第一章精密机械设计的基础知识

4、振动和噪声准则
f p 0.85 f ,
f p 1.15 f
5、热平衡准则
t t
6、可靠性准则 系统、机器或零件在规定的条件下和规定 的时间内完成规定功能的能力。
Rt ：可靠度——表示零件在规定的条件下和规定的时间
内完成规定功能的概率
N个相同零件在同样条件下同时工作，在规定的时间内有Nf 个失效，剩下Nt个仍继续工作，则
1．功能要求： 首先满足功能要求。如设计发动机活塞检测仪时——
首先满足功能要求：监测、控制、显示记录、数据处理、 打印、误差校正和补偿等功能
2 ．可靠性要求； 在一定时间、一定使用条件下有效地实现预期功能—
—工作安全可靠、操作维修方便。要有足够的强度、刚度、 绕度（稳定性）
3 ．精度要求： 精度要求是精密机械的一项重要指标，设计时必须保证精
3．试制阶段：样机试制完成后，应进行样机实验，并作 出全面的技术经济评价，以决定设计方案是否可行或需要 修改。
投产销售阶段：样机实验成功后，对于批量生产的产品尚 须进行工艺、工装方面的生产设计。经小批试制、用户试 用、改进和鉴定后，即可投入正式生产与销售。经过开展 售后服务（），发现产品薄弱环节，进一步完善产品设计， 提高产品可靠性，萌发新的设计构思，开发新产品。
δmax
δm=（δmin+δmax）/2
δα=（δmax-δmin）/2
t
r=δmin/δmax
δmin
A）对称循环应力：|δmin|=|δmax|， 即 r =-1、δm=0
2）第二步为新产品的技术设计——称后期开发，
完成后应绘制总装配图、部件装配图、零件工作图、各种 系统图（传动系统、液压系统、电路系统、光路系统等） 以及详细的设计说明书、使用说明和验收规程等各种技术 文件。以上各个环节须相互配合与联系，设计工作往往经 过多次修改与反复，逐步逼近，达到优化（技术先进可靠、 经济合理、造型美观）
Rt
Nt N
NNf N
1 N f N
不可靠度（失效概率）：
Ft
Nf N
1 Rt
,
Rt Ft 1
n个零件组成的串联系统，单个零件的可靠度:R1、R2 、 …Rn， 则系统的可靠度为Rf=R1R2…Rn
三、强度
1．载荷与应力
在计算零件强度时，需要根据作用在零件上载荷 的大小、方向、性质和工作情况，确定零件中的 应力。作用在零件上的载荷和相应的应力，按随 时间变化的情况可分为：
密机械正常工作时的精度要求。如回转精度、导轨导向精度
4．经济性要求： 成本低——零件结构简单、工艺性好、省料，标准化、通用 化、系列化
5．人-机友好： 造型美观大方、色彩柔和、操作宜人
二、精密机械设计的一般步骤
新产品开发都必须经过设计过程： 开发性设计——利用新原理、新技术设计新产品; 适应性设计——保留原产品的原理及方案不变，只对个别零 部件进行重新设计; 变参数设计——保留原产品的功能、原理方案和结构，仅改 变零部件的尺寸和结构布局形成系列产品。
Pd
KAP
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
基本尺寸，并加于标准化和圆整
5）零件的结构设计 6）绘制零件的工作图，并编写计算说明书
§1—2 机械零件的工作能力及其计算准则
一、机械零件的工作能力
工作能力——零件不发生失效时的安全工作限度。即 零件为达到预期的设计要求较长期使用（在一定时间、一 定使用条件下有效地实现预期功能）的能力，如要有足够 的强度、刚度、绕度（稳定性）、耐磨性、精度等
新产品开发设计，从提出任务到投放市场的全部程序
要经过如下四个阶段：
1．调查决策阶段：
了解市场（用户）需求，收集有关的技术资料及新 技术、新工艺、新材料的应用情况。拟定新产品开发 计划书。方案多样，反复分析优化。决策是非常关键 的一不，直接影响设计工作和产品开发成本
2．研究设计阶段：在决策后进行。
1）第一步主要为功能设计研究——称前期开发，任务是 解决技术中的关键问题。需要对新产品进行实验研究和 技术分析，验证原理的可靠性和发现存在的问题。并写 出总结报告和、总布局图和外形图等等
失效——零件丧失正常工作能力或达不到设计要求的性能
失效形式：强度失效、刚度失效、磨损失效、振动、 噪声失效、精度失效、可靠性失效
二、机械零件的计算准则
计算准则——以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零 件工作能力计算依据的基本原则
1、强度准则
是零件抵抗外载荷作用的能力，即零件在载荷作用下抵 抗破坏的能力。强度不够产生断裂、变形零件丧失工作能 力。衡量参数有：
第一章 机械设计的基础知识
§1-1 概述 §1-2 机械零件的工作能力及其计算准则 §1-3 零件与机构的误差估算和精度 §1-4 零件部件的工艺性 §1-5 标准化 系列化 通用化（称三化） §1-6 零件的设计方法及其发展
第一章 机械设计的基础知识
§1—1 概述
一、设计精密机械时应满足的基本要求（其他机械也一样）
[ ] lim
S
[ ] lim
2、刚度准则
St
lim
(
lim
)
B S
( (
B S
) )
脆性材料 塑性材料
Y (Y ) 疲劳极限
零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力
y [y]
y——可以是挠度、偏转角或扭转角
3、耐磨性准则 作相对运动的零件其工作表面抵抗磨损的能力
p [ p] pv pv
1）静载荷、静应力：不随时间变化或缓慢变化的载荷与应力 2）变载荷、变应力： 随时间作周期变化的载荷与应力。
规律性不稳定变应力
随机变应力
注意：静应力只能由静载荷产生，而变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生。如转动齿轮轴应力 (径向力方向不变即弯矩不变)，
应力循环中最大应力δmax与最小应力δmin平均为 平均应力δm，平均应力δm、应力幅度δα、循环特性r、 δmin、δmax之间关系为：
精密机械（机器）设计的一般程序
市场调 研
可行wenku.baidu.com 研究
设 计 任 务 书
原理 方案 设计
技术 设计
试制 试验
定
装配图、 样
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零件图、 机
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技术文
评
佳
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改
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进
小批生 投 产试销 产
考核
产
工艺
品
性收
销
集用
售
户意
见
三、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