互换性与技术测量2023

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个人介绍

互换性与技术测量2023

主讲教师：唐新姿

学校：	湘潭大学
开课院系：	机械工程学院
专业大类：	机械工程
开课专业：	机械设计制造及其自动化
课程英文名称：	ElementaryTechnology of Exchangeability Measurement
学分：	2
课时：	32

课程介绍

“互换性与技术测量”是机械类各专业的一门重要技术基础课，它研究机械设计过程中几何量的精度设计与制造过程中偏差的控制。本课程涉及面广，综合应用性强，是现代机械设计的核心技能之一，也是实现现代制造的核心保障技术之一。

现代机械设计离不开设计图纸，工程制图课程虽然解决了绘图基本方法和构图理论，却没有解决设计过程中的核心技术问题——控制产品尺寸精度的尺寸公差和控制形状精度的几何公差，而本课程正是解决此技术问题的专业必修课，同时尺寸公差和几何公差也是各项设计目标实现的技术保证，因此，本课程是教学计划中联系设计课程与工艺课程的纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。

本课程主要培养学生机械产品精度设计能力，是机械设计（运动设计、结构设计、精度设计）中不可缺少的重要组成部分。课程知识持续性利用率高，服务性和实践性较强，全部采用最新国家标准。授课内容包括：互换性与标准化的基本概念；尺寸精度、几何精度、表面粗糙度的精度设计；典型零部件（滚动轴承结合、键与花键结合、螺纹结合和渐开线圆柱齿轮）的精度设计。

参考教材

李亚非主编，互换性与测量技术基础，湖南大学出版社，第四版，2018年。

预备知识

本课程涉及面广，综合应用性强，要求上课前应具备以下先修课程的相关知识：《工程制图》、《概率论与数理统计》、《机械制造基础》、《机械设计》、《材料力学》、《理论力学》。

考核方式和计分要求

考核方式：考试（闭卷笔试）

计分方法：课程成绩=平时成绩20%+实验成绩10%+期终考试成绩70%

学习指导

学习要求：

掌握有关几何精度设计与技术测量的基本概念、技术图纸几何精度要求的正确理解和识别、几何精度设计方法与原则等方面的知识和技能，为后续机械设计、制造方面的专业应用打基础。

学习特点：

术语及定义多、符号多、具体规定多、内容多、经验总结多，而逻辑性和推理性较少，使刚刚学完基础理论课的学生感到枯燥、内容繁多，记不住、不会用，因此应当有充分思想准备完成由基础课向专业课过渡这一进程。

学习方法：

1、在课堂学习中了解掌握每个术语、定义的实质，及时归纳总结各术语及定义的区别和联系。在理解基础上牢记，才能灵活运用。

2、应当认真独立完成作业和实验，巩固并加深对所学内容的理解与记忆，掌握正确的标注方法，熟悉公差与配合的选择原则和方法。

重点:

1)互换性的定义、作用及标准化

2)测量误差的分类及误差的数据处理

3)基准值原理以及不同配合性质的尺寸精度设计

4)形位公差的定义、特点和标注方法

5)表面粗糙度的术语、定义、标注及测量方法

6)光滑工件尺寸检测原则及量规应用

7)滚动轴承、花键和螺纹的公差与配合的特点

8)齿轮误差分析与运动精度各项评定指标及作用

难点:

1)误差合成理论与数据处理方法

2)基准制、公差等级与基本偏差的合理选用

3)公差带的理解及公差原则

4)量规工作尺寸的计算

5)齿轮各项评定指标和相互关系

教学大纲

《互换性与技术测量》课程教学大纲

一、课程基本信息

1.互换性与技术测量、32学时、2学分、

2.课程名称：互换性与技术测量（英文名称：ElementaryTechnology of Exchangeability Measurement）

3.课程编码：021301000944

4.学时与学分：32学时（理论26学时，实验6学时），2学分

5.适用专业：工科本科机械类专业

6.课程性质与属性：专业主干课，必修

7.先修课程：机械制造基础，工程图学，金工实习

8.课程管理单位：机电系

9.课程负责人：周里群

10.课程教学团队：姜胜强、唐新姿、胡聪芳、徐志强

二、课程简介

本课程是机械设计制造及其自动化专业的一门专业基础课。本课程的目的是使学生获得公差与配合的基本知识，理解公差与配合的国家标准；掌握一般几何量检测的基本原理和方法，初步具备其检测的基本技能和处理测量数据的能力。为学习相关课程和从事相关专业技术工作打下必要的基础。各类公差在国家标准的贯彻中都有严格的原则性和法规性。应使学生获得机械工程师所必须具有的互换性与技术测量方面基本知识、基本技术和基本训练。课堂讲授以教材为核心，同时引导学生阅读参考资料，拓宽视野。建立内容精简的习题库，目的在于加深学生对教学内容的理解，同时获得基本的工程训练。教学中应以理解和应用公差与配合的国家标准为主，理论教学为辅，理论教学为理解和应用公差与配合的国家标准服务，着重讲清基本概念和应用原则。掌握基本测量方法，熟悉各种测试仪器的原理、方法与应用。

三、课程目标

1、掌握从事机械工程产品零部件设计公差与配合的基本知识、理解相关国家标准；掌握一般几何量检测的基本原理和方法，能对一般几何量进行综合检测，并能正确的进行误差数据的分析、处理和评定。

2、学会如何选用尺寸公差与配合、形位公差、表面粗糙度；能对常用的公差要求会正确标注、解释和查用。

3、掌握国家标准相关内容和规定的基础上，了解产品精度设计与产品技术指标、经济指标等之间的管理，学会合理进行公差设计和公差分配。

四、课程目标对培养方案中“毕业要求”的支撑点及其对应关系

序号	课程支撑的毕业要求	权重系数	课程支撑的毕业要求指标点	课程目标、达成途径及评价依据
1	毕业要求1：工程知识	0.49	1掌握从事机械工程工作所需的设计、制造和控制等专业知识，能用于解决复杂机械工程问题	课程教学目标： 1、掌握从事机械工程产品零部件设计公差与配合的基本知识、理解相关国家标准；掌握一般几何量检测的基本原理和方法，能对一般几何量进行综合检测，并能正确的进行误差数据的分析、处理和评定。达成途径：课堂讲授、课后作业评价依据：期末考试试卷、平时作业、实验报告
2	毕业要求2：问题分析	0.4	2能应用机械工程的基本原理，对复杂机械工程精度进行识别和表达。	课程教学目标： 2、学会如何选用尺寸公差与配合、形位公差、表面粗糙度；能对常用的公差要求会正确标注、解释和查用。达成途径：课堂讲授、实验、课后作业评价依据：期末考试试卷、实验报告、平时作业
3	毕业要求3：设计/开发解决问题方案	0.11	3在考虑安全与健康、法律法规与相关标准以及经济、环境、文化、社会等制约因素的前提下，掌握新产品、新工艺、新技术和新设备设计、开发的基本流程。	课程教学目标： 3、掌握国家标准相关内容和规定的基础上，了解产品精度设计与产品技术指标、经济指标等之间的管理，学会合理进行公差设计和公差分配。达成途径：课堂讲授、课后作业、课堂讨论评价依据：期末考试试卷、平时作业、课堂讨论

五、教学内容、基本要求与学时分配

序号	教学内容	教学重点及难点	学生预期达成情况	学时	教学模式	支撑课程目标
1	绪论互换性、优先数第一章 1.公差与配合的基本术语和定义 2.公差带图 3.公差与配合国家标准的组成 4.国家标准中规定的公差带与配合 5.掌握公差与配合的选用方法 6.一般公差、线性尺寸的未注公差	三大配合：间隙配合，过渡配合，过盈配合尺寸公差带图	1. 讲述本课程的教学目标以及本课程在本专业人才培养的地位、作用和任务。 2.理解公差与配合的基本术语和定义 3.公差带图 4.公差与配合国家标准的组成 5.国家标准中规定的公差带与配合 6.掌握公差与配合的选用方法	5	课堂教学、课后作业	123
2	第二章测量、尺寸传递和测量误差的基本概念系统误差、随机误差和粗大误差的性质及规律数据的处理方法计量器具的选择测量方法与计量器具的分类计量器具与测量方法的常用术语常用长度计量仪器	数据的处理方法测量器具的基本量度指标	了解测量、尺寸传递和测量误差的基本概念计量器具的选择理解系统误差、随机误差和粗大误差的性质及规律掌握测量数据的处理方法	5	课堂教学、课后作业、实验	1
3	第三章几何要素、形状和位置公差及公差带的定义、作用、特点了解形状和位置公差的选用方法公差原则及应用形状和位置误差的评定准则和方法形状和位置公差的选用方法	形位公差的基本注法形位公差及公差带的特点公差原则	了解形状和位置公差的选用方法理解形状和位置误差的评定准则和方法掌握形状和位置公差及公差带公差原则及应用	6	课堂教学、课后作业、实验	123
4	第四章泰勒原则及其作用量规公差带量规型式的选择和量规的技术要求表面粗糙度表面粗糙度评定参数表面粗糙度的选用、标注	泰勒原则安全裕度与验收极限表面粗糙度的标注表面粗糙度评定参数	理解泰勒原则掌握光滑极限量规公差带光滑极限量规的设计	3	课堂教学、课后作业、实验	12
5	第五章轴承精度等级、公差带配合选择原则、轴承负荷类型	轴承负荷类型	掌握轴承精度等级、公差带配合选择原则、轴承负荷类型	2	课堂教学、课后作业	13
6	第六章尺寸链的特点及其组成环用完全互换法计算尺寸链概率法和解装配尺寸链的其他方法	建立尺寸链的方法和步骤	了解尺寸链的特点及其组成环掌握完全互换法掌握概率法和解装配尺寸链的其他方法	0	自学	1
7	第七章圆锥配合种类与基本参数锥度、锥角系列和圆锥公差圆锥公差的给定方法圆锥精度设计与检测	了解锥度和圆锥公差的给定方法	掌握圆锥配合种类与基本参数掌握锥度、锥角系列和圆锥公差掌握圆锥公差的给定方法掌握圆锥精度设计与检测	0	自学	1
8	第八章螺纹的分类和使用要求螺纹连接的主要参数螺纹公差与基本偏差螺纹精度设计、标注及检测	作用中径对螺纹旋合性的影响普通螺纹标注	掌握螺纹的分类和使用要求掌握螺纹连接的主要参数掌握螺纹公差与基本偏差掌握螺纹精度设计、标注及检测	1	课堂教学、课后作业	123
9	第九章平键的公差与配合、配合性质与应用花键的应用、种类和定心方式花键精度与标注键和花键的检测	矩形花键的形位公差、定心方式	掌握平键的公差与配合、配合性质与应用掌握花键的应用、种类和定心方式掌握花键精度与标注掌握键和花键的检测	1	课堂教学、课后作业	123
10	第十章齿轮加工误差的产生原因与齿轮传递运动的准确性、传动的平稳性和载荷分布的均匀性有关的误差齿轮的公差组及检验组的组合原则齿轮副的侧隙齿轮副误差及其评定指标	齿轮传动的4项要求、齿轮加工误差的种类，齿轮公差组	1.掌握齿轮加工误差的产生原因 2.掌握与齿轮传递运动的准确性、传动的平稳性和载荷分布的均匀性有关的误差 3.掌握齿轮的公差组及检验组的组合原则 4.掌握齿轮副的侧隙 5.掌握齿轮副误差及其评定指标	4	课堂教学、课后作业、实验	123

六、实验教学安排

本课程实验项目安排如下：

序号	实验项目	实验内容	实验学时	学生预期达成情况	实验类型	对应课程目标
1	长度测量	1、了解常用测量仪器的性能和特点； 2、熟悉公差的种类、测量方式和计算方法； 3、理解测量方法的基本原理； 4、熟练使用实验所要用到的测量仪器； 5、正确处理实验数据和写出实验报告。	2	1、按照具体的互换性实验目标，设计出相关实验方案，能合理选择测量仪器、正确操作实验装置、安全开展实验，并正确采集、整理实验数据。 2、通过对实际试件相关尺寸的测量，把所学的部分或大部分基础知识联系起来，使学生对测量工作的有关基本问题有一个较完整的概念，掌握机械工程中常见参数的测试方法。	综合性	1
2	位置度的测量		2		综合性	12
3	表面粗糙度测量		1		演示性	12
4	齿轮径向跳动测量		1		综合性	12

七、成绩评定标准

1. 考核方式

考试（闭卷笔试）

2. 考核标准

1）平时考勤及课堂讨论成绩：10%。主要考查学生到堂听课情况，以及考核学生发现、分析和解决问题的能力，口头及文字表达能力。

2）平时作业与测试讨论：10%。主要考核对每堂课知识点的复习、理解和阶段知识点的掌握程度。

3）实验成绩：10%。四次课程实验成绩。实验后，学生将实验的数据及结果按实验指导书的要求和格式填写实验报告，符合实验教学的要求并得到指导教师的认可。根据学生的实验动手能力及实验报告给出实验成绩，按100制评定成绩等级。

4）期终考试成绩：70%。主要考核对本课程基本概念、基本分析计算的掌握程度。

3. 课程目标达成与评价方式对应关系

课程目标	支撑毕业要求	考核与评价方式及成绩比例（%）				成绩比例（%）
课程目标	支撑毕业要求	平时表现	课程实验	作业与讨论	课程考试	成绩比例（%）
课程目标1	支撑毕业要求1	4	6	4	35	44
课程目标2	支撑毕业要求2	4	4	4	25	42
课程目标3	支撑毕业要求3	2		2	10	14
合计		10	10	10	70	100

注：该表格中比例为课程整体成绩比例。

4.考核与评价标准

（1）平时作业考核与评价标准：

	基本要求	评价标准				权重（%）
	基本要求	90-100	75-89	60-74	0-59	权重（%）
作业	掌握从事机械工程产品零部件设计公差与配合的基本知识、理解相关国家标准；能对一般几何量进行综合检测，并能正确的进行误差数据的分析、处理和评定。（支持毕业要求1）	按时交作业；基本概念正确、论述逻辑清楚；层次分明，语言规范。	按时交作业；基本概念正确、论述基本清楚；语言较规范。	按时交作业；基本概念基本正确、论述基本清楚；语言较规范。	不能按时交作业；有抄袭现象；或者基本概念不清楚、论述不清楚。	40
	掌握一般几何量检测的基本原理，理解如何选用尺寸公差与配合、形位公差、表面粗糙度；能对常用的公差要求会正确标注、解释和查用。（支持毕业要求2）	按时交作业；能够正确应用相关知识分析解决实际工程问题，论述逻辑清楚；层次分明，语言规范。	按时交作业；能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述清楚，语言较规范。	按时交作业；基本能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述基本清楚，语言较规范。	不能按时交作业；有抄袭现象；或者基本概念不清楚、论述不清楚。	40
	掌握国家标准相关内容和规定的基础上，了解产品精度设计与产品技术指标、经济指标等之间的管理，学会合理进行公差设计和公差分配。（支持毕业要求3）	按时交作业；能够正确应用相关知识分析解决实际工程问题，论述逻辑清楚；层次分明，语言规范。	按时交作业；能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述清楚，语言较规范。	按时交作业；基本能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述基本清楚，语言较规范。	不能按时交作业；有抄袭现象；或者基本概念不清楚、论述不清楚。	20

注：该表格中权重为平时成绩所占成绩比例。如果出勤占10%，则各项权重按括号中值计算。按照平时成绩所占权重，三项得分满分分别是：40、40、20，合计100分。

（2）实验评价标准：

	基本要求	评价标准				权重（%）
	基本要求	90-100	75-89	60-74	0-59	权重（%）
实验	了解长度、直径、表面粗糙度等常用测量仪器的性能和特点；理解并掌握测量方法；正确处理实验数据和写出实验报告。（支持毕业要求1）	按时交实验报告；基本概念正确、论述逻辑清楚；层次分明，语言规范。	按时交实验报告；基本概念正确、论述基本清楚；语言较规范。	按时交实验报告；基本概念基本正确、论述基本清楚；语言较规范。	不能按时交实验报告；有抄袭现象；或者基本概念不清楚、论述不清楚。	60
实验	了解齿圈跳动测量仪器的性能和特点；理解并掌握测量方法；掌握圆柱孔位置度测量方法，正确处理实验数据和写出实验报告。（支持毕业要求2）	按时交实验报告；能够正确应用相关知识分析解决实际工程问题，论述逻辑清楚；层次分明，语言规范。	按时交实验报告；能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述清楚，语言较规范。	按时交实验报告；基本能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述基本清楚，语言较规范。	不能按时交实验报告；有抄袭现象；或者基本概念不清楚、论述不清楚。	40

注：该表格中权重为实验考核成绩所占成绩比例。按照实验成绩所占权重，2项得分满分分别是：60、40，合计100分。

（3）课程考试考核与评价标准：

	基本要求	评价标准				权重（%）
	基本要求	90-100	75-89	60-74	0-59	权重（%）
课程考试	掌握从事机械工程产品零部件设计公差与配合的基本知识、理解相关国家标准；能对一般几何量进行综合检测，并能正确的进行误差数据的分析、处理和评定。（支持毕业要求1）	尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、配合、等基本概念清楚无误、判断问题正确，测量误差处理等理论述正确，语言简练。	尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、配合、等基本概念清楚、判断问题正确，测量误差处理等理论述正确。	尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、配合、等基本概念基本理解、测量误差处理等理论述基本正确。	尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、配合、等基本概念清楚有误，测量误差处理等理论述错误。	50
	掌握一般几何量检测的基本原理，理解如何选用尺寸公差与配合、形位公差、表面粗糙度；能对常用的公差要求会正确标注、解释和查用。（支持毕业要求2）	针对零件图、装配和，能够对尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等进行正确标注，能对已标注的进行正确解释，能正确查阅相关设计手册。	针对零件图、装配和，对尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等的标注正确，能对已标注的进行解释，能查阅相关设计手册。	针对零件图、装配和，对尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等的标注基本正确，能查阅相关设计手册。	针对零件图、装配和，对尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等的标注有误，不能自行查阅相关设计手册。	35
	掌握国家标准相关内容和规定的基础上，了解产品精度设计与产品技术指标、经济指标等之间的管理，学会合理进行公差设计和公差分配。（支持毕业要求3）	熟练掌握普通圆柱体、典型结合件以及齿轮的精度设计方法及原理，能够正确合理分配公差，且考虑经济成本等制约因素。	掌握普通圆柱体、典型结合件以及齿轮的精度设计方法及原理，能够合理分配公差，能考虑经济成本等制约因素。	基本掌握普通圆柱体、典型结合件以及齿轮的精度设计方法及原理，基本能够合理分配公差。	对普通圆柱体、典型结合件以及齿轮的精度设计方法及原理不够熟练，不能够正确合理分配公差	15