机械装配精度实验

1实验三机械装配精度实验一、目的与要求⒈通过实验使学生掌握装配精度的各种方法，加深对装配尺寸链理论的理解，并能进行计算和应用。⒉对给定的偏心机构部件及有关图纸，根据其轴向间隙的装配精度要求，先用互换法，确定出各零件的轴向尺寸及公差，判断其可行性。然后改变装配精度要求，选用合适的装配方法，进一步作必要的尺寸链计算，完成装配工作，达到所要求的装配精度，并画出装配工艺系统图。⒊本实验仅供选做。二、基本原理机械的装配精度直接关系到机械是否具有良好的工作性能，装配精度的具体项目和公差数值，是在产品设计过程中，根据机械使用要求和各种标准而确定的。零件的加工质量是保证装配精度的基础。如果装配精度完全由零件的加工精度直接保证的话，则零件必须做到完全互换。装配精度越高和结构复杂参与装配的零件数目越多时，则对零件的加工精度要求也越高，这样会给零件的加工带来很大的困难。实际生产中并不都是完全互换的，而是根据装配精度的高低、装配尺寸链中环数的多少、装配生产类型，采用合适的装配方法来保证装配精度的。这样就解决了机器装配精度与零件加工精度可达到的精度两者之间的矛盾关系，使机械装配后既能符合各项装配精度的要求，同时又能尽量地使零件的加工公差扩大，最好是达到经济加工精度时的公差数值。在产品设计的过程中就应考虑装配的方法，一般是按照下述步骤进行设计：⒈根据机械的性能要求，确定各项装配精度指标要求。⒉由机械的具体结构，建立装配尺寸链。⒊选择确定合适的装配方法，进行装配尺寸链计算，确定各零件有关尺寸的公差。保证机器装配精度的方法原理内容简要叙述如下：2（一）装配尺寸链⒈A△——装配中保证的机器技术要求，其精度最后间接形成为封闭环。种类有①几何：距离、间隙、角度、配合性质。②传动：运动关系与精度。③物理：接触精度、转速、重量、平衡、密封、振动噪声等。⒉A——影响A△的各零件上的尺寸（或要求）为组成环，各A的接线是其装配基面。种类有①公共环：同时照顾到两个及以上A△的Ａ。②非公共环：只涉及到一个A△⒊封闭性——与A△有关的各Ａ构成的封闭图即装配尺寸链。种类有①几何：线性、平面、空间。②联系：并联、串联、混联。其查找方法：⑴明确各A△。⑵从A△两端，从结构与作用功能关联上查明与A△发生直接影响的那些零部件及其上的有关尺寸。⑶构成包括A△和有关的各Ａ的封闭图形。保证A△及δA△的主要对策是选合适的装配方法。若提高零件精度则制造成本提高。因此主要是根据生产批量、Ａ的多少、A△及δA△精度高低，选择合适的装配方法保证。装配方法有五种：互换法、概率法、选配法（包括分组法）、调整法和修配法。（二）完全互换法⒈实质：用极值法来解算装配尺寸链时，且使各零件尺寸在加工时具有相同的精度等级。这样装配时零件不经任何选择，装配上就保证A△。⒉条件：δA△=∑δA（由制造保证）。⒊特点：①装配简单、经济、高效、无需高级技工、工时少且稳定、有利流水生产。②互换性好，备件方便。③组成环要求严格（工艺成本可能较高）。⒋应用：低精多环或一般精度少环的装配尺寸链的各种生产批量。（三）概率法⒈概率条件分析⑵不同Ａ同时拿到极值的概率更小。⑶各Ａ拿到极值有正有负，还可能对A△相互补偿。3⑷δA△愈大，组成环愈多，A△超差的概率愈少。δ重合，满足δA△=∑δA2则基本互换。⒊特点：①Ａ易制成本低（当N≥3时概率法的δA比极值法放大了N－1倍）。②允许少量废品，还可拆散不损零件的装配。⒋实质：不经任何选择装配（有少量装配废品其损失大大小于Ａ公差放大带来的增益就用），就基本保证A△。（四）选配法⒈实质：δA△放大到经济或可行程度，然后实测选择合适A装配，保证A△。⒉特点：①减轻A制造困难。②增加选配工作，效率可能较低。③装配精度高或很高。⒊方法：⑴直接选配——直接选择合适的A，A△精度取决于检具和技术水平。用于单件小批生产。⑵分组——对各A分组，组内互换装配。⑶复合——分组后再选配合适的A，可达很高A△精度，多用于成批量生产。⒋分组法——将δA△放大数倍到可行程度加工，然后对A分组，同组内满足δA△=∑δA装配。特点是：①增加分组工作。②应用高精、少环、倍为宜，否则测量、分选、打号、管理工作量大。③各δA最好正态分布，以保证分组配套，否则应采取措施以免过剩浪费。④分组后δA应能较好测出。⑤应用于成批及以上的高精度少环（N=3）装配尺寸链中（若多环则测量、分选、管理工作量太多）。（五）调整法调整法装配的原理是，当封闭环公差数值规定得较小时，把各零件的尺寸按经济精度进行加工。由于各组成环的公差得到了扩大，必定会使一部分装配精度超差。这时，有意识地选取或增设某个尺寸作为调整环（组成环之一），通过调整作补偿后，仍然可以获得原来所规定的装配4精度。调整法有：固定调整法和活动调整法两种。⒈固定调节法实质：各δA放大到经济精度，实测选择加入某一个合适尺寸分级的调节环At（是按一定尺寸分级制造一套专用的固定调整零件如垫片、垫圈、轴套等），保证达到装配精度A△。固定调整法的过程如下：⑴根据经验或有关机械加工工艺手册，确定各组成环的经济精度。⑵选取或增设调整环。选用或增设调整环时应注意使调整环结构简单；尺寸不大尽可能地便于测量，调整后能够紧固；并联尺寸链的公共组成环不能作为调整环。⑶求出放大后的封闭环公差和封闭环的超差量。⑷求调整环零件尺寸的分级数值。⑸按照计算后的分级尺寸数值，制造一套调整环零件，供装配时选用。固定调节法的特点是①工时变化小易组织流水生产。②互换性较好（除At）。③加工经济。④可能多加一个At，增多了Ａ数量。⑤应用于成批及以上生产类型、高精（较高）多环装配尺寸链。⒉动调节法：通过调节某A位置或尺寸（零件可以通过移动、旋转或移动及旋转同时进行变动），从而达到保证装配精度A△，其调节量＞∑δA－δA△。该法特点是易保持和恢复较高的装配精度，尤其是因磨损、弹性变形、温度变化而改变尺寸的情况下，可随时调节，装配方便，但往往增加了机构和体积空间。（六）修配法⒈实质：各δA放大到经济精度，实测对修配环Ax去掉一层材料，保证A△。其特点；①加工经济。②工时不稳效率低。③Ax无互换性。④用于高精多环单件小批量。⒉修配环Ax⑴选择：①非公共环。②易拆、装、修处。③修理面小（用工时少）。修配方法有研、刮、配磨等。⑵Ax的尺寸及公差：可修且修配量尽可能小或合理。①Ax越修↑→A△↑：Axmax=（A△max＋∑min－∑max－δmin）－0δAx②Ax越修↓→A△↓：Axmin=（A△min＋∑max－∑min＋δmin）＋0δAx5③Ax越修↑→A△↓：Axmax=（∑min－∑max－A△min－δmin）－0δAx④Ax越修↓→A△↑：Axmin=（∑max－∑min－A△min＋δmin）＋0δAx式中：δmin——最小修配量（有时也可定为0）⑶最大修配量δmax=∑max＋Axmin＋δAx－（∑min＋A△max）=∑δA－δA△＋δmin⒊提高修配效率⑴合并加工修配，以减少组成环，则δmax↓。⑵自身加工自己（自修配）。三、实验设备及量具⒈设备：偏心机构部件如图所示，由皮带轮8传入的运动，直接带动偏心轮4，通过摆杆5实现往复直线运动。零件图一套见附录。在图中标号为1、2、3、7号的四种零件备有合格件8～10件。⒉量具：精密游标卡尺一把；精密深度卡尺-把；千分尺一把；厚薄规一只。⒊其他：调整垫圈一套及常用装配工具若干。图偏心机构部件l一轴2一左轴承3一支承座4一偏心轮5一摆杆6一弹簧挡圈7一右轴承8一带轮9一键10一垫圈11一螺母12一摆杆盖13一键6四、实验步骤⒈仔细阅读图纸，熟悉装配关系，绘制装配工艺系统图。⒉找到装配精度要求即封闭环，画出装配尺寸链。按等精度法计算出各组成环的尺寸公差，并与实际图纸对照。⒊取一套零件，测量出各零件的轴向实际尺寸，作好记录。⒋按照装配工艺系统图的装配顺序，完成装配工作，仔细测量装配精度，判断是否超差。⒌改变装配要求条件，采用固定调整法装配，确定出调整环，进行调整环的计算。选用调整垫圈，重新装配，完成达到装配精度的要求。⒍改变装配要求条件，采用修配法装配，确定出修配环，进行修配环的计算。修好修配环，重新装配，完成达到装配精度的要求。⒎改变装配要求条件，设计计算分组法装配，保证达到装配精度的要求。⒏改变装配要求条件，设计计算概率法装配，保证达到装配精度的要求。⒐清理零部件及结束工作。⒑整理实验报告。7五、实验报告内容⒈实验名称⒉实验内容⒊实验方法与条件⒋实验设备及量具⒌实验数据记录和计算内容⑴装配工艺系统图。⑵零件的实际轴向尺寸和封闭环尺寸。⑶完全互换等精度法的具体计算。8⑷调整法等各种装配方法的具体计算。⒍分析与结果9⒎思考题（指导教师和实验人员可根据实际情况出题）⑴“机械装配工作是简单的使零件互相连接的过程”，这种说法对否？为什么？⑵什么是完全互换法装配？从装配的设计计算上与其他装配方法上有什么关系？⑶调整法装配的实质是什么？调整环尺寸范围应当怎样确定？⑷为何不能用公共组成环来做调整环？⑸各种装配方法各宜用在什么场合？10