精密机械设计的基础知识.ppt

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1、第一章第一章精密机械设计大基础知识精密机械设计大基础知识第一节第一节 概述概述第二节第二节 零件与机构的误差估算和精度零件与机构的误差估算和精度第一节第一节 零件的工作能力及其计算零件的工作能力及其计算一、刚度一、刚度 刚度是反映零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能刚度是反映零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。刚度的大小用产生单位变形所需要的外力和外力力。刚度的大小用产生单位变形所需要的外力和外力矩来表示。矩来表示。33343LEbhLEIFFa 二、振动稳定性二、振动稳定性KmFn 三、强度三、强度 强度是指零件外载荷作用的能力。强度不足时，零强度是指零件外载荷作用的能力。强度不足时，零件将发生

2、断裂或产生塑性变形（永久性变形），使零件件将发生断裂或产生塑性变形（永久性变形），使零件丧失工作能力而失效。丧失工作能力而失效。Lbh 第二节第二节 零件与机构的误差估算和精度零件与机构的误差估算和精度一、零件的误差一、零件的误差1、加工误差：是指零件的实际尺寸或几何形状与理想、加工误差：是指零件的实际尺寸或几何形状与理想值之间的差异。例如片簧的值之间的差异。例如片簧的EhbL 、2、特性误差：是指零件的实际特性与理想特性之间的、特性误差：是指零件的实际特性与理想特性之间的差异。例如，片簧的挠度误差为特性误差。差异。例如，片簧的挠度误差为特性误差。二、机构误差：二、机构误差： 是指实际机构运动

3、精度与理想机构运动精度之间的是指实际机构运动精度与理想机构运动精度之间的偏差，常用机构位置误差和位移误差表示偏差，常用机构位置误差和位移误差表示。1、机构的位置误差、机构的位置误差: 当实际机构与理想机构的主动件当实际机构与理想机构的主动件位置相同时，两者从动件位置的偏差。位置相同时，两者从动件位置的偏差。(B0B0)2、机构的位移误差、机构的位移误差: 实际机构与理想机构的主动件位实际机构与理想机构的主动件位移相同时，两者从动件位移量的偏差。移相同时，两者从动件位移量的偏差。(B1B0 - B1B0)三、精度三、精度 是表征测得结果与真实值的接近程度的量。精度的是表征测得结果与真实值的接近程

4、度的量。精度的高低是用误差的大小来度量的，误差越小，则精度越高。高低是用误差的大小来度量的，误差越小，则精度越高。四、误差的来源：四、误差的来源：1、设计误差（原理误差）（产生于设计过程）、设计误差（原理误差）（产生于设计过程） 由于采用近似机构代替理想机构，或采用了近似由于采用近似机构代替理想机构，或采用了近似假设，使得设计的零件或机构在原理上产生了误差。假设，使得设计的零件或机构在原理上产生了误差。2、工艺误差、工艺误差 （产生于制造过程）（产生于制造过程） 由于零件的加工和装配过程中，由机床、刀具、由于零件的加工和装配过程中，由机床、刀具、夹具本身的误差以及加工过程中工艺系统的弹性变形夹

5、具本身的误差以及加工过程中工艺系统的弹性变形等原因而引起的。等原因而引起的。3、使用误差（产生于使用过程）、使用误差（产生于使用过程） 例如零件配合表面间的磨损、载荷作用下的变形、例如零件配合表面间的磨损、载荷作用下的变形、环境功能温度变化而引起零件尺寸的改变以及振动等环境功能温度变化而引起零件尺寸的改变以及振动等因素造成的误差。因素造成的误差。五、误差的估算五、误差的估算 1、误差的性质、误差的性质 1）系统误差系统误差 误差大小及方向固定不变或按一定规律变化。其大误差大小及方向固定不变或按一定规律变化。其大小和方向可以通过实验方法得知和预测，因而有可能控小和方向可以通过实验方法得知和预测，

6、因而有可能控制，甚至加以消除。制，甚至加以消除。 2） 偶然误差（随机误差）。偶然误差（随机误差）。 这种误差是由于许多互不相关的因素引起的，其大这种误差是由于许多互不相关的因素引起的，其大小和方向不能事先预测，因而只能部分地控制和减小，小和方向不能事先预测，因而只能部分地控制和减小，因而无法消除。因而无法消除。 niin121. niin1222121. 2、零件的特性误差估算、零件的特性误差估算 1）绝对误差估算）绝对误差估算 例如片簧的弹性变形例如片簧的弹性变形片簧变形的绝对误差为片簧变形的绝对误差为),(433EhbLfEbhFL dEEfdhhfdbbfdLLfd EEfhhfbbf

7、LLf 写成增量形式，略去高阶无穷小，写成增量形式，略去高阶无穷小， 因所有的原始误差都是随机变量，故实际误差可因所有的原始误差都是随机变量，故实际误差可用下式估算用下式估算2222)()()()(EEfhhfbbfLLf 2）相对误差估算（衡量零件的工作性能）相对误差估算（衡量零件的工作性能）零件的绝对误差与其最大的工作范围的比值。零件的绝对误差与其最大的工作范围的比值。例如，片簧挠度误差，可用绝对误差与其最大挠度的例如，片簧挠度误差，可用绝对误差与其最大挠度的比值来表示。即比值来表示。即3、机构的特性误差、机构的特性误差max ),.,(21nqqqf 从动件位置是主动件位置、机构各运动学

8、尺寸的从动件位置是主动件位置、机构各运动学尺寸的函数，即函数，即 niiiqqf1)( 当机构主动件存在位置误差和各构件运动学尺寸存在当机构主动件存在位置误差和各构件运动学尺寸存在原始误差，即原始误差，即)1(niqi 从动件的位置误差为从动件的位置误差为为机构从动件的位置坐标，为机构从动件的位置坐标， 为确定机构主动件位置的坐标及各构件运动学尺寸。为确定机构主动件位置的坐标及各构件运动学尺寸。iq第四节第四节 精密机械仪器零件的结构工艺性精密机械仪器零件的结构工艺性1、合理地选择毛坯种类和形状、合理地选择毛坯种类和形状2、零件结构设计时尽可能提高零件的刚度、零件结构设计时尽可能提高零件的刚度

9、3、零件结构设计应保证刀具工作的可能性、零件结构设计应保证刀具工作的可能性4、零件结构设计，应保证装配的可能性、零件结构设计，应保证装配的可能性设计精密机械时应满足的基本要求设计精密机械时应满足的基本要求1、功能要求、功能要求 设计精密机械时，首先应满足它的功能要设计精密机械时，首先应满足它的功能要求。例如仪器的监测、控制功能、自动显示和记录功求。例如仪器的监测、控制功能、自动显示和记录功能，数据处理功能，误差校正和补偿功能等。能，数据处理功能，误差校正和补偿功能等。2、可靠性要求、可靠性要求 要使精密机械在一定时间内和一定的使要使精密机械在一定时间内和一定的使用条件下有效的实现预期功能，则要

10、求其工作可靠，用条件下有效的实现预期功能，则要求其工作可靠，操作维修方便。为此，零件应具有一定的强度、刚度操作维修方便。为此，零件应具有一定的强度、刚度和震动稳定性等工作能力。和震动稳定性等工作能力。3、精度要求、精度要求 精度是精密机械的一项重要技术指标，设精度是精密机械的一项重要技术指标，设计时必须保证精密机械正常工作时所要求的精度。计时必须保证精密机械正常工作时所要求的精度。4、经济性要求、经济性要求 组成精密机械的零部件能被最经济的制组成精密机械的零部件能被最经济的制造出来，这就要求零件结构简单、节省材料、工艺性造出来，这就要求零件结构简单、节省材料、工艺性好，尽量采用标准尺寸和标准件。好，尽量采用标准尺寸和标准件。5、外观要求、外观要求 设计精密机械时应使其造型美观大方，色设计精密机械时应使其造型美观大方，色泽柔和。泽柔和。End