广东开放大学互换性原理（本）期末考试试卷与参考答案

互换性原理（本）期末考试学习笔记

摘要

《互换性原理》是机械制造与设计领域的核心课程，主要研究机械零件在装配时的互换性及其实现方法。课程内容涵盖公差与配合、几何公差、表面粗糙度、检测技术等基础理论，强调工程实践中的标准化与精度控制。通过本课程的学习，能够掌握机械零件的尺寸、形状、位置公差的制定原则，理解公差与配合的选用方法，以及如何通过检测手段确保零件的互换性。期末考试通常以理论结合实际应用为主，重点考察对标准的理解和计算能力。

重点难点总结

1. 公差与配合的基本概念

- 互换性：指同一规格的零件或部件可以不经选择、修配或调整，直接装配并满足使用性能要求的特性。

- 公差（Tolerance）：允许尺寸的变动量，分为尺寸公差、形状公差、位置公差等。

- 配合（Fit）：孔与轴公差带之间的相互关系，包括间隙配合、过盈配合和过渡配合。

- 基准制：

- 基孔制：孔的公差带位置固定，通过改变轴的公差带实现不同配合。

- 基轴制：轴的公差带位置固定，通过改变孔的公差带实现不同配合。

- 公差等级：标准公差分为IT01、IT0、IT1至IT18共20级，数值越小精度越高。

2. 几何公差与标注

- 几何公差的分类：

- 形状公差（如直线度、平面度、圆度等）；

- 方向公差（如平行度、垂直度等）；

- 位置公差（如同轴度、对称度等）；

- 跳动公差（如圆跳动、全跳动等）。

- 公差原则：

- 独立原则：尺寸公差与几何公差相互独立，分别满足要求。

- 相关原则：包括包容要求、最大实体要求（MMR）和最小实体要求（LMR），需结合公差带分析。

- 标注规范：需严格遵循国家标准（GB/T 1182），包括公差框格、指引线、基准符号等。

3. 表面粗糙度

- 基本参数：

- 轮廓算术平均偏差（Ra）；

- 轮廓最大高度（Rz）；

- 轮廓单元的平均宽度（RSm）等。

- 标注方法：在图纸上使用符号和数值表示，需注意方向、取样长度等要求。

4. 检测技术

- 检测原则：需符合阿贝原则、最小变形原则和最短测量链原则。

- 常用检测工具：卡尺、千分尺、圆度仪、三坐标测量机等。

- 测量误差分析：系统误差、随机误差、粗大误差的来源及消除方法。

常见题型分析与解答思路

1. 选择题

示例题目：

> 孔的公差带在轴的公差带之上时，属于哪种配合类型？

> A. 间隙配合

> B. 过盈配合

> C. 过渡配合

> D. 以上都不对

解答思路：

根据配合的定义，孔的公差带在轴的公差带之上时，无论轴的尺寸如何变化，孔的最小极限尺寸始终大于轴的最大极限尺寸，因此属于间隙配合（选项A）。

2. 填空题

示例题目：

> 标准公差等级代号由______和______组成，其中IT表示______。

解答思路：

答案需填写“公差等级”“公差单位”“国际公差”，需熟记公差代号的构成规则。

3. 判断题

示例题目：

> 最大实体状态下的尺寸等于公称尺寸加上上偏差（或减去下偏差）。（ ）

解答思路：

此题错误。最大实体状态（MMC）的尺寸应为孔的下偏差或轴的上偏差，而非直接公称尺寸加减偏差。

4. 简答题

示例题目：

> 说明包容要求的应用条件及作用。

解答思路：

- 应用条件：当需要保证零件的最小壁厚或最小间隙时，或当零件装配后需满足最大实体边界要求时。

- 作用：将尺寸公差与几何公差关联，允许实际尺寸在最大实体边界内变动，同时保证功能要求。

5. 计算题

示例题目：

> 已知某基孔制配合，孔的公差带代号为H7（IT7=21μm），轴的公差带代号为g6（IT6=16μm）。求：

> （1）孔和轴的极限偏差；

> （2）配合公差及配合类型。

解答步骤：

（1）孔的极限偏差：

- 基孔制中孔的下偏差为0，上偏差为IT7=21μm。

- 孔的公差带代号H7的上偏差为+21μm，下偏差为0。

（2）轴的极限偏差：

- 轴g6的公差带相对于零线对称分布。

- 轴的基本偏差代号为g，查表得g6的基本偏差为-16μm（假设轴的基本尺寸为Φ50mm）。

- 因此，轴的上偏差为-16μm + IT6/2 = -8μm，下偏差为-16μm - IT6/2 = -24μm。

（3）配合公差：

- 配合公差等于孔与轴公差之和：21μm + 16μm = 37μm。

（4）配合类型：

- 孔的下偏差（0）大于轴的上偏差（-8μm），因此为间隙配合。

参考答案示例

1. 公差带与配合计算

题目：

> 孔Φ50H8（+0.039，0）与轴Φ50g7（-0.025，-0.050）的配合类型是什么？最大间隙和最小间隙分别是多少？

答案：

- 配合类型：间隙配合。

- 最大间隙：孔的最大极限尺寸（Φ50.039）减去轴的最小极限尺寸（Φ49.950）= 0.089mm。

- 最小间隙：孔的最小极限尺寸（Φ50.000）减去轴的最大极限尺寸（Φ50.025）= -0.025mm（实际为过盈，但因属于基孔制间隙配合，此处可能需重新核对轴的公差带）。

> *注：若轴的公差带代号为g7，则需重新计算轴的极限偏差。*

2. 几何公差标注

题目：

> 根据要求，标注Φ50轴的圆柱度公差为0.01mm，且遵守最大实体要求。

答案：

- 标注方法：

- 在公差框格中注明“Φ0.01”，并在公差值后加注“M”（最大实体符号）。

- 基准符号需根据设计要求标注，若无基准则省略。

- 公差带形状：圆柱面内的圆柱度公差带为两个同心圆柱面之间的区域。

3. 表面粗糙度参数

题目：

> 解释Ra 3.2μm的含义。

答案：

- Ra（轮廓算术平均偏差）为3.2μm，表示零件表面在取样长度内，轮廓偏距绝对值的算术平均值不超过3.2微米，属于中等粗糙度要求。

学习体会

1. 理论与实践结合：互换性原理的核心是标准化，需结合机械图纸和实际零件理解公差标注的意义。

2. 公差计算易错点：需注意区分孔与轴的上、下偏差计算方向，以及基准制的选择对公差带的影响。

3. 几何公差难点：公差原则（独立原则与相关原则）的应用需结合具体案例分析，避免