《互换性与技术测量》胡凤兰任桂华版课后完整答案.docx
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《互换性与技术测量》胡凤兰任桂华版课后完整答案
1.1什么叫互换性?
为什么说互换性已成为现代化机械制造业中一个普遍遵守的原则?
是否互换性只适用于大批生产?
答:
(1)是指同一规格的零部件中任取一件,不需经过任何选择、修配或调整,就能装配成满足预定使用功能要求的机器或仪器,则零部件所具有的这种性能就称为互换性。
(2)因为互换性对保证产品质量,提高生产率和增加经济效益具有重要意义,所以互换性已成为现代机械制造业中一个普遍遵守的原则。
(3)否。
1.2生产中常用的互换性有几种?
它们有何区别?
答:
(1)生产中常用的互换性有完全互换性和不完全互换性。
(2)其区别是:
1)完全互换性是一批零件或部件在装配时不需分组、挑选、调整和修配,装配后即能满足
预定要求。
而不完全互换性是零件加工好后,通过测量将零件按实际尺寸的大小分为若干组,
同一组内零件有互换性,组与组之间不能互换。
2)当装配精度要求较高时,采用完全互换性将使零件制造精度要求提高,加工困难,成本增高;而采用不完全互换性,可适当降低零件的制造精度,使之便于加工,成本降低。
1.3何谓公差、标准和标准化?
它们与互换性有何关系?
答:
(1)零件几何量在某一规定范围内变动,保证同一规格零件彼此充分近似,这个允许变动的范围叫做公差。
(2)标准是在经济、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、实施标准,达到统一,以获得最佳秩序和社会效益的过程。
(3)标准化是反映起草、制订、贯彻标准的全过程。
(4)标准和标准化是互换性生产的基础。
1.4何谓优先数系,基本系列有哪些?
公比为多少?
答:
(1)优先数系就是对各种技术参数的数值进行协调、简化和统一的一种科学的数值标准,是一种无量纲的分级数值,它是十进制等比数列,适用于各种量值的分级。
(2)基本系列有R5、R10、R20、R40。
(3)公比qr=r10。
习题2
2-1根据题1表中的已知数值,确定表中其余各项数值(单位为mm)。
孔:
040
40.025
40
+0.025
0
0.025
柯0捫5
孔:
430
30.012
29.991
+0.012
-0.009
0.021
Mo卫012
T°u0.009
孔:
期8
18.017
18
+0.017
0
0.017
如8青017
轴:
血0
20
19.967
0
-0.033
0.033
沁.033
轴:
咖0
39.950
39.888
-0.050
-0.112
0.062
640~8Q5Q
呼呼U」.112
轴:
460
60
59.981
0
-0.019
0.019
©600
呼°U_0.o19
2-2.图样上给定的轴直径为V5k6(0.018),根据此要求加工了一批轴,实测后得其中最大
直径(即最大实际(组成)要素)为45.018mm,最小直径(即最小实际(组成)要素)为
45.000mm。
试问加工后的这批轴是否全部合格?
为什么?
或不全部全格,写出不合格零件的尺寸范围。
解:
不全部合格。
由题意可知ds=45.018di=45.002;
实际轴合格的条件是:
d0da 而实际轴的最小直径为45.000,所以不全部合格。 不合格轴的尺寸范围为: 45.000 2-3已知有下列三对孔、轴配合,分别计算三对配合的极限过盈(Ymin、丫max)或极限间隙(Xmin、 Xmax)及配合公差;分别绘出公差带图并说明其配合类型。 (1) 孔: 50: 039 轴: ■50"0.025 0.050 (2) 孔: 35°039 0.018 轴: 350 0.016 (3) 孔: 80;030 轴: 80°.121 800.102 解: (1)Xmin=EI—es=0-(-0.025)=+0.025mm Xmax=ES—ei=+0.039-(-0.050)=+0.089mm Tf=|Xmax—Xmin|=|+0.089-0.025|=0.064mm 间隙配合。 (2)Ymax=EI—es=-0.011—0=-0.011mm Xmax=ES—ei=+0.014—(-0.016)=+0.030mm Tf=|Xmax—Ymax|=|0.030—(-0.011)|=0.041mm 过渡配合。 (3)Ymax=EI—es=O-(+0.121)=-0.121mm Ymin=ES—ei=+0.030-(+0.102)=-0.072mm Tf=|Ymin—Ymax|=|-0.072-(-0.121)|=0.049mm过盈配合。 公差带图略。 2-4在同一加工条件下,加工50H7孔和100H7孔的难易程度是否相当,为什么? 加工 30h6轴和30m6轴的难易程度是否相当,为什么? 解: 相当。 因为同一公差等级对所有公称尺寸的一组公差具有同等尺寸精确程度,则 50H7孔和100H7孔相比及30h6轴和30m6轴相比,尺寸精度程度相同,加工难易程度相当。 2-5下列配合分别属于哪种基准制的配合和哪类配合? 确定各配合的极限过盈或极限间隙。 (1)18H9/d9 (2)30H7/p6(3)60K7/h6 解: (1)基孔制、间隙配合 18H9二18o043;18d9二'181090 Xmax=ES—ei=+0.043-(-0.093)=+0.136mm Xmin=EI—es=0-(-0.050)=+0.050mm (2)基孔制、过盈配合 30H7二300.021;30p6二300.需 Ymax=EI—es=0-(+0.035)=-0.035mm Ymin=ES—ei=+0.021-(+0.022)=-0.001mm (3)基轴制、过渡配合 ©60K7=$6O: 009;*60h6=©60,恥 Ymax=EI—es=-0.021—0=-0.021mm Xmax=ES—ei=+0.009—(-0.019)=+0.028mm 2-6将下列基孔(轴)制配合改换成配合性质相同的基轴(孔)制配合并查表确定改换后的极限 偏差。 (1)60H8/f8 (2)50S7/h6 (3)180H6/m5 解: (1)60需 ⑵50 H7(0.025) s6( 0059、 •0.043 0.008、 180冷 解: (1)25f7=''25^020 (2)60d8=6O: 0.100 (3)50k6=500.008 (4)40m5=400.029 (5)50D9=500.040 (6)ES=-26+9=-15;IT7=25,El=ES—IT7=-40 40P7二40jZ (7)ES=-8+△-8+8=0;IT7=21,EI=ES—IT7=-21 ©30M7=©30;021 (8)IT8=46,ES=+23,EI=-23 80JS8二80_0.023 (3)50k6=500.008 2-7查表确定下列公差带的极限偏差 解: (1)*25f7=*25囂0 (2)*60d8=*60: 0.100 (4)40m5二400.020(5)50D9二500.040 (6)ES=-26+9=-15;IT7=25,EI=ES—IT7=-40 40P7二40;015 (7)ES=-8+△-8+8=0;IT7=21,EI=ES—IT7=-21 ©30M7=忆0;。 21 (8)IT8=46,ES=+23,EI=-23 80JS8二80-0.023 2—8查表确定下列各尺寸的公差带代号 解: (1)由题意可知,基本偏差为es=0,则基本偏差代号为h; 又Ts=0.011,查表可得IT6级 所以轴'18-0°011的公差带代号为18h6。 (2)EI=0,Th=0.087=IT9,则孔'1200.087的公差带代号为120H9。 (3)es=-0.050,基本偏差代号为e;Ts=0.025=IT7,则轴怀。 ? ;? 的公差带代号为50e7。 (4)ES=+0.005=-0.011+0.006,则基本偏差代号为M;Th=0.046=IT8 则孔'65^001的公差带代号为18M8。 2-9设有某一孔、轴配合,公称尺寸为25mm,要求配合的最大间隙为+0.086mm,最小间隙为 +0.020mm,试确定基准制以及孔、轴公差等级和配合种类。 解: (1)一般情况下优先选用基孔制; (2)确定公差等级 由已知条件Xmin=+0.020mm,Xmax=+0.086mm,则允许的配合公差 Tf二Xmax-Xmin二0.086「0.020mm=0.066mm 而Tf二ThTs,则ThTs_0.066mm 查表2.1知,公称尺寸$25mm孔、轴公差之和不大于并接近0.066mm的标准公差为 IT8=0.033mm, 按工艺等价原则,取孔为IT8级、轴为IT8级,即Th=0.033mm,Ts=0.033mm,贝U ThTs=0.0330.033=0.066mm 符合设计要求。 (3)确定配合种类,即确定轴的基本偏差代号 因为是基孔制配合,则孔的公差带代号为25H8(0.033) 在基孔制间隙配合中,轴的基本偏差为上偏差es,由xmin兰El-es可得 es_EI-Xmin=(0-0.020)mm=-0.020mm 查表2.6,基本偏差等于-0.020mm的轴的基本偏差代号为f,故轴的公差带代号为 25f8(: 050) (4)验算所选配合25H8的极限间隙为 f8 Xmin=EI-es二[0_(-0.020)]mm=0.020mm Xmax二ES「ei二[0.033「(-0.053)]mm=0.086mm在+0.020~+0.086mm之间,故所选配合T5H8符合要求。 f8 2-10有一配合,公称尺寸为40mm,要求配合的最大过盈为-0.076mm,最小过盈为-0.035mm, 试确定孔、轴的公差等级,按基孔制确定适当的配合(写出代号)并绘出公差带图。 解: (1)确定公差等级 由已知条件Ymin=-0.035mm,Ymax=-0.076mm,则允许的配合公差 Tf二Ymax-Ymin=(-0.076^(-0.035)m^0.041mm 而Tf=ThTs,则ThTs_0.041mm 查表2.1知,公称尺寸$40mm孔、轴公差之和不大于并接近0.041mm的标准公差为 IT7=0.025mm,IT6=0.016mm 按工艺等价原则,取孔为IT7级、轴为IT6级,即Th=0.025mm,Ts=0.016mm,贝U ThTs=0.0250.016=0.041mm 符合设计要求。 (2)按基孔制确定配合种类,即确定轴的基本偏差代号 因为是基孔制配合,则孔的公差带代号为40H7(0.°25) 在基孔制过盈配合中,轴的基本偏差为下偏差ei,由Ypin^ES「ei可得 ei込ES-Ymin=0.025-(-0.035)mm=0.060mm 查表2.6,基本偏差等于0.060mm的轴的基本偏差代号为u,故轴的公差带代号为 4Ou6(;066)。 (3)验算 所选配合40HZ的极限间隙为 u6 Ymax二El-es=[0-0.076]mm--0.076mm Ymin=ES-ei=[0.025-0.060]mm--0.035mm 在-0.076~-0.035mm之间,故所选配合如H1符合要求。 u6 2-11有一配合,公称尺寸为60mm,要求配合的最大过盈为-0.032mm,最大间隙为+0.046mm, 试确定孔、轴的公差等级,按基轴制确定适当的配合(写出代号)并绘出公差带图。 解: (1)确定公差等级 由已知条件Ymax=-0.032mm,Xmax=+0.046mm,则允许的配合公差 Tf=Xmax—Ynax=0.046-(-0.032)mm=0.078mm 而Tf二ThTs,则ThTs_0.078mm 查表2.1知,公称尺寸$60mm孔、轴公差之和不大于并接近0.078mm的标准公差为 IT8=0.046mm,IT7=0.030mm 按工艺等价原则,取孔为IT8级、轴为IT7级,即Th=0.046mm,Ts=0.030mm,贝U ThTs=0.0460.030=0.076mm: : 0.078mm 符合设计要求。 (2)按基轴制确定配合种类,即确定孔的基本偏差代号 因为是基轴制配合,则轴的公差带代号为©6Oh7&.030) 在基轴制过渡配合中,孔的基本偏差为上偏差ES,由Xmax兰ES-ei可得 ES_eiXmax二-0.0300.046mm=0.016mm 查表2.7,公差带代号为K的es=-2+16=14'm(0.014mm)与0.016mm最接近,故暂定孔 的基本偏差代号为K,其公差带代号为60K8(Z2)。 (3)验算 所选配合60k8的极限间隙为 h7 Y^x二EI-es二[-0.032-0]mm一-0.032mm Xmax=ES—ei=[0.014—(—0.030)]mm=0.044mm 在-0.032~+0.046mm之间,故所选配合©。 空符合要求。 h7 习题3 3.1测量的实质是什么? 一个完整的几何测量过程包括哪几个要素? 答: 测量的实质即测量被测对象几何量值的过程。 一个完整的几何测量过程应包括以下四个要素: 被测对象、计量单位、测量方法、测量精度。 3.2量块的作用是什么? 量块的“等”和“级”是如何划分的? 按“等”和“级”使用量块 时,有何不同? 答: 量块是无刻度的标准端面量具,可使用量块检定和调整计量器具、机床、工具和其他设备,也可直接使用量块测量工件。 量块分“级”主要依据量块的长度极限偏差、长度变动量最低允许值、量块测量面的平面度、粗糙度及量块的研合性等质量指标划分的,量块按检定精度分为五级: K、0、1、2、3级,其中 K级精度最高,精度依次降低,最低精度等级是3级。 量块分“等”主要依据量块长度的测量不 确定度、长度变动量允许值、平面平行性允许偏差和研合性等指标划分的,量块按检定精度分为 五等: 1、2、3、4、5等,其中1等精度量最高,5等精度量最低。 量块按“级”使用时,以量块的标称长度作为工作尺寸,虽包含了量块的制造误差,但因不需加修正值,因此使用方便。 量块按“等”使用时,以量块经检定后给出的实际中心长度尺寸作为工作尺寸,含有一定的测量误差,使用过程中需要加修正值,故测量过程相对比较麻烦,但因消除了量块的制造误差,弓I入的测量误差又较小,故提高了测量精度。 3.3由2级量块尺寸为30mm和3.5mm的两块组成量块组,它们检定后都为4等,其长度实 际偏差分别为+0.4卩m和-0.1卩m试分别计算按“级”和“等”使用时量块组的工作尺寸和测量极限误差。 答: 按“级”使用时: 量块的工作尺寸为: 30+3.5=33.5mm;测量极限误差包括两部分: 系 统误差+随机误差=(+0.4-0.1)13二=+0.3mI3匚 按“等”使用时: 量块的工作尺寸为: (30+3.5)-0.0004+0.000仁33.4997mm;测量极限误 差只包含随机误差一3匚 3.4测量误差分为哪几类? 产生各类测量误差的主要因素有哪些? 答: 测量误差分为三类: 系统误差、随机误差、粗大误差。 产生这些误差的主要因素包括计 量器具误差、基准件误差、测量方法误差、环境误差、人为误差等。 3.5以多次重复测量的算术平均值作为测量结果,可以减少哪类测量误差对测量结果的影 响? 答: 以多次重复测量的算术平均值作为测量结果,可以减少随机误差对测量结果的影响。 3.6试按表3.1,从83块一套的量块中选取合适尺寸的量块,组合出尺寸为19.985mm的量 块组。 19.985 1.005第一块量块的尺寸 18.98 1.48第二块量块的尺寸 17.5 7.5第三块量块的尺寸 10第四块量块的尺寸 需要四块量块,尺寸分别为1.005mm1.48mm7.5mm10mm 3.7对同一几何量进行等精度连续测量10次,按测量顺序将各测得值记录如下(单位mn): 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 40.039 40.043 40.040 40.042 40.041 40.043 40.039 40.040 40.041 40.042 试确定: (1)算术平均值X; (2)测量列单次测量值的标准偏差c; (3)测量列算术平均值的标准偏差二x (4)测量列算术平均值的测量极限误差; (5)是否存在粗大误差; (6)多次测量处理结果。 答: (1) Xi=40.041mm 10i± J10 (2) 迟(x£)2 v1.49 10—1 (3);「x二一=0.47 心0 (4)二、|jm=3;\=30.47=1.41」m (5)_、伽=: 3-31.49=4.475,观察各测量值的残差(-2、+2、-1、+1、 0、+2、-2、-1、0、+1,单位为卩m),都不超出±4.47Pm,故不存在粗大误差。 x=^土矿=40.039±0.00447mm (6)_ x=X±3ux=40.041±0.00141mm 3.8误收和误废是如何造成的? 答: 由于各种测量误差的存在,若按零件的上、下极限尺寸验收,当零件的实际尺寸处于上、下极限尺寸附件时,有可能将本来处于零件公差带内的合格品判为废品,或将本来处于零件公差 带以外的废品误判为合格品,前者就造成误废,后者就造成误收。 3.9试确定测量20g8轴时的验收极限,并选择相应的计量器具。 解: (1)确定验收极限 查表2-6确定该轴的上下偏差为20g8誥07,因为20g8轴采用包容要求,所以验收极 限按双向内缩方式确定。 根据该轴的尺寸公差T=IT8=0.033mm,从表3.6中查得安全裕度A=0.0033mm,所以20g8轴的上、下验收极限为: 上验收极限=上极限尺寸-A=(20-0.007)-0.0033=19.9897mm 下验收极限=下极限尺寸+A=(20-0.04)+0.0033=19.9633mm (2)按I档选择计量器具 查表3.6知u1=0.003mm;查表3.8选用标尺分度值为0.005mm的比较仪,其测量不确定度u;二0.003二u1,能满足使用要求。 3.1080h9 轴的终加工工序的工艺能力指数 Cp=1.2,试确定测量该轴时的验收极限, 并选择相应的计量器具。 解: (1)确定验收极限 查表确定该轴的上下偏差©8Oh9(;074),因为被测轴采用包容要求,且Cp=1.2,所以其最 大实体尺寸一边的验收极限按单向内缩方式,而最小实体尺寸边采用不内缩方式。 根据轴的尺寸公差T=IT9=0.074mm,从表3.6查得安全裕度0.0074mm。 所以,上、下验收极限为: 上验收极限=上极限尺寸-A=(80+0)-0.0074=79.9926mm 下验收极限=下极限尺寸=80-0.074=79.926mm (2)选择计量器具 查表3.6知Ui=0.0067mm;查表3.7选用分度值为0.01mm的外径千分尺,其测量不确定度u;二0.005: : : u1,能满足使用要求。 3.11题图3.11所示为用三针测量螺纹的中径d2,其函数关系式为: d2=M-1.5d0,已知测得 值M=16.52mm&=也0帥,亦皿=邺怖,d0=0.866mm,dd°=—0.2»m,土6limd0=±0.1»m, 解: 已知 (1) (2) (3) 试求单一中径 函数关系式d2=M-1.5d0 计算单一中径d2=[16.52-1.50.866mm=15.221mm 彳: f 1 .: M 计算误差传递系数 冊…5 计算单一中径d2的系统误差記2 d2M' 刑cd0 d0 =5-1.5d0 =0.020-1.5(-0.0002)mm=0.0203mm (4)计算单一中径d2的测量极限误差Jmd2 …Iimd2lT・5"Iimd0 =120.0052(T.5)20.0012二0.0052mm 习题4 4.1判断下列说法是否正确 1.方向、位置和跳动误差是关联提取要素对实际基准要素的变动量。 错 2.最大实体状态是在极限尺寸范围内允许占有材料量最多时的状态。 对 3.最大实体实效状态是尺寸为最大实体尺寸,且中心要素的几何误差等于图样上给定的几何公差值时的状态。 对 4.若某圆柱面的圆度误差值为0.01mm,则该圆柱面对轴线的径向圆跳动误差值亦不小于 0.01mm。 对 5.可逆要求可用于任何公差原则与要求。 错 6.采用最大实体要求的零件,应遵循最大实体边界。 错 7.标注圆跳动公差时,公差框格的指引箭头应指向轮廓表面。 对 8.无论孔轴,最大实体实效尺寸都等于零件的最大实体尺寸与几何公差之和。 错 4.2填空 1.几何公差中的形状项目有(填写项目符号)直线度、平面度、圆度、圆柱度,轮廓 项目有线轮廓度、面轮廓度,方向公差项目有平行度、垂直度、倾斜度,位置公差项目有 位置度、同轴度、对称度,跳动公差项目有圆跳动、全跳动。 2.直线度公差带的形状有两平行直线所限定的区域、两平行平面所限定的区域、圆柱面所 限定的区域几种形状,圆柱度公差带形状为半径差等于公差值的两同轴圆柱面所限定的区 虬,同轴度公差带形状为直径为公差值,且以基准轴线为轴线的圆柱面所限定的区域。 3.最大实体状态是实际尺寸在给定的长度上处处位于之内,并具有』体 最大时的状态。 在此状态下的实际尺寸称为最大实体尺寸。 尺寸为最大实体尺寸的边界 称为最大实体边界。 4.包容要求主要适用于必须保证配合性质的场合;最大实体要求主要适用于 仅需保证零件的可装配性时的场合;最小实体要求主要适用于需保证零件 的强度和壁厚时的场合。 5.类比选用几何公差值应考虑形状公差与方向、位置公差的关系,几何公差与尺 寸公
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