精密仪器设计.pdf

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1、1、精密仪器的基本组成：基准部件感受转化部件转化放大部件瞄准部件处理与计算部件显示部件驱动部件机械结构部件2、现代精密仪器设计原则：1．从原理上提高精度的原则（1）误差平均原理（2）位移量同步比较原理：（3）误差分离与外偿原理2.阿贝原则3.运动学设计原理4.最小变形原则、功能分离原则5.基面统一原则6.最短测量链原则7.精度匹配原则8.仪器零件的标准化、系统化、通用化原则9.仪器可靠性、安全、维修与操作方便原则10.结构工艺性好原则11.造型与装饰宜人原则12.价值系数最优原则3、被测参数的精度

2、要求:中等精度：直线位移、回转精度1-10um，分度精度：1"-10"高精度：直线位移、回转精度0.1-1um，分度精度：0.2"-1"超高精度：直线位移、回转精度<0.1um，分度精度：<0.1"4、阿贝原则定义：被测零件的尺寸线和量仪中作为读数用的基准线应顺序排成一条直线。游标卡尺、螺旋测微仪5、不服从阿贝原则的比长仪：1325误差：arctga()a13156、服从阿贝原则的比长仪：24误差：l(1cos)l[1(1)]1l222427、

3、不服从阿贝原则产生的误差叫做阿贝误差。8、减小阿贝误差的措施：①结构上措施：从设计及工艺上提高导轨运动精度，减小因导轨运动不直性带来的倾角；尽量使读数线（线纹尺、光栅尺、激光等）和被测参数的测量线靠近，减小两者间的间距；②补偿措施：加修正值补偿：测量值读数值1爱膨斯坦原理（误差补偿原理）：布莱恩对阿贝原则进行了修正:位移测量系统的工作点的路程式和被测位移作用点的路程式位于同一条直线上，不可能时，必须使传递位移的导轨没有角运动，或必须算出角运动产生的位移，然后用补偿机构给予补偿。9、运

4、动学设计原则：任何空间物体均具有6个自由度，且自由度S和约束Q有这样的关系：S=6-Q运动学设计原则：根据物体要求运动的方式确定施加的约束，对约束的安排不是任意的，一个平面最多安置3个约束，一条直线最多安置两个约束，且约束应该是点接触，且同一平面上的约束点应该尽量离开一些，约束面应垂直于欲限制自由度的方向。10、运动学设计原则优点：①每个原件是用最少的接触点来约束的，每个接触点的位置不变，这样作用在物体上的力可以预先计算，并得以控制。②工作表面的磨损及尺寸加工精度对约束的影响很小，用大公差可以达到

5、高精度，降低了对加工精度的要求。③如果结构要求拆卸，则拆卸后能方便而精确地复位。11、最小变形原则：①合理安排布置线纹尺的固定点选择贝塞尔点，即两支点相距全尺寸5/9②避免经过变形环节③提高系统刚度12、基面合一原则:即设计面、工艺面（加工面、装配面）、测量面一致.13、工作原理设计：①误差平均原理：指采用多次重复测量，如多测头、多次重复分度、多次重复曝光等取得平均误差以提高精度的方法；②位移量同步比较原理：当相应的位移作同步运动的过程中，分别测出它们的位移量，再根据它们之间存在的特定关系直接进行

6、比较而提高仪器精度的原理。③误差补偿原理14、精度分配：先按等作用原则分配误差，再根据实际情况进行调整。15、基准器件的选择条件：仪器误差：X基准器件误差：<=1/3、1/10.16、仪器误差相关概念：正确度：它反映测量结果中系统误差的影响；精密度:它反映测量结果中随机误差的影响程度;准确度:它反映测量结果中系统误差和随机误差综合的影星程度，简称精度.17、误差的分类：①按误差的性质：随机误差系统误差粗大误差②按被测参数的时间特性区分：静态参数误差动态参数误差③按误差间的关系区分：独立误差非独立误

7、差18、误差的表示方法：①绝对误差：绝对误差=测量值—标称值②相对误差：绝对误差与被测量真值之比③引用误差：仪器某标称范围（或量程）内的最大绝对误差与该标称范围（或量程）上限的比值。（引用误差是一种相对误差）19、电表的最大允许误差：S级电表，最大量程L-------最大允许误差max=S%*L当一个仪表的等级s选定后，用此表测量某一被测量时，所产生的最大绝对误差为xxs%mm最大相对误差为：xxmmrs%xxx20、机构原理误差--正弦机构：sasin正弦机构原理误差：21

8、、机构原理误差--正切机构：satansaatan33asaa()3322、正弦机构和正切机构的比较及应用：1.合理选择传动型式－－高精度仪器仪表中，多采用正弦机构，精度较低时一般采用正切机构。1)条件相同时，正弦机构的原理误差是正切机构的1/2。2)测杆移动副的间隙对正弦机构精度没有影响，但对正切机构影响大。3)正切机构的结构工艺性比正弦机构好2.把工作角度限制在很小范围内，尽量增大参数a的长度3.摆杆长度的调整，即采用参数a可调整的结构。23、