尺寸链原理及其应用.ppt

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1、第六章尺寸链原理及其应用,第一节尺寸链的基本概念第二节工艺尺寸链、装配尺寸链的应用,第一节尺寸链的基本概念,一、尺寸链定义、特征及尺寸链图,(一)、尺寸链的定义 把一组构成封闭形式的有相互联系的尺寸组合称为“尺寸链”。,图6-1发动机曲轴第一主轴颈与轴承装配结构图,图6-2轴加工工序简图,(二)尺寸链特征及尺寸链图,(1)尺寸链的封闭性即尺寸链中的各尺寸按一定顺序排列最后形成一个封闭的图形，如图6-1b、6-2b、6-3b、6-4b。(2)尺寸链的关联性尺寸链中任何一个尺寸的变化都会引起其他尺寸的变化。(3)尺寸链至少由三个或以上的尺寸组成例如，6-1b中有5个尺寸；图6-2b中有3个尺寸；图

2、6-3b中有3个角度量；图6-4b中有3个尺寸。,图6-3拖拉机制动器轴承套结构简图,图6-4轴零件设计图,显然，尺寸链是由若干个尺寸组成的。我们把构成尺寸链的每一尺寸称为“环”。根据每个环在尺寸链中位置和性质的不同，尺寸链的环可分为：1.封闭环：在零件加工或机器装配过程中，最后形成（即间接获得或间接保证）的尺寸。因此，每个尺寸链只有一个也必有一个封闭环。如图42和图44中的A0，是在加工或装配完成后形成的一个环，故是封闭环。,二、尺寸链的组成,2.组成环：一个尺寸链中，除封闭环以外的所有其他各环。它们是在加工或装配过程中，直接得到或直接保证的尺寸。如图42和图44中的A1、A2和A3。此外，

3、按对封闭环影响性质的不同，组成环再可分为：A.增环：在尺寸链中，当其余组成环不变，将某一组成环增大，封闭环也随之增大，该组成环即为“增环”。如图42和图44中的A3。B.减环：在尺寸链中，当其余组成环不变，将某一组成环增大，封闭环却随之减小，该组成环即为“减环”。如图42和图44中的A1和 A2。,图6-5判断增、减环的方法,C.增环与减环的判定分析与计算尺寸链时，首先判断尺寸链中各组成环是增环还是减环。,三、尺寸链分类,(一)按构成尺寸链各环的几何特征分类,(1)长度尺寸链全部环为长度尺寸的尺寸链；或者组成环既有长度尺寸又有角度量而封闭环为长度尺寸的尺寸链。(2)角度尺寸链全部环为角度量的尺

4、寸链；或者组成环既有角度量又有长度尺寸而封闭环为角度量的尺寸链。,图6-6角度尺寸链,(二)按尺寸链的作用分类,(1)装配尺寸链全部组成环为不同零件的设计尺寸所形成的尺寸链。(2)零件设计尺寸链全部组成环为同一零件的设计尺寸所形成的尺寸链。(3)工艺尺寸链全部组成环为同一零件的工艺尺寸所形成的尺寸链。,(三)按构成尺寸链各环的空间位置分类,(1)直线尺寸链全部组成环平行于封闭环的尺寸链，亦称为线性尺寸链，是尺寸链的基本形式。(2)平面尺寸链全部组成环位于一个或几个平行平面上，但可能某些组成环不平行于封闭环的尺寸链。(3)空间尺寸链组成环位于几个不平行平面内的尺寸链。,图6-7平面工艺尺寸链,(

5、四)按尺寸链间相互关系分类,(1)独立尺寸链系指组成环与封闭环只属于同一尺寸链，不属任何其他尺寸链。(2)并联尺寸链由若干个独立尺寸链通过一个(或几个)共存于两个(或以上)独立尺寸链的环相互联系起来的，这种联系形式称为并联尺寸链，共存于独立尺寸链中的公用环称为公共环，组成环与封闭环都有可能成为公共环。(3)串联尺寸链如图6-8b所示，每一个后继尺寸链是从前面一个尺寸链的基面开始的，即每两个相邻尺寸链有一个共同基面。,图6-8相关尺寸链a)并联尺寸链b)串联尺寸链,四、尺寸链的计算,1.公差校核计算,已知组成环，求封闭环。根据各组成环基本尺寸及公差(或偏差)，来计算封闭环的基本尺寸及公差(或偏差

6、)。亦称为尺寸链的正计算。这种计算主要用在审核图样，验证设计的正确性。,2.公差设计计算,已知封闭环，求组成环。根据设计要求的封闭环基本尺寸及公差(偏差)，反过来计算各组成环基本尺寸及公差(偏差)。亦称为尺链的反计算。这种计算一般用于汽车或机械产品设计或工艺设计。,3.中间计算,已知封闭环及部分组成环，求其余组成环。根据封闭环和其他组成环的基本尺寸及公差(偏差)来计算尺寸链中某一组成环的基本尺寸及公差(偏差)，其实质属于反计算的一种，称为尺寸链的中间计算。这种计算在工艺设计上应用较多，如基准的换算、工序尺寸的确定等。,五、尺寸链计算的基本公式,(一)直线尺寸链的计算,1.封闭环基本尺寸计算,图

7、6-9尺寸链计算简图a)直线尺寸链b)角度尺寸链,2.极值法,(1)封闭环极限尺寸封闭环最大尺寸等于所有增环最大尺寸之和减去所有减环最小尺寸之和(2)封闭环公差等于所有各组成环公差之和由式(6-3)减去式(6-4)得(3)封闭环极限偏差上偏差等于所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差之和由式(6-3)减去式(6-1)得(4)封闭环实际误差即在零件制造加工过程中，当各环的实际误差不等于各环公差时此时封闭环的实际误差等于所有组成环的实际误差之和(5)封闭环中间尺寸C0m和中间偏差0图6-10所示表明了各尺寸、公差及偏差间的关系。(6)中间偏差、公差及极限偏差间的关系,图6-11正态分布时尺寸、公差、

8、偏差间的关系图,图6-10尺寸、公差、偏差间的关系图,3.概率法,(1)封闭环公差TC0的计算由概率原理知：当各组成环的误差分布都遵循正态分布规律时，则其封闭环也将符合正态分布规律。(2)封闭环中间尺寸C0m所谓中间尺寸，是指公差带中心位置的尺寸，而平均尺寸则是指尺寸分布中心位置处的尺寸，二者具有本质的区别，其意义与计算方法都是不同的。(3)封闭环上、下偏差封闭环上、下偏差按式(6-15)与式(6-16)计算。(4)概率法的近似计算在采用概率法计算时，若尺寸分布为非正态曲线，必须首先确定相对分布系数ki与相对不对称系数ei。,表6-1不同曲线的相对分布系数和相对不对称系数,图6-12非正态分布

9、时尺寸、公差、偏差间的关系图,基本尺寸计算公式：A0=AZAJ 式中：m 增环数，n 减环数。式说明：封闭环的基本尺寸等于各增环尺寸之和减去各减环尺寸之和。该式对用极值法和概率法进行工艺尺寸链和装配尺寸链的计算都适用。,(二)平面和空间尺寸链的计算,第二节工艺尺寸链、装配尺寸链的应用,一、工序尺寸计算,(一)工序基准、测量基准与设计基准重合时工序尺寸的确定,1)确定各加工工序的加工余量。2)从终加工工序开始，即从设计尺寸开始，到第一道加工工序，逐次加上每道加工工序余量，可分别得到各工序基本尺寸。3)除终加工工序以外，其他各加工工序按各自所用加工方法的加工经济精度确定工序尺寸公差(终了工序的公差

10、按设计要求确定)。,图6-13基准重合原则的应用,表6-2工序尺寸及公差的计算,(二)工序基准、测量基准与设计基准不重合时工序尺寸的确定,在机械加工工艺过程中，由于基准不重合而需要进行尺寸链换算的场合有：工序基准与定位基准不重合时的尺寸换算及工序基准与测量基准不重合时的尺寸换算。,图6-15某套筒零件工序图,(三)一次加工同时保证多个设计尺寸时工序尺寸的确定,图6-16多个尺寸同时保证工序及尺寸链图,图6-17轴套零件加工工序及工艺尺寸链图,(四)对称度、同轴度为设计要求时工序尺寸的确定,图6-18磨十字轴端面工序图,图6-19磨十字轴端面工艺尺寸链图,制造汽车，不仅要保证每个零件的加工精度，

11、还要使零件能正确地进行装配，达到规定的装配精度。汽车的装配精度包括：零件或部件间的尺寸精度，如间歇或过盈等；位置精度，如平行度、垂直度和同轴度等；相对运动精度，即在相对运动中保证有关零件或部件相对位置的准确度及各个配合表面的接触精度等。为了达到汽车的装配精度，在产品设计阶段，就要正确地分析和计算装配尺寸链，以便正确地标注零件尺寸，合理地确定公差和技术条件。同时，在装配时，要根据零件的加工精度和装配方法，验算装配精度。总之，无论进行哪种计算都必须先建立装配尺寸链。装配精度是建立装配尺寸链的依据。,二、装配尺寸链的建立及其计算,(一)装配精度概念,(二)汽车产品常见的装配精度,1)轴与孔的配合间隙

12、或过盈量。2)零件、部件间的位置公差。3)相邻旋转零件与固定零件的轴向间隙。4)往复运动件的行程范围。5)滚动轴承端面与轴承盖间的轴向间隙或过盈量。6)联轴器所连接的两轴轴线同轴度。7)滑动轴承中轴类零件的轴肩(或端面)与止推轴承间的轴向间隙。8)性能参数，如发动机的压缩比等。9)机械变速器中滑动齿轮在啮合状态时，齿轮没有进入啮合的宽度；齿轮分离状态时，轮齿分离的间隙值。10)锥齿轮传动副中，为保证齿侧间隙和接触区要求，所规定的锥齿轮副锥顶的位移值。11)为保证齿轮副或蜗轮副能正常啮合，齿轮副或蜗轮副的啮合中心距。,图6-20离合器分离杆端部与分离轴承间的间隙要求1分离杆2分离轴承,(三)装配

13、尺寸链的封闭环与组成环,装配尺寸链是机械产品(汽车)的装配过程中，由相关零件的有关尺寸(表面或轴线间距离)或相互位置关系(平行度、垂直度或同轴度等)以及形状要求所组成的尺寸链。装配过程中最后形成的一环，它也是相关零件的尺寸或相互位置误差积累的一环，此环作为装配精度要求，也是装配尺寸链的封闭环；其他影响装配精度的那些零件的尺寸、形状和位置公差，是组成环。,(四)装配尺寸链建立方法,1)熟悉产品或部件、总成装配图。2)确定封闭环。3)确定组成环。4)画出尺寸链图，进行增、减环判定。5)满足尺寸链最短路线原则。6)列出尺寸链方程。,图6-21汽车主减速器中主动锥齿轮轴承座的装配图1左轴承2轴承座3右轴承4主动锥齿轮5调整垫片,图6-24汽车变速器第一轴和第二轴的组件装配图及其装配尺寸链1前纸垫2前盖3前轴承4第轴5四、五速固定齿座6衬套7五速齿轮止推环8第二轴9后轴承10后盖11后纸垫12变速器壳体13三速齿轮止推环14三速齿轮15五速齿轮,