众所周知,机械产品的公差设计不但影响产品的精度和性能,而且也关系到产品的质量和成本。随着对机械产品的精度、性能以及其他各项质量要求的进一步提高,特别是面对日益激烈的市场竞争缩短研发周期,降低制造成本就显得迫在眉睫。而在产品设计阶段就对设计给定的公差进行分析和优化,不仅可以为产品设计提供参考,而且可以最大限度避免产品生产过程中出现的一些装配质量问题。近年来由于公差分析和优化技术,特别是三维公差分析和优化技术的不断发展,为在虚拟环境下对产品进行三维公差分析和优化提供了条件和可能,也补充和完善了现有的机械设计手段和方法。本课题来源于船舶研究所的某型水下航行体的设计研发,该水下航行体是攻击水下和水面目标的一种武器。随着现代海战的不断发展,对其可靠性和航行无迹性(攻击隐蔽性)等性能指标的提出了更高要求,而尾轴作为整个航行体动力传输的部分,其装配质量和公差设计的好坏显得尤其重要。在本课题之前的设计阶段已经对该航行体尾轴进行了CAE分析,进行部分样机试制时,发现该航行体的尾轴零件按照设计公差完成装配后,进行测试发现内轴和外轴的前轴承容易磨损,而且噪声较大。经过调查研究发现,造成这些问题的主要原因可能是产品的公差设计不够合理。为了进一步提高产品装配质量和性能,并降低生产成本和设计周期,委托方要求运用三维公差分析与优化技术对尾轴子部件装配公差进行了分析和优化,围绕此目标,本文进行了以下研究：(1)对现有的公差分析技术进行研究,特别是对三维公差分析技术进行研究。对现有的公差分析技术进行对比分析,进一步说明三维公差分析技术更能适应现代产品研发的需要。(2)针对本课题提出运用矢量三维尺寸链模型来进行公差分析,对矢量环三维CAT系统的公差表示、公差函数的提取、公差分析方法进行了研究。(3)结合产品样机出现的问题,运用三维公差分析技术对尾轴装配进行三维公差分析,对初始的设计公差进行一个初步评价,找到对尾轴装配性能和质量影响较大的关键公差,为产品公差进行进一步的优化指明方向和提供参考。(4)根据公差分析得到的合格率、贡献度、敏感度、极值等信息,对尾轴公差进行优化,并与优化前的结果进行对比。为尾轴的设计和改进提出指导意见。(5)结合尾轴工作中受到的部分外在因素影响,对尾轴公差进行分析,得到更加接近实际的分析结果,为进一步改进产品公差提供参考。本文在实际产品的设计和需求下,进行了以上的研究工作。最终结果不仅为改进了产品的装配性能和质量提供参考意见,而且还为该产品的公差设计提供了理论依据,也为其他同类机械产品研提供了一定借鉴,丰富和补充了现有的机械设计方法。