互換性與測量技術（簡體書）

《互換性與測量技術》前半部分主要內容包括：孔與軸的公差與配合、測量技術基礎、形狀和位置公差及檢測、表面粗糙度及檢測、光滑極限量規設計、滾動軸承的公差與配合、鍵和花鍵的公差配合及檢測、圓錐的公差配合及檢測、螺紋的公差及測量、圓柱齒輪傳動的公差及檢測、尺寸鏈等，每章後均附有習題。《互換性與測量技術》後半部分為實訓指導書，主要內容包括：內外徑及長度的測量、幾何誤差的檢測、表面粗糙度的檢測、螺紋的檢測、角度與錐度的檢測、齒輪的檢測、精度設計。全書力求在講解概念的基礎上，突出應用性、實踐性，以適應高職高專教學重實踐、重應用的特點。實訓指導書中的精度設計內容為後續課程中的機械基礎課程設計、工藝設計、畢業設計做了必要的鋪墊和準備。《互換性與測量技術》可作為高職高專機械類及應用型本科院校機械類、機電類相關課程的教學用書，也可作為相關工程技術人員參考用書。

《互換性與測量技術》為高職高專機電類專業規劃教材之一。

“互換性與測量技術”是機械類及近機械類各專業重要的技術基礎課，是機械類工程技術人員和管理人員必須掌握的一門綜合性應用技術基礎課程。
本書圍繞高職高專機械類人才的培養要求，力求充分反映高職高專的教育特色，以提高人才的技術應用能力為原則，在編寫過程中吸取了眾多兄弟院校多年的教學經驗和成果，結合我們自身的教學實踐，把幾何誤差、公差標準及應用、測量實訓密切結合，力求內容精練，突出應用、學用結合。
測量技術有很強的實踐性，教材中實訓指導書是配合相應章節的理論課編寫的，供學完相應理論課安排實訓用。其中的精度設計可為後續機械基礎課程設計、工藝設計、畢業設計做必要的準備，打下良好的基礎。
本書由武漢軟件工程職業學院汪明玲、彭碧霞主編，張懷學、畢立彩副主編，王萍、李智、鄔業萍參編，武鋼國際貿易總公司資產資訊設備科高級技師汪明陽、中船桂江造船有限公司高級工程師陳祖振參與了本書的編寫工作。劉小寧教授任主審。
由于編者水平有限，書中疏漏及不妥之處，敬請讀者批評指正。
編者
2011年10月

1 緒論1
1.1 互換性與標準化1
1.1.1 互換性的概念1
1.1.2 互換性的分類1
1.1.3 互換性在機械制造業中的作用1
1.1.4 標準與標準化2
1.2 加工誤差和公差4
1.2.1 加工誤差4
1.2.2 公差5
1.2.3 誤差與公差的區別5
1.3 本課程的性質與學習方法5
1.3.1 課程的性質5
1.3.2 課程的要求6
1.3.3 學習方法6
習題6

2 孔與軸的公差與配合7
2.1 基本術語及定義7
2.1.1 孔和軸的定義7
2.1.2 關于尺寸的術語及定義7
2.1.3 關于尺寸偏差及公差的術語及定義8
2.1.4 有關配合的術語及定義10
2.2 公差與配合標準12
2.2.1 標準公差系列12
2.2.2 基本偏差系列14
2.2.3 一般、常用和優先的公差帶與配合20
2.2.4 一般公差(線性尺寸的未注公差)23
2.3 極限與配合的選擇24
2.3.1 基準制的選擇24
2.3.2 公差等級的選擇24
2.3.3 配合性質的選擇27
2.3.4 極限與配合在圖樣上的標注30
習題31

3 測量技術基礎33
3.1 測量技術基本概念33
3.1.1 測量的基本概念33
3.1.2 長度單位、基準和量值傳遞33
3.1.3 量塊的基本知識34
3.2 測量器具與測量方法分類38
3.2.1 測量器具的分類38
3.2.2 測量方法的分類38
3.2.3 測量器具的基本技術指標39
3.3 測量誤差40
3.3.1 測量誤差的基本概念40
3.3.2 測量誤差的來源41
3.3.3 測量誤差的分類42
3.3.4 測量精度45
3.3.5 誤差的處理46
3.4 測量器具的選擇48
3.4.1 驗收極限48
3.4.2 測量器具的選擇48
習題50

4 形狀和位置公差及檢測52
4.1 概述52
4.1.1 要素的概念52
4.1.2 形位公差項目及符號53
4.1.3 形位公差的標注方法53
4.1.4 形位公差帶56
4.2 形狀公差及檢測57
4.2.1 形狀公差項目57
4.2.2 形狀誤差的評定58
4.3 位置公差及檢測59
4.3.1 位置誤差和位置公差59
4.3.2 基準60
4.3.3 定向公差62
4.3.4 定位公差62
4.3.5 跳動公差64
4.4 公差原則與公差要求66
4.4.1 有關術語和定義66
4.4.2 獨立原則70
4.4.3 相關要求71
4.5 形位公差的選用76
4.5.1 形位公差項目的選用76
4.5.2 基準要素的選用76
4.5.3 形位公差值的選用76
4.6 形位公差值的檢測原則79
習題80

5 表面粗糙度及其檢測83
5.1 概述83
5.1.1 表面粗糙度的概念83
5.1.2 表面粗糙度對零件使用性能的影響83
5.2 表面粗糙度的評定84
5.2.1 主要術語及定義84
5.2.2 表面粗糙度評定參數85
5.3 表面粗糙度的參數選擇和圖樣標注87
5.3.1 評定參數的選擇88
5.3.2 評定參數值的選擇88
5.3.3 表面粗糙度的標注89
5.4 表面粗糙度的檢測92
習題93

6 光滑極限量規設計94
6.1 量規概述94
6.1.1 量規定義94
6.1.2 量規分類94
6.1.3 量規極限尺寸的判斷原則95
6.2 量規公差與量規公差帶96
6.2.1 工作量規的公差帶96
6.2.2 校對量規的公差帶96
6.2.3 量規公差帶96
6.3 光滑極限量規的設計97
6.3.1 量規結構形式的選擇97
6.3.2 量規的技術要求98
6.3.3 量規工作尺寸的計算步驟99
6.3.4 量規設計應用舉例99
習題100

7 滾動軸承的公差與配合101
7.1 概述101
7.1.1 滾動軸承的結構及分類101
7.1.2 滾動軸承的精度等級及應用102
7.2 滾動軸承內、外徑的公差帶102
7.2.1 滾動軸承配合的基準制102
7.2.2 滾動軸承內、外徑公差帶特點102
7.3 滾動軸承配合的選擇103
7.3.1 軸頸和外殼孔的公差帶103
7.3.2 配合選擇的基本原則104
7.3.3 配合表面的形位公差及表面粗糙度105
7.3.4 滾動軸承配合選用舉例107
習題109

8 鍵和花鍵的公差配合與檢測110
8.1 平鍵的公差配合與檢測110
8.1.1 平鍵連接的結構和主要幾何參數110
8.1.2 平鍵連接的公差與配合111
8.1.3 平鍵的形位公差及表面粗糙度112
8.1.4 平鍵的檢測113
8.2 矩形花鍵的公差配合與檢測113
8.2.1 矩形花鍵結合主要參數和定心方式113
8.2.2 矩形花鍵連接的公差與配合115
8.2.3 矩形花鍵的形位公差和表面粗糙度115
8.2.4 矩形花鍵的標注方式117
8.2.5 矩形花鍵的檢測117
習題118

9 圓錐結合的互換性及檢測119
9.1 概述119
9.1.1 圓錐配合的特點119
9.1.2 圓錐配合的基本參數119
9.1.3 圓錐配合的種類121
9.1.4 圓錐配合的形成121
9.2 圓錐公差及其選用122
9.2.1 圓錐公差項目122
9.2.2 圓錐公差的標注124
9.2.3 圓錐直徑公差的選用125
9.2.4 圓錐的表面粗糙度126
9.2.5 未注公差角度的極限偏差126
9.3 圓錐的檢測126
9.3.1 直接測量法126
9.3.2 間接測量法127
習題127

10 螺紋的公差及測量128
10.1 概述128
10.1.1 螺紋的分類128
10.1.2 普通螺紋的基本幾何參數128
10.1.3 普通螺紋幾何參數誤差對互換性的影響129
10.2 普通螺紋的公差與配合標準132
10.2.1 螺紋的公差等級132
10.2.2 螺紋的基本偏差133
10.2.3 螺紋的旋合長度133
10.2.4 螺紋精度的選擇135
10.2.5 螺紋的表面粗糙度135
10.2.6 螺紋的標注135
10.2.7 應用實例136
10.3 梯形螺紋公差136
10.3.1 概述136
10.3.2 梯形螺紋的公差137
10.3.3 旋合長度137
10.3.4 梯形螺紋精度與公差帶選用139
10.3.5 梯形螺紋的標記139
10.4 螺紋測量140
10.4.1 綜合檢驗140
10.4.2 單項測量141
習題141

11 圓柱齒輪傳動的公差及檢測142
11.1 圓柱齒輪傳動的基本要求142
11.2 齒輪的主要加工誤差及分類142
11.2.1 齒輪的加工誤差來源143
11.2.2 齒輪加工誤差的分類143
11.3 漸開線齒輪誤差評定參數及檢測144
11.3.1 影響運動準確性的誤差評定參數及檢測144
11.3.2 影響傳動平穩性的誤差評定參數及檢測148
11.3.3 影響載荷分布均勻性的誤差評定參數及檢測154
11.3.4 影響齒輪副側隙的誤差評定參數及檢測156
11.3.5 齒輪副的誤差項目及檢測157
11.4 漸開線圓柱齒輪精度及標注159
11.4.1 齒輪精度等級的劃分159
11.4.2 齒輪精度在圖紙上的標注159
11.5 漸開線圓柱齒輪精度等級的選擇160
11.5.1 齒輪精度等級的選擇方法160
11.5.2 齒輪檢驗項目的選擇161
11.5.3 齒輪副側隙及齒厚極限偏差的確定161
11.5.4 齒坯精度的確定163
11.5.5 綜合舉例163
習題166

12 尺寸鏈167
12.1 尺寸鏈的基本概念167
12.1.1 尺寸鏈的含義及特性167
12.1.2 尺寸鏈的組成168
12.1.3 尺寸鏈分類168
12.1.4 尺寸鏈計算的類型及方法169
12.2 用極值法解尺寸鏈170
12.2.1 解尺寸鏈的步驟170
12.2.2 極值法基本公式171
12.2.3 工藝尺寸鏈計算171
12.2.4 裝配尺寸鏈計算172
習題173

實訓指導書174
實訓1 內、外徑及長度的測量174
實訓1.1 使用游標類和螺旋測微類量具174
實訓1.2 用內徑百分表測量孔徑177
實訓1.3 用游標卡尺和千分尺測量軸徑179
實訓1.4 用立式光學計測量塞規180
實訓2 幾何誤差的檢測181
實訓2.1 直線度、平面度誤差的測量(形狀公差)181
實訓2.2 圓度、圓柱度誤差的測量(形狀公差)182
實訓2.3 平行度與垂直度誤差的測量(定向位置公差)183
實訓2.4 位置度、同軸度誤差的測量(定位位置公差)183
實訓2.5 圓跳動、全跳動的測量(跳動位置公差)184
實訓3 表面粗糙度的檢測185
實訓3.1 用樣板比較法確定表面粗糙度185
實訓3.2 用雙管顯微鏡測量表面粗糙度(光切法)185
實訓4 螺紋的檢測189
實訓4.1 用螺紋千分尺測量螺紋中徑189
實訓4.2 用三針法測量螺紋中徑190
實訓4.3 用工具顯微鏡測量外螺紋的各項參數191
實訓5 角度與錐度的檢測192
實訓5.1 用角度規測量角度誤差192
實訓5.2 用正弦規測量圓錐誤差193
實訓6 齒輪的檢測195
實訓6.1 用齒輪徑向圓跳動檢查儀測量齒輪的徑向圓跳動195
實訓6.2 用齒厚游標卡尺測量齒輪的弦齒厚196
實訓6.3 用齒輪雙面嚙合綜合檢查儀測量齒輪徑向綜合誤差196
實訓7 精度設計197
實訓7.1 軸的精度設計197
實訓7.2 滾動軸承配合的精度設計198
實訓7.3 齒輪精度設計199
參考文獻200

通常正計算又稱為校核計算，反計算和中間計算又稱為設計計算。
（2）計算方法
據不同的產品設計要求、結構特征、精度等級、生產批量與互換性程度，可采用的尺寸鏈的計算方法有三種：極值法、概率法及其他方法。
?極值法——完全互換法從尺寸鏈各環的最大與最小極限尺寸出發進行尺寸鏈計算，不考慮各環實際尺寸的分布情況。用此方法計算出來尺寸加工各組成環，裝配時各組成環不需挑選或輔助加工，裝入後即能達到封閉環的公差要求。
?概率法——大數互換法零件在批量生產中，加工所得尺寸符合正態分布規律，即尺寸出現在極值的情況是少數，大部分尺寸出現在平均尺寸附近，極值法雖然能實現完全互換，但往往不經濟。
概率法也稱大數互換法，就是按正態分布規律進行尺寸鏈計算。按此方法，在相同封閉環條件下，可使組成環的公差擴大，獲得良好的經濟效益，常用于大批量生產中。
?其他方法——如果產品的裝配精度要求很高，則其封閉環公差要求很小，用完全互換法和概率法算出的組成環的公差將更小，加工變得很不經濟甚至難以實現。故需通過某些補償措施來解決。常用的方法有分組裝配法、修配法和調整法。