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定基準(zhǔn)軸的上偏差為零，基準(zhǔn)軸的代號(hào)為“h”

15、。（圖2-12b） 按照孔，軸公差相對(duì)位置的不同，兩種基準(zhǔn)制都可以形成間隙配合，過(guò)度配合和過(guò)盈配合三類。如圖2-12所示。圖2-12 基孔制配合和基軸制配合基孔制配合公差帶圖的動(dòng)畫(huà)演示第二節(jié) 公差與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)公差與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要包括以下標(biāo)準(zhǔn)： 1. GB/T1800.1-2009產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）極限與配合 第1部分：公差和配合的基礎(chǔ)； 2. GB/1800.2-2009產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）極限與配合 第2部分：標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)和孔、軸極限偏差表； 3. GB/T1800.3-2009產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）極限與配合 第3部分：公差帶和配合的選擇； 4. GB1804-200

16、0一般公差 未注公差的線性和角度尺寸的公差 5. GB1802-79公差與配合尺寸大與500mm至3150mm常用孔，軸公差帶； 6. GB1803-79公差與配合尺寸至18mm孔，軸公差帶。 下面主要介紹標(biāo)準(zhǔn)公差系列，基本偏差系列。 一、標(biāo)準(zhǔn)公差系列二、基本偏差系列一、標(biāo)準(zhǔn)公差系列2. 公差等級(jí) 國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)公差是由公差等級(jí)系數(shù)和公差單位的乘積值決定的。 在公稱尺寸一定的情況下，公差等級(jí)系數(shù)是決定標(biāo)準(zhǔn)公差大小的唯一參數(shù)。 根據(jù)公差等級(jí)系數(shù)不同，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將標(biāo)準(zhǔn)公差分為20級(jí)，即IT01，IT0，IT1，IT2IT18。IT表示標(biāo)準(zhǔn)公差，即國(guó)際公差（ISO Tolerance）的縮寫(xiě)代號(hào)，公差

17、等級(jí)代號(hào)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。如 IT7表示標(biāo)準(zhǔn)公差7級(jí)或7級(jí)標(biāo)準(zhǔn)公差。從 IT01到 IT18，等級(jí)依次降低，而相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)公差值依次增大。 在尺寸500 mm 常用尺寸范圍內(nèi)，各種標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算公式 如表2-1所示。 在公稱尺寸500 mm至3150 mm的大尺寸范圍內(nèi)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定了20個(gè)等級(jí)，各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)公差的計(jì)算公式列入表2-2中。3. 基本尺寸分段 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)公差計(jì)算公式，每一個(gè)公稱尺寸都對(duì)應(yīng)一個(gè)公差值。但在實(shí)際生產(chǎn)中公稱尺寸很多，因而就會(huì)形成一個(gè)龐大的公差值表，給生產(chǎn)帶來(lái)麻煩，同時(shí)不利于公差值的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化。為了減少標(biāo)準(zhǔn)公差的數(shù)目，統(tǒng)一公差值，簡(jiǎn)化公差表格以便于生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用，國(guó)標(biāo)對(duì)公稱尺寸進(jìn)

18、行分段，其公稱尺寸分段見(jiàn)表2-3。 在標(biāo)準(zhǔn)公差及基本偏差的計(jì)算公式中，公稱尺寸一律以所屬尺寸分段內(nèi)，首、尾兩項(xiàng)的幾何平均值 來(lái)計(jì)算（但對(duì)于3mm的尺寸段 ）。例如，在3050mm尺寸段內(nèi)， 凡屬于這一尺寸段的任一基本尺寸，其標(biāo)準(zhǔn)公差和基本偏差均以D=38.73mm 進(jìn)行計(jì)算。 按幾何平均值計(jì)算的公差值，再經(jīng)尾數(shù)化整，即得出標(biāo)準(zhǔn)公差值。由標(biāo)準(zhǔn)公差值構(gòu)成的表格為標(biāo)準(zhǔn)公差值表，參考有關(guān)資料。例2-5 公稱尺寸為20mm，則求IT6，IT7的公差值。解：公稱尺寸為20mm，查表2-3屬于1830mm尺寸段，則公差單位由表2-1得 即mmD24.2330181. 基本偏差及代號(hào) 1）基本偏差 基本偏差是

19、確定零件公差帶相對(duì)零線位置的上偏差或下偏差。它是公差帶位置標(biāo)準(zhǔn)化的唯一標(biāo)準(zhǔn)。除了JS和js以外，均指靠近零線的偏差，它與公差等級(jí)無(wú)關(guān)。而JS和js，公差帶對(duì)稱零線分布，其基本偏差是上偏差或下偏差，它與公差等級(jí)有關(guān)。 2）基本偏差代號(hào) 如圖2-13所示為基本偏差系列。基本偏差的代號(hào)用拉丁字母表示，大寫(xiě)代表孔，小寫(xiě)代表軸。在26個(gè)字母中，除去易于與其它混淆的五個(gè)字母：I 、L、O、Q、W（i、l、o、q、w）,再加上七個(gè)用兩個(gè)字母表示的代號(hào)（CD、EF、FG、JS、EA、EB、EC和 cd、ef、fg、js、za、zb、zc）,共有28個(gè)代號(hào)，即孔和軸各個(gè)28個(gè)基本偏差。其中JS和js在各個(gè)公差等

20、級(jí)中相對(duì)零線是完全對(duì)稱的。JS、js將逐漸代替近似對(duì)稱的基本偏差J和j。二、基本偏差系列圖2-13 基本偏差系列 對(duì)于軸：ah的基本偏差為上偏差es，其絕對(duì)值依次減少； jzc的基本偏差為下偏差ei，其絕對(duì)值依次增大。 對(duì)于孔：A H的基本偏差為下偏差 ，其絕對(duì)值依次減少；JZC的基本偏差為上偏差ES，其絕對(duì)值依次增大。H和h的基本偏差為零。 在圖2-13中，基本偏差系列各公差帶只畫(huà)出一端，另一端未畫(huà)出，因?yàn)樗Q于公差帶的大小。2. 軸的基本偏差 軸的基本偏差是在基孔制的基礎(chǔ)上制定的。根據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)于軸的各種基本偏差有相應(yīng)的計(jì)算公式，其公式可參考有關(guān)資料。同時(shí)根據(jù)計(jì)算公式，國(guó)家標(biāo)

21、準(zhǔn)都計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的基本偏差值列于標(biāo)準(zhǔn)中，用時(shí)可查閱相應(yīng)資料。 3. 孔的基本偏差 公稱尺寸500mm時(shí)，孔的基本偏差是從軸的基本偏差換算得出來(lái)的。孔與軸基本偏差換算的前提是：在孔、軸為同一公差等級(jí)或孔比軸低一級(jí)配合的條件下，當(dāng)基軸制配合中孔的基本偏差代號(hào)與基孔制配合中軸的基本偏差代號(hào)相當(dāng)（例如25F8/h8中的F對(duì)應(yīng)于25H8/f8中的f）時(shí)，其基本偏差的對(duì)應(yīng)關(guān)系，應(yīng)保證按基軸制形成的配合（例如25F7/h6）與按基孔制形成的配合（例如25H7/f6）相同。 軸的另一個(gè)偏差（上偏差或下偏差）根據(jù)軸的基本偏差和標(biāo)準(zhǔn)公差，按下列公式計(jì)算 ei=es-IT es=ei+IT 根據(jù)上述前提，孔的基本偏

22、差按以下兩種規(guī)則換算： 1）通用規(guī)則 用同一字母表示的孔，軸基本偏差的絕對(duì)值相等，而符號(hào)相反，也就是，孔的基本偏差是軸的基本偏差相對(duì)于零線的倒影（反射關(guān)系），即 ES= - ei EI= - es 通用規(guī)則適用于以下情況： （1）對(duì)AH ，因其基本偏差EI和對(duì)應(yīng)軸的基本偏差 es的絕對(duì)值都相等于最小間隙，故不論孔與軸是否采用同級(jí)配合，均按通用規(guī)則確定，即 EI= - es （2）對(duì)k至zc。因標(biāo)準(zhǔn)公差大于IT8的K、M、N 和大于IT7的P至ZC，一般孔軸采用同級(jí)配合，故按通用規(guī)則確定，即 ES= - ei用通用規(guī)則換算孔的基本偏差的動(dòng)畫(huà)演示 2）特殊規(guī)則 用同一字母表示孔，軸基本偏差時(shí)，孔基

23、本偏差ES和軸的基本偏差ei符號(hào)相反，而絕對(duì)值相差一個(gè)值。因?yàn)樵谳^高公差等級(jí)中，孔比同級(jí)的軸加工困難，常采用孔比軸低一級(jí)相配，并要求兩種基準(zhǔn)制所形成的配合相同。由圖2-16可知：基孔制時(shí)最小過(guò)盈：基軸制時(shí)最小過(guò)盈：因?yàn)橛纱说贸隹椎幕酒顖D2-16 特殊規(guī)則、基本偏差的計(jì)算用特殊規(guī)則換算孔的基本偏差的動(dòng)畫(huà)演示 特殊規(guī)則適用于以下情況：公稱尺寸500mm，標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T8的J、K、N和標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T7的P至ZC 孔的另一個(gè)偏差（上偏差或下偏差），根據(jù)孔的基本偏差和標(biāo)準(zhǔn)公差，按以下關(guān)系計(jì)算： EI=ES-IT 或 ES=EI+IT按上述孔的基本偏差換算規(guī)則，國(guó)標(biāo)列出孔基本偏差數(shù)值見(jiàn)相關(guān)資料。例2-6

24、將 改換成同性質(zhì)的基軸制配合，并確定改換后的極限偏差解：改換成基軸制配合為 ，孔的基本偏差代號(hào)為D，應(yīng)用通用規(guī)則求其基本偏差值 即 EI= - es = -（- 0.1）=0.1 等級(jí)不變 所以 ES=EI - IT9=0.1+0.074=0.174 軸h基本偏差為上偏差且等于零 ei=es - IT9=0-0.074= - 0.074 所以例2-7 將 改換成同性質(zhì)的基軸制配合，并確定改換后的極限偏差解： 改換成基軸制配合為 ，孔的基本偏差代號(hào)為S，等級(jí)為7級(jí)，經(jīng)判斷應(yīng)用特殊規(guī)則計(jì)算其基本偏差值。即 ES = - ei+ =IT7- IT6=0.021- 0.013=0.008 所以 ES=

25、- 0.035+0.008= - 0.027 EI=ES- IT7= - 0.027- 0.021= - 0.048軸h基本偏差為上偏差且等于零。所以 ei=es - IT6=0 - 0.013= - 0.013 尺寸500mm時(shí)，孔和軸一般都用同級(jí)配合，所以只要孔與軸的基本偏差代號(hào)相對(duì)應(yīng)（例如F與f相對(duì)應(yīng)），它們的基本偏差數(shù)值相等，而正、負(fù)號(hào)相反，故孔與軸的基本偏差使用同一表格。用時(shí)參閱有關(guān)資料。第三節(jié) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的公差帶與配合 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)提供的20個(gè)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)公差及28種基本偏差代號(hào)，可組成公差帶孔有543種、軸有544種，由孔和軸的公差帶又可組成大量的配合。如此多的公差帶與配合全部使

26、用顯然是不經(jīng)濟(jì)的。為了減少定值刀具、量具和工藝裝備的品種及規(guī)格，對(duì)公差帶選用應(yīng)加以限制。一、常用尺寸段公差與配合二、大尺寸段的公差與配合三、尺寸至18mm的公差與配合配合制公差示例的動(dòng)畫(huà)演示一、常用尺寸段公差與配合 根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)常用尺寸段推薦了孔、軸的一般、常用和優(yōu)先公差帶。 國(guó)家規(guī)定了一般、常用和優(yōu)先軸用公差帶116種，如表2-11所示。其中方框內(nèi)的59種為常用公差帶，圓圈內(nèi)的13種為優(yōu)先公差帶。同時(shí)，國(guó)標(biāo)規(guī)定了一般、常用和優(yōu)先孔公差帶105種，如表2-12所示。其中方框內(nèi)的44種為常用公差帶，圓圈內(nèi)的13種為優(yōu)先公差帶。 國(guó)標(biāo)在規(guī)定孔、軸公差帶選用的基礎(chǔ)上，還規(guī)定了孔、軸公

27、差帶的組合?；字婆浜现谐Ｓ门浜?9種，如表2-13所示。其中涂有黑符號(hào)的13種為優(yōu)先配合?；S制配合中常用配合47種，如表2-14所示。其中涂有黑符號(hào)的13種為優(yōu)先配合。 表2-13中，當(dāng)軸的公差小于或等于IT7時(shí)，是與低一級(jí)的基準(zhǔn)孔相配合；大于或等于IT8時(shí)，與同級(jí)基準(zhǔn)孔相配合。 表2-14中，當(dāng)孔的標(biāo)準(zhǔn)公差小于IT8或少數(shù)等于IT8時(shí)是與高一級(jí)的基準(zhǔn)軸相配合，其余是與同級(jí)基準(zhǔn)軸相配合。二、大尺寸段的公差與配合 尺寸大于500-3150mm，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定一般采用基孔制的同級(jí)配合，故在標(biāo)準(zhǔn)中，只規(guī)定了常用軸公差帶41種（見(jiàn)表2-16），常用孔公差帶31種（見(jiàn)表2-15），沒(méi)有推薦配合。 配合

28、制公差示例的動(dòng)畫(huà)演示三、尺寸至18mm的公差與配合 尺寸至18mm，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定軸公差帶163種（見(jiàn)表2-19），孔公差帶145種（見(jiàn)表2-20）。主要適用于儀器和儀表行業(yè)。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些公差帶未指明優(yōu)先、常用和一般的選用順序，也未推薦配合，各行業(yè)、各工廠可根據(jù)實(shí)際情況自行選用公差帶、配合。第 四節(jié) 常用尺寸公差與配合的選用 公差與配合的選擇是機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中至關(guān)重要的一環(huán)。公差與配合的選用是否恰當(dāng)，對(duì)機(jī)械的使用性能和制造成本都有很大的影響，有時(shí)甚至起決定性的作用。因此，公差與配合 的 選擇，實(shí)質(zhì)上是尺寸的精度設(shè)計(jì)。一、基準(zhǔn)的選用二、公差等級(jí)的選用三、配合的選用一、基準(zhǔn)的選用 選擇基準(zhǔn)制時(shí)，應(yīng)以結(jié)

29、構(gòu)、工藝、經(jīng)濟(jì)幾方面來(lái)綜合考慮，權(quán)衡利弊。 1. 一般情況下，應(yīng)優(yōu)先選用基孔制。因加工孔比加工軸要困難些，而且所用的刀、量具尺寸規(guī)格也多些，采用基孔制，可大大縮減定值刀、量具的規(guī)格和數(shù)量。只有在具有明顯經(jīng)濟(jì)效果的情況下，如用冷拔鋼做軸，不必對(duì)軸加工，或在同一基本尺寸的軸上要裝配幾個(gè)不同配合的零件時(shí)，才采用基軸制（如圖2-22所示）。 2. 與標(biāo)準(zhǔn)件配合時(shí)，基準(zhǔn)制的選擇通常依標(biāo)準(zhǔn)件而定。例如，與滾動(dòng)軸承內(nèi)圈配合的軸應(yīng)按基孔制；與滾動(dòng)軸承外圈配合的孔應(yīng)按基軸制。圖2-22 活塞部件裝配 3. 為了滿足配合的特殊需要，允許采用任一孔、軸公差帶組成配合，例如C616車床頭箱中齒輪軸筒的外徑E根據(jù)和滾動(dòng)

30、軸承配合的要求選定為60js6，而隔套的作用只是隔開(kāi)兩個(gè)滾動(dòng)軸承，作軸向定位用，為了裝拆方便，它只要松套后在齒輪軸筒的外徑上即可，公差等級(jí)也可選用更低的，所以它的公差帶選為60D10。 同樣，另一個(gè)隔套與主軸箱孔的配合采用95k7/d11。這類配合就是用不同公差等級(jí)的非標(biāo)準(zhǔn)孔公差帶組成。圖2-23 非基準(zhǔn)制配合的應(yīng)用實(shí)例二、公差等級(jí)的選用 合理地選擇公差等級(jí)，對(duì)解決機(jī)器零件的使用要求與制造工藝及成本之間的矛盾，起著決定性的作用。一般選用的原則如下： 1. 對(duì)于公稱尺寸500 mm的較高等級(jí)的配合，由于孔比同級(jí)軸加工困難，為標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T8 時(shí)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦孔比軸低一級(jí)相配合，但對(duì)標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T8

31、級(jí)或公稱尺寸500 mm的配合，由于孔的測(cè)量精度比軸容易保證，推薦采用同級(jí)孔、軸配合。 2. 選擇公差等級(jí)，既要滿足設(shè)計(jì)要求，又要考慮工藝的可能性和經(jīng)濟(jì)性。也就是說(shuō)：在滿足使用要求的情況下，盡量擴(kuò)大公差值，亦即選用較低的公差等級(jí)。必要時(shí)可參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦的各公差等級(jí)的應(yīng)用范圍。三、配合的選用 選擇配合主要是為了解決結(jié)合零件孔與軸在工作時(shí)的相互觀關(guān)系，以保證機(jī)器正常工作。 在設(shè)計(jì)中，根據(jù)使用要求，應(yīng)盡可能地選用優(yōu)先配合和常用配合。如果優(yōu)先配合和常用配合不能滿足要求時(shí)，可選標(biāo)準(zhǔn)推薦的一般用途的孔、軸公差帶，按使用要求組成需要的配合。若仍不能滿足使用要求，還可以從國(guó)標(biāo)所提供的544種軸公差帶和543

32、種孔公差帶中選取合適的公差帶，組成所需的配合。 確定了基準(zhǔn)制之后，選擇配合就是根據(jù)使用要求配合公差（間隙或過(guò)盈）的大小，確定與基準(zhǔn)件相配合的孔、軸的基本偏差代號(hào)，同時(shí)確定基準(zhǔn)件及配合件的公差等級(jí)。 機(jī)器的質(zhì)量大多取決于對(duì)其零部件所規(guī)定的配合及其技術(shù)條件是否合理，許多零件的尺寸公差，都是由配合的要求所決定的，一般選用配合的方法有三種：計(jì)算法、試驗(yàn)法和類比法。 （1）計(jì)算法 它是根據(jù)一定的理論和公式，計(jì)算出所需的間隙或過(guò)盈。 （2）試驗(yàn)法 它是對(duì)產(chǎn)品性能影響最大的一些配合，往往用試驗(yàn)法來(lái)確定機(jī)器最佳工作性能的間隙或過(guò)盈。 （3）類比法 它是按同類型機(jī)器或機(jī)構(gòu)中，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證的已用配合的實(shí)用情況

33、，再考慮所設(shè)計(jì)的機(jī)器的使用要求，參照確定需要的配合。 對(duì)間隙配合，由于基本偏差的絕對(duì)值等于最小間隙，故可按最小間隙確定基本偏差代號(hào)，對(duì)過(guò)盈配合，在確定基準(zhǔn)件的公差帶等級(jí)后，即可按最小過(guò)盈選定配合件的基本偏差代號(hào)，并根據(jù)配合公差的要求確定孔、軸公差等級(jí)。例2-8 設(shè)有一孔軸配合，公稱尺寸為40mm，要求配合的間隙為0.025-0.066mm，試確定基準(zhǔn)制、孔、軸公差和配合種類。解：假設(shè)則 查標(biāo)準(zhǔn)公差表得 選基孔制，孔代號(hào)為H，EI=0， ES=0.025 查軸基本偏差表得軸代號(hào)為f 所以 配合為 6740fH第 五節(jié) 一般公差 線性尺寸的未注公差一、線性尺寸的一般公差的概念 線性尺寸的一般公差是

34、在車間普通工藝條件下，機(jī)床設(shè)備一般加工能力可保證的公差。在正常維護(hù)和操作情況下，它代表經(jīng)濟(jì)加工精度。 采用一般公差的尺寸在正常車間精度保證的條件下，一般可不檢驗(yàn)。 應(yīng)用一般公差可簡(jiǎn)化制圖，使圖樣清晰易讀；節(jié)省圖樣設(shè)計(jì)時(shí)間，設(shè)計(jì)人員只要熟悉和應(yīng)用一般公差的規(guī)定，可不必逐一考慮其公差值；突出了圖樣上注出公差的尺寸，以便在加工和檢驗(yàn)時(shí)引起重視。 二、有關(guān)國(guó)標(biāo)規(guī)定 線性尺寸的一般公差規(guī)定4個(gè)公差等級(jí)。其公差等級(jí)從高到低依次為：精密級(jí)(f )、中等級(jí)(m)、粗糙級(jí)(c)、最粗級(jí)(v)。公差等級(jí)越低，公差數(shù)值越大。 三、線性尺寸的一般公差的表示方法 線性尺寸的一般公差主要用于較低精度的非配合尺寸。當(dāng)功能上

35、允許的公差等于或大于般公差時(shí)，均應(yīng)采用一般公差。 采用國(guó)標(biāo)規(guī)定的一般公差，在圖樣中的尺寸后不注出公差，而是在圖樣上、技術(shù)文件或標(biāo)準(zhǔn)中用本標(biāo)準(zhǔn)號(hào)和公差等級(jí)符號(hào)來(lái)表示。 例如，選用中等級(jí)時(shí)，表示為GBl804-m 選用粗糙級(jí)時(shí)，表示為GBl804-c第三章第三章 測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)第一節(jié) 概述第二節(jié) 計(jì)量器具和測(cè)量方法第三節(jié) 測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理量塊組合尺寸的動(dòng)畫(huà)演示相對(duì)測(cè)量法測(cè)量的動(dòng)畫(huà)演示第一節(jié) 概述一、技術(shù)測(cè)量的概念二、尺寸傳遞三、量塊的基本知識(shí)量塊組合尺寸的動(dòng)畫(huà)演示一、技術(shù)測(cè)量的概念 在機(jī)械制造業(yè)中所說(shuō)的技術(shù)測(cè)量或精密測(cè)量主要是指幾何參數(shù)的測(cè)量，包括長(zhǎng)度、角度、表面粗糙度和形位誤差等的測(cè)

36、量。 測(cè)量就是將被測(cè)量與具有計(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量在數(shù)量上 進(jìn) 行 比較，從而確定二者比值的實(shí)驗(yàn)認(rèn)知過(guò)程。若被測(cè)量為L(zhǎng)，計(jì)量單位為u，則二者比值為： qLu 任何一個(gè)測(cè)量過(guò)程必須有被測(cè)量的對(duì)象和所采用的計(jì)量單位。此外還有二者是怎樣進(jìn)行比較和比較后它的精確程度如何的問(wèn)題，即測(cè)量的方法和測(cè)量的精確度問(wèn)題。這樣，測(cè)量過(guò)程就包括測(cè)量對(duì)象、計(jì)量單位、測(cè)量方法及測(cè)量精度四個(gè)要素。 測(cè)量對(duì)象：在技術(shù)測(cè)量中指幾何量，包括長(zhǎng)度、角度、表面粗糙度及形位公差等。 計(jì)量單位：我國(guó)規(guī)定計(jì)量單位一律采用中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位。在幾何量測(cè)量中，長(zhǎng)度單位是米（m），其它常用單位有毫米（mm）、微米（m）和納米（nm）；角度單位

37、是弧度（rad），其它常用單位還有度（）、分（ ）和秒（）。 測(cè)量方法：是指進(jìn)行測(cè)量時(shí)所采用的測(cè)量原理、計(jì)量器具和測(cè)量條件的總和。 測(cè)量精度(即準(zhǔn)確度)：是指測(cè)量結(jié)果與真值的一致程度。 以上已經(jīng)說(shuō)過(guò)，長(zhǎng)度單位是米。1983年第17屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)對(duì)米的最新定義為：“米是光在真空中（1299792458）s 的時(shí)間內(nèi)所經(jīng)過(guò)的距離”。顯然這個(gè)長(zhǎng)度基準(zhǔn)無(wú)法直接用于實(shí)際生產(chǎn)中的尺寸測(cè)量。二、尺寸傳遞 因此為使生產(chǎn)中使用的計(jì)量器具和工件的量值統(tǒng)一，就需要有一個(gè)統(tǒng)一的量值傳遞系統(tǒng)，即將米的定義長(zhǎng)度一級(jí)一級(jí)地傳遞到工作計(jì)量器具上，再用其測(cè)量工件尺寸，從而保證量值的準(zhǔn)確一致。 我國(guó)長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)如圖3 -1所

38、示。從最高基準(zhǔn)譜線向下傳遞，有兩個(gè)平行的系統(tǒng)，即端面量具（量塊）系統(tǒng)和刻線量具（線紋尺）系統(tǒng)。其中尤以量塊傳遞系統(tǒng)應(yīng)用最廣。圖3-1 長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)三、量塊的基本知識(shí)（一）量塊的作用 1. 作為長(zhǎng)度基準(zhǔn)的傳遞媒介;(在長(zhǎng)度計(jì)量中作為實(shí)體的標(biāo)準(zhǔn)） 2. 生產(chǎn)中被用來(lái)檢定和測(cè)量工具或量?jī)x； 3. 相對(duì)測(cè)量時(shí)用來(lái)調(diào)整量具或量?jī)x的零位； 4. 量塊有時(shí)還可以直接用于精密測(cè)量、精密劃線和精密機(jī)床的調(diào)整。（二）量塊的構(gòu)成 1. 量塊的材質(zhì) 量塊用鉻錳鋼等特殊合金或線膨脹系數(shù)小、性質(zhì)穩(wěn)定、耐磨以及不易變形的其它材料制成。 2. 量塊的形狀 量塊的形狀有長(zhǎng)方體和圓柱體兩種。常用的是長(zhǎng)方體，它有兩個(gè)平行的測(cè)量

39、面和四個(gè)非測(cè)量面。如圖3-4所示。兩相互平行的測(cè)量面之間的距離即為量塊的工作長(zhǎng)度，稱為標(biāo)稱長(zhǎng)度 (公稱尺寸)。 量塊長(zhǎng)度是指量塊上測(cè)量面上任一點(diǎn)到與此量塊下測(cè)量面相結(jié)合的輔助體（如平晶）表面之間的垂直距離。量塊的中心長(zhǎng)度是指量塊測(cè)量面上中心點(diǎn)的量塊長(zhǎng)度，如圖3-5中的L。圖3-4 量塊圖3-5 量塊的長(zhǎng)度定義（三）量塊的精度 量塊按制造精度分為6級(jí)，即00、0、1、2、3和K級(jí)。其中00級(jí)精度最高，3級(jí)精度最低，K級(jí)為校準(zhǔn)級(jí)。 按級(jí)使用時(shí)以標(biāo)稱尺寸作為量塊的工作尺寸，該尺寸包含有量塊的制造誤差和磨損誤差。 量塊按檢定精度分為五等，即1、2、3、4、5等，其中1等精度最高，5等精度最低。按等使用

40、時(shí)以量塊檢定后給出的實(shí)測(cè)中心長(zhǎng)度作為工作尺寸，該尺寸不包含制造誤差，但包含了量塊檢定時(shí)的測(cè)量誤差。一般來(lái)說(shuō)，檢定時(shí)的測(cè)量誤差要比制造誤差小得多。所以量塊按“等”使用時(shí)其精度比按“級(jí)”使用要高。(四)量塊的選用 量塊不僅尺寸準(zhǔn)確、穩(wěn)定、耐磨，而且測(cè)量面的粗糙度和平面度誤差均很小。當(dāng)測(cè)量面表面留有一層極薄的油膜(約0.02m)時(shí)，在切向推合力的作用下，由于分子之間的吸引力，兩量塊能研合在一起，即具有粘合性。 量塊是單值量具，一個(gè)量塊只有一個(gè)尺寸。為了滿足一定尺寸范圍的不同要求，量塊可以利用粘合性將不同尺寸的量塊 組合成所需要的尺寸進(jìn)行使用。量塊是按成套生產(chǎn)的，根據(jù)GB609385規(guī)定，我國(guó)成套生產(chǎn)

41、的量塊共有17種套別，每套的塊數(shù)為91、83、46、12、10、8、6、5等。以83塊一套為例，其尺寸如下： 間隔0.01mm，從1.01，1.02.到1.49，共49塊； 間隔0.1mm，從1.5，1.6.到1.9，共5塊； 間隔0.5mm，從2.0，2.5.到9.5，共16塊； 間隔10mm， 從10，20.100，共10塊； 1.005，1，0.5mm各一塊 在使用量塊時(shí)，為了減少量塊的組合誤差，應(yīng)盡量減少量塊的組合塊數(shù)，一般不超過(guò)45塊。選用量塊時(shí)，應(yīng)從所需組合尺寸的最后一位數(shù)開(kāi)始，每選一塊至少應(yīng) 減去 所需尺寸的一 位 尾 數(shù)。例如，從83塊一套的量塊中選取尺寸為28.785 mm

42、的 量 塊組，其步驟如下： 28.785 所需尺寸 1.005 第一塊量塊尺 _ 27.78 1.28 第二塊量塊尺寸 _ 26.5 6.5 第三塊量塊尺寸_ 20 第四塊量塊尺寸量塊組合尺寸的動(dòng)畫(huà)演示第二節(jié) 計(jì)量器具和測(cè)量方法一、計(jì)量器具的分類二、計(jì)量器具的基本度量指標(biāo)三、測(cè)量方法的分類相對(duì)測(cè)量法測(cè)量的動(dòng)畫(huà)演示一、計(jì)量器具的分類 計(jì)量器具是測(cè)量?jī)x器和測(cè)量工具的總稱。通常把沒(méi)有傳動(dòng)放大系統(tǒng)的計(jì)量器具稱為量具，如游標(biāo)卡尺、90度角尺和量塊等；把具有傳動(dòng)放大系統(tǒng)的計(jì)量器具稱為量?jī)x，如機(jī)械比較儀、測(cè)長(zhǎng)儀和投影儀等。 計(jì)量器具可按其測(cè)量原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及用途等分為以下四類。1. 標(biāo)準(zhǔn)量具 以固定形式復(fù)現(xiàn)

43、量值的計(jì)量器具稱為標(biāo)準(zhǔn)量具。通常用來(lái)校對(duì)和調(diào)整其它計(jì)量器具，或作為標(biāo)準(zhǔn)量與被測(cè)工件進(jìn)行比較。有單值量具，如量塊、角度量塊；多值量具，如基準(zhǔn)米尺、線紋尺、90度角尺等。2. 通用計(jì)量器具 通用計(jì)量器具通用性強(qiáng)，可測(cè)量某一范圍內(nèi)的任一尺寸(或其它幾何量)，并能獲得具體讀數(shù)值。如游標(biāo)卡尺、指示表、測(cè)長(zhǎng)儀、工具顯微鏡等。二、計(jì)量器具的基本度量指標(biāo) 度量指標(biāo)是選擇和使用計(jì)量器具、研究和判斷測(cè)量方法正確性的依據(jù)，是表征計(jì)量器具的性能和功能的指標(biāo)。基本度量指標(biāo)主要有以下幾項(xiàng)： （1）刻線間距c 計(jì)量器具標(biāo)尺或刻度盤上兩相鄰刻線中心線間的距離。通常是等距刻線。為了適于人眼觀察和讀數(shù)，刻線間距一般為0.752.

44、5mm。 （2）分度值(刻度值)i 計(jì)量器具標(biāo)尺上每一刻線間距所代表的量值即分度值。一般長(zhǎng)度量?jī)x中的分度值有0.1mm、0.01mm、0.001mm、0.0005mm等。圖3-4所示的計(jì)量器具ilm。 （3）測(cè)量范圍 計(jì)量器具所能測(cè)量的被測(cè)量最小值到最大值的范圍稱為測(cè)量范圍。圖3-6所示計(jì)量器具的測(cè)量范圍為0180mm。測(cè)量范圍的最大、最小值稱為測(cè)量范圍的“上限值”、下限值”。3. 專用計(jì)量器具 指專門用來(lái)測(cè)量某種特定參數(shù)的計(jì)量器具。如，圓度儀、漸開(kāi)線檢查儀、極限量規(guī)等。4. 檢驗(yàn)夾具 它是指量具、量?jī)x和定位元件等組合的一種專用的檢驗(yàn)工具。當(dāng)配合各種比較儀時(shí)，能用來(lái)檢驗(yàn)更多和更復(fù)雜的參數(shù)。 (

45、4)示值范圍 由計(jì)量器具所顯示或指示的最小值到最大值的范圍。圖36所示的示值范圍為土100m。 (5)靈敏度S 計(jì)量器具反映被測(cè)幾何量微小變化的能力。如果被測(cè)參數(shù)的變化量為L(zhǎng)，引起計(jì)量器具的示值變化量為x ，則靈敏度S： S =x/L (6)示值誤差 計(jì)量器具顯示的數(shù)值與被測(cè)量的真值之差為示值誤差。圖3-6 計(jì)量器具的基本度量指標(biāo) (7)校正值(修正值) 為消除計(jì)量器具系統(tǒng)測(cè)量誤差，用代數(shù)法加到測(cè)量結(jié)果上的值稱為校正值。它與計(jì)量器具的系統(tǒng)測(cè)量誤差的絕對(duì)值相等而符號(hào)相反。 (8)回程誤差 在相同的測(cè)量條件下，當(dāng)被測(cè)量不變時(shí)，計(jì)量器具沿正、反行程在同一點(diǎn)上測(cè)量結(jié)果之差的絕對(duì)值稱為回程誤差。 (9)

46、重復(fù)精度 在相同的測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)參數(shù)進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，其結(jié)果的最大差異稱為重復(fù)精度。差異值愈小，重復(fù)性就愈好，計(jì)量器具精度也就愈高。 (10)測(cè)量力 在接觸式測(cè)量過(guò)程中，計(jì)量器具測(cè)頭與被測(cè)工件之間的接觸壓力。測(cè)量力太小影響接觸的可靠性；測(cè)量力太大則會(huì)引起彈性變形，從而影響測(cè)量精度。 (11)穩(wěn)定度 在規(guī)定工作條件下，計(jì)量器具保持其計(jì)量特性恒定不變的程度稱為穩(wěn)定度。三、測(cè)量方法的分類 廣義的測(cè)量方法，是指測(cè)量時(shí)所采用的測(cè)量原理、計(jì)量器具和測(cè)量條件的總和。按不同特征進(jìn)行如下分類。一、按所測(cè)得的量(參數(shù))是否為欲測(cè)之量分類 1. 直接測(cè)量 直接從計(jì)量器具的讀數(shù)裝置上得到欲測(cè)之量的數(shù)值。 2

47、. 間接測(cè)量 測(cè)量有關(guān)量，并通過(guò)一定的函數(shù)關(guān)系式，求得欲測(cè)之量的數(shù)值。例如用“弦高法”測(cè)量圓柱體直徑，由弦長(zhǎng)S與弦高 H的測(cè)量結(jié)果，可求得直徑D的數(shù)值，如圖3-7所示圖3-7 用弦高法測(cè)量圓柱體直徑 二、按測(cè)量結(jié)果的讀數(shù)值不同分類 1. 絕對(duì)測(cè)量 測(cè)量時(shí)從計(jì)量器具上直接得到被測(cè)參數(shù)的整個(gè)量值。例如用游標(biāo)卡尺測(cè)量小工件尺寸。 2. 相對(duì)測(cè)量 在計(jì)量器具的讀數(shù)裝置上讀得的是被測(cè)之量對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值。一般而言，相對(duì)測(cè)量法比 絕對(duì)測(cè)量法的 精 度高。 三、按被測(cè)工件表面與計(jì)量器具測(cè)頭是否有機(jī)械接觸分類 1. 接觸測(cè)量 計(jì)量器具測(cè)頭與工件被測(cè)表面直接接觸，并有機(jī)械作用的測(cè)量力，如用千分尺、游標(biāo)卡尺測(cè)量

48、工件。對(duì)于軟金屬或薄結(jié)構(gòu)易變形工件的絕對(duì)測(cè)量，一定要把握好測(cè)量力的大小，否則可能因變形造成較大的測(cè)量誤差或劃傷工件表面。 2. 非接觸測(cè)量 計(jì)量器具的敏感元件與被測(cè)工件表面不直接接觸，沒(méi)有機(jī)械作用的測(cè)量力。此時(shí)可利用光、氣、電、磁等物理量關(guān)系使測(cè)量裝置的敏感元件與被測(cè)工件表面聯(lián)系。例如用干涉顯微鏡、磁力測(cè)厚儀、氣動(dòng)量?jī)x等的測(cè)量。相對(duì)測(cè)量法測(cè)量的動(dòng)畫(huà)演示四、按測(cè)量在工藝過(guò)程中所起作用分類 1. 主動(dòng)測(cè)量 零件在加工過(guò)程中進(jìn)行的測(cè)量,測(cè)量結(jié)果可以直接用來(lái)控制零件的加工過(guò)程，控制廢品的發(fā)生。 2. 被動(dòng)測(cè)量 零件加工完成后進(jìn)行的測(cè)量，這種測(cè)量?jī)H能發(fā)現(xiàn)和剔除廢品。五、按零件上同時(shí)被測(cè)參數(shù)的多少分類 1

49、. 單項(xiàng)測(cè)量 當(dāng)零件形狀復(fù)雜，包含幾個(gè)參數(shù)，而測(cè)量時(shí)卻是逐個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。如測(cè)量螺紋時(shí)，分別測(cè)量其中的中徑、半角、螺距。 2. 綜合測(cè)量 測(cè)量零件幾個(gè)相關(guān)參數(shù)的綜合效應(yīng)或綜合參數(shù)，從而綜合判斷零件的合格性。如用螺紋環(huán)規(guī)綜合測(cè)量螺紋各參數(shù)的綜合效應(yīng)，判斷螺紋是否合格。六、按被測(cè)工件在測(cè)量時(shí)所處狀態(tài)分類 1. 靜態(tài)測(cè)量 測(cè)量時(shí)被測(cè)零件表面與計(jì)量器具測(cè)頭處于靜止?fàn)顟B(tài)。例如用齒距儀測(cè)量齒輪齒距。 2. 動(dòng)態(tài)測(cè)量 測(cè)量時(shí)被測(cè)零件表面與計(jì)量器具測(cè)頭處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或測(cè)量過(guò)程是模擬零件在工作或加工時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，它能反映生產(chǎn)過(guò)程中被測(cè)參數(shù)的變化過(guò)程。例如用電動(dòng)輪廓儀測(cè)量表面粗糙度等。七、按測(cè)量中測(cè)量因素是否

50、變化分類 1. 等精度測(cè)量 即在測(cè)量過(guò)程中，決定測(cè)量精度的全部因素或條件不變。 2. 不等精度測(cè)量 即在測(cè)量過(guò)程中，決定測(cè)量精度的全部因素或條件可能完全改變或部分改變。 以上測(cè)量方法分類是從不同角度考慮的。對(duì)于一個(gè)具體的測(cè)量過(guò)程，可能兼有幾種測(cè)量方法的特征。測(cè)量方法的選擇應(yīng)考慮零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、精度要求、生產(chǎn)批量、技術(shù)條件及經(jīng)濟(jì)效果等。第三節(jié) 測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理一、測(cè)量誤差的基本概念二、測(cè)量誤差的來(lái)源及防止三、測(cè)量誤差的分類四、測(cè)量精度五、隨機(jī)誤差的特征及評(píng)定六、測(cè)量列中各類測(cè)量誤差的處理七、直接測(cè)量列的數(shù)據(jù)處理八、間接測(cè)量列的數(shù)據(jù)處理一、測(cè)量誤差的基本概念 對(duì)同一尺寸測(cè)量，我們可以通過(guò)絕對(duì)誤差的

51、大小判斷測(cè)量精度的高低。但對(duì)不同尺寸測(cè)量，就要用測(cè)量誤差的另一種表示方法，即相對(duì)誤差的大小來(lái)判斷測(cè)量精度。 相對(duì)誤差 是指測(cè)量的絕對(duì)誤差 與被測(cè)量真值l之比，通常用百分?jǐn)?shù)表示，即 從式中可以看出， 是無(wú)量綱的量。 絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差都可用來(lái)判斷計(jì)量器具的精確度，因此，測(cè)量誤差是評(píng)定計(jì)量器具和測(cè)量方法在測(cè)量精確度方面的定量指標(biāo)，每一種計(jì)量器具都有這種指標(biāo)。 在實(shí)際測(cè)量中，產(chǎn)生測(cè)量誤差的原因很多，主要有以下幾個(gè)方面1. 計(jì)量器具誤差 它是指計(jì)量器具設(shè)計(jì)、制造和裝配調(diào)整不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的誤差，分為設(shè)計(jì)原理誤差、儀器制造和裝配調(diào)整誤差。例如儀器讀數(shù)裝置中刻線尺、刻度盤等的二、測(cè)量誤差的來(lái)源及防止刻線誤差和

52、裝配時(shí)的偏斜或偏心引起的誤差，儀器制造和裝配調(diào)整誤差。又如在設(shè)計(jì)計(jì)量器具時(shí)，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，采用近似設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的誤差，屬于設(shè)計(jì)原理誤差。如圖3-8所示，游標(biāo)卡尺測(cè)量軸徑所引起的誤差就屬于設(shè)計(jì)誤差。 對(duì)于設(shè)計(jì)原理誤差的防止，通常是在設(shè)計(jì)原理上盡量少采用近似原理和機(jī)構(gòu)；對(duì)于儀器制造和裝配調(diào)整誤差的防止，最好的方法是：在使用中，對(duì)一臺(tái)儀器進(jìn)行檢定，掌握它的示值誤差，并列出修正表，以消除其誤差。圖3-8 量具原理誤差2. 基準(zhǔn)件誤差 它是指作為基準(zhǔn)件使用的量塊或標(biāo)準(zhǔn)件等本身存在的制造誤差和使用過(guò)程中磨損產(chǎn)生的誤差。 為了避免基準(zhǔn)件的誤差帶入測(cè)量結(jié)果，在選擇基準(zhǔn)件時(shí)，基準(zhǔn)件的精度高低很重要，一般取基準(zhǔn)件的

53、誤差占總測(cè)量誤差的l513，并且要經(jīng)常檢驗(yàn)基準(zhǔn)件。3. 調(diào)整誤差 它是指測(cè)量前未能將計(jì)量器具或被測(cè)工件調(diào)整到正確位置（或狀態(tài)）而產(chǎn)生的誤差。如用未經(jīng)調(diào)零或未調(diào)零位的百分表測(cè)量工件而產(chǎn)生的零位誤差。4. 測(cè)量方法誤差 它是指測(cè)量時(shí)選用的測(cè)量方法不完善(包括工件安裝不合理、測(cè)量方法選擇不當(dāng)、公式不準(zhǔn)確等)或?qū)Ρ粶y(cè)對(duì)象認(rèn)識(shí)不夠全面引起的誤差。如前述測(cè)量大型工件的直徑，采用直接測(cè)量法，也可采用測(cè)量弦長(zhǎng)和弓高的間接測(cè)量法，其測(cè)量誤差是不相同的。5. 測(cè)量力誤差 它是指在進(jìn)行接觸測(cè)量中，由于測(cè)量力使得計(jì)量器具和被測(cè)工件產(chǎn)生彈性變形而產(chǎn)生的誤差。為了保證測(cè)量結(jié)果的可靠性，必須控制測(cè)量力的大小并保持恒定，特別

54、對(duì)精密測(cè)量尤為重要。6. 環(huán)境誤差 它是指測(cè)量時(shí)的環(huán)境條件不符合標(biāo)準(zhǔn)條件所引起的誤差，包括有溫度、濕度、氣壓、振動(dòng)、灰塵等因素引起的誤差。其中溫度是主要的，其余因素僅在精密測(cè)量時(shí)才考慮。7. 人為誤差 它是指測(cè)量人員的主觀因素(如技術(shù)熟練程度、工件疲勞程度、測(cè)量習(xí)慣、思想情緒等)引起的誤差。例如，計(jì)量器具調(diào)整不正確、估讀誤差等。 總之，產(chǎn)生測(cè)量誤差的因素很多，分析誤差時(shí)，應(yīng)找出產(chǎn)生誤差的主要因素，采取相應(yīng)的預(yù)防措施，設(shè)法消除或減小其對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，以保證測(cè)量結(jié)果的精確。 根據(jù)測(cè)量誤差的性質(zhì)、出現(xiàn)規(guī)律和特點(diǎn)，可分為三類，即系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差。(一)系統(tǒng)誤差 在同一條件下，多次測(cè)量同一

55、量值時(shí)，誤差的絕對(duì)值和符號(hào)保持恒定；或者當(dāng)條件改變時(shí)，其值按某一確定的規(guī)律變化的誤差，稱為系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差按其出現(xiàn)的規(guī)律又可分為常值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。 1. 常值系統(tǒng)誤差(即定值系統(tǒng)誤差) 在相同測(cè)量條件下，多次測(cè)量同一量值時(shí)，其大小和方向均不變的誤差。如基準(zhǔn)件誤差、儀器的原理誤差和制造誤差等。 2. 變值系統(tǒng)誤差(即變動(dòng)系統(tǒng)誤差) 在相同測(cè)量條件下，多次測(cè)量同一量值時(shí)，其大小和方向按一定規(guī)律變化的誤差。例如溫度均勻變化引起的測(cè)量誤差(按線性變化)。 三、測(cè)量誤差的分類(二)隨機(jī)誤差(偶然誤差) 在相同的測(cè)量條件下，多次測(cè)量同一量值時(shí)，其絕對(duì)值大小和符號(hào)均以不可預(yù)知的方式變化著的誤差，

56、稱為隨機(jī)誤差。所 謂 隨 機(jī)，是指它的存在以及它的大小和方向不受人的支配與控制，即單次測(cè)量之間無(wú)確定的規(guī)律，不能用前一次的誤差來(lái) 推斷后一次 誤 差。但是對(duì)多次重復(fù)測(cè)量的隨機(jī)誤差，按概率與統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，它們是有一定規(guī)律的。 (三)粗大誤差 它是指由于測(cè)量不正確等原因引起的明顯歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差或大大超出規(guī)定條件下預(yù)期的誤差。粗大誤差主要是由于測(cè)量操作方法不正確和測(cè)量人員的主觀因素造成的。一個(gè)正確的測(cè)量，不應(yīng)包含粗大誤差，對(duì)于有粗大誤差的數(shù)據(jù)必須剔除。四、測(cè)量精度 精度和誤差是相對(duì)的概念，由于誤差分系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，因此籠統(tǒng)的精度概念已不能反映上述誤差的差異，需要引出如下概念。1.

57、 精密度 精密度表示測(cè)量結(jié)果中隨機(jī)誤差大小的程度，是用于評(píng)定隨機(jī)誤差的精度指標(biāo)。隨機(jī)誤差愈小，則精密度愈高。2. 正確度 正確度表示測(cè)量結(jié)果中系統(tǒng)誤差大小的程度，是用于評(píng)定系統(tǒng)誤差的精度指標(biāo)。系統(tǒng)誤差愈小，則正確度愈高。3. 精確度(準(zhǔn)確度) 精確度表示測(cè)量結(jié)果中隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差綜合影響的程度，說(shuō)明測(cè)量結(jié)果與真值的一致程度。 一般來(lái)說(shuō)，精密度高而正確度不一定高，反之亦然，但精確度高則精密度和正確度都高。五、隨機(jī)誤差的特征及評(píng)定 (一)隨機(jī)誤差的分布及其特征 隨機(jī)誤差的分布按理論正態(tài)分布曲線分布。如圖3-10所示。 隨機(jī)誤差具有四個(gè)基本特征： 1. 絕對(duì)值相等的正、負(fù)誤差出現(xiàn)的次數(shù)大致相等，即

58、對(duì)稱性； 2. 絕對(duì)值小的誤差比絕對(duì)值大的誤差出現(xiàn)的次數(shù)多，即 單峰性； 3. 在一定條件下，誤差的絕對(duì)值不會(huì)超過(guò)一定界限(土3)，即有界性； 4. 當(dāng)測(cè)量次數(shù)N無(wú)限增加時(shí)，隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值趨于零，即抵償性。圖3-10 隨機(jī)誤差的正態(tài)分布曲線（二）隨機(jī)誤差的評(píng)定指標(biāo) 評(píng)定隨機(jī)誤差時(shí)，通常以正態(tài)分布曲線的兩個(gè)參數(shù)，即算術(shù)平均值 和標(biāo)準(zhǔn)偏差作為評(píng)定指標(biāo)。 1算術(shù)平均值 對(duì)同一尺寸進(jìn)行一系列等精度測(cè)量，得到 l1 、l2 、 、l N 一系列不同的測(cè)量值，則 由隨機(jī)誤差抵償性可知，當(dāng)測(cè)量次數(shù)N增大時(shí)，算術(shù)平均值 愈趨近于真值，因此用算術(shù)平均值 作為最后測(cè)量結(jié)果是可靠的、合理的。 l (3）測(cè)量列

59、算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差 標(biāo)準(zhǔn)偏差代表一組測(cè)量值中任一測(cè)得值的精密度。但在系列測(cè)量中，是以測(cè)量值的算術(shù)平均作為測(cè)量結(jié)果。因此，更重要的是要知道算術(shù)平均值的精密度，即算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。根據(jù)誤差理論，測(cè)量算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差 與測(cè)量列中任一測(cè)得值的標(biāo)準(zhǔn)偏差存在如下關(guān)系其估計(jì)值式中 N總的測(cè)量次數(shù)LL21(1)NiiLvn NNL =N六、測(cè)量列中各類測(cè)量誤差的處理（一）系統(tǒng)誤差處理 1常值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn) 由于常值系統(tǒng)誤差的大小和方向不變，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響也是一定值。因此它不能從一系列測(cè)得值的處理中揭示，而只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比方法去發(fā)現(xiàn)，即通過(guò)改變測(cè)量條件進(jìn)行不等精度測(cè)量來(lái)揭示常值系統(tǒng)誤差。例如，由量塊

60、的尺寸偏差引起的系統(tǒng)誤差可用高精度的儀器對(duì)量塊實(shí)際尺寸進(jìn)行檢定來(lái)發(fā)現(xiàn)它，或用更高精度的量塊進(jìn)行對(duì)比測(cè)量來(lái)發(fā)現(xiàn)。 2變值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn) 變值系統(tǒng)誤差可以從系列測(cè)量值的處理和分析觀察中發(fā)現(xiàn)，方法有多種。常用的方法有殘余誤差觀察法，即將測(cè)量列按測(cè)量順序排列（或作圖）觀察各殘余誤差的變化規(guī)律，如圖313 所示。若殘余誤差大體正負(fù)相同，無(wú)顯著變化，則不存在變值系統(tǒng)誤差，如圖 313a所示； 若殘余誤差有規(guī)律地遞增或遞減，且其趨勢(shì)始終不變，則可認(rèn)為存在線性變化的系統(tǒng)誤差，如圖 313b 所示；若殘余誤差有規(guī)律地增減交替，形成循環(huán)重復(fù)時(shí)，則認(rèn)為存在周期性變化的系統(tǒng)誤差，如圖313c所示。圖3-13 殘余誤差