标准参数及其分级

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《标准化专业工程师手册》第67页（3692字）

我们在对标准化对象进行系列化时，要对对象的有关参数，如电压、电流、功率、压力、流量、尺寸作出合理的规定和分级。在确定这些参数的数值和分级时，应充分考虑各种参数之间的相关性、参数本身的规律性、使用的方便性，考虑对老产品的继承性、产生的经济效果。

通常对参数进行分级用的数值系列有：算术级数系列，优先数系列，模数系列和E系列。

算术级数(等差级数)系列主要适用于参数范围比较狭隘的标准化对象。如生活用鞋、帽、衣服的尺码。

E系列首先应用于英国，后来由国际电工委员会定为国际电工标准的数系，应用于无线电用电阻、电容的主参数系列，它也是等比数系，本质属性和优先数系列完全相同，只是公比不同。

模数系列首先起源于建筑行业。它是以一定的模数m作为基准，通过组合(乘以正整数)或分割(乘以分数)得到一系列模数尺寸，作为尺寸协调的统一标准。模数系列主要应用于涉及组合尺寸或分割单元尺寸的建筑及包装等行业上。

本节只介绍优先数和优先数系。

由于以下原因，优先数和优先数系被广泛采用：①能反映各种事物之间量的联系，是各种事物定量协调的基础；②是一种无量纲的分级数系，适用于各种量值的分级；③是十进位几何级数，具有一系列特点和优点，应用方便；④已经有国际标准和国家标准，具有权威性，应该贯彻执行。

1．优先数系和优先数的定义

优先数系是19世纪末法国的雷诺(CharlesRenard)为简化汽球上的绳索规格而发明的。故取名为R数系。

优先数系是由公比分别为、、、和导出的一组近似等比级数的数列，分别称为R5系列，R10系列，R20系列，R40系列，R80系列。其中

R80系列是公比为≈1．03形成的等比系列。称补充系列

优先数系中的每一个项值称为优先数。

2．优先数系表

(1)基本系列和补充系列

全部优先数系中，R5系列、R10系列、R20系列、R40系列称为基本系列，是优先数系中常用的系列(见表3．4－1)。

表3．4一1 优先数系基本系列

R80称为补充系列，是当基本系列不能满足使用需要时，才允许采用的系列。(见表3．4－2)。

表3．4－2 优先数系补充系列(R80)

说明：大于10和小于1的优先数，均可用10的整数幂(如10，100，1000，…，或0．1，0．01，0．001，…)乘以表3．4－1、表3．4－2中的优先数求得。

(2)派生系列

是指从基本系列或补充系列中，每隔若干项取值导出的系列。如R10／3即表示在R10系列中从某一项开始，每隔3项导出的系列。例如从1开始，即为1，2，4，8……

3．优先数系的主要特征和优点

(1)优先数系的主要特征

①包容性。即从R5到R80系列中，前一数系的每一个项值均包含在后一数系之中；

②可延伸性。即R5到R80系列中的项值可向两端无限延伸。延伸的方法是：以10的整数幂乘以表3．4－1或表3．4－2的优先数。如以10^－1(0．1)或10^－2(0．01)相乘得小于1的数系，以10¹(10)或10²(100)相乘得大于10的数系；

③均匀性。即同一系列中任意相邻两优先数(常用值)相对差均匀，近似不变；

如R5系列相对差为60%，R10系列为25%，R20系列为12%，R40系列为6%，R80%系列为3%；

④再现性。即同一系列中任意两项优先数(理论值)之积或商，任意一项(理论值)之整数乘方，仍为该系列中的一个优先数；

⑤可转换性。即同一系列中优先数系(理论值)之对数值构成一个等差数列，该等差数列的公差即为优先数系的公比。这样就便于计算的转换。

(2)优先数系的主要优点

由于以上特点，优先数系比起其他数系，具有如下优点：

①经济合理性。因为优先数系的可延伸性，使它能在较宽范围内，以较少的规格，经济合理地满足社会需要。因为其相对差的均匀性(几乎不变)，就不会出现分级在小端显得过疏，在大端显得过密的不合理现象，所以它是最经济合理的分级制度；

②广泛的适应性。因为优先数系拥有不同公比的系列，具有包容性，必要时，可在较疏系列中插入来自另一系列中的中间值，使较疏系列在需要的规格上显得密集些，以满足一定的需要；

③良好的协调性。因为优先数系的再现性，它特别适用于标准和设计之间的协调。例如：因为两项优先数之积仍为优先数，则当某产品的两参数(如电压U，电流Ⅰ)为优先数时，其功率P=UI亦为优先数；

特别是因为它已被制定为国际标准和国家标准(GB321－80)，它更能成为统一各种产品、统一不同部门、不同人员设计技术参数的基本依据，避免品种规格和参数的繁多和混乱。

④简单、易记、计算方便。因为优先数系的可延伸性，是十进制的等比数列，只要记住一个十进段的数列，其他十进段的数列就可以通过小数点的移位得到。由于它的计算的可转换性，可以大大简化有关的计算。

4．优先数系的应用原则

(1)最大限度使用。即在取值上没有特殊原因、具有一定自由度的时候，都应最大限度地使用优先数或优先数系。在制定产品标准和产品设计时，应当有意识地使基本尺寸或主要参数符合优先数；在用户和制造厂或有关单位的协商中，优先数应成为共同遵守的准则；

(2)优先顺序。即应按R5，R10，R20，R40的顺序，优先选用公比较大的基本系列，其次才是补充系列。当一个产品的所有参数不能用优先数时，则应使其中一个或几个基本参数甚至单个参数选用优先数；

(3)可选用派生系列。当基本系列公比不能满足分级要求时，可选用派生系列。派生系列亦应首先在公比较大的系列中派生并使其含有项值1；

(4)可选用复合系列。当参数系列范围很宽时，为了达到生产和使用经济性目标，在不同的区间，可分段采用公比不同的基本系列或派生系列，构成复合系列；

(5)应避免采用化整值。例如，R5系列的化整值如图3．4－2虚线所示，因为化整值的取值带有随意性，公比的均匀性差，因此不易取得各相关数值的协调统一，向较小公比系列的转换也变及困难；

图3．4－2R5系列的化整值

(6)注意优先数系的局限性。有些产品的参数从需求或从本身规律来看不符合等比系列，如某些参数密集于较小范围内的生活用品，如鞋、帽、服装尺码，就宜于采用等差系列。另外，由于优先数的和或差不再保持为优先数，因此有些组合尺寸或分割尺寸就不宜采用优先数系而宜于采用模数制。