《機(jī)械制造技術(shù)》第19課 分析計(jì)算齒輪與軸部件的裝配尺寸鏈

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課題分析計(jì)算齒輪與軸部件的裝配尺寸鏈——機(jī)械裝配基礎(chǔ)知識(shí)課時(shí)2課時(shí)（90min）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)技能目標(biāo)：（1）掌握裝配和裝配精度的內(nèi)容，理解裝配精度的影響因素（2）掌握裝配尺寸鏈的建立方法、原則和計(jì)算（3）掌握裝配方法的分類(lèi)及特點(diǎn)思政育人目標(biāo)：樹(shù)立技能成才、技能報(bào)國(guó)的人生理想教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：裝配精度的內(nèi)容和影響因素，裝配尺寸鏈的計(jì)算，裝配方法的分類(lèi)及特點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)：裝配尺寸鏈的計(jì)算方法教學(xué)方法啟發(fā)式、講授法、案例分析法、討論法、總結(jié)法教學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學(xué)設(shè)計(jì)→考勤（2min）→教學(xué)過(guò)程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟設(shè)計(jì)意圖課前任務(wù)【教師】上傳預(yù)習(xí)資料，發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，和學(xué)生負(fù)責(zé)人取得聯(lián)系，讓其提醒同學(xué)通過(guò)文旌課堂APP或其他學(xué)習(xí)軟件，完成課前任務(wù)請(qǐng)大家查找機(jī)械裝配的視頻，觀察零部件的連接、校正、調(diào)整、配作、驗(yàn)收等過(guò)程，思考影響裝配質(zhì)量的影響因素？通過(guò)發(fā)起的線(xiàn)上任務(wù)，討論機(jī)械裝配?！緦W(xué)生】完成課前任務(wù)通過(guò)課前任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立收集資料的能力，初步建立機(jī)械裝配基礎(chǔ)知識(shí)的相關(guān)概念，鍛煉其觀察、分析、總結(jié)的能力考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進(jìn)行簽到【學(xué)生】按照老師要求簽到培養(yǎng)學(xué)生的組織紀(jì)律性，掌握學(xué)生的出勤情況互動(dòng)導(dǎo)入

（5min）【教師】講述“任務(wù)引入”的案例（詳見(jiàn)教材），并提出問(wèn)題裝配工藝對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)有著如此重要的影響，那么，它包含哪些內(nèi)容，有哪些類(lèi)型，又有著怎樣的特點(diǎn)呢？【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、回答通過(guò)設(shè)置疑問(wèn)的方式，在引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣傳授新知（48min）【教師】通過(guò)學(xué)生的回答，引出本課的知識(shí)點(diǎn)，講解機(jī)械裝配基礎(chǔ)知識(shí)一、裝配概述1．裝配的有關(guān)概念零件是組成機(jī)器的基本單元。按規(guī)定的技術(shù)要求，將零件進(jìn)行配合和連接，使之成為半成品或成品的工藝過(guò)程稱(chēng)為裝配。機(jī)器一般比較復(fù)雜，為便于裝配和提高生產(chǎn)率，通常將其分解為若干個(gè)可獨(dú)立裝配的部分，如套件、組件、部件等，分層級(jí)組織裝配。這些能獨(dú)立裝配的部分稱(chēng)為裝配單元。套件：又稱(chēng)合件，是指在一個(gè)基準(zhǔn)件上裝配一個(gè)或若干零件而構(gòu)成的裝配單元，它是最小的裝配單元。套件的裝配過(guò)程稱(chēng)為套裝。組件：是指在一個(gè)基準(zhǔn)件上裝配若干套件或零件而構(gòu)成的裝配單元。與套件不同的是，組件在以后的裝配中可以拆解，而套件在以后的裝配中一般不再拆解。組件的裝配過(guò)程稱(chēng)為組裝。部件：是指在一個(gè)基準(zhǔn)件上，裝配若干個(gè)組件、套件和零件而構(gòu)成的裝配單元。部件的裝配過(guò)程稱(chēng)為部裝。在一個(gè)基準(zhǔn)件上，把零件、套件、組件和部件裝配成最終產(chǎn)品的過(guò)程稱(chēng)為總裝?！斠?jiàn)教材2．裝配的工作內(nèi)容?【教師】播放“汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配”視頻（詳見(jiàn)教材），提問(wèn)：“裝配的工作內(nèi)容有哪些？”，安排學(xué)生小組討論并派代表回答問(wèn)題?【學(xué)生】聆聽(tīng)、分組、思考、討論、回答問(wèn)題?【教師】根據(jù)學(xué)生的回答，引出裝配工作內(nèi)容的相關(guān)知識(shí)裝配是整個(gè)機(jī)械制造過(guò)程的最后環(huán)節(jié)，其主要內(nèi)容如下。1）清洗清洗是指使用清洗劑除去零件表面或部件中的油污及其他雜質(zhì)的過(guò)程。清洗后的零件通常還具有一定的防銹能力。2）連接裝配工作中有大量的連接工作。連接的方式有兩種：①可拆卸連接，如螺紋連接、鍵連接和銷(xiāo)釘連接等，其中以螺紋連接應(yīng)用最為廣泛；②不可拆卸連接，如焊接、黏接、鉚接和過(guò)盈配合等，其中，過(guò)盈配合多用于軸與孔的連接，通常采用壓入法和溫差法裝配。3）校正校正是指對(duì)相關(guān)零部件相互位置的找正、找平作業(yè)，如臥式車(chē)床總裝時(shí)，床身水平和導(dǎo)軌扭曲的校正等。4）調(diào)整調(diào)整是指對(duì)相關(guān)零部件相互位置的調(diào)節(jié)作業(yè)。調(diào)整可以配合校正作業(yè)保證零部件的精度，還可以調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)副的間隙，以保證運(yùn)動(dòng)精度。5）配作配作是以已加工件為基準(zhǔn)，加工與其相配的另一工件，或?qū)蓚€(gè)（或兩個(gè)以上）工件組合在一起進(jìn)行加工，如配鉆、配鉸和配磨等。配作必須在有關(guān)零部件的位置精度得到保證后才可進(jìn)行。6）平衡對(duì)轉(zhuǎn)速高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性要求高的機(jī)器，為防止振動(dòng)與噪聲，對(duì)旋轉(zhuǎn)零部件要進(jìn)行平衡；總裝后，在工作轉(zhuǎn)速下還要進(jìn)行整機(jī)平衡。其方法有靜平衡和動(dòng)平衡兩種。7）驗(yàn)收與試驗(yàn)產(chǎn)品裝配完成后，需要根據(jù)有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行較全面的檢驗(yàn)和必要的試驗(yàn)工作，合格后才允許出廠。3．裝配精度的內(nèi)容裝配精度是指裝配時(shí)實(shí)際達(dá)到的精度，它是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)使用性能要求規(guī)定的裝配時(shí)必須保證的質(zhì)量指標(biāo)。1）距離精度距離精度是指相關(guān)零部件間距離的尺寸精度，包括間隙、過(guò)盈等配合要求。2）相互位置精度相互位置精度是指產(chǎn)品中相關(guān)零部件間的平行度、垂直度、同軸度及圓跳動(dòng)等。3）相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度是指產(chǎn)品中相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件之間，在運(yùn)動(dòng)方向和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度上的精度。4）接觸精度接觸精度是指相互配合表面或接觸表面間，接觸面積的大小和接觸點(diǎn)的分布情況。……詳見(jiàn)教材4．裝配精度的影響因素?【教師】播放“數(shù)控機(jī)床的裝配”視頻（詳見(jiàn)教材），提問(wèn)：“影響裝配精度的因素有哪些？”，安排學(xué)生分組討論并派代表回答問(wèn)題?【學(xué)生】聆聽(tīng)、分組、思考、討論、回答問(wèn)題?【教師】總結(jié)學(xué)生的回答，引出裝配精度影響因素的相關(guān)知識(shí)零件的加工精度是保證裝配精度的基礎(chǔ)，尤其是關(guān)鍵零件的加工精度，對(duì)裝配精度有直接影響。另外，裝配精度還與所采用的裝配方法有很大關(guān)系，尤其在單件小批生產(chǎn)中和裝配精度要求較高時(shí)影響更大。綜上所述，機(jī)械產(chǎn)品的裝配精度是由相關(guān)零件的加工精度和合適的裝配方法共同保證的?！斠?jiàn)教材二、裝配尺寸鏈裝配精度與有關(guān)零件的精度有密切的關(guān)系。為了定量地分析這種關(guān)系，需要將尺寸鏈的基本理論用于裝配過(guò)程，即建立裝配尺寸鏈。裝配尺寸鏈分為組成環(huán)和封閉環(huán)。其中，組成環(huán)是指對(duì)裝配精度有直接影響的零部件尺寸或位置尺寸；而封閉環(huán)是指產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖上要求保證的裝配精度或技術(shù)要求，它是裝配過(guò)程最后形成的，不能獨(dú)立變化。1．裝配尺寸鏈的建立?【教師】復(fù)習(xí)工藝尺寸鏈的知識(shí)，提問(wèn)：“工藝尺寸鏈的建立方法是什么？”，并隨機(jī)抽取學(xué)生回答?【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、回答?【教師】總結(jié)學(xué)生的回答，引出裝配尺寸鏈的建立的相關(guān)知識(shí)1）確定封閉環(huán)2）確定組成環(huán)3）畫(huà)出裝配尺寸鏈線(xiàn)圖……詳見(jiàn)教材2．建立裝配尺寸鏈的原則?【教師】提問(wèn)：“建立裝配尺寸鏈時(shí)應(yīng)注意些什么？”，并隨機(jī)抽取學(xué)生回答?【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、回答?【教師】總結(jié)學(xué)生的回答，建立裝配尺寸鏈的原則1）簡(jiǎn)化原則在保證裝配精度的前提下，查找裝配尺寸鏈時(shí)可忽略那些影響較小的次要因素，使裝配尺寸鏈的組成環(huán)適當(dāng)簡(jiǎn)化。2）尺寸鏈最短原則對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在滿(mǎn)足其工作性能要求的前提下，應(yīng)盡可能減少對(duì)封閉環(huán)有影響的零件數(shù)目，與封閉環(huán)相關(guān)的零件應(yīng)只有一個(gè)尺寸作為裝配尺寸鏈的組成環(huán)。這樣，組成環(huán)的數(shù)目等于有關(guān)零件的數(shù)目，這就是尺寸鏈最短原則。3）方向性原則在同一裝配結(jié)構(gòu)中，當(dāng)不同方向都有裝配精度要求時(shí)，應(yīng)按不同方向分別建立裝配尺寸鏈?！ㄔ斠?jiàn)教材）3．裝配尺寸鏈的計(jì)算方法裝配尺寸鏈的計(jì)算有極值法和概率法兩種。計(jì)算裝配尺寸鏈的極值法與計(jì)算工藝尺寸鏈的極值法相同，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠。極值法多用于計(jì)算裝配精度不太高、環(huán)數(shù)較少的裝配尺寸鏈。大批大量生產(chǎn)中，由于零件的加工誤差出現(xiàn)極值的情況很少，因此裝配尺寸鏈的計(jì)算多采用概率法?！ㄔ斠?jiàn)教材）三、裝配方法【多媒體】展示“工業(yè)機(jī)器人車(chē)間裝配”的圖片（詳見(jiàn)教材），引出裝配方法的相關(guān)內(nèi)容為了保證裝配精度，在裝配過(guò)程中應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能要求、生產(chǎn)類(lèi)型和市場(chǎng)條件等，采用不同的裝配方法。1．互換法互換法是指在裝配時(shí)，各零件不需要做任何選配、修配或調(diào)整就能保證裝配精度的裝配方法。按互換程度不同，互換法又可分為完全互換法和不完全互換法兩種。1）完全互換法完全互換法是指在全部產(chǎn)品中，裝配尺寸鏈的各組成環(huán)不需要挑選，或不需要改變大小和位置即可保證裝配精度的裝配方法。完全互換裝配中，即使各組成環(huán)為極限尺寸，也能可靠地保證裝配精度，它是靠零件的制造精度來(lái)保證裝配精度的。這種方法裝配質(zhì)量穩(wěn)定、可靠，裝配過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，易于組織流水作業(yè)及自動(dòng)化裝配，也便于采用協(xié)作方式組織專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)。采用完全互換法進(jìn)行裝配時(shí)，裝配尺寸鏈用極值法計(jì)算，各組成環(huán)公差之和應(yīng)小于等于封閉環(huán)公差，其關(guān)系式為：進(jìn)行裝配尺寸鏈計(jì)算時(shí)，常用等公差法來(lái)分配各組成環(huán)的公差。組成環(huán)平均公差的計(jì)算公式為……詳見(jiàn)教材【點(diǎn)撥】教師補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)采用等公差法來(lái)分配各組成環(huán)的公差時(shí)，公差的調(diào)整可參考以下原則。（1）當(dāng)組成環(huán)是標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸（如軸承的內(nèi)、外徑或彈性擋圈的厚度）時(shí)，組成環(huán)的公差采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的公差。（2）當(dāng)組成環(huán)是多個(gè)尺寸鏈的公共環(huán)時(shí)，其公差和公差的分布位置應(yīng)由對(duì)其要求最嚴(yán)的那個(gè)尺寸鏈確定。對(duì)于其他尺寸鏈，該環(huán)的公差為已定值。（3）對(duì)于待定的組成環(huán)公差，一般先通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判斷各組成環(huán)的加工難易程度，再據(jù)此進(jìn)行分配。2）不完全互換法不完全互換法又稱(chēng)大數(shù)互換法，是指在絕大多數(shù)產(chǎn)品中，裝配尺寸鏈的各組成環(huán)不需要挑選，或不需要改變大小和位置，即可保證裝配精度的裝配方法。不完全互換法以概率論為依據(jù)，將裝配尺寸鏈中各組成環(huán)的公差放大，使各零件更容易按加工經(jīng)濟(jì)精度加工，以降低生產(chǎn)成本。但采用這種方法會(huì)有少部分產(chǎn)品的裝配精度超差，需要進(jìn)行返修。2．選配法選配法是指將裝配尺寸鏈中各組成環(huán)按加工經(jīng)濟(jì)精度加工，然后選擇合適的零件配對(duì)，以保證裝配精度的裝配方法。這種方法可以將影響各組成環(huán)零件的公差放大到經(jīng)濟(jì)可行的程度，從而降低生產(chǎn)成本。1）直接選配法直接選配法是指在產(chǎn)品裝配時(shí)，由裝配工人憑經(jīng)驗(yàn)直接選擇合適的零件進(jìn)行裝配，來(lái)保證裝配精度的裝配方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要將零件分組就能使其達(dá)到裝配精度，零件又可按加工經(jīng)濟(jì)精度加工。其缺點(diǎn)是裝配時(shí)工人挑選零件需要較長(zhǎng)時(shí)間，且工人憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷，裝配質(zhì)量在很大程度上取決于工人的技術(shù)水平。因此，直接選配法一般適用于單件、中小批生產(chǎn)。2）分組選配法分組選配法又稱(chēng)分組互換法，是指將各組成環(huán)零件的公差先按完全互換法求解，然后將所求得的公差值放大數(shù)倍，使其能按加工經(jīng)濟(jì)精度加工，零件加工完后再按實(shí)際尺寸測(cè)量分組，以保證裝配精度的裝配方法。這種方法可獲得較高的裝配精度且經(jīng)濟(jì)性較好，適用于成批大量生產(chǎn)中裝配精度較高、尺寸鏈組成環(huán)較少的情況?！军c(diǎn)撥】教師補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)采用分組選配法時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。（1）配合零件的公差應(yīng)該相等，公差增大的方向應(yīng)相同，放大的倍數(shù)即是分組數(shù)。（2）分組后配合零件的尺寸公差放大，但幾何公差和表面粗糙度不能放大，仍按設(shè)計(jì)要求制造。（3）分組數(shù)不宜太多，一般3～5組即可，否則會(huì)增加測(cè)量、分組和儲(chǔ)運(yùn)的工作量。（4）分組后各組內(nèi)相配零件數(shù)應(yīng)相等，以免出現(xiàn)某些尺寸零件的積壓和浪費(fèi)。3）復(fù)合選配法復(fù)合選配法是指將直接選配法和分組選配法復(fù)合使用的裝配方法。采用這種方法裝配時(shí)，零件加工后預(yù)先測(cè)量分組，裝配時(shí)再由裝配工人在各組內(nèi)直接選擇裝配。復(fù)合選配法的特點(diǎn)是配合零件的公差可以不等，裝配速度較快、質(zhì)量較高，且能滿(mǎn)足一定生產(chǎn)節(jié)拍的要求。3．修配法修配法是指選擇合適的組成環(huán)零件按加工經(jīng)濟(jì)精度加工，裝配時(shí)通過(guò)對(duì)其進(jìn)行再加工來(lái)保證裝配精度的裝配方法。采用修配法時(shí)，修配零件被去除材料的厚度稱(chēng)為修配余量，其大小應(yīng)該通過(guò)計(jì)算合理確定。1）單件修配法單件修配法是指選定某一個(gè)固定的零件作為修配零件，在裝配過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行再加工，以保證裝配精度的裝配方法。這是生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的修配方法。2）合件修配法合件修配法是指將兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件合并在一起后進(jìn)行加工修配，以保證裝配精度的裝配方法。這種方法可以減少累積誤差，從而減少修配勞動(dòng)量，在實(shí)際裝配中應(yīng)用較多。3）自身加工修配法自身加工修配法是指用自己加工自己的方法來(lái)保證裝配精度的裝配方法。這種方法一般應(yīng)用在機(jī)床制造中?！军c(diǎn)撥】教師補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)采用修配法裝配時(shí)，修配零件一般應(yīng)滿(mǎn)足以下要求。（1）修配零件應(yīng)便于安裝和拆卸，形狀應(yīng)簡(jiǎn)單。（2）預(yù)留修配余量的表面應(yīng)易于加工。（3）修配零件應(yīng)選擇只有一項(xiàng)裝配精度要求的零件。4．調(diào)整法調(diào)整法是指裝配尺寸鏈各組成環(huán)按加工經(jīng)濟(jì)精度加工，裝配時(shí)通過(guò)調(diào)整某一零件在產(chǎn)品中的位置或?qū)ζ溥M(jìn)行更換，以補(bǔ)償裝配時(shí)的累積誤差，來(lái)保證裝配精度的裝配方法。采用調(diào)整法裝配時(shí)，被調(diào)整或更換的零件稱(chēng)為調(diào)整件，該零件的組成環(huán)稱(chēng)為調(diào)整環(huán)。1）可動(dòng)調(diào)整法可動(dòng)調(diào)整法是指通過(guò)改變調(diào)整件的位置來(lái)保證裝配精度的裝配方法。這種方法不僅可以獲得比較高的裝配精度，還可以通過(guò)調(diào)整件來(lái)補(bǔ)償由磨損、熱變形所引起的誤差，使設(shè)備恢復(fù)原有的精度2）固定調(diào)整法固定調(diào)整法是指在裝配尺寸鏈中選定或加入一個(gè)零件作為調(diào)整環(huán)，根據(jù)各組成環(huán)累計(jì)誤差的大小進(jìn)行更換，來(lái)保證裝配精度的裝配方法。3）誤差抵消調(diào)整法誤差抵消調(diào)整法是指通過(guò)調(diào)整有關(guān)零件的相互位置，使其加工誤差相互抵消來(lái)保證裝配精度的裝配方法。這種方法在機(jī)床的裝配中應(yīng)用較多?！军c(diǎn)撥】教師補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)在機(jī)械產(chǎn)品裝配時(shí)，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、裝配精度、裝配尺寸鏈的環(huán)數(shù)、生產(chǎn)類(lèi)型及具體生產(chǎn)條件等因素合理選擇裝配方法。一般情況下，裝配方法的選擇原則如下。（1）優(yōu)先采用完全互換法。只要組成環(huán)的加工較為經(jīng)濟(jì)可行，就應(yīng)優(yōu)先采用完全互換法。（2）當(dāng)裝配精度較高、采用完全互換法會(huì)使組成環(huán)的加工比較困難或不經(jīng)濟(jì)時(shí)，應(yīng)考慮采用其他裝配方法。（3）當(dāng)裝配精度很高，不宜采用其他裝配方法時(shí)，可采用修配法?！斠?jiàn)教材【學(xué)生】聆聽(tīng)、理解、記憶運(yùn)用多媒體課件，結(jié)合提問(wèn)引導(dǎo)的方式讓學(xué)生更加直觀的理解機(jī)械裝配的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)引入案例分析，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)裝配、裝配精度、裝配尺寸鏈等概念的掌握，提升學(xué)生的課堂參與度，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)習(xí)主動(dòng)性項(xiàng)目實(shí)踐

（30min）計(jì)算裝配尺寸鏈【教師】組織學(xué)生以小組形式開(kāi)展項(xiàng)目訓(xùn)練活動(dòng)，描述任務(wù)并發(fā)布任務(wù)要求如圖所示為齒輪與軸部件的裝配圖，要求保證齒輪與擋圈之間的軸向間隙為