SolidWorks的尺寸专家公差分析系统在车用发电机设计中的应用

李克难，王剑锋

（迪克斯汽车电器（上海）有限公司，上海 201108）

SolidWorks的尺寸专家公差分析系统在车用发电机设计中的应用

李克难，王剑锋

（迪克斯汽车电器（上海）有限公司，上海 201108）

介绍车用发电机尺寸链计算；举例说明利用SolidWorks的尺寸专家公差分析系统，在实际计算分析中的应用。

公差；RSS方和根法；发电机

尺寸链的计算，关系到零部件在装配时的准确性，是电机设计中必须的一个环节。采用极限法计算是很多公司采用的方法。虽然采用电子表格进行计算可以调整公差大小，但是按极限法进行公差分析与实际生产不相符合，计算的公差过于保守，成本增大。

SolidWorks的尺寸专家公差分析系统，采用RSS方和根法和极限法同时计算的方式。在进行电机3D数模设计完成后，稍作处理就能较方便地对尺寸链进行计算分析，确定和优化调整零部件公差，使其制造精度和成本达到平衡点。RSS方和根法和极限法计算公式如下

式中：RSS——Root-Sum-of-Squares-Analysis，统计平方公差方法；G——封闭化尺寸代号；Gno——封闭化尺寸名义尺寸；Tn——组成环尺寸公差，n= 1，2，3，…n。

SolidWorks的尺寸专家公差分析系统，在2008年加入了DimXpert和TolAnalyst两项专用插件。用户可以方便计算尺寸和位置公差，效率和精度均提高。

车用发电机尺寸链计算涉及到以下3个关键部位计算：①转子部件中心与定子部件中心；②皮带轮中心与挂角面尺寸；③调整套筒端面与驱盖挂角面尺寸。

1 转子部件中心与定子部件中心计算

转子部件与定子部件3D数模和2D图尺寸见图1。要求G值不要超过一定值，比如是0±0.5mm。

图1 转子部件与定子部件3D数模和2D图尺寸

第1步：把尺寸环的公差转化为对称值。轴承为140-0.065mm=13.967±0.033mm，定子部件为13.4±0.15mm，磁轭为12.95±0.025mm。

第2步：在数模上隐藏不参与零件，在参与零件上赋尺寸及公差值，定测量中心G位置，定装配顺序和约束，然后进行运算，输出结果。这是整个计算关键步骤。见图2及表1。

图2 转子部件中心与定子部件中心计算数模图

第3步：分析。①从表1可以看出，用极限法计算超标0.625，而如果用方和根法计算则在范围内。如果按极限法计算，结果势必调整公差值，带来不必要的成本，而RSS方和根法更精确。②假如电机设计要求G值提高到0±0.35 mm，如何调整公差呢？通过输出结果最大最小值百分比来看，驱动端盖尺寸公差所占权数为42.11%和34.07%。势必要将32.6±0.2调整到32.6± 0.05。重新赋值校核。进行多次反复校核也比较容易，其结果见表2。

这样，找出主要影响因素并进行调整，节省设计时间。值得注意是，装配顺序和约束确定一定是按电机实际装配关系。

表1 转子部件中心与定子部件中心计算值G

表2 调整尺寸后的转子部件中心与定子部件中心计算值G

2 皮带轮中心与挂角面尺寸计算

电机3D数模和皮带轮中心与挂角面尺寸见图3。主机厂要求值为30±1mm。按章节1的步骤方法进行计算分析，皮带轮为12.9±0.2 mm，驱动端盖为17.1±0.3 mm。皮带轮中心与挂角面尺寸计算数模图见图4，其结果见表3。

图3 电机3D数模和皮带轮中心与挂角面尺寸

可以看出，30±1mm尺寸是容易保证的。为了防止电机与皮带装配时发生跑带，提高装配精度，可以建议主机厂适当减小公差，比如是30±0.4mm。

图4 皮带轮中心与挂角面尺寸计算数模图

表3 皮带轮中心与挂角面尺寸计算值G

3 调整套筒端面与驱盖挂角面尺寸计算

同样按以上步骤计算分析。电机3D数模和调整套筒端面与驱盖挂角面尺寸见图5。

图5 电机3D数模和调整套筒端面与驱盖挂角面尺寸

图6 调整套筒端面与驱盖挂角面尺寸计算数模图

表4 皮带轮中心与挂角面尺寸计算值G

4 总结

通过以上3个举例说明了：①RSS计算值可以使用更大的制造公差，具备更好经济性；②在电机设计时，使用SolidWorks公差分析能方便调整公差值，提出合理公差值，还可确定工艺尺寸的大小，节省设计时间。此方法不仅仅可以用在发电机设计中，在其他电机也可以加以应用。

［1］石振东.尺寸链理论与应用［M］.哈尔滨：黑龙江科学出版社，1993.

［2］赵罘.中文版SolidWorks 2011应用大全［M］.北京：科学出版社，2011.

（编辑心翔）

The Application of Solidworks in Automobile Generator Design

LI Ke-nan，WANG Jian-feng
（DIXIE Automotive Electronics（Shanghai）Co.，Ltd.，Shanghai 201108，China）

This article introduces the motor generator tolerance chain calculation，using examples to demonstrate SolidWorks tolerance analysis system and its application in the real situation.

tolerance；RSS root method；generator

U463.631

A

1003－8639（2017）01－0060－03

2016-06-08；

2016-06-24

李克难（1963-），男，湖北人，高级工程师。