《互换性与测量技术》(习题答案).doc
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1、习题答案第1章 绪论一、填空题1几何参数互换性 功能互换性2完全互换 不完全互换 不完全互换3误差 检测4基础标准 产品标准 方法标准 安全和环境保护标准5R5 R10 R20 R40 先疏后密 R80 参数分级很细或基本系列中的优先数不能适应实际情况二、选择题1ABCD 2A B 3B三、判断题1 2 3 4四、问答题1什么是互换性?互换性在机械设计与制造中的意义如何?答:互换性是指在同一规格的一批零件或部件中,任取其一,不需任何挑选、调整或修配(如钳工修理)就能装在机器上,达到规定的性能要求。互换性给产品的设计、制造、使用和维修都带来了很大的方便。(1)设计方面从设计方面看,由于采用按互换
2、性原则设计和生产的标准零件和部件,可以简少绘图、计算等设计工作量,缩短设计周期,提高设计的可靠性,有利于产品的多样化和计算机辅助设计。(2)制造方面从制造方面看,互换性有利于组织大规模专业化生产,有利于采用先进的工艺和高效的专用设备,有利于实现加工和装配过程的机械化、自动化。(3)使用和维修方面从使用和维修方面看,具有互换性的零部件在磨损或损坏后可以及时更换,因而减少了机器的维修时间和费用,可保证机器工作的连续性和持久性,提高了机器的使用价值。因此,互换性对保证产品质量、提高生产率、降低产品成本、降低劳动强度等方面均具有重要意义,它已成为现代机械制造业中一个普遍遵循的原则。2完全互换和不完全互
3、换有何区别?答:完全互换是指在零部件装配或更换时,不需要选择、调整或修配,就可以达到预定的装配精度要求。例如,常见的螺栓、螺母等标准件的互换性就属于完全互换。不完全互换是指在装配前需要将零部件预先分组或在装配时需要进行少量修配调整才能达到装配精度的要求。例如,拖拉机、汽车的活塞销和活塞销孔装配时的分组法装配、减速机轴承盖装配时的垫片厚度调整法装配等都属于不完全互换。3按级别分,标准可分为哪几类?答:按级别分,我国的标准可分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准四级。从世界范围看,更高级别的标准还有国际标准和区域标准。4下列两列数据属于哪种优先数系?公比为多少?(1)电动机转速(r/min):
4、375、750、1500、3000。(2)摇臂钻床的最大钻孔直径(mm):25、40、63、80、100、125。答:(1)公比q750/3751500/7503000/15002。故电动机转速数据属于优先数系的派生系列R10/3。(2)公比q40/2563/4080/63100/80125/1001.25。故摇臂钻床的最大钻孔直径数据属于优先数系的基本系列R10。第2章 测量技术基础一、填空题1量块标称长度 制造误差 检定后得到的实测中心长度 制造误差 测量精度高2量具 量规 量仪 计量装置3刻线间距c 分度值i4等精度测量 不等精度测量5随机误差6分散程度 随机误差 随机误差二、选择题1A
5、 2C 3B 4A 5AD 6D 7AB 三、判断题1 2 3 4 5 6四、问答题1什么是测量?测量过程有哪四个要素?答:测量是指为确定被测几何量的量值而进行的实验过程,其实质是将被测几何量的量值L与作为计量单位的标准量E进行比较,从而确定其比值q的过程,即qL/E。因此,被测几何量的量值为:LqE。一个完整的测量过程应包括测量对象、计量单位、测量方法和测量精度四个要素。 测量对象:本课程研究的测量对象是几何量,包括长度、角度、表面粗糙度、形位误差、螺纹及齿轮等零件的几何参数。 计量单位:我国的法定计量单位采用国际单位制。其中,长度的计量单位为米(m);角度的计量单位为弧度(rad)和度()
6、、分()、秒()。 测量方法:是指测量时所采用的测量原理、计量器具和测量条件的总和。 测量精度:是指测量结果与测量对象真实值的一致程度。测量结果越接近真实值,测量精度越高;反之,测量精度越低。2试从83块一套的量块中分别组合下列尺寸:(1)28.875mm (2)38.935mm (3)70.845mm答:(1)28.875mm28.875 所需尺寸1.005 第一块量块尺寸 27.870 1.37 第二块量块尺寸 26.500 6.5 第三块量块尺寸 20.000 第四块量块尺寸即28.8751.0051.376.520(2)38.935mm38.935 所需尺寸1.005 第一块量块尺寸
7、37.930 1.43 第二块量块尺寸 36.500 6.5 第三块量块尺寸 30.000 第四块量块尺寸即38.9351.0051.436.530(3)70.845mm70.845 所需尺寸1.005 第一块量块尺寸 69.840 1.34 第二块量块尺寸 68.500 8.5 第三块量块尺寸 60.000 第四块量块尺寸即70.8451.0051.348.5603试阐述游标卡尺的刻线原理及读数方法。答:(1)游标卡尺的刻线原理按测量精度不同,游标卡尺的读数值有0.1mm、0.05mm和0.02mm三种。以常用的读数值0.02mm为例,尺身上49mm刚好等于游标50格的长度,则游标每格为49
8、/500.98mm,尺身与游标每格相差10.980.02mm,故其读数值为0.02mm。(2)游标卡尺的读数方法用游标卡尺测量时,首先应知道游标卡尺的读数值和测量范围。游标尺的“0”线是读毫米的基准。读数时,要看清尺身和游标的刻线,两者结合起来读。具体读数步骤如下: 读整数读出尺身上靠近游标“0”线左边最近的刻线数值,该数值即为被测量的整数值。 读小数找出与尺身刻线相对准的游标刻线,将其顺序号乘以游标的读数值所得的积,即为被测量的小数值。判断游标上哪条刻线与尺身刻线相对准,可用下述方法:选定相邻的三条线,如果左侧的线在尺身对应线右侧,右侧的线在尺身对应线左侧,则中间的那条线便可以认为是对准了。
9、 求和将整数值和小数值相加,所得的数值即为测量结果。4用两种方法分别测量两个尺寸,设它们的真值分别为:x150mm,x280mm。如果测得值分别为50.004mm和80.006mm,试评定哪一种方法的测量精度较高。答:对基本尺寸相同的几何量进行测量时,可以通过绝对误差来判断其测量精度的高低;但对基本尺寸不同的几何量进行测量时,就不能用绝对误差来判断其测量精度的高低了,而应该用相对误差来判断。本题中为两个基本尺寸不同的几何量,其测量精度应该用相对误差来判断。根据式(27)可得:可以看出,基本尺寸为80mm的几何量的测量精度较高。5测量误差可分为哪几类?各自有何特征?答:按其性质和特点不同,测量误
10、差可分为系统误差、随机误差和粗大误差三类。(1)系统误差系统误差是指在相同测量条件下,多次测量同一量值时,误差大小和符号均保持不变的测量误差,或当条件改变时,误差大小和符号按一定规律变化的测量误差。其中,前者称为常值系统误差,如量块长度尺寸的误差、仪器的原理误差和制造误差等;后者称为变值系统误差,例如,温度均匀变化引起的测量误差(按线性变化),百分表刻度盘与指针回转中心不重合引起的测量误差(按正弦规律周期性变化)等。(2)随机误差随机误差是指在相同测量条件下,多次测量同一量值时,误差大小和符号以不可预见的方式变化的误差。它是由于测量过程中的偶然因素和不稳定因素综合形成的,也是不可避免的,例如,
11、测量过程中温度的波动、测量力不稳定、量仪的示值变动、读数不一致等引起的测量误差,都属于随机误差。对于某一次的测量结果,随机误差无规律可循;但如果进行多次重复测量,随机误差的分布则服从一定的统计规律。(3)粗大误差粗大误差是指超出在一定测量条件下预计的测量误差。粗大误差的特点是:其绝对值较大,会明显歪曲测量结果。在正常情况下,一般不会产生粗大误差,它主要是由于测量者的疏忽大意,在测量过程中看错、读错、记错数值,或突然的冲击振动等引起的。6对某一尺寸进行15次等精度测量,各次的测得值按测量顺序记录如下(单位为mm):30.457、30.458、30.458、30.457、30.467、30.457
12、、30.458、30.46530.457、30.457、30.466、30.458、30.469、30.458、30.458假定测量过程中没有常值系统误差,试求出测量结果。答:(1)计算算术平均值(2)计算残余误差vi根据式(215)计算残余误差,同时计算出vi2、和,将测得值及上述计算值列入表2-1中。表2-1 测得值及残余误差计算表序号测得值xi(mm)残余误差vi(m)残余误差的平方vi2(m2)130.45739230.45824330.45824430.45739530.467749630.45739730.45824830.465525930.457391030.457391130
13、.4666361230.458241330.4699811430.458241530.4582430.460(3)判断变值系统误差根据残余误差观察法判断,测量列中的残余误差大体上正、负相间,无明显的变化规律,因此,可以认为无变值系统误差。(4)计算标准偏差的估计值根据式(220)可得标准偏差的估计值为:m(5)判断粗大误差由于334.3112.93m,而测量列中没有大于12.93m的残余误差,故根据3准则,可认为不存在粗大误差。(6)计算算术平均值的标准偏差估计值根据式(222)可得算术平均值的标准偏差估计值为:m算术平均值的极限误差为:(7)计算测量结果根据式(223),测量列的测量结果可表
14、示为:第3章 极限与配合一、填空题1形状误差 提取组成要素的局部尺寸 两点法2误差 误差 尺寸的制造精度要求 难易程度 尺寸与公称尺寸 加工难易程度3线性关系式 几何级数 标准公差等级系数a与标准公差因子i的乘积4基本偏差代号 对称于零线5基孔制配合 冷拉钢材作轴 根据结构需要和加工方便 特小尺寸的配合二、选择题1ABCD 2B 3D 4C 5A 6BD 7A三、判断题1 2 3 4 5 6 7二、问答题1按表3-1已给出的数值,经过计算填写空格处的数值,单位(mm)。表3-1 计算空格处数值公称尺寸上极限尺寸下极限尺寸上极限偏差下极限偏差公差孔3030.0200.100轴550.0600.0
15、40轴600.0600.046解:(1)孔30根据定义:公差是指上极限尺寸减下极限尺寸之差。可以计算上极限尺寸:Dmax30.0200.10030.120mm根据定义:上极限偏差是指上极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差。可计算上极限偏差:ES30.120300.120mm根据定义:下极限偏差是指下极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差。可计算下极限偏差:EI30.020300.020mm(2)轴55根据定义:公差是指上极限偏差减下极限偏差之差。可以计算公差:根据定义:上极限偏差是指上极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差。可计算上极限尺寸:dmax550.06055.060mm根据定义:下极限偏差是指下极限
16、尺寸减其公称尺寸所得的代数差。可计算下极限尺寸:dmin550.04055.040mm(3)轴60根据定义:公差是指上极限偏差减下极限偏差之差。可以计算下极限偏差:ei0.0600.0460.106mm根据定义:上极限偏差是指上极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差。可计算上极限尺寸:dmax600.06059.940mm根据定义:下极限偏差是指下极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差。可计算下极限尺寸:dmin600.10659.894mm各计算结果如表3-2所示。表3-2 答案公称尺寸上极限尺寸下极限尺寸上极限偏差下极限偏差公差孔3030.12030.0200.1200.0200.100轴5555.0
17、6055.0400.0600.0400.020轴6059.94059.8940.0600.1060.0462公称尺寸Dd25mm,孔的极限尺寸Dmax25.021mm,Dmin25mm;轴的极限尺寸dmax24.980mm,dmin24.967mm。现测得孔、轴的实际(组成)要素分别为Da25.010mm,da24.971mm。求孔、轴的极限偏差、实际偏差及公差,并画出孔、轴的公差带图。解:孔的极限偏差ESDmaxD25.021250.021mmEIDminD25250轴的极限偏差esdmaxd24.980250.020mmeidmind24.967250.033mm孔的实际偏差EaDaD25
18、.010250.010mm轴的实际偏差eadad24.971250.029mm孔的公差ThDmaxDmin25.021250.021mm轴的公差Tsdmaxdmin24.98024.9670.013mm孔、轴的公差带图如图3-1所示。图3-1 孔、轴的公差带图3计算孔与轴配合的最大间隙、最大过盈及配合公差,并画出公差带图。解:(1)计算最大间隙、最大过盈根据式(33)可得最大间隙为:XmaxESei0.0210.0020.019mm根据式(35)可得最大过盈为:YmaxEIes00.0150.015mm(2)画尺寸公差带图,判断配合类型画出尺寸公差带图,如图3-2所示。可以看出,孔和轴的公差带
19、有交叠,故为过渡配合。(3)计算配合公差根据式(39)可得配合公差为:图3-2 尺寸公差带图4查表确定下列尺寸的公差带代号。(1)(轴) (2)(孔)(3)(轴) (4)(孔)解:(1)(轴)基本偏差es0,基本偏差代号为h。Tsesei0(0.011)0.011mm11m查表3-4得公差等级为IT6,故公差带代号为h6。(2)(孔)基本偏差EI0,基本偏差代号为H。ThESEI0.08700.087mm87m查表3-4得公差等级为IT9,故公差带代号为H9。(3)(轴)基本偏差es0.050,查附表1得基本偏差代号为e。Tsesei0.050(0.075)0.025mm25m查表3-4得公差
20、等级为IT7,故公差带代号为e7。(4)(孔)基本偏差ES0.005,查附表2得基本偏差代号为M。ThESEI0.005(0.041)0.046mm46m查表3-4得公差等级为IT8,故公差带代号为M8。5有一配合,公称尺寸为40mm,工作要求:Xmax0.068mm,Xmin0.025mm。要求选择合适的配合代号,并对结果进行检验。解:(1)选择配合制该配合属于一般情况,应选择基孔制。孔的基本偏差代号为H,EI0。(2)确定公差等级计算允许的间隙配合公差为由表3-4所示可知,IT60.016mm,IT70.025mm,IT80.039mm。考虑到工艺等价性原则,取ThIT7,TsIT6此时,
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