实验三 机械装配精度实验
一、目的与要求
①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。
①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。
①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：
①根据机械的性能要求，确定各项装配精度指标要求。
①由机械的具体结构，建立装配尺寸链。
①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：
（一）装配尺寸链
①A①——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。①传动：运动关系与精度。①
物理：接触精度、转速、重量、平衡、密封、振动噪声等。
① A——影响 A①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 A①的Ａ。①
非公共环：只涉及到一个 A①的Ａ。①也有增环①和减环①之分。
①封闭性——与 A①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。①联系：并联、串联、混联。其查找方法：
①明确各 A①。
①从 A①两端，从结构与作用功能关联上查明与 A①发生直接影响的那
些零部件及其上的有关尺寸。
①构成包括 A①和有关的各Ａ的封闭图形。
保证 A①及δA①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、A①及δA①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
①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 A①。
①条件：δA①=∑δA（由制造保证）。
①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。
①互换性好，备件方便。
①组成环要求严格（工艺成本可能较高）。
①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
①概率条件分析
①Ａ为极值概率很小，多在①附近。
①不同Ａ同时拿到极值的概率更小。
①各Ａ拿到极值有正有负，还可能对 A①相互补偿。
①δA①愈大，组成环愈多，A①超差的概率愈少。
①条件：大批量生产的各Ａ正态分布，且①与①δ重合，满足δA①= ∑δA2
则基本互换。
①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）。
①允许少量废品，还可拆散不损零件的装配。
①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 A①。
（四）选配法
①实质：δA①放大到经济或可行程度，然后实测选择合适 A 装配，保
证 A①。
①特点：①减轻 A 制造困难。①增加选配工作，效率可能较低。①装
配精度高或很高。
①方法：
①直接选配——直接选择合适的 A，A①精度取决于检具和技术水平。
用于单件小批生产。
①分组——对各 A 分组，组内互换装配。
①复合——分组后再选配合适的 A，可达很高 A①精度，多用于成批
量生产。
①分组法——将δA①放大数倍到可行程度加工，然后对 A 分组，同组内
满足δA①=∑δA 装配。特点是：①增加分组工作。①应用高精、少环、批量
生产。应用时几点注意：①形状误差、①不可放大。①扩大２～４倍为宜，
否则测量、分选、打号、管理工作量大。①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。①分组后δA 应能较好测出。①
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
精度。调整法有：固定调整法和活动调整法两种。
①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 A t（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 A①。固定调整法的过程如下：
①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。
①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。
①求出放大后的封闭环公差和封闭环的超差量。
①求调整环零件尺寸的分级数值。
①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。①互换性较好
（除 A t）。①加工经济。①可能多加一个 A t，增多了Ａ数量。①应用于
成批及以上生产类型、高精（较高）多环装配尺寸链。
①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 A①，其调节量＞∑δ
A－δA①。
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
①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 A①。其特点；①加工经济。①工时不稳效率低。①Ax 无互换性。①用
于高精多环单件小批量。
①修配环 Ax
①选择：①非公共环。①易拆、装、修处。①修理面小（用工时少）。
修配方法有研、刮、配磨等。
①Ax 的尺寸及公差：可修且修配量尽可能小或合理。
①Ax 越修↑→A①↑：Axmax=（A①max＋∑min－∑max－δmin）－0δAx
①Ax 越修↓→A①↓：Axmin=（A①min＋∑max－∑min＋δmin）＋0δAx
①Ax 越修↑→A①↓：Axmax=（∑min －∑max－ A①min－δmin）－0δAx
①Ax 越修↓→A①↑：Axmin=（∑max －∑min－ A①min＋δmin）＋0δAx
式中：δmin——最小修配量（有时也可定为 0）
①最大修配量δmax=∑①max＋Axmin＋δAx－（∑①min＋A①max）
=∑δA－δA①＋δmin
①提高修配效率
①合并加工修配，以减少组成环，则δmax↓。
①自身加工自己（自修配）。
三、实验设备及量具
①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。
①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。
①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
四、实验步骤
①仔细阅读图纸，熟悉装配关系，绘制装配工艺系统图。
①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。
①取一套零件，测量出各零件的轴向实际尺寸，作好记录。
①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。
①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。
①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。
①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。
①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。
①清理零部件及结束工作。
①整理实验报告。
五、实验报告内容
①实验名称
①实验内容
①实验方法与条件
①实验设备及量具
①实验数据记录和计算内容
①装配工艺系统图。
①零件的实际轴向尺寸和封闭环尺寸。
①完全互换等精度法的具体计算。
①调整法等各种装配方法的具体计算。
①分析与结果
①思考题（指导教师和实验人员可根据实际情况出题）
①“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？
①什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？
①调整法装配的实质是什么？调整环尺寸范围应当怎样确定？
①为何不能用公共组成环来做调整环？
①各种装配方法各宜用在什么场合？
