机械设计 尺寸链计算
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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。