互换性与测量技术 第2版

“互换性与测量技术”是工科院校机械类专业的一门实用性较强的专业基础课。“互换性”属于标准化范畴，研究如何通过设计公差与配合而合理地解决使用要求和制造难度之间的矛盾；“测量技术”属于计量学范畴，研究如何运用测量手段保证国家标准的贯彻实施。

本书是编者参考了许多同类教材，专门为工科院校“互换性与测量技术”课程编写的，具有以下特点：

① 以精度设计为主线，突出重点。全书共分10章，第1章为绪论，主要介绍互换性；第2章介绍测量技术基础；第3～5章介绍“极限与配合”“几何公差”和“表面结构”，这些内容占实际图纸精度标注的90%以上，是精度设计的三个重要方面，也是课程的重中之重；第6章介绍量规，是检验的主要手段；第7～10章介绍滚动轴承、螺纹、齿轮和键联结的互换性。在掌握了三大精度的基础上，学习这些典型零件的公差、配合与检测并不困难。

② 全部采用的国家标准。随着技术水平的发展，国家标准不断修订，掌握的国家标准便于学生日后更快地适应工作岗位，与国际接轨。

③ 遵循“内容精选、够用为度、适当扩展、便于参考”的原则编写，对于教学和自学都非常方便。如果学时有限，其中的很多内容可以安排学生自主学习。对于应用很少的内容，未做过多介绍；对于较为常用的部分，则提供了大量的标准和图表，在学习和工作的过程中可以作为参考书来使用。

④ 注重举例，选用了较多与生产实际紧密结合的例子，应用性强。

⑤ 涉及大量检测方面的内容，宜结合实验课来学习。

本书由河北石油职业技术大学李凤秀（第5～8章）、孙莉莉（第1～4章和第10章）、吴静然（4.7、5.5、8.4节，第9章）编写，承德元一工控设备有限公司提供技术支持，河北石油职业技术大学赵树忠教授主审。

本书的编写得到了许多同仁的大力支持和帮助，在此表示衷心感谢！

由于编者水平所限，书中不足之处在所难免，恳请广大读者批评指正！

　　

编  者 　

2022年5月　　

本书根据的产品几何技术规范（GPS）国家标准编写，共10章，包括绪论、测量技术基础、极限与配合、几何公差、表面结构、光滑极限量规、滚动轴承的互换性、螺纹的公差与配合、渐开线圆柱齿轮精度以及键和矩形花键的互换性。为便于读者学习，适当安排了典型例题，并且每章都配有一定数量的思考题与习题，适用学时为40～64学时。本书可作为高等职业教育本科、专科及成人教育机械类或近机类专业的教材，也可作为企业管理人员、工程技术人员的技术培训教材。

本书根据最新的产品几何技术规范（GPS）国家标准编写，共10章，包括绪论、测量技术基础、极限与配合、几何公差、表面结构、光滑极限量规、滚动轴承的互换性、螺纹的公差与配合、渐开线圆柱齿轮精度以及键和矩形花键的互换性。为便于读者学习，适当安排了典型例题，并且每章都配有一定数量的思考题与习题，适用学时为40～64学时。本书可作为高等职业教育本科、专科及成人教育机械类或近机类专业的教材，也可作为企业管理人员、工程技术人员的技术培训教材。

李凤秀，河北石油职业技术大学机械系副教授，任教三十多年，具有丰富的一线教学经验，深受学生喜爱。发表论文十余篇，主编《互换性与测量技术》《机械工程测试技术》等多本教材和《互换性与测量技术》实验指导书及课程设计指导书；参与机械科学研究院的《机械CAD基础标准应用工程的研究》中几何精度设计系统的开发；参与《机械制造工艺及设备专业校外实习基地建设及实效性研究》教研课题；主持开发《技术测量实验CAI系统的开发》；参与精品课《工程制图》及《国家精品资源库》的建设。

第1章绪论 

1.1互换性概述 1

1.1.1互换性的含义 1

1.1.2互换性的分类 1

1.1.3互换性的作用 2

1.1.4互换性的实现 3

1.2标准与标准化 3

1.2.1标准 3

1.2.2标准化 4

1.3优先数与优先数系 4

1.3.1优先数系和公比 4

1.3.2优先数系的特点 6

1.3.3派生系列和优先数的选用 6

思考题与习题 6

第2章测量技术基础 

2.1概述 8

2.1.1测量 8

2.1.2测量的四要素 9

2.1.3几何量测量技术的发展历史 10

2.2测量单位 10

2.2.1长度基准 10

2.2.2尺寸传递系统 11

2.2.3角度基准与角度量值传递系统 11

2.2.4量块 12

2.3测量方法 16

2.3.1测量方法的分类 16

2.3.2测量器具及其分类 17

2.3.3测量器具的特性指标 17

2.4测量结果 19

2.4.1测量误差的来源 19

2.4.2测量误差的表示方法 20

2.4.3误差分类和测量精度 21

2.4.4随机误差的处理 22

2.4.5系统误差的处理 28

2.4.6粗大误差的处理 28

2.4.7测量误差的合成 29

思考题与习题 32

第3章极限与配合 

3.1基本术语和定义 34

3.1.1要素的术语和定义 35

3.1.2孔和轴的定义 35

3.1.3尺寸的术语和定义 36

3.1.4偏差、公差和公差带 36

3.1.5有关配合的术语和定义 39

3.2极限与配合国家标准的构成 42

3.2.1标准公差 42

3.2.2ISO配合制 43

3.2.3基本偏差 44

3.2.4极限与配合在图样上的标注 50

3.2.5优先、常用公差带及配合 51

3.2.6一般公差 52

3.3极限与配合的选择和应用 54

3.3.1配合制的选用 54

3.3.2公差等级的选用 55

3.3.3配合的选择 57

思考题与习题 60

第4章几何公差 

4.1概述 63

4.1.1几何公差的术语和定义 64

4.1.2几何特征和符号 65

4.1.3基准 66

4.2几何公差标注 67

4.2.1几何公差规范标注 67

4.2.2被测要素的标注 68

4.2.3基准要素的标注 69

4.2.4几何公差的特殊标注 70

4.3几何公差的公差带 72

4.3.1几何公差带的概念 72

4.3.2形状公差的公差带 72

4.3.3方向公差的公差带 74

4.3.4位置公差的公差带 76

4.3.5跳动公差的公差带 77

4.3.6辅助平面和要素 80

4.4独立原则和特殊要求 82

4.4.1独立原则 82

4.4.2包容要求 82

4.4.3实体要求和小实体要求 83

4.4.4可逆要求 86

4.5几何公差的选择 86

4.5.1几何特征的选择 86

4.5.2几何公差值的选择 87

4.5.3基准的选择 91

4.5.4特殊要求的选择 91

4.5.5几何公差的选用和标注实例 92

4.6几何误差的判定 93

4.6.1形状误差及其判定 93

4.6.2方向误差及其判定 93

4.6.3位置误差及其判定 93

4.7几何误差的检测 94

4.7.1几何误差检测的原则和标准条件 94

4.7.2直线度误差的检测与评定 96

4.7.3平面度误差的检测与评定 99

思考题与习题 103

第5章表面结构 

5.1概述 107

5.2表面粗糙度的评定 109

5.2.1基本术语 109

5.2.2表面粗糙度的评定参数 111

5.2.3评定参数数值的规定 113

5.3表面粗糙度的标注 114

5.3.1标注表面粗糙度的图形符号 114

5.3.2表面粗糙度完整图形符号的组成 115

5.3.3表面粗糙度要求在图样上的标注 116

5.4表面粗糙度的选用 120

5.4.1表面粗糙度评定参数的选用 120

5.4.2表面粗糙度参数值的选用 120

5.5表面粗糙度的检测 121

思考题与习题 124

第6章光滑极限量规 

6.1概述 126

6.1.1量规的作用 126

6.1.2量规的种类 126

6.1.3光滑极限量规的尺寸与形状 128

6.2量规的公差带 128

6.3工作量规的设计 130

6.3.1量规的设计原则及其型式与结构 130

6.3.2量规的技术要求 131

6.3.3量规设计应用举例 132

思考题与习题 134

第7章滚动轴承的互换性 

7.1滚动轴承的精度等级及其应用 135

7.1.1滚动轴承的精度等级 135

7.1.2滚动轴承精度等级的应用 136

7.1.3滚动轴承的内径、外径公差带及其特点 136

7.2轴和轴承座孔与滚动轴承的配合 137

7.2.1轴和轴承座孔的公差带 137

7.2.2轴和轴承座孔与滚动轴承配合的选用 139

7.2.3配合表面的其他技术要求 142

7.2.4选用举例 143

思考题与习题 143

第8章螺纹的公差与配合 

8.1概述 145

8.1.1螺纹的种类和使用要求 145

8.1.2普通螺纹的基本牙型和主要几何参数 146

8.2普通螺纹几何参数对互换性的影响 148

8.3普通螺纹的极限与配合 149

8.3.1普通螺纹的公差带 149

8.3.2旋合长度 152

8.3.3普通螺纹的公差带选用 153

8.3.4普通螺纹在图样上的标注 154

8.4螺纹检测 156

8.4.1综合检测 156

8.4.2单项检测 156

思考题与习题 160

第9章渐开线圆柱齿轮精度 

9.1概述 161

9.1.1对齿轮传动的使用要求 161

9.1.2我国现行的齿轮精度标准 163

9.2单个齿轮的偏差项目 163

9.2.1轮齿同侧齿面偏差 163

9.2.2径向综合偏差与径向跳动 165

9.2.3齿厚偏差和公法线长度偏差 166

9.3齿轮的精度等级及其应用 167

9.3.1齿轮的精度等级 167

9.3.2齿轮精度等级的选用 167

9.3.3齿轮检验项目的选择 168

9.3.4偏差的允许值 169

9.3.5齿轮精度等级在图样上的标注 175

9.4齿轮副的精度 176

9.4.1齿轮副的中心距偏差 176

9.4.2齿轮副轴线的平行度偏差 177

9.4.3齿轮副的接触斑点 177

9.4.4齿轮副法向侧隙及齿厚极限偏差 177

9.5齿轮坯的精度与齿面粗糙度 180

9.5.1名词术语 180

9.5.2齿坯公差的选择 181

9.5.3齿面粗糙度 183

9.6齿轮精度设计举例 183

思考题与习题 186

第10章键和矩形花键的互换性 

10.1键联结和花键联结的特点 187

10.2平键联结的公差与配合 188

10.3花键联结的公差与配合 191

思考题与习题 195

参考文献

本书根据的产品几何技术规范（GPS）国家标准编写，共10章，包括绪论、测量技术基础、极限与配合、几何公差、表面结构、光滑极限量规、滚动轴承的互换性、螺纹的公差与配合、渐开线圆柱齿轮精度以及键和矩形花键的互换性。为便于读者学习，适当安排了典型例题，并且每章都配有一定数量的思考题与习题，适用学时为40～64学时。本书可作为高等职业教育本科、专科及成人教育机械类或近机类专业的教材，也可作为企业管理人员、工程技术人员的技术培训教材。

李凤秀，河北石油职业技术大学机械系副教授，任教三十多年，具有丰富的一线教学经验，深受学生喜爱。发表论文十余篇，主编《互换性与测量技术》《机械工程测试技术》等多本教材和《互换性与测量技术》实验指导书及课程设计指导书；参与机械科学研究院的《机械CAD基础标准应用工程的研究》中几何精度设计系统的开发；参与《机械制造工艺及设备专业校外实习基地建设及实效性研究》教研课题；主持开发《技术测量实验CAI系统的开发》；参与精品课《工程制图》及《国家精品资源库》的建设。