精密机械设计基础-绪论

1、实例：实例： 捣米捣米 水排水排 精密机械设计基础精密机械设计基础 西安工业大学光电学院西安工业大学光电学院 目目 录录 1.概述概述 2.工艺性工艺性 3.零件的设计方法及其发展零件的设计方法及其发展 绪论绪论 精密机械设计的基础知识精密机械设计的基础知识 绪论绪论 精密机械设计的基础知识精密机械设计的基础知识 0-1 概概 述述 一、本课程的研究对象：一、本课程的研究对象： 一般是指结合光、机、电、气、液原理设计的一般是指结合光、机、电、气、液原理设计的“精密精密 加工设备加工设备”、“精密测量仪器精密测量仪器”等。等。 发展方向：沿着自动化、光机电一体化和职能化的发展方向：沿着自动化、光

2、机电一体化和职能化的 方向，成为光、机、电、算多种技术应用的综合技术系方向，成为光、机、电、算多种技术应用的综合技术系 统。统。 精密机械设计精密机械设计 l机器机器： 人为的实物组合（不是天然形成的）；人为的实物组合（不是天然形成的）； 各运动单元具有确定的相对运动；各运动单元具有确定的相对运动； 能实现能量转换或完成有用的机械功。能实现能量转换或完成有用的机械功。 机械机械： 只有两个特征。用来传递和转换运动只有两个特征。用来传递和转换运动 机器和机构的总称。机器和机构的总称。 l机构机构： （三个特征）（三个特征） l零件零件：组成精密机械的基本单元。：组成精密机械的基本单元。 通用零件

3、：弹簧、齿轮通用零件：弹簧、齿轮 零件零件 精密机械精密机械 部件：零件组合体部件：零件组合体 专用零件：光栅专用零件：光栅 二、研究内容：二、研究内容： 研究通用零、部件的工作原理、特点、应用范围、研究通用零、部件的工作原理、特点、应用范围、 选型、材料、精度以及设计计算的一般原则与方法。选型、材料、精度以及设计计算的一般原则与方法。 三、主要任务：三、主要任务： 1.1.掌握常用机构的结构分析、运动分析、动力分析及掌握常用机构的结构分析、运动分析、动力分析及 其设计方法；其设计方法； 2.2.掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选型及其掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选型及其 计算方法

4、，解决其设计问题；计算方法，解决其设计问题； 3.3.具有设计精密机械传动和仪器机械结构的能力；具有设计精密机械传动和仪器机械结构的能力； 4.4.掌握通用零件的分析和实验方法；掌握通用零件的分析和实验方法； 5.5.树立正确的设计思想和树立正确的设计思想和掌握一定的设计技能（查阅掌握一定的设计技能（查阅 资料，运用标准、规范）。资料，运用标准、规范）。 四、设计精密机械时应满足的基本要求：四、设计精密机械时应满足的基本要求： 1. 使用性（功能性）要求：实现预定功能使用性（功能性）要求：实现预定功能 机械的功能指标是机械设计最基本的出发点。机械的功能指标是机械设计最基本的出发点。 2. 可靠

5、性要求：具有一定的强度、刚度和振可靠性要求：具有一定的强度、刚度和振 动稳定性。动稳定性。 机械应能保证在规定的使用寿命期限内，零件机械应能保证在规定的使用寿命期限内，零件 不发生各种型式的失效。不发生各种型式的失效。 为此要进行强度、刚度和寿命的计算，这些计为此要进行强度、刚度和寿命的计算，这些计 算在整个设计工作量中占了很大的比例。算在整个设计工作量中占了很大的比例。 3经济性要求经济性要求 制造成本制造成本 使用成本使用成本 简化结构简化结构 选用适当的材料选用适当的材料 确定合理的加工精度确定合理的加工精度 标准化、通用化和系列化标准化、通用化和系列化 降低机械的能量损失降低机械的能量

6、损失 考虑到维修的方便性和经济性考虑到维修的方便性和经济性 成本成本 设计阶段的工作如何，就基本上决定了一设计阶段的工作如何，就基本上决定了一 个产品成本的高低。个产品成本的高低。 标准化标准化：是指对零件的尺寸，结构要素、材料性能、：是指对零件的尺寸，结构要素、材料性能、 检验方法和制图要求等，制定出各式各样的大家共同遵守检验方法和制图要求等，制定出各式各样的大家共同遵守 的标准。的标准。 机械零件设计的标准分为国家标准（机械零件设计的标准分为国家标准（GB）、专业标准）、专业标准 和企业标准等三级，此外，进出口产品一般还应符合国际和企业标准等三级，此外，进出口产品一般还应符合国际 标准化组

7、织制定的国际标准（标准化组织制定的国际标准（ISO）。）。 标准化、通用化、系列化标准化、通用化、系列化 优越性：优越性：（1）用先进的方法对用途最广的零件进行大量）用先进的方法对用途最广的零件进行大量 的、集中制造，以提高质量，降低成本；的、集中制造，以提高质量，降低成本； （2）提高零件性能的可靠性；）提高零件性能的可靠性； （3）缩短产品设计周期、提高设计质量。）缩短产品设计周期、提高设计质量。 （4）简化机器的维修工作。）简化机器的维修工作。 系列化系列化：是指对于同一产品，为了符合不同的使用条：是指对于同一产品，为了符合不同的使用条 件，在同一基本结构或基本尺寸条件下，规定出若干个辅

8、件，在同一基本结构或基本尺寸条件下，规定出若干个辅 助尺寸不同的产品，称为不同的系列。助尺寸不同的产品，称为不同的系列。 “三三 化化” :零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化 通用化通用化：指系列之内或跨系列的产品之间，尽量采用：指系列之内或跨系列的产品之间，尽量采用 同一结构和尺寸的零部件，以减少零部件数量。同一结构和尺寸的零部件，以减少零部件数量。 4. 精度要求精度要求 5.其它特殊要求其它特殊要求 例：汽例：汽 车车 载货（客）量载货（客）量 速度速度 舒适性舒适性 排放量排放量 美观美观 安全性安全性 耐用性耐用性 耗油量耗油量 价格价格

9、 五、精密机械的设计一般步骤五、精密机械的设计一般步骤 市场调 研 可行性 研究 原理 方案 设计 技 术 设 计 试制 试验 小批生 产试销 投 产 设计设计 任务任务 书书 定出定出 最佳最佳 方案方案 装配图、装配图、 零件图、零件图、 技术文件技术文件 样机样机 评价评价 改进改进 考核工考核工 艺性收艺性收 集用户集用户 意见意见 产产 品品 销销 售售 机械设计是一个工作过程。机械设计是一个工作过程。 实现自主创新，拥有自主知识产实现自主创新，拥有自主知识产 权主要依靠开发性设计。创新性权主要依靠开发性设计。创新性 最强、过程最完整。最强、过程最完整。 对现有的机械进行对现有的机械

10、进行 局部的修改或增补局部的修改或增补 。 不改变机械的基本结构、只不改变机械的基本结构、只 改变机械功能的范围、机械改变机械功能的范围、机械 的尺度和参数。的尺度和参数。 一、机械设计的过程 设设 计计 的的 类类 型型 适应性设计适应性设计 开发性设计开发性设计 参数化设计参数化设计 工作工作 原理原理 主体主体 结构结构 功能功能 三者中至少应该有一项是首创的三者中至少应该有一项是首创的 0-2 工工 艺艺 性性 一、工艺性良好的要求一、工艺性良好的要求 （1）制造和装配的工时少；（）制造和装配的工时少；（2）需要复杂设备的数量较）需要复杂设备的数量较 少；（少；（3）材料的消耗少；（）

11、材料的消耗少；（4）准备生产的费用少。）准备生产的费用少。 三、改善零件工艺性的一般原则三、改善零件工艺性的一般原则 合理选择零件毛坯种类；合理选择零件毛坯种类； 机加工的工作量尽可能小；机加工的工作量尽可能小； 加工零件中的孔、槽等尺寸，选用标准刀具。加工零件中的孔、槽等尺寸，选用标准刀具。 合理地确定加工精度、表面粗糙度和热处理条件。合理地确定加工精度、表面粗糙度和热处理条件。 二、结构工艺性与生产条件二、结构工艺性与生产条件 整个结构易于拆分，易于装配、维修和检验；整个结构易于拆分，易于装配、维修和检验； 尽量采用已生产过的零部件或标准件；尽量采用已生产过的零部件或标准件； 具有互换性具

12、有互换性 0-3 零件的设计方法及其发展零件的设计方法及其发展 一、零件的设计方法一、零件的设计方法 1.理论设计理论设计：利用物理、力学、机械原理等课：利用物理、力学、机械原理等课 程的理论知识进行的设计。程的理论知识进行的设计。 例：受拉杆件的强度设计：例：受拉杆件的强度设计： SA F S lim lim 设计计算设计计算：直接求出剖面尺寸：直接求出剖面尺寸 校核计算：校核计算：初步定出零件的尺寸和形状，然后用理论初步定出零件的尺寸和形状，然后用理论 计算的方法校核零件截面上的应力或特性计算的方法校核零件截面上的应力或特性 F外载荷外载荷 A横截面面积横截面面积 S安全系数安全系数 极限

13、应力极限应力 lim 2.经验设计：经验设计： 根据对某类零件已有的设计与使用实践根据对某类零件已有的设计与使用实践 而归纳出的经验关系式，或根据设计者本人而归纳出的经验关系式，或根据设计者本人 的工作经验用类比的办法所进行的设计。的工作经验用类比的办法所进行的设计。 3.模型实验设计：模型实验设计： 先初步定出零件的尺寸和形状，经过实验先初步定出零件的尺寸和形状，经过实验 的手段对各方面的特性进行检验。根据实验的手段对各方面的特性进行检验。根据实验 结果对设计进行逐步的修改，从而达到完善。结果对设计进行逐步的修改，从而达到完善。 1.可靠性设计可靠性设计 l可靠性：可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，完产品在规定的条件下和规定的时间内，完 成规定功能的能力。成规定功能的能力。 l可靠度：可靠度：产品在规定的条件下和规定的时间内，完产品在规