為何我們學的機械誤差如此之大？

01-15

我們學機械時，往往看著情況取上一大堆差不多的數字。然後再差不多的一步步取近似值，再逆著退回來，最後發現傳動比啊什麼的都和最開始的不一樣（差的這個範圍甚至足矣肉眼觀測但是仍然被採用）但是如果說現實中無法避免誤差，為何在理論上也可以容忍這麼大的差別？
是否我國的機械設計方法是與日德等機械先進國家不同的？容忍了太多差不多就行因此才導致機械的精度水平一直差別人那麼多。
我本來就是因為愛機械的精確來學這個，但是學了一路的差不多讓我很不爽。

嘖嘖！你是沒見過德國攻城獅小伙掂著八磅錘拆兩截公交的絞盤。我說換換手幫幫你，一把推開，this is my job！

首先呢，工程這個東西，實用主義。用的起來，用的好才是真的好。理論是逐步跟著實際而改進的。而不是實際跟著理論走的。理論永遠都是錯的，但是它的指導意義又是不可否認的。

其次呢，設計方法上面，工程類的東西是講究傳承的。一套東西從哪兒來，到哪兒去，都是有據可查，有典可數的。就比如精度這個事兒。當需要設計一個行星機構，肯定得用齒輪和軸，軸承這些東西。這些東西從何而來，首先，數據來源於手冊。其次，物料來源於供應商。

通過查手冊，你有了模數，有了比例，根據公式來了齒數，厚度，是否需要鏤空減配重，潤滑係數等等各類參數。這裡算是理論圓滿了。然後找供應商提供東西。

供應商搜刮一下庫存，東西拿來了。然而裝不上！為毛？有誤差，誤差哪兒來的？他們加工時候產生的。就比如齒輪，需要床子一刀一刀干出來。

然而加工一兩件的話，精度還能保證。結果丫連幹了一萬件沒換刀。結果一個比一個誤差大。一個齒輪22個齒，一萬件就等於幹了22萬刀。什麼刀受的了這麼磨損？不這麼干，一則成本上升，二則公期延誤，單件成本隨之上升，齒輪廠受不了。

那麼刀為毛會磨損？因為刀的材料不行。達不到百萬件還保證精度的要求。

那麼材料為毛不行？因為材料製造工藝不行。材料生產的傳送帶的減速機構有曠量，導致不穩，還總是往一邊傾斜。過機的時候抖太厲害。導致馬氏體這裡多點，那裡少點，最終是整體強度，剛度下降了一個數量級。

而你設計的這個減速機構就是這家材料廠訂的貨。要解決這個問題的。

然而你設計的時候拿到的參數並不包括這些玩意。那麼計算怎麼可能會對？就算算進去了，搞了個無比複雜，但是有效的公式。結果整體造價太高，材料廠決定不玩了。

所以說，搞工程，是整個體系的事兒，而體系這東西，公式說了不算。國標說了都不一定算。

並不是理論容忍誤差，而是工程需求容忍這些不靠譜的理論。所有的工程理論，標準，都是有一定的公差和配合在裡面的。為毛？！

因為我們並沒有絕對剛體。╮（╯＿╰）╭

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因為機械設計與製造是不能象有些行業那樣實現跨越式發展的，哪怕是取一星半點的巧，舉最簡單的例子來說：如果你想要加工精度為±0.0001的製品，而你手頭的機床能夠達到的精度只有±0.1,那麼對不起,請你先設計一台精度±0.01機床，然後用你手頭這台精度0.1的機床把它加工出來，再如此往複，直到達到要求。那麼這樣一個過程需要多少時間呢，每個輪迴動輒以十年計，有人問我們不是也進口機床嗎，不錯，但是進口機床只能保證加工出更高精度的產品，但不能保證能夠製造出高精度的母機，當然也就更不能從根本上提升整個國家的機械工業水平，原因就在前面說的過程中，機械行業設計和製造（工業）是一對連體嬰兒，兩者相互從對方發展的過程吸收營養，同進退，而且這個過程的主要工作還必須是獨立自主完成的。並且，上述過程也是一個國家機械工業體系的建立過程，在某些關鍵部分引進國外的先進設備，最多也只能起到加速器作用，而不能省去這個過程中的任何一個環節。同時，這個行業積累人才的速度也是慢的可怕，一個計算機專業的本科生在校期間就可以自己創業，但是一個搞機床人恐怕要到工作多年年以上才能去負責其中一小部分的設計，而要對整體融會貫通，則需要更多的時間和經驗，好容易培養一個合格的出來，卻很容易因為各種各樣的原因流失掉。

　　　　國內外技術水平的鴻溝已然形成，象機械工業，而今邁步從頭越，自己搞的代價是國家無法承受的，或者說，為各級急功近利的當權者所不能接受的，如此這般，也只好今年買幾套數控機床，明年再引進兩條生產線，心裡明知是鴆酒一般毒的東西，也只好年復一年得飲下去了。汽車是最能體現一個國家製造業水平的東西，而機械設計與製造又是其中首當其衝的，大家可以去看看那些號稱國產轎車有多少國產部件？中國的機械工業水平上不去，恐怕中國人就只有一直開這樣的國產車了。

　　　　沒辦法，許多東西不是設計不出來。而是設計出來，但是機制工藝達不到精度要求。這些差距不是一朝一日形成的，這方面的差距才從根本上造成了中國與國外工業水平的差異，這種差距是立體化的全方位的，來不得半點投機取巧。

這行呆的久了，會越來越發現自己能控制的東西是那麼的有限。

經歷過季度別的全型號注塑模具修理，總結原因竟然是環境溫度。

分析了大規模市場不良集中年底生產的出現，總結原因竟然是年底生產線員工回家的太早，顧的臨時工太多。

推進了一批鈑金模具開發，遲遲打不出自己尺寸要的活，最後發現原因竟然是他們老闆拖欠工資，工人帶怨氣工作。

這個階段

越投入，越失望。越努力，越無力。

當然，每當看著自己的idea成為現實，各種疑難雜症迎刃而解的時候。

那些不快，也成為茶餘飯後的吐槽和笑談。

工程師這三個字從來都不是讓你坐在屋子裡研究圖紙的。

題主你學習工程圖的時候就該知道公差的存在了。

GDT，關於這玩意的所有的定義和存在的形式，在你的配合公差課程里都會說到，我建議你在學習這門課程的時候，同時花點時間額外研究一下這幾樣東西：

1、尺寸鏈

2、公差堆疊

3、設計允差

4、生產一致性

5、讓步接收

然後你再決定力求精確的你要不要繼續在這一行呆下去。

說點題外話，你如果仔細回想，你的理論課本上會用很多的工程係數、經驗係數、修正係數等等東西，它們本身就代表著不精確。至於這些東西怎麼來的，為什麼會有，我建議你百度一下。

無誤差這件事和實際生產沒有半毛錢關係，控制誤差範圍才是工程師和生產人員們關心的問題。要說差距，只是我們和國外同行誰更接近那個完美解，而不是誰能解開那個完美解。

不止呢，回頭你還會發現諸如成本啊，供方不開模啊，生產沒工裝啊，用戶不聽話啊等等亂七八糟阻礙你做『完美設計『的玩意

機械設計是體系內妥協的藝術，完美設計去寫代碼好點，那個空間的規則，是人訂的

誤差是系統的產物，機床精度，操作人員手藝，質量手冊，工程工序，材料供應全都是制約因子，不從系統上全面提升，它就永遠擺在那，不會自己變小。但這確實需要積累與基礎研究，全是硬功夫容不得偷懶耍滑，卻恰恰都是中國engineering缺少的東西。

國標規定的tolerance很美好，但實際的結果卻很不美好，如果嚴格按標準來的話，很多產品都得算廢品，這是內行心知肚明的東西，但底子不行就沒辦法弄高端，所以「不得不」放寬標準。

心到手不到，提高精度是人人都想的，實際做一做又發現投入太高，產出比什麼說多了也是淚，所以別說了，埋頭做。

愛精確學物理啊，分分鐘算真空中的球形雞給你看

世界本就如此，人力所為畢竟有限，精度的敵人是成本。

先來說說為什麼取近似值。因為在大多數設計時候，你算個四五步可能就要取一個和標準件相關的尺寸，這使得你過於精確的計算毫無意義。況且最後可能還要圓整。

我覺得「機械的精確」像是一個外行在描述機械。內行人得看到「不精確」，工程師本身就是在和誤差對抗。零件有相對運動就得間隙，間隙小了沒法運動，大了不精確。精度低了無法滿足要求，高了加工不出來。運動過程中可能會升溫，又會影響間隙。有了負載還有可能變形。。。。。。精度本身就是需求倒逼出來的，不了解需求，自然看不懂精度背後的意義。《公差與互換性》中有較為詳細的描述（但說句是實話，書里精度設計還是基本停留在經驗設計的層面上，看著確實難以服眾）。

謝邀。

工作了快三十年，發現在工作中的設計和學校里老師教的大不一樣呀。

話說，學校的老師也沒什麼經驗吧，不如我去到學校教教學生真正的機械設計^-^

吐槽結束

===割===

我光學儀器專業，機械設計和精密機械設計必修，課程設計就是減速箱了，弄了一堆計算，得到一堆數據，以為精密。

畢業後做光學顯微鏡設計，發現原來設計就是在原設計基礎上改改就行了，從未要求做計算。

而且我們經常被工人師傅虐，產品設計出來了，才發現這裡有些問題，那裡有些問題（話說那時候沒有三維製圖，全靠自己立體想像，還經常會畫丟視圖的線）。

在工作的前十年我以為設計就是這樣的。

後來轉硬體，軟體，結構設計很多年不涉及了。再進入結構設計後，突然發現自己有了飛躍。

實例一：到一個朋友的公司，看他們做了一個結構，造價很高，大致看了看，原來是要固定一些東西，接觸面積大概30*30，但設計師把一個200*200的面做成一樣平尺寸，平面度要求0.05。

實例二：有一個光學三次轉像結構，設計師做了數個分立零件，光學調整基本上無法達到要求。

.......

作為一個設計師，你是可以把公差標到小數點後面N位，然後說我設計能很精確，但實際有什麼意義呢？

所以不明白你所說的機械的精密內涵是什麼

你要去真正的懂機械！

這個問題太難說清楚了，我職業生涯中發現真正懂機械的，實在太少。

===暫停線

2016-02-14更新

實際設計中，基本上都是根據經驗和感覺走，不可能什麼都算得精密，但一定要抓住結構的本質，一定要抓住結構的本質，一定要抓住結構的本質！

什麼是結構的本質？

每個行業有每個行業的要求和習慣，我們曾經有一批零件放到另外一個行業去做，回來後發現出了許多問題，主要原因就是因為加工單位不理解我們這個行業，比如我們的目鏡的一個接筒，外圓精度要求非常高，又是個薄壁件，鏡頭放在鏡筒的感受是那種有吸力柔柔的，這種感覺，也就是間隙配合大概在1絲到2絲之間。

今天接著寫，各位將就著看

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說個讓咱做機械設計的人振奮的事情，我曾經有一個學生，大學畢業設計到一個公司做的，我是他的指導老師，我對他的印象很深，那是98年左右，他的專業是機械設計，他曾經自己上鑽床，在A3鋼板上鑽散熱孔，銼刀修挫。後來我離開了那家公司，09年左右，他有一天打電話給我，問我開公司的事情，後來我了解到，他在一家公司做設計，對產品改進有重大貢獻，有人投資給他，然後就自己出來做了，公司發展很好。

我創業前最後一家公司，是給日本知名企業代工的，技術水平在國內行業內也算是領先的，但當我深入其中才發現，我們的技術人員，實在是太弱了。創新能力缺乏這個就不談，對加工設備的了解很少，常常是紙上的工藝是一回事，真正做的工藝又是另外一回事，甚至公開說，紙上的工藝給人看看的。遇到很多啼笑皆非的事情，有一次，外商要做一個零件，也不算複雜吧，類似一個圓盤的零件，厚度大概是30多毫米，他們用翻砂做了一個大鋁錠，然後編程在加工中心上整整加工了10個小時，然後還樂滋樂滋去領導那裡邀功去了。還有一個零件，叫做遮光罩，喇叭口一樣的東西，大頭的直徑大概在150mm，硬是用鋁棒加工成，還自豪地說，材料是抬著進來，做好的零件，用塑料袋輕輕拎走。更有一次，有一個產品，試造出來發現光學中心和機械中心相差了1mm，要知道，這個是經過設計，校正，審核三道流程的，匪夷所思。

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說著說著好像跑題了~~~

關於差不多這件事，我的體會是，確實，絕大多數機械工程師都會說查不多就行了，那個壁厚3mm，差不多就行了，這個間距15mm，差不多就行了。但如果你是一個能1mm甚至0.5mm都會在意或者計較的話，你就能變成一個出色的設計師。我們在設計顯微鏡電動平台的時候，我提出要做到最薄，XY雙向移動，工程師最先設計的厚度為35mm，最後被我壓到了21mm，最後的尺寸是0.5mm的減少，於是我們擁有了一款最薄的顯微鏡電動平台。產品設計加工出來後，公司的設計人員很感慨，才開始我提出來的時候，他們認為根本不可能實現。

設計一個產品，設計一個零件的時候，你需要充分了解各種極限，比如極限厚度多少，極限間距多少，你的加工設備可以做到的機械精度，加工裝夾一般精度等等。

千萬別讓差不多害了你。

END

不得不說，知乎里機械類的人真是少。第一高票的老師說的很全面了。我這個小作坊里繪圖員也不多說了。不知道題主知不知道巴貝奇和分析機的故事。機械在設計上可以達到的精準是神乎其神的，但是因為誤差折損掉的天才和妙想也是不計其數。

顯然你是在做機械設計課程設計時候產生的這種感慨。

什麼是工程？工程是對成本與質量進行最恰當的折中。

課程設計（一般就是減速器了）里設計的是一般通用機械，選用的電機是交流非同步電機（而且還是鼠籠式的）。這種電機便宜、耐用，但它的轉速本身就不是恆定的（存在轉差率），在不進行特殊改造的條件下它只能用在一般的場合，對轉速要求不高或者沒什麼要求的場合。那麼在這種場合下要求傳動比嚴格的滿足設計要求就沒什麼意義了，只要誤差在一個可接受的範圍內就可以了（比如5%）。當然你想很精確地滿足設計要求也是可以的，只不過需要多次迭代，當然這個過程可以通過編程交給計算機來做。

還有，沒有一個場合要求完全避免誤差，因為誤差是不可避免的。工程師們要做的只是控制誤差在要求的範圍內。

我們現在這些設計方法並不是中國原創的，都是從西方學來的。你在機械設計手冊上所查到的那些數據都是西方國家在幾百年的工業化進程中積累下來的寶貴數據，這才是我們機械工業落後於西方國家的根本原因，一句話就是：我們起步得太晚了。我們學校有個老師是蘇聯的副博士，他的博士論文就是把所有已知的金屬材料都按不同的切削參數磨削了一遍，看每種材料在不同切削條件下的加工質量。可想而知這實驗量是極大成本極高的，但這樣的基礎實驗的欠缺導致了我們的落後。記得有篇外國論文里提到過，用傳統設計方法設計的尺寸與現代設計方法設計的相差在10%以內，大多數場合完全可以接受。

最後用我們大一機械製圖老師的一句話作為結尾：什麼是好的機械設計？在滿足要求的前提下，質量越差越好。

機械工程本身就是一項與不完美共舞的藝術

公差制是一個偉大的發明

瀉藥，我只記得一個學長說的，為了種種利益國標幾乎亂改。也許是他的偏激觀點，但我們機械行業的亂和各種奇葩問題一直難以禁絕。一部分是沒有政策支持，一部分是各種生產中並不是由技術部門來決定問題的解決方案，領導的偏好佔主要，這樣的生產精度能高到哪裡去。

瀉藥。其實對於這個問題對於學了半吊子精密機械的我還是很難回答，不過其中的幾個點還是可以提供一下參考的。

首先對於題主說的倒推出的差異，題主也說了誤差無法避免，理論上存在的差異對於現實的工業使用其實是可以容忍的，這個不是說根據視覺來判定，而是根據需求來看的。而且估計題主學機械學的可能不是精密機械，在一般工業使用上能夠滿足機器正常運轉使得加工產物符合要求才是正經的需求，與此對應的高成本換來的高精度對於部分不需要精度極高的情況是沒有多大意義的。

其次，關於說我國機械設計方法，這點沒有對比過，所以不能給出什麼有意義的參考。但是就從自己去到一些國內的高精度機床廠了解之後的情況看，在高精度機械加工方面，國內確實是有所欠缺的，這個不是說不能生產，而是生產成本高的問題，國內機床廠有些依舊使用的是日本德國的機床來保證精度。實地和一些師傅聊天也談到說日本工人在安裝機床主軸的時候是不戴手套而是採用使用無塵紙巾清理手中的汗液，因為戴了手套不容易確保主軸精度，但是這點很難在國內實現，一方面是成本，另一方面是工人素質，這個素質也有兩方面，一個是專業素養，一個是個人修養。。。很多工人會拿廠里的小東西，這點不多說，知道的人肯定明白。所以說對於題主認為的機械精度差別人很多其實是值得商榷的。

最後一點對於題主說學習機械就是為了精確，其實作為學了四年機電相關的工科狗，機械是服務於生產生活的，在滿足精度需求的基礎上盡量降低成本是必要的，因此不是說所有機械都是精度越高越好，這就可能導致了題主認為的「機械不精確」的感覺。

廢話那麼多，總的說了，第一：機械用於使用，很多情況下精度是和經濟協調之後的結果；第二：國內高精度加工還是可以的，只不過可能存在量產和成本優化等問題。

一個問題用估值的方式和精確的方式都能解決的時候，估值的方式顯然更有效率呀

機械專業畢竟講究實用嘛，有典可依肯定優先於理論可行。供應商能做什麼也在理論之前，也是說這行要經驗與積累的一個原因吧

目前我們本科學習所涉及的都是用最簡單的機床加工最簡單的一般要求的零件，誤差算出來在一定範圍內都可以接受，成本限制我們無限制提高精度。

換了超精密加工，誤差在0.1甚至幾個納米(只在實驗室)，就大不一樣了，有時為了磨個高精度平面，甚至因此重新設計製造台機床。

至於設計方法，如果條件允許，可以採用現代機械設計方法，進行各種分析。只是現階段傳統零部件，用經驗公式就好。況且大家都是利用這套體系來設計，不同的是歐美日很多工廠，擁有中國工廠所沒有的經驗數據。

手打，回答簡略，望諒解

並不是所有問題都有明確的唯一解的，機械中有太多的經驗公式和經驗係數

最近在和美國一家業界頂尖的公司在打交道，和以前一直打交道的也算業界前列的日韓等亞系公司的工程師不同，美系的一直在要求尺寸的公差分析，討論各種極端條件下的情況可能，雖然也許這種可能性造成的產品不良品率微乎其微，我想應該是文化背景和應用背景、還有行業背景的不同、西方追求數字化，一切都要量化，東方追究實用性，實用主義至上，特別是在應用層面上的，製造性的，追求成本和效率。為了減少不良的產生，西方考慮盡量從理論上解決，東方的想一想，與其花大價錢解決微乎其微的發生可能性，不如發生後直接報廢，報廢的成本更低。當然，這裡不能說是誰一定對誰一定錯的問題了.....