公差配合與測量(第三版)（簡體書）

本書采用*新的國家標準，介紹新國家標準的規定及應用。根據高職高專的教學特點及市場人才的知識需求，本書對教學內容進行了精簡。全書共分為10章，主要內容包括：緒論，光滑圓柱體結合的公差與配合，幾何公差及其誤差，表面粗糙度及其評定，測量技術基礎，滾動軸承的互換性，鍵和花鍵的互換性，螺紋結合的互換性，圓柱齒輪傳動的互換性，尺寸鏈。本書概念清晰，內容緊湊，結合實際，重視應用。各章均有例題、習題及相關公差表格，以滿足教學需要。

本書可作為普通高等院校、高職高專機電一體化、數控技術與現代模具等專業的教材，也可供其他行業的工程人員及計量、檢測人員等參考。

目錄

第1章緒論1

1.1互換性的意義與作用1

1.1.1互換性的概念1

1.1.2互換性的作用2

1.1.3互換性的種類2

1.2公差與配合的發展簡述3

1.3標準化與優先數系4

1.3.1標準與標準化4

1.3.2優先數系5

1.4本課程的性質和特點6

1.4.1本課程的性質及任務6

1.4.2本課程的特點7

1.4.3本課程的學習方法7

1.5習題8

第2章光滑圓柱體結合的

公差與配合9

2.1概述9

2.2公差與配合的基本術語及定義9

2.2.1有關“尺寸”的術語及

定義9

2.2.2有關“偏差”“公差”的

術語及定義11

2.2.3公差帶圖13

2.2.4有關“配合”的術語及

定義14

2.3標準公差系列17

2.3.1公差單位17

2.3.2公差等級18

2.3.3公稱尺寸分段及標準

公差表19

2.4基本偏差系列20

2.4.1基本偏差的意義及其代號20

2.4.2軸的基本偏差21

2.4.3孔的基本偏差23

2.4.4孔、軸公差帶和配合的

表示29

2.5國標規定的常用公差與配合29

2.5.1常用尺寸段的孔、

軸公差帶29

2.5.2常用尺寸段的

公差與配合30

2.6常用尺寸段公差與配合的選用31

2.6.1基準制的選擇31

2.6.2公差等級的選擇32

2.6.3配合的選擇35

2.7線性尺寸的一般公差39

2.7.1線性尺寸一般公差的概念39

2.7.2有關國標規定40

2.7.3線性尺寸的一般表示方法40

2.8習題41

第3章幾何公差及其誤差43

3.1概述43

3.1.1基本概念43

3.1.2幾何公差的項目及符號44

3.1.3幾何公差的標注45

3.1.4幾何公差的公差帶49

3.2控制形狀的幾何公差和誤差49

3.2.1一般的形狀公差50

3.2.2線輪廓度或面輪廓度公差52

3.3控制位置的幾何公差和誤差54

3.3.1方向公差54

3.3.2位置公差57

3.3.3跳動公差59

3.4公差原則62

3.4.1獨立原則63

3.4.2包容要求63

3.4.3最大實體要求65

3.4.4最小實體要求68

3.4.5可逆要求69

3.5幾何公差的選擇71

3.5.1公差項目的選擇71

3.5.2公差原則的確定72

3.5.3幾何公差值的確定73

3.6習題77

第4章表面粗糙度及其評定82

4.1表面粗糙度評定參數及數值82

4.1.1表面粗糙度對機械性能的

影響82

4.1.2基本術語83

4.1.3評定參數85

4.1.4評定參數的數值88

4.2表面粗糙度符號及標注89

4.2.1表面粗糙度符號89

4.2.2表面粗糙度在圖樣上的

標注92

4.3表面粗糙度參數值的選擇92

4.3.1表面粗糙度參數的選擇92

4.3.2表面粗糙度參數值的確定93

4.4表面粗糙度的評定96

4.5習題97

第5章測量技術基礎98

5.1概述98

5.1.1長度基準98

5.1.2測量方法100

5.1.3測量器具100

5.1.4測量條件101

5.2測量誤差和數據處理101

5.2.1測量誤差的分類101

5.2.2測量精度102

5.2.3數據處理102

5.3光滑工件尺寸的檢測103

5.3.1測量器具的選擇103

5.3.2光滑極限量規108

5.4習題114

第6章滾動軸承的互換性115

6.1概述115

6.2滾動軸承精度等級及應用115

6.2.1滾動軸承的精度115

6.2.2滾動軸承各精度應用情況116

6.3滾動軸承內、外徑的公差帶117

6.3.1滾動軸承的公差117

6.3.2滾動軸承公差帶的特點120

6.4滾動軸承配合及選擇121

6.4.1滾動軸承配合選擇的

基本原則121

6.4.2滾動軸承的公差帶123

6.4.3滾動軸承配合表面的

其他技術要求126

6.5習題128

第7章鍵和花鍵的互換性130

7.1概述130

7.2單鍵聯結的公差與配合131

7.2.1尺寸的公差與配合131

7.2.2鍵和鍵槽的幾何公差及

表面粗糙度135

7.2.3單鍵的檢測135

7.3矩形花鍵聯結的公差與配合136

7.3.1矩形花鍵的定心方式136

7.3.2矩形花鍵的公差與配合137

7.3.3矩形花鍵的圖樣標注139

7.3.4花鍵的檢測139

7.4習題140

第8章螺紋結合的互換性141

8.1概述141

8.1.1螺紋的種類及使用要求141

8.1.2螺紋的基本牙型和

幾何參數141

8.2普通螺紋的公差與配合144

8.2.1普通螺紋的公差等級144

8.2.2螺紋的基本偏差146

8.2.3極限偏差147

8.2.4旋合長度147

8.2.5螺紋的公差帶及其選用148

8.2.6螺紋在圖樣上的標注149

8.2.7螺紋測量150

8.3梯形螺紋公差151

8.3.1梯形螺紋的基本尺寸151

8.3.2梯形螺紋公差152

8.3.3螺紋標記153

8.4習題154

第9章圓柱齒輪傳動的互換性155

9.1概述155

9.2單個齒輪評定指標156

9.2.1齒距偏差156

9.2.2齒廓偏差157

9.2.3螺旋線偏差158

9.2.4切向綜合偏差159

9.2.5徑向綜合偏差160

9.2.6徑向跳動161

9.3影響齒輪副的評定指標161

9.3.1齒輪副的中心距偏差fα161

9.3.2軸線的平行度偏差161

9.3.3齒輪副的接觸斑點162

9.3.4齒輪副的側隙162

9.4漸開線圓柱齒輪的精度標準164

9.4.1齒輪精度等級及其選擇164

9.4.2齒輪檢驗項目的選擇及

公差值確定165

9.4.3齒輪副側隙172

9.4.4齒輪副精度173

9.4.5齒坯精度174

9.4.6齒輪精度的標注177

9.4.7齒輪精度設計177

9.5習題180

第10章尺寸鏈182

10.1尺寸鏈的基本概念182

10.1.1尺寸鏈的定義及特點182

10.1.2尺寸鏈的基本術語和

分類183

10.2尺寸鏈的計算185

10.2.1尺寸鏈計算的基本內容185

10.2.2完全互換法計算尺寸鏈185

10.2.3計算尺寸鏈的其他方法189

10.3習題191

參考文獻194

第2章光滑圓柱體結合的公差與配合

本章的學習目的是掌握公差與配合的一般規律，為合理選擇尺寸公差與配合、學習其他典型零件的公差與配合打下基礎。學習的主要內容為：理解尺寸公差有關的基本術語及定義，明確尺寸公差帶的特點；掌握選用尺寸公差等級及其數值的原則和方法；學會尺寸公差在圖樣上的表達方法。

2.1概述

由于各種因素的影響，如機床精度的限制、刀具刃磨角度的誤差、工藝系統剛性較差等，在加工過程中，零件的尺寸、形狀、微觀幾何形狀(表面粗糙度)以及相互位置等幾何量總會存在一定的誤差。為了滿足互換性要求，使相同規格的零部件的幾何參數接近一致，必須控制加工誤差。

如何控制加工誤差，大致體現在兩個方面：①在設計時，規定一定的公差(即允許零件幾何參數的變動量)來控制加工誤差；②在加工時和加工后控制加工誤差是根據設計時規定的公差，選擇合理的加工方法和按設計要求進行合理的測量。

為了能保證零部件的互換性要求，設計者應當使產品達到一定的要求和標準規定，選用國家標準規定的公差數值，不能任意規定或只憑計算確定公差數值。

圓柱體結合的公差與配合是機械工程方面重要的基礎標準，它不僅適用于圓柱體，也適用于其他結合中由單一尺寸確定的部分。目前我國使用的“極限與配合”的標準包括：《極限與配合第1部分：公差、偏差和配合的基礎》(GB/T1800.1—2009)、《極限與配合第2部分：標準公差等級和孔、軸的極限偏差表》(GB/T1800.2—2009)、《極限與配合公差帶和配合的選擇》(GB/T1801—2009)、《一般公差未注公差的線性和角度尺寸的公差》(GB/T1804—2000)。

2.2公差與配合的基本術語及定義

2.2.1有關“尺寸”的術語及定義

1.孔、軸

孔：主要指圓柱體內表面，也包括其他內表面中由單一尺寸確定的部分。

軸：主要指圓柱形外表面，也包括其他外表面中由單一尺寸確定的部分。

根據定義可以看出圖2.1中，A、d2、d3、d4應當視為“軸”，而B、d1應視為“孔”。從加工過程看，越加工越大的尺寸是孔尺寸，越加工越小的尺寸是軸尺寸。從裝配關系看，凡有包容與被包容關系的兩者，前者為孔，后者為軸。

圖2.1孔與軸的示意圖

2.尺寸

尺寸是指用特定單位表示線性尺寸和角度尺寸的數值。線性尺寸是指長度值，包括直徑、半徑、寬度、深度、高度和中心距等。在機械制圖中圖樣上的線性尺寸的特定單位為mm。角度尺寸表示角度值，單位為度(°)，分(′)，秒(″)。

本章所說的尺寸一般情況下表示長度量。

3.公稱尺寸

公稱尺寸是指設計給定的尺寸。它是設計時根據使用要求，通過計算或根據經驗確定的尺寸。通常應按標準選取，以減少定值刀具、量具、夾具等的規格。

公稱尺寸是計算極限尺寸和極限偏差的起始尺寸，公稱尺寸應標注在圖樣中。孔的公稱尺寸用D表示，軸的公稱尺寸用d表示。

4.極限尺寸

極限尺寸是指允許尺寸變化的兩個界限值。其中較大的一個稱為上極限尺寸，孔、軸的上極限尺寸分別用Dmax、dmax表示；較小的一個稱為下極限尺寸，孔、軸的下極限尺寸分別用Dmin、dmin表示，如圖2.2所示。

5.提取組成要素的局部尺寸

提取組成要素是按規定方法，由實際要素提取有限數目的點所形成的實際要素的近似替代。而提取組成要素上兩對應點之間的距離統稱為提取組成要素的局部尺寸，為方便可簡稱為提取要素的局部尺寸。

圖2.2極限尺寸

由于存在測量誤差，局部尺寸非尺寸的真值；又由于存在形狀誤差，零件的同一表面上的不同部位，其局部尺寸往往并不相等。孔、軸的提取要素局部尺寸分別用Da、da表示。

6.最大實體狀態和最大實體尺寸

當提取要素的局部尺寸處處位于極限尺寸之內且使其具有實體最大時的狀態稱為最大實體狀態(MMC)。確定要素最大實體狀態的尺寸為最大實體尺寸(MMS)。孔、軸的最大實體尺寸分別用DM、dM表示。根據定義可知，最大實體尺寸是孔的下極限尺寸或軸的上極限尺寸。

7.最小實體狀態和最小實體尺寸

當提取要素的局部尺寸處處位于極限尺寸之內且使其具有實體最小時的狀態稱為最小實體狀態(LMC)。確定要素最小實體狀態的尺寸為最小實體尺寸(LMS)。孔、軸的最小實體尺寸分別用DL、dL表示。根據定義可知，最小實體尺寸是孔的上極限尺寸或軸的下極限尺寸。