Взаимозаменяемость

 
Российский федеральный ядерный центр – 
Всероссийский научно-исследовательский институт 
экспериментальной физики 
 
Саровский физико-технический институт НИЯУ «МИФИ» 
 
 
 
 
В. Н. Халдеев  
 
 
ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ 
 
 
Учебник 
для машиностроительных специальностей вузов 
 
Допущено Учебно-методическим объединением вузов по образованию в области автоматизированного 
машиностроения (УМО АМ) в качестве учебника 
для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностро- 
                         ительных производств» 
 
 
 
 
 
 
Саров 
2023 

 
 
2 
УДК 621.7 
ББК 34.5 
        Х17 
DOI: 10.53403/9785951505347 
 
Р е ц е н з е н т ы : 
А. Б. Лоскутов – проректор Нижегородского государственного 
технического университета, доктор технических наук, профессор;    
М. П. Кужель – начальник отдела РФЯЦ-ВНИИЭФ, доктор технических наук 
 
ISBN 978-5-9515-0534-7 
 
                Халдеев, В. Н. 
 
Х17 
Взаимозаменяемость : учебник для машиностроительных 
специальностей вузов / В. Н. Халдеев. – Саров: ФГУП 
«РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2023. –  295 с., ил. 
 
Рассмотрены основные вопросы взаимозаменяемости, необходимые для изучения дисциплины «Основы взаимозаменяемости» при подготовке бакалавров, обучающихся по направлению 
«Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств». Изложены принципы и методы обеспечения взаимозаменяемости гладких цилиндрических, конических, 
резьбовых, шпоночных, шлицевых соединений и зубчатых передач; рассмотрены вопросы нормирования шероховатости поверхностей, отклонений формы и расположения поверхностей, 
методы расчета допусков в размерных цепях. Рассмотрены основы взаимозаменяемости сферических соединений.  
Издание предназначено для студентов технологических специальностей машиностроительных вузов.   
 
 
 
 
 
 
УДК 621.7 
 
 
 
 
 
ББК 34.5 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9515-0534-7 
© Халдеев В. Н., 2023 
 
 
 
 
© ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2023 

 
Оглавление 
3
 
 
 
Оглавление 
 
Введение..................................................................................
8 
Глава 1. Основы понятия о взаимозаменяемости  
и системах допусков и посадок............................................
 
11
1.1. Разновидности взаимозаменяемости........................ 11
1.2. Номинальный, действительный, предельные  
размеры и предельные отклонения .................................
 
13
1.3. Допуски и посадки..................................................... 17
1.4. Принципы построения системы допусков  
и посадок............................................................................
 
21
 
 
Глава 2. Отклонения формы и расположения  
поверхностей деталей.............................................................
 
28
2.1. Классификация отклонений формы  
и расположения поверхностей........................................
 
28
2.2. Отклонения формы .................................................... 30
2.2.1. Отклонения формы цилиндрических  
поверхностей ................................................................
 
30
2.2.2. Отклонения формы плоских  
поверхностей .................................................................
 
35
2.3. Отклонения расположения поверхностей ............... 36
2.4. Суммарные отклонения формы  
и расположения поверхностей........................................
 
41
2.5. Зависимые допуски расположения........................... 42
2.6. Нормирование допусков формы  
и расположения поверхностей........................................
 
49
2.7. Обозначение на чертежах допусков формы  
и расположения поверхностей.........................................
 
51

Оглавление 
4 
2.8. Общий допуск формы или расположения .............. 59 
2.9. Выбор вида допуска расположения......................... 62 
2.10. Нормирование и обозначение шероховатости  
поверхности ......................................................................
 
64 
2.11. Контроль точности формы, расположения  
и шероховатости поверхностей ......................................
 
77 
2.11.1. Контроль точности формы .............................. 77 
2.11.2. Контроль отклонений расположения ............. 80 
2.11.3. Контроль суммарного отклонения формы  
и расположения поверхностей ....................................
 
81 
2.11.4. Контроль шероховатости поверхностей ......... 82 
 
 
Глава 3. Взаимозаменяемость гладких  
цилиндрических соединений ................................................
 
85 
3.1. Допуски и посадки гладких цилиндрических  
соединений.........................................................................
 
85 
3.2. Расчет и выбор посадок гладких  
цилиндрических соединений...........................................
 
92 
3.2.1. Расчет и выбор посадок с натягом.................... 92 
3.2.2. Расчет и выбор посадок с зазором ..................... 97 
3.2.3. Расчет и выбор переходных посадок................ 104 
3.3. Система допусков и посадок для подшипников  
качения ..............................................................................
 
108 
3.4. Калибры для контроля гладких  
цилиндрических деталей .................................................
 
114 
 
 
Глава 4. Взаимозаменяемость гладких конических  
соединений..............................................................................
 
120 
4.1. Допуски на угловые размеры.................................... 122 
4.2. Допуски конусов ....................................................... 125 
4.3. Посадки конических соединений ............................ 131 
4.4. Контроль углов и конусов ........................................ 135 

Оглавление 
5
Глава 5. Взаимозаменяемость резьбовых соединений....... 138
5.1. Основные параметры крепежных  
цилиндрических резьб......................................................
 
138
5.2. Допуски и посадки метрических резьб.................... 142
5.2.1. Посадки с зазором............................................... 148
5.2.2. Посадки с натягом............................................... 150
5.2.3. Переходные посадки........................................... 153
5.3. Взаимозаменяемость конических резьб.................. 155
5.4. Взаимозаменяемость кинематических  
и силовых резьб................................................................
 
157
5.5. Методы и средства контроля  
цилиндрических резьб......................................................
 
162
 
 
Глава 6. Размерные цепи....................................................... 168
6.1. Анализ размерных цепей........................................... 170
6.2. Расчет размерной цепи методом 
максимума/минимума.......................................................
 
175
6.3. Расчет размерной цепи вероятностным  
методом..............................................................................
 
184
6.4. Расчет размерной цепи методом групповой  
взаимозаменяемости .........................................................
 
186
6.5. Расчет размерных цепей методом  
регулирования ..................................................................
 
192
6.6. Метод пригонки ......................................................... 193
 
 
Глава 7. Взаимозаменяемость зубчатых и червячных  
передач....................................................................................
 
195
7.1. Взаимозаменяемость цилиндрических  
зубчатых передач ..............................................................
 
198
7.1.1. Кинематическая точность................................... 201
7.1.2. Плавность работы передачи............................... 206
7.1.3. Контакт зубьев в передаче................................. 209

Оглавление 
6 
7.1.4. Сопряжение зубчатых колес.............................. 213 
7.2. Взаимозаменяемость конических  
зубчатых передач..............................................................
 
218 
7.3. Взаимозаменяемость червячных передач............... 223 
7.4. Методы и средства контроля зубчатых колес  
и передач ............................................................................
 
226 
 
 
Глава 8. Взаимозаменяемость шпоночных и шлицевых 
соединений..............................................................................
 
233 
8.1. Допуски и посадки шпоночных соединений........... 233 
8.2. Допуски и посадки шлицевых соединений  
с прямобочным профилем...............................................
 
237 
8.3. Допуски и посадки шлицевых соединений  
с эвольвентным профилем...............................................
 
243 
 
 
Глава 9. Взаимозаменяемость сферических  
соединений...............................................................................
 
249 
9.1. Классификация деталей сферической формы ........ 250 
9.2. Обозначение размеров сферических  
поверхностей на чертежах...............................................
 
251 
9.3. Допуски размеров, формы и расположения  
сферических поверхностей..............................................
 
256 
9.4. Контроль сферических поверхностей ..................... 259 
 
 
Глава 10. Метрология и технические измерения............... 262 
10.1. Основные понятия об измерениях и единицах  
физических величин.........................................................
 
262 
10.2. Классификация средств и методов  
измерений..........................................................................
 
264 
10.3. Метрологические показатели средств  
измерения..........................................................................
 
266 
10.4. Выбор измерительных средств .............................. 268 

Оглавление 
7
10.5. Универсальные измерительные средства.............. 269
10.5.1. Плоскопараллельные концевые  
меры длины....................................................................
 
269
10.5.2. Штангенинструменты....................................... 271
10.5.3. Микрометрические инструменты.................... 273
10.5.4. Рычажно-механические приборы .................... 276
 
 
Источники ............................................................................. 293
 
 
 
 
 
 

 
Введение 
8 
 
 
 
Введение 
 
Взаимозаменяемость имеет огромное народнохозяйственное значение и обеспечивается единством научно-технических, экономических и организационных мероприятий. Она 
является одной из важнейших предпосылок для организации 
серийного и массового производства, способствует широкой 
кооперирации предприятий-изготовителей многочисленных 
комплектующих элементов изделий машиностроения. Взаимозаменяемость позволяет не только эффективнее организовать 
производство изделий, но также сократить сроки и повысить 
качество их ремонта в процессе эксплуатации.  
Современная промышленность выпускает множество 
разнообразных изделий, узлов и деталей, причем в процессе 
их производства, как правило, задействовано большое количество предприятий, поэтому вопросы взаимозаменяемости 
весьма актуальны. В связи с этим инженерная подготовка 
специалистов, профессиональная деятельность которых будет 
связана с обработкой материалов, невозможна без изучения 
дисциплины «Взаимозаменяемость». 
Одной из распространенных форм поверхностей ответственных деталей, используемых как при проведении экспериментальных исследований, так и широко применяемых в промышленности, является сферическая. В научно-технической 
литературе вопросы взаимозаменяемости этих поверхностей 
не освещены, поэтому возникла необходимость включения 
в данный учебник раздела «Взаимозаменяемость сферических соединений».  

Введение 
9
Принято считать, что массовое производство в машиностроении началось в 1800 г. Первые машины для массового производства были спроектированы и изготовлены на 
Портсмутской верфи в Англии Марком Брюнелем и Генри 
Модсли – английским механиком, изобретателем самоходного крестового суппорта токарного станка.  
С развитием массового производства возник вопрос 
о взаимозаменяемости деталей. Полная взаимозаменяемость 
деталей обеспечивает беспригоночную их сборку в сборочный узел. Если для изготовления деталей с заданной точностью размеров требуется слишком много времени и средств, 
то применяют неполную взаимозаменяемость, при которой 
для обеспечения сборки осуществляют групповой отбор деталей (селективную сборку), пригонку, регулировку положения деталей и т. п. 
Приоритет в решении вопроса о взаимозаменяемости 
деталей принадлежит Джозефу Витворту – английскому инженеру и предпринимателю. Джозеф Витворт застал механический мир в состоянии хаоса: каждый механик делал то, 
что ему казалось лучшим, выбирал размеры и шаблоны по 
своему усмотрению и отступал от таковых без особых поводов; однообразных калибров не существовало, работать по 
ним не умели. В результате для пригонки одной детали 
к другой тратилось много времени, труда и средств. До 1849 г. 
шаг и форма резьбы винтов выбирались каждой мастерской 
по своему усмотрению. Витворт собрал огромную коллекцию винтов, изготовленных известными английскими фирмами, и пришел к выводу, что их размеры можно стандартизировать по диаметру (1/4", 1/2", 1" и 1,5")* и по шагу. При 
диаметре 1/4" отношение шага к диаметру принять 1/5, при 
                                                            
* Знак " означает дюйм – английскую меру длины, равную 25,4 мм. 

Введение 
10 
диаметре 1/2" – 1/6 и т. д. Витвортом был выбран угол профиля резьбы 55°. Эта резьба – существующая и поныне резьба Витворта – была принята в 1841 г. для английского вооружения и стала известна во всем мире.