精密机械设计
精密机械设计介绍课件
导航系统：精密机械设计在导航系统中应用广泛，如卫星 导航、惯性导航、无线电导航等系统的设计和制造。
航空发动机：精密机械设计在航空发动机制造中应用广泛， 如涡轮叶片、燃烧室、传动系统等部件的设计和制造。
医疗设备领域
变速箱：精密机械 设计在变速箱制造 中应用广泛，如齿 轮、轴、轴承等部 件的设计和制造。
底盘：精密机械设 计在底盘制造中应 用广泛，如悬挂系 统、转向系统、制 动系统等部件的设
计和制造。
车身：精密机械设 计在车身制造中应 用广泛，如车门、 车窗、座椅等部件
的设计和制造。
精密机械设计的发 展趋势
智能化设计趋势
技术创新：精密机械设计可以实现技 0 3 术创新，提高企业的竞争力。
节能环保：精密机械设计可以降低能 0 4 耗，减少污染，实现可持续发展。
精密机械设计的特点
01
高精度：精密机 械设计要求产品 的尺寸、形状、 位置等参数具有 很高的精度。
02
高效率：精密机 械设计要求产品 在生产过程中具 有较高的生产效 率，以满足市场 需求。
精密机械设计介绍课件
演讲人
目录
01
02
03
04
精密机械设计概述
精密机械设计的基 本原理
精密机械设计的应 用领域
精密机械设计的发 展趋势
精密机械设计概述
精密机械设计的定义
01 精密机械设计是指对机械系 统的设计、制造和装配过程 进行优化，以提高其性能、 可靠性和效率。
02 精密机械设计包括对机械系 统的结构、材料、制造工艺 和装配工艺等方面的优化。
01
手术机器人： 用于微创手 术，提高手 术精度和成 功率
精密机械设计基础(绪论)
• 精密机械设计的基本要求：
① 满足精密机械系统要求的运动规律和运动范围。 ② 满足仪器仪表功能和技术指标所要求的精度指标。 ③ 提高机构的效率，满足机构的灵敏性要求。 ④ 保证精密机械系统运转速度的平稳性。 ⑤ 保证任一机械构件具有足够的强度和刚度。 ⑥ 保证仪器在可能遇到的各种环境条件下都能稳定
• 精密机械系统与结构的质量直接影响仪器 仪表的性能指标、工作可靠性和稳定性。
汽车覆盖件机械设计的基本任务和要求
• 研究精密机械中常用机构和常用的零、 部件。
• 从机构分析、工作能力、精度和结果等 方面来研究这些机构和零、部件的工作 原理、特点、应用范围、选型、材料、 精度以及一般设计计算的原则和方法。
工作。 ⑦ 实现安全、舒适、简便、无误的操作。 ⑧ 在满足技术性能要求的前提下，尽可能取得良好
的经济性能指标。
主要内容
• 工程力学：工程静力学、材料力学 • 材料及热处理 • 机械原理 • 机械设计 • 精度设计与互换性
精密机械设计基础（绪论）
• 机、光、电、算一体化的精密机械应用广泛， 如各种科学仪器，自动化仪器仪表，精密加 工机床，医疗仪器设备，计算机及其外围设 备；仿生技术中的机械臂、机器人；宇航技 术中的火箭、卫星以及测控伺服系统中的动 力传递和精密传动等。
• 精密机械系统是现代仪器仪表的基础和重 要的组成部分。
精密机械设计课程设计
精密机械设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握精密机械设计的基本原理，包括力学、材料力学、机械原理等基础知识；2. 学习并掌握精密机械设计中常用的设计方法和步骤，如CAD软件应用、机构优化等；3. 了解精密机械设计中涉及的各类机械零部件及其功能、性能和选用原则。
技能目标：1. 能够运用所学知识，进行简单的精密机械装置设计和分析；2. 掌握运用CAD软件进行机械零件的绘制和组装；3. 能够运用所学方法，解决精密机械设计中遇到的实际问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对精密机械设计的兴趣，激发创新意识和探索精神；2. 培养学生严谨、细致、负责的工作态度，提高团队协作和沟通能力；3. 增强学生对我国精密机械制造业的认识，培养家国情怀和民族自豪感。
本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论知识与实践操作的相结合，旨在培养学生的创新能力和实际操作能力。
课程目标具体、可衡量，便于教师进行教学设计和评估，同时关注学生的兴趣和个性发展，提高教学质量。
二、教学内容1. 精密机械设计基本原理：包括力学基础、材料力学特性、机械原理等，结合教材相关章节，让学生掌握精密机械设计所需的基础理论知识。
2. 精密机械设计方法与步骤：详细介绍CAD软件在精密机械设计中的应用，如零件绘制、组装、运动仿真等，以及机构优化设计方法。
3. 机械零部件及其选用：分析各类机械零部件的功能、性能、选用原则，结合教材章节，让学生了解并掌握常用零部件的选用。
4. 实践操作：安排学生进行简单的精密机械装置设计和分析，提高学生的实际操作能力。
教学大纲安排：第一周：精密机械设计基本原理学习；第二周：CAD软件应用技能培训；第三周：机械零部件的认识与选用；第四周：实践操作，进行简单机械装置设计与分析。
教学内容科学系统，注重理论与实践相结合，确保学生在掌握理论知识的同时，提高实际操作能力。
教学进度安排合理，便于学生消化吸收，提高教学质量。
精密机械设计第8章精密机械设计概论
注意: 1、通过设计计算出的零件尺寸一般并不是最终采用的数值，设计者 还要根据制造零件的工艺要求和标准、规格加以圆整；
2、在一般机器设计中，只有一部分零件是通过计算确定其形状和尺寸 的,而其余的零件则仅根据工艺要求和结构要求进行设计 ；
3、设计工作是一个反复进行的过程，经过多次修改方案，改变设计 参数,才能得到比较合理的结果。
脉动循环 ：
四.许用应力和安全系数
五.接触疲劳强度
1．失效形式：疲劳点蚀
后果： a. 损坏零件的光滑表面 b. 减小了接触面积，
降低承载能力 c. 引起振动和噪声
２．接触应力的计算
由弹性力学知，当两个轴线平行的圆柱体相互接触并受压 时，其接触面积为一狭长矩形，最大接触应力发生在接触区中 线上，其值为:
精密机械设计第8章精密 机械设计概论
2020/8/7
§8-1 概 述
一. 机器设计应满足以下要求：
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 6、其他特殊要求
工作可靠、成本低廉
工作能力 在不发生失效的条件下,零件所能安全工作的限度 承载能力 →对载荷而言 ★机械零件设计的计算准则：
2.类比设计 3.经验设计： 4.模型实验设计：
§8-2 机械零件的强度
强度——抵抗断裂和残余变形的能力
•计算准则 :
•载荷的类型： 名义载荷：在理想的平稳工作条件下作用在零件 上的载荷。 载荷系数 计算载荷： 计算载荷=K×名义载荷
一.应力的种类
静应力： 变应力：
稳定变应力 不稳定变应力
对称循环变应力 非对称循环变应力 脉动循环变应力
s－N疲劳曲线
机械零件的疲劳大多
发生在σ－N曲线的CD段， D点以后的疲劳曲线呈一
精密机械设计的基础知识
精密机械设计的基础知识精密机械设计是一门关键性的工程学科，它为各种行业的发展提供了必要的支持。
本文将介绍精密机械设计的基础知识，包括材料选择、结构设计以及性能优化等方面。
一、材料选择在精密机械设计中，材料的选择至关重要，因为不同的材料拥有不同的特性和性能。
常见的材料选择包括金属、塑料和陶瓷等。
金属常用于承载结构和传递力量，而塑料则常用于隔离和减震。
陶瓷具有较高的硬度和耐磨性，常用于高速旋转部件的设计。
二、结构设计在精密机械的结构设计中，需要考虑多个因素，例如刚度、稳定性以及装配性等。
首先，设计师需要确保结构具有足够的刚度，以便在工作过程中不会产生过大的变形。
其次，稳定性也是一个重要的考虑因素，特别是在高速运转的设备中。
最后，装配性的考虑在设计过程中也非常关键，以确保零部件可以准确地安装和拆卸。
三、性能优化性能优化是精密机械设计的核心目标之一。
在设计过程中，需要根据具体的应用要求，优化机械的工作效率、精确度和稳定性等性能指标。
例如，在高速电机设计中，需要通过减小机械传动的阻尼和损耗来提高效率。
同时，采用精密加工和装配工艺，能够提高机械的精确度和稳定性。
四、热处理与表面处理热处理和表面处理是精密机械设计中的重要工艺步骤。
通过热处理，可以改善材料的硬度和耐磨性。
常见的热处理方法包括淬火、回火和表面渗碳等。
此外，表面处理也非常关键，可以提高机械零部件的抗腐蚀性能和摩擦特性。
例如，镀铬和氮化处理可显著改善零部件的表面硬度和润滑性。
五、精密机械加工精密机械加工是精密机械设计中不可或缺的步骤。
通过精密加工，可以确保零部件的尺寸和形状精确到微米级别。
常见的精密加工方法包括数控加工、电火花加工和激光切割等。
此外，还需要使用精密测量工具对零部件进行检测和校准，以确保其质量和精度。
在总结中，精密机械设计涉及多个方面，包括材料选择、结构设计、性能优化、热处理与表面处理以及精密机械加工等。
只有掌握了这些基础知识，才能设计出高效、精确和稳定的精密机械产品，满足不同行业的需求。
第一章精密机械设计的基础知识
变应力：疲劳点蚀——齿轮、滚动轴承的常见失效形式。
多数出现疲劳点蚀（局部应力大于许用强度）——在循环应力作用下接触表面产生疲劳裂纹，裂纹扩展导致表面小块 金属脱落。点蚀又分：扩张性点蚀（产生于硬度大的材料）；局限性点蚀（产生于软载荷小的材料），疲劳点蚀使零件表 面失去正确形状、降低工作精度、产生噪声和振动、降低零件使用寿命。
在表面接触应力作用下的零件强度称 为接触强度
计算依据：弹性力学的赫兹公式
1）表面接触强度（应力）
(1)两圆柱体接触
2021/9/23
Hmax Hmax
F
1 b
2a 2
F
20
H
F
1Eµ 112
1µ22 E2
δH ——最大接触应力； Fμ——接触线单位长度上的应力，=Ｆ／b； ρ——两圆柱体在接触处的综合曲率半径。
B）对变应力情况下的强度：零件失效形式主要为疲劳断裂 （先形成初始裂纹---扩展直到断裂），它不仅与应力的大 小有关，还与应力循环次数有关。因此提出疲劳极限用 δrN的概念 特别是 当r=一定时，应力循环N次后，材料不发生疲劳破坏时
2021/9/2的3 最大应力称为表示。N—δrN关系图为应力疲劳曲线15
应力-应变图
2021/9/23
14
2）将零件在载荷作用下的实际安全系数sδ、sτ与许用安全 系数 [sδ]、[sτ]比较，其强度条件为
sδ=δlim/δ< [sδ]、sτ=τlim/τ< [sτ]
1）
A）对静应力情况下的强度：可以使用以上两种判断方法。 对塑性材料制成的零件取材料的屈服极限δs、τs作为零 件的极限应力；对脆性材料制成的零件取材料的强度极 限sb、τb作为零件的极限应力。
精密机械设计
《精密机械设计》是北京大学出版社于2010年出版的一本书。
作者是田明，冯金亮和白素萍。
本书重点介绍了仪器设备中精密机械运动系统的组成，功能，原理，特性，结构，精度和设计计算方法。
本书主要关注仪器设备中精密机械运动系统的组成，功能，原理，特性，结构，精度和设计计算方法，着重介绍精密机械的基本理论，设计方法和设计手段。
在传统相关教科书的基础上，增加了精密仪器中的锁定和微动装置，凸轮聚焦机构，光圈和快门等新的知识点，以满足现代精密仪器发展的需要。
本书共12章，分为5章，涵盖传动，运动支撑，连接，仪器常用部件和弹性元件。
本书的重点内容突出，主线清晰，结构严谨。
对于尚未编写的相关内容，可以结合课程设计和毕业设计，通过参考参考书和设计手册来指导学生扩大知识面，从而培养和提高学生解决实际工程问题的独立工作能力。
通过使用文件和材料。
本书可作为测控技术，仪器仪表和光电子专业本科生的教材，也可作为相关专业工程技术人员的参考书。
精密机械设计的基础知识
4FL3 Ebh3
f (L, b, h, E)
片簧变形的绝对误差为
d f dL f db f dh f dE
L b h E
写成增量形式，略去高阶无穷小，
f L f b f h f E
L b h E
因所有的原始误差都是随机变量，故实际误差可 用下式估算
ห้องสมุดไป่ตู้f (
L)2 ( f
b)2 ( f
制，甚至加以消除。
2） 偶然误差（随机误差）。
这种误差是由于许多互不相关的因素引起的，其大
小和方向不能事先预测，因而只能部分地控制和减小，
因而无法消除。
1 2 ... n
n
i
i 1
n
2 1
2 1
...
2 n
2 i
i 1
2、零件的特性误差估算
1）绝对误差估算 例如片簧的弹性变形
m
强度是指零件外载荷作用的能力。强度不足时，零
件将发生断裂或产生塑性变形（永久性变形），使零件
丧失工作能力而失效。
第二节 零件与机构的误差估算和精度
一、零件的误差
1、加工误差：是指零件的实际尺寸或几何形状与理想 值之间的差异。例如片簧的 L、b、h、E
2、特性误差：是指零件的实际特性与理想特性之间的 差异。例如，片簧的挠度误差为特性误差。
h)2 ( f
E )2
L
b
h
E
2）相对误差估算（衡量零件的工作性能）
零件的绝对误差与其最大的工作范围的比值。
例如，片簧挠度误差，可用绝对误差与其最大挠度的
比值来表示。即 3、机构的特性误差 max
从动件位置是主动件位置、机构各运动学尺寸的
精密机械设计
精密机械设计第一章精密机械设计的基础知识1、什么是机械？答：一般认为它是“机器”和“机构”的总称2、机器的基本组成要素是什么？答：机械零件3、机器的基本组成部件是什么？答：各种机构4、什么叫部件？答：几个零件的组合体称为部件5、设计精密机械时应满足那些基本要求？答：1、功能要求设计精密机械时首先应满足它的功能要求。
2、可靠性要求要使精密机械在一定的时间内和一定的使用条件下有效的实现预期的功能，则要求其工作安全可靠，操作维修方便。
为此，零件应该具有一定的强度、刚度和振动稳定性等工作能力。
3、精度要求精度是精密机械的一项重要技术指标，设计时必须保证机密机械正常工作时所要求的精度。
4、经济性要求组成精密机械的零、部件能最经济的被制造出来，要求零件结构简单、节省材料、工艺性好，尽量采用标准尺寸和标准件。
5、外观要求设计精密机械时应使其造型美观大方、色泽柔和。
6、强度的概念是什么？答：强度是零件抵抗外载荷作用的能力。
7、什么叫静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷答：静载荷和静应力不随时间变化或变化缓慢的载荷和应力变载荷和变应力随时间作周期性变化的载荷和应力名义载荷在稳定和理想的工作条件下，作用在零件上的载荷计算载荷考虑影响零件强度的各种因素时，将名义载荷乘以某些系数，作为计算时采用的载荷，此载荷称为计算载荷8、什么叫静应力、变应力、应力循环，应力循环的三种形式答：静载荷和静应力不随时间变化或变化缓慢的载荷和应力变载荷和变应力随时间作周期性变化的载荷和应力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称为应力循环三种形式①当r=-1时，称为对称循环；②当r≠-1时，称为非对称循环；③特例r=0时称为脉动循环9、什么是疲劳极限？何为有限寿命疲劳极限阶段和无限寿命疲劳阶段？答：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，用表示，0N 称为循环基数，0N N ≥区为无限寿命区，0N N ≤区为有限寿命区。
精密机械设计基础习题
1、在计算移动副中的摩擦力时，不管运动副两元素的几何形状如何，只要其计算 公式中引入（ 当量摩擦系数fv ）即可。
2、移动副中法向反力与摩擦力的合力称为运动副中的（总反力 ）。总反力与法向 反力成（摩擦角），其与法向反力的偏斜方向与 v12 的方向相反。
3、只要轴颈相对于轴承滑动，计及摩擦时轴承对轴颈的总反力与（ 摩擦圆 ）相 切。
5、设计滚子从动件盘形凸轮机构时，滚子中心的轨迹称为凸轮的（理论）廓线； 以理论廓线上一系列点为圆心，以滚子半径为半径，作一系列圆，再作此圆 族的包络线，即为凸轮的（工作或实际）廓线。
6、为了减小推程压力角，应将从动件导路向推程相对瞬心的（ 同侧 ）偏置。
7、（接触点处推杆所受正压力方向与速度方向之间的所夹锐角）称凸轮机构 的压力角。 8、凸轮机构中，在偏距一定、推杆的运动规律已知的条件下，（ 增大 ）基 圆半径，可减小压力角，从而改善机构的传力特性，但此时机构的尺寸会 （ 增大）。 9、在滚子推杆凸轮机构中，若理论廓线的曲率半径等于滚子半径，工作廓线 将出现（尖点）；而当理论廓线的曲率半径小于滚子半径，则工作廓线的曲 率半径为负值，工作廓线出现交叉，会产生运动的（失真 ）。
12、 对含有N个构件的平面机构，其瞬心总数K=（N（N-1）/2）。则含有7个活动 构件的平面机构，其瞬心总数为（ 28 ）。
自由度计算实例：
习题1：如图，已知DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，且相互平行； DH=EI，且相互平行。计算机构自由度（若有复合铰链、局部自由度和虚约 束，请指出）。
习题2：图示铰链四杆机构各构件的长度为a=240mm，b=600mm，c=400mm，
d=500mm。试问：（1）当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？为什么？（2）若各杆 长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构，如何获得？（3）若a、b、
精密机械设计基础5-4
第四节 平面四杆机构的设计
转动副B变为移动副 正切机构
s a tan
s
a
第四节 平面四杆机构的设计
低副高代（简化机构，改善工艺）
s
正弦机构 正切机构
➢ 应用
仪器仪表中， 正弦和正切 机构常用于 将直线位移 转变为角位 移。
正弦 机构
第四节 平面四杆机构的设计
奥
立氏Βιβλιοθήκη 式测光微
学
仪
比
简
较
1) 条件相同时，正弦机构的原理误差是正切 机构的1/2。
2) 测杆移动副的间隙对正弦机构精度没有影 响，但对正切机构影响大。
第四节 平面四杆机构的设计
2. 在测量范围一定的情况下，若摆杆长度α增大，则 减小，
从而原理误差大大减小，并且制造亦较容易。因此，在结 构条件允许时，应尽量增大摆杆长度 。
杠杆测量仪表的测量范围一 般为±0.3mm ，摆杆长度一 般不应小于3.5~4.5mm 。
双
a，i，为保证总传动 杠
比，多用双杠杆或杠杆
杆 测
齿轮传动。
微 仪
简
图
3. 采用参数a可调整的结构
a0
s1 m a x
a0 3max
6
第四节 平面四杆机构的设计
a0 a s(s a0 a sin)
最佳调整
ds a
非线性机构
第四节 平面四杆机构的设计
➢ 正弦机构原理误差
第四节 平面四杆机构的设计
由于采用机构的传动特性与要求的传动特性不 相符而引起的误差。设计时必须把这种误差限制在 最小范围内。
0 0 s a sin 线性度盘 s ' a
误差 s s ' s a a sin
精密机械设计知识点
精密机械设计知识点【精密机械设计知识点】在精密机械设计领域，关键的知识点包含材料选择、结构设计、精度控制、装配工艺等方面。
本文将分别对这些知识点进行探讨，从而帮助读者更好地理解精密机械设计的要点。
一、材料选择在精密机械设计中，材料的选择至关重要。
精密机械通常要求具有高硬度、高强度、耐磨损、耐腐蚀等性能，常用的材料包括钢材、铝材、镍基合金等。
在选择材料时，首先要考虑机械的使用环境和工作条件，以确定材料的耐久性和稳定性。
其次，还要考虑材料的可加工性和可靠性，以确保机械的制造和使用过程中不会出现问题。
二、结构设计精密机械的结构设计需要考虑机械的使用功能和运作原理。
合理的结构设计可以提高机械的工作效率和可靠性。
在结构设计中，应注意以下几个方面：1. 避免过于复杂的结构，简化结构有助于提高机械的制造和维修效率。
2. 合理安排零部件的布局，以减少工作误差和机械振动。
3. 确保机械的刚度和稳定性，以提高机械的工作精度和寿命。
4. 选择合适的传动方式和连接方式，以满足机械的运动要求。
三、精度控制精密机械需要具备较高的工作精度，对于精度的控制是设计过程中非常重要的一环。
在精度控制方面，需要考虑以下几个方面：1. 确定机械的工作精度要求，以便从设计阶段开始就有明确的目标。
2. 合理选择和控制机械的加工工艺，以保证所加工零部件的精度满足要求。
3. 在装配过程中，严格按照装配工艺进行操作，避免装配误差对精度造成影响。
4. 在使用过程中，定期对机械进行检修和维护，保持机械的工作精度。
四、装配工艺精密机械的装配工艺对于机械的性能和精度有着直接的影响。
在装配过程中，需要注意以下几个方面：1. 合理安排装配顺序，避免在装配过程中对其他零部件造成损坏或误差。
2. 使用合适的装配工具和夹具，以确保零部件的正确安装和配合性能。
3. 严格控制装配过程中的装配力度和插入深度，避免装配误差对精度产生影响。
4. 对装配过程中的关键节点进行记录和检测，确保装配质量和精度要求。
精密机械设计课程设计
精密机械设计课程设计一、简介精密机械设计是机械工程专业的重要课程之一，旨在培养学生对精密机械设计理论和方法的掌握，以及能够独立设计和优化精密机械的能力。
本文档将介绍精密机械设计课程设计的目标、内容、要求以及评分标准。
二、课程设计目标精密机械设计课程设计旨在通过实践中的设计项目，提升学生的设计能力和实践操作技能，培养学生的创新意识和解决问题的能力。
具体目标如下：1.掌握精密机械设计的基本理论和方法；2.了解并应用常见的精密机械设计工具和软件；3.能够独立进行精密机械设计和优化；4.培养团队协作和沟通能力；5.提高学生的设计规范、文档写作和报告演讲能力。
三、课程设计内容精密机械设计课程设计的内容包括以下几个方面：3.1 设计项目选择每位学生需要选择一个真实的精密机械设计项目，可以是自主设计，也可以是对现有设备进行改进和优化。
设计项目需要符合课程设计的教学要求和实际可行性。
3.2 设计任务分析学生需要对选择的设计项目进行充分的调研和分析，包括项目需求、技术难点和可行性分析等。
此阶段需要生成详细的设计任务书和设计方案。
3.3 设计方案设计根据设计任务书，学生需要展开设计方案的设计和优化工作，涉及到材料选取、结构设计、工艺流程等方方面面。
设计方案需要符合设计规范和要求。
3.4 设计方案评估设计方案完成后，需要进行评估和验证，包括性能测试、可行性分析和经济性评估等。
评估结果将作为设计方案优化和改进的依据。
3.5 结果报告和演讲学生需要撰写设计报告和准备演讲，对设计方案进行详细的阐述和说明。
报告和演讲需要按照规定的格式要求进行，并包括设计过程、结果分析和展望等内容。
四、课程设计要求精密机械设计课程设计的具体要求如下：1.学生需选择一个真实的精密机械设计项目，并建立清晰的设计任务书；2.学生需要进行充分的调研和分析，明确项目需求和技术难点；3.学生需要按照设计规范和要求，制定详细的设计方案；4.学生需要进行设计方案的评估和改进，提出优化方案；5.学生需要撰写设计报告，并准备演讲，详细阐述设计过程与结果分析；6.学生需按时提交设计文件和报告，完成设计项目演示和答辩。
精密机械设计课程设计
精密机械设计课程设计一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握精密机械设计的基本原理和方法，培养学生分析和解决精密机械设计问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解精密机械设计的基本概念、原理和流程，掌握主要的设计方法和技巧。
2.技能目标：学生能够运用所学知识进行简单的精密机械设计，提高解决实际问题的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对精密机械设计的兴趣和热情，增强学生的创新意识和团队合作精神。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.精密机械设计的基本概念和原理：介绍精密机械设计的定义、目的和意义，讲解基本原理和流程。
2.精密机械设计的方法和技巧：讲解常用的设计方法，如计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）等，以及如何运用这些方法进行设计。
3.实例分析：分析一些典型的精密机械设计案例，让学生了解实际设计过程中可能遇到的问题和解决方法。
4.设计实践：学生分组进行设计实践，运用所学知识和技能解决实际问题。
三、教学方法为了达到本节课的教学目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解精密机械设计的基本概念、原理和流程，使学生掌握基础知识。
2.案例分析法：分析典型设计案例，让学生了解实际设计过程中的问题和解决方法。
3.实验法：学生分组进行设计实践，锻炼实际操作能力和团队协作能力。
4.讨论法：学生进行课堂讨论，激发学生的创新思维和解决问题的能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的学习资料。
2.参考书：推荐一些相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：准备相应的实验设备，确保学生能够进行实际操作。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本节课采用以下评估方式：1.平时表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习态度和实际情况。
精密机械设计课程设计心得
精密机械设计课程设计心得一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握精密机械设计的基本原理，理解并掌握机械结构、材料选择、精度计算等核心知识点。
2. 使学生能够运用所学知识，分析并解决实际精密机械设计中的问题。
3. 引导学生了解我国精密机械设计领域的发展现状及趋势。
技能目标：1. 培养学生运用CAD、CAE等软件进行精密机械设计和分析的能力。
2. 提高学生实际操作和动手能力，能独立完成精密机械装置的组装、调试和优化。
3. 培养学生的团队协作能力和沟通表达能力，能在项目中进行有效沟通和协作。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对精密机械设计学科的兴趣，培养其探究精神和创新意识。
2. 引导学生树立正确的工程伦理观念，关注精密机械设计在环保、节能等方面的社会责任。
3. 培养学生的职业素养，使其具备从事精密机械设计相关工作的信心和决心。
本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，将课程目标分解为具体的学习成果，以便后续教学设计和评估。
课程内容紧密联系课本，注重实用性，旨在提高学生的理论水平和实践能力，为我国精密机械设计领域培养高素质人才。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 精密机械设计原理：讲解精密机械设计的基本概念、原理和方法，涉及课本第1章内容。
2. 精密机械结构设计：分析精密机械结构设计的要求、步骤和注意事项，以课本第2章为例，进行详细讲解。
3. 精密机械材料选择：介绍常用精密机械材料的特点及应用，结合课本第3章内容，使学生了解材料选择的原则和方法。
4. 精密机械精度计算：讲解精度计算的基本原理，分析影响精度的因素，并以课本第4章为例，教授精度计算的方法。
5. CAD、CAE软件应用：教授CAD、CAE软件在精密机械设计中的应用，结合课本第5章内容，使学生掌握软件操作技能。
6. 精密机械装置组装与调试：讲解组装与调试的步骤、方法及注意事项，以课本第6章为例，培养学生的实际操作能力。
7. 精密机械设计项目实践：组织学生进行项目实践，运用所学知识解决实际问题，提高学生的综合应用能力。
精密机械设计基础
• 精密机械概述 • 精密机械设计基础理论 • 精密机械设计技术 • 精密机械设计实例 • 精密机械设计挑战与解决方案 • 未来精密机械设计展望
01
精密机械概述
定义与特点
定义
精密机械是指通过高精度制造和装配 技术，实现高精度运动、定位和测量 功能的机械系统。
特点
高精度、高稳定性、高可靠性、高效 率、长寿命等。
04
精密机械设计实例
微小型机械设计实例
微小型齿轮设计
微小型齿轮具有极小的模数和齿数，通常用于微型机器人、航空航天和医疗器械等领域。 设计时需考虑齿轮的几何尺寸、材料、热处理和加工工艺等方面，以确保其具有高精度、 高强度和耐磨性。
微型轴承设计
微型轴承是微小型机械中的关键元件，用于支撑旋转轴。设计时需考虑轴承的材料、尺寸 、润滑和热处理等方面，以确保其具有高精度、高稳定性和长寿命。
通过高精度模具和加工设 备，实现复杂形状和结构 的精密制造。
增材制造
利用3D打印技术，实现个 性化定制和小批量生产的 快速制造。
表面处理技术
如离子注入、化学镀等， 提高材料表面的耐磨、耐 腐蚀和抗疲劳性能。
智能化与自动化设计
01
数字化建模与仿真
利用CAD、CAE等技术进行数字 化建模和仿真分析，提高设计效 率和准确性。
动态性能优化问题
总结词
动态性能是衡量精密机械系统性能的重要指标，直接 关系到系统的稳定性和响应速度。
详细描述
动态性能优化是精密机械设计的另一个重要问题。设计 师需要关注系统的振动、稳定性和响应速度等方面，通 过优化结构设计、调整动态参数和使用阻尼材料等方法 ，提高系统的动态性能。
材料选择与处理问题
精密机械设计的基础知识
精密机械设计的基础知识引言精密机械设计是一门工程学科，主要涉及设计、制造和优化精密机械系统的原理和方法。
在现代科技的发展中，精密机械在各个领域的应用越来越广泛，如光学仪器、半导体设备、医疗器械等。
本文将介绍精密机械设计的基本概念和关键知识，帮助读者理解精密机械设计的原理和方法。
精密机械设计的定义精密机械设计是指通过合理的设计方案和优化方法，满足特定工作要求并保证高精度和稳定性的机械系统。
它需要考虑材料特性、机械结构、传动系统、控制系统等因素，以确保机械系统的性能达到预期的要求。
精密机械设计的关键要素1. 精度要求精密机械设计的一个重要方面是确定精度要求。
精度是指机械系统输出值与设计值之间的差异。
在精密机械设计中，需要根据实际应用需求来确定所需的精度水平。
不同的应用领域有不同的精度要求，例如在光学仪器中，精度通常要求达到亚微米级别。
2. 结构设计结构设计是精密机械设计的核心部分。
它涉及到确定机械系统的几何形状和尺寸。
在结构设计中，需要考虑机械件的强度、刚度、耐磨性等性能，以确保机械系统的长期稳定性和可靠性。
3. 传动系统设计传动系统设计是指选择合适的传动装置来实现机械系统的运动。
常见的传动形式包括齿轮传动、带传动、链传动等。
在传动系统设计中，需要考虑传动效率、传动精度、传动承载能力等因素，以满足精密机械系统的要求。
4. 控制系统设计控制系统设计是精密机械设计中的重要环节。
它涉及到确定合适的控制方法和控制器，以实现对机械系统运动的精确控制。
在控制系统设计中，需要考虑控制精度、响应速度、系统稳定性等因素，以确保机械系统的准确性和可靠性。
精密机械设计的优化方法为了提高精密机械系统的性能，需要采用合理的优化方法来优化设计方案。
以下是几种常见的优化方法：1. 性能参数设计通过选择适当的性能参数，可以对机械系统进行全面的性能评估。
例如，可以选择机械系统的刚度、阻尼和共振频率作为性能参数进行优化，以使机械系统的动态响应达到最优。
精密机械设计绪论
精密机械设计绪论1. 简介精密机械设计是一门以精密加工技术为基础，以满足高精度、高可靠性和高效率要求为目标的机械设计学科。
在现代工业生产中，精密机械设计在航空航天、汽车制造、电子设备等领域扮演着重要的角色。
本文将从精密机械设计的背景和发展、影响因素、设计方法等方面进行探讨，以期进一步了解精密机械设计的重要性和应用价值。
2. 背景与发展精密机械设计作为一门学科从20世纪初开始发展壮大。
随着工业化进程的不断推进和科技的飞速发展，人们对机械产品的精度要求越来越高。
精密机械设计应运而生，以满足这一需求。
传统机械设计注重的是结构的牢固和功能的实现，而精密机械设计则更注重产品的精度和稳定性。
随着现代科技的发展，精密机械设计也得到了广泛的应用。
3. 影响因素精密机械设计的精度要求高，受到多种因素的影响。
下面列举了几个主要的影响因素：3.1 材料选择材料的选择对于产品的精度和稳定性有很大的影响。
不同材料的热膨胀系数和机械性能有所不同，直接影响到产品在不同温度和力学环境下的表现。
因此，在精密机械设计中，需要根据具体需求选择合适的材料。
3.2 制造工艺制造工艺是精密机械设计的关键环节。
制造工艺的合理选择和精确控制，直接决定产品的精度和稳定性。
制造工艺包括加工设备、刀具、夹具等方面，需要综合考虑工艺的成本和效率。
3.3 环境因素环境因素对精密机械设计的影响也非常重要。
温度、湿度等环境因素都会对产品的精度和稳定性产生影响。
在设计过程中，需要考虑产品在不同环境条件下的可靠性和稳定性。
4. 设计方法精密机械设计需要采用合适的设计方法，以满足高精度要求。
以下是一些常用的设计方法：4.1 数字化设计数字化设计是精密机械设计的重要手段之一。
利用计算机辅助设计软件进行模型建立、分析和优化，可以有效提高设计的精度和效率。
4.2 模拟与实验通过模拟和实验，可以验证设计方案的可行性和精度。
模拟和实验可以帮助设计者更好地了解产品在实际使用中的性能和稳定性。
精密机械设计 第9章 精度设计
2.5
4
6
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12
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>315~400
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…
３．基本偏差系列
基本偏差是确定公差带相对零线位置的那个极限偏差， 它可以是上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。
国家标准对孔、轴分别规定了28种基本偏差，孔用大写字母A，B，…， Z，ZA，ZB，ZC表示，轴用小写字母a，b，…，z，za，zb，zc表示， 组成了孔、轴基本偏差系列 ．
几何量精度是指零件经过加工后几何参数的实际值与设计要求的 理论值相符合的程度，而它们之间的偏离程度则称为加工误差。
几何量精度
尺寸精度 形状精度 相对位置精度 表面粗糙度
误差越小则精度越高，误差越大则精度越低。 零件精度高则寿命长、可靠性好。
精度设计 公差设计 就是根据机械和仪器的功能要求，正确合理地设计机械零件的 尺寸精度、形状和位置精度以及表面粗糙度，并将其正确地标 注在零件图和装配图上。通过适当选择零部件的加工精度和装 配精度，在保证产品精度要求的前提下，使其制造成本最小。
精度设计的主要任务是确定机械各零件几何要素的公差
机械精度设计的一般步骤
1.产品精度需求分析； 2.总体精度分析 ； 3.结构精度设计计算；
机械精度设计的方法
1.类比法（经验法） 2.试验法 3.计算分析法
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精密机械设计第一章 精密机械设计的基础知识1、 什么是机械？答：一般认为它是“机器”和“机构”的总称2、 机器的基本组成要素是什么？答：机械零件3、 机器的基本组成部件是什么？答：各种机构4、 什么叫部件？答：几个零件的组合体称为部件5、 设计精密机械时应满足那些基本要求？答：1、功能要求 设计精密机械时首先应满足它的功能要求。
2、可靠性要求 要使精密机械在一定的时间内和一定的使用条件下有效的实现预期的功能，则要求其工作安全可靠，操作维修方便。
为此，零件应该具有一定的强度、刚度和振动稳定性等工作能力。
3、精度要求 精度是精密机械的一项重要技术指标，设计时必须保证机密机械正常工作时所要求的精度。
4、经济性要求 组成精密机械的零、部件能最经济的被制造出来，要求零件结构简单、节省材料、工艺性好，尽量采用标准尺寸和标准件。
5、外观要求 设计精密机械时应使其造型美观大方、色泽柔和。
6、 强度的概念是什么？答：强度是零件抵抗外载荷作用的能力。
7、 什么叫静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷答：静载荷和静应力 不随时间变化或变化缓慢的载荷和应力变载荷和变应力 随时间作周期性变化的载荷和应力名义载荷 在稳定和理想的工作条件下，作用在零件上的载荷计算载荷 考虑影响零件强度的各种因素时，将名义载荷乘以某些系数，作为计算时采用的载荷，此载荷称为计算载荷8、什么叫静应力、变应力、应力循环，应力循环的三种形式答：静载荷和静应力 不随时间变化或变化缓慢的载荷和应力变载荷和变应力 随时间作周期性变化的载荷和应力应力循环 应力作周期性变化时，一个周期所对应的应力变化称为应力循环三种形式 ①当r=-1时，称为对称循环；②当r ≠-1时，称为非对称循环；③特例r=0时称为脉动循环9、什么是疲劳极限？何为有限寿命疲劳极限阶段和无限寿命疲劳阶段？答：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，用错误！未找到引用源。
表示，0N 称为循环基数，0N N ≥区为无限寿命区，0N N ≤区为有限寿命区。
10、表示变应力的基本参数有哪些？它们之间的关系式是什么？答：平均应力错误！未找到引用源。
，max min ()m σσσ=+、应力幅度错误！未找到引用源。
，max min ()a σσσ=-、循环特性r （r=σmin/σmax ）、最大应力错误！未找到引用源。
、最小应力min σ。
错误！未找到引用源。
11、刚度的概念是什么?答：刚度是反映零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力12、改善零件强度和刚度的主要措施有哪些？答：提高零件强度：1）尽可能降低零件上的应力集中的影响，是提高零件疲劳强度的首要措施。
2）选用疲劳强度高的材料和规定能够提高材料疲劳强度的热处理方法及强化工艺。
3）提高零件的表面质量。
4）尽可能地减少或消除零件表面可能发生的初始裂纹；提高零件刚度的有效措施是改变零件的截面形状和尺寸，缩短支撑点间的距离，或采用加强筋等结构措施13、什么是误差，精度与误差的关系是什么？答：误差可概括的理解为实际值与理想值只见到额差异。
在精密机械设计中，精度的高低是用误差的大小来度量的，误差越小，则精度越高。
14、影响零件和机构特性的原始误差可归纳为哪几类？答：①设计误差（原理误差）、②工艺误差、③使用误差15、什么是标准化、系统化、通用化？答：在不同类型、不同规格的各种精密机械中，有相当多的零、部件是相同的，将这些零、部件加以标准化，并按尺寸不同加以系列化，则设计者毋须重复设计，可直接从有关手册的标准中选用。
通用化是指系列之内或跨系列的产品之间，尽量采用同一结构和尺寸的零、部件，以减少零部件种数，从而简化生产管理和获得较高的经济效益。
第七章摩擦轮传动和带传动1.摩擦轮传动的工作原理是什么？答：摩擦轮传动是利用两轮直接接触所产生的摩擦力来传递运动和动力。
2.带传动的工作原理是什么？答：当主动轮转动时，利用带与带轮接触面间产生的摩擦力来传递运动和转矩。
3.摩擦轮传动和带传动有何优缺点？答：主要优点是： 1）传动零件的结构简单，易于制造；2）传动平稳，工作时噪声很小；3）用作变速传动时，传动比调节简便；4）过载时，传动件间产生滑动，可对零件实施过载保护。
主要缺点是： 1）不能保持恒定的传动比，传动精度低； 2）不易传递较大转矩，机构不紧凑； 3）传动件工作表面磨损较快，寿命低； 4）传动效率低。
4.何为摩擦轮传动和带传动的弹性滑动和打滑？弹性滑动和打滑各是什么原因引起的？对传动的影响是什么？二者的性质有何不同？答：弹性滑动是由于材料弹性变形而产生的滑动；当它在从动轮上产生的驱动转矩小于从动轮实际阻转矩时，接触面即产生。
打滑是摩擦轮传动的非正常工作状态，经常打滑，摩擦轮表面将产生严重磨损，传动寿命降低。
滑动是由于带有弹性，且松边紧边存在拉力差所产生的，使v１> v2，不可避免。
过载打滑由于载荷过大，需要传递的圆周力超过最大摩擦力而引起。
5.带传动的类型有那些？答：传动带可分为平型带、V带、圆形带、多楔带和靠啮合传动的同步齿形带等。
6.与平带传动相比，V带传动有何特点？答：V带的摩擦力大约相当平型带的三倍，V带传递功率的能力比平型带大。
7.带传动所能传递的最大有效圆周力与那些因素有关？为什么？答：张紧力Fo，包角a，当量摩擦系数fo。
当Fo和a一定时，fo越大，Ft越大。
8.带传动时，带中所受的应力有那几种？带中所受最大应力应在何处？答：１、拉力产生的拉应力2、惯性离心力产生的拉应力3、弯曲应力σB；最大应力发生在带紧边进入小带轮处。
9.带轮的结构形式有哪些？根据什麽来选带轮的结构形式？答：实心轮、孔板式、辐板式；根据带轮直径。
10. 与一般带传动相比，同步带传动有那些特点？主要适应于何种工作场合？答：1）传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比；2）传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低； 3）传动效率高，节能效果明显； 4）维护保养方便，不需润滑，维护费用低； 5）速比范围大、具有较大的功率传递范围6）可用于长距离传动 场合：要求传动精度高，距离较远的地方第八章 齿轮传动1. 齿轮传动的主要特点是什么？缺点是什麽？答：传动比准确(稳定、精确)；结构紧凑；工作可靠；效率高；寿命长；适用范围广。
缺点：制造精度要求高；成本较高；不适用较大中心距传动。
2. 齿轮传动有那些失效形式？各是什麽原因造成的？答：1、轮齿折断：一是轮齿因短时过载或冲击过载而引起的折断，另外是齿轮在多次重复的交变应力作用下引起的疲劳折断。
2、齿面点蚀齿：面因交变应力接触导致齿面产生疲劳点蚀3、齿面胶合：在高速重载情况下工作的齿轮，由于其滑动速度大而导致瞬时温度过高，使油膜破裂而产生粘焊，从而引起的胶合称为热胶合。
在低速重载情况下，由于齿面应力过大，相对速度低，油膜不易形成，使接触处产生了局部高温而发生的胶合，称为冷胶合。
4、齿面磨损：金属微粒、灰尘、异物等落入相啮合的齿面之间5、塑性变形由于主动轮齿齿面上所受到的摩擦力背离节线，分别朝向齿顶和齿根作用，因此产生塑性变形后，齿面上节线附近就下凹；从动轮轮齿表面所受到的摩擦力则分别由齿顶及齿根朝向节线作用，产生塑性变形之后，齿面上节线附近就上凸。
3. 一般齿轮传动的设计准则是什么？答：采用接触疲劳强度和弯曲疲劳强度两种方法来确定其承载能力。
4. 闭式齿轮传动和开式齿轮传动的设计准则是什麽？说明原因。
答：1.闭式传动：HB ≤350（软齿面） 按接触疲劳强度进行设计，再按弯曲疲劳强度进行校核； HB>350（硬齿面） 按弯曲疲劳强度进行设计，再按接触疲劳强度进行校核。
2.开式传动：按弯曲疲劳强度进行设计，再将计算确定的模数增大的办法，来考虑磨损对轮齿强度削弱的影响。
5. 载荷集中系数K β和动载荷系数Kv 各影响因素的主要内容是什麽？答：载荷集中系数K β ：1、齿轮相对于轴承的位置2、齿宽系数d 1/b d Φ= 3、轴承的刚度4、轴承的长度与其直径的比值。
动载荷系数Kv ：1、齿轮的制造精度2、圆周速度。
6. 齿宽系数Φd 的定义及选择原则？答：d 1/b d Φ=；齿轮在支承间布置情况和齿面硬度综合选择。
7. 一对相啮合的大小齿轮，其齿轮的接触应力是否相等？齿根弯曲应力是否相等？答：是；否8. 一般用途的齿轮传动规定的标准压力角为多少？答：20°9. 斜齿轮传动有何特点？螺旋角β应如何确定？答：同时啮合的齿数较多，重合度比直齿轮大，与直齿轮相比传动平稳，承载能力较高，适用于高速重载，且冲击和噪声小。
螺旋角β：考虑重合度和轴向力，一般单斜齿轮传动中，在中心距、齿距、模数等确定下，常用β= 8°~ 15。
第九章 螺旋传动1． 什么叫螺旋传动？答：螺旋传动就是利用螺杆与螺母的相对运动,将旋转运动变为直线运动。
2． 滑动螺旋传动的主要优缺点是什么？主要传动型式是什么？答：主要优缺点：1）降速传动比大2）具有增力作用3）能自锁4）效率低、磨损快。
主要传动型式：1）螺母固定，螺杆转动并移动2）螺杆转动，螺母移动。
3）差动螺旋传动3．影响螺旋传动精度的因素有那些？其中最主要的因素是什么？如何提高螺旋传动精度？答：（一）螺纹参数误差：包括螺距误差、中径误差和牙型半角误差（二）螺杆轴向窜动误差（三）偏斜误差（四）温度误差最主要因素：螺杆的螺距误差提高螺旋传动精度：采用螺距误差校正装置；提高制造精度：采用某些结构措施4．何谓螺旋传动的空回误差？消除空回方法的基本原则是什么？答：空回：当螺旋机构中存在间隙，若螺杆的转动方向改变，螺母不能立即产生反向运动，只有螺杆转动某一角度后，才能使螺母开始反向运动，这种现象称为空回。
消除空回方法的基本原则：就是在保证螺旋副相对运动要求的前提下，消除螺杆与螺母之间的间隙。
常见的方法：1、利用单向作用力2、利用调整螺母3、利用塑料螺母消除空回。
5．滚珠螺旋传动由那几个部分组成？答：滚珠螺旋传动是由螺杆、螺母、滚珠和滚珠循环返回装置四部分组成。
6．滚珠螺旋传动有那些主要优点？多用于何种场合？答:1）传动效率高，一般可达90%以上，约为滑动螺旋传动效率的三倍。
2）传动精度高。
3）具有传动的可逆性，但不能自锁。
4）但使用寿命长，维护简单。
适用场合：伺服控制系统，以及要求传动效率、精度高的场合。
第十章轴、联轴器、离合器1.轴的功能是什么？按照所受的载荷和应力的不同，轴可分为几种类型？又各有何特点？答：功用：轴是机器中的重要零件之一，支撑旋转零件，传递运动和动力。
转轴：既传递转矩又承受弯矩；传动轴：只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小；心轴：只承受弯矩。
2.轴设计的主要内容是什么？答：轴的设计包括选定轴的材料、确定结构、计算强度和刚度，对于高速运转的轴，有时还要计算振动稳定性，并绘制轴的零件工作图。