ffice" />第一章 緒論fficeffice" />
本章重點：互換性、標準化與優先數系的概念
目的：掌握零件互換性的基本概念；
了解機械精度設計的原則方法。
重點：零件互換性的基本概念
難點：零件互換性的基本概念
參考資料：GB/T3935.1-1996 標準化和有關領域的通用術語 第一部分：基本術語.北京:中國標準出版社,1996
GB/T321-1980優先數和優先數系.北京:中國標準出版社,1981
測量標準及互換性概述:
任何一臺機器的設計，除了運動分析、結構設計、強度、剛度計算外，還要進行精度設計。研究機器的精度時，要處理好機器的使用要求與制造工藝的矛盾。解決的方法是規定合理的公差，并用檢測手段保證其貫徹實施。由此可見，“公差”在生產中是非常重要的。
公差是一門專業基礎課，要求：
（1） 掌握有關公差、測量的基本概念、基本理論、術語、定義；
（2） 培養公差設計及精度檢測的基本能力；
（3） 學會查工具書，如手冊、標準等。
一. 互換性概述
1、什么叫互換性
舉例：組成現代技術裝置和日用機電產品的各種零件，如電燈泡、自行車、手表、縫紉機上的零件、一批規格為M10-6H的螺母與M10-69螺栓的自由旋合。在現代化生產中，一般應遵守互換性原則。
（1）定義：在制成的同一規格的一批零件中，不需任何挑選或附加加修配或再調整，就可裝上機器（或部件）上，而且達到規定的使用性能要求，具有上述要求的零部件稱為具有互換性的零部件。
（2）互換性包括：
幾何參數、機械性能和理化性能方面的互換性。
幾何量誤差（尺寸、形狀、位置、表面微觀形狀誤差）。
（3）互換性分類：
A、完全互換性
特點：不限定互換范圍，以零部件裝配或更換時不需要挑選或修配為條件。如日常生活中所用電燈泡。
B、不完全互換性（也稱有限互換）
特點：因特殊原因，只允許零件在一定范圍內互換。如機器上某部位精度愈高，相配零件精度要求就愈高，加工困難，制造成本高，為此，生產中往往把零件的精度適當降低，以便于制造，然后再根據實測尺寸的大小，將制成的相配零件分成若干組，使每組內的尺寸差別比較小，最后，再把相應的零件進行裝配。除此分組互換法外，還有修配法、調整法。主要適用于小批量和單件生產。
2、怎樣才能使零件具有互換性
若制成的一批零件實際尺寸數值=理論值。即這些零件完全相同，雖具有互換性，但在生產上不可能，且沒有必要。而只要求制成零件的實際參數值變動不大，保證零件充分近似即可。
要使零件具有互換性，就應按“公差”制造。
公差：實際參數允許的最大變動量。
3、互換性在機械制造中有什么作用
（1）在設計方面，有利于最大限度采用標準件、通用件和標準件，大大簡化繪圖和計算工作，縮短設計周期。便于計算機輔助設計CAD。
（2）在制造方面，有利于組織專業化生產，采用先進工藝和高效率的專用設備，提高生產效率。
（3）在使用、維修方面，可以減少機器的維修時間和費用，保證機器能連續持久的運轉。提高了機器的使用壽命。
總之，互換性在提高產品質量和可靠性、提高經濟效益等方面均具有重大意義。互換性生產對我國社會主義現代化建設具有十分重要的意義。
應當指出，互換性原則不是在任何情況下都適用。有時，只有采取單個配置才符合經濟原則，這時零件雖不能互換，但也存在公差與檢測要求。
二. 標準化與優先數系
現代化工業生產的特點是規模大，協作單位多，互換性要求高，為了正確協調各生產部門和準確銜接各生產環節，必須有一種協調手段，使分散的局部的生產部門和生產環節保持必要的技術統一。成為一個有機的整體，以實現互換性生產。（標準制定的必要性 ）
標準與標準化正是聯系這種關系的主要途徑和手段，是實現互換性的基礎。
1、標準化
A、技術標準：對產品和工程建設質量、規格及檢驗方面所作的技術規定。
我國的技術標準分三級：國家標準（GB）、部門標準（專業標準，如JB）、企業標準。
B、公差標準：對零件的公差和相互配合所制訂的標準。
2、加工誤差和公差
（1）加工誤差：加工過程中產生的尺寸、幾何形狀和相互位置誤差。
（2）公差：由設計人員給定的允許零件的最大誤差。
3、優先數和優先數系
（1）數值標準化 (數值標準化的必要性)
制定公差標準以及設計零件的結構參數時，都需要通過數值表示。任何產品的參數值不僅與自身的技術特性有關，還直接、間接地影響與其配套系列產品的參數值。如：螺母直徑數值，影響并決定螺釘直徑數值以及絲錐、螺紋塞規、鉆頭等系列產品的直徑數值。由于參數值間的關聯產生的擴散稱為“數值擴散”。
為滿足不同的需求，產品必然出現不同的規格，形成系列產品。產品數值的雜亂無章會給組織生產、協作配套、使用維修帶來困難。故需對數值進行標準化。
（2）優先數系
優先數系是一種十進制的幾何級數。我國標準GB/T 321-1980與國際標準ISO推薦系列符號R5、R10、R20、R40、R80系列，前四項為基本系列, R80為補充系列。其公比為：
R5系列 q5≈1.6 R10系列 q10≈1.25
R20系列 q20≈1.12 R40系列 q40≈1.06
R80系列 q80≈1.03
4、幾何量的測量
有了先進的公差標準，還必須有相應的技術測量措施。技術測量研究的問題：
（1）統一計量單位：用什么單位計量；量值的傳遞。
（2）研究測試理論：制定計量標準、設計計量器具、培訓計量人員。
三、機械精度設計概述
一般地,在機械產品的設計過程中，需要進行以下三方面的分析計算：
（1）運動分析與計算。根據機器或機構應實現的運動，由運動學原理，確定機器或機構的合理的傳動系統，選擇合適的機構或元件，以保證實現預定的動作，滿足機器或機構運動方面的要求。
（2）強度的分析與計算。根據強度、剛度等方面的要求，決定各個零件的合理的基本尺寸，進行合理的結構設計，使其在工作時能承受規定的負荷，達到強度和剛度方面的要求。
（3）幾何精度的分析與計算。零件基本尺寸確定后，還需要進行精度計算，以決定產品各個部件的裝配精度以及零件的幾何參數和公差。
需要指出的是，以上三個方面，在設計過程中，是缺一不可的。本書主要討論的是機械精度的分析與計算。
機器精度的分析與計算是多方面的，但歸結起來，設計人員總是要根據給定的整機精度，最終確定出各個組成零件的精度，如尺寸公差，形狀和位置公差，以及表面粗糙度參數值。但是，根據上述設計精度制造出的零件，裝配成機器或機構后，還不一定能達到給定的精度要求。因為機器在運動過程中，其所處的環境條件（如電壓、氣溫、濕度、振動等等）及所受的負荷都可能發生變化，造成相關零件的尺寸發生變化；或者相對運動的零件耦合后，其幾何精度在運動過程中也能發生改變。為此，除分析計算機器靜態的精度問題之外，還必須分析在運動情況下，零件及機器的精度問題。而且由于現代機械產品正朝著機光電一體化的方向發展，這樣的產品，其精度問題已不再是單純的尺寸誤差、形狀和位置誤差等幾何量精度問題，而是還包括光學量、電學量等及其誤差在內的多量綱精度問題，其分析與計算與傳統的幾何量精度分析更為復雜和困難。
四、幾何精度設計的主要方法
幾何精度設計的方法主要有：類比法、計算法和試驗法三種。
1）類比法
類比法就是與經過實際使用證明合理的類似產品上的相應要素相比較，確定所設計零件幾何要素的精度。
采用類比法進行精度設計時，必須正確選擇類比產品，分析它與所設計產品在使用條件和功能要求等方面的異同，并考慮到實際生產條件、制造技術的發展、市場供求信息等多種因素。
采用類比法進行精度設計的基礎是資料的收集、分析與整理。
類比法是大多數零件要素精度設計采用的方法。類比法亦稱經驗法。
2）計算法
計算法就是根據由某種理論建立起來的功能要求與幾何要素公差之間的定量關系，計算確定零件要素的精度。
例如：根據液體潤滑理論計算確定滑動軸承的最小間隙；根據彈性變形理論計算確定圓柱結合的過盈；根據機構精度理論和概率設計方法計算確定傳動系統中各傳動件的精度等。
目前，用計算法確定零件幾何要素的精度，只適用于某些特定的場合。而且，用計算法得到的公差，往往還需要根據多種因素進行調整。
3）試驗法
試驗法就是先根據一定條件，初步確定零件要素的精度，并按此進行試制。再將試制產品在規定的使用條件下運轉，同時，對其各項技術性能指標進行監測，并與預定的功能要求相比較，根據比較結果再對原設計進行確認或修改。經過反復試驗和修改，就可以最終確定滿足功能要求的合理設計。
試驗法的設計周期較長且費用較高，因此主要用于新產品設計中個別重要要素的精度設計。
迄今為止，幾何精度設計仍處于以經驗設計為主的階段。大多數要素的幾何精度都是采用類比的方法憑實際工作經驗確定的。
計算機科學的興起與發展為機械設計提供了先進的手段和工具。但是，在計算機輔助設計（CAD）的領域中，計算機輔助公差設計（CAT）的研究還剛剛開始。其中，不僅需要建立和完善精度設計的理論與精確設計的方法，而且要建立具有實用價值和先進水平的數據庫以及相應的軟件系統。只有這樣才可能使計算機輔助公差設計進入實用化的階段。
第二章 幾何量測量基礎
1 y$ ~1 t" i* O/ h4 a; u9 s) `' O$ h- n
ffice" />
第八章 尺寸鏈
ＯＫ，全完！
| 歡迎光臨 機械社區 (http://www.ytsybjq.com/) | Powered by Discuz! X3.5 |