精密机械设计
精密机械设计
第四节凸轮轮 廓设计
5 第五节凸轮机
构基本尺寸的 确定
第一节齿轮机构的类 型
第二节齿廓啮合基本 定律
第三节渐开线直齿圆 柱齿轮各部分的名称 及参数
第四节渐开线标准齿 轮的啮合
第五节渐开线 1
标准齿轮的正 确啮合条件和 连续传动条件
2
第六节渐开线 齿轮的加工
3 第七节渐开线
标准齿轮的根 切与变位
4
第八节齿轮的 结构式
5
第九节其他形 式的齿轮机构
第一节齿轮传动的主 要类型
第二节常用材料及热 处理
第三节齿轮传动受力 分析
第四节齿轮强度校核
1
第五节多级齿 轮传动
2
第六节传动比 的选择和分配
3
第七节齿轮传 动链的设计
4
第八节齿轮传 动误差分析
5
第九节谐波齿 轮传动简介
第一节轴的设计
第二节轴的承载能力 计算
第三节轴的结构设计 第四节支承与轴系
第五节滑动轴承 第六节滚动轴承
第七节精密轴系
第八节联轴器及离合 器
作者介绍
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读书笔记
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精彩摘录
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目录分析
第二节平面机构的 运动简图
第一节机构的组成
第三节平面机构的 自由度
第四节平面机 构的速度瞬心
第五节平面机 构的高副低代 和组成原理
第二节平面四杆机 构的基本特性
第一节平面四杆机 构的类型
第三节平面四杆机 构的设计
1
第一节凸轮机 构的类型
精密机械设计与开发程序
精密机械设计与开发程序引言精密机械设计与开发程序是一种为精密机械设计和开发而开发的专用程序。
它结合了机械工程和计算机科学的知识，旨在提高精密机械设计的效率和精度。
本文将介绍精密机械设计与开发程序的一般概念、设计原则、功能和应用。
一般概念精密机械设计与开发程序是一种基于计算机的工具，用于协助工程师进行精密机械设计和开发。
它可以提供一系列设计工具和模块，帮助工程师完成从概念到制造的全过程。
精密机械设计与开发程序通常具有良好的用户界面和数据处理能力，能够与其他设计软件进行集成。
精密机械设计与开发程序的设计原则包括以下几个方面：界面友好精密机械设计与开发程序应该具有友好的用户界面，使得工程师能够快速上手并进行操作。
它应该提供简洁明了的操作指南和提示，帮助用户高效地使用该程序。
数据处理能力精密机械设计与开发程序应该具有较强的数据处理能力，能够处理大量复杂的设计数据。
它应该提供高效的数据输入、编辑、存储和输出功能，保证设计数据的准确性和可靠性。
精密机械设计与开发程序应该能够与其他设计软件进行集成，实现设计数据的共享和协同工作。
它应该支持与CAD、CAE和CAM软件的无缝对接，提高设计效率和精度。
功能精密机械设计与开发程序通常包含以下主要功能：3D建模精密机械设计与开发程序应该具有强大的三维建模功能，能够快速创建和编辑复杂的机械模型。
它应该提供各种建模工具和操作方式，支持实时渲染和动画效果，方便工程师进行设计和评估。
精密机械设计与开发程序应该提供全面的零件库管理功能，方便工程师查找和使用标准零件。
它应该具有零件分类、检索和替换功能，减少设计过程中的重复工作和错误。
强大的仿真分析精密机械设计与开发程序应该具有强大的仿真分析功能，能够模拟和评估机械系统的性能。
它应该支持静态和动态分析，包括应力分析、流体分析、热分析等，帮助工程师优化设计方案。
制造准备精密机械设计与开发程序应该具有制造准备功能，能够生成产品的设计和加工文件。
2023大学_精密机械设计(庞振基黄其圣著)课后答案
2023精密机械设计(庞振基黄其圣著)课后答案精密机械设计(庞振基黄其圣著)内容简介前言基本物理量符号表绪论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思考题及习题第二章工程材料和热处理第一节概述第二节金属材料的力学性能第三节常用的工程材料第四节钢的热处理第五节表面精饰第六节材料的选用原则思考题及习题第三章零件的几何精度第一节概述第二节极限与配合的基本术语和定义第三节光滑圆柱件的极限与配合及其选择第四节形状与位置公差及其选择第五节表面粗糙度及其选择思考题及习题第四章平面机构的结构分析第一节概述第二节运动副及其分类第三节平面机构的运动简图第四节平面机构的自由度第五节平面机构的组成原理和结构分析思考题及习题第五章平面连杆机构第一节概述第二节铰链四杆机构的基本型式及其演化第三节平面四杆机构曲柄存在的条件和几个基本概念第四节平面四杆机构的设计思考题及习题第六章凸轮机构第一节概述第二节从动件常用运动规律第三节图解法设计平面凸轮轮廓第四节解析法设计平面凸轮轮廓第五节凸轮机构基本尺寸的确定思考题及习题第七章摩擦轮传动和带传动第一节概述第二节磨擦轮传动第三节磨擦无级变速器第四节带传动第五节同步带传动第六节其它带传动简介思考题及习题第八章齿轮传动第一节概述第二节齿廓啮合基本定律第三节渐开线齿廓曲线第四节渐开线齿轮各部分的名称、符号和几何尺寸的计算第五节渐开线直齿圆柱齿轮传动第六节渐开线齿廓的切制原理、根切和最少齿数第七节变位齿轮第八节斜齿圆柱齿轮传动第九节齿轮传动的失效形式和材料第十节圆柱齿轮传动的强度计算第十一节圆锥齿轮传动第十二节蜗杆传动第十三节轮系第十四节齿轮传动精度第十五节齿轮传动的空回第十六节齿轮传动链的设计思考题及习题第九章螺旋传动第一节概述第二节滑动螺旋传动第三节滚珠螺旋传动第四节静压螺旋传动简介思考题及习题第十章轴、联轴器、离合器第一节概述第二节轴第三节联轴器第四节离合器思考题及习题第十一章支承第一节概述第二节滑动摩擦支承第三节滚动摩擦支承第四节弹性摩擦支承第五节流体摩擦支承及其它形式支承第六节精密轴承思考题及习题第十二章直线运动导轨第一节概述第二节滑动摩擦导轨第三节滚动摩擦导轨第四节弹性摩擦导轨第五节静压导轨简介思考题及习题第十三章弹性元件第一节概述第二节弹性元件的基本特性第三节螺旋弹簧第四节游丝第五节片簧第六节热双金属弹簧第七节其它弹性元件简介思考题及习题第十四章联接第一节概述第二节机械零件的联接第三节机械零件与光学零件的联接思考题及习题第十五章仪器常用装置第一节概述第二节微动装置第三节锁紧装置第四节示数装置第五节隔振器思考题及习题第十六章机械的计算机辅助设计第一节概述第二节计算机辅助设计系统的原理与构成第三节表格和线图的处理第四节机械优化设计第五节设计举例思考题及习题参考文献精密机械设计(庞振基黄其圣著)目录本书对精密机械及仪器仪表中常用机构和零部件的工作原理、适用范围、结构、设计计算方法，以及工程材料、零件几何精度的基础知识等诸方面均作了较为详细的阐述。
精密机械设计课程设计报告
1、题目设计某一带式运输机用一级直齿圆柱齿轮减速器.运输机二班制、连续工作,单向运转,载荷平稳，室内工作，有粉尘。
减速器小批量生产，使用期限10年，运输带速度允差±5％.室内环境最高温度：35℃;动力来源：三相交流380/220伏；卷筒效率：0。
96。
2、参考方案（1)V带传动和一级闭式齿轮传动（2)一级闭式齿轮传动和链传动（3）两级齿轮传动3、原始数据4、其他原始条件（1)工作情况：二班制、连续工作，单向运转，载荷平稳,室内工作，有粉尘。
(2）使用期限：10年，大修期三年,每年工作300天.（3）生产批量：小批量生产。
（4）工厂能力：中等规模机械厂，可加工7～8级精度齿轮。
(5)动力来源：三相交流（220V/380V）电源。
（6）允许误差：允许输送带速度误差5%。
一、 传动装置的总体设计1、 确定传动方案本次设计选用的带式输送机的机械传动装置方案为V 带传动和一级闭式齿轮传动,其传动装置见下图。
图1 带式输送机的传动装置示意图F:运输带拉力； V ：运输带速度； D:卷筒直径2、 选择电动机（1） 选择电动机的类型按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压380V ，Y 系列。
（2） 选择电动机的额定功率① 带式输送机的性能参数选用表1的第 6组数据,即： 输送带工作拉力F/N输送带工作速度v/m ·s -1卷筒直径D/mm29001。
3 300表一工作机所需功率为:kW k Fv w 77.3s 1.3m N 9.2P -1=⋅⨯==②从电动机到工作机的传动总效率为:212345ηηηηηη=其中1η、2η、3η、4η、5η分别为V 带传动、齿轮传动、滚动轴承、弹性套柱销联轴器和滚筒的效率,查取《机械基础》P 459的附录 3 选取1η=0。
95 、2η=0.97(8级精度）、3η=0。
99（球轴承）、4η=0.995、5η=0.96故22123450.950.970.990.9950.960.8609664143520.862ηηηηηη==⨯⨯⨯⨯=≈③ 电动机所需功率为kW kWP wd 374.4862.077.3P ===η又因为电动机的额定功率ed d P P ≥查《电机型号大全》，选取电动机的额定功率为5.5kW,满足电动机的额定功率 d ed P P ≥。
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。
精密机械设计绪论
积累引起的误差
测
控 技 术
• 精确度：系统误差和随机误差两者的综合 反映
与
仪
器
精
密 • 精度鉴定法－测量
机 械
• 测量方法：
与
仪 器 设
• 尺子、 卡尺、螺旋测微仪、激光测微仪， 显微镜、隧道显微镜----
计
• 测量精度
1. 微米级：µm
测 控
2. 纳米级：nm
技
术
与
仪
器
精 精密机械实例
密
机
械 与
机
械 与
• 尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红血球。
仪
器 • 尺寸为7mm×7mm×2mm的微型泵流量可达
设
250μl/min能开动汽车。
计
• 在磁场中飞行的机器蝴蝶
测 • 集微型速度计、微型陀螺和信号处理系统为一体的微
控
型惯性组合(MIMU)。
技
术
与
仪
器
精
密 • 德国创造了LIGA工艺，制成了悬臂梁、执行机构以及
清华纳型卫星外观图
mems
精 密
微机械陀螺仪(Microgyroscope)
机
械
与
仪
器
设
计
测
控
微机械陀螺仪结构
技
术
基于微机械加工工艺和集成电路工艺
与
仪
体积小、重量轻、功耗小、成本低、
器 易集成、过载能力强、可靠性高
可大批量生产。
微机械陀螺仪样机
精 密 目前已有大量的微型机械或微型系统被研究出来，例如：
• 研究内容——
✓ 介绍精密机械仪器、仪表中常用机构
（如常见的机构有带传动机构、链传动构、齿轮机构、
精密机械设计习题答案
精密机械设计习题答案精密机械设计习题答案在精密机械设计中，习题是我们提高技能和理解能力的重要方式。
通过解答习题，我们可以加深对机械设计原理的理解，培养解决问题的能力。
在这篇文章中，我将为您提供一些精密机械设计习题的答案，希望能够帮助您更好地掌握这一领域的知识。
1. 问题：如何设计一个精密的齿轮传动系统？答案：设计精密齿轮传动系统需要考虑许多因素，包括齿轮的模数、齿轮的齿数、齿轮的硬度等。
首先，我们需要选择合适的材料，如高强度合金钢或硬质合金。
然后，根据传动比和载荷要求，计算出齿轮的模数和齿数。
接下来，进行齿轮的绘制和加工，确保齿轮的精度和表面质量。
最后，进行齿轮的装配和调试，确保传动系统的稳定性和精度。
2. 问题：如何设计一个高精度的直线导轨系统？答案：设计高精度直线导轨系统需要考虑导轨的材料、导轨的精度和导轨的润滑等因素。
首先，我们需要选择高硬度和高耐磨性的材料，如硬质铝合金或工具钢。
然后，根据导轨的长度和载荷要求，计算出导轨的精度和尺寸。
接下来，进行导轨的制造和加工，确保导轨的平整度和表面质量。
最后，进行导轨的润滑和调试，确保导轨系统的稳定性和精度。
3. 问题：如何设计一个高精度的光学仪器？答案：设计高精度光学仪器需要考虑光学元件的选择、光路的设计和光学系统的调试等因素。
首先，我们需要选择高质量的光学元件，如高透射率的镜片和透镜。
然后，根据光学系统的要求，设计出合适的光路，包括准直、聚焦和成像等过程。
接下来，进行光学元件的安装和调试，确保光学系统的稳定性和精度。
最后，进行光学仪器的性能测试和校准，确保其满足实际应用的要求。
4. 问题：如何设计一个高精度的测量仪器？答案：设计高精度测量仪器需要考虑测量原理、传感器的选择和测量系统的调试等因素。
首先，我们需要选择合适的测量原理，如激光测距、电阻测量或光学测量等。
然后，根据测量要求，选择合适的传感器，如激光传感器、压力传感器或光学传感器等。
接下来，进行测量系统的设计和调试，确保测量系统的稳定性和精度。
精密机械设计基础第1讲精密机械设计概论
试制
小批生
投
试验
产试销
产
样 机 评 价 改
考核 工艺 性收 集用 户意
产 品 销 售
进
见
精密机械设计基础第1讲精密机械设 计概论
1.2 精密机械设计的基本要求及设计程序
2、机械零件设计的一般步骤
1）建立零件的受力模型，确定零件的计算载荷 2）选择零件的类型与结构； 3）选择零件的材料； 4）按可能的失效形式确定零件的计算准则，并确定零件的
精密机械设计基础第1讲 精密机械设计概论
2020/11/30
精密机械设计基础第1讲精密机械设 计概论
第一讲 精密机械设计概论
内容提示
本课程的性质和任务 精密机械设计的基本要求及设计程序 精密机械设计的最新进展
精密机械设计基础第1讲精密机械设 计概论
1.1 本课程的性质和任务
一、本课程的研究对象
精密机械设计基础第1讲精密机械设 计概论
参考书目：
（1）精密机械设计，徐峰、李庆祥等著 北京：清华大 学出版社2005 （2）天津大学精品课程网站:
/jmjx/index.htm
精密机械设计基础第1讲精密机械设 计概论
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
一、精密机械设计的基本要求
1、对机械设计的要求
a) 对机器使用功能方面的要求； b)对机器经济性的要求； c) 设备外观、环保等。 2、对机械零件设计的基本要求 a) 在预定工作期限内正常、可靠地工作，保证机器的各种
功能； b)要尽量降低零件的生产、制造成本 c) 精度要求。
精密机械设计基础第1讲精密机械设 计概论
主要是研究精密机械中常用机构和常用的零件和部 件。从机构分析、工作能力、精度和结构等方面来研 究这些机构和零、部件，并介绍其工作原理、特点、 应用范围、选型、材料、精度以及设计计算的一般原 则和方法。
精密机械设计基础知识
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
一、强度
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）载荷和应力
（三）零件的表面强度
1. 表面接触强度
Fn
H
(1 1)
Fn
B
1 (1 12
2 1 22
)
H
E1
E2
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。
思考：疲劳点蚀对零件有何影响？
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
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
工艺性良好的结构和零件： • 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.
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证易于装配、维修和检 验。 在结构中应尽量采用已掌握并生产过的零部件， 尽量选用标准件。同一结构中尽量采用相同零 件。 应使零部件具有互换性，在精度要求较高的情 况下，可设有调整环节，尽可能不采用选配。
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
精密机械设计基础详解
用当量荷载评价——F′（ M′）
即产生单位变形所承受的外力(外力矩)
例：悬臂梁刚度评价
L
F
b
h
F'
F
3 EI a L3
Ebh3 4 L3
(N/mm)
20/04
2. 振动稳定性 精密机械系统中运动引起的振动对传
动精度有直接影响，结构固有频率计算：
固有频率： n
F' K m
式中：F′——相当荷载 m —— 系统质量 K —— 弹性系数
20/08
2. 特性误差 零件实际特性与理想特性之间的差异。
影响互换性的因素除尺寸、形状外，还 包括机械性能、物理化学性能。
例：机械零件可能出现的特性误差
●片簧承载时有挠度误差（材质影响） ●导轨表面硬度不足（热处理） ●发动机汽缸连杆之间质量超差（工艺） ●陀螺仪质心位置误差（工艺）
20/09
四. 机构的误差 机构误差是零件误差、装配误差之和，属于
上次课主要内容：
1.精密机械系统的基本组成 2.精密机械设计的基本要求 3.常规工作机分类及用途 4.设备生产效率分析
●单机生产 ●多工位周期位移生产线 ●连续位移生产线
普通机械设计 精密机械设计
相关思考：成本、性价比、生产规模
20/01
§1.4 精密机械设计基础知识
一. 总体方案设计 方案设计的优劣直接影响产品开发的结果。
主动件曲柄转动角度达到理想时，从动件
滑块的始点、终点都相对理想点有误差。
曲
柄
终点位置误差 始点位置误差
滑
块
机
构
20/11
位置误差评价：
主动转角：Δα=α1-α0源自从动件初始位置误差：Δ0=OB0′-OB0
绪论及第一章精密机械设计的基础知识
第二节
零件的工作能力及其计算
一、强度——零件抵抗外载荷作用的能力
零件的强度不足时，将发生断裂或产生塑性变形 1、静应力下的强度
简单应力：
max
[ ]
[ ]
lim
max [ ]
S
[ ]
lim
S
S
lim
或
S
lim
[S ]
[S ]
或 EX 0 1 0 ... 0 10 0 .4
则 EX 0 0 . 7 1 0 . 2 2 0 . 1 0 . 4
半导体精密机械设计案例
半导体精密机械设计案例今天咱就来讲讲一个半导体精密机械设计的有趣案例哈。
就说有这么一家半导体工厂，他们要设计一款新的芯片制造设备，这可不得了，那精度要求高得就跟让你用绣花针在米粒上刻字似的。
咱先来说说这设备的机械结构哈。
设计团队就像一群超级工匠，为了保证芯片制造过程中那超高的精度，他们把这设备的框架设计得就跟钢铁堡垒一样结实。
为啥呢？因为这设备在运行的时候，哪怕有一点点晃动，那芯片的制造精度就全完了，就好比你画画的时候手一抖，那画出来的就不知道是啥玩意儿了。
然后呢，这设备里有个传送芯片的小轨道，那设计得更是精妙。
这轨道的表面光滑得就像镜子一样，芯片在上面跑的时候，那感觉就像坐滑梯似的顺畅。
而且啊，为了能让芯片准确地停在该停的位置，这轨道还配备了超级精准的定位装置，误差小得简直可以忽略不计，就好比你打靶，每次都能正中靶心。
再讲讲这设备的驱动系统。
一般的驱动系统哪够啊，他们专门研发了一套超精密的电机驱动系统。
这电机转起来的时候，那速度又快又稳，就像运动员在跑道上匀速冲刺一样。
而且啊，这电机还能根据芯片制造的不同阶段，随时调整转速和扭矩，就跟汽车能根据路况自动换挡似的，灵活得很。
还有啊，这设备的散热系统也不能马虎。
因为在芯片制造过程中，会产生大量的热量，要是不及时散出去，那设备就跟发烧的病人一样，性能肯定会受影响。
所以呢，设计团队给这设备装了一套强大的散热系统，就像给它装了个超级大的空调，不管它工作多辛苦，都能保持“冷静”。
最后说说这设备的控制系统。
这就好比是设备的大脑，得聪明又灵活。
设计团队给它配备了一套先进的智能控制系统，能实时监测设备的各项参数，一旦发现有啥不对劲的地方，立马就能调整过来。
这就好比你开车的时候，仪表盘上的各种指示灯会告诉你车的状况，你能根据这些信息及时处理一样。
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。
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日常生活生产中我们经常要利用和接触许多机器，如缝纫机、 洗衣机、复印机、各种机床（machine tool）、汽车、手表等等。
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内燃机
（1）活塞下行，进气阀开启，混合气体进入汽缸；
（2）活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩，在顶部点火燃烧；
（3）高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭；
（4）活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。
重庆大学专用
循环运动的结果， 使曲轴输出连续 的旋转运动
作者： 潘存云教授
内燃机的工作过程：
重庆大学专用 作者： 潘存云教授
2、工件自动载送装置分析
工件 定爪 动爪
档块
滑杆
1）含带传动机构、蜗 杆传动、凸轮机构、 连杆机构等。 2）滑杆左移时，夹持 器将工件夹住。
装配夹具 工件载送器
潘存云教授研制
蜗杆传动 连杆机构
带传动
凸轮机构 电动机
3）滑杆带着工件右移 时，夹持器动爪受挡 块的压迫将工件松开， 工件落入载送器被传 送到下一道工序。
重庆大学专用
作者： 潘存云教授
二、机械实例
从上可知机器的种类繁多，结构、性能 8 和用途等各不相同，但都具有相同的基本特 7 征可寻。
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潘存云教授研制
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1、典型机器（内燃机）的分析： 1）内燃机组成： 汽 缸 体 1 、 活塞2、 进气阀3、排 气 阀4 、 连杆5、 曲轴6、 凸轮7、 顶杆8、 齿轮9、10 2）工作原理：
仪
4）精密仪器：圆度仪、三坐标、 5）机器人：工业机器人、娱乐机器人、军事机器人、 微型、智能 。
重庆大学专用 作者： 潘存云教授
6）信息处理设备：计算机外围处理设备（打印机、扫描
仪）、光电信息设备（数码相机）
7）医疗机械：现代医疗设备（CT、分析仪）、x光机、
义牙种植
4、精密机械仪器发展特点：
是一门新兴的综合应用光学、电路、计算机、机 械等学科的一体化技术（图示说明）-------结构更精巧、 动作更准确、零件精度更高。 5．精密机械结构作用
进气 压缩 爆炸
排气
潘存云教授研制
设计：潘存云
3）内燃机各部分的作用：
活塞的往复运动通过连杆转变为曲 轴的连续转动，该组合体称为：
曲柄滑块机构 凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为： 凸轮机构 两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动 作，称为：齿轮机构 各部分协调动作的结果： 化学能 机械能
重
作者： 潘存云教授
（2）运输机械：汽车、机器人 （3）获取、传递、处理信息的机械：测试、分析仪 器、ORC、阅卷机、相机 DC 3、精密机械的类别： 1）精密机床：NC、CNC、MC、FMS、 2）半导体加工机床：集成电路（CPU、SSPA）0.013UM 3）光学仪器：测绘仪、照相机、高空探测、微粒测量、谱
1、什么是精密机械：精度高、功能强的机械 王大珩院士提出：获取、传递、处理信息的机械。 或称光机电算一体化（机电一体化、机电仪一体化） 设备。 Mechatronic。 “机械是改造世界的工具，仪器是认识世界的工具”
重庆大学专用 作者： 潘存云教授
2、什么是机械： 机械－人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实 物的组合体。a machine may be further defined as a device consisting of two or more resistant,
顾名思义，本课程研究对象为：精密机械及设计基础 一、关于精密机械的概念 精密机械是相对一般机械而言，它要求准确地传 递位移及运动。
随着生产和科学技术的发展，精密机械已广泛地应用于 国民经济、国防等各个领域。如科学仪器、自动化仪表、精密 加工机床、医疗器械、计算机外围设备；仿生技术中的机械臂、 机器人；宇航技术火箭卫星及测控伺服系统等 。
1）机构 能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件 实物的组合体。如：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等。
种类有限
2）机器 根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组合 体。 如: 缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用机器、
起重机、检测设备等。
3）机械分类：可按作用和性能分，如原动机、工作机等 原动机：实现能量转换 数量有限 （1）动力机械： 获取能量、改变能量形式——发动机（如 内燃机、蒸汽机、电动机等） 工作机：完成有用功 种类繁多 （1）加工机械：改变物体形状——机床，金属切削机床、
任何机械都经历了：简单→复杂的发展过程。
起重机的发展历程：
斜面 →杠杆 →起重轱辘 →滑轮组 →手动(电动)葫芦 →现代起重机 （包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、 卷扬机、叉车、电梯－电脑控制）。
一般而言， 机械是机器和机构的总称
机械
重庆大学专用
机构（mechanisms） 机器（machine）
作者： 潘存云教授
1）组成具有确定运动规律的相对运动系统 2）调整、固定和稳定光学与电子装置的结构位置
重庆大学专用 作者： 潘存云教授
6．精密机械的作用
机、光、电、算一体化技术，极大地扩大了精密 机械的应用范围，也为精密机械学科的发展开辟了更 加广阔的途径。 仪器仪表作为信息获取、变送传输、数据处理和 执行控制等多种功能的高级工具，也已经从早期单一 的机械式的和光学机械式仪器仪表，发展成为以光机 电一体化和智能化为基本特征的现代仪器仪表。 精密机械系统与结构仍是现代仪器仪表的基础和 重要组成部分。直接影响仪器仪表的性能指标、工作 可靠性和稳定性。 精密机械系统与结构在现代仪器仪表中仍以其不可 替代的功能和作用而占有十分重要的地位与作用。
精密机械设计基础
刘京诚 2013年9月
重庆大学专用
作者： 潘存云教授
第0章 绪
论
§0－1 本课程研究的地位和作用
§0－2 本课程基本任务和要求
§0－3 本课程的目的和一般方法
§0－4 课程的性质和学习方法 §0－5 机械设计学科发展现状简介
重庆大学专用 作者： 潘存云教授
§0－1 精密机械设计课程的地位和作用