測(cè)控儀器設(shè)計(jì)__總復(fù)習(xí)題和考試題(1)(共12頁(yè))

1、測(cè)控(c kn)儀器設(shè)計(jì)試題庫(kù)選擇題1.儀器設(shè)計(jì)的重要(zhngyo)內(nèi)涵是（ ）A耐磨性B平穩(wěn)性C精度(jn d)分析與設(shè)計(jì)D剛度2.儀器的原理誤差與儀器的（ ）有關(guān)。A設(shè)計(jì) B制造C使用D精度4.表征測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定地接近真值的程度的是（ ）A精密度B正確度C準(zhǔn)確度D線性度5.傾角誤差用（ ）表達(dá)。A測(cè)角儀B圓度儀C經(jīng)緯儀D陀螺儀一、填空題1.儀器誤差的來(lái)源有 原理誤差 、 制造誤差 和運(yùn)行誤差。2.表征測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定地接近真值的程度的是 準(zhǔn)確度 3.按功能將儀器分成以下幾個(gè)組成部分：1 基準(zhǔn)部件；2_；3 放大部件；4 瞄準(zhǔn)部件；5 _；6 顯示部件；7 _8 機(jī)械結(jié)構(gòu)部件4. 驅(qū)動(dòng)控制部件用

2、來(lái)驅(qū)動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)部件，在測(cè)控儀器中常用_、_、_、_、-_等實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。5. 儀器中的_部件用于對(duì)被測(cè)件、標(biāo)準(zhǔn)器、傳感器的定位，支承和運(yùn)動(dòng),如導(dǎo)軌、軸系、基座、支架、微調(diào)、鎖緊、限位保護(hù)等機(jī)構(gòu)。6. 測(cè)控儀器發(fā)展趨勢(shì)：高精度與高可靠性、_、_、多樣化與多維化8. 儀器的技術(shù)指標(biāo)是用來(lái)說(shuō)明一臺(tái)儀器的_和_9._是儀器對(duì)被測(cè)量變化的反映能力10. 儀器總誤差應(yīng)小于或等于被測(cè)參數(shù)總誤差的_11. 了保證儀器的精度，儀器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵守一些重要的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)原理，如_、變形最小原則、_、精度匹配原則、誤差平均作用原理、補(bǔ)償原理、差動(dòng)比較原理等12. _和_是儀器設(shè)計(jì)的重要內(nèi)涵13. 采用_進(jìn)行設(shè)計(jì)是

3、為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)化制造工藝、簡(jiǎn)化算法和降低成本 。 14. 所謂干擾，一方面是_的干擾，另一方面是_造成的干擾。15. 儀器精度設(shè)計(jì)是儀器精度綜合的反問(wèn)題，其根本任務(wù)是_16._精度_與_可靠性_指標(biāo)是測(cè)控儀器設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題。17.測(cè)控儀器的設(shè)計(jì)六大原則是 阿貝原則及其擴(kuò)展 、 變形最小原則及減小變形影響的措施 、測(cè)量鏈最短原則、坐標(biāo)系基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、精度匹配原則、經(jīng)濟(jì)原則。18.溫度的變化可能引起電器參數(shù)的改變及儀器特性的改變，引起 溫度靈敏度漂移和 溫度零點(diǎn)漂移 。19.在設(shè)計(jì)中，采用包括補(bǔ)償 、 環(huán)節(jié)等技術(shù)措施，則往往能在提高儀器精度和改善儀器性能方面收到良好的效果。7.造型設(shè)計(jì)中常用的幾

4、何形狀的尺寸比例： 、均方根比例 、 和中間值比例。20.標(biāo)準(zhǔn)量的細(xì)分方法有 、 。21、儀器中的支承件包括基座、立柱、機(jī)柜、機(jī)箱等。它起著聯(lián)接和支承儀器的機(jī)、光、電等各部分零件和部件的作用，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)尺寸較大， 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 22、導(dǎo)軌是穩(wěn)定和靈活傳遞(chund)直線運(yùn)動(dòng)的部件，起著確保運(yùn)動(dòng)精度及部件間相互位置精度(jn d)的作用。其由運(yùn)動(dòng)(yndng)導(dǎo)軌（動(dòng)導(dǎo)軌）和支承導(dǎo)軌（靜導(dǎo)軌）組成。23、導(dǎo)軌種類很多，按照導(dǎo)軌面之間的摩擦性質(zhì)可分為：滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌 、 滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、 彈性摩擦導(dǎo)軌 。 24、在微位移機(jī)構(gòu)中，微工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方法有 。25在測(cè)控系統(tǒng)中，主軸系統(tǒng)由主軸，軸

5、承，及安裝在主軸上的傳動(dòng)件或分度元件組成，26儀器的技術(shù)指標(biāo)是用來(lái)說(shuō)明一臺(tái)儀器的性能和作用的，主要技術(shù)指標(biāo)既作為設(shè)計(jì)依據(jù)，也用來(lái)考核所設(shè)計(jì)的儀器是否成功。27精度分析和精度設(shè)計(jì)是儀器設(shè)計(jì)的重要內(nèi)涵28在測(cè)控儀器中，精密機(jī)械系統(tǒng)對(duì)保證儀器的測(cè)量精度、定位精度和運(yùn)動(dòng)精度起著關(guān)鍵的作用。二、簡(jiǎn)答導(dǎo)軌的功用： 導(dǎo)軌是穩(wěn)定和靈活傳遞直線運(yùn)動(dòng)的部件，起著確保運(yùn)動(dòng)精度及部件間相互位置精度的作用。其由運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌（動(dòng)導(dǎo)軌）和支承導(dǎo)軌（靜導(dǎo)軌）組成?；瑒?dòng)導(dǎo)軌是支承件和運(yùn)動(dòng)件直接接觸的導(dǎo)軌。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、接觸剛度大。缺點(diǎn)是摩擦阻力大、磨損快，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差別大，低速度時(shí)，易產(chǎn)生爬行。滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌是在兩導(dǎo)

6、軌面之間放入滾珠、滾柱、滾針等滾動(dòng)體，使導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)處于滾動(dòng)摩擦狀態(tài)。由于滾動(dòng)摩擦阻力小，使工作臺(tái)移動(dòng)靈敏，低速移動(dòng)時(shí)也不易產(chǎn)生爬行。工作臺(tái)起動(dòng)和運(yùn)行消耗的功率小，滾動(dòng)導(dǎo)軌磨損小，保持精度持久性好，故在儀器中廣泛應(yīng)用。 但是，這種導(dǎo)軌是點(diǎn)或線接觸，故抗振性差，接觸應(yīng)力大。在設(shè)計(jì)這種導(dǎo)軌時(shí)，對(duì)導(dǎo)軌的直線度和滾動(dòng)體的尺寸精度要求高。導(dǎo)軌對(duì)臟物比較敏感，要很好的防護(hù)，其結(jié)構(gòu)比滑動(dòng)導(dǎo)軌復(fù)雜，制造困難，成本高。靜壓導(dǎo)軌定義： 靜壓導(dǎo)軌是在動(dòng)導(dǎo)軌與靜導(dǎo)軌之間，因液體壓力油或氣體靜壓力而使動(dòng)導(dǎo) 軌及工作臺(tái)浮起，兩導(dǎo)軌之間工作面不接觸，而形成完全的液體或氣體摩擦。 根據(jù)導(dǎo)軌面間產(chǎn)生靜壓力的介質(zhì)不同而分為液體靜壓導(dǎo)

7、軌和空氣靜壓導(dǎo)軌。靜壓導(dǎo)軌的特點(diǎn)： 1）靜壓導(dǎo)軌的導(dǎo)軌面間摩擦是液體分子或氣體分子摩擦，因而摩擦系數(shù)極低（0.0005），故沒(méi)有爬行，不產(chǎn)生磨損，壽命長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)功率小。 2）精度高，靜壓導(dǎo)軌是根據(jù)彈性平均原理設(shè)計(jì)的，因液體或氣體分子的彈性平均作用而使導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)精度提高。 3）導(dǎo)軌的承載能力較大，剛度好。液體靜壓導(dǎo)軌因壓力油粘性遠(yuǎn)大于氣體靜壓導(dǎo)軌的空氣粘度，因而液體靜壓導(dǎo)軌剛性好于氣體靜壓導(dǎo)軌。 4）導(dǎo)軌工作面充滿壓力油或壓縮空氣，而有吸振作用，抗振性好。 5） 靜壓導(dǎo)軌的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整費(fèi)事，成本較高。需要一套嚴(yán)格過(guò)濾的供油或供氣設(shè)備。提高氣浮導(dǎo)軌性能的方法 為提高空氣靜壓導(dǎo)軌的剛度和承載能力

8、，可采用以下幾種方法： 1）結(jié)構(gòu)上采用閉式導(dǎo)軌，閉式導(dǎo)軌的工作面由兩個(gè)相對(duì)安裝的止推軸承構(gòu)成，它的剛度一般為單面導(dǎo)軌的兩倍，呈線性承載特性，穩(wěn)定性好，運(yùn)動(dòng)精度高。 2）增加供氣壓力，增加供氣壓力可提高氣膜的剛度。 3）減小浮起間隙，加大封閉力，在一定范圍內(nèi)氣浮導(dǎo)軌的剛度隨氣膜厚度的減小而增大。 4） 載荷補(bǔ)償，在導(dǎo)軌內(nèi)或供氣回路中，安裝載荷補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，使氣浮導(dǎo)軌在載荷發(fā)生變化時(shí)，浮起量變化很小，從而使剛度增大。 5）提高阻尼力增加剛度，如采用粉末冶金多孔材料節(jié)流器，用大面積微孔節(jié)流代替小孔節(jié)流，使靜壓導(dǎo)軌剛度提高；采用氣、液雙向潤(rùn)滑液，因潤(rùn)滑面含有油層，而增加滑動(dòng)阻尼，使導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)方向的剛度增加；

9、采用半氣浮導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌面有部分接觸，保持恒定的庫(kù)倫摩擦力，又有適當(dāng)?shù)淖枇?，提高了承載力和剛度。測(cè)控儀器(yq)的概念是什么？測(cè)控儀器則是利用測(cè)量和控制的理論，采用機(jī)、電、光各種計(jì)量測(cè)試原理(yunl)及控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)相結(jié)合的一種范圍廣泛的測(cè)量?jī)x器。為什么說(shuō)測(cè)控儀器(yq)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)？?jī)x器儀表的用途和重要性 遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，深入到人民生活的各個(gè)角落，儀器儀表中的計(jì)量測(cè)試儀器與控制儀器統(tǒng)稱為測(cè)控儀器，可以說(shuō)測(cè)控儀器的水平是科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。儀器儀表的用途:在機(jī)械制造業(yè)中：對(duì)產(chǎn)品的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)性能測(cè)試；加工過(guò)程的控制與監(jiān)測(cè)；設(shè)備運(yùn)行中的故障診斷等。在電力、化工、石油工

10、業(yè)中：對(duì)壓力、流量、溫度、成分、尺寸等參數(shù)的檢測(cè)和控制；對(duì)壓力容器泄漏和裂紋的檢測(cè)等。在航天、航空工業(yè)中：對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、振動(dòng)、噪聲、動(dòng)力特性、噴油壓力、管道流量的測(cè)量；對(duì)構(gòu)件的應(yīng)力、剛度、強(qiáng)度的測(cè)量；對(duì)控制系統(tǒng)的電流、電壓、絕緣強(qiáng)度的測(cè)量等。1.6. 對(duì)測(cè)控儀器的設(shè)計(jì)要求有哪些？(1)精度要求 (2)檢測(cè)效率要求 (3)可靠性要求 (4)經(jīng)濟(jì)性要求 (5)使用條件要求 (6)造型要求2.1.說(shuō)明分析儀器誤差的微分法，幾何法，作用線與瞬時(shí)臂法和數(shù)學(xué)逼近法各適用在什么情況下，為什么？微分法 若能列出儀器全部或局部的作用方程，那么，當(dāng)源誤差為各特性或結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差時(shí)，可以用對(duì)作用原理方程求全微分

11、的方法來(lái)求各源誤差對(duì)儀器精度的影響。微分法的優(yōu)點(diǎn)是具有簡(jiǎn)單、快速，但其局限性在于對(duì)于不能列入儀器作用方程的源誤差，不能用微分法求其對(duì)儀器精度產(chǎn)生的影響，例如儀器中經(jīng)常遇到的測(cè)桿間隙、度盤的安裝偏心等，因?yàn)榇祟愒凑`差通常產(chǎn)生于裝配調(diào)整環(huán)節(jié)，與儀器作用方程無(wú)關(guān)。幾何法 能畫出機(jī)構(gòu)某一瞬時(shí)作用原理圖，按比例放大地畫出源誤差與局部誤差之間的關(guān)系，依據(jù)其中的幾何關(guān)系寫出局部誤差表達(dá)式。幾何法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、直觀，適合于求解機(jī)構(gòu)中未能列入作用方程的源誤差所引起的局部誤差，但在應(yīng)用于分析復(fù)雜機(jī)構(gòu)運(yùn)行誤差時(shí)較為困難。作用線與瞬時(shí)臂法 基于機(jī)構(gòu)傳遞位移的機(jī)理來(lái)研究源誤差在機(jī)構(gòu)傳遞位移的過(guò)程中如何傳遞到輸出。因此，

12、作用線與瞬時(shí)臂法首先要研究的是機(jī)構(gòu)傳遞位移的規(guī)律數(shù)學(xué)逼近法 評(píng)定儀器實(shí)際輸出與輸入關(guān)系方法：測(cè)量（標(biāo)定或校準(zhǔn)）測(cè)出在一些離散點(diǎn)上儀器輸出與輸入關(guān)系的對(duì)應(yīng)值，應(yīng)用數(shù)值逼近理論，依據(jù)儀器特性離散標(biāo)定數(shù)據(jù)，以一些特定的函數(shù)（曲線或公式）去逼近儀器特性，并以此作為儀器實(shí)際特性，再將其與儀器理想特性比較即可求得儀器誤差中的系統(tǒng)誤差分量。常用代數(shù)多項(xiàng)式或樣條函數(shù)，結(jié)合最小二乘原理來(lái)逼近儀器的實(shí)際特性?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法(fngf)的特點(diǎn)？ (1)程式性 強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)(shngchn)與銷售的一體化。 (2)創(chuàng)造性 突出(t ch)人的創(chuàng)造性，開發(fā)創(chuàng)新性產(chǎn)品。 (3)系統(tǒng)性 用系統(tǒng)工程思想處理技術(shù)系統(tǒng)問(wèn)題。力求

13、系統(tǒng)整體最優(yōu)，同時(shí)要考慮人-機(jī)-環(huán)境的大系統(tǒng)關(guān)系。 (4)優(yōu)化性 通過(guò)優(yōu)化理論及技術(shù)，以獲得功能全、性能良好、成本低、性能價(jià)格比高的產(chǎn)品。 (5)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)將更全面地引入設(shè)計(jì)全過(guò)程，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)不僅用于計(jì)算和繪圖，在信息儲(chǔ)存、評(píng)價(jià)決策、動(dòng)態(tài)模擬、人工智能等方面將發(fā)揮更大作用。1、名詞術(shù)語(yǔ)解釋：靈敏度與鑒別力；示值范圍與測(cè)量范圍；估讀誤差與讀數(shù)誤差；分度值與分辨力靈敏度(sensitivity) 測(cè)量?jī)x器響應(yīng)(輸出)的變化除以對(duì)應(yīng)的激勵(lì)(輸入)的變化。若輸入激勵(lì)量為X，相應(yīng)輸出是Y，則靈敏度表示為：S=YX 靈敏度是儀器對(duì)被測(cè)量變化的反映能力。鑒別力(閾)(discriminati

14、on) 它表示儀器感受微小量的敏感程度。測(cè)量范圍(measuring range)測(cè)量?jī)x器誤差允許范圍內(nèi)的被測(cè)量值。示值范圍計(jì)量器具所指示的起始值到終值的范圍，。估讀誤差(interpolation error) 觀測(cè)者估讀指示器位于兩相鄰標(biāo)尺標(biāo)記間的相對(duì)位置而引起的誤差，有時(shí)也稱為內(nèi)插誤差。讀數(shù)誤差(reading error)由于觀測(cè)者對(duì)計(jì)量器具示值讀數(shù)不準(zhǔn)確所引起的誤差，它包括視差和估讀誤差。分度值在計(jì)量器具的刻度標(biāo)尺上，最小格所代表的被測(cè)尺寸的數(shù)值叫做分度值，分度值又稱刻度值。分辨力(resolution)顯示裝置能有效辨別的最小示值。2、測(cè)控儀器由哪幾部分組成，各部分的功能是什么按功

15、能將儀器分成以下幾個(gè)組成部分：1 基準(zhǔn)部件 5 信息處理與運(yùn)算裝置 2 傳感器與感受轉(zhuǎn)換部件 6 顯示部件 3 放大部件 7 驅(qū)動(dòng)控制器部件 4 瞄準(zhǔn)部件 8 機(jī)械結(jié)構(gòu)部件基準(zhǔn)部件 有的儀器中無(wú)標(biāo)準(zhǔn)器而是用校準(zhǔn)的方法將標(biāo)準(zhǔn)量復(fù)現(xiàn)到儀器標(biāo)準(zhǔn)量 測(cè)量的過(guò)程是一個(gè)被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量比較的過(guò)程，因此，儀器中要有與被測(cè)量相比較的標(biāo)準(zhǔn)量，標(biāo)準(zhǔn)量與其相應(yīng)的裝置一起，稱為儀器的基準(zhǔn)部件。的精度對(duì)儀器的測(cè)量精度影響很大中。，在大多數(shù)情況下是11，在儀器設(shè)計(jì)時(shí)必須予以重視。 傳感器與感受轉(zhuǎn)換部件 測(cè)控儀器中的傳感器是儀器的感受轉(zhuǎn)換部件，它的作用是感受被測(cè)量，拾取原始信號(hào)并將它轉(zhuǎn)換為易于放大或處理的信號(hào)。放大部件分類實(shí)

16、例名稱機(jī)械式放大部件齒輪放大，杠桿放大，彈性及剛度放大等機(jī)械系統(tǒng) 光學(xué)式放大部件 光準(zhǔn)直式、顯微鏡式、投影放大、攝影放大式、莫爾條紋、光干涉等 光學(xué)系統(tǒng) 電子放大部件 前置放大、功率放大等 電子信息處理系統(tǒng) 光電放大部件 光電管放大、倍增管放大等 光電系統(tǒng) 瞄準(zhǔn)(mio zhn)部件 用來(lái)確定被測(cè)量(cling)的位置(或零位），要求瞄準(zhǔn)的重復(fù)性精度要好。信息處理與運(yùn)算(yn sun)裝置 數(shù)據(jù)處理與運(yùn)算部件主要用于數(shù)據(jù)加工、處理、運(yùn)算和校正等?？梢岳糜布娐?、單片機(jī)或微機(jī)來(lái)完成。顯示部件 顯示部件是用指針與表盤、記錄器、數(shù)字顯示器、打印機(jī)、監(jiān)視器等將測(cè)量結(jié)果顯示出來(lái)。驅(qū)動(dòng)控制器部件 驅(qū)動(dòng)控

17、制部件用來(lái)驅(qū)動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)部件，在測(cè)控儀器中常用步進(jìn)電機(jī)、交直流伺服電機(jī)、力矩電機(jī)、測(cè)速電機(jī)、壓電陶瓷等實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)?？刂埔话阌糜?jì)算機(jī)或單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這時(shí)要將一個(gè)控制接口卡插入到計(jì)算機(jī)的插槽中。 機(jī)械結(jié)構(gòu)部件 儀器中的機(jī)械結(jié)構(gòu)部件用于對(duì)被測(cè)件、標(biāo)準(zhǔn)器、傳感器的定位，支承和運(yùn)動(dòng),如導(dǎo)軌、軸系、基座、支架、微調(diào)、鎖緊、限位保護(hù)等機(jī)構(gòu)。所有的零部件還要裝到儀器的基座或支架上,這些都是測(cè)控儀器必不可少的部件，其精度對(duì)儀器精度影響起決定作用。3、什么是阿貝原則？舉例說(shuō)明在儀器設(shè)計(jì)的過(guò)程中如何減少阿貝誤差？阿貝原則定義：為使量?jī)x能給出正確的測(cè)量結(jié)果,必須將儀器的讀數(shù)刻線尺安放在被測(cè)尺寸線的延長(zhǎng)線上。或者說(shuō)

18、，被測(cè)零件的尺寸線和儀器的基準(zhǔn)線（刻線尺）應(yīng)順序排成一條直線。愛(ài)彭斯坦光學(xué)補(bǔ)償方法，激光兩坐標(biāo)測(cè)量?jī)x中監(jiān)測(cè)導(dǎo)軌轉(zhuǎn)角與平移的光電補(bǔ)償方法，以動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直儀來(lái)檢測(cè)導(dǎo)軌擺角誤差的電學(xué)補(bǔ)償方法，平直度測(cè)量過(guò)程中的阿貝誤差補(bǔ)償，遵守阿貝原則的傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)。6、何謂導(dǎo)向精度？導(dǎo)軌設(shè)計(jì)有哪些要求？舉出四種導(dǎo)軌組合，并說(shuō)明其特點(diǎn)。導(dǎo)向精度是指動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確度，導(dǎo)軌設(shè)計(jì)要求幾何精度和接觸精度，1）滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌 兩導(dǎo)軌面間直接接觸形成滑動(dòng)摩擦。2）滾動(dòng)導(dǎo)軌 動(dòng)靜導(dǎo)軌面間有滾動(dòng)體，形成滾動(dòng)摩擦。3）靜壓導(dǎo)軌 兩導(dǎo)軌面間有壓力油或壓縮空氣，由靜壓力使動(dòng)導(dǎo)軌浮起形成液體或氣體摩擦。4）彈性摩擦導(dǎo)軌 利用材料彈性變形，

19、使運(yùn)動(dòng)件做精密微小位移。這種導(dǎo)軌僅有彈性材料內(nèi)分子間的內(nèi)摩擦。7，基座與支承件設(shè)計(jì)的基本要求？ 一，具有足夠的剛度，力變形要小，二，穩(wěn)定性好，內(nèi)應(yīng)力變形小，三，熱變形小，四，具有良好的的抗振性8、什么是主軸的回轉(zhuǎn)精度？主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求是什么？主軸回轉(zhuǎn)精度是指旋轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)軸相對(duì)于相對(duì)于其軸線平均線的位置變動(dòng)。主軸設(shè)計(jì)的基本要求是主軸在一定的載荷下具有一定的回轉(zhuǎn)精度，同時(shí)還要求有一定的剛度和熱穩(wěn)定性。9、提高主軸系統(tǒng)的剛度有幾種方法？一，加大主軸的直徑，二，選擇合理的支承跨距，三，縮短主軸的懸伸長(zhǎng)度，四，提高軸承剛度10、氣體靜壓導(dǎo)軌有哪些(nxi)類型？各有何特點(diǎn)？閉式平面(pngmin)導(dǎo)

20、軌型 導(dǎo)軌精度高，剛性大，承載能力也大，最適于作精密機(jī)械的長(zhǎng)行程導(dǎo)軌。經(jīng)過(guò)研磨，使導(dǎo)軌面的精度和導(dǎo)軌與工作臺(tái)之間的間隙達(dá)到所需要(xyo)的數(shù)值 。閉式圓柱或矩形導(dǎo)軌型 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件的精度可由機(jī)械加工保證。隨著工作臺(tái)的移動(dòng)，導(dǎo)向圓軸可能產(chǎn)生撓度，故不適用做長(zhǎng)導(dǎo)軌，可用于高精度、高穩(wěn)定性的短行程工作臺(tái)的導(dǎo)軌。開式重量平衡型 這是工作臺(tái)重量（包括負(fù)載）與空氣靜壓相平衡保持一定間隙的一種形式，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件加工也比較容易。但剛度小，承載能力低，可用于負(fù)載變動(dòng)小的精密儀器和測(cè)量?jī)x器。 開式真空吸附平衡型 其結(jié)構(gòu)與重量平衡型相同。由真空泵的真空壓力來(lái)限制工作臺(tái)的浮起量，因此，可以減少工作臺(tái)浮起間隙量

21、，甚至可以減少到1m，故可提高剛度。常在微細(xì)加工設(shè)備中應(yīng)用。如250CC型圖形發(fā)生器X向?qū)к?，就是用氣墊中心真空吸附加載的，在氣墊外環(huán)有氣浮平衡以保持間隙。 11、什么是微位移技術(shù)？柔性鉸鏈有何特點(diǎn)？微位移技術(shù)是一行程小、分辨力和精度都很高的技術(shù)，其精度要達(dá)到亞微米和納米級(jí)，柔性鉸鏈用于繞軸作復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的有限角位移，它的特點(diǎn)是：無(wú)機(jī)械摩擦、無(wú)間隙、運(yùn)動(dòng)靈敏度高。12、采用柔性鉸鏈的微動(dòng)工作臺(tái)與其它方案相比有何優(yōu)點(diǎn)？（一）設(shè)計(jì)要求 1）微動(dòng)工作臺(tái)的支承或?qū)к壐睉?yīng)無(wú)機(jī)械摩擦、無(wú)間隙。 2）具有高的位移分辨率及高的定位精度和重復(fù)性精度。 3）具有高的幾何精度，工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)直線度誤差要小，即顛擺、扭擺、

22、滾擺誤差小，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好。 4）微動(dòng)工作臺(tái)應(yīng)具有較高的固有頻率，以確保工作臺(tái)具有良好的動(dòng)態(tài)特性和抗干擾能力。 5）工作臺(tái)最好采用直接驅(qū)動(dòng)，即無(wú)傳動(dòng)環(huán)節(jié)，這不僅剛性好，固有頻率高，而且減少了誤差環(huán)節(jié)。 6）系統(tǒng)響應(yīng)速度要快，便于控制。（二）精密微動(dòng)工作臺(tái)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題 （1）導(dǎo)軌形式的選擇 在微動(dòng)工作臺(tái)微位移范圍內(nèi)，要求工作臺(tái)有較高的位移分辨率，又要求響應(yīng)特性好。因此要求導(dǎo)軌副導(dǎo)向精度高?；瑒?dòng)摩擦導(dǎo)軌摩擦力不是常數(shù)，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差較大，有爬行現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)均勻性不好。 滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌雖然摩擦力較小，但由于滾動(dòng)體的尺寸一致性誤差、滾動(dòng)體與導(dǎo)軌的形狀誤差會(huì)使?jié)L動(dòng)體與導(dǎo)軌面間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，使摩擦力在較大

23、范圍內(nèi)變動(dòng)，即動(dòng)、靜摩擦力也有一定差別，也有爬行現(xiàn)象產(chǎn)生，但運(yùn)動(dòng)靈活性好于滑動(dòng)導(dǎo)軌。 彈性導(dǎo)軌，包括平行片簧導(dǎo)軌和柔性支承導(dǎo)軌，它們無(wú)機(jī)械摩擦，無(wú)磨損，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差很小，幾乎無(wú)爬行，又無(wú)間隙，不發(fā)熱，可達(dá)到很高的分辨率，是高精度微動(dòng)工作臺(tái)常用的導(dǎo)軌形式，但它們行程小，只適合用于微位移。 空氣靜壓導(dǎo)軌，這種導(dǎo)軌導(dǎo)向精度高，無(wú)機(jī)械摩擦、無(wú)磨損、無(wú)爬行，又具有減震作用，但成本較高。 在要求既要大行程，又要高精度微位移情況下，可采用粗、細(xì)位移相結(jié)合的方法。大行程時(shí)用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以機(jī)械減速機(jī)構(gòu)推動(dòng)工作臺(tái)在空氣靜壓導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，而微位移時(shí)用壓電器件推動(dòng)工作臺(tái)以彈性導(dǎo)軌導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)。（2）微動(dòng)工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)(q

24、dn) 微工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)可采用如下(rxi)方法： 電機(jī)驅(qū)動(dòng)(q dn)與機(jī)械位移縮小裝置(杠桿傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、絲杠傳動(dòng)、楔塊傳動(dòng)、摩擦傳動(dòng))相結(jié)合，這是一種常規(guī)方法，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、定位精度低于0.1m。適于大行程，中等精度微位移場(chǎng)合。 電熱式和電磁式機(jī)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但伴隨發(fā)熱，易受電磁干擾，難以達(dá)到高精度，一般為0.1m左右，行程較大，可達(dá)數(shù)百微米。 壓電和電致伸縮器驅(qū)動(dòng)不存在發(fā)熱問(wèn)題，穩(wěn)定性和重復(fù)性都很好，分辨力可達(dá)納米級(jí)，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的定位精度可達(dá)0.01m。但行程小，一般為幾十微米。 （3）微動(dòng)工作臺(tái)的控制 微動(dòng)工作臺(tái)的控制有開環(huán)控制和閉環(huán)控制，并配有適當(dāng)?shù)恼`差校正和速度校正系統(tǒng)。對(duì)于閉

25、環(huán)控制還要有精密檢測(cè)裝置。用微機(jī)進(jìn)行控制具有速度快、準(zhǔn)確、靈活、便于實(shí)現(xiàn)精密微工作臺(tái)與整機(jī)的統(tǒng)一控制等優(yōu)點(diǎn)，是目前發(fā)展的主要方向。13、微驅(qū)動(dòng)技術(shù)有哪些方法？一壓電及電致伸縮器件 壓電器件和電致伸縮器件是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型微位移器件，它結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，位移分辨力高，控制簡(jiǎn)單，不發(fā)熱，抗干擾性強(qiáng)，因而是理想的微位移器件，分辨力可達(dá)到0.001m，定位精度可達(dá)到正負(fù)0.01m二在微位移器件中壓電及電致伸縮器是應(yīng)用逆壓電效應(yīng)或電致伸縮效應(yīng)工作的壓電微位移器件是用逆壓電效應(yīng)工作的，廣泛用于激光穩(wěn)頻、精密微動(dòng)及進(jìn)給等。對(duì)壓電器件要求其具有壓電靈敏度高、行程大、線性好、穩(wěn)定性好和重復(fù)性好等。電磁驅(qū)動(dòng)器

26、是用電磁力來(lái)驅(qū)動(dòng)微工作臺(tái)。微工作臺(tái)可用平行片簧導(dǎo)軌導(dǎo)向，也可用金屬絲懸掛導(dǎo)向。原理見(jiàn)圖4-96。通過(guò)改變電磁鐵線圈的電流來(lái)控制電磁鐵的吸引力，克服彈簧的作用力，達(dá)到控制工作臺(tái)微位移的目的。電磁微驅(qū)動(dòng)器方法簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)范圍大，但線圈通電流后易發(fā)熱，易受電磁干擾。14、試述壓電效應(yīng)和電致伸縮效應(yīng)在機(jī)理上有何不同？簡(jiǎn)單說(shuō)壓電效應(yīng)分正壓電效應(yīng)（順壓電效應(yīng)）和逆壓電效應(yīng)（電致收縮效應(yīng)）。前者是機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽笳呤请娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。具體說(shuō)：當(dāng)某些物質(zhì)沿其某一方向被施加壓力或拉力時(shí)，會(huì)發(fā)生變形，此時(shí)這種材料的兩個(gè)表面將產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；當(dāng)去掉外力后，它又重新回到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象叫壓電效應(yīng)。有時(shí)，也把

27、這種機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿默F(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)或順壓電效應(yīng)。反之，在某些物質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng)，它會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，當(dāng)去掉外加電場(chǎng)后，該物質(zhì)的變形隨之消失，這種電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的現(xiàn)象，稱為逆壓電效應(yīng)或電致收縮效應(yīng)。12、試總結(jié)各種微位移機(jī)構(gòu)的原理及特點(diǎn)。1、柔性支承一壓電器件驅(qū)動(dòng)的微位移機(jī)構(gòu) 這種機(jī)構(gòu)是一種新型微位移機(jī)構(gòu)，微移動(dòng)工作臺(tái)被安裝在柔性支承上；壓電元件在電壓驅(qū)動(dòng)下可精密伸長(zhǎng)與縮短，并推動(dòng)柔性支承與工作臺(tái)一起位移。由于柔性支承無(wú)間隙、無(wú)摩擦、不發(fā)熱，而壓電驅(qū)動(dòng)精度高、無(wú)噪聲、不受溫度和電磁場(chǎng)影響、體積小、不老化，因而很容易實(shí)現(xiàn)0.l0.001m的微位移。 2、平行片簧導(dǎo)軌一電壓器件驅(qū)動(dòng)的微位

28、移機(jī)構(gòu) 微工作臺(tái)由平行片簧導(dǎo)向，壓電器件驅(qū)動(dòng)，無(wú)間隙，無(wú)摩擦。微位移時(shí)片簧產(chǎn)生的彈性變形，即為工作臺(tái)的微位移。這種微位移機(jī)構(gòu)可以達(dá)到O.Olm的位移分辨力，方法簡(jiǎn)便，精度高，是常用的微位移機(jī)構(gòu)。 3、滾動(dòng)導(dǎo)軌一壓電器件驅(qū)動(dòng) 滾動(dòng)導(dǎo)軌是精密儀器中常用的導(dǎo)軌形式，它具有運(yùn)動(dòng)靈活、行程大、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、精度較高等優(yōu)點(diǎn)。用壓電器件驅(qū)動(dòng)，可以得到高的位移(wiy)分辨力。這種組合的微動(dòng)工作臺(tái)，易于實(shí)現(xiàn)大行程及微位移的結(jié)合。 4、平行片簧導(dǎo)軌一步進(jìn)電機(jī)及機(jī)械式位移縮小機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng) 微位移機(jī)構(gòu)用平行片簧導(dǎo)軌，驅(qū)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)，為獲得微位移，需將步進(jìn)電機(jī)的輸出用機(jī)械式位移機(jī)構(gòu)縮小，如用精密(jngm)螺旋傳動(dòng)、彈性

29、傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、楔塊傳動(dòng)等。5、平行彈簧導(dǎo)軌一電磁位移器驅(qū)動(dòng) 為克服絲杠螺母機(jī)構(gòu)的摩擦和間隙，可采用電磁驅(qū)動(dòng)的彈簧導(dǎo)軌微動(dòng)工作臺(tái)，其原理見(jiàn)圖4-92。微動(dòng)工作臺(tái)用平行片簧導(dǎo)向，在工作臺(tái)端部固定著強(qiáng)磁體，如坡莫合金制成的小片，與坡莫合金小片相隔(xingg)適當(dāng)?shù)拈g隙裝有電磁鐵，通過(guò)電磁鐵的吸力與上述平行片簧導(dǎo)軌的反力平衡，進(jìn)行移動(dòng)工作臺(tái)的定位。6、氣浮導(dǎo)軌一步進(jìn)電機(jī)及摩擦傳動(dòng) 彈性導(dǎo)軌是為解決高分辨力而采用的，但行程小。為解決大行程和亞微米分辨力的矛盾，可采用氣浮導(dǎo)軌。氣浮導(dǎo)軌精度高，極靈敏，無(wú)摩擦，無(wú)磨損，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。摩擦傳動(dòng)無(wú)振動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，縮小比大，定位精度可達(dá)O.1m。圖4-93是用于分

30、步重復(fù)照相機(jī)上的氣浮導(dǎo)軌步進(jìn)電機(jī)及摩擦傳動(dòng)工作臺(tái)。7、二維X-Y雙向微位移工作臺(tái) 由于常用的壓電和電致伸縮傳感器本身的最大伸長(zhǎng)量為825m，不能滿足寬范圍微位移工作臺(tái)的要求，故常采用一級(jí)或兩級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)，以達(dá)到寬范圍的位移。 X、Y雙向微位移部分，互相垂直地設(shè)計(jì)在同一整體結(jié)構(gòu)平面內(nèi)，其中X向微位移部分，剛性地嵌套在Y向微位移部分工作臺(tái)之內(nèi)，即內(nèi)層為X向工作臺(tái)，外層為Y向工作臺(tái)。通過(guò)二級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)爬行、無(wú)蠕動(dòng)、無(wú)轉(zhuǎn)角的大范圍移動(dòng)。三、判斷1、儀器的精度指標(biāo)中，示值誤差和示值重復(fù)性誤差的大小代表了儀器正確度和精密度的高低；而動(dòng)態(tài)偏移誤差和動(dòng)態(tài)重復(fù)性誤差分別代表了動(dòng)態(tài)儀器響應(yīng)的準(zhǔn)

31、確度和精密度。（ ）2、造成儀器誤差的原因是多方面的，根據(jù)產(chǎn)生的階段分為：原理誤差、制造誤差和運(yùn)行誤差，從數(shù)學(xué)特性征上看，原理誤差多為系統(tǒng)誤差、而制造誤差和運(yùn)行誤差多為隨機(jī)誤差，因此原理誤差的存在會(huì)使儀器的準(zhǔn)確度下降，制造誤差和運(yùn)行誤差的存在會(huì)使儀器的精密度下降。（ ）3、根據(jù)誤差獨(dú)立作用原理:一個(gè)誤差源僅使儀器產(chǎn)生一定的局部誤差,局部誤差是其源誤差的線性函數(shù)，與其他源誤差無(wú)關(guān)，儀器總誤差是局部誤差的綜合，但是，在計(jì)算源誤差所造成的儀器誤差的過(guò)程中還應(yīng)考慮各個(gè)源誤差對(duì)儀器精度影響的相關(guān)性。（ ）4、在進(jìn)行誤差分配的過(guò)程中，若系統(tǒng)誤差小于或接近于儀器的總的允許誤差的1/3，則初步認(rèn)為所分配的系統(tǒng)

32、誤差是合理的。（ ）5、應(yīng)用變形最小原則進(jìn)行儀器的設(shè)計(jì)時(shí)，較有效的方法是采用補(bǔ)償方法和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法來(lái)減小變形的影響。（ ）6、在光學(xué)度盤式圓分度測(cè)量裝置中，當(dāng)度盤采用在圓周均布兩個(gè)讀數(shù)頭的結(jié)構(gòu)，取兩個(gè)讀數(shù)頭的平均讀數(shù)值作為讀數(shù)結(jié)果時(shí)，可消除奇次諧波誤差，由于安裝偏心引起的誤差為一次誤差，故在讀數(shù)的過(guò)程中可以消除安裝偏心誤差。（ ）7、滾動(dòng)和滑動(dòng)導(dǎo)軌相比較而言，其磨損小，但抗振性差，接觸應(yīng)力大。（ ）8、斐索平面干涉儀的設(shè)計(jì)中，測(cè)量光束與參考光束基本上處于同一環(huán)境中，溫度變化和外界振動(dòng)的影響對(duì)兩束光基本上相同，因而遵守了共光路原則。（ ）9，正確度是隨機(jī)誤差大小的反映，表征測(cè)量結(jié)果的一致性或誤差

33、的分散性。（ ）10，觀測(cè)者估讀指示器位于兩相鄰標(biāo)尺標(biāo)記間的相對(duì)位置而引起的誤差稱為讀數(shù)誤差。（ ）11，鑒別力是顯示裝置能有效辨別的最小示值。（ ）12，漂移是指儀器計(jì)量(jling)特性的慢變化，如儀器零位隨時(shí)間變化稱為零位漂移。（ ）13，正確度是隨機(jī)誤差大小的反映，表征測(cè)量結(jié)果(ji gu)的一致性或誤差的分散性，（）14，觀測(cè)者估讀指示器位于兩相鄰標(biāo)尺標(biāo)記(bioj)間的相對(duì)位置而引起的誤差稱為讀數(shù)誤差。（）15，鑒別力是顯示裝置能有效辨別的最小示值。（）16，漂移是指儀器計(jì)量特性的慢變化，如儀器零位隨時(shí)間變化稱為零位漂移。（）17，等作用原則認(rèn)為儀器各環(huán)節(jié)和各零部件的源誤差對(duì)儀器總

34、精度的影響是同等的。（）1、阿貝誤差產(chǎn)生的本質(zhì)原因是什么？結(jié)合圖3-3分析坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量某一工件時(shí)，哪個(gè)坐標(biāo)方向上的各個(gè)平面內(nèi)能遵守阿貝原則。答：1）標(biāo)尺與被測(cè)量一條線；2）如無(wú)法做到則確保導(dǎo)軌沒(méi)有角運(yùn)動(dòng)；3）或應(yīng)跟蹤測(cè)量，算出導(dǎo)軌偏移加以補(bǔ)償。 圖3-3 a) 2、結(jié)合書中圖3-9分析為何當(dāng)滑塊繞o點(diǎn)為圓心發(fā)生擺動(dòng)時(shí)，測(cè)端處于A的位置可以補(bǔ)償阿貝誤差，而處于A1或A2兩個(gè)位置均不能補(bǔ)償阿貝誤差。答：當(dāng)Z軸滑塊的瞬間擺動(dòng)點(diǎn)為O時(shí)，只有當(dāng)平直度測(cè)量的工作點(diǎn)設(shè)在A位置時(shí)，由于導(dǎo)軌誤差引入的測(cè)量誤差為輔助測(cè)量頭感受到的導(dǎo)軌擺動(dòng)帶來(lái)的誤差。而均不能有效補(bǔ)償導(dǎo)軌誤差。五分析題（30分）1. 由于制造或裝配的不完善，使得螺旋測(cè)微機(jī)構(gòu)的軸線與滑塊運(yùn)動(dòng)(yndng)方向成一夾角，試分析螺旋測(cè)微機(jī)構(gòu)誤差 2制造、支配以及調(diào)整中的不完善所引起的誤差， 主要由儀器的零件、元件、部件和其他各個(gè)環(huán)節(jié)在尺寸、形狀、相互(xingh)位置以及其他參量等方面的制造及裝調(diào)的不完善所引起的誤差，試分析以下產(chǎn)生誤差原因：按照(nzho)系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn),生產(chǎn)過(guò)程中有三大技術(shù)系統(tǒng): 以能量到能量變換為主的能量流系統(tǒng)(xtng