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1、4 机械精度设计基础,本章简要的介绍机械精度设计中重要的基本概念和基本原理，并以常见的典型零件为例，阐述机械零件精度设计的一般过程和标注方法。,4.1 概述,4.1.1 互换性的含义,互换性是指某一产品(包括零件、部件)与另一产品在尺寸、功能上能够彼此互相替换的性能。,完全互换:从同一规格的一批零件中任取一件，不经任 何修配就能装到部件或机器上，且能满足规定 的性能要求,不完全互换：需少量修配和调配工作才具有互换性,4.1.2 互换性的作用,1.有利于组合专业化生产,2.产品设计时采用标准的零部件，可以简化计算，缩短设计周期,3.设备修理时，能快速更换配件，减少修理时间和费用,4.1.3 误差
2、与公差,1误差与精度的概念,零件加工后的几何参数与理想零件几何参数相符合的程度，称为加工精度(简称精度)。,它们之间的差值称为误差。误差是零件加工过程中产生的。加工误差的大小反映了加工精度的高低，故精度可用误差大小来表示。,2.零件几何参数误差的种类,尺寸误差,(2)几何形状误差,(3)位置误差,零件实际尺寸与理想尺寸之差,零件几何要素的实际形状与理想形状之差。,零件几何要素的实际位置与理想位置之差。,3.公差：零件几何参数允许的变动范围,尺寸公差：零件尺寸允许的变动范围；形状公差、位置公差：零件几何要素的形状和位置允许的变动范围。公差是产品设计时给定的。,4.2 尺寸公差与配合,4.2.1
3、公差与技术配合术语和定义,1尺寸,(1)基本尺寸,设计时给定的尺寸称为基本尺寸孔：D 轴：d,(2)实际尺寸,通过测量获得的尺寸称为实际尺寸,由于测量时有误差，实际尺寸并非真值，不用部位测量，其实际尺寸也不同。,(3)极限尺寸,极限尺寸是指允许变动的两个界限值，以基本尺寸为基数来确定,最大极限尺寸,最小极限尺寸,孔：轴：,孔：轴：,2尺寸公差与偏差,(1)尺寸偏差,简称偏差，某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差，称为尺寸偏差,上偏差,下偏差,孔,轴：,孔,轴,(2)尺寸公差,简称公差，允许尺寸的变动量称为尺寸公差,孔：,轴：,(3)零线与公差带,零线,确定偏差的一条基准直线,尺寸公差带,由代表上、
4、下偏差的两条直线 所限定的一个区域,0,+,-,基本尺寸,ES,EI,es,ei,孔公差带,轴公差带,3配合,配合是指基本尺寸相同、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。,(1)间隙配合,孔的公差带在轴的公差带之上,最大间隙,最小间隙,最大间隙,最小间隙等于零,（2）过盈配合,孔的公差带在轴的公差带之下,1)最大过盈,2)最小过盈,最大过盈,最小过盈,最大过盈,最小过盈等于零,(3)过渡配合,可能具有间隙或过盈的配合,孔的公差带与轴的公差带相互交叠,最大间隙,最大过盈,最大过盈,最大间隙,最大过盈,最大间隙,(4)配合公差,允许间隙或过盈的变动量称为配合公差,间隙配合,过盈配合,过渡配合,配合公差
5、亦等于孔公差与轴公差之和，即,例：一孔的尺寸为,则其最大极限尺寸为，最小极限尺寸为，尺寸公差为。,分析：,4.2.2 标准公差与基本偏差,1标准公差,标准公差是指公差大小已标准化了的公差数值,(1)公差等级,国标(GB/T 1800.31998)在基本尺寸至500mm内将标准公差分为20个等级，即IT01、IT0、IT1、IT17、IT18,(2)基本尺寸段,基本尺寸分为若干尺寸段。在每一个尺寸段内，是按各个尺寸的几何平均值来规定公差的,同一公差等级在同一尺寸段内，不论孔或轴，也不论何种配合，其标准公差值仅有一个,3基本偏差,(1)基本偏差的概念,基本偏差用于确定公差带相对零线位置的上偏差或下
6、偏差，一般为靠近零线的那个偏差,(2)基本偏差的代号,(3)公差带中另一极限偏差的确定,公差带在零线上方,公差带在零线下方,2、基准制,所谓基准制，就是以两个相配零件中的一个零件为基准件，并选定标准公差带，然后按使用要求的最小间隙(或最小过盈)确定非基准件的公差带位置，从而形成各种配合的一个制度。,基孔制和基轴制，并规定应优先选用基孔制。,(1)基孔制,是将孔的公差带位置固定不变，而变动轴的公差带位置,(2)基轴制,是将轴的公差带位置固定不变，而变动孔的公差带位置,(3)基孔制与基轴制的选用,一般情况下应优先选用基孔制,在下列情况下选用基轴制,1)同一基本尺寸的某一段轴，必须与几个不同配合的孔
7、结合。,2)用于某些等直径长轴的配合。这类轴可用冷轧棒料不经切削直接与孔配合。这时采用基轴制有明显的经济效益。,3)用于某些特殊零、部件的配合，如滚动轴承的外圈与基座孔的配合；键与键槽的配合等。,4.2.3 公差与配合在图上的标注,4.2.4 公差与配合的选用,1公差等级的选用,2配合的选用,合理选用公差等级，是保证机器工作性能和寿命的重要因素，也对生产成本和生产效率有重要影响。,配合的选择一般采用类比法，即参照以往的经验选取。参见教材表格,4.3 表面粗糙度,4.3.1 表面粗糙度的概念,以S表示波矩（峰与峰之间或谷与谷之间的距离），H表示波高（峰、谷间的高度）。把（S/H）40的这种微观几
8、何形状偏差，称为表面粗糙度。表面越粗糙，则表面粗糙度越大。,4.3.2 表面粗糙度的评定,1评定基准,（1）取样长度：测量或评定表面粗糙度所规定的一段基准线段长度，至 少包含5个以上的轮廓峰和谷。,（2）轮廓算数平均中线：取样长度内，划分实际轮廓为上、下两部分，且使上下两部分面积相等的线。,2评定参数,轮廓算术平均偏差：在取样长度内轮廓偏距绝对值的 算术平均值,值越大，则表面越粗糙，能客观的反映表面微观几何形状误差。,4.3.3 表面粗糙度的选用与标注,(1)表面粗糙度的基本特征代号为：,用去除材料的方法(如车、铣、磨等)获得的表面；,用不去除材料的方法（如铸、锻等）获得的表面；,基本符号，若单独使用则没有意义。,(2)在表面粗糙度基本符号的周围标注有关的参考值或代号,a粗糙度高度参数的允许值,b加工方法,c取样长度,d加工纹理方向的符号,e加工余量,f其他附加参数,表面粗糙度参数值的选用及标注举例,4.4 形状与位置公差,
