互换性与测量技术

本教材是按照高等学校机械学科本科专业规范、培养方案和课程教学大纲的要求，结合有关学校教学改革、课程改革的经验而编写的普通高等教育规划教材。本教材主要针对互换性与测量技术所涉及的内容，全书共九章，分为绪论、测量技术基础、极限与配合、几何公差与检测、表面粗糙度与检测、光滑工件尺寸检测与量规设计、典型零部件的公差与检测、尺寸链、渐开线圆柱齿轮公差与检测等。每章都有学习指导、本章小结、课后习题与思考题。本书可作为高等学校机械类/近机类各专业的教材，也可供有关工程技术人员作为参考书使用。

本教材是按照高等学校机械学科本科专业规范、培养方案和课程教学大纲的要求，结合有关学校教学改革、课程改革的经验而编写的普通高等教育规划教材。本教材主要针对互换性与测量技术所涉及的内容，全书共九章，分为绪论、测量技术基础、极限与配合、几何公差与检测、表面粗糙度与检测、光滑工件尺寸检测与量规设计、典型零部件的公差与检测、尺寸链、渐开线圆柱齿轮公差与检测等。每章都有学习指导、本章小结、课后习题与思考题。本书可作为高等学校机械类/近机类各专业的教材，也可供有关工程技术人员作为参考书使用。

刘琨明，青岛理工大学专职教师，主讲机械制造工艺学、互换性与技术测量、机械制造基础、金属工艺学、炼铁机械等课程，主持和参与的精品课程：互换性原理与测量、机械制造工艺学、机械制造基础。

目 录 
第1章 绪论 1 
1.1 互换性与公差的概述 1 
1.1.1 互换性的概念 1 
1.1.2 公差的概念 1 
1.1.3 互换性的种类及应用 2 
1.2 标准化与优先数系 3 
1.2.1 标准与标准化 3 
1.2.2 优先数和优先数系 5 
1.3 本课程的性质与特点 8 
1.3.1 本课程的性质 8 
1.3.2 本课程的特点 8 
本章小结 8 
习题与思考题 9 
第2章 测量技术基础 10 
2.1 概述 10 
2.1.1 测量的基本概念 10 
2.1.2 测量的4个要素 10 
2.2 长度和角度测量 11 
2.2.1 长度基准与量值传递 11 
2.2.2 量块 12 
2.2.3 角度基准与量值传递 13 
2.2.4 角度量块 13 
2.3 计量器具与测量方法 14 
2.3.1 计量器具的分类 14 
2.3.2 计量器具的基本技术指标 14 
2.3.3 测量方法的分类 16 
2.3.4 测量的基本原则 18 
2.4 测量误差 19 
2.4.1 测量误差的概念 19 
2.4.2 测量误差的来源 20 
2.4.3 测量误差的种类 21 
2.4.4 关于测量精度的几个概念 21 

2.5 各类测量误差的处理 22 
2.5.1 随机误差的处理 22 
2.5.2 系统误差的处理 26 
2.5.3 粗大误差的处理 28 
2.6 等精度测量列的数据处理 28 
2.6.1 直接测量列的数据处理 28 
2.6.2 间接测量列的数据处理 30 
本章小结 32 
习题与思考题 32 
第3章 极限与配合 33 
3.1 极限与配合的术语和定义 33 
3.1.1 有关尺寸的术语与定义 34 
3.1.2 有关偏差与公差的术语和定义 36 
3.1.3 有关配合的术语及定义 38 
3.2 尺寸极限与配合的标准 42 
3.2.1 标准公差系列 42 
3.2.2 基本偏差系列 45 
3.2.3 一般、常用和优先的公差带与配合 53 
3.3 尺寸公差带与配合的选用 56 
3.3.1 基准制的选用 57 
3.3.2 公差等级的选用 58 
3.3.3 配合种类的选用 61 
3.3.4 选用实例 64 
3.4 大尺寸段、小尺寸段的极限与配合 68 
3.4.1 大尺寸段的极限与配合 68 
3.4.2 小尺寸段的极限与配合 72 
本章小结 73 
习题与思考题 73 
第4章 几何公差与检测 75 
4.1 概述 75 
4.1.1 几何要素及其分类 76 
4.1.2 几何公差的特征项目及其符号 77 
4.1.3 几何公差在图样上的标注方法 78 
4.1.4 几何公差和几何公差带的特征 79 
4.2 形状公差及误差评定 80 
4.2.1 形状公差 80 
4.2.2 形状误差及其评定 84 

4.3 方向公差、位置公差和跳动公差及误差评定 84 
4.3.1 基准及误差评定 84 
4.3.2 方向公差 85 
4.3.3 位置公差 91 
4.3.4 跳动公差 93 
4.4 公差原则与相关要求 96 
4.4.1 基本概念 96 
4.4.2 独立原则 99 
4.4.3 包容要求（ER） 99 
4.4.4 实体要求 100 
4.4.5 小实体要求 104 
4.4.6 可逆要求 106 
4.5 几何公差的选用 108 
4.5.1 几何公差特征项目的选用 108 
4.5.2 公差原则的选用 109 
4.5.3 基准要素的选用 111 
4.5.4 几何公差值的选用 111 
本章小结 117 
习题与思考题 117 
第5章 表面粗糙度与检测 121 
5.1 概述 121 
5.1.1 表面粗糙度的概念 121 
5.1.2 表面粗糙度对零件使用性能的影响 122 
5.2 表面粗糙度的评定 123 
5.2.1 取样长度与评定长度 123 
5.2.2 中线 124 
5.2.3 评定参数 125 
5.2.4 评定参数的数值规定 127 
5.3 表面粗糙度的标注 128 
5.3.1 表面粗糙度的符号和代号 128 
5.3.2 极限值判断规则 129 
5.3.3 表面粗糙度在图样上的标注 129 
5.3.4 表面粗糙度的简化注法 132 
5.4 表面粗糙度的选用 133 
5.4.1 评定参数的选用 133 
5.4.2 评定参数值的选用 134 
5.5 表面粗糙度的检测 135 
5.5.1 比较法 136 
5.5.2 光切法 136 
5.5.3 针触法 136 
5.5.4 干涉法 137 
本章小结 137 
习题与思考题 137 
第6章 光滑工件尺寸和检测及其量规设计 139 
6.1 光滑工件尺寸的检验 139 
6.1.1 误收与误废 140 
6.1.2 验收极限 141 
6.1.3 检验光滑工件尺寸的计量器具的选择 143 
6.2 光滑极限量规的设计 145 
6.2.1 光滑极限量规的功用及种类 145 
6.2.2 量规的设计 146 
本章小结 152 
习题与思考题 152 
第7章 典型零部件的公差与检测 153 
7.1 键与花键的用途和分类 153 
7.1.1 键连接的用途 153 
7.1.2 键连接的分类 153 
7.2 平键连接的公差与配合 154 
7.2.1 平键的结构和尺寸 154 
7.2.2 平键连接的公差与配合 155 
7.2.3 平键的图样标注 156 
7.2.4 平键的检测 157 
7.3 矩形花键连接的公差与配合 158 
7.3.1 矩形花键的结构和尺寸 158 
7.3.2 矩形花键连接的定心方式 159 
7.3.3 矩形花键连接的公差与配合 159 
7.3.4 矩形花键的标记 162 
7.3.5 矩形花键的检测 162 
7.4 螺纹连接的公差与检测 163 
7.4.1 普通螺纹的基本牙型和主要几何参数 163 
7.4.2 普通螺纹几何参数误差对互换性的影响 165 
7.4.3 作用中径和螺纹中径合格性的判断 167 
7.4.4 普通螺纹的公差与配合 167 
7.4.5 普通螺纹的检测 173 
7.4.6 梯形螺纹公差和滚珠丝杠副公差 174 
7.5 滚动轴承公差与配合 185 
7.5.1 滚动轴承的精度等级 185 
7.5.2 滚动轴承内径和外径的公差带及其特点 185 
7.5.3 滚动轴承与轴和外壳孔的配合及其选择 188 
本章小结 194 
习题与思考题 195 
第8章 尺寸链 196 
8.1 概述 196 
8.1.1 尺寸链的定义及特点 196 
8.1.2 尺寸链的基本术语 197 
8.1.3 尺寸链的分类 197 
8.2 尺寸链的建立与分析 198 
8.2.1 确定封闭环 198 
8.2.2 查找组成环 199 
8.2.3 画尺寸链线图 199 
8.2.4 尺寸链的计算及方法 200 
8.3 用完全互换法计算尺寸链 201 
8.3.1 概念 201 
8.3.2 基本公式 201 
8.3.3 计算举例 202 
8.4 用大数互换法计算尺寸链 206 
8.4.1 概念 206 
8.4.2 基本公式 206 
8.4.3 计算举例 207 
8.5 保证装配精度的其他措施 208 
8.5.1 分组法 208 
8.5.2 修配法 208 
8.5.3 调整法 209 
本章小结 209 
习题与思考题 209 
第9章 渐开线圆柱齿轮公差与检测 211 
9.1 齿轮传动及其使用要求 211 
9.1.1 齿轮传动 211 
9.1.2 齿轮传动的使用要求 211 
9.2 齿轮的加工误差及其分类 213 
9.2.1 加工误差的主要来源 213 
9.2.2 齿轮加工误差的分类 214 
9.3 齿轮的评定指标及检测 214 
9.3.1 传递运动准确性的评定指标及检测 215 
9.3.2 传动平稳性的评定指标及检测 218 
9.3.3 载荷分布均匀性的评定指标及检测 221 
9.3.4 侧隙评定指标及检测 223 
9.4 齿轮安装误差的评定指标 225 
9.4.1 齿轮副中心距偏差fα 225 
9.4.2 齿轮副轴线平行度误差 226 
9.5 渐开线圆柱齿轮精度标准 226 
9.5.1 齿轮评定指标的精度等级及选择 226 
9.5.2 齿轮侧隙指标公差值的确定 233 
9.5.3 检验项目的选择 235 
9.5.4 齿轮坯公差 236 
9.5.5 齿轮齿面和基准面的表面粗糙度要求 238 
9.5.6 图样上齿轮精度等级的标注 239 
9.6 齿轮精度设计案例 239 
9.7 新旧国标对照 241 
本章小结 243 
习题与思考题 243 
参考文献 244

本教材是按照高等学校机械学科本科专业规范、培养方案和课程教学大纲的要求，结合有关学校教学改革、课程改革的经验而编写的普通高等教育规划教材。本教材主要针对互换性与测量技术所涉及的内容，全书共九章，分为绪论、测量技术基础、极限与配合、几何公差与检测、表面粗糙度与检测、光滑工件尺寸检测与量规设计、典型零部件的公差与检测、尺寸链、渐开线圆柱齿轮公差与检测等。每章都有学习指导、本章小结、课后习题与思考题。本书可作为高等学校机械类/近机类各专业的教材，也可供有关工程技术人员作为参考书使用。

刘琨明，青岛理工大学专职教师，主讲机械制造工艺学、互换性与技术测量、机械制造基础、金属工艺学、炼铁机械等课程，主持和参与的精品课程：互换性原理与测量、机械制造工艺学、机械制造基础。