機(jī)械制造工藝學(xué)(王先逵)第五章參考答案

1、5-4裝配尺寸鏈?zhǔn)侨绾螛?gòu)成的？裝配尺寸鏈圭寸閉環(huán)是如何確定的？它與工藝尺寸鏈 的封閉環(huán)有何區(qū)別？（在機(jī)器的裝配關(guān)系中），裝配尺寸鏈由相關(guān)零件的尺寸或相互位置關(guān)系構(gòu)成。裝配尺寸鏈的封閉環(huán)就是裝配所要保證的裝配精度或技術(shù)要求。裝配精度（封閉環(huán)）是零部件裝配后才最后形成的尺寸或位置關(guān)系。裝配尺寸鏈一一全部組成環(huán)為不同零件設(shè)計(jì)尺寸所形成的尺寸鏈。工藝尺寸鏈一一全部組 成環(huán)為同一零件工藝尺寸所形成的尺寸鏈。工藝尺寸指工藝尺寸，定位尺寸與基準(zhǔn)尺寸等。5-5在查找裝配尺寸鏈時(shí)應(yīng)注意哪些原則 ？（1）裝配尺寸鏈應(yīng)進(jìn)行必要的簡化機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)通常都比較復(fù)雜，對裝配精度有影響的 因素很多，在查找尺寸鏈時(shí)，在保證裝

2、配精度的前提下，可以不考慮那些影響較小的因素，使 裝配尺寸鏈適當(dāng)簡化。（2）裝配尺寸鏈組成的“一件一環(huán)”由尺寸鏈的基本理論可知，在裝配精度既定的條件，組成環(huán)數(shù)越少，則各組成環(huán)所分配到的公差值就越大，零件加工越容易、越經(jīng)濟(jì)。這樣， 在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足產(chǎn)品工作性能的條件下，應(yīng)盡量簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使影響產(chǎn)品裝配精 度的零件數(shù)盡量減少。在查找裝配尺寸鏈時(shí)，每個(gè)相關(guān)的零、部件只應(yīng)有一個(gè)尺寸作為組成環(huán)列人裝配尺寸鏈， 即將連接兩個(gè)裝配基準(zhǔn)面間的位置尺寸直接標(biāo)注在零件圖上。這樣，組成環(huán)的數(shù)目就等于有關(guān) 零、部件的數(shù)目，即“一件一環(huán)”，這就是裝配尺寸鏈的最短路線（環(huán)數(shù)最少）原則。（3）裝配尺寸鏈的“方向性

3、”在同一裝配結(jié)構(gòu)中，在不同位置方向都有裝配精度的要求 時(shí)，應(yīng)按不同方向分別建立裝配尺寸鏈。5-6保證裝配精度的方法有哪幾種？各適用于什么裝配場合？保證產(chǎn)品裝配精度的方法有：互換法、選擇法、修配法和調(diào)整法。互換裝配法是在裝配過程中，零件互換后仍能達(dá)到裝配精度要求的裝配方法。產(chǎn)品采用互 換裝配法時(shí)，裝配精度主要取決于零件的加工精度，裝配時(shí)不經(jīng)任何調(diào)整和修配，就可以達(dá)到 裝配精度。根據(jù)零件的互換程度不同，互換法又可分為完全互換法和大數(shù)互換法。完全互換法常用于高精度的少環(huán)尺寸鏈或低精度多環(huán)尺寸鏈的大批大量生產(chǎn)裝配中。 大數(shù)互換法適用于大批大量生產(chǎn)，組成環(huán)較多、裝配精度要求又較高的場合。選擇裝配法是將尺

4、寸鏈中組成環(huán)的公差放大到經(jīng)濟(jì)可行的程度，然后選擇合適的零件進(jìn) 行裝配，以保證裝配精度的要求。選擇裝配法裝配方法常應(yīng)用于裝配精度要求高而組成環(huán)數(shù)又較少的成批或大批量生產(chǎn)中。 選擇裝配法有三種不同的形式：直接選配法、分組裝配法和復(fù)合選配法。直接選配法不宜用于生產(chǎn)節(jié)拍要求較嚴(yán)的大批大量流水作業(yè)中。分組裝配法應(yīng)用于在大批大量生產(chǎn)中對于組成環(huán)數(shù)少而裝配精度要求又高的部件。 復(fù)合選配法應(yīng)用于配合件公差可以不等，裝配速度較快、質(zhì)量高、有一定生產(chǎn) 節(jié)拍的要求的場合。如發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸與活塞的裝配多采用此種方法。在成批生產(chǎn)或單件小批生產(chǎn)中，當(dāng)裝配精度要求較高，組成環(huán)數(shù)目又較多時(shí)，若按互換 法裝配，對組成環(huán)的公差要求過

5、嚴(yán)，從而造成加工困難。而采用分組裝配法又因生產(chǎn)零件 數(shù)量少，種類多而難以分組。這時(shí)，常采用修配裝配法來保證裝配精度的要求。修配法是將尺寸鏈中各組成環(huán)按經(jīng)濟(jì)加工精度制造。裝配時(shí)，通過改變尺寸鏈中某一預(yù)先確定的組成環(huán)尺寸的方法來保證裝配精度。裝配時(shí)進(jìn)行修配的零件叫修配件，該組成環(huán) 稱為修配環(huán)。由于這一組成環(huán)的修配是為補(bǔ)償其他組成環(huán)的累積誤差以保證裝配精度，故又 稱為補(bǔ)償環(huán)。采用修配法裝配時(shí)應(yīng)正確選擇補(bǔ)償環(huán)，補(bǔ)償環(huán)一般應(yīng)滿足以下要求：1）便于裝拆，零件形狀比較簡單，易于修配，如果采用刮研修配時(shí)，刮研面積要小。2）不應(yīng)為公共環(huán)，即該件只與一項(xiàng)裝配精度有關(guān)，而與其他裝配精度無關(guān)，否則修配常見的修配方法為

6、以下三種：（1）單件修配法（2）合并加工修配法（3）自身加工修配法四、調(diào)整裝配法對于精度要求高而組成環(huán)又較多的產(chǎn)品或部件，在不能采用互換法裝配時(shí)，除了可用修 配法外，還可以采用調(diào)整法來保證裝配精度。在裝配時(shí)，用改變產(chǎn)品中可調(diào)整零件的相對位置或選用合適的調(diào)整件以達(dá)到裝配精度 的方法稱為調(diào)整裝配法。調(diào)整法與修配法的實(shí)質(zhì)相同，即各零件公差仍按經(jīng)濟(jì)精度的原則來確定，并且仍選擇個(gè)組成環(huán)為調(diào)整環(huán)（此環(huán)的零件稱為調(diào)整件），但在改變補(bǔ)償環(huán)尺寸的方法上有所不同：修 配法采用機(jī)械加工的方法去除補(bǔ)償環(huán)零件上的金屬層；調(diào)整法采用改變補(bǔ)償環(huán)零件的位置 或更換新的補(bǔ)償環(huán)零件的方法來滿足裝配精度要求。兩者的目的都是補(bǔ)償由于

7、各組成環(huán)公差 擴(kuò)大后所產(chǎn)生的累積誤差，以最終滿足封閉環(huán)的要求。最常見的調(diào)整方法有固定調(diào)整法、可 動(dòng)調(diào)整法、誤差抵消調(diào)整法三種。1 固定調(diào)整法在裝配尺寸鏈中，選擇某一零件為調(diào)整件，根據(jù)各組成環(huán)形成累積誤差的大小來更換不 同尺寸的調(diào)整件，以保證裝配精度要求，這種方法即為固定調(diào)整法。常用的調(diào)整件有：軸 套、墊片、墊圈等。采用固定調(diào)整法時(shí)要解決如下三個(gè)問題：1）選擇調(diào)整范圍；2）確定調(diào)整件的分組數(shù)； 可動(dòng)調(diào)整法采用改變調(diào)整件的相對位置來保證裝配精度的方法稱為可動(dòng)調(diào)整法。在機(jī)械產(chǎn)品的裝配中，零件可動(dòng)調(diào)整的方法很多，圖5. 31表示臥式車床中可動(dòng)調(diào)整的一些實(shí)例。圖a是通過調(diào)整套筒的軸向位置來保讓齒輪的軸向

8、間隙；圖b表示機(jī)床中滑板采用調(diào)整螺釘使楔塊上下移動(dòng)來調(diào)整絲杠和螺母的軸向間隙；圖c是主軸箱用螺釘來調(diào)整端蓋的軸向位置，最后達(dá)到調(diào)整軸承間隙的目的；圖d表示小滑板上通過調(diào)整螺釘來調(diào)節(jié)鑲條的位置來保證導(dǎo)軌配的副合間隙。調(diào)整法有很多優(yōu)點(diǎn)：除了能按經(jīng)濟(jì)加工精度加工零件外，而且裝配方便，可以獲得比較高的裝配精度。在使用期間，可以通過調(diào)整件來補(bǔ)償由于磨損、熱變形所引起的誤差，使 之恢復(fù)原來的精度要求。它的缺點(diǎn)是增加了一定的零件數(shù)及要求較高的調(diào)整技術(shù)。但是由于 調(diào)整法優(yōu)點(diǎn)突出，因而使用較為廣泛。3 誤差抵消調(diào)整法在產(chǎn)品或部件裝配時(shí)，通過調(diào)整有關(guān)零件的相互位置，使其加工誤差相互抵消一部分，以提高裝配的精度，這

9、種方法稱為誤差抵消調(diào)整法。這種方法在機(jī)床裝配時(shí)應(yīng)用較多，如 在裝配機(jī)床主軸時(shí)，通過調(diào)整前后軸承的徑向圓跳動(dòng)方向來控制主軸的徑向圓跳動(dòng)；在滾齒機(jī)工作臺(tái)分度蝸輪裝配中，采用調(diào)整二者偏心方向來抵消誤差，最終提高分度蝸輪的裝配精 度。5-7說明裝配尺寸鏈中的組成環(huán)、封閉環(huán)、協(xié)調(diào)環(huán)、補(bǔ)償環(huán)和公共環(huán)的含義，各有何特點(diǎn)？在裝配關(guān)系中，對裝配精度有直接影響的零、部件的尺寸和位置關(guān)系，都是裝配尺寸鏈的 組成環(huán)。裝配尺寸鏈的封閉環(huán)就是裝配所要保證的裝配精度或技術(shù)要求。裝配精度（封閉環(huán)）是零部件裝配后才最后形成的尺寸或位置關(guān)系。顯然，當(dāng)各組成環(huán)都按上述原則確定其公差時(shí)，按式（5 . 2）計(jì)算公差累積值常不符合封閉環(huán)

10、的要求。因此，常選一個(gè)組成環(huán)，其公差與分布需經(jīng)計(jì)算后最后確定，以便與其他 組成環(huán)相協(xié)調(diào)，最后滿足封閉環(huán)的精度要求。這個(gè)事先選定的在尺寸鏈中起協(xié)調(diào)作用的組成 環(huán)，稱為協(xié)調(diào)環(huán)。不能選取標(biāo)準(zhǔn)件或公共環(huán)為協(xié)調(diào)環(huán)，因?yàn)槠涔詈蜆O限偏差已是確定值?？蛇x取易加工的零件為協(xié)調(diào)環(huán)，而將難加工零件的尺寸公差從寬選??；也可選取難加工零 件為協(xié)調(diào)環(huán)，而將易于加工的零件的尺寸公差從嚴(yán)選取。修配法是將尺寸鏈中各組成環(huán)按經(jīng)濟(jì)加工精度制造。裝配時(shí)，通過改變尺寸鏈中某一預(yù)先確定的組成環(huán)尺寸的方法來保證裝配精度。裝配時(shí)進(jìn)行修配的零件叫修配件，該組成環(huán) 稱為修配環(huán)。由于這一組成環(huán)的修配是為補(bǔ)償其他組成環(huán)的累積誤差以保證裝配精度，故

11、又稱 補(bǔ)償環(huán)。公共環(huán)是在并聯(lián)尺寸鏈中出現(xiàn)的。由于這個(gè)環(huán)（或幾個(gè)環(huán)），使得兩個(gè)以上尺寸鏈而相互 聯(lián)系起來形成并聯(lián)尺寸鏈這些環(huán)屬于不同尺寸鏈的共有環(huán)稱為公共環(huán)、公共環(huán)可以是各個(gè)尺寸鏈的組成環(huán)，也可以在一個(gè)尺寸鏈中是封閉環(huán)，而在另一個(gè)尺寸鏈則是組成環(huán)。5-10現(xiàn)有一軸、孔配合，配合間隙要求為 0.040.26mm已知軸的尺寸為 *50°0.1om m,孔的尺寸為*500°.20mm。若用完全互換法進(jìn)行裝配,能否保證裝配精 度要求？用大數(shù)互換法裝配能否保證裝配精度要求？軸半徑尺寸為A = 250o.o5 mm，孔半徑尺寸為A? =©25.10 mm，半徑方向的間隙為0.0

12、20.13mm ,如圖：1.采用完全互換法時(shí)，為保證裝配精度要求，尺寸鏈各組成環(huán)公差之和應(yīng)小于或等于封閉 環(huán)公差：mT01 -匕 | i|Ti生m對于直線尺寸鏈則：| j | = 1,TO1 _ zT =T1 T2 .Tm本題中 T01 =0.13-0.02 =0.11mi | i |Ti =壬 T2 =0.05 0.10 =0.15 T01i生所以用完全互換法進(jìn)行裝配，不能保證裝配精度要求2.封閉環(huán)基本尺寸：mA =1 A =民-A =25 -25 =0i=1封閉環(huán)平方公差：Toq.i2Ti2T2 補(bǔ)Tj T22(O.O5)2 (0.1)2 ： 0.1181： i T封閉環(huán)中間偏差：m二0

13、-、- ：2 - X = 0.05 - (-0.025) = 0.075i±i、 1 1封閉環(huán)上、下偏差：E& W T0 = 0.075 0.118=0.1342211ElOf；O T0 =0.075 -0.118=0.01622封閉環(huán)Ao二0 0.114，其范圍包含0 0.12，所以用大數(shù)互換法裝配 能保證裝配精 度要求心叭丄一血r,:圖 “33S5-14 圖5-14減速機(jī)中某軸上零件的尺寸為 Ai=40mm，A2=36mm, A3=4mm,要求裝配后齒輪軸向間隙Ao=0 0.25mm，結(jié)構(gòu)如圖5-43所示。試用極值法和統(tǒng)計(jì)法分別確定A、A2、A3的公差及其分布位置。解：a

14、）封閉環(huán) Aa=0 0.10 mm，封閉環(huán)公差 T0 = 0.25-0.10= 0.15。A是增環(huán)，A2、A是減環(huán)，乙=+1，冷=J =-1 圭寸閉環(huán)基本尺寸為：mA = 1 j A = Ar A2 A3 = 40 36 4 = 0i =1由計(jì)算可知，各組成環(huán)基本尺寸無誤。T。m2）確定各組成環(huán)公差和極限偏差 計(jì)算各組成環(huán)平均極值公差Tav1 = m'0= Io 0：15 0.05mm"i | m3i=1零件加工難易程度，確定各組以平均極值公差為基礎(chǔ)，根據(jù)各組成環(huán)尺寸、成環(huán)公差。A為一套筒，易于加工和測量，故選 A為協(xié)調(diào)環(huán)。其余各組成環(huán)根據(jù)其尺寸 和加工難易程度選擇公差為：T

15、| = 0.07mm,T2 = 0.06mm，各組成環(huán)公差等級約為IT9。A為內(nèi)尺寸按基孔制（H）確定其極限偏差：A=4O00.07，A2為外尺寸按基軸 制（h）確定其極限偏差：A = 360.06。封閉環(huán)的中間偏差 竝為：0 = ES。EI。= 0.25 OYO = 0.175mm2 2各組成環(huán)的中間偏差分別為i = 0.035mm, ：2 =0.03mm3）計(jì)算協(xié)調(diào)環(huán)極值公差和極限偏差 協(xié)調(diào)環(huán)a的極值公差為：T3 =T0 -（T； T2） =0.15-0.07-0.06 = 0.02協(xié)調(diào)環(huán)a的中間偏差為：m：3 二匸 =島一 ：0 ：2 =0.035 0.175 （一0.03） = -0.

16、11i £協(xié)調(diào)環(huán)A的極限偏差ESr EI3分別為：ES3 八3 T1 = -0.11 0.02 二-0.122EI 3 二 3 -上二 -0.11 - 應(yīng)二 -0.1222所以,協(xié)調(diào)環(huán)A的尺寸和極限偏差為：0.1A3 =4 32 mm最后可得各組成環(huán)尺寸和極限偏差為：A1 = 400, A2 - 36 _0.06, A3 - 4_0.12b）統(tǒng)計(jì)法2）確定各組成環(huán)公差和極限偏差.認(rèn)為該產(chǎn)品在大批量生產(chǎn)條件下，工藝過程穩(wěn)定，各組成環(huán)尺寸趨近正態(tài)分布k°ki1,e0u =0,則各組成環(huán)平均平方公差為：avq:0.087A1為一箱體零件，較其他零件相比較難加工，現(xiàn)選擇較難加工零件

17、 A為協(xié)調(diào)環(huán). 以平均平方公差為基礎(chǔ)，參考各零件尺寸和加工難易程度，從嚴(yán)選取各組成環(huán) 公差：T? - 0.12,T3 - 0.06mm,其公差等級為IT11。由于A2, A3皆為外尺寸，其極限偏差按基軸制 （h ）確定，則： A2 =36；.12,A3 =4；.06各環(huán)中間偏差分別為：0 =0.175, 2 - -0.06, 3 - -0.03mm,3）計(jì)算協(xié)調(diào)環(huán)公差和極限偏差：= .T02 -T22 -T32 = ：,0.152 -0.122 -0.062 -0.067協(xié)調(diào)環(huán)A的中間偏差為： 二譏 =2 一3 =0.175-0.06-0.03 = 0.085mm協(xié)調(diào)環(huán)A的上、下偏差ES? E

18、I1分別為：ESi 二.m 1 Ti =0.085 1 0.067 =0.1185 ： 0.122 211EJ =訂一一£ =0.085 0.067 =0.0515 : 0.0522所以，協(xié)調(diào)環(huán)A =40 0.05 最后可得各組成環(huán)尺寸分別為：A = 40 0.05，A2= 36.12, A3=4_0.065-15如圖5-44所示軸類部件，為保證彈性擋圈順利裝入，要求保持軸向間隙A=O：05mm。已知各組成環(huán)的基本尺寸 Al =32.5mm A2=35mm A3=2.5mm試用極 值法和統(tǒng)計(jì)法分別確定各組成零件的上下偏差。解：a）封閉環(huán) A0=0 0.01mm ,封閉環(huán)公差 T0 =

19、0.41 - 0.05 = 0.36A是增環(huán)，A1、A是減環(huán)，2 =，1，廠3-1圭寸閉環(huán)基本尺寸為：mA0 = 7 i A = A2 - A1 - A3 = 35 - 32.5 - 2.5 = 0 id：由計(jì)算可知，各組成環(huán)基本尺寸無誤。2）確定各組成環(huán)公差和極限偏差計(jì)算各組成環(huán)平均極值公差Tav1=T =0 =0.12mm瓦出| m 3i=1以平均極值公差為基礎(chǔ)，根據(jù)各組成環(huán)尺寸、零件加工難易程度，確定各組 成環(huán)公差。Ab為一擋圈，易于加工和測量，故選 Ab為協(xié)調(diào)環(huán)。其余各組成環(huán)根據(jù)其尺寸 和加工難易程度選擇公差為：T0.12mm,T2 = 0.16mm，各組成環(huán)公差等級約為 IT9。A2

20、為內(nèi)尺寸按基孔制（H）確定其極限偏差：A = 3500.16， A為外尺寸按基軸 制（h）確定其極限偏差：A =32.5,12。封閉環(huán)的中間偏差 血為冷二ES° E|° = 0.41 0.05 = 0.23mm2 2各組成環(huán)的中間偏差分別為二-0.06mm, = 0.08mm3）計(jì)算協(xié)調(diào)環(huán)極值公差和極限偏差協(xié)調(diào)環(huán)A的極值公差為：丁3”0-（飛 T2） =0.36-0.12-0.16=0.08協(xié)調(diào)環(huán)A的中間偏差為：m：3 二三訂 f ；2 - 0 -=0.08 0.23 -（一0.06） =-0.09協(xié)調(diào)環(huán)A的極限偏差EQ、EI3分別為：ES3 二 3 匹=-0.09二-0.052 2T30.08El 3 =八