1、機械零件設計中幾何公差的合理選用分析摘要：機械制造業的不斷開展，隨之而來的是對機械零件構造設計要求的不斷進步，因此，對于機械零件的設計需要在滿足機械設計原那么的根底上不斷創新，改變原來的設計方法，利用幾何公差的原理，根據機械產品的功能充分發揮創造力，綜合運用先進的技術，借鑒優秀的研究成果，在全新的設計理念和根本設計原那么的指導下，創造出更具有價值的機械零件。本文對機械零件設計中幾何公差的合理選用做一個簡單的分析和討論。關鍵詞：機械零件設計；幾何公差；合理選用中圖分類號：S611 文獻標識碼： A引言現代化的機械零件構造設計涉及到多方面的因素，設計方法也不斷創新開展，理論設計、經歷設計、模型實驗

2、設計成為最主要的三種設計方式，并且三者之間存在著不可分割的聯絡。科學合理的機械零件構造設計能有效地保證零件的工藝性和實用性，同時也能極大程度地進步零件的強度，增強零件使用壽命對零件的構造設計必須遵循一定的原那么，本文試圖從機械零件構造設計的方法、優勢和幾何公差選用的原那么出發進展深化討論。一、機械零件構造設計方法應用正確的根本原理和已有的理論經歷來創造開展新事物或改造舊事物，這就是設計的根本概念，對于機械零件的構造設計同樣也符介這一概念，零件設計的方法有以下幾種。1、理論設計理論設計主要以人們已掌握的介乎規律的理論和理論知識為根底，結介理論力學、材料力學、機械原理、金屬學等理論知識進展機械零件

3、的構造設計。根據零件的整體載荷情況，運用理論計算公式確定零件的幾何尺寸。零件的尺寸計算必須滿足載荷情況、材料性能、零件工作情況和應力分布規律等方面的條件。運用計算公式初步確定機械零件的尺寸及形狀后，再利用校核計算對零件危險剖面的平安系數計算值進展校核。這個過程多用于應力分布規律復雜，但又能用材料力學公式表示出來的零件設計，同時也適用于應力分布規律簡單但必須零件尺寸的情況，如軸和彈簧的設計。在進展機械零件的構造設計時，一些具有足夠理論經歷的設計工作者也常為了簡化計算過程，在粗略的估算和相關資料的根底上自接進展構造設計，然后采用校核計算。理論設計的根底是熟知機械零件的材料性能和應力分布規律，是經過

4、大量感性知識而總結出來的設計規律，因此是一種具有一定科學性和先進性的設計方法，值得廣泛采用。但是任何一種理論都存在不完善的地方，所以不應把理論設計當作完美的機械零件機構設計方法。2、經歷設計根據零件已有的設計和使用經歷或設計者自身的設計經歷，采用類比的方法進展的設計就叫經歷設計。經歷設計相比于理論設計，沒有足夠理論化的科學分析作為設計根底，但是根據經歷形成的公式本身就已具備一定的科學統計性，所以經得起理論的考驗，具有很大的實用價值。經歷設計通常用于外形復雜、載荷情況小明且無法用理論分析的機械零件設計中，如機架、變速箱體的設計，也多用于對價值小高的零件的設計。經歷設計往往運用在理論設計薄弱的地方

5、，從某種意義上來說，經歷設計和理論設計存在一定的互補關系。3、模型實驗設計模型實驗設計主要針對一些尚無法運用理論知識進展詳細分析的大型的、構造復雜且具有一定重要性的機械零件進展構造設計。詳細來說，就是對零件作出初步設計，形成模型，對模型進展反復試驗，再根據實驗結果加以修改。這種設計方法同樣也是對理論小足的一種彌補，同時也有效地防止了經歷設計中缺乏科學性的成分。模型實驗設計決定了大型復雜零件中的工作應力分布情況和零件的極限承受才能，是將經歷設計轉化為理論設計的途徑之一。二、幾何要素定義之間的互相關系幾何要素定義之間的互相關系詳見圖1。其中幾何要素有：點、線或面。組成要素有：面或面上的線。導出要素

6、有：由一個或幾個組成要素得到的中心點、中心線或中心面，例如：球心是由球面得到的導出要素。尺寸要素為：由一定大小的線性尺寸或角度尺寸確定的幾何形狀。公稱組成要素是由技術制圖或其他方法確定的理論正確組成要素，見圖1a，公稱導出要素是由一個或幾個公稱組成要素導出的中心點、軸線或中心平面。工件實際外表是實際存在并將整個工件與周圍介質分隔的一組要素。實際組成要素即由接近實際組成要素所限定的工件實際外表的組成要素部分，見圖1a。提取組成要素是按規定方法，由實際組成要素提取有限數目的點所形成的實際組成要素的近似替代，見圖1c。提取組成要素是按規定的方法由提取組成要素形成的并具有理想形狀的組成要素，見圖1d，

7、擬合導出要素是由一個或幾個擬合組成要素導出的中心點、軸線或中心平面。三、幾何公差1、幾何公差的根本概念根據誤差最小原那么、有關默認規定和公差代號的指示，確定被測要素的形狀、位置或者被測要素組成共同理想模型的各個要素的形狀、位置，然后確定公差帶的位置對稱或不對稱于理想要素。公差要求被測要素的，實際要素，局限于指定的公差帶內。沒有特別說明，公差不限制被測要素的，實際要素，在公差帶內的分布。單一要素的幾何公差又稱形狀公差。關聯要素的幾何公差又稱方向公差、位置公差。2、幾何要素的各項公差之間互相獨立假設無特別說明，尺寸公差之間、幾何公差之間、幾何公差與尺寸公差之間相對獨立，各項公差都是零件合格的必要條

8、件。1尺寸公差之間互相獨立無論線性尺寸，還是角度尺寸，每一個尺寸都有其獨立的解釋，互相之間沒有任何關聯，否那么，尺寸公差將可能沒有唯一確定的解釋。2幾何公差與尺寸公差互相獨立四、幾何公差值幾何公差值確認的方式可以分為計算法和類比法。一般情況下采用類比法予以確定。其是根按照零件的構造特點、功能要求、結合設計經歷及相關資料，將其與已經歷證的類似零件的根本要求，進展全面的比照分析，最終予以確認。在進展類比時有幾點本卷須知，詳細如下：一般情況下，中、高精度零件的形狀公差值在占尺寸公差值中的占比約為25%-65%之間，位置公差值在尺寸公差值中的占比約為50%。中等精度的幾何公差值可以和尺寸公差保持一致，

9、中等尺寸與和中等精度零件的外表粗糙度值在幾何公差值中的占比約為20%-25%之間。在以下情況下，充分考量加工難度及輔助參數的影響，在到達零件功能要求的條件下可適當降低2個左右的公差等級，包括與軸、細長相比較大孔；軸、間距較大的孔；軸或者零件外表的寬度超過長度的一半等。五、配制配合在機械設計中的應用在 實 際 應 用 過 程 中 ， 對 一 基 本 尺 寸 為2500mm 孔、軸進展配制。假設按照實際工作要求進展相應配合，其配合的最大間隙為0.35mm，最小間隙為 0.120mm。因工程實際情況符合配制配合要求，在此根底上采用配制配合。應用過程中可以以計算方法為根據來確定公差配合代號，并采用基孔

10、制，最終根據標準公差表可以確定孔軸公差為 0.115mm。當以最小公差為根據確定偏向代號時，可以根據互換性消費要求選取最正確配合，以得出最大間隙和最小間隙，并在裝配圖上標注出先加工件孔和先加工件軸，在實際配制配合中，假設先將工件作為孔，即便孔加工起來較難，但是其卻能準確的測出相應尺寸，從而較容易得到相應公差；在配制件過程中，可以將其配制件作為軸，然后以確定的配合公差為根據選擇偏向 f7，并得出最大間隙和最小間隙，并在圖上將其標注出來。在此根底上，也可以選擇 f8，得出最大間隙和最小間隙，但是因此時最大間隙要大于實際間隙，在設計過程中，還需要對相應內容進展考慮；為了保證測量精度，必須注意配制配合

11、極限尺寸的選擇。選擇過程中，可以以先加工件實際尺寸和配制配件極限尺寸為根據進展相應計算。在實際計算中，可以選用f7 和 f8，計算出最大和最小極限尺寸。通過 f7和 f8 比照可知，裝配圖上標注出的互換性消費時的配合代號。之所以這樣做，是要制造者知道愿配合要求的重要性，并使其理解箱配件形狀、位置公差及外表粗糙度等相關要求與配制配合是無關的，同時也不會因采用了配制配合就降低標準要求。此外，基準件消費中必須應明確加工時的公差等級并及時注明，如不注明就必須按照公差尺寸極限偏向進展相應加工。對于配制件來說，那么應該根據實際需求選擇最正確公差帶，以滿足交互性消費求。 就現狀分析，一些機械零部件小批量消費過程中，仍采用大批量互換消費，為了減少廢品，在實際加工過程中會用最大實體進展加工，使得零件的實際尺寸長與實體最大尺寸一致，從而使裝配后的機械偏緊或是偏松。在這種情況下，機械設計的公差和配合不僅會增加本錢，同時也會使裝配更加困難，甚至使機械設計無法到達設計標準和使用要求。完畢語機械零件的構造設計是一個涉及諸多因素的綜合性問題，無論從設計方法還是設計原那么上都需要設計工作者具有非常豐富的經歷，運用合理的公差原那么，才能保證設計出的零件產品能最大限度地實現實用價值和經濟效益。