精密机械基础-第1章绪论

1、精密机械基础精密机械基础Fundamentals of Precision Mechanism主讲：李广强主讲：李广强船舶自动化与仿真器研究所船舶自动化与仿真器研究所科学会馆科学会馆 323#大连海事大学信息科学技术学院大连海事大学信息科学技术学院课程教材：课程教材：普通高等教育普通高等教育“十一五十一五” 国家级规划教国家级规划教材材裘祖荣裘祖荣 主编主编. 精密机械设计基础精密机械设计基础. 北京北京: 机械工业出版社机械工业出版社参考书目：参考书目：1 庞振基庞振基, 黄其圣黄其圣. 精密机械设计精密机械设计. 北京北京: 机械工业出版社机械工业出版社2 范思冲范思冲 主编主编. 机械基

2、础机械基础 (第第2版版). 北京北京: 机械工业出版社机械工业出版社2 徐峰徐峰, 李庆祥李庆祥. 精密机械设计精密机械设计. 北京北京: 清华大学出版社清华大学出版社3 濮良贵濮良贵, 纪名刚纪名刚. 机械设计机械设计. 北京北京: 高等教育出版社高等教育出版社4 孙桓孙桓, 陈作模陈作模. 机械原理机械原理. 北京北京: 高等教育出版社高等教育出版社仪器科学与技术仪器科学与技术(一级学科一级学科)测控技术与仪器测控技术与仪器(本科专业本科专业)(二级学科二级学科)精密仪器与机精密仪器与机械械(二级学科二级学科)测试计量技术与仪测试计量技术与仪器器学科分支与联系学科分支与联系传感网技术传感

3、网技术 (本科新专业本科新专业)，电气信息类，电气信息类 学时分配：学时分配： 总共总共54学时，理论授课学时，理论授课52学时学时(含习题含习题课课)，课内考试占，课内考试占2学时学时 118周，单周周，单周2学时，双周学时，双周4学时学时 考试办法：考试办法： 平时成绩平时成绩(含出勤、作业、提问和答疑等含出勤、作业、提问和答疑等)约占约占30 期末考试成绩约占期末考试成绩约占70，笔试，笔试答疑时间和地点：周四下午答疑时间和地点：周四下午15:0016:30，科学会馆，科学会馆323#本程的性质和目的本程的性质和目的 专业基础课，以精密机械及仪器设备中常用的机构和专业基础课，以精密机械及

4、仪器设备中常用的机构和零部件为研究对象，涵盖设计精密机械时应具备的基本理零部件为研究对象，涵盖设计精密机械时应具备的基本理论、技能和方法。通过课程学习可对精密机械论、技能和方法。通过课程学习可对精密机械及仪器设备及仪器设备设计的相关问题有较全面和系统地理解，培养工程设计能设计的相关问题有较全面和系统地理解，培养工程设计能力和创造性，为以后的实际工作和科学研究打下基础。力和创造性，为以后的实际工作和科学研究打下基础。 课程主要内容课程主要内容 融合机械原理，机械零件，工程材料与热处理融合机械原理，机械零件，工程材料与热处理, ,互换互换性与技术测量等于一门，对精密机械及仪器仪表中常用机性与技术测

5、量等于一门，对精密机械及仪器仪表中常用机构和零部件的工作原理，适用范围，结构设计，理论计算构和零部件的工作原理，适用范围，结构设计，理论计算方法，工程材料及零件几何精度的基础知识等方面进行阐方法，工程材料及零件几何精度的基础知识等方面进行阐述，是本专业本科学习期间的一门综合性的机械类课程。述，是本专业本科学习期间的一门综合性的机械类课程。课程的内容课程的内容常用机构常用机构机械传动机械传动齿轮传动齿轮传动带传动带传动轴和联轴器轴和联轴器连杆机构连杆机构凸轮机构凸轮机构滑动和滚动轴承滑动和滚动轴承轴系零、部件轴系零、部件总论总论工程材料及热处理工程材料及热处理工程力学基础工程力学基础精度设计与互

6、换性精度设计与互换性零件的联接零件的联接平面机构结构分析平面机构结构分析1 绪论绪论1-1 精密机械课程的研究对象和地位作用精密机械课程的研究对象和地位作用1 研究对象研究对象机械机械什么叫机械？什么叫机械？ 机械机械 (Mechanisms) 机器和机构的总称机器和机构的总称 机器是一种人为实物组合的具有确定机械运动的装置机器是一种人为实物组合的具有确定机械运动的装置,它用来完成有用功、转换能量或处理信息，以代替或减轻它用来完成有用功、转换能量或处理信息，以代替或减轻人类的劳动。人类的劳动。机器机器 (Machine)插齿机插齿机数控车床数控车床内燃机内燃机减速器减速器卫星卫星普通车床普通车

7、床主轴主轴安装安装铣刀铣刀工作台工作台数控铣床，数控铣床，这是一种这是一种机器机器，主要用来加工平面和曲面。，主要用来加工平面和曲面。汽车汽车船船 舶舶飞飞 机机 焊接焊接机器人机器人仿生智能机械仿生智能机械“神舟号神舟号”飞船飞船发射时的情景。发射时的情景。发射塔发射塔、运载火箭运载火箭都是庞大的都是庞大的机器机器。索杰纳火星车索杰纳火星车美国国家航空航天局美国国家航空航天局于格林威治时间于格林威治时间1997年年7月月4日日17时时07分发分发射的火星探路者号宇射的火星探路者号宇宙飞船成功地在火星宙飞船成功地在火星表面着陆，该飞船携表面着陆，该飞船携带了索杰纳火星车，带了索杰纳火星车，这也

8、是一种机器。这也是一种机器。世世 界界 最最 小小 的的 微微 型型 机机 械械 人之一人之一Worlds smallest robot美国山迪亚国家实美国山迪亚国家实验室的科学家，成验室的科学家，成功研制了相信是世功研制了相信是世界最小的微型机械界最小的微型机械人之一，这微型机人之一，这微型机械人体积只有四分械人体积只有四分之一立方英寸，体之一立方英寸，体重小于一盎司。重小于一盎司。 不同的机器都是由各种机构组合而成的。一部机器可不同的机器都是由各种机构组合而成的。一部机器可能包含多种类型的机构，简单的也可能只包含一种机构。能包含多种类型的机构，简单的也可能只包含一种机构。 如内燃机就包含着

9、由如内燃机就包含着由气缸气缸11、活塞、活塞10、 连杆连杆3和曲轴和曲轴4所组成的连杆机所组成的连杆机构；由小齿轮构；由小齿轮1和大齿轮和大齿轮18所组成的齿轮机构，及所组成的齿轮机构，及由凸轮轴由凸轮轴7和阀门推杆和阀门推杆8(9)所组成的凸轮机构等。所组成的凸轮机构等。每个机构是由若干零件组成每个机构是由若干零件组成的，零件是机器的的，零件是机器的制造单元制造单元. . 通常也把一组协同工作的零件组成的独立制造或装配通常也把一组协同工作的零件组成的独立制造或装配的组合体叫的组合体叫部件部件.凸轮机构凸轮机构齿轮机构齿轮机构连杆机构连杆机构什么是机构呢？什么是机构呢？ 机构机构是一个具有确

10、定的机械运动的构件系统，或称它是一个具有确定的机械运动的构件系统，或称它是用来传递运动和力或改变运动形式是用来传递运动和力或改变运动形式(如将回转运动改变如将回转运动改变为往复移动为往复移动)的机械装置。的机械装置。 典型的现代机器是由四个典型的现代机器是由四个部分组成的，即部分组成的，即原动机、传动原动机、传动机构、执行机构和控制系统机构、执行机构和控制系统。 以汽车为例，发动机以汽车为例，发动机(内燃机内燃机)是汽车的原动机；变速箱、传动轴是汽车的原动机；变速箱、传动轴等组成传动部分；车轮及底盘等组成传动部分；车轮及底盘(包括包括车身车身)是执行部分；方向盘和转向系是执行部分；方向盘和转向

11、系统、刹车及其踏板，以及其他汽车统、刹车及其踏板，以及其他汽车电子控制设备组成控制系统；后视电子控制设备组成控制系统；后视镜、刮雨器等为其他辅助装置。镜、刮雨器等为其他辅助装置。 随着科学技术的发展，各种新型精密机械及其产品被随着科学技术的发展，各种新型精密机械及其产品被不断创造出，并广泛应用于国民经济各领域，如各种科学不断创造出，并广泛应用于国民经济各领域，如各种科学仪器，精密加工机床仪器，精密加工机床, ,计算机及其外设，测控伺服系统的精计算机及其外设，测控伺服系统的精密传动等。其机构更精巧，动作更准确，精度更高，多是密传动等。其机构更精巧，动作更准确，精度更高，多是机、光、电一体化，极大

12、扩展了精密机械的应用范围，也机、光、电一体化，极大扩展了精密机械的应用范围，也对精密机械产品在各方面都提出了更新、更高的要求。对精密机械产品在各方面都提出了更新、更高的要求。2 地位和作用地位和作用 精密机械系统是现代仪器设备的基础和重要的组成部分精密机械系统是现代仪器设备的基础和重要的组成部分 精密机械系统与结构的质量直接影响仪器设备的性能指精密机械系统与结构的质量直接影响仪器设备的性能指标、工作可靠性和稳定性标、工作可靠性和稳定性精密机械课程对本专业的重要性精密机械课程对本专业的重要性1-2 精密机械设计的基本要求精密机械设计的基本要求 1.功能要求功能要求 设计精密机械时首先应满足它的功

13、能要求设计精密机械时首先应满足它的功能要求. 2.可靠性要求可靠性要求 要使精密机械在一定的时间内和一定的使要使精密机械在一定的时间内和一定的使用条件下有效地实现预期的功能，且操作维修方便。用条件下有效地实现预期的功能，且操作维修方便。 3. 精度要求精度要求 一项重要技术指标，设计时须保证精密机械一项重要技术指标，设计时须保证精密机械及仪器设备正常工作时所要求的精度。如支承回转精度等。及仪器设备正常工作时所要求的精度。如支承回转精度等。 4.经济性要求经济性要求 组成精密机械的零部件能经济的被制造出组成精密机械的零部件能经济的被制造出来来, 要求零件结构简单要求零件结构简单, 工艺性好工艺性

14、好, 尽量用标准尺寸和标准件尽量用标准尺寸和标准件.5. 外观要求外观要求 造型美观大方、色泽柔和。造型美观大方、色泽柔和。1-3 精密机械设计的一般步骤精密机械设计的一般步骤1.调查决策阶段调查决策阶段 需进行调查研究，了解用户要需进行调查研究，了解用户要求，市场供销情况，收集有关技术资料。在此求，市场供销情况，收集有关技术资料。在此基础上，拟订新产品开发计划书。此阶段应充基础上，拟订新产品开发计划书。此阶段应充分发挥创造性，构思方案应多样化，并经分析分发挥创造性，构思方案应多样化，并经分析比较决策，从中选取最佳方案。比较决策，从中选取最佳方案。2.研究设计阶段研究设计阶段 分两步进行：第一步为功能设分两步进行：第一步为功能设计研究，需对产品方案进行试验研究和技术分计研究，需对产品方案进行试验研究和技术分析，完成后给出总结报告和总布局外形图。第析，完成后给出总结报告和总布局外形图。第二步为技术设计，绘出装配图、零件图和系统二步为技术设计，绘出装配图、零件图和系统图及计算说明书等各种技术文件。图及计算说明书等各种技术文件。3.试制阶段试制阶段 根据设计阶段的文件图纸进行样机根据设计阶段的文件图纸进行样机试制和样机试验，并作出全面技术经济评价，试制和样机试验，并作出全面技术经济