精密機(jī)械基礎(chǔ)-第1章緒論

1、精密機(jī)械基礎(chǔ)精密機(jī)械基礎(chǔ)Fundamentals of Precision Mechanism主講：李廣強(qiáng)主講：李廣強(qiáng)船舶自動化與仿真器研究所船舶自動化與仿真器研究所科學(xué)會館科學(xué)會館 323#大連海事大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院大連海事大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院課程教材：課程教材：普通高等教育普通高等教育“十一五十一五” 國家級規(guī)劃教國家級規(guī)劃教材材裘祖榮裘祖榮 主編主編. 精密機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)精密機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ). 北京北京: 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社參考書目：參考書目：1 龐振基龐振基, 黃其圣黃其圣. 精密機(jī)械設(shè)計精密機(jī)械設(shè)計. 北京北京: 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社2 范思沖范思沖 主編主編. 機(jī)械基

2、礎(chǔ)機(jī)械基礎(chǔ) (第第2版版). 北京北京: 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社2 徐峰徐峰, 李慶祥李慶祥. 精密機(jī)械設(shè)計精密機(jī)械設(shè)計. 北京北京: 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社3 濮良貴濮良貴, 紀(jì)名剛紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計機(jī)械設(shè)計. 北京北京: 高等教育出版社高等教育出版社4 孫桓孫桓, 陳作模陳作模. 機(jī)械原理機(jī)械原理. 北京北京: 高等教育出版社高等教育出版社儀器科學(xué)與技術(shù)儀器科學(xué)與技術(shù)(一級學(xué)科一級學(xué)科)測控技術(shù)與儀器測控技術(shù)與儀器(本科專業(yè)本科專業(yè))(二級學(xué)科二級學(xué)科)精密儀器與機(jī)精密儀器與機(jī)械械(二級學(xué)科二級學(xué)科)測試計量技術(shù)與儀測試計量技術(shù)與儀器器學(xué)科分支與聯(lián)系學(xué)科分支與聯(lián)系傳感網(wǎng)技術(shù)傳感

3、網(wǎng)技術(shù) (本科新專業(yè)本科新專業(yè))，電氣信息類，電氣信息類 學(xué)時分配：學(xué)時分配： 總共總共54學(xué)時，理論授課學(xué)時，理論授課52學(xué)時學(xué)時(含習(xí)題含習(xí)題課課)，課內(nèi)考試占，課內(nèi)考試占2學(xué)時學(xué)時 118周，單周周，單周2學(xué)時，雙周學(xué)時，雙周4學(xué)時學(xué)時 考試辦法：考試辦法： 平時成績平時成績(含出勤、作業(yè)、提問和答疑等含出勤、作業(yè)、提問和答疑等)約占約占30 期末考試成績約占期末考試成績約占70，筆試，筆試答疑時間和地點：周四下午答疑時間和地點：周四下午15:0016:30，科學(xué)會館，科學(xué)會館323#本程的性質(zhì)和目的本程的性質(zhì)和目的 專業(yè)基礎(chǔ)課，以精密機(jī)械及儀器設(shè)備中常用的機(jī)構(gòu)和專業(yè)基礎(chǔ)課，以精密機(jī)械及

4、儀器設(shè)備中常用的機(jī)構(gòu)和零部件為研究對象，涵蓋設(shè)計精密機(jī)械時應(yīng)具備的基本理零部件為研究對象，涵蓋設(shè)計精密機(jī)械時應(yīng)具備的基本理論、技能和方法。通過課程學(xué)習(xí)可對精密機(jī)械論、技能和方法。通過課程學(xué)習(xí)可對精密機(jī)械及儀器設(shè)備及儀器設(shè)備設(shè)計的相關(guān)問題有較全面和系統(tǒng)地理解，培養(yǎng)工程設(shè)計能設(shè)計的相關(guān)問題有較全面和系統(tǒng)地理解，培養(yǎng)工程設(shè)計能力和創(chuàng)造性，為以后的實際工作和科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。力和創(chuàng)造性，為以后的實際工作和科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。 課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容 融合機(jī)械原理，機(jī)械零件，工程材料與熱處理融合機(jī)械原理，機(jī)械零件，工程材料與熱處理, ,互換互換性與技術(shù)測量等于一門，對精密機(jī)械及儀器儀表中常用機(jī)性與技術(shù)測

5、量等于一門，對精密機(jī)械及儀器儀表中常用機(jī)構(gòu)和零部件的工作原理，適用范圍，結(jié)構(gòu)設(shè)計，理論計算構(gòu)和零部件的工作原理，適用范圍，結(jié)構(gòu)設(shè)計，理論計算方法，工程材料及零件幾何精度的基礎(chǔ)知識等方面進(jìn)行闡方法，工程材料及零件幾何精度的基礎(chǔ)知識等方面進(jìn)行闡述，是本專業(yè)本科學(xué)習(xí)期間的一門綜合性的機(jī)械類課程。述，是本專業(yè)本科學(xué)習(xí)期間的一門綜合性的機(jī)械類課程。課程的內(nèi)容課程的內(nèi)容常用機(jī)構(gòu)常用機(jī)構(gòu)機(jī)械傳動機(jī)械傳動齒輪傳動齒輪傳動帶傳動帶傳動軸和聯(lián)軸器軸和聯(lián)軸器連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)滑動和滾動軸承滑動和滾動軸承軸系零、部件軸系零、部件總論總論工程材料及熱處理工程材料及熱處理工程力學(xué)基礎(chǔ)工程力學(xué)基礎(chǔ)精度設(shè)計與互

6、換性精度設(shè)計與互換性零件的聯(lián)接零件的聯(lián)接平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析1 緒論緒論1-1 精密機(jī)械課程的研究對象和地位作用精密機(jī)械課程的研究對象和地位作用1 研究對象研究對象機(jī)械機(jī)械什么叫機(jī)械？什么叫機(jī)械？ 機(jī)械機(jī)械 (Mechanisms) 機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱 機(jī)器是一種人為實物組合的具有確定機(jī)械運(yùn)動的裝置機(jī)器是一種人為實物組合的具有確定機(jī)械運(yùn)動的裝置,它用來完成有用功、轉(zhuǎn)換能量或處理信息，以代替或減輕它用來完成有用功、轉(zhuǎn)換能量或處理信息，以代替或減輕人類的勞動。人類的勞動。機(jī)器機(jī)器 (Machine)插齒機(jī)插齒機(jī)數(shù)控車床數(shù)控車床內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)減速器減速器衛(wèi)星衛(wèi)星普通車床普通車

7、床主軸主軸安裝安裝銑刀銑刀工作臺工作臺數(shù)控銑床，數(shù)控銑床，這是一種這是一種機(jī)器機(jī)器，主要用來加工平面和曲面。，主要用來加工平面和曲面。汽車汽車船船 舶舶飛飛 機(jī)機(jī) 焊接焊接機(jī)器人機(jī)器人仿生智能機(jī)械仿生智能機(jī)械“神舟號神舟號”飛船飛船發(fā)射時的情景。發(fā)射時的情景。發(fā)射塔發(fā)射塔、運(yùn)載火箭運(yùn)載火箭都是龐大的都是龐大的機(jī)器機(jī)器。索杰納火星車索杰納火星車美國國家航空航天局美國國家航空航天局于格林威治時間于格林威治時間1997年年7月月4日日17時時07分發(fā)分發(fā)射的火星探路者號宇射的火星探路者號宇宙飛船成功地在火星宙飛船成功地在火星表面著陸，該飛船攜表面著陸，該飛船攜帶了索杰納火星車，帶了索杰納火星車，這也

8、是一種機(jī)器。這也是一種機(jī)器。世世 界界 最最 小小 的的 微微 型型 機(jī)機(jī) 械械 人之一人之一Worlds smallest robot美國山迪亞國家實美國山迪亞國家實驗室的科學(xué)家，成驗室的科學(xué)家，成功研制了相信是世功研制了相信是世界最小的微型機(jī)械界最小的微型機(jī)械人之一，這微型機(jī)人之一，這微型機(jī)械人體積只有四分械人體積只有四分之一立方英寸，體之一立方英寸，體重小于一盎司。重小于一盎司。 不同的機(jī)器都是由各種機(jī)構(gòu)組合而成的。一部機(jī)器可不同的機(jī)器都是由各種機(jī)構(gòu)組合而成的。一部機(jī)器可能包含多種類型的機(jī)構(gòu)，簡單的也可能只包含一種機(jī)構(gòu)。能包含多種類型的機(jī)構(gòu)，簡單的也可能只包含一種機(jī)構(gòu)。 如內(nèi)燃機(jī)就包含著

9、由如內(nèi)燃機(jī)就包含著由氣缸氣缸11、活塞、活塞10、 連桿連桿3和曲軸和曲軸4所組成的連桿機(jī)所組成的連桿機(jī)構(gòu)；由小齒輪構(gòu)；由小齒輪1和大齒輪和大齒輪18所組成的齒輪機(jī)構(gòu)，及所組成的齒輪機(jī)構(gòu)，及由凸輪軸由凸輪軸7和閥門推桿和閥門推桿8(9)所組成的凸輪機(jī)構(gòu)等。所組成的凸輪機(jī)構(gòu)等。每個機(jī)構(gòu)是由若干零件組成每個機(jī)構(gòu)是由若干零件組成的，零件是機(jī)器的的，零件是機(jī)器的制造單元制造單元. . 通常也把一組協(xié)同工作的零件組成的獨(dú)立制造或裝配通常也把一組協(xié)同工作的零件組成的獨(dú)立制造或裝配的組合體叫的組合體叫部件部件.凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)什么是機(jī)構(gòu)呢？什么是機(jī)構(gòu)呢？ 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)是一個具有確

10、定的機(jī)械運(yùn)動的構(gòu)件系統(tǒng)，或稱它是一個具有確定的機(jī)械運(yùn)動的構(gòu)件系統(tǒng)，或稱它是用來傳遞運(yùn)動和力或改變運(yùn)動形式是用來傳遞運(yùn)動和力或改變運(yùn)動形式(如將回轉(zhuǎn)運(yùn)動改變?nèi)鐚⒒剞D(zhuǎn)運(yùn)動改變?yōu)橥鶑?fù)移動為往復(fù)移動)的機(jī)械裝置。的機(jī)械裝置。 典型的現(xiàn)代機(jī)器是由四個典型的現(xiàn)代機(jī)器是由四個部分組成的，即部分組成的，即原動機(jī)、傳動原動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)。 以汽車為例，發(fā)動機(jī)以汽車為例，發(fā)動機(jī)(內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī))是汽車的原動機(jī)；變速箱、傳動軸是汽車的原動機(jī)；變速箱、傳動軸等組成傳動部分；車輪及底盤等組成傳動部分；車輪及底盤(包括包括車身車身)是執(zhí)行部分；方向盤和轉(zhuǎn)向系是執(zhí)行部分；方向盤和轉(zhuǎn)向

11、系統(tǒng)、剎車及其踏板，以及其他汽車統(tǒng)、剎車及其踏板，以及其他汽車電子控制設(shè)備組成控制系統(tǒng)；后視電子控制設(shè)備組成控制系統(tǒng)；后視鏡、刮雨器等為其他輔助裝置。鏡、刮雨器等為其他輔助裝置。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新型精密機(jī)械及其產(chǎn)品被隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新型精密機(jī)械及其產(chǎn)品被不斷創(chuàng)造出，并廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，如各種科學(xué)不斷創(chuàng)造出，并廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，如各種科學(xué)儀器，精密加工機(jī)床儀器，精密加工機(jī)床, ,計算機(jī)及其外設(shè)，測控伺服系統(tǒng)的精計算機(jī)及其外設(shè)，測控伺服系統(tǒng)的精密傳動等。其機(jī)構(gòu)更精巧，動作更準(zhǔn)確，精度更高，多是密傳動等。其機(jī)構(gòu)更精巧，動作更準(zhǔn)確，精度更高，多是機(jī)、光、電一體化，極大

12、擴(kuò)展了精密機(jī)械的應(yīng)用范圍，也機(jī)、光、電一體化，極大擴(kuò)展了精密機(jī)械的應(yīng)用范圍，也對精密機(jī)械產(chǎn)品在各方面都提出了更新、更高的要求。對精密機(jī)械產(chǎn)品在各方面都提出了更新、更高的要求。2 地位和作用地位和作用 精密機(jī)械系統(tǒng)是現(xiàn)代儀器設(shè)備的基礎(chǔ)和重要的組成部分精密機(jī)械系統(tǒng)是現(xiàn)代儀器設(shè)備的基礎(chǔ)和重要的組成部分 精密機(jī)械系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量直接影響儀器設(shè)備的性能指精密機(jī)械系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量直接影響儀器設(shè)備的性能指標(biāo)、工作可靠性和穩(wěn)定性標(biāo)、工作可靠性和穩(wěn)定性精密機(jī)械課程對本專業(yè)的重要性精密機(jī)械課程對本專業(yè)的重要性1-2 精密機(jī)械設(shè)計的基本要求精密機(jī)械設(shè)計的基本要求 1.功能要求功能要求 設(shè)計精密機(jī)械時首先應(yīng)滿足它的功

13、能要求設(shè)計精密機(jī)械時首先應(yīng)滿足它的功能要求. 2.可靠性要求可靠性要求 要使精密機(jī)械在一定的時間內(nèi)和一定的使要使精密機(jī)械在一定的時間內(nèi)和一定的使用條件下有效地實現(xiàn)預(yù)期的功能，且操作維修方便。用條件下有效地實現(xiàn)預(yù)期的功能，且操作維修方便。 3. 精度要求精度要求 一項重要技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計時須保證精密機(jī)械一項重要技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計時須保證精密機(jī)械及儀器設(shè)備正常工作時所要求的精度。如支承回轉(zhuǎn)精度等。及儀器設(shè)備正常工作時所要求的精度。如支承回轉(zhuǎn)精度等。 4.經(jīng)濟(jì)性要求經(jīng)濟(jì)性要求 組成精密機(jī)械的零部件能經(jīng)濟(jì)的被制造出組成精密機(jī)械的零部件能經(jīng)濟(jì)的被制造出來來, 要求零件結(jié)構(gòu)簡單要求零件結(jié)構(gòu)簡單, 工藝性好工藝性

14、好, 盡量用標(biāo)準(zhǔn)尺寸和標(biāo)準(zhǔn)件盡量用標(biāo)準(zhǔn)尺寸和標(biāo)準(zhǔn)件.5. 外觀要求外觀要求 造型美觀大方、色澤柔和。造型美觀大方、色澤柔和。1-3 精密機(jī)械設(shè)計的一般步驟精密機(jī)械設(shè)計的一般步驟1.調(diào)查決策階段調(diào)查決策階段 需進(jìn)行調(diào)查研究，了解用戶要需進(jìn)行調(diào)查研究，了解用戶要求，市場供銷情況，收集有關(guān)技術(shù)資料。在此求，市場供銷情況，收集有關(guān)技術(shù)資料。在此基礎(chǔ)上，擬訂新產(chǎn)品開發(fā)計劃書。此階段應(yīng)充基礎(chǔ)上，擬訂新產(chǎn)品開發(fā)計劃書。此階段應(yīng)充分發(fā)揮創(chuàng)造性，構(gòu)思方案應(yīng)多樣化，并經(jīng)分析分發(fā)揮創(chuàng)造性，構(gòu)思方案應(yīng)多樣化，并經(jīng)分析比較決策，從中選取最佳方案。比較決策，從中選取最佳方案。2.研究設(shè)計階段研究設(shè)計階段 分兩步進(jìn)行：第一步為功能設(shè)分兩步進(jìn)行：第一步為功能設(shè)計研究，需對產(chǎn)品方案進(jìn)行試驗研究和技術(shù)分計研究，需對產(chǎn)品方案進(jìn)行試驗研究和技術(shù)分析，完成后給出總結(jié)報告和總布局外形圖。第析，完成后給出總結(jié)報告和總布局外形圖。第二步為技術(shù)設(shè)計，繪出裝配圖、零件圖和系統(tǒng)二步為技術(shù)設(shè)計，繪出裝配圖、零件圖和系統(tǒng)圖及計算說明書等各種技術(shù)文件。圖及計算說明書等各種技術(shù)文件。3.試制階段試制階段 根據(jù)設(shè)計階段的文件圖紙進(jìn)行樣機(jī)根據(jù)設(shè)計階段的文件圖紙進(jìn)行樣機(jī)試制和樣機(jī)試驗，并作出全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價，試制和樣機(jī)試驗，并作出全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)