第5章+尺寸链原理与应用

5．使用轴用或孔用弹性挡圈固定零件的轴向位置和 挡圈为便于装于槽中而规定一定的轴向间隙。
6．为保证齿轮正常啮合传动，对圆柱齿轮副和蜗杆 副中心距极限偏差提出的要求。
7．为保证蜗杆副正确啮合接触，对蜗杆副提出蜗轮 中间平面对蜗杆回转中心的偏移。
8．为保证锥齿轮副的正确啮合传动，对锥齿轮齿圈 提出齿圈轴向位移极限偏差要求。
2）对外购的标准组件和部件，一般以一个零 件对待，以标准组件或部件尺寸参加装配 尺寸链；
3）在建立装配尺寸链时，对于以合件进行加 工的，应以一个零件对待，用合件尺寸参 加装配尺寸链；
4）按独立原则标注的形位公差，应以一个组 成环参加装配尺寸链。
第四节 保证装配精度的方法和装配尺寸 链的解算
在汽车制造中，常用的保证装配精度的方法
5—圆锥滚子轴承外圈6—圆锥滚子轴承内圈 7—垫片 8—突缘 9—螺母
图5-17 变速器第一轴及第二轴的组件装配图及装配尺寸链
1—前纸垫 2—前盖 3—前轴承 4—第一轴 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 16—锁环
常见的装配精度可以归纳以下一些形式：
1．轴与孔配合的间隙或过盈量； 2．旋转零件与固定不动零件间的轴向间隙。
图5-12 曲轴的轴向间隙 1—曲轴 2、4—止推垫片 3—气缸体轴承座
3．为避免零件间互相碰撞，须在不同旋转速度零件 间设置轴向间隙。
4．某些零件在机构中需要轴向定位而规定一定的轴 向间隙。
3）尺寸链至少由三个尺寸或位置公差构成。
图5-1 汽车变速器倒挡装置尺寸链图 1—变速器壳体 2、4—止推垫片 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
尺寸链中的每一个尺寸或位置公差，简称为环。
环由其形成的特点不同，尺寸链的环分为封闭环 和组成环。封闭环是在装配和加工过程中间接获 得的环，一个尺寸链中只有一个封闭环。
原则：
1）明确装配精度的含义，它是装配尺寸链的 封闭环，是装配后间接得到的尺寸（或位 置公差）；
2）看懂与装配精度相关的装配单元的装配图 样，明瞭零件的装配关系和相关零件沿封 闭环尺寸方向上的装配基准；
3）掌握建立装配尺寸链的规律。
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
1．封闭环极限尺寸的计算
k
n1
A0max Az max
Aj min
z 1
j k 1
k
n1
A0min Az min
Aj max
z 1
j k 1
2．封闭环上下偏差的计算
k
n1
ESA0 ESAz
EI Aj
z 1
j k 1
k
n 1
EI A0 EI Az
B13 4mm B8 39mm B14 35mm
图5-19 常啮合三速齿轮组件图 及装配尺寸链
（1）计算封闭环基本尺寸、公差及极限偏 差，
（2）确定组成环公差 （3）确组成环极限偏差
例二 图5-19所示B尺寸链， 产品设计人员规定：装配精
度；B0 0.1 ~ 0.35 mm。试校核
3．按尺寸链的应用范围分为
（1）装配尺寸链 是全部组成环为不同零件 设计尺寸所形成的尺寸链。
（2）零件设计尺寸链 是全部组成环为同一 零件设计尺寸所形成的尺寸链，
（3）工艺尺寸链 是全部组成环为同一零件 工艺尺寸所形成的尺寸链。工艺尺寸链的 特点是：封闭环是在零件加工后间接（或 自然）得到的，制造中直接获得的工序尺 寸是组成环。
12．产品设计时规定的某些性能参数，如内燃 机的压缩比等。
13．往复运动件的行程位置。如内燃机活塞连 杆机构中，活塞运动到上止点时活塞顶到气缸 套顶平面间的余隙等。
14．总成或部件零件表面的位置公差等。
二、尺寸链最短原则
尺寸链最短原则 装配尺寸链所包含的组 成环数目最少。
三、装配尺寸链的建立
（1）直线尺寸链 是全部组成环平行于封闭环的尺 寸链。链。
（2）角度尺寸链 是全部环的几何量均为角度尺寸 的尺寸链。
（3）平面尺寸链 是全部组成环位于一个或几个平 行平面内，但某些组成环不平行于封闭环的尺寸 链。
（4）空间尺寸链 是组成环位于几个不平行平面内 的尺寸链。
图5-5 角度尺寸链
图5-6 平面尺寸链
第五章 尺寸链原理与应用
第一节 尺寸链的基本概念
一、尺寸链的定义及其组成
1．尺寸链的定义及尺寸链图
在汽车等机械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。
尺寸链具有以下三个特征：
1）具有封闭性 组成尺寸链的各尺寸是按一定顺序 排列的封闭尺寸图形；
2）具有尺寸关联性 尺寸链中都存在一个尺寸或， 其值由其他尺寸决定或受其他尺寸影响；
图5-13 锥齿轮副齿圈端面的位移
图5-14 圆锥滚子轴承的预紧 位移量
9．为保证活动件运动自如，活动件相对于 固定件间应留有一定的间隙值。
10．汽车传动装置中使用了多种滚动轴承，
如角接触球轴承、圆锥滚子轴承、深沟球 轴承和推力球轴承等。
11．在汽车某些总成中，要求运动的可动件与 固定件应保证一定的间隙，并且应具有一定的 可调整量。
判别增、减环有两种方法： 回路法和符号法
回路法：从任意环为起点绕尺寸链回路连接顺序 画出单向箭头（图中虚线所示），凡是与封闭环 箭头方向相反的环均为增环，与封闭环箭头方向 同向的环均为减环。
二、尺寸链的形式
尺寸链按不同分类方法可命名为不同的尺寸链。
1．按尺寸链各环的几何特征和所处空间位置的不 同，可分为
2．按尺寸链相互关系可分为
（1）独立尺寸链 是所有组成环和封闭环只属于该 尺寸链，不参与其他尺寸链组成的尺寸链。
（2）并联尺寸链 由若干个尺寸链联结在一起，尺 寸链间互相有影响的尺寸链。
构成并联尺寸链时，其中一个或几个环共属于 两个或两个以上的尺寸链，这些环称为公共环。 公共环可为组成环，也可另一尺寸链的组成环。
n2
TAx TA0 TAi
i 1
协调环选择原则： 不使用定尺寸刀具获得的 尺寸；易于使用通用量具 测量的尺寸；它不是诸多 尺寸链的公共环。
（ 2）组成环极限偏差的确定
组成环的极限偏差可按下述原则确定： 1）标准件的极限偏差按标准的规定确定； 2）除协调环及标准件以外的组成环的极限偏
三、尺寸链计算的任务
用尺寸链原理解决生产实际问题，分为两类情况。 1．公差设计计算 已知封闭环，求解各组成环，这
种情况亦称为反计算，主要用于产品设计、零件 加工和装配工艺计算中。在计算过程中，将已知 的封闭环公差合理的分配给各组成环。在分配时 要考虑多个因素合理地进行分配，属于不定解。 在公差设计计算中也常遇到，已知封闭环和部分 组成环的公差，求解其余组成环公差，一般称为 中间计算。 2．公差校核计算 已知组成环，求解封闭环，亦称 为正计算，主要用于校核封闭环的公差和极限偏 差，其计算所得的解是唯一的。工艺人员经常利 用公差校核计算来验证产品设计人员确定的相关 零件设计尺寸、公差及极限偏差的正确性，和装 配方法选择的合理性。
差，按“偏差注向体内”原则标注。
（3）协调环的极限偏差极值法公式计算 确定。
例一 图5-17a和图5-19所示 的B尺寸链中，为保证空 套在第二轴滚针轴承上的 三速常啮合齿轮14旋转灵 活，规定装配精度：轴向 间隙B。为0.10-0.35mm。 试确定各组成环的公差和 极限偏差。已知相关零件 设计尺寸：
组成环是对封闭环有影响的全部环，亦即尺寸链 中除封闭环以外的环都是组成环。
根据组成环对封闭环的影响，组成环又可分为增 环和减环。增环是该环的变化引起封闭环作同向 变化的组成环，
减环是该环的变化引起封闭环作反向变化的组成 环，
组成环增减性判别
在进行尺寸链计算时，必须先确定封闭环和组成 环中的增、减环。
Tav,l TA0 n 1
1）标准件的尺寸公差应按标准规ห้องสมุดไป่ตู้；
2）组成环尺寸大的，加工难度大的，取较大
的公差，反之取较小的公差，并应取标准
公差值。为保证经济加工，一般零件尺寸 公差取IT9或低于IT9级；
3）在组成环中选择一个协调环。协调环是其
他组成环公差按上述方法确定后，最后确 定公差的组成环。协调环公差等于：
装配尺寸链各组成环的公差之和不得大于封闭环
规定的公差；
n 1
TAi TA0
i 1
封闭环的极限偏差在允许的极限偏差范围内，
ESA0 ESA0 EIA 0 EIA0
1．公差的设计计算
（1）组成环公差的确定 相等公差修正法
按封闭环设计要求的公差，求出组成环 的极值平均公差，然后根据各组成环的加 工难易程度进行适当修正。组成环的极值 平均差为
例二 图5-17a所示为汽车变速器第一轴及第二轴的组 件装配图，图中有多个装配精度要求。
例三 图5-18a所示为变速器第一轴上轴承外圈、锁 环和前盖等的局部图。图上有如下三项装配精度 要求：
1）为防止润滑油泄漏，规定前盖2上的H面与锁环4
间必须留有间隙 D0 ；
2）为防止润滑油泄漏，当前轴承外圈锁环槽左侧靠 在锁环4侧面上时，前盖2止口面G与轴承外圈3左 端面间应存在间隙（亦称为外圈的轴向窜动量）
计算设计人员确定的设计尺 寸公差及极限偏差的正确性。 如果规定的不正确，给予改 正.相关零件设计尺寸如下：
B8

390.24 0.02
mm