第八章
传统机械加工设备的
机电一体化改造分析与设计
第一节传统机械加工机床
机电一体化改造分析第二节微机控制系统的设计分析
习题与思考题
第一节机床的机电一体化改造分析在机械加工工业中，如果绝大多数传统机床，改用微机控制，实现机电一体化改造，将会适应多品种、小批量、复杂零件
加工的需求，不但提高加工精度和生产率，而且会降低生产成本、缩短生产周期，更加适合我国国情。利用微机实现机床的机电一
体化改造的方法有两种，一种是以微机为中心设计控制系统；另
一种是采用标准的步进电动机数字控制系统作为主要控制装置，
前者需要重新设计控制系统，比较复杂；后者选用国内标准化的
微机数控系统，比较简单。这种标准的微机数控系统通常采用单
扳机、单片机、驱动电源、步进电动机及专用控制程序组成的开
环控制，如下图所示，其结构简单、价格低廉。对机床的控制过程大多是由单片机或单扳机，按照输入的加工程序进行插补运算，由软件或硬件实现脉冲分配，输出一系列脉冲，经功率放大、驱动纵横轴运动的步进电动机来实现的。
一、机械传动系统的改造设计方案分析
1.车床机械传动系统的改造设计方案析
右图a、b为C620-l机床外形与改造
方案，下图为CA6140机床改造方案。这
些改造方案均比较简单，当数控系统出
现故障时，仍可使用原驱动系统进行手
动加工。改装时，只要将原机床进给丝
杠尾部加装减速箱和步进电动机(如图中
A和B)即可。对CA6140车床（如下图）的
纵向(z向)进给运动，可将对开开合螺母
合上，离合器M
脱开，以使主运动与进给
5
运动脱开，此时，将脱开蜗杆等横向自
动进给机构调整至空挡（脱开）位置。
若原刀架换为自动转位刀架则可以由微
机控制自动转换刀具，否则仍由手动转
动刀架。
CA6140车床的改造方案
如需加工螺纹，则要在主轴外端(如图所示)或其他适当位置安装一个脉冲发生器C 检测主轴转位，用它发出的脉冲来保证主轴旋转运动与纵向进给运动的相互关系，因为在车螺纹时，主轴转一转，车刀要移动一个螺距(单头螺纹)。为了每次吃刀都不乱扣，也必须取得脉冲发生器的帮助。
上述改造方案成本较低。但是，为了保证加工精度，还需根据实际情况对机床进行检修，以能保证控制精度。原机床运动部件(包括导轨副、丝杠副等)安装质量的好坏，直接影响阻力和阻转矩的大小，应尽量减小阻力(转矩)，以提高步进电动机驱动转矩的有效率。对丝杠要提高其直线度，导轨压板及螺母的预紧力都要调得合适。为减少导轨副的摩擦阻力可改换成滚动导轨副或采用镶塑料导轨。根据阻力(转矩)、切削用量的大小及机床型号的不同，应通过计算，选用与之相匹配的步进电动机。
如果选用步进电动机的最大静转矩冗余过大，价格就贵，改造成本就高，对用户来说，在使用中，转矩的冗余部分始终用不上，是一个极大的浪费；如果选得过小，在使用中很可能会因各种原因而使切削阻力突然增大、驱动能力不够，引起丢步现象的产生，造成加工误差。因此，必须采用第六章介绍的方法对执行元件进行匹配选择。对要求加工精度较高的机床，其进给丝杠应改换为滚珠丝杠。
2．铣床机械传动系统改造的方案分析
1）X52K立式铣床传动系统改造方案分析
X52K立式铣床的原传动系统原理如下图a所示。其主轴转动由电动机1经变速齿轮驱动。其主轴的升降用手柄5经锥齿轮副3、丝杠2手动操作。工作台的X轴(纵轴)和Y轴(横轴)均通过离合器6和离合器7，由进给电动机10通过变速齿轮驱动丝杠副4和8机动进给。工作台的升降由电动机10通过离合器9将运动传给丝杠副11实现。
为实现复杂零件的自动铣削加工，可以将工作台升降、工作台X与Y 轴的进给运动、或将主轴升降和工作台的X、Y轴的进给运动、或仅将工作台的X、Y轴进给运动改为微机控制实现三轴或二轴的开环同步控制或非同步控制。上述方案中的第一种方案，由于工作台较重，升降所需步进电动机转矩大，功率损失也大，改造成本高，故一般不采用。而第三种方案仅为二轴控制，不能自动铣削三维曲面零件，显然改造的意义不大。第二种方案实现较容易、成本也较低，故多被采用。现就第二种方案的改造设计思路作说明。
1、10-电动机；
2、4、8、11-.丝杠副；3.锥齿轮副；5-受柄；6、7、9-离合器
12-丝杠副；13-椭轮；14-偏心套；15-电动机；16、17-步进电机
为保留原机床的半自动功能，应对原系统作尽可能少的改动，即一旦控制系统出了问题，机床还可以手动进行加工，以免影响生产。为此可进行以下改动（如上图b所示）：①保留原机床主轴传动系统；②保留机床工作台X、Y轴进给系统，脱开离合器6、7去掉手轮，将滑动丝杠副换为滚珠丝杠副(也可用原有丝杠副)，并改装减速齿轮箱、减速齿轮、步进电动机（16、17）；③主轴垂直升降进给运动：拆去原手动锥齿轮副3及丝杠副2，更换成滚珠丝杠副12或采用滑动丝杠副并将丝杠上的锥齿轮改为圆柱齿轮，由于安装电动机受到减速齿轮副中心距尺寸的限制，故可安装一个采用偏心轴支承的中间轮(惰轮13)，设计并安装减速箱，将电动机15安装在减速箱的偏心套14上。
为了调整齿轮传动间隙；可通过惰轮轴（偏心轴）调整与丝杠轴上齿轮的啮合间隙。调整偏心套14又可调整电动机输出轴上的齿轮与中间轴齿轮之间的传动间隙。
2）XA6132型升降工作台卧式铣床传动系统改造方案分析
对于XA6132普通升降工作台卧式铣床可采用下图所示的改造方案。其改造目的主要是加工不同品种的凸轮轴。由于凸轮轴所需加工的轮
廓外形含有直线、圆弧和渐开线，要求的轮廓的尺寸公差为0.1mm，表
面粗糙度为R a1.6,因此，采用了三坐标联动方案。
为使铣床的机电一体化改造后的性能不低于原铣床，选X、Z坐标快进速度不低于2.4m／min，水平拖动力按15kN计算，则要求电动机功率P ＝15×2.4／60＝0.6kW，如选用步进电动机作为执行元件，则步进电动机达不到此功率要求。例如，200BF001反应式步进电动机，其最大静转矩为14.7N .m，最高空载运行频率为l1000step／s，步距角为0.16°/step。
若取最高工作频率下的工作转矩为最大静转矩的1／4，则高速运行
＝1／4×14.7×11000×0.16×2／
工作状态下所需功率为P
H
360O≈112.9(W)=0.1129kW，因此，如果选用步进电动机，必须相应地降低快速性要求。又由于步进电动机在低速工作时有明显冲击，易引起自激振荡，而且其振荡频率很可能与铣削加工所用进给速度相近或一致，对加工极为不利。故不宜采用步进电动机驱动。若采用直流或交流伺服电动机的全闭环控制方案，结构复杂技术难度大，成本高。如果采用直流或交流伺服电动机的半闭环控制，其性能介于开环和闭环控制之间。由于调速范围宽；过载能力强，又采用反馈控制，因此性能远优于步进电动机开环控制；反馈环节不包括大部分机械传动元件，调试比闭环简单，系统的稳定性较易保证，所以比闭环容易实现。
但是采用半闭环控制，调试比开环控制步进电动机要困难些，设计上要有其自身的特
点；另外反馈环节外的传动零件将会直接影响机床精度和加工精度，因此在设计中也必须给
予足够重视。在直流和交流伺服电动机之间进行比较时，交流调速逐渐扩大了其使用范围，
似乎有取代直流伺服电动机的趋势。但交流伺服的控制结构较复杂，技术难度高，而且价格
高；此外，相比于直流伺服的大惯量电动机，交流伺服电动机自身惯量小，调试时困难大一
些，维修时元件来源也较困难。直流伺服电动机的控制系统技术较成熟，普及较广。
通过上述比较分析，确定采用直流伺服电动机驱动半闭环控制为宜。x 、y 、z 轴采用其
中二轴作插补联动；第三轴作单独的周期进刀，故称2.5轴联动加工；其传动方案如下图a
所示。下图b 为结构改装装配原理图。
图b 改装部分装配原理图
图a XA6132铣床改造方案示意
图
1-离合器；2-锥齿轮副；3-滚珠丝杠副；4-减速齿轮；5-直流伺服电动机(2.5kW ，1000r ／min)；
6-(横向)直流伺服电动机(1.4kw ，1500r ／min)；
7-(纵向)直流伺服电动机(1．4kW ，1500r ／min)；8-减速齿轮；9-滚珠丝杠副
二、机械传动系统的简化
以车床C620-1为例，如果原机床不再考虑原手动传动系统的使用问题，其机械系统将得到大大简化。图8.2b 所示车床改装时需要改动的部分为：①挂轮架系统：全部拆除。②进给齿轮箱：箱体内零件全部拆去，原丝杠端加一个轴承套。③溜板齿轮箱：拆去箱体部分光杠、操作杆、增加滚珠丝杠支承架和螺母座。④横向拖板：安装步进电动机，并通过减速齿轮、联轴器将电动机轴与横向滚珠丝杠连接起来。改造后，主传动系统与进给系统互相独立。⑤刀架体：采用自动转位刀架或根据需要加装纵、横向微调装置，供调整刀具用。
改造后，车床的主运动：驱动主轴电动机→V型带传动→主轴变速齿轮传动→主轴;进给运动：步进电动机→减速齿轮传动→丝杠传动→溜板→刀架。改造后的车床传动系统如图C620-1C车床的改造方案b所示。
自动转位刀架具有重复定位精度高、刚性好、寿命长等特点。按其工作原理可分为螺旋升降转位刀架、槽轮转位刀架、棘轮棘爪转位刀架及电磁转位刀架等。下图a为螺旋升降转位刀架原理图，电动机l经弹簧安全离合器2、蜗轮蜗杆副3带动螺母6旋转，并将刀架5推起使端齿盘7的上、下盘分离，随即带动刀架旋转到位，然后，由内装信号盘4发出到位信号，让电动机反转锁紧。图b为槽轮转位刀架原理图。它是利用十字槽轮原理进行转位和锁紧定位的。销钉盘2每转一周，带动槽轮转过一个槽，使其刀架4转过360°/K(K为刀架工位数)。
转位刀架原理图
右图为四工位自动转位
刀架结构原理图。这种刀架适
用于多种车床。其转位、定位
锁紧过程如下：转换刀位时，
微机发出信号，电动机1旋转，
经蜗轮蜗杆副3、键2使螺杆4
转动，迫使刀架体5与其相联
的双头螺母6轴向上移动，使
端齿盘11的上、下齿盘脱开，
与螺杆4一起旋转的拨套9拨动
拨块10，从而强制带动刀架体
转位，实现90°、180°、
360°转位、换刀。换刀到位
时，行程挡块触发微动开关8，
使电动机反转带动螺杆4反转，
螺母6带刀架体5轴向下移，至
四工位自动转位刀架结构原理使上、下端齿盘重新啮合、定
位，达到预定锁紧力后，电动
机停止转动，完成换刀过程。
三、机床机电一体化改造的性能及精度选择
机床的性能指标应在改造前根据实际需要作出选择。以车床为例，其能加工工件的最大回转直径及最大长度、主轴电动机功率等一般都不改变。加工工件的平面度、直线度、圆柱度及粗糙度等基本上仍取决于机床本身原来的水平。但有一些性能和精度的选择是要在改装前确定，主要包括：
1）主轴
主轴变速方法、级数、转速范围、功率以及是否需要数控制动停车等。
2)进给运动
进给速度：Z向(通常为8~400mm／min)；X向(通常为2~100mm/min)；
快速移动：Z向(通常为1.2~4m/min);X向(通常为1.2~5m/min);
脉冲当量：在0.005~0.01mm)内选取，通常Z向为X向的2倍。
加工螺距范围：包括能加工何种螺纹(公制、英制、模数、径节和锥螺纹等)，一般螺距在10mm以内。通常进给运动都改装成滚珠丝杠副传动。
3）刀架
是否需要配置自动转位刀架，若配置自动转位刀架时需要确定工位数，通常有4、6、8个工位；刀架的重复定位精度通常为5角秒以内。
4)其他性能指标的选择
刀具补偿：指刀具磨损后要使刀具微量调整的运动量。
间隙补偿：在传动链中，影响运动部件移动的齿轮或其他构件造成的间隙，常用消除间隙机构来消除，也可以用控制微机发脉冲来补偿掉，从而提高加工精度。
显示：采用单板机时其显示用数码管显示的位数较少，如不能满足要求，必要时可以采用显示荧光屏，这样可以清楚地把许多条控制机床工作的数控程序都完整地显示出来。甚至可以把加工过程工件及刀具的运动图形显示出来。
诊断功能：为防止操作者输入的程序有错和随之出现误动作，指示出机床某部分有故障或某项功能失灵，都可在改装时加入必要的器件和软件，使数控机床具有某些诊断功能。
以上是车床改装时考虑的一些共性问题，有时改装者根据需要还提出一些专门要求。例如，有的要求能车削大螺距的螺纹；有的要求控制机与电气箱能防灰尘，在恶劣环境下工作；有的要求车刀能高精度且方便地对刀等。
四、机床进给系统机电有机结合
匹配选择计算
刀具角度及切削力方向
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 机械可靠性设计发展及现 状 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-1230-100 机械可靠性设计发展及现状 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 随着科学技术的发展和对产品质量要求的不断提高，产品的可靠性也越来越成为产品竞争的焦点。产品的可靠性是设计出来的，生产出来的，管理出来的。可靠性设计是使产品的可靠性要求在设计中得以落实的技术。可靠性设计决定了产品的固有可靠性。 所谓可靠性是指“产品在规定时间内，在规定的使用条件下，完成规定功能的能力或性质”。可靠性的概率度量称为可靠度。长期以来，随着电子技术的发展和电子产品可靠性理论的成熟，电子产品可靠性的相对稳定，电子产品的可靠性试验技术已经发展的相对成熟；机械可靠性试验技术则由于存在理论难题而发展相对较慢。为了机械可靠性的切实发展，美国可靠性分析中心一直坚持鼓励其组织机构广泛收集机械产品可靠性数据。同时美国可靠性分析中心在提到的
8 机电一体化系统典型实例 8.1 机器人 8.1.1 概述 机器人是能够自动识别对象或其动作，根据识别，自动决定应采取动作的自动化装置。 它能模拟人的手、臂的部分动作，实现抓取、搬运工件或操纵工具等。它综合了精密机械技 术、微电子技术、检测传感技术和自动控制技术等领域的最新成果，是具有发展前途的机电 一体化典型产品。机器人技术的应用会越来越广，将对人类的生产和生活产生巨大的影响。 可以说，任何一个国家如不拥有一定数量和质量的机器人，就不具备进行国际竞争所必需的 工业基础。 机器人的发展大致经过了三个阶段。 第一代机器人为示教再现型机器人，为了让机器人 完成某项作业，首先由操作者将完成该作业所需的各种知识（如运动轨迹、作业条件、作业 顺序、作业时间等）通过直接或间接的手段，对机器人进行示教，机器人将这些知识记忆下 来，然后根据再现指令，在一定的精度范围内，忠实地重复再现各种被示教的动作。第二代 机器人通常是指具有某种智能（如触觉、力觉、视觉等）的机器人，即由传感器得到的触觉、 听觉、视觉等信息经计算机处理后，控制机器人完成相应的操作。第三代机器人通常是指具 有高级智能的机器人，其特点是具有自学习和逻辑判断能力，可以通过各类传感器获取信息， 经过思考做出决策，以完成更复杂的操作。 一般认为机器人具备以下要素：思维系统（相当于脑），工作系统（相当于手），移动系 统（相当于脚），非接触传感器（相当于耳、鼻、目）和接触传感器（相当于皮肤）（图8-1）。 如果对机器人的能力评价标准与对生物能力的评价标准一样，即从智能、机能和物理能三个 方面进行评价，机器人能力与生物能力具有一定的相似性。图8-2是以智能度、机能度和物 理能度三座标表示的“生物空间”，这里，机能度是指变通性或通用性以及空间占有性等；物 理能度包括力、速度、连续运行能力、均一性、可靠性等；智能度则指感觉、知觉、记忆、 运算逻辑、学习、鉴定、综合判断等。把这些概括起来可以说，机器人是具有生物空间三座 标的三元机械。某些工程机械有移动性，占有空间不固定性，因而是二元机械。计算机等信 息处理机，除物理能之外，还有若干智能，因而也属于二元机械。而一般机械都只有物理能， 所以都是一元机械。 8.1.2 机器人的组成及基本机能 机器人一般由执行系统、驱动系统、控制系统，检测传感系统和人工智能系统等组成， 各系统功能如下所述。 ① 执行系统。执行系统是完成抓取工件（或工具）实现所需运动的机械部件，包括手部、 信息处理机 图8-2生物空间 图8-1机器人三要素
浅谈机械可靠性工程 1绪论 1.1可靠性研究的历史 可靠性是一门新兴的工程学科。产品的可靠性已成为衡量产品质量的重要指标之一。近年来，世界各发达国家已把可靠性技术和全面质量管理紧密结合起来，有力地提高了产品的可靠性水平。 可靠性工程的诞生可以追溯到20世纪40年代，即第二次世界大战期间。当时，由于战争的需要，迫切要求对飞机、火箭及电子设备的可靠性进行研究。德国的科学技术人员在V-1火箭的研制中，最先提出了火箭系统的可靠性等于所有元器件可靠度乘积的理论。到了20世纪50年代初期，美国为了发展军事的需要，投入了大量的人力、物力对可靠性进行研究，先后成立了“电子设备可靠性专门委员会”、“电子设备可靠性顾问委员会（AGREE ）”等研究可靠性问题的专门机构。20世纪50年代，苏联为了保证人造地球卫星发射与飞行的可靠性，开始了可靠性的研究工作。同时，日本企业家认识到，要在国际市场的竞争中取胜，必须进行可靠性的研究，1958年，日本科学技术联盟成立了“可靠性研究委员会”。1961年，苏联发射第一艘有人驾驶的宇宙飞船，就在这一时期，苏联对可靠性问题展开了全面的研究。20世纪60年代是美国航空航天事业迅速发展的时期。NASA 和美国国防部接受并发展了20世纪50年代由“AGREE ”发展起来的可靠性设计及实验方案。随着计算机的发展，软件可靠性问题也在20世纪60年代末获得重视。20世纪70年代，电子设备或系统获得广泛应用，其可靠性问题日益获得人们的重视，同时，人们也开始了对非电子设备（如机械设备）可靠性的研究。 20世纪70年代由于我国国家重点工程的需要（元器件的可靠性问题），以及消费者的强烈要求（电视机的质量问题），各行各业开展了可靠性的研究，并获得巨大进步。20世纪80年代初，我国掀起了电子行业可靠性工程和管理的第一个高潮，组织编写可靠性普及教材，制订了相关标准，形成了一批研究可靠性的骨干队伍。20世纪90年代初，原机械电子工业部提出了“以科技为先导，以质量为主线”，沿着管起来-控制好-上水平的发展模式开展可靠性工作，兴起了我国第二次可靠性工作的高潮，取得了较大的成绩。我国可靠性工程虽然发展快，但应该看到，目前与发达国家相比还有很大差距，还应做出坚持不懈的努力。 1.2可靠性研究的重要性及其意义 产品的可靠性与企业的生命、国家的安全紧密相关；产品性能的优化、结构的复杂化要求有很高的可靠性；产品更新速度的加快，使用场所的广泛性、严酷性，要求有很高的可靠性；产品竞争的焦点是可靠性；大型产品的可靠性是一个企业、一个国家科技水平的重要标志。 1.3可靠性的定义和特征量 可靠性定义为，产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。 表示产品总体可靠性水平高低的各种可靠性指标称为可靠性特征量。可靠性特征量的真值是理论上的数值，实际中是不知道的。根据样本观测值，经一定的统计分析可得到特征量的真值的估计值。估计值可以是点估计，也可以是区间估计。按一定的标准给出具体定义而计算值。 常用的可靠性特征量有可靠度()R t 、失效概率（或不可靠度）()F t 、失效率()t λ、平均寿命t 、可靠寿命()t R 与中位寿命等。 失效率曲线（浴盆曲线）反映了产品总体整个寿命期失效率的情况，它包括三个阶段：早期失效期、偶然失效期和耗损失效期。 可靠性特征量中()R t 、()F t 、可靠度函数的概率密度()f t 和()t λ是4个基本函数，只要知道其中的一个，则所有其他的特征量均可求得。 1.4机械可靠性设计的特点和内容 机械可靠性设计与以往的传统机械设计方法不同，机械可靠性设计具有自身特点：以应力和
机械设备可靠性分析摘要：机械的可靠性设计在机械设计中具有重要的作用，它对机械是否能够稳定的工作起决定性的作用。本文主要介绍了机械可靠性设计的特点，机械可靠性设计的流程，以及在机械可靠性设计中的常用的可靠性分析方法和设计技术，最后结合最近的机械可靠性的发展，介绍了机械可靠性设计的发展趋势，从而对可靠性技术在机械领域的应用和发展有一个全面的、客观的认识。 引言：随着科学技术的发展，对产品的要求不断提高，不仅要具有好的性能，更要具有高的可靠性水平。采用可靠性设计弥补了常规设计的不足，使得设计方案更加贴近生产实际。所谓可靠性是指“产品在规定时间内，在规定的使用条件下，完成规定功能的能力或性质”。可靠性的概率度量称为可靠度。可靠性工程的诞生已近半个世纪的历史, 以电子产品可靠性设计为先导的可靠性工程迄今发展得比较成熟, 已形成一门独立的学科。相比之下, 机械产品的可靠性设计与研究则起步较晚。所谓机械可靠性，是指机械产品在规定的使用条件下、规定的时间内完成规定功能的能力。由于工程材料特性的离散性以及测量、加工、制造和安装误差等因素的影响，使机械产品的系统参数具有固有的不确定性，因此考虑这种固有随机性的可靠性设计技术至关重要。据有关方面统计，产品设计对产品质量的贡献率可达70%～80%，可见设计决定了产品的固有质量特性(如：功能、性能、寿命、安全性和可靠性等)，赋予了产品“先天优劣”的本质特性。上世纪60年代, 对机械可靠性问题引起了广泛的重视并开始对其进行了系统研究。虽然国内外都投入了研究力量, 取得了一定的进展，但终因机械产品可靠性涉及的领域太多、可靠性研究的范围大、基础性数据缺乏等原因，机械可靠性设计在工程实际中应用得并不广泛。本文简要介绍了可靠性技术在机械领域中的应用，主要介绍了一些在机械产品设计中应用的较为成熟的可靠性技术和可靠性设计方法，并且结合当今可靠性工程学科的发展，指出了可靠性技术在机械领域中的发展和趋势。 正文：机械产品的可靠性要受到诸多因素的影响，从产品的设计、制造、试验，到产品使用和维护，都会涉及到可靠性间题，也就是说它贯穿于产品的整个寿命周期之内。如何使产品在整个寿命周期内失效率最小，有效度高，维修性好，经济效益大，经济寿命长，是我们对产品进行可靠性设计的根本目的。机械产品的可靠性设计并不是一种崭新的设计方法, 而是在传统机械设计的基础上引入以概率论和数理统计为基础的可靠性设计方法。这样的设计可以更科学合理地获得较小的零件尺寸、体积和重量, 同时也可使所设计的零件具有可预测的寿命和失效率, 从而使产品的设计更符合工程实际。 目前在机械工程中可靠性设计主要应用在产品的设计、制造、使用和维修等方面。现代生产的经验表明，在设计、制造和使用的三个阶段中，设计决定了产品的可靠性水平，即产品的固有可靠性，而制造和使用的任务是保证产品可靠性指标的实现。可靠性试验数据是可靠性设计的基础，但是试验不能提高产品的可靠性，只有设计才能决定产品的固有可靠性。图1所示为三者的关系。 图1 机械产品与可靠性关系框图 机械产品的设计，它包括整机产品的设计和零部件的设计。整机产品可将其作为一个系统进行设计，设计的方式主要有两种，第一种是根据零部件的可靠性预测结果，计算产品系统的可靠性指标，这就是系统的可靠性预测，其结果满足指标要求即可。如果不能满足要求，就要按第二种方式
. 8 机电一体化系统典型实例 8.1 机器人 8.1.1 概述 机器人是能够自动识别对象或其动作，根据识别，自动决定应采取动作的自动化装置。 它能模拟人的手、臂的部分动作，实现抓取、搬运工件或操纵工具等。它综合了精密机械技 术、微电子技术、检测传感技术和自动控制技术等领域的最新成果，是具有发展前途的机电 一体化典型产品。机器人技术的应用会越来越广，将对人类的生产和生活产生巨大的影响。 可以说，任何一个国家如不拥有一定数量和质量的机器人，就不具备进行国际竞争所必需的 工业基础。 机器人的发展大致经过了三个阶段。 第一代机器人为示教再现型机器人，为了让机器人 完成某项作业，首先由操作者将完成该作业所需的各种知识（如运动轨迹、作业条件、作业 顺序、作业时间等）通过直接或间接的手段，对机器人进行示教，机器人将这些知识记忆下 来，然后根据再现指令，在一定的精度围，忠实地重复再现各种被示教的动作。第二代机器 人通常是指具有某种智能（如触觉、力觉、视觉等）的机器人，即由传感器得到的触觉、听 觉、视觉等信息经计算机处理后，控制机器人完成相应的操作。第三代机器人通常是指具有 高级智能的机器人，其特点是具有自学习和逻辑判断能力，可以通过各类传感器获取信息， 经过思考做出决策，以完成更复杂的操作。 一般认为机器人具备以下要素：思维系统（相当于脑），工作系统（相当于手），移动系 统（相当于脚），非接触传感器（相当于耳、鼻、目）和接触传感器（相当于皮肤）（图8-1）。 如果对机器人的能力评价标准与对生物能力的评价标准一样，即从智能、机能和物理能三个 方面进行评价，机器人能力与生物能力具有一定的相似性。图8-2是以智能度、机能度和物 理能度三座标表示的“生物空间”，这里，机能度是指变通性或通用性以及空间占有性等；物 理能度包括力、速度、连续运行能力、均一性、可靠性等；智能度则指感觉、知觉、记忆、 运算逻辑、学习、鉴定、综合判断等。把这些概括起来可以说，机器人是具有生物空间三座 标的三元机械。某些工程机械有移动性，占有空间不固定性，因而是二元机械。计算机等信 息处理机，除物理能之外，还有若干智能，因而也属于二元机械。而一般机械都只有物理能， 所以都是一元机械。 8.1.2 机器人的组成及基本机能 信息处理机 图8-2生物空间 图8-1机器人三要素
机械产品可靠性设计综述 一、可靠性设计的基本概念 可靠性设计的定义： 定义1：对系统和结构进行可靠性分析和预测，采用简化系统和结构、余度设计和可维修设计等措施以提高系统和结构可靠度的设计。 定义2：为了满足产品的可靠性要求而进行的设计。 可靠性设计即根据可靠性理论与方法确定产品零部件以及整机的结构方案和有关参数的过程。设计水平是保证产品可靠性的基础。 可靠性设计是产品的一个重要的性能特征，产品质量的主要指标之一，是随产品所使用时间的延续而在不断变化的。可靠性设计的任务就是确定产品质量指标的变化规律，并在其基础上确定如何以最少的费用以保证产品应有的工作寿命和可靠度，建立最优的设计方案，实现所要求的产品可靠性水平。 可靠性问题的研究是因处理电子产品不可靠问题于第二次世界大战期间发展起来的。可靠性设计用在机械方面的研究始于20世纪60年代，首先应用于军事和航天等工业部门，随后逐渐扩展到民用工业。 可靠性设计的一个重要内容是可靠性预测，即利用所得的资料预报一个零件、部件或系统实际可能达到的可性，预报这些零部件或系统在规定的条件下和在规定时间内完成规定功能的概率。在产品设计的初期阶段，及时完成可靠性预测工作，可以了解产品各零部件之间可靠性的相互关系，找出提高产品可靠性的有效途径。 二、可靠性设计的基本原理 （1）选择设计方案时尽量不采用还不成熟的新系统和零件，尽量采用已有经验并已标准化的零部件和成熟的技术。 （2）结构简化，零件数削减。如日本横河记录仪表10年中无件数削减30%，大大提高了可靠性。 （3）考虑功能零件的可接近性，采用模块结构等以利于可维修性。 （4）设置故障监测和诊断装置，保证零件部设计裕度（安全系数/降额）。 （5）必要时采用功能并联、冗余技术。如日本的液压挖掘机等，采用双泵、双发动机的冗余设计。 （6）失效安全设计（Failure Safe），系统某一部分即使发生故障，但使其限制在一定范围内，不致影响整个系统的功能。 （7）安全寿命设计（Safe Life），保证使用中不发生破坏而充分安全的设计。例如对一些重要的安全性零件如汽车刹车，转向机构等要保证在极限条件下不能发生变形、破坏。 （8）加强连接部分的设计分析，例如选定合理的连接、止推方式。考虑防振，防冲击，对连接条件的确认。 （9）可靠性确认试验，在没有现成数据和可用的经验时，这是唯一的手段。尤其机械零部件的可靠性预测精度还很低。主要通过试验确认。 三、可靠性设计的基本方法 为了使设计时能充分地预测和预防故障，把更多的失效经验设计到产品中，因而必须邦助设计人员掌握充分的故障情报资料和设计依据。采取以下措施：
机械加工常用安全防护技术一、机械伤害类型 1、绞伤：外露的皮带轮、齿轮、丝杠直接将衣服、衣袖裤脚、手套、围裙、长发绞入机器中，造成人身的伤害。 2、物体打击：旋转的机器零部件、卡不牢的零件、击打操作中飞出 的工件造成人身伤害。 3、压伤：冲床、压力机、剪床、锻锤造成的伤害。 4、砸伤：高处的零部件、吊运的物体掉落造成的伤害。 5、挤伤：将人体或人体的某一部位挤住造成的伤害。 6、烫伤：高温物体对人体造成的伤害。如鉄屑、焊渣、溶液等高温 物体对人体的伤害。
7、刺割伤：锋利物体尖端物体对人体的伤害。 二、机械伤害原因 1、机械的不安全状态 防护、保险、信号装置缺乏或有缺陷，设备、设工具、附件有缺陷，个人防护用品、用具缺少或有缺陷，场地环境问题。 2、操作者的不安全行为 （1）忽视安全、操作错误； （2）用手代替工具操作；
（3）使用无安全装置的设备或工具； （4）违章操作； （5）不按规定穿戴个人防护用品，使用工具； （6）进入危险区域、部位； 3、管理上的因素 设计、制造、安装或维修上的缺陷或错误，领导对安全工作不重视，在组织管理方面存在缺陷，教育培训不够，操作者业务素质差，缺 乏安全知识和自我保护能力。
三、机械设备一般安全规定 规定是通过多年的总结和血的教训得出的，在生产过程中，只要遵守这些规定，就能及时消除隐患，避免事故的发生。 1、布局要求 机械设备的布局要合理，应便于操作人员装卸工件、清除杂物，同时也应能够便于维修人员的检修和维修。 2、强度、刚度的要求 机械设备的零、部件的强度、刚度应符合安全要求，安装应牢固，不得经常发生故障。 3、安装必要的安全装置 机械设备必须装设合理、可靠、不影响操作的安全装置。
机械可靠性设计发展及现状 (新编版) Safety technology is guided by safety technology, based on personnel protection, and an orderly combined safety protection service guarantee system. ( 安全技术) 单位：_______________________ 部门：_______________________ 日期：_______________________ 本文档文字可以自由修改
机械可靠性设计发展及现状(新编版) 随着科学技术的发展和对产品质量要求的不断提高，产品的可靠性也越来越成为产品竞争的焦点。产品的可靠性是设计出来的，生产出来的，管理出来的。可靠性设计是使产品的可靠性要求在设计中得以落实的技术。可靠性设计决定了产品的固有可靠性。 所谓可靠性是指“产品在规定时间内，在规定的使用条件下，完成规定功能的能力或性质”。可靠性的概率度量称为可靠度。长期以来，随着电子技术的发展和电子产品可靠性理论的成熟，电子产品可靠性的相对稳定，电子产品的可靠性试验技术已经发展的相对成熟；机械可靠性试验技术则由于存在理论难题而发展相对较慢。为了机械可靠性的切实发展，美国可靠性分析中心一直坚持鼓励其组织机构广泛收集机械产品可靠性数据。同时美国
可靠性分析中心在提到的关于将来安全相关技术发展备选课题，在可靠性领域中把机械可靠性作为三大课题(另外两个是加速试验和软件可靠性)之一。机械可靠性试验技术是机械可靠性技术中一个关键的问题，因此被广泛关注。 机械可靠性试验的发展 自1946年Freuenthal在国际上发表“结构的安全度”一文以来，可靠性问题开始引起学术界和工程界的普遍关注与重视。上世纪60年代，对机械可靠性问题引起了各国广泛重视并开始对其进行了系统研究，其中美国、前苏联、日本、英国等国家对机械产品可靠性进行了深入研究，并在机械产品可靠性理论研究和实际应用方面取得了相当进展： 1.1.20世纪40年代，德国在V-1火箭研制中，提出了火箭系统的可靠性等于所有元器件可靠度乘积的理论，即把小样本问题转化为大样本问题进行研究。 1.2.1957年6月4日，美国的“电子设备可靠性顾问委员会”发布了《军用电子设备可靠性报告》，提出了可靠性是可建
回转工作台的设计 一、设计的目的： 1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法，包括参数的选择、传动设计、零件计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析及设计的能力。 2、综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。 3、训练和提高设计的基本技能，如计算，绘图，运用设计资料、标准和规，编写技术文件（说明书）等。 二、设计任务及要求 设计题目：数控回转工作台的设计 1. 设计容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书； 2. 设计要求包括：回转角度0～360°；最大回转半径400㎜；最大承载重量50㎏； 3. 机械部分的设计：装配工作图1（1号）； 4. 计算机控制的设计：控制系统接口图一； 5. 控制装置采用步进电机驱动，MCS-51或单片机FX2N-PLC控制系统，软件环分，由键盘输入实现开环控制。 三、机械系统设计 在数字回转工作台机械传动部分选用蜗轮蜗杆传动,因为蜗杆传动平稳,振动,冲击和噪声均较小;能以单级传动获得教大的传动比,结构紧凑,有利于实现回转工作台所要求的分度的实现.故选用蜗轮蜗杆传动. （一）、蜗杆类型的选择: 蜗杆选择为渐开线圆柱蜗杆.因为此种蜗杆不仅可车削还可以像圆柱齿轮那样用齿轮滚刀滚削,并可用但面或单锥面砂磨削.制造精度高.是普通圆柱蜗杆传动中较理想的传动.传动效率也高,在动力传动和机床精密传动中应用较为广泛. （二）、蜗杆蜗轮材料的选择:
由于蜗杆传动啮合摩擦较大,且由于蜗轮滚刀的形状尺寸不可能做得和蜗杆绝对相同,被加工出的蜗轮齿形难以和蜗杆精确共轭,必须依靠运转跑合才渐趋理想,因此材料副的组合必须具有良好的减摩和跑合性能以及抗胶合性能。所以蜗轮通常青铜或铸铁做齿圈，并尽可能与淬硬并经磨削的钢制蜗杆相匹配。故选择:蜗杆材料为：渗碳钢，表面淬硬56-62HRC 牌号为20GrMnTi.蜗轮材料为：铸造锡青铜，牌号为ZcuSn10Pb1 （三）、蜗杆蜗轮参数计算： 1. 蜗杆传动尺寸的确定： 由设计题目中要求可知：工作台回转直径最大为400mm/50千克. 由《齿轮手册》（上）表6.2-3取蜗杆蜗轮中心距标准a=225mm; 估取蜗杆分度圆直径: 为能获得较大的传动比,取蜗杆头数为: z =1;z =90 估取模数m: m=(1.4~1.7)a/ z =3.6 取m=4 q=d /m=80/4=20 6 tanγ= z /q 则γ=2.86° 2. 确定蜗轮蜗杆各参数值 蜗杆尺寸“ 1) 蜗杆轴向齿距:p =πm=3.14×4=12.56 2) 螺旋线导程:p =p ×z =15.4×4=12.56 3) 法向齿形角:对于ZI蜗杆αn=20°在分度传动中允许减小齿形角α =15° 4) 直径系数:q= d /m=80/4=20 5) 蜗杆分度圆(中圆)直径: d (d )= d =qm=80 6) 蜗杆分度圆(中圆柱)导程角: γ=2.86° 渐开线蜗杆: 基圆柱导程角: γcosγ =cosαncosγ γ =15.264° 7) 基圆直径:d d = z m/tanγ =14.16 8) 法向基节:p =πm cosγ =12.12 9) 蜗杆齿轮顶高:h =h m=1×4=4 10 蜗杆齿根高:h =1.2m=4.8
《机械可靠性设计》课程教学大纲 课程编码：08541032 课程名称：机械可靠性设计 英文名称：Reliability of Mechanical Design 开课学期：第6,7学期 学时/学分：30 / 1.5 课程类型：选修课 开课专业：机械科学与工程学院 选用教材：自编讲稿 主要参考书：机械可靠性设计徐灏著机械工业出版社 机械可靠性设计刘惟信著清华大学出版社 执笔人：王军 一、课程性质、目的与任务 本课程系选修课，介绍了可靠性设计的原理及概貌。系统地讲述了机械强度可靠性设计的原理，静强度的可靠性设计和疲劳强度的可靠性设计。其主要任务是培养学生： 1、了解可靠性设计的概念、重要性及原理。 2、掌握机械静强度可靠性设计的基本思想和方法。 3、掌握机械疲劳强度可靠性设计的基本思想和方法。 4、有能力解决一般机械强度可靠性设计的问题。 5、为学生的进一步深造打基础。
“可靠性”是产品质量和技术措施的一个最重要的指标，早已受到世界发达国家的高度重视，因此，在我国对工科学生开设此门科程，具有非常重要的现实意义。 二、教学基本要求 了解可靠性设计的概念、重要性及原理，掌握机械静强度可靠性设计的基本思想和方法，掌握机械疲劳强度可靠性设计的基本思想和方法，有能力解决一般机械强度可靠性设计的问题。 三、各章节内容及学时分配 1、可靠性概念（4学时）：可靠性与质量的关系；可靠性的定义； 衡量可靠性的尺度。(掌握) 2、统计分析的基础知识（4学时）：随机变量；概率的概念；母 体、个体和子样；均值与中值；方差与标准差；平均秩与中位秩； 正态分布；对数正态分布；指数分布；威布尔分布。（了解） 3、机械强度可靠性设计的基础理论（6学时）：可靠性设计方法 的基础理论(理解)；零件强度分布率及分布参数的确定；零件应力分布率及分布参数的确定；强度可靠性计算条件式与许用可靠度；强度可靠性设计方法及步骤(掌握)。 4、静强度可靠性设计（4学时）：拉杆；梁；扭转圆杆；转轴的 强度可靠性设计。(掌握) 5、疲劳强度可靠性设计（8学时）：S-N及P-S-N曲线；疲劳极限
文件编号：GD/FS-3657 （安全管理范本系列） 机械可靠性设计发展及现 状详细版 In Order To Simplify The Management Process And Improve The Management Efficiency, It Is Necessary To Make Effective Use Of Production Resources And Carry Out Production Activities. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________
机械可靠性设计发展及现状详细版 提示语：本安全管理文件适合使用于平时合理组织的生产过程中，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到实现简化管理过程，提高管理效率，实现预期的生产目标。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 随着科学技术的发展和对产品质量要求的不断提高，产品的可靠性也越来越成为产品竞争的焦点。产品的可靠性是设计出来的，生产出来的，管理出来的。可靠性设计是使产品的可靠性要求在设计中得以落实的技术。可靠性设计决定了产品的固有可靠性。 所谓可靠性是指“产品在规定时间内，在规定的使用条件下，完成规定功能的能力或性质”。可靠性的概率度量称为可靠度。长期以来，随着电子技术的发展和电子产品可靠性理论的成熟，电子产品可靠性的相对稳定，电子产品的可靠性试验技术已经发展的相对成熟；机械可靠性试验技术则由于存在理论难题而发展相对较慢。为了机械可靠性的切实发展，美国
可靠性分析中心一直坚持鼓励其组织机构广泛收集机械产品可靠性数据。同时美国可靠性分析中心在提到的关于将来安全相关技术发展备选课题，在可靠性领域中把机械可靠性作为三大课题( 另外两个是加速试验和软件可靠性) 之一。机械可靠性试验技术是机械可靠性技术中一个关键的问题，因此被广泛关注。 机械可靠性试验的发展 自1946 年Freuenthal在国际上发表“结构的安全度”一文以来，可靠性问题开始引起学术界和工程界的普遍关注与重视。上世纪60 年代，对机械可靠性问题引起了各国广泛重视并开始对其进行了系统研究，其中美国、前苏联、日本、英国等国家对机械产品可靠性进行了深入研究，并在机械产品可靠性理论研究和实际应用方面取得了相当进展： 1.1.20世纪40年代，德国在V-1火箭研制中，
学习任务一机械加工常用设备的分类与用途 学习活动1识读金属切削机床的型号 学习目标：完成本单元学习后，你能按我国现行金属切削机床的分类及型号的编制方法，识读常见金属切削机床铭牌中的型号。 入门引导：当你走进车间看见机床设备上的这些铭牌时，你能说出铭牌上的这些型号的含义吗？下面我们将学习这方面的知识。 机床的铭牌 知识学习： 一、机械加工及常用设备 机械加工是通过工人操作金属切削机床，利用切削刀具从工件上切除多余材料，使之获得图样要求零件的几何形状、位置精度、尺寸精度、表面质量等。 金属切削机床是用切削的方法将原材料加工成机械零件的设备，可简称机床。它是用切削加工方法将金属（或其他材料）的毛坯或半成品加工成零件的机器。由于是制造机械的机器，故又称“工作母机”或“工具机”。 随着生产发展及工艺的革新，金属切削机床的品种及规格不断增加，可按以下不同方法进行分类： 1、加工性质和使用刀具 车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、切断机床和其它机床。 2、机床自动化程度 手动、机动、半自动和自动机床。 3、机床重量 微型机床、中型机床、大型机床、重型机床。 4、机床工艺范围的宽窄（万能性程度） 通用机床、专门化机床及专用机床。 通用机床加工范围较广，是企业生产应用最广泛的切削设备。
二、金属切削机床的型号编制及识读 机床型号是机床产品的代号。我国的机床型号是按GB/T15375—1994《金属切削机床型号编制方法》编制的，标准规定机床型号是用汉语拼音字母及阿拉伯数字按一定规律排列组合，表示类别、技术参数、主要性能等，适用于通用机床和专用机床。 通用机床的型号由基本部分和辅助部分组成，中间用“/”隔开，读作“之”。基本部分需统一管理，辅助部分纳入型号与否由生产厂家自定。 通用机床的型号的表示方法如下： 基本部分 / 辅助部分 其他特性代号 重大改进顺序号 主轴数或第二主参数 通用特性、结构特性代号 分类代号 1．编制说明 1 有“（）”的代号或数字，当无内容时，不表示，若有内容则不带括号； 2 有“〇”符号者，为大写的汉语拼音字母； 3 有“△”符号者，为阿拉伯数字； 4 有“”符号者，为大写的汉语拼音字母、或阿拉伯数字、或两者兼有之。 5 分类代号作为型号的首位，用阿拉伯数字表示。第一分类代号前的“1”不予表示，例如，磨床 类分为M、2M、3M三类。 2．机床的类代号 机床的类代号用汉语拼音字母（大写）表示，位于型号的首位（见下表）。我国机床为十一大类，其中如有分类者，在类代号前用数字表示区别（第一分不表示），如第二分类的磨床，在“M”前加“2”，写成“2M”。
机械可靠性设计发展及现状 (新版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0997
机械可靠性设计发展及现状(新版) 随着科学技术的发展和对产品质量要求的不断提高，产品的可靠性也越来越成为产品竞争的焦点。产品的可靠性是设计出来的，生产出来的，管理出来的。可靠性设计是使产品的可靠性要求在设计中得以落实的技术。可靠性设计决定了产品的固有可靠性。 所谓可靠性是指“产品在规定时间内，在规定的使用条件下，完成规定功能的能力或性质”。可靠性的概率度量称为可靠度。长期以来，随着电子技术的发展和电子产品可靠性理论的成熟，电子产品可靠性的相对稳定，电子产品的可靠性试验技术已经发展的相对成熟；机械可靠性试验技术则由于存在理论难题而发展相对较慢。为了机械可靠性的切实发展，美国可靠性分析中心一直坚持鼓励其组织机构广泛收集机械产品可靠性数据。同时美国可靠性分析中心在提到的关于将来安全相关技术发展备选课题，在可靠性领域中把
机械可靠性作为三大课题(另外两个是加速试验和软件可靠性)之一。机械可靠性试验技术是机械可靠性技术中一个关键的问题，因此被广泛关注。 机械可靠性试验的发展 自1946年Freuenthal在国际上发表“结构的安全度”一文以来，可靠性问题开始引起学术界和工程界的普遍关注与重视。上世纪60年代，对机械可靠性问题引起了各国广泛重视并开始对其进行了系统研究，其中美国、前苏联、日本、英国等国家对机械产品可靠性进行了深入研究，并在机械产品可靠性理论研究和实际应用方面取得了相当进展： 1.1.20世纪40年代，德国在V-1火箭研制中，提出了火箭系统的可靠性等于所有元器件可靠度乘积的理论，即把小样本问题转化为大样本问题进行研究。 1.2.1957年6月4日，美国的“电子设备可靠性顾问委员会”发布了《军用电子设备可靠性报告》，提出了可靠性是可建立的、可分配的及可验证的，从而为可靠性学科的发展提出了初步框架。
机加工设备介绍 （主要针对大型机加工设备）
目录 1. 镗铣加工中心 (1) 1.1 日本TOYODA大型/超大型卧式加工中心:FH系列重切削 (1) 1.2 韩国威亚WIA大型卧式加工中心KH1000 (2) 1.3 日本三井精机超高精度卧式加工中心HS8A大型/超大型 (3) 1.4 韩国WIA大型立式加工中心 (4) 1.5 日本TOYODA强力切削大型卧式加工中心:FA800/FA1050 (5) 2. 数控车床/车削中心 (6) 2.1 日本大隈OKUMA五轴立式数控车床车削中心VTM系列 (6) 2.2 日本大隈OKUMA立式数控车床车削中心VTM系列 (8) 3. 复合数控机床 (10) 3.1 车铣 (10) 3.1.1 日本大隈OKUMA车铣复合数控机床MULTUSB750 (10) 3.1.2 德国DMG车铣复合数控机床,FD系列 (12) 3.1.3 德国DMG车铣复合数控机床CTXbeta1250 (13) 3.2 车磨 (14) 3.2.1 德国EMAG倒置式立式车磨中心:VSCDS/DDS和VLC-250-DS (14) 3.3 钻铣 (15) 3.3.1 铝铜型材钻铣复合加工中心PJ-NC6500 (15) 3.3.2 国产五轴钻铣复合数控深孔 (16) 3.3.3 德国德马吉DMG铣钻加工中心MILLTAP700 (17) 4. 数控磨床 (18) 4.1 成型 (18) 4.1.1 德国Peter-Wolters精密蠕动成型磨床Macro-L (18) 4.1.2 日本Okamoto超精密自动曲线成型磨床:UPZ系列 (18) 4.2 高精度/超高精度 (19) 4.2.1 日本三井精机MITSUISEIKI高精度坐标磨床300G/3GEN/4GDN .. 19 4.2.2 美国500型数控坐标磨床 (21) 4.2.3 德国peter-wolters大型双端面平面加工机床AC系列 (23) 4.3 复杂型面工件 (25) 4.3.1 美国1280型数控坐标磨床 (25) 4.3.2日本Okamoto超精密自动曲线成型磨床:UPZ系列 (27) 4.4 去毛刺机床 (28) 4.4.1 热能去毛刺机床 (28) 4.4.2 国产真空减压超声波去铸砂去毛刺机,StarCluster (29) 4.4.3 德国砂带毛刷复合型抛光去毛刺机床FE700-L (30)
. .第1章切削加工基础知识 1.1切削加工概述 切削cutting; 加工machining; 金属切削metal cutting (metal removal);金属切削工艺metal-removal process; 金属工艺学technology of metals; 机器制造machine-building; 机械加工machining; 冷加工cold machining； 热加工hot working; 工件workpiece; 切屑chip; 常见的加工方法universal machining method; 钻削drilling; 镗削boring; 车削turning； 磨削grinding; 铣削milling; 刨削planning; 插削slotting; 锉filing ; 划线lineation; 錾切carving; 锯sawing; 刮削facing; 钻孔boring; 攻丝tap; 1.2零件表面构成及成形方法 变形力deforming force; 变形deformation;几何形状geometrical; 尺寸dimension; 精度precision; 表面光洁度surface finish; 共轭曲线conjugate curve; 范成法generation method; 轴shaft; 1.3机床的切削运动及切削要素 主运动main movement; 主运动方向direction of main movement; 进给方向direction of feed; 进给运动feed movement; 合成进给运动resultant movement of feed; 合成切削运动resultant movement of cutting; 合成切削运动方向direction of resultant movement of cutting ; 切削速度cutting speed; 传动drive/transmission; 切削用量cutting parameters; 切削速度cutting speed; 切削深度depth of cut; 进给速度feed force; 切削功率cutting power; 1.4金属切削刀具 合金工具钢alloy tool steel; 高速钢high-speed steel; 硬质合金hard alloy; 易加工ease of manufacturing ; 切削刀具cutting tool;
基于鞍点估计的机械零部件可靠性灵敏度分析 摘要 对机械结构来说，可靠性指标一般随材料特性、几何参数、工作环境等不确定性因素变化而减弱，所以结构的可靠度、灵敏度就显得尤为重要，对机械零部件可靠性灵敏度的分析也是亟不可待。 本文利用鞍点估计技术可以无限逼近非正态变量空间中线性极限状态函数概率分布的特点，能有效解决统计资料或实验数据较少而难以确定设计变量的分布规律的问题。将可靠性设计理论、灵敏度分析技术与鞍点逼近理论相结合，以前面可靠性数学模型为基础，系统地推导了基于鞍点估计的可靠性灵敏度公式，讨论了基于鞍点估计法的机械零部件可靠性灵敏度计算问题，为进一步分析机械零部件的可靠性稳健设计奠定了理论基础。 关键词：不确定性鞍点灵敏度可靠性 第一章绪论 1.1机械可靠性设计理论研究进展 很早以来人们就广泛采用“可靠性”这一概念来定性评价产品的质量问题，这只是靠人们的经验评定产品可靠还是不可靠，并没有一个量的标准来衡量；从基于概率论的随机可靠性到基于模糊理论的模糊可靠性再到非概率可靠性以及最近提出的结构系统概率-模糊-非概率混合可靠性，表明定量衡量产品质量问题的理论方法从产生到现在已有了长足的发展；对于复杂结构的复杂参数由单纯的概率非概率可靠性分析方法发展到可靠性灵敏度分析的各种分析方法，使得这一理论日续丰富和完善，并深入渗透到各个学科和领域。可靠性当今已成为产品效能的决定因素之一，作为一个与国民经济和国防科技密切相关的科学，未来的科技发展中也必将得到广泛的研究和应用。 20世纪初期把概率论及数理统计学应用于结构安全度分析，已标志着结构可靠性理论研究的初步开始。20世纪40年代以来，机械可靠性设计理论有了长足的发展，目前为止己
机电产品可靠性设计方法总结 随着社会物质文明的高速发展，机电产品越来越广泛地应用于社会的各个领域。自动化、小型化的普及发展，使很多机电产品结构愈加复杂，使用条件和应用环境也越来越严酷，由此产生的产品可靠性问题必然增多。本文针对机电产品，从可靠性的设计方法角度归纳总结现代技术常用的可靠性设计方法。 一、原材料、元器件、电路和工艺的选择与使用。原材料、元器件是机电产品可靠性的基础之一，很多机电产品的失效是由于材料或元器件的性能和质量问题造成的，而电路及制作工艺的选择是对产品的可靠性起决定性作用。如果要提高产品可靠性，应充分估计现有的技术水平，尽量采用成熟的、定型的、标准的原材料、元器件、电路和工艺来完成设计，另外电子元器件还应适当考虑降温降额设计。 二、耐环境设计。任何机电产品都是在一定的环境下工作的，而潮湿、盐雾和霉菌会降低材料的绝缘强度，引起漏电，导致故障。因此，必须采取防止或减少环境条件对机电产品可靠性影响的各种方法，以保证机电产品工作中的性能。耐环境设计是指产品在三防(防潮湿、防盐雾和霉菌)设计、耐热设计、耐振设计、耐湿设计、耐腐蚀及防微生物等。对产品进行耐环境设计，首先应对恶劣环境进行分析调查，再对各类应力进行分析估算。如果部分元件或单元难以承受这些环境应力的影响而产生故障，我们可以通过采取环境防护设计措施，减少这些环境应力对产品的影响，提高产品的使用寿命和可靠性。 三、人一机工程设计。所有机电产品的研制、生产和使用都是由人来完成的，人为故障必然会占据相当的比例。某生产厂曾对其进行售后维护的变频电源出现的800例故障进行统计分类，其中环境系统故障336例，占42％，操作系统故障238例，占29．7％，仪器系统故障226例，占28．3％。由此可见，随着机电产品精度的提高和智能化程度提高，人为因素对系统的影响越来越大，这些人为因素包括人员缺乏系统i／II练、环境条件不好、技术资料不全面、管理不到位等。人为因素的影响会因时、因地、甚至产品类别的不同而不同。人一机工程设计，要求根据人的能力容限，如生理限制、病理限制、体力限制、心理限制等，科学地确定产品的具体设计、操作方法、操作环境使产品达到安全易用、便于维护的目的，防止人员操作差错，包括操作错误、装配错误、设计错误、维修错误、安装错误、使用错误等，提高产品的可靠性和操作成功的可靠度。所以，在产品的可靠性设计时，要充分考虑人对系统可靠性的影响，使人与产品有机的结合成一个协调的整体。 四、冗余设计。冗余设计是指在产品设计时，用一套以上的设备(器件、线路、能源等)来完成规定的任务。对于机电产品，必要时应考虑冗余设计。比如说，某个产品在工作的时候不能停止供电，否则会产生设备故障，那么在设计时就会有蓄电池电路设计，作为备用电源供电系统，这就是冗余设计。再举个大家都熟悉的产品电热水壶，它通常都采双自复位热断路器设计，这就是为了提高产品的可靠性而提供的双重保护功能，即使一个器件失效，另一个还可以继续发挥作用。但是，冗余设计虽然可以提高产品实现任务的可靠性，但是却增加了系统的复杂性、体积、重量，使系统的基本可靠性降低了，因此应根据产品的研制目标及限制条件进行综合权衡。 五、1概率设计。概率设计法是应用概率统计理论进行机械零件及构件设计的方法。它将载荷、材料性能与强度及零部件尺寸，都视为属于某种概率分布的统计量．以通用的广义应力强度干涉模型作为基本运算公式，广泛沿用机械零件传统的设计计算模型，求出给定可靠度下的零件的尺寸或给定尺寸下零件的可靠度及相应寿命．概率法设计的核心是将设计变量视为随机变量．应用应力强度干涉模型．保证所设计的零件具有指定的可靠性指标。