精密机械设计-1

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1、第一章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第一节概述功能要求可靠性要求精度要求---精密机械的一项重要技术指标经济性要求外观要求一、设计精密机械时应满足的基本要求开发性设计：利用新原理、新技术适应性设计：保留原理方案，只个别零、部件重新设计变参数设计：保留功能、原理方案和结构，只改变尺寸或结构布局二、精密机械设计的一般步骤产品设计的类型：新产品开发设计的四个阶段：调查决策阶段：调查研究

2、新产品开发计划书研究设计阶段前期开发（试验研究）后期开发（技术设计）试制阶段样机试制样机试验技术经济评价投产销售阶段生产设计小批试制正式投产销售服务第二节零件的工作能力及其计算强度：零件抵抗外载荷作用的能力失效：机械及其零件丧失正常的工作能力或其功能参数降低到限定值以下。强度约束：所设计的机械零件，在正常工作条件下，不出现失效。一、强度（一）载荷和应力静载荷和静应力：不随时间变化或变化缓慢变载荷和变应力：随时间作周期性变化应力循环：应力作周期性变化时，一个周期所对应的应力变化载荷：名义载荷：稳定和理想工作条

3、件下计算载荷：考虑影响强度的各种因素安全系数法（二）零件的整体强度整体强度：零件整体抵抗载荷作用的能力判断方法：许用应力法静应力下的强度塑性材料：ss脆性材料：bb变应力下的强度失效形式：疲劳断裂----取决于变应力大小和应力循环次数疲劳极限：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疲劳曲线：表示应力循环次数N与疲劳极限rN间关系的曲线两种类型：N0无限寿命区：疲劳极限为一常数有限寿命区：循环次数为N时的疲劳极限：提高零件疲劳强度的措施应用屈服强度高和细晶粒组织的材料零件

4、截面形状的变化应平缓，以减小应力集中改善零件的表面质量减少材料的冶金缺陷1.表面接触强度（三）零件的表面强度疲劳点蚀：在循环接触变应力作用下，接触表面产生疲劳裂纹，裂纹扩展导致表层小块金属剥落。提高表面接触强度的措施：增大接触处的综合曲率半径，以降低接触应力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，以改善接触情况采用粘度较大的润滑油，以减缓疲劳裂纹的扩展思考：疲劳点蚀对零件有何影响？（三）零件的表面强度2.表面磨损强度磨损：零件的表面形状和尺寸在摩擦的条件下逐渐改变的过程。当磨损量超过

5、许用值时，即产生失效。引起磨损的原因：硬质微粒落入两接触表面间两接触表面在相对运动中相互刮削磨损有害方面：会降低零件强度，增大摩擦，降低效率和精度有益方面：跑合、研磨零件磨损的三个阶段：尽量延长稳定磨损阶段，避免出现剧烈磨损。减少磨损的基本方法：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正确选用摩擦副配对材料减摩材料:巴氏合金、青铜、铸铁、塑料用热处理、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接触情况3.表面强度判定准则反映零件在载荷作用下

6、抵抗弹性变形的能力。用产生单位变形所需要的外力或外力矩表示。静刚度：由静载荷与变形关系确定动刚度：由变载荷与变形关系确定有些零件要求足够大的刚度：齿轮或一定的刚度：弹性元件、减震器二、刚度提高刚度的有效措施改变零件的截面形状和尺寸缩短支承点间的距离采用加强筋结构注意：由于碳素钢和高合金结构钢两者的弹性模量相差极小，所以，零件仅有刚度要求时，应选碳素钢。三、振动稳定性在变载荷作用下，零件将产生机械振动若零件的固有频率与载荷的频率相同时，将发生共振，使零件丧失工作能力而失效。固有频率：取决于零件的刚度和质量弹性

7、元件或弹性元件与其他零件组成的系统易共振。防止共振的根本办法：消除引起共振的载荷第三节零件与机构的误差估算和精度零件的误差按使用场合不同分：加工误差：加工时零件的实际尺寸或几何形状与理想值之间的差异特性误差：零件的实际特性与给定特性之间的差异机构的误差指实际机构运动精度与理想机构运动精度之间的偏差。用位置误差和位移误差表示一、零件与机构的误差理想机构：能绝对精确地实现给定运动规律的机构位置误差：理想机构的主动件位置相同时，两者从动件的位置偏差。位移误差:当实际机构与理想机构的主动件位移相同时，两者从动件位移

8、量的偏差。全微分法----零件或机构特性的解析式已知时数理统计法---所有原始误差均为随即变量相对误差法---绝对误差相同时二、误差估算的基本方法影响零件和机构特性的三类原始误差：设计误差（原理误差）工艺误差使用误差第四节工艺性制造和装配的工时较少;需要复杂设备的数量较少;材料的消耗较少;准备生产的费用较少.工艺性良好的结构和零件：改善结构工艺性的原则：整个结构能很容易地分拆成若干部件，各部件间的联系和配置应能保