第十四章-尺寸链分解.ppt

,第十四章尺寸链,教学基本内容：理解尺寸链的基本概念、组成和分类。掌握尺寸链的建立和分析。掌握尺寸链的计算。重点内容：尺寸链的建立和分析及基本计算。难点内容：尺寸链的建立和分析及基本计算。,零件的精度是由整机、部件所要求的精度决定，而整机、部件的精度则由零件的精度来保证。尺寸链原理是分析和研究整机、部件与零件精度间的关系所应用的理论。我国已发布的国家标准GB/T58472004尺寸链计算方法，供设计时参考使用。,第一节尺寸链的基本概念,一、尺寸链的定义,在机器装配或零件加工过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组称为尺寸链。,(a)装配尺寸链（b）零件尺寸链（c）工艺尺寸链,特点：,1、封闭性组成尺寸链的各个尺寸应按一定顺序构成一个封闭系统。,2、相关性（制约性）其中一个尺寸变动将影响其他尺寸变动。,第一节尺寸链的基本概念,二、尺寸链的组成,(a)装配尺寸链（b）零件尺寸链（c）工艺尺寸链,1、环列入尺寸链中每一个尺寸环一般用英文大写字母表示，可分为封闭环和组成环。,2、封闭环尺寸链中在装配或加工过程中最后自然形成的那个环。常用下标为0的英文大写字母表示。,3、组成环尺寸链中对封闭环有影响的全部环。这些环中任何一环的变动必然引起封闭环的变动。常用下标为1,2,3的英文大写字母表示。组成环又可分为增环和减环。,第一节尺寸链的基本概念,(a)装配尺寸链（b）零件尺寸链（c）工艺尺寸链,（1）增环其变动会引起封闭环同向变动的组成环。,（2）减环其变动会引起封闭环反向变动的组成环。,5、传递系数各组成环变动对封闭环大小和方向影响的程度。常用i表示（i是组成环的序号）。对于增环，i为正值，对于减环，i为负值。（A0/Ai）,第一节尺寸链的基本概念,4、补偿环在尺寸链计算中，有时需要预先选定其中某一组成环，通过改变这个组成环的大小或位置，使封闭环达到规定的要求。这个组成环就称为补偿环。,第一节尺寸链的基本概念,三、尺寸链的分类,(a)装配尺寸链（b）零件尺寸链（c）工艺尺寸链,1、按尺寸链的功能要求（应用场合）（1）装配尺寸链（2）零件尺寸链（3）工艺尺寸链,第一节尺寸链的基本概念,2、按尺寸链中各环的相互位置（1）直线尺寸链全部组成环皆平行于封闭环的尺寸链。直线尺寸链中增环的传递系数i=1，减环的传递系数i=-1。（2）平面尺寸链全部组成环位于一个平面或几个平行平面内，但某些组成环不平行于封闭环的尺寸链。（3）空间尺寸链全部组成环位于几个不平行的平面内的尺寸链。,第一节尺寸链的基本概念,三、尺寸链的建立与分析,1、确定封闭环（根据定义：最后自然形成的尺寸）装配尺寸链的封闭环是在装配后形成的零件尺寸链的封闭环应为公差等级要求最低的环工艺尺寸链的封闭环是在加工中最后自然形成的环一个尺寸链中只有一个封闭环。,(a)装配尺寸链（b）零件尺寸链（c）工艺尺寸链,第一节尺寸链的基本概念,2、查找组成环并画出尺寸链图,（1）查找方法：从封闭环的任意一端开始，依次找出那些会引起封闭环变动的相互连接的各个零件尺寸，直到最后一个零件尺寸与封闭环的另一端连接为止，其中每一个尺寸就是一个组成环。,车床顶尖高度尺寸链,（2）画尺寸链图：只需将链中各尺寸依次画出并标注符号，形成封闭的图形即可,（3）判断增环、减环,a)根据定义：,b）回路法：画尺寸链图时，从封闭环开始用带单箭头的线段表示各环，箭头仅表示查找组成环的方向。箭头方向与封闭环上箭头方向一致的环为减环，箭头方向与封闭环上箭头方向相反的环为增环。同向减环，异向增环,A3减环，A1、A2增环,B1、B3为减环，B2、B4、B5为增环,（4）查找原则查找组成环时，应该注意遵循“最短尺寸链原则”。在机器、部件的装配精度既定的条件下，组成环的数目越少，则组成环所分配到的公差就越大。,3、零件位置误差对封闭环的影响,尺寸公差与平行度公差t2采用包容要求时，平行度误差f2已经控制在尺寸公差内，即平行度误差f2对封闭环的影响已经包括在尺寸公差内，所以不必单独考虑其影响。,a)包容要求b)独立原则c）实际零件,轴套,齿轮,轴,第二、三、四节尺寸链的计算,处理封闭环与组成环的基本尺寸和极限偏差的关系,一、计算类型,二、计算方法,1、极值法（完全互换法）2、概率法（大数互换法）3、分组互换法4、修配法5、调整法,第二、三、四节尺寸链的计算,计算基础,图极限偏差与中间偏差、公差的关系x-尺寸（x）-概率密度,（1）基本尺寸L,（2）极限尺寸LmaxLmin最大极限尺寸LmaxLmax=L+ES最大极限尺寸LminLmin=L+EI,（3）中间尺寸LMLM=（Lmax+Lmin）/2=L+,（4）极限偏差ESEI,（6）公差TT=Lmax-Lmin=ES-EI,（5）中间偏差=（ES+EI）/2,ES=+T/2EI=-T/2,1、极值法（完全互换法）,第二、三、四节尺寸链的计算,按此法计算出来的尺寸来加工各组成环，装配时各组成环不需挑选或辅助加工，装配后即能满足封闭环的公差要求，即可实现完全互换。完全互换法是尺寸链计算中最基本的方法。该方法采用极值公差计算公式。,极值公差公式,图多环直线尺寸链图,图中组成环m个，其中增环为n个，减环个数为（m-n），组成环的基本尺寸、极限尺寸等已知，求封闭环的相关尺寸,基本尺寸,极限尺寸,中间尺寸,极限偏差,中间偏差,公差,Tk是各个组成环的公差,最短尺寸链原则,设计计算例14-1图14-3所示的齿轮机构尺寸链，已知各组成环的基本尺寸分别为L1=35mm，L2=14mm，L3=49mm，要求装配后齿轮右端的轴向间隙在0.1-0.35mm之间。试用完全互换法计算尺寸链，确定各组成环的极限偏差。,解：（1）分析是什么计算类型（2）尺寸链的建立与分析（画尺寸链图、确定增减环）（3）封闭环的基本尺寸L0=L3-（L1+L2）=49-（35+14）=0（4）确定各个组成环的公差先假设各个组成环的公差相等，即T1=T2=T3=Tav,L(平均极值公差)，所以Tav,L=T0/3=0.25/3=0.083mm考虑尺寸分段和加工工艺不同，在Tav,L的基础上做适当调整，查表(选取接近0.083mm的标准公差)，T1=T3=0.1mm（IT10）那么，T2=T0-T1-T3=0.25-0.1-0.1=0.05mm(查表，大致IT9)（5）确定各个组成环的极限偏差通常尺寸链中的内、外尺寸（组成环）的极限偏差按“偏差入体原则”配置，即内尺寸按H配置，外尺寸按h配置；一般长度尺寸的极限偏差按“偏差对称原则”即按JS（js）配置。,（6）验算封闭环的极限尺寸是否符合要求,在0.1-0.35之间，能够满足设计要求。,所以，取,校核计算例14-2加工下图所示的套筒时，外圆柱面加工至A1，内孔加工至A2,外圆柱面轴线对内孔轴线的同轴度公差为0.02mm。试计算该套筒壁厚尺寸的变动范围。,解：（1）分析是什么计算类型（2）尺寸链的建立与分析（画尺寸链图、确定增减环）（3）封闭环的基本尺寸,（4）封闭环的极限尺寸或极限偏差,所以，套筒壁厚尺寸的变动范围为9.915-9.995mm,工艺尺寸计算例14-3参看图(a)所示的齿轮零件图所示的轮毂孔和键槽尺寸标注。参看图(b)，该孔和键槽的加工顺序如下：首先按工序尺寸A1镗孔，再按工序尺寸A2（未知）插键槽，淬火，然后按图(a)所示图样上标注的尺寸A3磨孔。孔完后工后要求键槽尺寸符合图样上标注的尺寸A0的规定。试用完全互换法计算尺寸链，确定工序尺寸A2的极限尺寸。,(a)零件图样标注（b）工艺尺寸（c）尺寸链图,解：（1）分析是什么计算类型（2）尺寸链的建立与分析（画尺寸链图、确定增减环）（3）A2的基本尺寸,（4）A2的极限尺寸,2、概率法（大数互换法）,第二、三、四节尺寸链的计算,生产实践和大量统计资料表明，在大量生产且工艺过程稳定的情况下，各组成环的实际尺寸趋近公差带中间（即中间尺寸）的概率大，出现在极限值的概率小。采用概率法，不是在全部产品中，而是在绝大多数产品中，装配时不需要挑选或修配，就能满足封闭环的公差要求，即保证大数互换。该方法采用统计公差计算公式。,第二、三、四节尺寸链的计算,统计公差公式,尺寸链的所有环均为独立随机变量，各组成环的标准偏差i与封闭环的标准偏差0之间的关系如下：,如果组成环实际尺寸的分布符合正态分布，则封闭环的实际尺寸也服从正态分布。设各组成环尺寸分布中心重合，取置信概率P=99.73%，分布范围与公差范围相同，则公差与标准偏差的关系：,则各组成环的公差Ti与封闭环的公差T0之间的关系如下：,特例：,3、其他方法,第二、三、四节尺寸链的计算,在某些场合，为了获得更高的装配精度，而生产条件又不允许提高组成环的制造精度时，可采用分组互换法、修配法和调整法等来完成这一任务。上述方法都采用极值公差计算公式。,（1）分组互换法将计算得到的各组成环的平均极值公差扩大N倍，如此即可以按照经济加工精度制造，然后根据零件完工后的实际偏差，按一定的尺寸间隔分为N组，装配时根据大配大、小配小的原则，按对应组装配，以达到封闭环的精度要求。,第二、三、四节尺寸链的计算,（2）修配法尺寸链的所有尺寸按经济加工精度要求的公差值加工，导致封闭环的公差值扩大