精度设计课件

2.1精度设计中的主要原理与原则大多数机电一体化系统均有较高的精度要求，其基本特点是精度、效率和自动化程度要求高，结构比较复杂，其共同的基础为精密机械技术。精密机械技术与普通机械技术比较：在机械原理、功用和重要性方面无多大变化，主要区别在：精度、分辨率和灵敏度等性能指标上。2.1精度设计中的主要原理与原则在精度设计时，应遵循主要原理与原则为：一、阿贝误差原理其内容：长度测量时，被测尺寸与标准尺寸必须处在测量方向的同一直线上，或者两者彼此处在对方的延长线上。采用阿贝原理，能避免产生一阶误差，只有二阶误差（常不计）用游标卡尺测量轴的直径时，作为基准件的刻线尺与被测直径不在同一直线上，即不符合阿贝原则。当带有活动量爪的框架因主尺导引面的直线度误差或框架与主尺间的间隙而发生倾斜时，就会产生测量误差:△=L-L'=Stanφ=Sφ。

若s=30mm，φ=0.0003rad，则△=30×0.0003=0.009mm=9μm。二、运动学设计原理一个空间物体具有6个自由度，要是它定位，需要适当配置6个约束加以限制，这就是6点定位原理。要使物体相对固定的坐标运动，只能配置少于6个约束才能实现。

运动学设计原理应遵守下列条件：1）物体相对运动数等于自由度数减去约束书。2）要求约束条件为点接触，且该点应垂直于欲限制自由度方向。同时要求在同一平面或直线上的点接触距离尽可能大些，以免运动到端部造成不稳定。滚动导轨副理想的滚动导轨副，符合运动学设计原理，左边的V形导轨内两个钢球提供4个约束，右边至少一个钢球提供一个约束，使上滑板只能沿V形导轨方向移动。理想的点接触实际上是不存在，为了克服此缺点就产生半运动学的设计原理。以小面积接触或短线接触代替点接触来约束运动方向-----半运动学的设计原理。三、平均效应原理

采用单点定位约束自由度，由于定位点的误差，其定位误差始终低于该定位点的精度，由于单点定位接触应力大，随着时间推移，精度会逐渐降低。因而采用多点定位原理，应用平均效应作用，使误差得以均化，，提高机构的运动精度在精密机械设备中，平均效应原理的应用很广，如导轨副、密珠轴承、光栅尺等应用此原理。四、变形最小原理精密机械设备的零部件受到自重、外载、温度变化、工艺内应力以及振动等因素的作用，都会产生变形误差，因此，变形误差原理就是要求上述各种变形误差最小。五、基面统一原则零件设计时，注意下面四个基面统一原则，以减少制造误差和测量误差。设计基面：零件图上标注尺寸的基准面工艺基面：加工时的定位基面，以此加工其他面测量基面：以它为测量基准，测量与此有关的尺寸装配基面：以它为基准，确定零件间的相互位置六、误差缩小和放大原理（速比原理）七、误差配置原理一台设备和部件，如果各部分的误差配置得当，就可提高装配成品的总精度。如机床主轴系统的两端轴承精度，如果合理配置，就可以减少主轴工作端的径向跳动。2.2精度设计中的基本概念

精度是误差的反义词，误差理论是精度设计和精密测量的理论基础。一、误差定义：测量值与真值之差异称为误差。表示方法：1、绝对误差：设某物理量的测量值为x,它的真值为a,则x－a=ε；由此式所表示的误差ε和测量值x具有相同的单位，它反映测量值偏离真值的大小，所以称为绝对误差。

2、钉相对柿误差忠：它预是绝霜对误判差与宴测量愚值或瓦多次陕测量配的平炕均值棕的比这值，蓝即或嚷，并端且通腿常将瓶其结待果表情演示联成非渴分数梨的形播式，绒所以恩也叫喇百分机误差律。误差趟分类头：1、滑按性江质分奋：随恋机误可差、豆系统抬误差帝、粗习大误洲差2、猎按被偶测参饭数的窜时间址特性蜜分：毒静态丽参数济误差匆和动辞态参险数误承差3、筋按误气差之除间的喂关系轿分：哥独立原误差撞、相备关误浙差4、驼按误解差来涛源分亦类：凉原理惕误差卖、制静造误育差、肝运行菜误差毫（使迹用误返差）二、稠精度（一方）精脖度的残含义根据誉误差短的不粥同性级质，斥可将劲精度总分为胶：1、屠准确擦度：映它用慌系统上误差慨大小庄来表锐示。跌准确滔度反陆映了钻系统亡的测浮量值适偏离叛真值犯的程胞度。2、菊精密古度：息它是面用随扩机误高差大音小表蓝示。适精密印度反菊映了容测量掘值与呆真值进的离皇散程页度。3、位精确站度：悦它是知系统既误差混和随墙即误汽差大忍小的船综合悉反映冤。（二）谎其它智精度魂名称娘的含坡义1、栽机床妥加工扶精度肝：是朴一项馅综合岭性的盒精度计指标办，即慕指机刃床在舰加工植工件说时所挽达到传的精围确度搬。2、盾机床剧精度壮：是束机床换在未鸟受外宰载的纽奉作用垃下的代原始累精度民，以敢允差砌表示疲。机界床精搂度包肚括几船何精屈度、伟传动割精度唱、定巨位精秘度等姿各项摧指标各。3、列几何岗精度冰：是桶指机速床、炉仪器脖在不计运动脏时的怎精度嚼。它壳规定稿了决设定于米加工险或测终量精嫂度的惧各主玻要零鸽部件版以及燃这些趣零部汉件的仙运动箩轨迹姑的相延对位嫌置误拴差。4、烘定位皮精度奥：是吊指机守床或蛛仪器轿主要纵部件宰在运代动终蹄点所糠能达润到的竹实际喂位置标精度责。这膜是一熔个具缠有综统合性讲质的歼精度标指标赢。三、诱灵敏橡度和秃分辨着率1、作灵敏蛮度：橡系统验的灵郑敏度序是指用当输踪蝶入的锈变化黎值缠趋或向于袄0时益，输消出变宋化值在与输纽奉入变凡化值肃比值产的两极限构，即糠灵敏宿度的其定义亲为：灵敏通度的邀具体茎数值蚂与系臂统的挪静态圆特性跪函数有关白。此冰外，贺也有草系统姥参数东变化截的灵什敏度座概念拒。2、慨分辨封率：惯它是偏指精绍密机滤械设犹备能风感受姐、识饥别或仔检测孤到输抗入量绩的最成小值仪。或刑者能最产生档、响后应得林到输陵出量耀的最脑小值激。分牲辨率木与精信度是快有联歇系的向，提箱高设条备的谷分辨喷率就搂能提受高其诵工作劲精度界。在数胸控机茅床中低,分锈辨率贩是用晌定位嘉机构进的最消小位戒置检侨测量方来表贪示的枣。它庆与实览际的毁定位穴精度承无直翻接联布系，戚因此哥数控翻机床稿的定厨位精伍度用智分辨兼率来匠表示钓没有梳太大味的意耳义。如X漏HK坚75医6-也2型葛卧式厅加工大中心哭，其满定位探精度费为重复金定位窜精度月为数控晕装置楚的脉裕冲当坏量为练0.塘00题1m武m/根脉冲死，即血最小扶位置待检测河量为服0.受00阳1m性m2.炊3随尺机误伶差和职系统多误差一、饮随机旦误差随机死误差常常用雾均方悔根误直差、菊算术滔平均近误差首和或狐然误叹差作快为评值定尺揪度。蒸大多伸数国我家用夜均方棕根误龙差表刘示。（一宗)泉均方痛根误祸差设重挖复测工量某勤值，眼可得荒随机券误差羞系列绞，疯其肆中，则定管义该泊数列慌的均姑方根颂误差吸为：其方冒差D浪为：（二夏）极挣限误找差误差嫂的极堵限范巧围称秒为极挑限误练差。标极限惕误差刊用相押对误含差表亮示时奴成为扩相对富极限灵误差肃；用尾绝对厕误差券表示苗时为长绝对顷极限截误差寨，也粥称为语最大睁误差咸。（三践）标扯准偏妹差的梳计算在均哥方根屈误差索计算念中，兴由于主随机电误差带的真脊值无裙法求染得，胀常用炕残余队误差幻玉来代卡替，书计算结所得炕的结侵果称观为标年准偏渣差，证仍用延表示拜。标准就偏差剥的计兵算方章法有挨贝塞怕尔公陶式、怒彼特间斯公阳式和庸极差撑法。二、膏系统亮误差精密丽设备吉系统泄误差蜂的数提学特胁性表骡现为拾一定付值或致按某字种函鞠数规绒律变因化，笨它有妙可能钢消除斥。系秤统误浆差是冈由原易理误疲差和爬制造抢误差突两部册分组筛成的械。系统岭误差蔬按其邪变化枣规律即，可谊分为宗定值虽系统艳误差狡和变悠值系臂统误想差。2.崇4误秤差的聚合成新产纸品设邮计时针，需榴对该箩产品圣的总恋精度片进行浅分析搜和估胃计，独即需南对各窗个主歉要部满件的治误差虑进行皆分配停和综胡合。误差观的种歉类不夹同，秤其综惑合方累法也舍各异立。对尤于随吧机误教差，堂采用很方差父运算培规律面合成科，对织于已特定系茎统误悼差的但综合花，采旁用代错数和门方法牌；对侄未定钉系统用，采抱用绝疮对和昨与方状和根迷方法摄。一、早随机绒误差丢的合辜成设有正n个苍随机唐原始董标准乓偏差糖，根神据方兆差运陆算规痛则，贫则其授合成壤的总蚁随机呆误差做的标趋准偏情差为--敏--根--案-第i随j两昂个相飘关随抖机误忧差间泡的相唐关系奋数--友--艘--拿--跪表示完两个束相关栏随机妻误差傲的标返准偏己差合成桨后总谢误差龄的极佣限误拴差为t-陷--广--石--述--总误车差分谜布的墨对应立置信冈系数二、邮系统掉误差样的合细成（一贼）已匠定系但统误射差的溉合成由于渡已定吊系统宫误差悦其数症值大回小和迎方向毒是明动确的象，其障合成奖方法问用代数锄法（二）狸未定意系统斯误差病的合调成两种箩方法乡丰：1、幕绝对律和法若各陵单项毯未定拦系统蜻误差谣的不胖确定淋度为响，则乐总误悼差的拼不确寨定度案按蚀绝对世值相昂加。2、课方和替根法设定腔m个屠未定蕉的系绩统误蠢差漂，烂则总艳误差辛的不道确定瞧度兴为2.锹5蛛精密营机械愉设备鸦的精虑度设消计和顽误差勿分配精密吵机械沉设备敢精度俯设计就的基勺本任熟务就奶是精度将分配和误差商补偿精度浸分配是根鱼据产律品允仅许的临总误凑差，偏将其反经济侄、合冻理地漂分配辫到零野部件邻上，冶并制挺定各稳零部映件的奥公差聪和技动术要愤求。误差蒸补偿的目梨的就休是减厚小或瞧消除睬部分篇误差陡，从犬而达怖到总前精度桐的要聪求。一、稻产品娇精度亭分配甩依据住和步帝骤（一策）精遥度分针配依劳据1）铅产品颗的精房诚度指便标和勇总技妖术指隐标，暂它们挨是由仗使用霞性能程要求声和有决关精泡度标妹准确怜定。2）必产品线的工找作原障理、膊机械替结构章装配艘图及共有关霜零部牧件图奏。它秒们提虑供了膝误差帐源的拌总数粮、各厨误差贸源对菌产品揭误差卡的影象响，缎以及袍误差胀之间隙相互惕不长催的可且能性揭。3）框产品潜制造揭厂的壶技术回水平广，产璃品的羞使用黎环境医等4）乏产品课的经论济性馒要求5）疫国家浊、部很门、余企业修的有库关公剥差技痕术标纪准（二归）精吉度分顿配步泊骤1）明爷确总订精度须指标2）到构成玩产品苏工作播原理皱和总阻体方既案，惭主要图考虑齐理论胳误差鲁和方勾案误损差3）许设计政总冻体布候局、妖机电此光等辟系统令时，经分别些考虑飞其原心理误会差4）趟完成块各零英部件辰的结维构设凡计，飞找出澡全部液误差辩源，学写出飘各自森的误同差表道达式歌，进鱼行总损精度瘦计算械。然涌后确慎定各懂零部宪件公陪差与聪技术陈要求忽，确许定误敢差补砍偿方炭法5）屋将给烈定的训公差对技术畜条件路标注躁到零穿件工谣作图疤上，感编写院技术咬设计强书二、管误差铅分配嘉方法产品币总误沟差无=输总系寺统误斩差表+总湾随机虫误差由于岭误差搁性质烛不同立，其修分配捞方法捎各异（一拌）总卡系统究误差一般禽来说哪，系毛统误线差的祝影响垃较大突而数勒目较惧少。煎产品来设计榆时，箱一般兼要求山总系碰统误午差产品集允许他误差祖。（二尖）随趁机误继差随机剩误差宫的特资点是读数量中多，则一般兽按均任方根碰法来幼综合陵。总菜随机室误差总随脂机误订差的醋分配监方法瓶是：等作之用原避则和不等惭作用异原则1、当等作辉用原本则若各吵零部吊件误孔差相乘等地朴作用如于总贸随机彻误差乞，则始每个斥单项己误差枣为：-胶--炸--幻玉--柿--包括保未定左误差造和随获机误沙差，怀且崇产品蛮允许同的总锄误差（三碎）公垮差调谜整调整匪公差涌时，丧首先衫要确糠定调脑整对顽象。你一般帖先调且整系意统误夸差、丈误差见传递哑系数束较大衬和容夫易调旱整的库误差秆项目族。对紫随即灶误差屋调整好，一柄般大绕多数申采用经济痰公差忍极限内，拍少数判在生产掌公差家极限内，桃个别悟在技术抢公差用极限内。杜对个伙别的骨超出寸技术赠公差谁极限扩的，斧应采顷用不扁补偿漆方法间解决唐。经济普公差菊极限框--掉-在遭通用厦设备闹上，撑采用荡最经骆济的矿加工恐方法勉所能戒达到椅的精毒度生产康公差断极限闲--粮-在汽通用桌设备速上，征采用到特殊浪工艺杨装备恐，不快考虑腾效率禁因素乌进行牌加工赶所达易到的歪精度决。技术牺公差市极限份--弊-在叔特殊寺设备针（如时高精闲度机李床）攻、良惧好的堤实验散室条亭件下产，进秧行加甲工和席检验勒时，鞋所能剪达到狗的精售度。（四挠)误桥差补刘偿误差笋补偿炸是调框整公抱差的阶一种悄有效阳手段足。补脱偿方火法很撑多，笔如工欠艺补漆偿方打法和它设计巷补偿郑法。工艺电补偿蚀法如并轴系惧回转共精度辜的误记差抵覆消、吊大件掘导轨茂精度仔的综壤合修饱研、坝坐标公定位钞精度贪的综将合修行正等击方法爱。精度茫设计狡时，胡采取亩措施蜓减小重或塌消除务误差径的影灰响是烈一种摇有效科的补肠偿方擦法。宪--渠设计倾补偿前。1、挪误差摸值补港偿圈直接肿减少村误差驳源分级曲补偿除--燥-将双补偿维件的惜尺寸鞠分成宜几级连续砖补偿窃—如评导轨趴镶条茶，可没用来早连续说调季整间掘隙、自动拥补偿定--阁-微夕机自昼动补忌偿装进置，菌可自演动减生少或柔消除状系统袄误差2、卵误差症传递贫系统候补偿呀通过新函数兔误差激来改父变或绩选择樱传递担系统狼值、烂减少屿或消粗除误慨差的饲方法3、范综合穗补偿救利用党机械愿、电欣气和响光学么等技换术手摩段，相使其腔产生场的悠误差绞互相蔽抵消垫。2.孙6引数控旗机床艳的精订度分走析和迈精度服指标一、回数控碗机床留的误鸟差源轰和精排度分歇析数控鸭机床夺的误看差源问可分构为三守类：（一盘）加骑工前舍的误层差源1、恰编程艰误差悠它由志程序册控制畏原理索决定礼的误巴差，解出现楼在编劝程阶污段。颤编程升阶段丑是由馒圆整跳误差侄、近司似计锤算误暖差和发过去礼值计齐算误昼差构上成，产这是敏数控涉机床哑所固坡有的2、叹机床拢调整黄误差省：它裹是数斥控机败床调刷“零牙点”俩及“速机外腥”调拣刀时康产生峰的。壶由于赏数控延机床捆是按衡封闭号的自傅动循肿环工帽作的蠢，因绩此在胃机床写按程划序工项作的吉整个何时间编内的殿加工剑精度驶取决鼻于调尽整精乳度。3、歌自动旋换刀否误差泉：仅取决盘于许拒多因誉素，刷如换惰刀原絮理、染换刀盼装置显的结萍构特都点等貌。（二）僻机床鸟本身布的误稼差1、飘机床鉴几何主形状些误差夫（几恶何精兵度）数控宾机床惰的几吓何精益度是颂综合挪反映毕该机碎床关池键机跃械零愤部件换和组甘装后终的几窄何误嫩差。度如加答工中赌心：沃工作乡丰台面铅的平阀面度毒等2、距弹性诸变形务引起唐的误侨差这是菠机床省刚度羊不够孙造成电的（三寄）运虾行时裙的误拨差1、送定位览误差刃主宿要有愿机电产伺服弟系统奴误差身和控怜制系气统误铁差等2、到各种旅运行蛙速度贸下的拔误差（四饱）结狮论1）长表面真粗糙钳度、我形状饶和表团面相晚互位捆置精乏度基完本上管由机邮床机熟械部超分形凉成。付它取典决于铅几何缝精度迹、刚任度、钳主轴亮部件阅的制羽造精眼度等