互换性作业参考答案.docx
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互换性作业参考答案
第一章绪论
1-1．什么叫互换性为什么说互换性已成为现代机械制造业中一个普遍遵守原则列举互换性应用实例。
（至少三个）。
答：
（1）互换性是指机器零件（或部件）相互之间可以代换且能保证使用要求的一种特性。
（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）列举应用实例如下：
a、自行车的螺钉掉了，买一个相同规格的螺钉装上后就能照常使用。
b、手机的显示屏坏了，买一个相同型号的显示屏装上后就能正常使用。
c、缝纫机的传动带失效了，买一个相同型号的传动带换上后就能照常使用。
d、灯泡坏了，买一个相同的灯泡换上即可。
1-2按互换程度来分，互换性可分为哪两类它们有何区别各适用于什么场合
答：
（1）按互换的程来分，互换性可以完全互换和不完全互换。
（2）其区别是：
a、完全互换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，仅同一组内零件有互换性，组与组之间不能互换。
b、当装配精度要求较高时，采用完全互换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，可适当降低零件的制造精度，使之便于加工，成本降低。
（3）适用场合：
一般来说，使用要求与制造水平，经济效益没有矛盾时，可采用完全互换；反之，采用不完全互换。
1-3．什么叫公差、检测和标准化它们与互换性有何关系
答：
（1）公差是零件几何参数误差的允许范围。
（2）检测是兼有测量和检验两种特性的一个综合鉴别过程。
（3）标准化是反映制定、贯彻标准的全过程。
（4）公差与检测是实现互换性的手段和条件，标准化是实现互换性的前提。
1-4．按标准颁布的级别来分，我国的标准有哪几种
答：
按标准颁布的级别来分，我国标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。
1-5．什么叫优先数系和优先数
答：
（1）优先数系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）优先数是指优先数系中的每个数。
1-6．代号“GB321-1980”、“JB179-1983”和“ISO”各表示什么含义
答：
它们表示的含义是：
（1）GB321—1980
∣∣∣
国文年
家件代
标号
准
（2）JB179—1983
∣∣∣
机文年
械件代
工号
业
部
标
准
（3）ISO——国际标准化组织
1-7．下面两列数据属于哪种系列公比为多少
（1）机床主轴转速为200，250，315，400，500，630，、、、单位r/min
（2）表面粗糙度R的基本系列为,,,,,、、、，单位为um。
答：
（1）基本系列R10，公比为
。
（2）派生系列，公比为2。
1-8．判断结果如下：
（1）不经挑选，调整和修配就能相互替换，装配的零件，装配后能满足使用性能要求，就是具有互换性的零件。
（√）
（2）互换性原则中适用于大批量生产。
（╳）
（3）为了实现互换性，零件的公差应规定得越小越好。
（╳）
（4）国家标准中，强制性标准是一定要执行的，而推荐性标准执行与否无所谓。
（╳）
（5）企业标准比国家标准层次低，在标准要求上可稍低于国家标准。
（╳）
（6）厂外协作件要求不完全互生产。
（╳）
（7）装配时需要调整的零、部件属于不完全互换。
（√）
（8）优先数系包含基本系列和补充系列，而派生系列一定是倍数系列。
（╳）
（9）产品的经济性是由生产成本唯一决定的。
（╳）
（10）保证互换的基本原则是经济地满足使用要求。
（√）
第二章测量技术基础
2-1测量的实质是什么一个完整的测量过程包括哪几个要素
答：
（1）测量的实质是将被测几何量L与作为计量单位的标准量E进行比较，从机时获得两面三刀者比什q的过程，即L/E=q,或L=Eq。
（2）一个完整的测量过程包括被测对象，计量单位、测量方法和测量精度四个要素。
2-2量块的作用是什么其结构上有何特点
答：
（1）量块的作用是，a、用于计量器具的校准和鉴定；b、用于精密设备的调整、精密划线和精密工件的测量；c、作为长度尺寸传递的实物基准等。
（2）其结构上的特点是：
量块通常制成长方形六面体，它有两个相互平行的测量面和四个非测量面；测量面的表面非常光滑平整，具有研合性，两个测量面间具有精确的尺寸。
量块上标的尺寸称为量块的标称长度ln。
当ln<6mm的量块可在上测量面上作长度标记，ln>6mm的量块，有数字的平面的右侧面为上测量面；尺寸小于10mm的量块，其截面尺寸为；尺寸大于10mm至1000mm的量块截面尺寸为35mm×9mm。
2-3量块分等、分级的依据各是什么在实际测量中，按级和按等使用量块有何区别
答：
（1）量块分系的依据是量块测量的不确定度和量块长度变动量的允许值来划分的。
量块分级主要是根据量块长度极限偏差±te和量块长度变支量的最大允许值tv来划分的。
（2）区别是：
量块按“级”使用时，是以量块的标称长度作为工作尺寸。
该尺寸包含了量块的制造误差，制造误差将被引入到测量结果中去，但固不需要加修正值，故使用较方便。
量块按“系”使用时，是以量块栏定书列出的实例中心长度作为工作尺寸的，该尺寸排除了量块的制造误差，只包含栏定时较小的测量误差。
量块按“系”使用比按“级”使用的测量精度高。
2-4说明分度间距与分度值；示值范围与测量范围；示值误差与修正值有何区别
答：
其区别如下：
（1）分度间距（刻度间距）是指计量器具的刻度标尺或度盘上两面三刀相邻刻线中心之间的距离，般为1-2.5mm;而分度值（刻度值）是指计量器具的刻度尺或度盘上相邻两刻线所代表的量值之差。
（2）示值范围是指计量器具所显示或指示的最小值到最大值的范围；而测量范围是指在允许的误差限内，计量器具所能测出的最小值到最大值的范围。
（3）示值误差是指计量器具上的示值与被测量真值的代数差；而修正值是指为消除系统误差，用代数法加到未修正的测量结果上的值。
修正值与示值误差绝对值相等而符号相反。
2-5测量误差按其性质可分为哪几类测量误差的主要来源有哪些
答：
（1）测量误差按其性质来分，可分为系统误差，随机误差和粗大误差。
（2）测量误差的方要来源：
a、计量器具误差；b、标准件误差；c、测量方法误差；d、测量环境误差；e、人员误差。
2-6试从83块一套的量块中，组合下列尺寸：
,65.365mm。
答：
组合如下：
（1）、、、、、、、、、所需尺寸
、、、、、、、、、第一块量块的尺寸
————
、、、、、、、、、第二块量块的尺寸
——————
40、、、、、、、、、第三块量块的尺寸
即48.98mm=++40）mm。
（2）、、、、、、、、、所需尺寸
、、、、、、、、、第一块量块的尺寸
—————————
、、、、、、、、、第二块量块的尺寸
即10.56mm=+mm
（3）、、、、、、、、、所需尺寸
、、、、、、、、、第一块量块的尺寸
——————
、、、、、、、、、第二块量块的尺寸
———————
、、、、、、、、、第三块量块的尺寸
———————
60、、、、、、、、、第四块量块的尺寸
即65.365mm=+++60）mm
2-7某仪器在示值为20mm处的校正值为-0.002mm,用它测工件时,若读数正好为20mm,工件的实际尺寸为多少
解:
工件的实际尺寸为:
20+=19.998mm。
2-8某一测量范围为0~25mm的外千分尺，当活动测杆与测,可靠接触时,其读数为+0.02mm,若用比千分尺测工件尺寸,读数为10.95mm,其修正后的测量结果.
解：
因示值误差为+0.02mm,则其修值为-0.02mm。
修正后的测量结果是：
+=10.93mm。
2-9用两种方法分别测两个尺寸,它们的真值L1=50mm,L2=80mm,若测得值分别为50.004mm和80.006mm,试问哪种方法测量精度高。
解：
由相对误差计算公式ε=
×100%得：
ε1=
×100%=
×100%=%
ε2=
×100%=
×100%=%
因为ε1>ε2
所以第二种方法测量精度高。
2-10今用公称尺寸为10mm的量块将千分表调零后测量某零件的尺寸，千分表的读数为+15um。
若量块实际上尺寸为10.0005mm,试计算千分表的调零误差和校正值.若不计千分表的示值误差,试求被测零件的实际尺寸。
解：
（1）千分表的调零误差=-0.0005mm=,
（2）校正值为+,
（3）被测零件实际尺寸:
+=10.0155mm。
第三章光滑圆柱体结合的互换性及其检测
3-1判断下列说法是否正确，正确用“T”示出，错误用“F”示出，字母一律写在括号内。
（1）公差是零件尺寸允许的最大偏差。
（╳）
（2）公差通常为正，在个别情况下也可以为负或零。
（╳）
（3）孔和轴的加工精度越高，则其配合精度也越高。
（╳）
（4）配合公差总是大于孔或轴的尺寸公差。
（√）
（5）过渡配合可能有间隙，也可能有过盈。
因此，过渡配合可以是间隙配合，也可以是过盈配合。
（╳）
（6）零件的实际尺寸就是零件的真实尺寸。
（╳）
（７）某一零件的实际尺寸正好等于其基本尺寸，则这尺寸必适合格。
（╳）
（８）间隙配合中，孔的公差带一定在零线以上，轴的公差带一定在零线以下。
（╳）
（９）零件的最大实体尺寸一定大于其最小实体尺寸。
（╳）
（10）基本尺寸一定时，公差值愈大，公差等级愈高。
（√）
（11）不论公差值是否相等，只要公差等级相同，尺寸的精确程度就相同。
（√）
（12）ø75±0.060mm的基本偏差是+0.060mm尺寸公差为0.06mm（╳）
（13）因Js为完全对称偏差，故其上、下偏差相等。
（╳）
（14）基准孔的上偏差大于零,基准轴的下偏差的绝对值等于其尺寸公差。
（√）
（15）ø60
mm.（╳）
（16）因配合的孔和轴基本尺寸相等，故其实际尺寸也相等。
（╳）
（17）由于零件的最大极限尺寸大于最小极限尺寸，所以上偏差绝对值大于下偏差绝对值。
（╳）
（18）尺寸偏差可以正值，负值或零。
（√）
（19）尺寸误差是指一批零件上某尺寸的实际变动量。
（√）
（20）选择公差等级的原则是，在满足使用要求的前提下，尽可能选择较小的公差等级。
（╳）
3-2．什么是基孔制配合与基轴制配合为什么要规定基准制广泛采用基孔制配合的原因何在在什么情况下采用基轴制配合
答：
（1）基孔制配合是指基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度。
而基轴制配合是指基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。
（2）因为国家标准规定的20个公差等级的标准公差和28个基本偏差可组合成543个孔公差带和544个轴公差带。
这么多公差带可相互组成近30万种配合。
为了简化和统一，以利于互换，并尽可能减少定值刀具、量具的品种和规格，无需将孔轴公差带同时变动，只要固定一个，变更另一个，便可满足不同使用性能要求的配合，且获得良好的技术经济效益。
因此，国家标准对孔与轴公差带之间的相互位置关系，规定了两种基准制，即基孔制和基轴制。
（3）因为采用基孔制可以减少定值刀、量具的规格数目，有利于刀量具的标准化、系列化，因而经济合理，使用方便，能以广泛采用基孔制配合。
（4）选择基轴制配合的情况如下：
a、由冷拉棒材制造的零件，其配合表面不经切削加工；b、与标准件相配合的孔或轴；c、同一根轴上（基本尺寸相同）与几个零件孔配合，且有不同的配合性质。
3-3．更正下列标注的错误：
（1）ø80
（2）30
（3）120
（4）ø60
（5）ø80
（6）ø50
（7）ø50H8
解：
更正如下：
（1）ø80
（2）ø30
（3）120±
（4）ø60
（5）ø80
（6）ø50
（7）ø50H8（
）。
3-4．下面三根轴哪根精度最高哪根精度最低
（1）ø70
（2）ø250
（3）ø10
解：
（1）由Th=∣es-ei∣得
Th1=∣es1-ei1∣=∣+（+∣=0.030mm
查表3-2得：
轴的公差系级为IT7。
（2）由Th=∣es-ei∣得
Th2=∣es2-ei2∣=∣-∣=0.029mm
查表3-2得：
轴的公差系级为IT6。
（3）由Th=∣es-ei∣得
Th3=∣es3-ei3∣=∣0-∣=0.022mm
查表3-2得：
轴的公差系级为IT8。
由此观之，第二根轴精度最高，第三根轴轴精度最低。
3-5根据下表给出的数据求空格中应有的数据，并填入空格内
基本尺寸
孔
轴
Xmax或Ymax
Xmin或Ymin
Xav或Yav
Tf
ES
EI
Th
es
ei
Ts
Ø25
+
0
+
+
+
Ø14
+
0
+
+
+
+
Ø45
0
3-6查表解算下表各题，并填入空格内。
项目
配
合
代号
基准制
配合性质
公差代号
公差等级
公差
（µm）
极限偏差
极限尺寸
间隙
过盈
Xav或Yav
Tf
上
下
最大
最小
最大
最小
最大
最小
Ø30
基轴制
过盈配合
孔
P7
IT7
21
-14
-35
略
轴
h6
IT6
13
0
-13
略
Ø20
基轴制
过渡配合
孔
K7
IT7
21
+6
-15
略
+
轴
h6
IT6
13
0
-13
略
Ø25
基孔制
间隙配合
孔
H8
IT8
33
+33
0
略
+
轴
f7
IT7
21
-20
-41
略
3-7．查表确定下列各尺寸的公差带代号
（1）Ø18
（轴）
（2）Ø120
（孔）
（3）Ø50
（轴）（4）Ø65
（孔）
解：
（1）基本偏差es=0基本偏差代号为h，
Ts=es-ei=0-=0.011mm=11um
查表3-2得：
公差等级为IT6
故公差带代号为h6。
（2）基本偏差EI=0基本偏差代号为H，
Th=ES-EI=+=0.087mm=87um
查表3-2得：
公差等级为IT9
故公差带代号为H9。
（3）基本偏差es=查表3-3得基本偏差代号为e，
Ts=es-ei==0.025mm=25um
查表3-2得：
公差等级为IT7
故公差带代号为e7。
（4）基本偏差ES=+查表3-4得基本偏差代号为M，
Th=ES-EI=+=0.046mm=46um
查表3-2得：
公差等级为IT8
故公差带代号为M8。
3-8.有一孔,轴配合为过渡配合,孔尺寸为Ø80
mm,轴尺寸为Ø80±0.015mm,求最大间隙和最大过盈;画出配合的孔,轴公带图。
解：
最大间隙Xmax=ES-ei=+mm=+0.061mm
最大过盈Ymax=EI-es=0-（+mm=-0.015mm
3-9.有一组相配合的孔和轴为Ø30
作如下几种计算并填空:
查表得N8=（
）,h7=（
）
（1）孔的基本偏差是,轴的基本偏差是___0______.
（2）孔的公差为,轴公差为.
（3）配合的基准制是___基轴制____;配合性质是_过渡配合________.
（4）配合公差等于.
（5）计算出孔和轴的最大,最小实体尺寸.
解：
孔的最大实体尺寸：
DM=Dmin=ø30+=ø29.964mm
孔的最小实体尺寸：
DL=Dmax=ø30+=ø29.9997mm
轴的最大实体尺寸：
dm=dmax=d+es=ø30+0=ø30.0mm
轴的最小实体尺寸：
dl=dmin=d+ei=ø30+=ø29.979mm
3-10.在某配合中,已知孔的尺寸标准为Ø20
Xmax=+0.011mm,Tf=0.022mm,求出轴的上,下偏差及其公差带代号.
解：
Th=ES-EI=+=0.013mm
因为Tf=Th+Ts
所以Ts=Tf-Th=0.009mm查表3-2提：
轴的公差等级为IT5。
因为：
Xmax=ES-ei
所以：
ei=ES-Xmax=+0.002mmes=Ts+ei=+=+0.011mm
查表3-3得轴的基本偏差代号为R。
ø20k5（
）。
3-11．基本尺寸为ø50mm的基准孔和基准轴相配合,孔轴的公差等级相同,配合公差Tf=78um,试确定孔、轴的极限偏差，并与成标注形式。
解：
因为Tf=Th+Ts且Th=Ts
所以Tf=2Th=2Ts则Th=Ts=
=
um=39um
又因为基准孔的EI=0，基准轴的es=0,
所以ES=Th+EI=39+0=+39um
Ei=es-Ts=0-39=-39um
写成标注形式为孔：
ø50（
）mm
轴：
ø50（
）mm
3-12画出Ø15Js9的公差带图，并该孔的极限尺寸，极限偏差，最大实体尺寸和最小实体尺寸。
（已知基本尺寸为15mm时，IT9=43um）
解：
因为Js是对称偏差，且IT9的公差值为43um是奇数
所以ES=-EI=
=
=+21um
写成尺寸标注形式为：
ø50±0.021mm
Dmax=D+ES=ø15+=ø15.021mm
Dmin=D+EI=ø=ø14.979mm
ES=+0.021mm
EI=-0.021mm
Dm=Dmin=ø14.979mm
Dl=Dmax=ø15.021mm
画出公差带图：
3-13．已知ø40M8（
），求ø40H8/h8的极限间隙或极限过盈。
解：
IT8基本尺寸为ø40的公差值Th=ES-EI=+=0.039mm
ø40H8基准孔的EI=0，ES=Th=+0.039mm
ø40h8基准轴的es=0,ei=-Ts=-0.039mm
极限间隙：
Xmax=ES-ei=+=+0.078mm
Xmin=EI-es=0-0=0mm
3-14略
3-15．已知基本尺寸为ø40的一对孔、轴配合，要求其配合间隙为41~116，试确定孔与轴的配合代号，并画出公差带图。
解：
（1）选择基淮制
因为没有特殊要求，所以选用基孔制配合，基孔制配合EI=0。
（2）选择孔，轴公差等级
由式（3-10）得，Tf=Th+Ts=∣Xmax-Xmin∣,根据使用要求，配合公差Tf´=∣X´max-X´min∣=∣116-41∣=75um,即所选孔轴公差之和Th+Ts应最接近T´f而不大于T´f。
查表3-2得：
孔和轴的公差等级介于IT7和IT8之间，取孔比轴大一级，故选为IT8级，Th=39um,轴为IT7级，Ts=25um,划配合公差Tf=Th+Ts=39+25=64um小于且最接近于75um。
因此满足使要求。
（3）确定孔，轴公差带代号
因为是基孔制配合，且孔的标准公差等级为IT8级，所以孔的公差带代号为ø40H8（
）
又因为是间隙配合，
Xmin=EI-es=0-es=-es
由已知条件X´min=+41um则es´=-41um
即轴的基本偏差es应最接近于-41um。
查表3-3，反轴的基本偏差不e，es=-50um,则ei=es-Ts=-50-25=-75um
所以轴的公差带代号为ø40e7（
）mm
确定的孔与轴配合代号为
（4）验算设计结果
Xmax=ES-ei=+=+0.114mm=+114um
Xmin=EI-es=+0-=+0.050mm=+50um
它们介于41~116之间，设计合适。
画出公差带图如下：
3-16.设有一基本尺寸为ø110的配合，经计算，为保证连接可靠，其过盈不得小于40um；为保证装配后不发生塑性变形，其过不得大于110um。
若已决定采用基轴制，试确定此配合的孔、轴公差带代号，并画出公差带图。
解：
由题设要求为基轴制配合，则es=0
选择孔、轴公差等级
由Tf=Th+Ts=|Ymin-Ymax|,据使用要求配合公差T´f=|Y´min-Y´max|
即Tf´=|-40-（-110）|=70μm，即所选孔、轴公差之和Th+Ts应最接近Tf´而不大于它。
查表3-2得：
孔和轴的公差等级介于IT7和IT6之间，取孔比轴大一级，故选为IT7级，Th=35μm，轴为IT6级，Ts=22μm，即配合公差Tf=Th+Ts=35+22=57μm小于且最接近于Tf´（70μm）。
因此，满足使用要求。
确定孔、轴公差带代号
因为是基轴制配合，且轴的标准公差等级为IT6级，所以轴的公差带代号为φ110h6（
）
又因为是过盈配合，Ymin=ES-ei
由已知条件Y´min=-40μm,则ES´=Y´min+ei=-40+（-22）=-60μm
即孔的基本偏差ES应最接近于-62μm。
查表3-4，取
基本偏差为S，ES=-79+Δ=-79+13=-66μm，
则EI=ES-Th=-66-35=-101μm
所以孔的公差带代号为φ110S7（
）
4）验算设计结果
Ymax=EI-es==-0.101mm
Ymix=ES-ei==-0.044mm
它们介于-40μm~-110μm之间
3-17用通用计量器具检测ø40K7E孔，试确定验收极限并选择计量器具。
解：
确定安全裕度A
该工件公差T=0.025mm,公差等级为IT7，
A=（1/10）T，故A=0.0025mm。
确定验收极限
因为此工件遵守包容原则，故其验收极限应按方式一（内缩的验收极限）来确定。
上验收极限=最大极限尺寸减去-A
下验收极限=最小极限尺寸加工+A
因φ40K7的基本偏差上偏差ES=-2+9=+7μm（表3-4）
即EI=ES-Th=+7-25=-18μm
φ40K7（
）
故上验收极限=40+（+）=40.0045mm
下验收极限=40+（）+=39.9845mm
选择计量器具
查表3-14，优先选用工档，计量器具不确定度允许值工档u=μm=0.0023mm。
查表3-16，分度值为的比较仪的测量不确定度为0.0018mm,
因为u1所以，选用分度值为的比
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