第5章+尺寸链原理与应用.ppt

第五章尺寸链的原理和应用，第一节尺寸链的基本概念1，尺寸链的定义和组成1。尺寸链的定义和图解在机械装配或零件加工过程中，如汽车，相互关联的尺寸形成一个封闭的尺寸组，称为尺寸链。该尺寸链具有以下三个特征：1)具有紧密性的尺寸链的每个维度都是按一定顺序排列的封闭维度图；2)维度或维度链中存在维度关联，其值由其他维度决定或受其他维度影响；3)尺寸链至少由三维或位置公差组成。图5-1汽车变速器倒档装置尺寸链图1-变速器壳体2，4-止推垫圈3-倒档中间齿轮，图5-2内燃机活塞尺寸链图，图5-3变速器壳体尺寸链图，2。尺寸链的组成，尺寸链中每个尺寸或位置的公差，缩写为环。环有由它们形成的不同特征。尺寸链的环分为闭环和组成环。闭环是在装配和加工过程中间接获得的回路。尺寸链中只有一个闭环。构件环是所有影响闭环的环，也就是说，除闭环外，尺寸链中的所有环都是构件环。根据构件环对闭合环的影响，构件环可分为增环和减环。渐增环是闭合环由于环的变化而在相同方向上变化的组成环，渐减环是闭合环由于环的变化而在相反方向上变化的组成环。在计算尺寸链时，必须首先确定闭环和分环中的增环和减环。有两种方法可以区分递增循环和递减循环：循环法和符号循环法：从任一循环开始，在尺寸链循环的连接顺序周围画一个单向箭头(如图中虚线所示)。与闭环箭头方向相反的所有环路都是递增环路，与闭环箭头方向相同的所有环路都是递减环路。尺寸链的形式可以根据不同的分类方法命名为不同的尺寸链。1.根据尺寸链的每个环的几何特征及其空间位置的不同，可以将其分为：(1)线性尺寸链是所有组成环平行于闭环的尺寸链。链条。(2)角度尺寸链是所有环的几何量都是角度尺寸的尺寸链。(3)平面尺寸链是这样一种尺寸链，其中所有的构件环都位于一个或几个平行的平面上，但有些构件环不平行于闭环。(4)空间尺寸链是其组成环位于几个非平行平面上的尺寸链。图5-5角度尺寸链，图5-6平面尺寸链，2。根据尺寸链之间的关系，可以分为：(1)独立尺寸链是指所有的构件环和闭环都只属于这个尺寸链，而不参与其他尺寸链。(2)平行尺寸链由多条尺寸链连接而成，尺寸链相互影响。当形成平行尺寸链时，一个或多个环属于两个或多个尺寸链，这些环称为公共环。公共环可以是组件环或另一个尺寸链的组件环。根据尺寸链的应用范围，装配尺寸链是由不同零件的所有构件环的设计尺寸构成的尺寸链。(2)零件设计尺寸链是由具有相同零件设计尺寸的所有构件环形成的尺寸链，(3)工艺尺寸链是由具有相同零件工艺尺寸的所有构件环形成的尺寸链。工艺尺寸链的特点是零件加工后间接(或自然)获得闭环，而在制造过程中直接获得的工艺尺寸是零件环。第三，计算尺寸链的任务是利用尺寸链原理解决生产中的实际问题，尺寸链可分为两种类型。1.公差设计计算被称为闭环，并且每个部件回路被求解。这个si技术人员经常使用公差校核计算来验证产品设计者确定的相关零件的设计尺寸、公差和极限偏差的正确性，以及装配方法选择的合理性。第二部分是计算尺寸链的基本公式。首先，计算线性尺寸链的公差和极限偏差有两种方法：极值法和统计法(也称为概率法)用于计算闭环和分量环的基本尺寸之间的关系，称为尺寸链方程。(1)闭环基本尺寸的计算，(2)计算闭环极限尺寸、公差和极限偏差的极值法，(1)闭环极限尺寸的计算，(2)闭环上下偏差的计算，(3)闭环公差和误差的计算，(4)闭环中间尺寸、中间偏差和极限偏差。尺寸链闭环的上下偏差可用极值法计算，中间偏差也可用于计算。闭环的中间尺寸等于，闭环的上下偏差，部件环和闭环的上下偏差，第三节装配尺寸链的建立，第一节是装配精度，装配精度，机械产品或装配零件装配后不同零件表面之间形成的几何参数(尺寸、位置公差)，以及工作性能与理想值的接近度。装配精度是装配尺寸链的闭环。通过控制装配尺寸链的闭环来保证装配精度。装配精度是建立装配尺寸链的基础。直接影响装配精度的零件的设计尺寸、形状和位置公差都是装配尺寸链的组成部分。常见的装配精度可以概括如下：1 .轴和孔之间的间隙或干涉；2.旋转部件和固定部件之间的轴向间隙。图5-12曲轴1-曲轴2，4-止推垫圈3-气缸体轴承座的轴向间隙。3.为了避免零件之间的碰撞，必须在不同转速的零件之间设置轴向间隙。4.一些零件需要在机构中轴向定位，以指定特定的轴向间隙。5.使用轴或孔卡簧固定零件的轴向位置，卡簧指定一定的轴向间隙，以便于安装在凹槽中。6.为了保证齿轮的正常啮合传动，提出了圆柱齿轮副与蜗杆副中心距极限偏差的要求。7.为了保证蜗轮副的正确啮合接触，提出了蜗轮副中平面到蜗杆旋转中心的偏移量。8.为了保证锥齿轮副的正确啮合传动，对锥齿轮齿圈提出了齿圈轴向位移的极限偏差要求。9。为了保证运动部件能够自由移动，运动部件和固定部件之间应该有一定的间隙值。10.各种滚动轴承用于汽车传动装置，如角接触球轴承，圆锥滚子轴承，深沟球轴承和推力球轴承。图5-13锥齿轮副齿圈端面位移，图5-14圆锥滚子轴承预紧位移，图11。在某些汽车总成中，需要移动的可移动和固定零件应保证一定的间隙，并有一定的可调量。12.产品设计中规定的一些性能参数，如内燃机压缩比等。13.往复运动零件的行程位置。例如，在内燃机的活塞连杆机构中，当活塞移动到上止点时，活塞顶部和缸套顶部之间的间隙等。14.组件或零件表面的位置公差等。第二，最短尺寸链原理，最短尺寸链原理装配尺寸链包含最少数量的零部件。3.建立装配尺寸链的原则：1)明确装配精度的含义，装配精度是装配尺寸链的闭环，是装配后间接获得的尺寸(或位置公差)；2)了解相关装配单元的装配图图5-16主减速器主动锥齿轮轴承座1-调整垫片2-主动锥齿轮3-圆锥滚子轴承4-轴承座5-圆锥滚子轴承外圈6-圆锥滚子轴承内圈7-垫片8-法兰9-螺母。图5-17变速器第一轴和第二轴的装配图和装配尺寸链1-前纸垫2-前盖3-前轴承4-第一轴5-4、五速固定齿轮座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13-三速齿轮止推环14-三速齿轮15-五速齿轮16-锁环。示例2图5-17a示出了汽车变速器的第一轴和第二轴的装配图，其中有几个装配精度示例3图5-18a是轴承外环、锁环、前盖等的局部视图。在变速器的第一根轴上。图纸上有以下三个装配精度要求：1)为了防止润滑油泄漏，要求前盖2上的H面与锁紧环4之间必须有间隙；2)为了防止润滑油泄漏，当前轴承外圈的锁环槽左侧靠在锁环4侧时，前盖2的止挡面G和轴承外圈3的左端面之间应该有一个间隙(也称为外圈轴向窜动量)。3)为了方便将锁环4安装在前轴承外圈3的锁环槽中，锁环槽和锁环之间应留有一定的间隙。图5-18变速器第一轴前轴承外圈、锁环和前盖及其装配尺寸链1-前纸垫2-前盖3-前轴承外圈4-锁环5-变速器壳体的局部图。建立装配尺寸链应注意以下几点：1)满足最短尺寸链原则。如果某个零件影响装配精度，则该零件只能允许一个尺寸参与已建立的装配尺寸链；2)采购的标准零部件一般视为一个零件，标准零部件或零件尺寸用于装配尺寸链。3)建立装配尺寸链时，将组合零件加工的零件视为一个零件，组合零件尺寸用于参与装配尺寸链；4)根据独立原则标记的形状和位置公差应与部件环一起参与装配尺寸链。第四节保证装配精度的方法和装配尺寸链的求解。在汽车制造中，保证装配精度的常用方法有：1 .完全互换装配方法。在产品设计中，为了满足装配精度要求，需要满足两个条件：在装配过程中，不需要选择、调整和修理相关零件就可以满足所需的装配精度要求，这就是所谓的完全互换装配法。完全互换法采用极值法求解装配尺寸链。装配尺寸链的每个部件环的公差总和不得大于闭环中规定的公差。闭环的极限偏差在允许的极限偏差范围内。公差设计计算，(1)元件环公差的确定等公差修正法根据闭环设计要求的公差计算元件环的极限平均公差，然后根据每个元件环的加工难度进行适当的修正。构件环的极值之间的平均差值为，1)标准零件的尺寸公差应在标准中规定；2)如果构件环尺寸大，加工困难，应采用较大的公差，否则应采用较小的公差，并采用标准公差值。为了确保经济加工，一般零件尺寸公差应为IT9或更低。3)在组件环中选择一个协调环。协调环是一个部件环，其公差在根据上述方法确定其他部件环的公差后最终确定。协调环的公差等于：选择协调环的原则：不使用尺寸工具获得的尺寸；易于用通用测量工具测量的尺寸；它不是许多尺寸链中的常见环节。(2)构件环极限偏差的确定。极限d相关零件的已知设计尺寸：图5-19常啮合三速齿轮和装配尺寸链的装配图、(1)计算闭环的基本尺寸、公差和极限偏差，(2)确定元件环的公差，(3)确定元件环的极限偏差，例2 b尺寸链如图5-19所示，产品设计者规定：装配精度；尝试检查和计算设计者确定的设计尺寸公差和极限偏差的正确性。如果规定不正确，请予以纠正。相关零件的设计尺寸如下：图5-19:常啮合三速齿轮装配图及装配尺寸链，解：(1)计算闭环的基本尺寸和极限偏差，(2)检查闭环的实际极限偏差，(3)修正设计误差，选择元件环作为配合环；(2)充分交流装配方法的特点和应用，充分交流装配方法的优点：装配精度由零件的制造精度保证，构件环的尺寸按照零件图的规定制造，保证了装配精度要求和零件尺寸的互换性；组织零部件的专业化生产很方便，在流水中组织装配也很容易，这是汽车装配中比较先进的装配方法。完全互换装配法的缺点是：当装配精度要求高，装配尺寸环节多时，零件的尺寸公差要求严格，增加了零件制造成本，难以加工。应用场合：完全互换装配法主要适用于汽车生产中零件环数量少或零件环数量多但装配精度要求低的各种生产类型。不完全互换装配方法的特点和应用，以及不完全互换装配方法的优点：它可以扩大零件的制造公差，降低零件的制造成本。零件制造公差放大值与装配精度合格率有关，零件制造公差放大值越大；合格率越低，当元件环尺寸呈正态分布时，制造公差的放大值越大。装配工作简单，生产效率高。缺点：装配后，有少数产品装配精度不合格，但不合格产品可以通过装配后试验、检测和排除、或更换零件等方法进行修复。应用：不完全互换装配法适用于装配精度要求高、零件环数量多的机构的大批量生产。3.选择装配方法。选择装配方法是将匹配零件的制造公差扩大到经济公差，并选择合适的零件进行装配，以保证装配方法的准确性。选择性装配方法有三种：直接选择性装配法、群体互换装配法和复合装配法。成组互换装配方法在汽车制造中应用广泛。一些装配精度采用复合装配方法，这种方法是成组互换装配方法和直接选择装配方法的结合，重点是成组互换装配方法。成组互换装配法：一种将匹配零件的制造公差扩大到经济公差的装配方法，加工后根据零件的实际尺寸将零件分成若干组，在装配过程中装配同一组零件，以保证同一组零件装配的互换性。例如，汽车发动机活塞销与活塞销孔的匹配，活塞销与销孔的匹配是三环装配尺寸链装配的精度要求是冷装配时应保证过盈量。当分组互换装配法采用极值法求解尺寸链间隙配合时，间隙量为：过盈配合时，过盈量为：(1)确定元件环分组公差元件环的平均极值公差；(2)确定组件环的制造公差，因为组件基准轴由h匹配，以确定与基准零件匹配的零件的极限偏差。用极值法公式计算，图5-23活塞销和活塞销孔分组公差带图，表5-3活塞销和活塞销孔分组尺寸，2。分组互换装配法的特点及应用分组互换装配法的优点：零件的制造精度不高，但可以获得高精度的装配精度。零件的制造精度和装配方法共同保证了成组互换装配的装配精度。值得注意的是，零件尺寸的制造公差可以扩大，但零件配合面的形状公差和表面粗糙度不能扩大，仍需根据分组公差来确定。为了确保每组零件在装配过程中具有相同的配合特性，同一组零件的分组公差应该相等，否则配合特性将在不同组零件的装配过程中改变。用成组互换装配法装配时，要求每组装配的零件数量相等，否则会导致不完全匹配和浪费。装配方法的缺点是：零件加工后，需要用精密量具进行测量分组和分组存储，从而增加了部分制造成本。本发明适用于批量生产中装配环数量少、装配精度高的小环机结构。最广泛使用的三环装配尺寸链是轴(或销)-孔-间隙(或干涉)。4.调整装配方法。调整装配的方法是在设备(或组件)中设置一个调整件。在装配过程