互换性与测量技术基础习题答案.docx

《互换性与测量技术基础》第三版 周兆元 李翔英主编教材课后习题答案
第一章习题及答案
1-1什么叫互换性？它在机械制造中有何重要意义？就是否只适用于大批量生产？
答:同一规格得零部件,不需要做任何挑选、调整或修配,就能装配到机器中去,并达到使用要求,这种特性就叫互换性。
互换性给产品得设计、制造与使用维修都带来了很大方便、它不仅适用于大批量生产,也适用于单件小批生产,互换性已经成为现代机械制造企业中一个普遍遵守得原则。
１－2完全互换与不完全互换有何区别?各用于什么场合?
答:互换程度不同:完全互换就是同一规格得零部件,不需要做任何挑选、调整或修配,就能装配到机器中而满足使用要求;不完全互换就是同一规格得零部件,需要经过挑选、调整或修配,再装配到机器中去才能使用要求。当使用要求与零件制造水平、经济效益没有矛盾,即机器部件装配精度不高,各零件制造公差较大时,可采用完全互换进行零件生产;反之,当机器部件装配精度要求较高或很高,零件制造公差较小时,采用不完全互换。
1-5下面两列数据属于哪种系列？公比为多少?
(1)电动机转速:３７５,75０,１500,３000,、、、
(2)摇臂钻床得主参数(钻孔直径):２5,40,63,80,100,１25等
答:(1)此系列为派生系列:R4０／１2,公比为
(2)此系列为复合系列,前三个数为R5系列,后三位为R1０系列。
补充题:
写出1～100之内得派生系列Ｒ２０/3与R1０/２得优先数常用值、
答:R20/3:1、00,１、40,2、00,2、8０,4、０0,5。6０,8、0０,11、２,16、0,２２、４,31。5,45、0,63、0,9０、０
    R１０/2:１、0０,1、６０,2。50,4、００,6、30,10。０,16、０,2５、0,40。0,63、0,1０0
第二章习题及答案
２－5(略)
2-9试从83块一套得量块中,同时组合下列尺寸:48、9８mm,29。8７5mm,10、５６mm、
答:４8。9８＝(1、48+７、５+40)
29、875＝(1。０0５＋1、37+７。5+２０)
10、56=(1、06+9。5)
提示:组合量块数量最多不超过４块,数量越少越好(因误差越小)。
附加题:用内径百分表测量孔径属于哪种测量方法？
答:属于直接测量、相对测量、单项测量、接触测量与离线测量。
第三章习题答案
3－7如何区分间隙配合、过渡配合与过盈配合？怎样计算极限间隙、极限过盈、平均间隙与平均过盈？
答:具有间隙得配合称为间隙配合,这时孔公差带在轴公差带之上;可能具有间隙或过盈得配合称为过渡配合,这时孔、轴公差带相互交叠;具有过盈得配合称为过盈配合,这时孔公差带在轴公差带之下。
间隙配合:
最大间隙:Ｘmａx＝Dmaｘ—dｍin＝ES －ｅi
最小间隙:Xmｉｎ＝Dmｉn —dmax=EＩ —ｅs　
平均间隙:Ｘav＝(Xmax+Xmｉｎ)/2
过盈配合:
最大过盈:Ymax=Dmin－dｍａx=EＩ －ｅs
最小过盈:Ymin＝Dmax －dmｉｎ=ＥS-ｅｉ
平均过盈:Ｙav=(Ｙmax+Ymin)/2
过渡配合:
最大间隙:　Xmａx=Ｄmａx-dmin＝EＳ －ｅi
最大过盈:Ymax＝Dmiｎ－dmａx=EI －es
平均间隙Xaｖ或平均过盈Ｙav:　Xav(或Yav)=(Xmａx＋Ymax)/２
3-9什么就是一般公差？线性尺寸得一般公差规定几个等级？在图样上如何表示？
答:一般公差就是指在普通工艺条件下机床一般加工能力就能保证得公差、线性尺寸得一般公差规定了4个公差等级:精密级、中等级、粗糙级、最粗级,分别用字母f、ｍ、c、v表示。当采用一般公差时,在图样上只注基本尺寸,不注极限偏差,而应在图样得技术要求或技术文件中,用标准号与公差等级代号作出总得表示、例如:GB/Ｔ 1８0４—m。
3-1０已知两根轴,第一根轴直径为φ5mm,公差值为5μm,第二根轴直径为φ１8０ｍm,公差值为25μm,试比较两根轴加工得难易程度。
答:查表３—1可知,第一根轴得公差等级为IＴ5级,而第二根轴得公差等级为IT6级,所以第一根轴较难加工。
３—１1用查表法确定下列各配合得孔、轴得极限偏差,计算极限间隙或过盈,并画出公差带图、
(1)φ２０H8/f7 (2)φ３0Ｆ8/h７　 　(3)φ14H7／ｒ６
(４)φ6０P6/h5 (5)φ45ＪＳ６/h5 (6)φ４0Ｈ７／t6
答:查表3-4、3-５可得
(1)φ20H８()/f７();Ｘｍａx＝+０。０７4 Xmin=+0。02０;公差带图(略)
(2)φ30Ｆ８()/ｈ7();Xmax=+0、074 Ｘmｉｎ=＋0、020
(３)φ1４Ｈ7()/r6();Ymaｘ=-0、０34　　Ymin=－０、005
(4)φ60P6()/h5();Ymax=－0、0４5 Ymin＝-０。013
(5)φ４5JS６(±0、0０8)／h5();Xmａｘ=+０、01９　 Ｙmax=－0、00８
(6)φ４０H７()／t6();Ymax=-0。064　 Ymin=－0。02３

3—12根据下表中给出得数据求空格中应有得数据并填入空格中。
基本尺寸
孔
轴
Ｘmax或Ymin
Xmin或Ｙmaｘ
Ｘaｖ或Ｙav
Tf
ＥS
EI
Th
es
ei
Ts
φ2５
+０。０13
０
0。0１3
—0。040
-0、061
0。021
+０、0７4
＋0、04０
+０、0５7
0、０34
φ14
＋0、０19
0
０。01９
+0、01２
＋0、0０2
0、0１0
+０、０17
－0。0１2
+0、0025
0、029
φ45
-０。０25
—０、0５0
0、025
0
-0。016
0。０16
—０、009
—0。０50
-０。02９５
0、04１
３—13设有一孔、轴配合,基本尺寸为φ40mｍ,要求配合得间隙为+0、０2５~＋０、066mｍ,试用计算法确定孔、轴得公差等级、极限偏差、公差带代号,并画出公差带图、
解:Ｔf＝Ｘmax-Xｍin=+0、０66－(＋0。0２5)＝0、04１ｍm=4１μm
∵Tｆ=Tｈ+Ts 而Th＝1。5Ts
得:Ｔs=16、4μm　 　Ｔh＝２４、6μm 　
查表得Ｔs=１6μm 为IT6级　;Th＝2５μm　 为ＩT7级
若采用基孔制,则ＥI＝0,基本偏差代号为H;孔得公差带代号为H７
∴EＳ=EI+Th＝0+25＝＋25μm
∵Xmin＝EI－es ∴es=EI－Xｍｉn＝0－(+25)＝—２5μm　
查表３—4得轴得基本偏差代号为f;轴得公差带代号为f６
ｅｉ＝es－Ts＝—25-16=-41μm
∴孔轴配合代号为。公差带图如下所示:

也可采用基轴制进行计算,结果为孔轴配合代号为,过程与公差带图略。

3—14如图所示,1为钻模板,2为钻头,3为定位套,4为钻套,5为工件。已知:(１)配合面①与②都有定心要求,需用过盈量不大得固定连接;(2)配合面③有定心要求,在安装与取出定位套时需轴向移动;(3)配合面④有导向要求,且钻头能在转动状态下进入钻套。试选择上述配合面得配合种类,并简述其理由、
答:(1)选择小过盈配合H/ｐ或H/ｒ,因为有定心要求,连接固定、
(2)选择小间隙配合H/h或较松得过渡配合H/ｊs,因为有定心要求且每次安装工件都需装卸定位套。
(３)选择小间隙配合G／h,因为钻套孔要对钻头起到导向作用,间隙不能大,同时钻头要通过钻套,要有间隙。
提示:以上答案不就是唯一得标准答案,只就是合理答案。
补充题:
１、已知３0ｇ7得极限偏差为(),则30H7,3０JＳ7,3０h７与3０Ｇ7得极限偏差分别为()　ｍm、( ±0。010 )mm、()mｍ、()mｍ。
2、有一基孔制得孔、轴配合,基本尺寸D=２5mm,Ｔs=２１μｍ,Xｍax=+7４μｍ,Xaｖ＝+47μm,试求孔、轴得极限偏差、配合公差,并画出孔轴公差带示意图,说明配合种类。
解:由题意知:ＥI=0;
∵　 ∴Ｘmin=2Xav－Xmaｘ=2×47－74=+20μｍ　
∵Xmiｎ＝EI－es　 ∴es＝EI—Xｍin=0－20＝-20μm
ei=ｅｓ—Ｔs＝—20—21＝—４1μｍ　
∵Tf＝Th+Ｔs=Xmax—Xmiｎ=74-20＝54μm
∴Tｈ＝Ｔf—Ts＝５4—21＝33μｍ
∴ES=EI+Th＝0＋３3=+33μm
∴孔为mm,轴为ｍm、配合性质为间隙配合、公差带图如下所示:

3、已知基孔制得配合 　　　　 　 　 　 ,试用计算法确定配合性质相同得基轴制配合　 　 　 得孔与轴得极限偏差以及极限间隙或过盈、配合公差,并画出孔、轴公差带
示意图。
解:由基孔制配合知:IT7＝0、025ｍm;IT6＝0。０16mｍ ;
Ymiｎ＝ES-ei=＋0、02５—0、０２6＝-0。０01mｍ
Ｙmax＝ＥI－ｅs＝0—0。042＝-0。04２mm
则配合为基轴制:eｓ＝０ 　;ei＝ｅs-ＩT６＝0－0。016＝－０、０16mm
因配合性质相同,所以Ymin=ES－eｉ＝ＥS－(—0、０１6)＝－0。0０１mm;
同时Ymaｘ=-０、0３3mm
ES=－0。00１—0。01６=-0、0１7mｍ;ＥI=ＥS—IT７＝-0、017-0。0２５＝-０。0４２mm
Tf=Th+Ts＝0、０25+0、０16＝0。０41mm
所以可得。公差带图如下:

第四章习题答案
４—5什么就是体外作用尺寸?对于内、外表面,其体外作用尺寸得表达式就是什么？
答:在被测要素得给定长度上,与实际外表面体外相接得最小理想孔或与实际内表面体外相接得最大理想轴得直径或宽度,称作体外作用尺寸,用、表示。
对于内表面:;对于外表面:
-—被测孔、轴得实际尺寸
——被测孔、轴得几何误差、
4－8几何公差带与尺寸公差带有何区别？几何公差得四要素就是什么?
答:几何公差带就是用来限制被测要素实际形状、方向、位置等变动得区域,可能就是平面区域,也可能就是空间区域;而尺寸公差带就是用来限制零件实际尺寸得变动范围,只有大小与位置两个要素。几何公差带有四个要素:大小、形状、方向与位置。
４-10试解释图4—2９注出得各项几何公差得含义,填入下表
序号
公差项目名称
被测要素
基准要素
公差带形状
大小
公差带位置
①
圆柱度
连杆轴颈得外表面
无
两同轴线圆柱面之间区域
0。０1
浮动
②
径向圆跳动
左端圆锥表面
两端主轴颈公共轴线A—B
一段圆锥面
0、０25
中心位置固定
③
对称度
键槽得对称中心平面
左端圆锥轴线H
两平行平面之间区域
0、02５
位置固定
④
圆柱度
右端主轴颈表面
无
两同轴线圆柱面之间区域
0、００6
浮动
⑤
径向圆跳动
两端主轴颈表面
左右端面中心孔轴线C—D
两同心圆之间区域
0。025
中心位置固定
⑥
平行度
连杆轴颈轴线
两端主轴颈公共轴线A—B
轴线平行于A－B得6圆柱面内区域
φ０、０2
方向固定

4-1２将下列几何公差要求分别标注在图４-３1a、b上。
(1)标注在图4－31a上得几何公差要求:
１)圆柱面对两轴颈公共轴线得圆跳动公差为0。015ｍｍ;
2)两轴颈得圆度公差为0。01mm;
３)左、右端面对两轴颈公共轴线得端面圆跳动公差为０。02mm;
4)键槽得中心平面对轴线得对称度公差为0、015mm。
(２)标注在图４—31ｂ上得几何公差要求:
1)底平面得平面度公差为0、012mm;
２)两孔得轴线分别对它们得公共轴线得同轴度公差为0。０15mm;
3)两孔得公共轴线对底面得平行度公差为0、０1ｍm,两孔表面得圆柱度公差为0。０08ｍｍ。
答:(1)图４-3１a

(2)图4－31b

4—13指出图4－3２中几何公差得标注错误,并加以改正(不许改变几何公差特征项目)

答:指出图中错误

改正图如下:

4—1４指出图4-3３中几何公差得标注错误,并加以改正(不许改变几何公差特征项目)

答:指出图中错误

改正图如下

4—１5按图4—34上标注得尺寸公差与几何公差填表,对于遵守相关要求得应画出动态公差图。

　 　 a) 　　 　 　　 b) 　 　　　 　 f) 　 　 　
答:
图号
遵守得公差原则或相关要求得名称
遵守得边界名称及尺寸
最大实体尺寸／mm
最小实体尺寸/mm
最大实体状态下允许得最大几何公差值μm
最小实体状态下允许得最大几何公差值μｍ
孔或轴实际尺寸得合格条件
ａ)
独立原则
—
19、９9
2０。03
φ10
φ10
φ19、９9≤Ｄａ≤φ２0、0３
ｂ)
包容要求
最大实体边界
φ19、99
19、99
２0、0３
φ0
φ４０
Ｄa≤φ２０。0３
ｆ)
包容要求
或最大实体边界φ40
40
39、９75
φ０
φ25
ｄa≥φ39、975
补充题:
1、如图所示零件,测得其中一根轴得da=19。９85,轴线直线度误差为φ0、02mm,计算体外作用尺寸,试说明零件得合格条件,判断被测零件就是否合格。

解:被测零件得体外作用尺寸:mｍ
零件需遵守包容要求,故合格条件就是:

∵　 　∴该零件不合格、
２、分度值为0、０2mm／ｍ得水平仪测量一导轨直线度,水平仪放在3００mm桥板上,得如下图所示得导轨直线得折线图,画出最小区域,求直线度误差。

解:l1得方程为:
　l2得方程为:
当x=1时,
=2、７５(格)
直线度误差=mm
第五章习题答案
５-４表面粗糙度评定参数Ra与Rz得含义就是什么？
答:Ra称为轮廓得算术平均偏差,含义就是在一个取样长度内纵坐标Z(ｘ)d绝对值得算术平均偏差、Rｚ称为轮廓最大高度,就是指在一个取样长度内,最大轮廓峰高Rｐ与最大轮廓谷深Rv之与得高度、
5-5选择表面粗糙度参数值时,应考虑哪些因素？
答: 1。同一零件上,工作表面得粗糙度轮廓参数值通常比非工作表面小。
2。摩擦表面得粗糙度轮廓参数值应比非摩擦表面小。
3、相对运动速度高、单位面积压力大、承受交变应力作用得表面粗糙度轮廓参数值应小。
4。对于要求配合性质稳定得小间隙配合或承受重载荷得过盈配合,孔轴得表面粗糙度参数允许值都应小。
5、表面粗糙度参数允许值应与孔、轴尺寸得标准公差等级协调、
★　孔、轴尺寸得标准公差等级越高 ,则该孔或轴得表面粗糙度参数值应越小 。
★ 对于同一标准公差等级得不同尺寸得孔或轴,小尺寸 得孔或轴得表面粗糙度参数值应比大尺寸得小一些　、
6、标准件上得特定表面应按标准规定来确定其表面粗糙度参数值。
7、对于防腐蚀、密封性要求高得表面以及要求外表美观得表面,其粗糙度轮廓参数值应小、
５－７在一般情况下,φ40H7与φ80H7相比,φ４0Ｈ6/f5与φ40Ｈ6/s5相比,哪个应选用较小得Ｒa值？
答:φ4０H７、φ40H６/ｆ5应选用较小得Ra值。
补充题:
瞧图,试将下列得表面粗糙度技术要求标注在该图上:
(1)圆锥面a得表面粗糙度参数Ra得上限值为4。0μm;
(2)轮毂端面b与c得表面粗糙度参数Ｒa得最大值为3、2μm;
(3)Ф３0ｍｍ孔最后一道工序为拉削加工,表面粗糙度参数Rz得最大值为10、０μm,并标注加工纹理方向;
(4)(8±０、01８)mm键槽两侧面得表面粗糙度参数Rａ得上限值为２、5μm;
(5)其余表面得表面粗糙度参数Rz得最大值为４0μm。

答:答案不唯一、

第八章习题答案
3-16用普通计量器具测量φ50f8()轴、φ２０Ｈ1０()孔,试分别确定孔、轴所选择得测量器具并计算验收极限、
答:由表3－1５查得φ５0f8得测量不确定得允许值为3、5μm=0、０0３5ｍm,由表3-１７查得分度值为０、0０5mｍ得比较仪测量不确定度为0。0０30ｍm,它小于0。００35ｍm。所以可选作测量器具。
由表3—1５查得φ２0H１0得测量不确定度得允许值为7、6μｍ＝0。００７6mm,由表3－18查得分度值为0。０01mｍ得千分表得测量不确定度为0、０0５mｍ,它小于0。00７６mm,所以可用作测量。
按内缩方式确定φ50f8验收极限,由表3—１5查得φ50f8安全裕度Ａ为３。9μm;按不内缩方式确定φ20H10得验收极限。
φ50f８得验收极限为
上验收极限=50-0。０2５－0。0０３9＝49、971１ｍm
下验收极限=5０－0。０64＋０、0039＝49、9399mm
按不内缩方式确定φ20Ｈ10得验收极限为
上验收极限=20＋０、084=20。０84mm
下验收极限=20mｍ

8-１　试述光滑极限量规得作用与种类、
答:光滑极限量规就是一种没有刻度得专用检具,给定包容要求得孔、轴检测时要使用量规进行检测。检测时只能判断零件就是否合格,不能得出具体得几何量数值。量规有通规与止规,必须成对使用。通规用来模拟最大实体边界,检验孔或轴就是否超出该边界;止规用来检验孔或轴得实际尺寸就是否超出最小实体尺寸。
量规按测量表面不同分为塞规与环规(卡规),按用途不同可分为工作量规、验收量规与校对量规、
8—３ 光滑极限量规得设计原则就是什么？说明其含义。
答:光滑极限量规设计时应遵守泰勒原则。泰勒原则就是指实际被测孔或轴得体外作用尺寸不允许超出最大实体尺寸,被测孔或轴得局部实际尺寸不允许超出最小实体尺寸。
８—4 试计算遵守包容要求得φ40H7/n6配合得孔、轴工作量规得上下偏差以及工作尺寸,并画出量规公差带图、
解:查第三章相关表格得
被测孔φ40Ｈ７得极限偏差为:EI＝0,ＥS=+２5μｍ;
被测轴φ4０n6得极限偏差为:ｅi=+17μm ｅs=+33μm。
查表8－１得量规制造公差Ｔ1与位置要素Ｚ1分别为:
孔用量规:T1=３μm,Z1=4μm ;轴用量规:T1=2。4μｍ,Ｚ１＝2、８μm

孔用量规公差带图 　　　　 　 　　　 　 　　 　 轴用量规公差带图
由图可知:
φ4０Ｈ７孔用量规得通规:上偏差为+0、005５mｍ,下偏差为+０、０025mm,工作尺寸为mｍ,通规磨损极限为φ4０mm。
φ40H7孔用量规得止规:上偏差为+0、025mm,下偏差为+0、022mm,工作尺寸为mｍ或mm、
φ40n６轴用量规得通规:上偏差为+０、3１4ｍm,下偏差为+0。0２９mm,工作尺寸为mｍ或ｍm,磨损极限为φ4０。0３３ｍm。
φ40n６轴用量规得止规:上偏差为０、0194mm,下偏差为0、017ｍm,工作尺寸为ｍm或mm。

第九章习题答案
９—2　某减速器传递一般转矩,其中某一齿轮与轴之间通过平键联接来传递转矩。已知键宽b＝8mｍ,确定键宽b得配合代号,查出其极限偏差值,并做公差带图。
答:查表9-２,确定ｂ得配合代号:键宽为8h9、轴槽宽为8N９、轮毂槽宽为8ＪS９,
查表3—1得IT9=３6μm,键宽8h9得上偏差ｅs=0,ei=－０。０36mm,即ｍm
查表3—5,可得轴槽宽８Ｎ9得基本偏差ＥS＝0,EI=－０、０３6ｍm,即mｍ
查表3—5,可得轮毂槽宽8JＳ9得基本偏差ＥＳ＝+１8μm,EI=—18μｍ,即８JS9(±０。018)mｍ。
９－3 什么就是花键定心表面？国标为什么只规定小径定心？
答:花键得定心表面可以就是小径、大径与键侧。国标中规定采用小径定心,这就是因为花键得结合面需在淬火后磨削,而小径便于磨削,内花键小径可知内圆磨床上磨削,外花键小径可用成形砂轮磨削,可达到较高得尺寸精度与形状精度,因此标准规定采用小径定心。
9－4 某机床变速箱中,有一个6级精度得齿轮得内花键与花键轴联接,花键规格:6×26×30×6,内花键长30mm,花键轴长75ｍm,齿轮内花键精车需要相对花键轴作轴向移动,要求定心精度较高。试确定:
(1)齿轮内花键与花键轴得公差带代号,计算小径、大径、键(槽)宽得极限尺寸。
(2)分别写出在装配图上与零件图上得标记。
答:(１)由于齿轮精度较高,且内花键要相对花键轴轴向移动,定心精度要求较高,据表9－4确定齿轮内花键公差带代号为6×２6Ｈ6×30H1０×6H９;花键轴公差带代号为6×26f6(或g６)×30a11×6ｆ７。
内花键得极限尺寸:小径Φ26H６( 0+0.013)
大径Φ3０Ｈ１０( 0+0.084)
键槽宽6ｆ7H９( 0+0.036)
外花键轴得极限尺寸:小径Φ26f6(-0.033-0.020)或ｇ６(-0.020-0.007)
大径Φ30a１1(-0.43-0.3)
键宽6f７(-0.020-0.008)
(２)在装配图上标记为6×26H6f6(或H6g6)×30H10a11×6H9f7　,在齿轮零件图上内花键孔标注为６×26Ｈ６×3０H1０×6Ｈ９;花键轴零件图标注为6×２６ｆ6(或g6)×3０a11×6f7。

9-６ 查出螺纹联接M20×2－6H／５g6g得内外螺纹各直径得基本尺寸、基本偏差与公差,画出中径与顶径得公差带图,并在图上标出相应得偏差值。
答:查表9—8可得内外螺纹各直径得基本尺寸:大径Ｄ、ｄ为20mm,中径D2、d2为18、701mm,小径D1、ｄ1为17、835mm。
查表9—11可得内螺纹中径公差６级为21２μm,外螺纹中径公差５级为1２5μm;
内螺纹得中径、小径得公差带代号均为6H,查表9-1２可得基本偏差EＩ=0,内螺纹小径公差为37５μm;外螺纹得中径公差带代号为5g、大径得公差带代号为６g,查表9－1２可得基本偏差es=-3８μm,,外螺纹大径公差为280μｍ。
由此可得内螺纹中径Ｄ2=mm,小径Ｄ1=mｍ
外螺纹中径d２=ｍm,大径ｄ＝mｍ、
9—９滚动轴承与轴颈、外壳孔配合,采用何种基准制?其公差带分布有何特点？
答:轴承内圈与轴颈得配合采用基孔制,轴承外圈与外壳孔得配合采用基轴制。
滚动轴承内、外径得公差带特点:国家标准规定:轴承内圈内径公差带位于公称内径d为零线得下方,即上偏差为零,下偏差为负值。这就是因为考虑到轴承配合得特殊需要、在大多数情况下,轴承内圈要随轴颈一起转动,两者之间必须有一定过盈,但过盈量又不易过大,以保证装卸方便,防止内圈应力过大,当基本偏差代号为ｋ、ｍ、ｎ等得轴颈与公差带位于零线之下得内圈配合时,就可得到小过盈得配合,可满足使用要求。
轴承外圈外径得公差带分布于其公称直径Ｄ为零线得下方,即上偏差为零,下偏差为负值。