机械设计 尺寸链计算

尺寸链计算和公差叠加尺寸链计算和公差叠加是机械工程学中常用的一种计算方法，它以度量尺寸计算构造元件和机械设备的相对位置为基础，可以明确指定每个元件和机械系统的定位要求，从而满足设计性能计算要求。

尺寸链计算可以分为直接尺寸链计算法和公差叠加法两种形式。

本文针对这两种方法进行深入分析，分别介绍其原理、特点、应用场景以及计算步骤。

一、尺寸链计算法尺寸链计算法是用于定义机械设备空间布局的一种工具，它采用位置坐标系统来定义各种机械元件的相对位置。

它的原理是在构造的三维空间中，用空间坐标表示机械元件的坐标位置，然后通过一系列计算步骤，根据不同元件之间的相对尺寸计算出其他元件坐标位置。

它的计算特点是：计算结果准确，不受尺寸变化的影响，可以有效地计算出构件的空间布局，简化设计过程，降低设计的复杂程度。

在机械设计中，尺寸链计算法可以实现从草图到实物的直接构造，从而更加方便、快捷地进行机械空间布局设计。

二、公差叠加公差叠加法是另一种常用的计算尺寸构造元件位置的方法，主要用于计算机械系统中多个元件或构件间联合运动和固定位置之间的精密位置关系。

它的原理是根据尺寸度量结果，利用公差叠加法计算出实际尺寸度量值，从而确定每个构件的定位位置。

公差叠加的计算步骤也比较简单，可以根据公差值进行循环叠加，以计算出机械设备的定位位置。

不同于尺寸链计算法的计算结果准确，公差叠加法可以根据实际公差值调节各元件的精度。

三、尺寸链计算和公差叠加比较尺寸链计算法和公差叠加法都是机械设计中常用的一种计算方法，它们都可以实现机械设备空间布局的计算，从而满足设计性能计算要求。

但是，二者也存在一定的区别。

首先，它们的原理不同：尺寸链计算法是利用三维坐标下的相对尺寸，根据计算公式计算出其他元件的坐标位置；而公差叠加法是根据尺寸度量和公差叠加参数，计算出构件的定位位置。

其次，它们的计算结果也不同：尺寸链计算法的计算结果准确，不受尺寸变化的影响；而公差叠加法可以根据实际公差值调节各元件的精度。

公差尺寸链计算公式公差尺寸链公差尺寸链是指由一系列零件组成的装配体系中，各零件之间的公差关系。

在机械设计和生产过程中，正确的计算和控制公差尺寸链是确保装配质量的重要因素。

下面列举一些相关的计算公式，并给出解释和例子。

1. 最大材料条件与最小材料条件最大材料条件（MMC）是指零件或特征的最大尺寸，而最小材料条件（LMC）是指零件或特征的最小尺寸。

根据这两个条件，在公差尺寸链的计算中，我们可以得到以下两个公式：•最大材料条件下公差尺寸：T = MMC - 低限制公差•最小材料条件下公差尺寸：T = LMC - 高限制公差以螺纹为例，最大材料条件下，螺纹轴的最大尺寸为25 mm，低限制公差为- mm，那么螺纹轴的最大材料条件下公差尺寸为 mm（25 + (-)）。

2. 链公差法则在公差尺寸链的计算中，使用链公差法则可以将公差传递从装配体到各个零件，下面是链公差法则的一般形式：T(a, b) = T(a) + T(b) + |∑L|其中，T(a, b)是装配体尺寸的公差，T(a)和T(b)分别是零件a和b的公差，∑L是两个零件直接的公差和（所有相邻公差的代数和），也称为“累加和”。

以一个简单的装配体为例，该装配体由两个零件a和b组成，零件a的公差为 mm，零件b的公差为 mm。

两个零件的直接公差和为 mm。

根据链公差法则，装配体的公差尺寸为：T(a, b) = + + || = mm3. 频率分布法则在公差尺寸链的计算中，使用频率分布法则可以根据具体的公差分布情况，计算出装配体尺寸的公差。

以下是频率分布法则的一般形式：T = ΔD × K其中，ΔD是公差限制域（公差分布范围的一半），K是概率累积函数曲线的系数。

以一个简单的零件为例，假设公差限制域为 mm，概率累积函数曲线的系数为。

那么该零件的公差尺寸为：T = × = mm总结•最大材料条件与最小材料条件可用于计算公差尺寸。

•链公差法则可用于将公差传递到装配体。

机械尺寸链计算方法主要包括以下步骤：
1. 确定设计要求：明确所需尺寸范围、相对位置要求等，作为计算依据。

2. 确定基准尺寸：根据设计要求，选择一个容易确定的尺寸作为计算的起点。

3. 确定尺寸链关系：根据设计要求和构件之间的功能关系，确定尺寸链的关系。

4. 绘制尺寸链图：按照加工顺序，将尺寸链中的各个尺寸标注在图纸上。

5. 正计算（校核计算）：已知各组成环的公称尺寸和极限偏差，求封闭环的公称尺寸和极限偏差。

6. 反计算（设计计算）：已知封闭环的公称尺寸和极限偏差，求各组成环的公差和极限偏差。

7. 中间计算：已知封闭环及某些组成环的公称尺寸和极限偏差，求某组成环的公称尺寸和极限偏差。

8. 根据组成环的基本尺寸和极限偏差，计算封闭环的基本尺寸和极限偏差。

9. 根据组成环的上下偏差，计算封闭环的上下偏差。

10. 根据组成环的公差，计算封闭环的公差。

11. 概率法计算：根据各组成环尺寸分布情况，按统计公差公式进行计算。

需要注意的是，在进行机械尺寸链计算时，要遵循“入体”原则，即包容面尺寸为上偏差为0，被包容面尺寸下偏差为0。

同时，要综合考虑加工精度、测量精度等因素对计算结果的影响。

尺寸链计算及公差分析一、尺寸链计算1.确定基准尺寸：首先需要确定产品的基准尺寸，这是其他尺寸的参考值。

2.确定功能尺寸：根据产品的功能要求，确定与之相关的尺寸。

例如，一个机械零件的功能要求是与其他组件配合，那么相关的尺寸即为功能尺寸。

3.确定辅助尺寸：辅助尺寸是与功能尺寸无关的尺寸，通常用于产品的加工和装配。

例如，孔的直径和深度就是辅助尺寸。

4.确定公差：在确定各个尺寸之后，需要为它们设置公差。

公差是指允许的尺寸变化范围，它的大小取决于产品的制造工艺和功能要求。

5.进行尺寸链计算：根据产品的功能和制造要求，依次计算各个尺寸的数值。

计算时需要考虑公差的影响，确保产品在允许的范围内可以正常工作。

二、公差分析公差分析是确定产品尺寸的变化范围，即各个尺寸的上下限。

公差分析可以帮助工程师评估产品的质量，确定工艺参数，并优化产品设计。

1.确定公差类型：公差分为基本公差和几何公差两种类型。

基本公差是根据工艺要求和产品功能确定的，例如直径公差、平行度公差等；几何公差是根据产品的形状和配合要求确定的，例如圆度公差、轴线位置公差等。

2.进行公差叠加：公差叠加是将各个尺寸的公差叠加在一起，得到产品整体的公差。

这可以通过数学模型或专业软件进行计算。

3.进行公差分析：在确定产品整体的公差后，可以进行公差分析。

公差分析可以通过模拟或实验的方式进行，用于评估产品在实际使用中尺寸变化的影响。

4.优化设计：通过公差分析可以了解产品尺寸变化的情况，如果发现一些尺寸变化太大，可能会导致产品的功能受到影响，需要对设计进行优化。

优化设计可以包括调整公差、改变加工工艺等。

总结起来，尺寸链计算及公差分析是确定产品尺寸和形状的重要方法，它可以帮助工程师评估产品的质量和性能，指导产品的制造和装配。

在实际应用中，需要充分考虑产品的功能要求、制造工艺和使用环境等因素，合理确定尺寸链和公差，以确保产品的质量和性能达到要求。

一．尺寸链公差计算
“公差的计算公式:尺寸公差δ=最大极限尺寸D(d)max-最小极限尺寸
D(d)min=ES(es)-EI(ei)。

公差就是零件尺寸允许的变动范围,合理分配零件的公差,优化产品设计,可以以最小的成本和最高的质量制造产品。

公差的计算方法:1、极值法这种方法是在考虑零件尺寸最不利的情况下,通过尺寸链中尺寸的最大值或最小值来计算目标尺寸的值。

2、均方根法这种方法是一种统计分析法,其实就是把尺寸链中的各个尺寸公差的平方之和再开根而得到目标尺寸的值。

尺寸链（dimensional chain ），是分析和技术工序尺寸的有效工具，在制订机械加工工艺过程和保证装配精度中都起着很重要的作用。

在零件加工或机器装配过程中，由互相联系的尺寸按一定顺序首尾相接排列而成的封闭尺寸组。

组成尺寸链的各个尺寸称为尺寸链的环。

其中，在装配或加工过程最终被间接保证精度的尺寸称为封闭环，其余尺寸称为组成环。

组成环可根据其对封闭环的影响性质分为增环和减环。

若其他尺寸不变，那些本身增大而封闭环也增大的尺寸称为增环，那些本身增大而封闭环减小的尺寸则称为减环。

尺寸链计算方法及案例详解计算机辅助公差设计尺寸链计算方法及案例详解计算机辅助公差设计尺寸链计算方法是机械设计中常用的计算方法，主要用于确定不同元件之间的公差分配关系，在产品设计和制造过程中发挥着重要作用。

为了提高设计和制造的精度、降低成本、提高效率，很多企业采用了计算机辅助公差设计技术。

本篇文章将针对这些问题进行详细阐述。

一、尺寸链计算方法尺寸链可以理解为一个工程系统中的一串元件的尺寸关系，每个元件都是根据之前的元件尺寸来设计其自身尺寸的。

尺寸链计算方法是通过确定元件之间的公差分配关系来实现设计要求的。

实际运用中，常采用公差收缩法、最大公差法、最小公差法或偏心法等不同的计算方法，因此本部分主要介绍一下这四种尺寸链计算方法。

1. 公差收缩法公差收缩法是常用的分配公差的方法，它先以公差大小确定一个公差限制带，然后根据收缩值的大小来确定每个元件尺寸的公差限制范围。

在实际设计中，可以按照公差大的原则，从高到低分别对各个元件进行公差的分配。

但也要避免公差分配重叠或者过于偏向某一元件的情况。

2. 最大公差法最大公差法是以平均尺寸与公差的最大值作为分配依据，即为最大公差。

通过这种方法，可以提高工件装配精度，防止装配磕碰，同时还可以控制各个元件尺寸的精度。

3. 最小公差法最小公差法是以平均尺寸与公差的最小值作为分配依据，即为最小公差。

通过这种方法，可以降低整个元件的公差，提高产品的生产效率，但是也应注意每个元件的公差不应小于其自身制造能力所允许的误差范围。

4. 偏心法偏心法是根据工件装配误差机理，确定出工作表面的偏心量，然后再根据此量来分配元件的公差。

通过这种方法，可以更好地防止工件装配误差的产生，但也可能因此过多地增加生产成本。

二、计算机辅助公差设计计算机辅助公差设计是一种利用计算机辅助软件对工程系统实现公差设计的技术。

这种技术可以减少手工计算中繁琐的过程，提高计算速度和准确性，同时还可以进行三维模型的构建和虚拟装配的仿真分析。

一、尺寸链及尺寸链计算公式1、尺寸链的定义在工件加工和机器装配过程中，由相互联系的尺寸,按一定顺序排列成的封闭尺寸组，称为尺寸链。

尺寸链示例2、工艺尺寸链的组成环：工艺尺寸链中的每一个尺寸称为尺寸链的环。

工艺尺寸链由一系列的环组成。

环又分为：（1）封闭环（终结环）：在加工过程中间接获得的尺寸，称为封闭环。

在图b所示尺寸链中，A0是间接得到的尺寸，它就是图b所示尺寸链的封闭环。

（2）组成环：在加工过程中直接获得的尺寸，称为组成环。

尺寸链中A1与A2都是通过加工直接得到的尺寸，A1、A2都是尺寸链的组成环。

1）增环：在尺寸链中，自身增大或减小，会使封闭环随之增大或减小的组成环，称为增环。

表示增环字母上面用--> 表示。

2）减环：在尺寸链中，自身增大或减小，会使封闭环反而随之减小或增大的组成环，称为减环。

表示减环字母上面用<-- 表示。

3）怎样确定增减环：用箭头方法确定，即凡是箭头方向与封闭环箭头方向相反的组成环为增环，相同的组成环为减环。

在图b所示尺寸链中，A1是增环，A2是减环。

4）传递系数ξi：表示组成环对封闭环影响大小的系数。

即组成环在封闭环上引起的变动量对组成环本身变动量之比。

对直线尺寸链而言，增环的ξi＝1，减环的ξi＝－1。

3.尺寸链的分类4.尺寸链的计算尺寸链计算有正计算、反计算和中间计算等三种类型。

已知组成环求封闭环的计算方式称作正计算；已知封闭环求各组成环称作反计算；已知封闭环及部分组成环，求其余的一个或几个组成环，称为中间计算。

尺寸链计算有极值法与统计法（或概率法）两种。

用极值法解尺寸链是从尺寸链各环均处于极值条件来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的。

用统计法解尺寸链则是运用概率论理论来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的。

5.极值法解尺寸链的计算公式（4）封闭环的中间偏差（5）封闭环公差（6）组成环中间偏差Δi＝(ES i＋EI i)/2（7）封闭环极限尺寸（8）封闭环极限偏差6.竖式计算法口诀：封闭环和增环的基本尺寸和上下偏差照抄；减环基本尺寸变号；减环上下偏差对调且变号。

尺寸链计算是工程中常用的一种计算方法，它用于求解零件尺寸之间的极限公差和统计公差。

在工程设计和制造中，尺寸的精度和公差是非常重要的，它直接影响着产品的质量和性能。

正确地进行尺寸链计算对于保证产品质量和满足设计要求非常重要。

在本文中，我们将介绍尺寸链计算的基本原理和方法，以及如何在Excel中进行尺寸链计算。

一、尺寸链计算的基本原理1. 尺寸链概念在机械设计中，尺寸链是指由多个零件或特征尺寸组成的一系列尺寸之间的关系。

这些尺寸之间的关系可以通过公差来描述，而公差又可以分为极限公差和统计公差。

尺寸链计算就是通过计算这些尺寸之间的公差，来保证零件装配的合理性和可靠性。

2. 极限公差与统计公差极限公差是指在设计过程中，为了保证零件之间的装配要求而规定的最大和最小尺寸偏差。

统计公差是指在大批量生产中，为了保证产品尺寸的稳定性而规定的公差范围。

进行尺寸链计算时，需要同时考虑极限公差和统计公差。

二、尺寸链计算的方法1. 传统计算方法传统的尺寸链计算方法通常是手工计算，需要通过手动的方式将尺寸链中的所有尺寸和公差进行组合计算。

这种方法存在计算复杂、容易出错的缺点，效率低下。

2. Excel求解方法为了提高尺寸链计算的效率和准确性，可以利用Excel软件进行求解。

通过建立尺寸链模型和设置相关的公式，可以实现尺寸链计算的自动化。

Excel具有强大的计算功能和灵活的数据处理能力，非常适合用于尺寸链计算。

三、在Excel中进行尺寸链计算的步骤1. 建立尺寸链模型首先需要将尺寸链中的所有尺寸和公差以表格的形式输入到Excel中，并根据尺寸之间的关系建立尺寸链模型。

可以利用Excel的单元格设置合适的格式和公式，以便后续的计算和分析。

2. 设置公式进行计算在建立好尺寸链模型后，可以利用Excel的公式功能进行尺寸链计算。

根据零件装配的要求和公差规定，可以设置相应的公式来求解极限公差和统计公差。

通过调整输入的参数和数据，可以实时得到计算结果。

尺寸链计算的必要性机械设计包括三大部分：结构设计、参数设计、尺寸链计算（公差设计）。

统计资料表明，虽然产品的设计开发在产品总成本中只占5%，但是产品总成本的70%却是在设计开发阶段内确定的，这里面65%以上成本是由公差决定的。

产品质量差、性能价格比低、交货周期长以及创新能力弱是我国机械产品在市场竞争中落败的主要因素。

而机械产品质量差很大程度上直接反映为产品制造精度或配合精度的低下，同时产品精度设计的好坏也直接影响产品的性能价格比。

我国制造业企业的产品精度现状可以说是“该高的不高、该低的不低”，一直是影响产品市场竞争力的薄弱环节。

为了提高产品精度，许多企业冒着巨大的投资风险，以高额资金引进高精设备，结果却利用率不高、成本大幅增长，甚至被巨额债务拖跨。

而反观先进国家企业，设备并不一定比我们先进，但生产出来的产品往往比我们的产品精度要高、质量要好。

因此，低投入高效益的解决之道方是我国优先发展和推广的明智之举。

仔细分析我国机械产品精度“技不如人”的根源，不难看出除了加工工艺与设备落后之外，精度设计与控制技术的落后也是重要原因。

精度设计与控制技术归根结底就利用尺寸链计算原理合理的、经济的、高效的分配各个零件的制造、装配公差，真正实现产品的高质量、低成本、大批量生产。

目前有些企业有一种错误的观点：认为 “精度要求不高”，零部件的公差直接采用经验和设备即可保证产品装配，不需要采用尺寸链计算。

实际上产品装配装配干涉干涉、、性能性能、、成本成本、、质量质量等问题的解决都离不开尺寸链计算，应该说离开尺寸链计算的机械产品设计不是真正的产品设计，至少是不全面的产品设计。

下图是不同企业的两款车型，从图片即可看出产品质量完全不一样（价格当然也相差很大）。

从图中我们可以直观看到左边车型的间隙、面差大且不均匀，给人的感觉是质量差，究其原因，左边车型的公差设计和控制存在严重的不足，缺少必要的尺寸链的计算和分析。

下图是某大型发动机局部装配图，由于发动机尺寸比较大，各零部件的公差相对较大，通过结构分析，产品完全能顺利装配。

尺寸链计算方法及案例详解尺寸链计算方法是指根据产品的尺寸要求和特定的工艺流程，通过一系列的计算和分析来确定产品各个部件的尺寸和配合关系的方法。

尺寸链计算方法主要应用于机械设计、工程制图、零部件加工等领域，是确保产品尺寸精度和装配质量的重要手段。

首先，尺寸链计算方法需要明确产品设计的功能要求和工艺要求，包括产品的使用环境、受力情况、材料特性等。

然后，根据这些要求，确定产品各个部件之间的配合关系和尺寸范围。

接着，通过计算和分析，确定各个部件的尺寸，并建立尺寸链，保证各个部件在装配时能够满足设计要求。

在实际应用中，尺寸链计算方法通常涉及到几个方面的内容，包括尺寸配合计算、公差分配、尺寸链分析等。

在尺寸配合计算中，需要根据配合要求和公差要求，确定配合尺寸的上限和下限。

公差分配则是根据产品功能和装配要求，合理地分配公差，确保产品的性能和装配质量。

尺寸链分析则是通过建立尺寸链图，分析各个部件之间的尺寸关系，找出影响产品尺寸精度的关键因素，从而指导产品设计和加工。

举个简单的案例来说明尺寸链计算方法的应用。

比如，某机械零件的装配要求是要求两个轴承孔的中心距离在一定范围内，并且轴承孔的直径要求在一定的公差范围内。

在这种情况下，就需要通过尺寸链计算方法来确定轴承孔的尺寸和配合关系。

首先根据轴承的尺寸和公差要求，确定轴承孔的上限和下限尺寸。

然后根据轴承孔的位置和受力情况，确定轴承孔中心距离的范围。

最后通过尺寸链计算方法，确定轴承孔的尺寸和配合关系，以保证产品的装配质量和性能。

总之，尺寸链计算方法是一种重要的工程技术方法，通过合理的计算和分析，能够确保产品的尺寸精度和装配质量，对于提高产品的质量和竞争力具有重要意义。