第01章绪论1

作业：
举两个精密机械系统或设备的例子，通 过对它组成部分所做的说明，讲述你所 了解的这个精密机械系统、设备或零部 件，体现出精密的内涵。
精 密 机 械 设 计
3. 精密机械
精密定位：光存储、硬盘技术 测量： 微位移 小型机械： 微机械 MEMS
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DVD-R主要规格
存贮容量：120mm 单面 3.95GB/4.7GB 激光波长：记录635 nm；读出635 / 650 nm 数据位长度 0.293 µm 记录轨道间距 0.80 µm 记录原则：摆动沟槽内记录数据，台阶上预埋 格式 信息数据调制 8－16 纠错系统 Reed-Solomon 乘积码 精 密 机 械 设 计
机械设计的一般程序
（1）市场调查与分析 （2）原理方案设计 （3）结构方案设计 （4）生产准备 （5）开拓市场
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精密机器的组成
辅助系统，例如：润滑、显示、照明等
动力部分
传动部分
执行部分
直接完 成工作 任务的 部分。
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电 机 伺 服、 步 进 等
控制系统
执行和反馈信号控制机器的开、关；
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再见
hard disk drive
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Future 未来发展
• High density 高密度: 100 400 1000 Gb/in2 • High Speed 高速度: 15000 rpm • Miniature 小型化: 精 密 机 械 设 计 3.5´ 20000 rpm 1´ ?
本课程的性质、任务、内容、 和学习方法
课程的任务 (1)学习常用机械机构和结构知识 (2)应用数学、力学知识解决具体的精密机 械问题 (3)研究精密机械保证精度的方法
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本课程的性质、任务、内容、 和学习方法
课程的内容 （1）机械传动方案的设计 （2）机械部件的结构设计 （3）机械零、部件工作能力的验算与设计 （4）机械系统传动精度分析
微装配过程
微装配属于微 夹持理论与技术范 畴。适用于微机械 装配、生物医学、 微加工等领域 。
精 密 机 械 设 计 微夹持器
微型飞机
精密机械 小型机械
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在研的清华纳型卫星
基于微纳米技术 重量小于10公斤 精 密 机 械 设 计 清华纳型卫星外观图 纳型卫星的组网 “虚拟卫星”
Hale Waihona Puke 考书目8）机械设计基础 上海机械学院 上下册 9）光学计量仪器设计 上海机械学院 10 ）精密机械零件 天津大学（网上有） 11） Standard handbook of machine design / editors-in-chief, Joseph E. Shigley, Charles R. Mischke. New York : McGraw-Hill, c1986 12） Machine elements in mechanical design / Robert L. Mott 精 密 机 械 设 计
mems
微机械陀螺仪(Microgyroscope)
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微机械陀螺仪结构
基于微机械加工工艺和集成电路工艺 体积小、重量轻、功耗小、成本低、 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
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精密机械是现代科学技术的基础， 是仪器仪表工业的重要支柱，在高 科技领域占有重要的地位。它标 志一个国家的工业水平，是我国 今后要重点发展的方面。
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9 10 10 11 12 12
13 13 14 14
5.13 小论文3，精密轴系（回转精度）应 用实例简介。 5.16 5.20 5.23 5.27 5.31 6.3 6.6 §9导轨1 §9导轨2 §9导轨3 §9导轨4 §10弹簧，考前辅导 机动 考试
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常用平面绘图仪
放 大
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电 机
传 动
笔 架
计 算 机
接口
位置反馈
机械部分的组成
1）零件：组成机械的各个制造单元 2）构件：组成机械的各个运动单元 3）运动副：两个既接触又有相互运动的一种连接 精 密 机 械 设 计 4）机构：具有确定相对运动的实体组合：如：四 连杆机构、曲柄连杆机构、凸轮机构、齿轮机构 等 5）机器：具有确定相对运动、可进行能量转换或 做功的实体组合。 6）机械：机器与机构的总称。
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本课程的性质、任务、内容、 和学习方法
学习方法 注重实践 多观察 多分析与思考 善于找到事物的共性 善于发现事物的个性
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教学要素
课堂教学 作业 实验：实验室3401 小论文 期末考试：第16周
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成绩评定
(1) 作业完成情况
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精密机械设计
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第一章：绪论 (1)
徐峰
2003.2
自我介绍－徐峰
单位：仪器科学与技术研究所， 传感器研究室 办公室：3504 实验室：3401、3310 电话：62785557 Fengxu@
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助教－ 褚渊 Chuyuan01@
35% 50% 15%
(2) 考试成绩 (3)实验评定
周次 1
日期 2.18 2.21 2.25 2.28 3.4 3.7 3.11 3.14 3.18 3.21
内容 §1 绪论1 §1 绪论2 §2摩擦传动 §3绕性传动 §4齿轮传动1 §4齿轮传动2 §4齿轮传动3 §4齿轮传动4 小论文1，齿轮传动系统精度测试 方法论述 实验1:录音机分析实验
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名义尺寸
精密度准确度都低 即精确度低 X
精度鉴定法－测量
测量方法：
尺子、 卡尺、螺旋测微仪、激光 测微仪，显微镜、隧道显微镜-----;
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测量精度
微米级：µm 纳米级：nm
精密机械介绍
1.光学显微镜领域的应用 2.在精密工作台上的应用 3.精密机械
精 密 机 械 设 计
第一章：绪论
§1-1精密机械在现代科学技术中的地位
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机械是一门古老的学科，也是发展迅速的学 科； 机械工业向高精密、高可靠性、小型化等方 面发展－－精度； 现代精密机械是多学科交叉、渗透和综合； 相续出现相关专业“精密工程”、“精密技术”、 “微细技术”；我系在原有专业的基础上成立 了“微纳米机电系统工程” 专业。
§1-2 课程内容、性质
精密机械系统是由光学、仪器、精密机械、计 算机组合而成的。重点是设计机械部分，是用图 纸或其他手段表达机械部件的形状、尺寸、性能 参数，以满足功能、制造、使用、维修、销售等 要求的一种实践活动。 （1）讲授精密机械设计的一般原则和程序 （2）讲授常用机械部件的工作原理、运动特 性及设计方法 （3）讲授通用机械零件的结构特点、受力状 态、失效方式、设计与计算准则、标准化等。 精 密 机 械 设 计
15 15 16 16
参考书目
1） 精密机械与仪器零部件设计 上海交通大学出 版社 ， 交大、清华、上海机械学院合编 2）精密仪器设计 机械工业出版社 庞振基主编 3）《精密机械设计》习题集 徐毓娴等编 4）精密机械设计 上海科学出版社 史习敏等编 5）精密机械设计 机械工业出版社 陈林才编 6）精密机械及仪表零件手册，机械工业出版社， 庞振基主编 7）机械设计 华中理工大学 钟毅芳 精 密 机 械 设 计
• High reliability 高可靠性: Train, automobile • Cheaper 更便宜: 50元/Gb 8元/Gb ？
精密机械 微位移
高精度微位移
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压电陶瓷为控制元件， 压电陶瓷通电后变形， 生成推力，可以引起 零件的移动，产生微 小的位移，这样的位 移精度很高，大约可 以在µm级别以下，所 以常使用压电陶瓷作 为工作台微位移控制 件。 行程 0~10 µm， 定位精度小于0.03 µm
精度
误差的反义词
精 密 机 械 设 计
误差大――精度低，误差小――精度高 准确度：系统误差大小的反映， 精密度：随机误差大小的反映，重复运 动积累引起的误差 精确度：系统误差和随机误差两者的综 合反映
精确度表示图
f(x) 偏差 准确度与精密度都高 即精确度高 准确度高，精密度低 精密度高，准确度低
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2 0 0 3 教 学 计 划
1 2 2 3 3 4 4 5 5
6 6 7 7 8 8 9
3.25 3.28 4.1 4.4 4.8 4.11 4.15 4.18 4.22 4.25 4.29 5.6 5.9
§5螺旋传动1 §5螺旋传动2 §6杠杆传动 §7轴承1 §7轴承2 实验2：百分表、闹钟拆装实验 §7轴承3 §7轴承4 小论文2，设计小角度发生器。 实验3，照相机传动结构分析 小论文1，述评 §8轴系 §8轴系