第一章 (机械基础)

1、精密机械设计基础第一章第一章 精密机械设计的基础知识精密机械设计的基础知识第一节 概述第二节 零件的工作能力及其计算第三节 零件与机构的误差估算和精度第四节 工艺性第五节 标准化、系列化、通用化第六节 零件的设计方法及其发展精密机械设计基础第一节第一节 概概 述述一、设计精密机械时应满足的基本要求 1 功能要求 2 可靠性要求 3 精度要求 4 经济性要求 5 外观要求精密机械设计基础二、设计的一般步骤 1.调查决策阶段（调查研究, 计划书） 2.研究设计阶段（技术设计） ; 3.试制阶段（样机试制、实验和评价）; 4.投产销售阶段（修改、生产设计等）.精密机械设计基础第二节 零件的工作能力及

2、其计算一、强度 强度是零件在载荷作用下,抵抗断裂、塑性变形及表面损伤的能力.（一）载荷和应力 1静载荷和静应力 不随时间变化或变化缓慢的载荷和应力，称为静载荷和静应力。图1-1精密机械设计基础2变载荷和变应力当r = -1时，称为对称循环；图1-2 当r -1时称为非对称循环，其特例是r=0，称为脉动循环。maxminmaxminminmax22mar精密机械设计基础(1)名义载荷 在稳定和理想的工作条件下,在零件上的载荷称为名义载荷。(2)计算载荷 将名义载荷乘以某些系数，此载荷为计算载荷。精密机械设计基础（二）零件的整体强度 零件整体抵抗载荷作用的能力. 1. 或 而 =lim/S,=li

3、m /S （与许用应力比较） 2. S=lim/ S 或S=lim/ S （与许用安全系数比较）精密机械设计基础 1静应力下的强度 （可用上述方法其中的一种判别）对 于用 塑性材料制成的零件，取材料的屈服极限s 或s作为极限应力（脆性材料取强度极限b 或b作为极限应力）2. 变应力下的强度 在变应力作用下,零件的失效形式是疲劳断裂.（与应力大小和应力循环的次数有关）当循环特 性r一定时，应力循环N次后，材料不发生疲劳 破坏时的最大应力称为疲劳极限，用rNrN表示。 图1-3精密机械设计基础提高零件的疲劳强度的措施 1.应用屈服极限高和细晶粒组织的材料; 2.零件截面形状的变化平缓; 3.改善零

4、件的表面质量; 4.减小材料的冶金缺陷.精密机械设计基础（三）零件的表面强度1. 表面接触强度根据赫兹公式：影响表面接触强度的因素: 1.油的粘度; 2.加工精度和表面粗糙度; 3.硬度.22121211/HuFEE精密机械设计基础提高表面接触强度可采取以下措施增大接触处的综合曲率半径增大接触处的综合曲率半径，以降低接触，以降低接触应力应力提高接触表面的硬度以提高接触疲劳极限提高接触表面的硬度以提高接触疲劳极限提高零件表面的加工质量，以改善接触情况提高零件表面的加工质量，以改善接触情况采用粘度较大的润滑油，以减缓疲劳裂纹的采用粘度较大的润滑油，以减缓疲劳裂纹的扩展。扩展。精密机械设计基础2.

5、表面磨损强度 零件的表面形状和尺寸在摩擦的条件下逐渐改变的过程称为磨损。引起磨损的原因:1)是由于硬质微粒落入两接触表面间而引起的;2)是两接触表面在相对运动中相互刮削作用而引起的.表面磨损的三个阶段:图1-4跑合阶段、稳定磨损阶段、崩溃磨损阶段精密机械设计基础减小磨损的基本方法:充分润滑摩擦表面，使接触表面部分或全部脱离接触；定期清洗或更换润滑剂；采用适当的密封装置；合理选择摩擦表面材料；用热处理、电镀、熔镀等方法提高接触表面的耐磨性；合理减小摩擦表面的粗糙度，以改善摩擦面的接触情况。精密机械设计基础二、刚度 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

6、力和外力矩来表示。 1.静刚度、动刚度 非金属材料两者不一致. 2.有足够的刚度 3.有一定的刚度精密机械设计基础刚度的大小与弹性模量刚度的大小与弹性模量、截面形状及几何、截面形状及几何尺寸有关尺寸有关 L片簧的工作长度Ia片簧的截面惯性矩，Iabh3/12， b为片簧的宽度,h片簧的厚度 E片簧材料的弹性模量图1-533343LEbhLEIFFa精密机械设计基础 由于碳素钢和高强度合金钢两者的弹性量相差很小，所以，如对零件仅有刚度要求时，应选用价格低廉的碳素钢。提高零件刚度的有效措施是改变零件的截面形状和尺寸，缩短支承点间的距离，或采用加强筋等结构措施。精密机械设计基础图1-1 静应力图1-