精密機械設計基礎-緒論

1、實例：實例： 搗米搗米 水排水排 精密機械設計基礎精密機械設計基礎 西安工業(yè)大學光電學院西安工業(yè)大學光電學院 目目 錄錄 1.概述概述 2.工藝性工藝性 3.零件的設計方法及其發(fā)展零件的設計方法及其發(fā)展 緒論緒論 精密機械設計的基礎知識精密機械設計的基礎知識 緒論緒論 精密機械設計的基礎知識精密機械設計的基礎知識 0-1 概概 述述 一、本課程的研究對象：一、本課程的研究對象： 一般是指結合光、機、電、氣、液原理設計的一般是指結合光、機、電、氣、液原理設計的“精密精密 加工設備加工設備”、“精密測量儀器精密測量儀器”等。等。 發(fā)展方向：沿著自動化、光機電一體化和職能化的發(fā)展方向：沿著自動化、光

2、機電一體化和職能化的 方向，成為光、機、電、算多種技術應用的綜合技術系方向，成為光、機、電、算多種技術應用的綜合技術系 統(tǒng)。統(tǒng)。 精密機械設計精密機械設計 l機器機器： 人為的實物組合（不是天然形成的）；人為的實物組合（不是天然形成的）； 各運動單元具有確定的相對運動；各運動單元具有確定的相對運動； 能實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或完成有用的機械功。能實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或完成有用的機械功。 機械機械： 只有兩個特征。用來傳遞和轉(zhuǎn)換運動只有兩個特征。用來傳遞和轉(zhuǎn)換運動 機器和機構的總稱。機器和機構的總稱。 l機構機構： （三個特征）（三個特征） l零件零件：組成精密機械的基本單元。：組成精密機械的基本單元。 通用零件

3、：彈簧、齒輪通用零件：彈簧、齒輪 零件零件 精密機械精密機械 部件：零件組合體部件：零件組合體 專用零件：光柵專用零件：光柵 二、研究內(nèi)容：二、研究內(nèi)容： 研究通用零、部件的工作原理、特點、應用范圍、研究通用零、部件的工作原理、特點、應用范圍、 選型、材料、精度以及設計計算的一般原則與方法。選型、材料、精度以及設計計算的一般原則與方法。 三、主要任務：三、主要任務： 1.1.掌握常用機構的結構分析、運動分析、動力分析及掌握常用機構的結構分析、運動分析、動力分析及 其設計方法；其設計方法； 2.2.掌握通用機械零部件的工作原理、特點、選型及其掌握通用機械零部件的工作原理、特點、選型及其 計算方法

4、，解決其設計問題；計算方法，解決其設計問題； 3.3.具有設計精密機械傳動和儀器機械結構的能力；具有設計精密機械傳動和儀器機械結構的能力； 4.4.掌握通用零件的分析和實驗方法；掌握通用零件的分析和實驗方法； 5.5.樹立正確的設計思想和樹立正確的設計思想和掌握一定的設計技能（查閱掌握一定的設計技能（查閱 資料，運用標準、規(guī)范）。資料，運用標準、規(guī)范）。 四、設計精密機械時應滿足的基本要求：四、設計精密機械時應滿足的基本要求： 1. 使用性（功能性）要求：實現(xiàn)預定功能使用性（功能性）要求：實現(xiàn)預定功能 機械的功能指標是機械設計最基本的出發(fā)點。機械的功能指標是機械設計最基本的出發(fā)點。 2. 可靠

5、性要求：具有一定的強度、剛度和振可靠性要求：具有一定的強度、剛度和振 動穩(wěn)定性。動穩(wěn)定性。 機械應能保證在規(guī)定的使用壽命期限內(nèi)，零件機械應能保證在規(guī)定的使用壽命期限內(nèi)，零件 不發(fā)生各種型式的失效。不發(fā)生各種型式的失效。 為此要進行強度、剛度和壽命的計算，這些計為此要進行強度、剛度和壽命的計算，這些計 算在整個設計工作量中占了很大的比例。算在整個設計工作量中占了很大的比例。 3經(jīng)濟性要求經(jīng)濟性要求 制造成本制造成本 使用成本使用成本 簡化結構簡化結構 選用適當?shù)牟牧线x用適當?shù)牟牧?確定合理的加工精度確定合理的加工精度 標準化、通用化和系列化標準化、通用化和系列化 降低機械的能量損失降低機械的能量

6、損失 考慮到維修的方便性和經(jīng)濟性考慮到維修的方便性和經(jīng)濟性 成本成本 設計階段的工作如何，就基本上決定了一設計階段的工作如何，就基本上決定了一 個產(chǎn)品成本的高低。個產(chǎn)品成本的高低。 標準化標準化：是指對零件的尺寸，結構要素、材料性能、：是指對零件的尺寸，結構要素、材料性能、 檢驗方法和制圖要求等，制定出各式各樣的大家共同遵守檢驗方法和制圖要求等，制定出各式各樣的大家共同遵守 的標準。的標準。 機械零件設計的標準分為國家標準（機械零件設計的標準分為國家標準（GB）、專業(yè)標準）、專業(yè)標準 和企業(yè)標準等三級，此外，進出口產(chǎn)品一般還應符合國際和企業(yè)標準等三級，此外，進出口產(chǎn)品一般還應符合國際 標準化組

7、織制定的國際標準（標準化組織制定的國際標準（ISO）。）。 標準化、通用化、系列化標準化、通用化、系列化 優(yōu)越性：優(yōu)越性：（1）用先進的方法對用途最廣的零件進行大量）用先進的方法對用途最廣的零件進行大量 的、集中制造，以提高質(zhì)量，降低成本；的、集中制造，以提高質(zhì)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）縮短產(chǎn)品設計周期、提高設計質(zhì)量。）縮短產(chǎn)品設計周期、提高設計質(zhì)量。 （4）簡化機器的維修工作。）簡化機器的維修工作。 系列化系列化：是指對于同一產(chǎn)品，為了符合不同的使用條：是指對于同一產(chǎn)品，為了符合不同的使用條 件，在同一基本結構或基本尺寸條件下，規(guī)定出若干個輔

8、件，在同一基本結構或基本尺寸條件下，規(guī)定出若干個輔 助尺寸不同的產(chǎn)品，稱為不同的系列。助尺寸不同的產(chǎn)品，稱為不同的系列。 “三三 化化” :零件的標準化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化零件的標準化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化 通用化通用化：指系列之內(nèi)或跨系列的產(chǎn)品之間，盡量采用：指系列之內(nèi)或跨系列的產(chǎn)品之間，盡量采用 同一結構和尺寸的零部件，以減少零部件數(shù)量。同一結構和尺寸的零部件，以減少零部件數(shù)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 車車 載貨（客）量載貨（客）量 速度速度 舒適性舒適性 排放量排放量 美觀美觀 安全性安全性 耐用性耐用性 耗油量耗油量 價格價格

9、 五、精密機械的設計一般步驟五、精密機械的設計一般步驟 市場調(diào) 研 可行性 研究 原理 方案 設計 技 術 設 計 試制 試驗 小批生 產(chǎn)試銷 投 產(chǎn) 設計設計 任務任務 書書 定出定出 最佳最佳 方案方案 裝配圖、裝配圖、 零件圖、零件圖、 技術文件技術文件 樣機樣機 評價評價 改進改進 考核工考核工 藝性收藝性收 集用戶集用戶 意見意見 產(chǎn)產(chǎn) 品品 銷銷 售售 機械設計是一個工作過程。機械設計是一個工作過程。 實現(xiàn)自主創(chuàng)新，擁有自主知識產(chǎn)實現(xiàn)自主創(chuàng)新，擁有自主知識產(chǎn) 權主要依靠開發(fā)性設計。創(chuàng)新性權主要依靠開發(fā)性設計。創(chuàng)新性 最強、過程最完整。最強、過程最完整。 對現(xiàn)有的機械進行對現(xiàn)有的機械

10、進行 局部的修改或增補局部的修改或增補 。 不改變機械的基本結構、只不改變機械的基本結構、只 改變機械功能的范圍、機械改變機械功能的范圍、機械 的尺度和參數(shù)。的尺度和參數(shù)。 一、機械設計的過程 設設 計計 的的 類類 型型 適應性設計適應性設計 開發(fā)性設計開發(fā)性設計 參數(shù)化設計參數(shù)化設計 工作工作 原理原理 主體主體 結構結構 功能功能 三者中至少應該有一項是首創(chuàng)的三者中至少應該有一項是首創(chuàng)的 0-2 工工 藝藝 性性 一、工藝性良好的要求一、工藝性良好的要求 （1）制造和裝配的工時少；（）制造和裝配的工時少；（2）需要復雜設備的數(shù)量較）需要復雜設備的數(shù)量較 少；（少；（3）材料的消耗少；（）

11、材料的消耗少；（4）準備生產(chǎn)的費用少。）準備生產(chǎn)的費用少。 三、改善零件工藝性的一般原則三、改善零件工藝性的一般原則 合理選擇零件毛坯種類；合理選擇零件毛坯種類； 機加工的工作量盡可能??；機加工的工作量盡可能??； 加工零件中的孔、槽等尺寸，選用標準刀具。加工零件中的孔、槽等尺寸，選用標準刀具。 合理地確定加工精度、表面粗糙度和熱處理條件。合理地確定加工精度、表面粗糙度和熱處理條件。 二、結構工藝性與生產(chǎn)條件二、結構工藝性與生產(chǎn)條件 整個結構易于拆分，易于裝配、維修和檢驗；整個結構易于拆分，易于裝配、維修和檢驗； 盡量采用已生產(chǎn)過的零部件或標準件；盡量采用已生產(chǎn)過的零部件或標準件； 具有互換性具

12、有互換性 0-3 零件的設計方法及其發(fā)展零件的設計方法及其發(fā)展 一、零件的設計方法一、零件的設計方法 1.理論設計理論設計：利用物理、力學、機械原理等課：利用物理、力學、機械原理等課 程的理論知識進行的設計。程的理論知識進行的設計。 例：受拉桿件的強度設計：例：受拉桿件的強度設計： SA F S lim lim 設計計算設計計算：直接求出剖面尺寸：直接求出剖面尺寸 校核計算：校核計算：初步定出零件的尺寸和形狀，然后用理論初步定出零件的尺寸和形狀，然后用理論 計算的方法校核零件截面上的應力或特性計算的方法校核零件截面上的應力或特性 F外載荷外載荷 A橫截面面積橫截面面積 S安全系數(shù)安全系數(shù) 極限

13、應力極限應力 lim 2.經(jīng)驗設計：經(jīng)驗設計： 根據(jù)對某類零件已有的設計與使用實踐根據(jù)對某類零件已有的設計與使用實踐 而歸納出的經(jīng)驗關系式，或根據(jù)設計者本人而歸納出的經(jīng)驗關系式，或根據(jù)設計者本人 的工作經(jīng)驗用類比的辦法所進行的設計。的工作經(jīng)驗用類比的辦法所進行的設計。 3.模型實驗設計：模型實驗設計： 先初步定出零件的尺寸和形狀，經(jīng)過實驗先初步定出零件的尺寸和形狀，經(jīng)過實驗 的手段對各方面的特性進行檢驗。根據(jù)實驗的手段對各方面的特性進行檢驗。根據(jù)實驗 結果對設計進行逐步的修改，從而達到完善。結果對設計進行逐步的修改，從而達到完善。 1.可靠性設計可靠性設計 l可靠性：可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完 成規(guī)定功能的能力。成規(guī)定功能的能力。 l可靠度：可靠度：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完產(chǎn)品在規(guī)