补充精设复习题2016.doc

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1、《现代精密仪器设计》总复习一、基本概念题：*1.现代精密仪器的基本组成答：1.基准部件2.感受转换部件3.转换放大部件4.瞄准部件5.处理与计算部件6.显示部件7.驱动控制部件8.机械结构部件*2.现代精密仪器设计的指导思想答：1.精度对于测量仪器,首要的是精度(不确定度)。根据不同的仪器及不同的测量条件,选用相应的静态或动态精度特性指标。仪器精度取值要合理。不分对象地要求仪器精度愈高愈好,实际上是完全不必要的。应该根据实际中被测对象的精度要求来确定仪器精度,一般仪器的测量误差取被测件公差的1/3,有时取被测件公差的1/5或1/10。对仪器零件精度的要求也应合理,不应要求仪器所有零件都

2、高精度,而只应对仪器中直接参与测量的那些零部件,即测量链中的关键零件规定严格的精度要求。同时还应采取补偿措施,提高整体精度。2.经济性设计仪器时,不应盲目地追求复杂、高级的方案,如能采用某种最简单的方案便能满足所提出的功能要求,则此方案便是最经济的设计方案。因为采用最简单的方案意味着零部件少、元件少、可靠性高、成本低等。一般说来,简单方案比较经济,但也不能一概而论,还必须和被测件批量的大小、要求的效率、测量误差所造成的损失、零件公差带及尺寸分布情况等综合考虑。如大批生产时,往往自动测量比手工测量更为经济,在精度或效率要求较高时,简单方案便不能满足要求,必须由简到繁选用相应的方案。在技术

3、设计阶段中,还应注意提高“三化”程度和工艺性,使零件制造也符合经济性的要求。仪器生产大部分是小批量、多品种,因而在组织设计与生产时,要灵活迅速地采用各种先进技术,争取最大经济效益。在考虑仪器经济性时,不应仅限于仪器的制造成本,还应考虑仪器的使用成本,即除仪器原价外,还有使用期间的保养费、工时费、备件费、运转费(动力及辅料费)、停工损失费、管理费、培养费等。必须综合考虑后,才能看出真正的经济效益,从而做出选用方案的正确决策。3.效率一般情况下,测量或检验效率应与生产制造效率相适应。实际上,测量效率通常比生产效率低。在这种情况下,则应尽量考虑采用自动化或半自动化测量方案。若工艺稳定,则可采

4、用统计检验方案。在自动化生产线上,整个过程是按严格的节拍进行的。此时测量速度必须与生产节拍相吻合。因此,仪器的操作方式要适合生产测量的需要。提高测量速度,不仅提高了生产率,有时也可以起到提高精度的作用。因为生产效率提高,会缩短测量时间而减少温度变化对降低测量精度的影响。采用自动化测量不仅可以缩短时间,提高生产率,而且可以提高测量精度,节省人力,消除人为误差,避免重复单调的劳动操作,减少费用,还便于远距离显示及反馈,避免辐射影响等,这是测量技术发展的主要方向之一。4.可靠性可靠性是指一种产品在一定时间内和一定条件下,不出故障地发挥其规定功能的概率。可靠性指标除了用完成规定功能的成功概率表

5、示外,还可以用平均故障间隔时间或称产品平均寿命、故障率或称失效率、有效性、平均保养间隔时间或平均寿命等来表示。一台仪器或一套自动测量系统,无论在原理上如何先进,在功能上如何全面,在精度上如何高级,假若可靠性差,故障频繁,不能长时期地稳定工作,则该仪器或系统就没有使用价值。因此,随着现代化仪器及测量系统的发展,可靠性要求愈来愈重要,与此相应,可靠性的评价便不能像过去那样仅停留在定性的概念性分析上,而应该科学地进行定量计算。5.寿命在设计中应注意考虑提高寿命的方法,如结构中尽量减少磨损件,用分子内摩擦元件代替外摩擦元件;选用适当的材料及热处理、化学处理方法;规定合理的使用操作规程、维护保养

6、方法、包装搬运要求及使用环境条件等等。6.造型仪器的外观设计亦极为重要。总体结构的安装、部件间的造型、细部的美化等,都必须认真考虑,同时便于使用。最好经过美工人员的专门设计,使产品造型优美、色泽柔和、美观大方、外廓整齐、细部精致。总之要使人们感到是一台现代精密仪器,必须小心维护,细致操作,从而提高仪器的精度保持性和仪器的使用寿命。*3.现代精密仪器设计的原则答：为了减少仪器误差,保证仪器精度,在设计时应考虑以下原则:1.从原理上提高精度的原则①误差平均原理。如采用多次重复测量,取平均误差,以提高测量精度。又如采用密珠滚珠导轨、静压导轨均化误差等。②位移量同步比较原理。即采用不同方法对同

7、一量位移同步运动的方法进行比较的原理。③误差补偿原理。通过校正、补偿环节,使仪器中的系统误差减小或消除,从而提高仪器的精度。2.阿贝原则将仪器的读数刻线尺,安排在被测尺寸线的延长线上,即被测量与仪器作读数用的基准线应顺次排成一条直线。3.运动学设计原理空间体具有6个自由度,根据物体要求运动的方式,即要求的自由度数,确定施加的约束数。4.变形最小原则使仪器当受力、重力、热、内应力、振动等作用时变形最小。5.基面合一原则零件设计时,设计基准、加工基