汽车制造工艺学 作业题参考答案..

第二章 工件的装夹和机床夹具

四、定位误差的分析计算题

3、如图2-78a所示的圆柱体上钻轴向孔，加工要求如图a所示。如果采用图b、c、d所示三种定位方案，V型块夹角α=90°，试分析计算三种定位方案加工要求的定位误差。（图形见课本 66面 2-78a图a、b、c、d）

解：该工件的加工要求为所钻孔（ø8）轴线与工件外圆柱面轴线的同轴度公差为ø0.02，孔深30的尺寸公差为0.21.

三种定位方案中。孔深度30的定位基准都是工件的底断面，而工序基准为工件上端面。故存在基准不重合定位误差因A=L-D (D为定值) 所以△

d(30)=Lmax-Lmin=TL=T70=0.024(mm)

图2-78

图a

(2) b方案中ø8孔同轴度的工序基准与定位基准重合都是工件外圆柱面的轴

线。因工件外圆柱面存在制造误差，使定位基准在工序尺寸方向产生位置变化。即存在基准定位误差（根据P41序号5公式）

△d (A)=TdTd2sina (或如右图所示△d(A)=O1O2=TdTd2sina) △d=0.0250.2sina02520.0177(mm)

b

图 （3） c方案中ø8孔同轴度的工序基准为工件外圆柱面轴线，而定位基准为

工件左母线。故存在基准不重合定位误差

图c

△d(A)=O1O2= dmaxdminTd0.025===0.0125（mm） 2222(4) d方案中 由于采用的是双移动V形块定性抓紧机构 ø8孔同轴度的工

序基准与定位基准重合，且不存在基准位移定位误差，故△d=0（mm）

P42 序号5的证明

工件直径ød或ød Td=a-b OMdddd右图中 OL= OM= OE= ON== aa222sinsin22d(1)A=D-ON=D- asin2Td所以△d (A)=Amax-Amin= asin2d1ddd(2)B=A+OE=A+=(D-)+=D-(1) aa222sinsin22dmaxdminTd11 所以 △d(B)=Bmax-Bmin=( 1)=(1)aa22sinsin22d1dd(3)C=OL-A=-(D-)=(+1)-D aa22sinsin22dmaxdminTd11所以△d(C)=Cmax-Cmin=(+1)= (+1) aa22sinsin22 0 –Td +a +b1、在图2-76所示阶梯轴（双点划线表示）上铣削一平面，其工序尺寸为 30-0.28mm，有图a定位方案，试计算，如果不考虑阶梯轴两外圆柱同轴度公差时的定位误差。（原题图见 书本65页 2-76图a ）

0

图a 图c 图d 图e

解：方法一

dmaxdminTd（1）基准不重合误差 △j.b1=A2-A1== 220.16==0.08mm 2(2)基准位移误差 △j2.b2=A2-A1=E2E1=O1O2(分析 因为O1O2+O1E1=d E2E1+ O1E1=d 所以E2E1=O1O2) 方法二（列通式计算法）

DddD )=C+-2222dmaxDmin Amax=C+- C为定值 22dminDmax Amin=C+- 22dmaxDmindminDmax0.160.1 所以△d（A）=--+==0.13（mm） 222222A=C-EF=C-(

P41序号7的证明

dOG解：A=D-OE=D-OFsinβ=D-sinβ=D-2sinβ aasinsin22ddd sinβd sinβ B=A+OK=A+=+D-=D+(-1)

222sina2sina sinβdd sinβdd C=OJ-A=-A=-D+=(+1) sina22sina22

Td sinβ所以 △d(A)=

2sinaTd sinβ(-1) 2sinaTd sinβ△ d(C)= (+1)

2sina△ d(B)=

第五章 尺寸原理及应用

三、分析计算题 1、试分析图5-45a、b、c中尺寸链的增减环. a图 解：a图 与A0反向的为增环，与A0同向的为减环 则增环为A1、A2、A3、A5;减缓为A4、A6 b图原尺寸链为并列尺寸链，其中A3为公共环，分解为两个独立的尺寸链 A1、A2为增环，A3、A4为减环 （A0为封闭环）；B1为增环，A1为减环（B0为封闭环） c图原尺寸链为并列尺寸链，将其分解为两独立尺寸链，其中A0=B2、A3=B3,A1、A2为增环，A3、A4为减环（A0为封闭环）；B1、B2、B3为增环，B4为减环（B0为封闭环）

2.图5-46所示尺寸链

图5-46

（1） 判断组成环中的增缓和减环

（2） 用极值法计算封闭环的基本尺寸、公差和极限偏差 （3） 用统计法计算尺寸链的基本尺寸、公差和极限偏差

1. 各组成换尺寸均按正态分布，且中间偏差与平均偏差相等时。 2. 各组成环尺寸按三角形分布，且中间偏差与平均偏差相等时。 解：（1）判断组成环中的增环、减环

增环为 A2、A4、A5 ；减环 为 A1、A3 (2) 计算A0的基本尺寸、公差和极限偏差 A0=∑Az-∑Aj=(A2+A4+A5)-(A1+A3) =(30+20+40)-(55+35)=0mm TA0=∑Tai=TA1+TA2+TA3+TA4+TA5

=0.46+0.52+0.10+1.033+0.62=1.733 ESA0=∑ESAz-∑EIAj

=(0.26-0.022+0.62)-(-0.46+0.06)=1.258 EIA0=∑EIAz-∑ESAj

=(-0.26-0.55+0)-(0+0.16)=-0.475

(3)计算尺寸链的基本尺寸、公差和极限偏差

1.组成环尺寸均按正态分布且中间偏差与平均偏差相等党组承欢的尺寸为对称分布且中间偏差与平均偏差相等时，如右图所示，则其中间尺寸Aim与平均偏差Ai也相等

1°封闭环尺寸A0.计算过程图(2)

A0=∑Az-Aj=(A2+A4+A5)-(A1+A3)=（30+20+40）-（55+35）=0mm 2°封闭环公差TA0

因组成环公差按正态分布则 TA0=

TAiTAi.i1n10.46*0.460.52*0.520.10*0.100.033*0.0330.62*0.62=0.936mm

3°封闭环中间偏差△0

△ 0=△z-△j

i1i1kk=（△2+△4+△5）-(△1+△3)

=(0+0.0385+0.31)-(0.23+0.11)=0.392mm

4°封闭环极限偏差ESA0、EIA0 ESA0=△0+0.936TA0=0.392+=0.860mm 220.936TA0=0.392-=-0.076mm 22 EIA0=△0-则 A0=0-0.076

+0.860

2.各组成环尺寸均按三角形分布且中间偏差与平均偏差相等

1°封闭环尺寸A0（计算过程同上） A0=0mm

2°封闭环公差TA0

因组成环公差按三角形分布，姐中间偏差与平均偏差相等 故Ki=1.22 TA0=

TAiTAi.1.22*i1n10.46*0.460.52*0.520.10*0.100.033*0.0330.62*0.62=1.142mm

3°封闭环中间偏差△0

△ 0=△z-△j

i1i1kk=（△2+△4+△5）-(△1+△3)

=(0+0.0385+0.31)-(0.23+0.11)=0.392mm

4°封闭环极限偏差ESA0、EIA0 ESA0=△0+1.142TA0=0.392+=0.963mm 22 EIA0=△0-+0.963

1.142TA0=0.392-=-0.179mm 22则 A0=0-0.179

4、图5-48所示为一汽车变速器倒档装置简图，设计要求装配间隙A0=0.082~0.430mm。若零件设计图样规定：双联齿轮3轮毂两端面尺寸A3=48 -0.080 0

试用极值法计算变速器壳体1-0.119;止推垫片2及4的厚度尺寸A2=A4=1.5-0.04mm。

的两内平面尺寸A1的基本尺寸A1的基本尺寸、公差及极限偏差。

图5-48

解：依题意建立倒档装置尺寸链如右图所示

+0.043

封闭环为A0、增环为A1，减环为A2、A3、A4。其中A0=0 +0.082 (1) 计算A1的基本尺寸

根本公式 A0=∑Az-∑Aj

A0=A1-(A2+A3+A4) A1=A0+A2+A3+A4=0+1.5+48+1.5=51mm (2) 计算A1的公差TA1

因为TA0=∑TA1=TA1+TA2+TA3+TA4

所以 TA1=TA0-(TA2+TA3+TA4)=0.348-(0.04+0.039+0.04)=0.229mm (3) 计算极限偏差ESA1、EIA1

由ESA0=∑ESAz-∑EIAj

所以0.43= ESA1-（-0.04-0.119-0.04） ESA1=0.231(mm)

EIA1=-TA1+ ESA1=-0.029+0.231=0.002(或由0.082= EIA1-（0-0.08-0） 所以EIA1=0.002)

+0.231

故A1=5+0.002

10、如图5-54所示为汽车倒档装置图。设计要求倒档齿轮3的轮毂端面与垫片0 4间保证装配间隙0.5~1.00mm。设计规定A1=20.6mm；A2=A4=1.3-0.04 mm(标准件)。欲采用完全互换装配法保证装配精度，试设计确定有关零件的尺寸公差和极限偏差。 图5-54 解：装配尺寸链如右图所示 +0.5 已知A1=0+1.00 TA0=0.5 0 A1=20.6mm；A2=A4=1.3-0.04 mm(标准件) A0为封闭环 A1为增环 A2、A3、A4为减环 俺完全互换法确定有关零件的尺寸公差及极限偏差 （1） 求A3的基本尺寸 由A0=A1-(A2+A3+A4) 得A3=A1-A2-A4-A0=20.6-1.3-1.3-0=18mm TA0( 2)确定组成环公差 由公式 Tav.l=有 n1TA00.50.040.04 Tav.l===0.21 n12选择A1为协调环 对其他组成环公差惊醒适当修正 取TA3=0.18mm IT12 由公式5-21得 TA1=TA0-(TA2+A3+A4) =0.5-(0.04+0.18+0.04)=0.24mm 3°确定组成环的极限偏差 按公差注向体内原则 0 A3=18-0.18 ESA1=ESA0+(EIA2+EIA3+IA4)=1+(-0.04-0.18-0.04)=0.74mm EIA1=EIA0=(ESA2+ESA3+ESA4)=0.5+(0+0+0)=0.5mm +0.74 故 A1=20.6+0.5 mm(介于IT12~13之间)

14、图5-56所示为齿轮装置图。设计要求：保证装配精度——轴向间隙A0=0.1~0.5mm.设计规定：A1=430mm;A2=80mm;A3=100mm;A4=190mm;A5=60mm.欲采用不完全互换法保证装配精度，装配精度的合格率（置信水平）P=99.73%，各组成环尺寸按正态分布，试分析确定有关零件的尺寸公差和极限公差。

图5-56

解：尺寸链如右图所示

A0为尺寸链 A1为增环 A2、A3、A4、A5为减缓 （1） 求A0的基本尺寸公差、极限偏差

A0=A1-(A2+A3+A4+A5)=430-(80+100+190+60)=0 TA0=0.5-0.1=0.4(mm)

+0.5

A0=0+0.1

(2)确定组成环公差

P=99.73%时ki=1 又因各组成环呈正态分布 故k0=1 由公式5-23可知 Tav.q=Tav.s=TA0n1=0.461=0.179mm 选择A1为协调环，其他组成环公差分别取为（按IT11选取） TA2=0.19 TA3=0.22 TA4=0.29 TA5=0.12(IT10) 则 TA1= 0.42-(0.192+0.222+0.292+0.122) 不成立 重选 都找IT10

TA2=0.12 TA3=0.14 TA4=0.185 TA5=0.12 则 TA1=0.42-(0.122+0.142+0.1852+0.122)=0.278mm相当于IT10~11 除协调环外 按公差注向体内原则

0 0 0 0

A2=80-0.12 A3=100-0.14 A4=190-0.185 A5=60-0.12 (3)确定组成环极限偏差

先计算极限偏差 由公式5-17有

△ 0=△z-△j=△1-（△2+△3+△4+△5）

i1i1kk0.3=△1-（-0.06-0.07-0.0925-0.06） △1=0.018mm

TA10.278=0.018+=0.157mm 22TA10.278 EIA1=△1-=0.018-=-0.121mm 22+0.157 故A1=430-0.121 ESA1=△1+ 19、图5-58所示为一齿轮装置图，装配精度要求：确保轴向间隙A0=0~0.25mm.+0.25 0 0 0 0 设计规定；A1=4300mm;A2=80-0.12mm;A3=100-0.14mm;A4=190-0.185mm;A5=58-0.12mm.欲采用固定调整装配法保证装配精度，调整垫片初定值AF=2mm，制造公差TAF=0.04mm.试计算确定调整片组数Z、补偿能力S、调整垫片各族尺寸及极限偏差。 图5-58 解：尺寸链图如右图所示 A1为增环 ，A2、A3、A4、A5、AF为减环。A0为封闭环 +0.25 0 0 0 0 已知A1=4300mm;A2=80-0.12mm;A3=100-0.14mm;A4=190-0.185mm;A5=58-0.12mm初定AF=2mm、TAF=0.04mm （1） 计算A0的基本尺寸、公差、极限偏差 A0=∑Az-∑Aj= A1-(A2+A3+A4+A5+AF) =430-(80+100+190+58+2)=0 TA0=Amax-Amin=0.25-0=0.25 +0.25 则 A0=00mm （2）计算调整垫片数及补偿能力S S= TA0-TAF=0.21 Z

TA1TA2TA3TA4TA50.250.120.140.1850.12= TA0-TAFTA0-TAF0.250.04i1≥

TAin2= =3.88

取Z=4组

（3）计算调整垫片分组尺寸AFZ

AF1=∑AZmax-∑Ajmin+TAF-A0max=430.25-（80-.012+100-0.14+190-0.185+58-0.12）+0.04-0.25

0

=2.605-0.04mm

0

AF2=AF1-S=2.605-0.21=2.395-0.04mm

0

AF3=AF2-S=2.395-0.21=2.185-0.04mm

0

AF4=AF3-S=2.185-.021=1.975-0.04mm 如图5-60a所示为某柴油机体零件及相关设计尺寸。相关表面加工的工艺过程：①精铣顶平面P，工序尺寸为A1（图b）；②精镗曲轴主轴承座孔和凸轮轴轴承孔，工序尺寸为B1、B2(图c)。试 （1） 建立工艺尺寸链，并指出尺寸链间关系和封闭环。 （2） 计算工序尺寸A1、B1及B2，公差和极限偏图5-60 分析：设计基准与定位基准不重合故需进行工艺尺寸误差计算，尺寸链如右图所示 B2=A2为公共环，B0A0为封闭环 解：算公共环需从精度要求高的尺寸链着手 +0.07 因B0=1550(IT8-9) A0=460±0.1(IT9-10) 故先解B尺寸链B1=B0+B2=155+205=360mm 因TB0=TB1+TB2 其中TB0=0.07 TB2=0.185(IT10) TB2＞TB0 0 无法满足设计要求 需调整TB2为0.029（IT=6）即B2=205-0.029mm 则TB1=TB0-TB2=0.070-0.029=0.041(IT6-7) 由公式5-5可得ESB0=ESB1-EIB2 0.07=ESB1-(-0.029) ESB1=0.041 EIB0=EIB1-ESB2

0=EIB1-0 EIB1=0

-0.041

则 B1=3600mm

②A1=A0+A2=460+205=665

TA0=TA1+TA2 TA1=TA0-TA2=0.2-0.029=0.171(IT9) ESA0=ESA1-(-0.029) ESA1=0.071

EIA0=EIA1-ESB2 -0.1=EIA1-0 EIA1=0.1

+0.071

故 A1=665-0.100mm