机器精度设计

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1、第四篇机器精度设计一、概述精度是精确度的简称，是评价精密仪器和精密机械设备的性能和质量的最主要的指标之一。精密机械和仪器设计是以精度为核心来考虑的，比如：机械系统的精度不高，则任何先进的技术系统就难以发挥其应有的作用。(如:火控系统)精度设计的质量不仅直接影响机器的精度，还将影响工艺和检测方法，经济成本等。因此精度设计是精密设备机械系统与结构设计的中心环节，是保证精密机械设备精度最重要的技术措施。而机械精度设计是一门综合性应用技术基础科学,它与机械要理。质量管理与控制,材料学，机械制造工艺,检测学等许多学科有密切联系，又以信息技

2、术，光电技术为支撑的，是一项综合性技术性要求很高的综合技术问题。目前，设备仪器精度不断提高是科学研究和现代生产技术应用追求的永恒目标。随着科学技术发展的不同历史时期对精度要求的水平有所不同，近20年来科学技术迅速发展，对机器设备和仪器精度要求出现了数量级的变化。从精密测量三个阶段发展到极高的纳米精度测量。中等精度：直线位置误差1~10μm,主轴回转误差1~10μm圆分度度误差1”~10”高精度：直线位置误差,0.1~1μm主轴回转误差0.1~1μm,圆分度误差0.2”~1”以内.超高精度：直线位置误差,0.1μm以内,主轴回转误

3、差0.01~0.1μm圆度误差0.2”以内。（有的还高至0.5~0.005μm)最近又提出有纳米精度测量(5~0.05nm)精密机械设备的精度无论多高总是存在误差，因此:精度的高低用误差的数值来表示，在设备机械系统与结构设计制造中，必须使误差限制在技术条件规定的精度范围内。进行精度分析的目的是要找出产生误差的根源和规律，分析误差对设备精度的影响以及合理地选择方案，结构设计确定技术参数和设置必须的补偿环节，在保证经济性的基础上达到高的精度。二、精度误差1.误差：由于科学技术水平的限制和认识的局限，对测量对象进行测量时所测得的数值与

4、真实值不会完全相等，这种差异即称为误差。误差的大小反映了测量值对标称值的偏离程度.它具有以下特点：a.任何测量手段无论精度多高总是有误差存在，即真误差是客观存在的永远不会等于零。b.多次重复测量某物理时各次的测量值不相等这是误差不确定性的反映。c.真误差是未知的因为通常真值是未知的。2.误差分类；大致分为：a.系统误差：在同一条件下，多次重复测试同一量时,误差的数值和正负号有较明显规律(如线性规律,周期规律等)该误差是在测量之前就存在。有规律可以补偿。b.随机误差：在相同条件下多次重复测试同一量时，测出的数值没有明显的规律它是由

5、很多难以控制微小因素造成的，如要材料特性正常波动,试验条件的微小变化等、测试数值变化发生出于偶然很难消除。c.过失误差：过失误差明显地歪曲试验结果，如错测、读错、记错或算错，过失误差数据是不能被采用的，在进行误差分析只时考虑系统误差和随机误差。3.误差来源与分析根据影响因素：通常又将误差归结为：原理误差、制造误差和使用误差三大类，弄清误差来源找出规律采取补救措施，目的是为了提高产品精度。a原理误差；分为方案误差、机构原理误差、零件结构误差、光路原理误差和电气部分原理误差。b制造误差；制造包括零件制造误差及零部件和产品装配整体误差

6、，零件的制造误差是精密机械产品误差的主要来源，可通过合理制订零件公差来控制。另外，零件设计中应尽量遵守“基面统一原则”以减少制造误差，在确定误差时一定要有经济观点，在保证精度条件下力求将制造误差控制在适当范围内。c使用误差；产品在使用过程中由零部件的受力变形,工作环境变化(温度变化、振动变化等)引起构件尺寸和形状变化，磨损、发热、磨擦力变化以及运动副间隙的变化而造成的误差。（i）受力引起的误差：传动中的作用力和反作用力，保证可靠性接触的封闭力，零部件自身重力，摩擦力和各种内应力。只有材料内应力消除的很好弹性模量(G)才会达到正常

7、值，由材料力学刚度公式知，拉压变形与截面形状无关，弯曲和扭转却在很大程度上取决于截面形状。因此在设计精密机构时应尽量避免零件受到弯曲和扭转作用。在受弯扭作用时为了增大刚度在保持截面不变的情况下，应增大截面惯性矩和极惯性矩(机座接触刚度也是引起变形,故应提高粗糙度进行配研)（ii）热变形影响：如精密设备中的电动机、液压系统、切削点、激光器、灯光源等，通过热传导、热对流及热辐射会使设备变形不一致，而引起加工和测量误差。d振动引起的误差：振动会使精密设备和仪器上加工的零件表面粗糙度变大，会使计量仪器产生测量错误，产生振动除外部因素外，

8、内部振源主要有电动机转动的不平衡,往反运动机构的冲击等。三、机器精度设计的原则精度设计要根据使用要求确定设备或仪器的总误差，再将总误差分配到各个误差源中去，形成对各组成部件，零件的技术要求，这个过程称为精度设计。1、功能保证原则：它是机器精度设计的出发点和归宿。