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第四篇 机器精度设计 一、概述 精度是精确度的简称，是评价精密仪器和精密机械设备的性能和质量的最主 要的指标之一。精密机械和仪器设计是以精度为核心来考虑的，比如：机械系统 的精度不高，则任何先进的技术系统就难以发挥其应有的作用。 (如:火控系统) 精度设计的质量不仅直接影响机器的精度，还将影响工艺和检测方法，经济 成本等。因此精度设计是精密设备机械系统与结构设计的中心环节，是保证精密 机械设备精度最重要的技术措施。 而机械精度设计是一门综合性应用技术基础科学,它与机械要理。 质量管理与控制,材料学，机械制造工艺,检测学等许多学科有密切联系，又以 信息技术，光电技术为支撑的，是一项综合性技术性要求很高的综合技术问题。 目前，设备仪器精度不断提高是科学研究和现代生产技术应用追求的永恒目 标。随着科学技术发展的不同历史时期对精度要求的水平有所不同，近20 年来科 学技术迅速发展，对机器设备和仪器精度要求出现了数量级的变化。 从精密测量三个阶段发展到极高的纳米精度测量。 中等精度：直线位置误差 1~10 μm,主轴回转误差 1~10 μm 圆分度度误差 1”~10” 高精度：直线位置误差,0.1~1 μm 主轴回转误差 0.1~1 μm, 圆分度误差 0.2”~1” 以内. 超高精度：直线位置误差,0.1 μm 以内,主轴回转误差 0.01~0.1 μm 圆度误差 0.2” 以内 。（有的还高至0.5~0.005 μm) 最近又提出有纳米精度测量(5~0.05nm) 精密机械设备的精度无论多高总是存在误差，因此:精度的高低用误差的数值 来表示，在设备机械系统与结构设计制造中，必须使误差限制在技术条件规定的 精度范围内。 进行精度分析的目的是要找出产生误差的根源和规律，分析误差对设备精度 的影响以及合理地选择方案，结构设计确定技术参数和设置必须的补偿环节，在 保证经济性的基础上达到高的精度。 二、精度误差 1.误差：由于科学技术水平的限制和认识的局限，对测量对象进行测量时所测 得的数值与真实值不会完全相等，这种差异即称为误差。误差的大小反映了测量 值对标称值的偏离程度.它具有以下特点： a.任何测量手段无论精度多高总是有误差存在，即真误差是客观存在的永远 不会等于零。 b. 多次重复测量某物理时各次的测量值不相等这是误差不确定性的反映。 c.真误差是未知的因为通常真值是未知的。 2.误差分类；大致分为： a.系统误差：在同一条件下，多次重复测试同一量时,误差的数值和正负号有 较明显规律(如线性规律,周期规律等)该误差是在测量之前就存在。有规律可以补 偿。 b. 随机误差：在相同条件下多次重复测试同一量时，测出的数值没有明显的 规律它是由很多难以控制微小因素造成的，如要材料特性正常波动,试验条件的微 小变化等、测试数值变化发生出于偶然很难消除。 c.过失误差：过失误差明显地歪曲试验结果，如错测、读错、记错或算错， 过失误差数据是不能被采用的，在进行误差分析只时考虑系统误差和随机误差。 3.误差来源与分析 根据影响因素：通常又将误差归结为：原理误差、制造误差和使用误差三大 类，弄清误差来源找出规律采取补救措施，目的是为了提高产品精度。 a 原理误差；分为方案误差、机构原理误差、零件结构误差、光路原理误差 和电气部分原理误差。 b 制造误差；制造包括零件制造误差及零部件和产品装配整体误差，零件的 制造误差是精密机械产品误差的主要来源，可通过合理制订零件公差来控制。另 外，零件设计中应尽量遵守“基面统一原则” 以减少制造误差，在确定误差时一定 要有经济观点，在保证精度条件下力求将制造误差控制在适当范围内。 c 使用误差；产品在使用过程中由零部件的受力变形,工作环境变化(温度变 化、振动变化等)引起构件尺寸和形状变化，磨损、发热、磨擦力变化以及运动副 间隙的变化而造成的误差。 （i ）受力引起的误差：传动中的作用力和反作用力，保证可靠性接触的封闭力， 零部件自身重力，摩擦力和各种内应力。只有材料内应力消除的很好弹性模量(G) 才会达到正常值，由材料力学刚度公式知，拉压变形与截面形状无关，弯曲和扭 转却在很大程度上取决于截面形状。因此在设计精密机构时应尽量避免零件受到 弯曲和