精度设计课件.ppt

2.1精度设计中的主要原理与原则 2.1精度设计中的主要原理与原则 二、运动学设计原理 三、平均效应原理 （四)误差补偿 误差补偿是调整公差的一种有效手段。补偿方法很多，如工艺补偿方法和设计补偿法。 工艺补偿法如轴系回转精度的误差抵消、大件导轨精度的综合修研、坐标定位精度的综合修正等方法。 精度设计时，采取措施减小 或消除误差的影响是一种有效的补偿方法。--设计补偿。 1、误差值补偿 直接减少误差源 分级补偿---将补偿件的尺寸分成几级 连续补偿—如导轨镶条，可用来连续 调整间隙、 自动补偿---微机自动补偿装置，可自动减少或消除系统误差 2、误差传递系统补偿 通过函数误差来改变或选择传递系统值、减少或消除误差的方法 3、综合补偿 利用机械、电气和光学等技术手段，使其产生的 误差互相抵消。 2.6 数控机床的精度分析和精度指标 一、数控机床的误差源和精度分析 数控机床的误差源可分为三类： * 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。 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=30 mm，φ=0.0003 rad，则△=30×0.0003=0.009mm=9μm。 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。 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、相对误差：它是绝对误差与测量值或多次测量的平均值的比值，即或，并且通常将其结果表演示成非分数的形式，所以也叫百分误差。 误差分类： 1、按性质分：随机误差、系统误差、粗大误差 2、按被测参数的时间特性分：静态参数误差和动态参数误差 3、按误差之间的关系分：独立误差、相关误差 4、按误差来源分类：原理误差、制造误差、运行误差（使用误差） 二、精度 （一）精度的含义 根据误