精密仪器总体设计ppt课件
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7
2.2 设计任务分析
设计任务分析，即详细了解设计任务的各 种要求，弄清楚设计任务对仪器设计提出的各 项指标，并且根据总体设计的基本原则，逐一 地进行分析研究。
8
2.2 设计任务分析 1.使用要求
要求精密仪器在一定的工作范围内能有效的 实现预期的功能，并在一定的使用期内不丧失原 有功能。
9
2.2 设计任务分析 2.仪器精度（不确定度） ① 仪器精度是一项重要的技术指标。 ② 精度要求不同，导致实现的原理不同，价格差别 很大。
14
2.2 设计任务分析 7*.被测参数的特点
被测参数的定义，被测参数的精度要求，被测 参数的数字范围，被测参数的性质（单值参数、复 合参数），被测参数的状态（瞬态量、稳态量、动 态量、静态量）等等。
15
2.2 设计任务分析 8*.国际国内市场
了解国内外同类产品的类型、原理、技术水平、 特点、价格、市场占有率、市场反应。
成设计工作所需要的技术指标。
22
2.3 主要参数与技术指标 ——确定方法
2.根据测量（加工）对象的主要尺寸确定主要参 数和技术指标
23
2.3 主要参数与技术指标 ——确定方法
3.根据测量（加工）精度确定主要参数和技术指标
例：光学灵敏杠杆 瞄准误差：
24
2.3 主要参数与技术指标 ——确定方法
3.根据测量（加工）精度确定主要参数和技术指标
题，即进行信息的获取方式及传输方式的选择。 比如同类传感器：电感型的线性好、抗干扰能
力强；电容型的灵敏度高、动态性能好但是抗干扰 能力差等等。
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2.2 设计任务分析
11*.提高仪器精度的技术措施，即仪器的若干设计原 则和设计原理 在精密仪器设计的长期实践中，形成了一些带 有普遍性的或者在一定场合下带有普遍性的设计原 则和设计原理。在进行仪器设计过程中遵循和适当 运用这些原则和原理会使得设计的仪器更可靠，风 险更低。
12
2.2 设计任务分析
5.工作环境 仪器在什么条件下使用？ 在室外、室内、计
量环境；在线测量、离线测量；间断工作、连续 工作；仪器的工作环境（工作温度的变动范围、 湿度、振动情况、灰尘和污垢情况、外界干扰等 等）。 • 防尘、防油、防腐； • 隔振、恒温、恒湿。
Biblioteka Baidu13
2.2 设计任务分析 6.安全保护 特殊环境：高压、放射性物质、有毒气体； 功能要求：过载装置、互锁保险装置、行程限位。
通过查找资料、收集产品样本、现场调查等途 径对国外同类产品进行深入了解和分析。
16
2.2 设计任务分析 9*.仪器制造厂家的有关情况
设计能力和加工水平完全不是一回事，不能光 埋头设计，忽略了企业的加工能力，在设计时，不 合时宜的加入一些厂家达不到的加工要求。
17
2.2 设计任务分析
10*.信号转换原理选择 这是进行仪器设计总体考虑时，首先遇到的问
例：三坐标测量机
25
2.3 主要参数与技术指标 ——确定方法
3.根据测量（加工）精度确定主要参数和技术指标
26
2.3 主要参数与技术指标 ——确定方法
3.根据测量（加工）精度确定主要参数和技术指标
27
2.3 主要参数与技术指标 ——确定方法
4.根据设备或仪器中的薄弱环节确定主要参数和技 术指标。
总体布局、精度分析等）； • 经济成本评价。
5
2.1 设计方法概述 ——新产品设计试制过程
5.新产品设计试制过程 • 计划阶段； • 总体设计阶段； • 零部件设计阶段； • 技术文件编制阶段； • 样机试制及实验阶段； • 投产阶段。
6
2.1 设计方法概述 ——新产品设计试制过程
6.设计方法理论 • 系统工程理论 • 优化设计理论 • 可靠性设计理论 • 计算机辅助设计
第2章 精密仪器总体设计
1
设计方法概述
2
设计任务分析
3
主要参数与技术指标
4
总体方案的制定
1
2.1 设计方法概述 ——新产品设计试制过程
1.设计类型——创新设计
采用新的方案原理。
2
2.1 设计方法概述 ——新产品设计试制过程
2.设计类型——适应性设计
iphone1
iphone5
对系统、部件进行重新的设计。
10
2.2 设计任务分析
3.生产批量 生产批量由市场决定，应该根据生产批量大小设
计相应的产品结构。 大批量：尽量采用专用机床和专用工夹具，零件
结构尽量简单，采用系列化、通用化、标准化的 零件。 小批量：采用通用机床加工，毛坯尽量少采用铸 压件。
11
2.2 设计任务分析 4.生产效率 自动化程度越高生产效率越高，但是有可能 提高生产成本。
5.根据系列化要求确定主要参数和技术指标。 如：工业机器人根据作业任务的需求，形成系列 化产品。
28
2.3 主要参数与技术指标 ——确定方法
6.根据产品可靠性与成本的要求确定主要参数和技 术指标
29
2.4 总体方案的制定 ——基本设计原则
1.阿贝原则
1890年，阿贝对量仪设计提出了一个指 导性原则：
19
2.3 主要参数与技术指标 ——内容
参数：精度参数、尺寸参数、运动参数、动力参 数
指标：是用来说明一台精密仪器性能和功用的具 体数据，它既是设计的基本依据、又是检验成品 质量的基本依据。
20
2.3 主要参数与技术指标 ——内容
例如：三坐标测量机的参数与性能指标
主要型号 测量行程（mm) 全机尺寸（mm) 机台厚度（mm) 机台承重（kg) 机台重量（kg) 测量精度（μm) 软件 控制系统
驱动系统
使用环境
保修期
CMF594 500×900×400 1670×1050×2240
230
600
1200
3+L/300
3D-DMIS 双计算机式集成控制系统
DC直流伺服电机，齿形带传 动
电源供给：110V～ 220V±10% 50/60HZ
1年
21
2.3 主要参数与技术指标 ——确定方法
1.根据设备的用途确定主要参数和技术指标 设计者常常需要将使用者的使用要求转换
3
2.1 设计方法概述 ——新产品设计试制过程
3.设计类型——变型设计
只改动尺寸大小或结构布局，形成系列产品。
4
2.1 设计方法概述 ——新产品设计试制过程
4.技术文件 • 设计任务书； • 光学、电器、气动、液压等原理图，机械运动简
图； • 总装配图、部件装配图、明细表； • 总体设计报告（包括方案分析比较、设计原理、
2.2 设计任务分析
设计任务分析，即详细了解设计任务的各 种要求，弄清楚设计任务对仪器设计提出的各 项指标，并且根据总体设计的基本原则，逐一 地进行分析研究。
8
2.2 设计任务分析 1.使用要求
要求精密仪器在一定的工作范围内能有效的 实现预期的功能，并在一定的使用期内不丧失原 有功能。
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2.2 设计任务分析 2.仪器精度（不确定度） ① 仪器精度是一项重要的技术指标。 ② 精度要求不同，导致实现的原理不同，价格差别 很大。
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2.2 设计任务分析 7*.被测参数的特点
被测参数的定义，被测参数的精度要求，被测 参数的数字范围，被测参数的性质（单值参数、复 合参数），被测参数的状态（瞬态量、稳态量、动 态量、静态量）等等。
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2.2 设计任务分析 8*.国际国内市场
了解国内外同类产品的类型、原理、技术水平、 特点、价格、市场占有率、市场反应。
成设计工作所需要的技术指标。
22
2.3 主要参数与技术指标 ——确定方法
2.根据测量（加工）对象的主要尺寸确定主要参 数和技术指标
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2.3 主要参数与技术指标 ——确定方法
3.根据测量（加工）精度确定主要参数和技术指标
例：光学灵敏杠杆 瞄准误差：
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2.3 主要参数与技术指标 ——确定方法
3.根据测量（加工）精度确定主要参数和技术指标
题，即进行信息的获取方式及传输方式的选择。 比如同类传感器：电感型的线性好、抗干扰能
力强；电容型的灵敏度高、动态性能好但是抗干扰 能力差等等。
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2.2 设计任务分析
11*.提高仪器精度的技术措施，即仪器的若干设计原 则和设计原理 在精密仪器设计的长期实践中，形成了一些带 有普遍性的或者在一定场合下带有普遍性的设计原 则和设计原理。在进行仪器设计过程中遵循和适当 运用这些原则和原理会使得设计的仪器更可靠，风 险更低。
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2.2 设计任务分析
5.工作环境 仪器在什么条件下使用？ 在室外、室内、计
量环境；在线测量、离线测量；间断工作、连续 工作；仪器的工作环境（工作温度的变动范围、 湿度、振动情况、灰尘和污垢情况、外界干扰等 等）。 • 防尘、防油、防腐； • 隔振、恒温、恒湿。
Biblioteka Baidu13
2.2 设计任务分析 6.安全保护 特殊环境：高压、放射性物质、有毒气体； 功能要求：过载装置、互锁保险装置、行程限位。
通过查找资料、收集产品样本、现场调查等途 径对国外同类产品进行深入了解和分析。
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2.2 设计任务分析 9*.仪器制造厂家的有关情况
设计能力和加工水平完全不是一回事，不能光 埋头设计，忽略了企业的加工能力，在设计时，不 合时宜的加入一些厂家达不到的加工要求。
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2.2 设计任务分析
10*.信号转换原理选择 这是进行仪器设计总体考虑时，首先遇到的问
例：三坐标测量机
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2.3 主要参数与技术指标 ——确定方法
3.根据测量（加工）精度确定主要参数和技术指标
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2.3 主要参数与技术指标 ——确定方法
3.根据测量（加工）精度确定主要参数和技术指标
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2.3 主要参数与技术指标 ——确定方法
4.根据设备或仪器中的薄弱环节确定主要参数和技 术指标。
总体布局、精度分析等）； • 经济成本评价。
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2.1 设计方法概述 ——新产品设计试制过程
5.新产品设计试制过程 • 计划阶段； • 总体设计阶段； • 零部件设计阶段； • 技术文件编制阶段； • 样机试制及实验阶段； • 投产阶段。
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2.1 设计方法概述 ——新产品设计试制过程
6.设计方法理论 • 系统工程理论 • 优化设计理论 • 可靠性设计理论 • 计算机辅助设计
第2章 精密仪器总体设计
1
设计方法概述
2
设计任务分析
3
主要参数与技术指标
4
总体方案的制定
1
2.1 设计方法概述 ——新产品设计试制过程
1.设计类型——创新设计
采用新的方案原理。
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2.1 设计方法概述 ——新产品设计试制过程
2.设计类型——适应性设计
iphone1
iphone5
对系统、部件进行重新的设计。
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2.2 设计任务分析
3.生产批量 生产批量由市场决定，应该根据生产批量大小设
计相应的产品结构。 大批量：尽量采用专用机床和专用工夹具，零件
结构尽量简单，采用系列化、通用化、标准化的 零件。 小批量：采用通用机床加工，毛坯尽量少采用铸 压件。
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2.2 设计任务分析 4.生产效率 自动化程度越高生产效率越高，但是有可能 提高生产成本。
5.根据系列化要求确定主要参数和技术指标。 如：工业机器人根据作业任务的需求，形成系列 化产品。
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2.3 主要参数与技术指标 ——确定方法
6.根据产品可靠性与成本的要求确定主要参数和技 术指标
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2.4 总体方案的制定 ——基本设计原则
1.阿贝原则
1890年，阿贝对量仪设计提出了一个指 导性原则：
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2.3 主要参数与技术指标 ——内容
参数：精度参数、尺寸参数、运动参数、动力参 数
指标：是用来说明一台精密仪器性能和功用的具 体数据，它既是设计的基本依据、又是检验成品 质量的基本依据。
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2.3 主要参数与技术指标 ——内容
例如：三坐标测量机的参数与性能指标
主要型号 测量行程（mm) 全机尺寸（mm) 机台厚度（mm) 机台承重（kg) 机台重量（kg) 测量精度（μm) 软件 控制系统
驱动系统
使用环境
保修期
CMF594 500×900×400 1670×1050×2240
230
600
1200
3+L/300
3D-DMIS 双计算机式集成控制系统
DC直流伺服电机，齿形带传 动
电源供给：110V～ 220V±10% 50/60HZ
1年
21
2.3 主要参数与技术指标 ——确定方法
1.根据设备的用途确定主要参数和技术指标 设计者常常需要将使用者的使用要求转换
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2.1 设计方法概述 ——新产品设计试制过程
3.设计类型——变型设计
只改动尺寸大小或结构布局，形成系列产品。
4
2.1 设计方法概述 ——新产品设计试制过程
4.技术文件 • 设计任务书； • 光学、电器、气动、液压等原理图，机械运动简
图； • 总装配图、部件装配图、明细表； • 总体设计报告（包括方案分析比较、设计原理、