互换性与测量技术 课程教学大纲

一、课程的基本信息

适应对象：机械设计制造及其自动化（含实验班）、材料成型及控制工程、机械电子工程、汽车服务工程本科专业

课程代码：ABE00514、ABE30513 学时分配：总学时40, 讲授30, 实验10 赋予学分：2学分

先修课程：机械制图、机械原理、机械制造技术等 后续课程：机械设计、毕业综合训练等

二、课程性质与任务

本课程是材料成型及控制工程专业学生的一门必修学科基础课程。本课程主要以互换性、标准化、计量学及质量工程的基本概念为基础，以公差配合的设计为载体，以精密测量技术为实验平台，全面介绍国家机械标准在机械精度设计领域的应用。为学习后续机械类课程以及从事与本专业有关的工程技术等工作打下一定的和必要的基础。

三、教学目的与要求

本课程目的是使学生获得机械精度设计方面的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力。通过本课程及其先修和后续相关课程的学习，使学生建立互换性、标准化、计量学及质量工程的基本概念，掌握机械精度设计的原则和方法及常见的几种几何参数测量的方法，及时了解精密测量技术领域的发展动态和技术应用前沿的现状，突出基本理论和实际工程应用的紧密结合。

四、教学内容与安排

第1章 绪论（2学时） [教学目的与要求]：

通过本章节的讲授，使学生达到：

初步了解本门学科的任务与基本内容，调动学习积极性 [本章主要内容]：

1.1 互换性的意义与作用 1.2 标准化与优先数系 1.3 几何量精度设计与测量技术 [本章重点]：

第2章 孔、轴的极限与配合 （4学时）

[教学目的与要求]：

通过本章节的讲授，使学生达到：

1．掌握有关尺寸、偏差、公差和配合的词汇和基本概念；

2．掌握有关极限尺寸、极限偏差、公差的计算，明确它们之间的关系； 3．掌握有关极限间隙或极限过盈、配合公差的计算，明确它们之间的关系； 4．掌握绘制轴、孔公差带图和配合公差带图的基本要领；

5．学会利用公差带图解和配合公差带图解分析有关“极限与配合”的问题。 [本章主要内容]： 2.1 概述

2.2 基本术语与定义 2.3极限与配合国家标准 2.4 极限与配合选择综合分析 2.5 线性与角度尺寸的未注公差 [本章重点]：

1．公差带图和配合公差带图的绘制 [本章难点]：极限值和配合制的一般规律 第3章 几何量测量基础（2学时） [教学目的与要求]：

通过本章节的讲授，使学生达到：

1. 掌握测量的基本概念及其四要素，掌握量块的特点、精度及应用； 2. 了解计量器具的分类，掌握计量器具的基本度量目标； 3. 理解测量误差的含义、来源，掌握测量误差的种类及处理原则；

4. 掌握随机误差的特点及处理方法，系统误差、粗大误差的处理方法，掌握直接测量列数据处理方法。 [本章主要内容]：

3.1 测量与检验的概念

3.2 长度和角度计量基准与量值传递 3.3 计量仪器和测量方法分类 3.4 测量误差

3.5 各类测量误差的处理 3.6 直接测量列的数据处理 [本章重点]：

1．测量的基本概念及有关知识 2．计量器具有关知识 [本章难点]：

1．测量方法与测量数据处理理论 第4章 几何公差与检测（6学时） [教学目的与要求]：

通过本章节的讲授，使学生达到： 1. 了解几何公差的基本概念； 2. 了解几何公差项目及其标注； 3. 掌握几何公差带及其特点； 4. 掌握评定几何误差的最小条件； 5. 初步了解几何误差的测量与评定方法； 6. 掌握公差原则的涵义。 [本章主要内容]：

4.1 概述

4.2 几何公差及其功能要求 4.3 公差原则 4.4 几何公差的选择 4.5 几何公差的标注 4.6 几何误差的检测 [本章重点]：

1．几何误差的检测

2．初步几何精度设计，按规定在图样上正确标注 [本章难点]：

第5章 表面粗糙度与检测（2学时） [教学目的与要求]：

通过本章节的讲授，使学生达到：

1. 了解表面粗糙度的实质及对零件使用性能的影响； 2. 掌握表面粗糙度的评定参数的含义及应用场合； 3. 初步掌握表面粗糙度的正确选用，能在图样上正确标注； 4. 了解表面粗糙度的检测方法。 [本章主要内容]：

5.1 表面粗糙度的概念及其对零件使用性能的影响 5.2 表面粗糙度的评定 5.3 表面粗糙度的选用 5.4 表面结构的标注 5.5 表面粗糙度的测量 [本章重点]：

1．表面粗糙度的意义及表示方法 [本章难点]：

第6章 光滑工件尺寸的检测（1学时） [教学目的与要求]：

通过本章节的讲授，使学生达到： 1. 了解极限量规的作用、类型及特点； 2. 正确掌握光滑工件的质量验收标准；

3. 掌握工作量规的设计依据，能计算量规公差带； 4. 了解选择通用计量器具的方法和步骤。 [本章主要内容]：

6.1 基本概念 6.2 光滑极限量规设计 [本章重点]： [本章难点]：

第7章 常用结合件的互换性（6学时） [教学目的与要求]：

通过本章节的讲授，使学生达到：

1. 掌握滚动轴承的精度等级，了解精度等级划分的依据，理解滚动轴承内、外径公差的特点，初步掌握轴承精度的选择；

2. 明确国家标准对滚动轴承轴颈、外壳孔公差带的规定，轴承和外壳孔形位公差和表面粗糙度的确定，初步掌握轴颈、外壳孔公差带的选用；

3. 掌握平键联结参数的基本尺寸及公差、表面粗糙度要求，初步掌握平键的选择； 4. 明确矩形花键联结的主要参数与基本尺寸及其定心方式、定心表面，掌握矩形花键的尺寸公差、形位公差及选用，熟练掌握矩形花键的标注；

5. 了解螺纹联结的种类及互换性要求，掌握普通螺纹的基本牙型、主要参数以及主要几何参数的误差对互换性的影响，掌握作用中径的概念及中径的合格条件；

6. 掌握普通螺纹公差及配合的构成特点，初步掌握普通螺纹公差及配合的选用。 7. 了解圆锥结合与圆柱结合的不同点，掌握圆锥结合的公差与配合要求。 [本章主要内容]：

7.1滚动轴承与孔轴结合的公差与配合 7.2螺纹联接的公差与配合 7.3键和花键的公差与配合 7.4圆锥结合的公差与配合 [本章重点]：

1．轴承、螺纹、键和圆锥等结合方式的特点 [本章难点]：

1．常用结合件的公差规定、标准规范及选用方法 第8章 圆柱齿轮的公差与检测（5学时） [教学目的与要求]：

通过本章节的讲授，使学生达到：

1. 明确齿轮传动的使用要求；

2. 熟悉与使用要求相对应的评定指标的含义及表示代号；

3. 掌握齿轮精度等级的表达方法、评定指标的检验、传动精度的设计方法。 [本章主要内容]：

8.1 齿轮的使用要求及加工误差分类 8.2 单个齿轮的评定指标及其检测 8.3 齿轮副的评定指标及其检测 8.4 渐开线圆柱齿轮精度标准 [本章重点]：

1．渐开线圆柱齿轮精度标准以及齿轮检验 [本章难点]：

1. 齿轮精度设计方法与检验知识 第9章 尺寸链（2学时） [教学目的与要求]：

通过本章节的讲授，使学生达到： 1. 掌握尺寸链的基本概念及术语； 2. 掌握尺寸链的建立与应用方法；

3. 熟悉用完全互换法和用大数互换法解尺寸链。 [本章主要内容]：

9.1 尺寸链概述 9.2 尺寸链的建立于分析 9.3 完全互换法 9.4 大数互换法 [本章重点]：

1. 尺寸链概念 2. 尺寸链应用

五、教学设备和设施

多媒体教学设备。

六、实践教学环节（10学时）

建议实验项目及要求

实验一 表面粗糙度测量 要求：

1. 了解光切显微镜的工作原理、Rz值的含义、光切显微镜的测量范围； 2. 掌握光切显微镜的测量方法 实验二 齿轮误差测量 要求：

1. 了解公法线长度偏差ΔEw的意义；

2. 会用公法线千分尺对齿轮进行测量、数据处理、判断零件ΔEw的合格性 实验三 螺纹误差测量 要求：

1.了解工具显微镜（精度为0.0005mm）、螺纹千分尺（精度为0.01mm）的使用方法； 2. 理解单一中径D2S、d2s与中径D2、d2的概念；会针对不同的螺纹精度要求选用合适的测量仪器，对螺纹塞规零件单一中径d2s、P的值的合格性进行综合评定

实验四 形位误差测量 要求：

1．了解位置度误差的检测原则和基准体现方法，误差的测量原理及方法； 2．熟悉通用量具测量平板、心轴、精密直角尺和偏摆检查仪等的使用方法； 3．加深对平行度、垂直度等位置公差的理解。

七、课程考核与评估

本课程根据两个重要环节进行考核：平时成绩及实验(30%)、期末考查(70%)。

八、附录

教学参考书：

1．李必文主编. 《机械精度设计与检测》.中南大学出版社，2014年 2．甘永立主编. 《几何量公差与检测》.上海科技出版社，2011年