精密机械与仪器设计题库.doc

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1、1、仪器误差的主要来源原理误差：光－机－电系统的理论误差、方案误差、机构简化误差、零件原理误差等。制造误差：零件设计时都有公差（没有公差的零件是不能加工的），从而造成制作中的误差。运行误差：运行过程中产生——仪器内部（内应力、老化）、磨损、外界环境变化（温度、压力、振动）、间隙与空程等。2、步进电机分为哪三类按励磁相数分：有三相、四相、五相等步进电机按运转方式分：有旋转式步进电机和直线式步进电机按转子结构分为三种：反应式(VR，VariableReluctance）、永磁式(PM，PermanentMagnet)、混合式(HB,Hybrid)

2、反应式步进电机利用磁阻转矩转动，结构简单，步矩角小，性价比高，应用广泛，但动态性差永磁式步进电机用永久磁钢作为电机的定子或转子，电磁阻尼大，步矩角大，启动频率低，功率小混合式步进电机在永磁和变磁阻原理共同作用下，输出转矩大，步矩角小结构复杂，成本高3、按检测对象所属分类的不同，可将传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器，其检测原理分别基于各种物理现象、化学反应和生物效应。4、滑动摩擦导轨组合总结v形和平面组合导轨主要应用于：导向精度高、承载能力大的仪器导轨。双v形导轨——导向精度要求高，磨损小的仪器，精密仪器导轨。双矩形导轨——

3、应用于导向精度要求不高，承载力大的仪器导轨。燕尾导轨——通常用在结构尺比较小及导向精度与运动灵便性要求不高的场合。双圆柱导轨——主要应用于小型仪器的立柱。滚动导轨气浮导轨5、低速运动时，导轨运动的驱动指令是均匀的，而与导轨相连的工作台却出现一慢一快，一跳一停的现象，称为“爬行”。产生原因：（1）导轨间动、静摩擦系数差值较大（2）动摩擦系数随速度变化（3）系统刚度差6、分辨率（Resolution）——仪器设计中最重要的指标仪器能够感受、识别或探测的输入量的最小值。7、压电材料压电效应压电材料的主要属性是，其弹性效应和电极化效应在机械应力或电场

4、（电压）作用下将发生相互耦合，也就是应力－应变－电压之间存在内在联系。正压电效应在机械应力作用下，将机械能转换为电能。逆压电效应在电压作用下，将电能转换为机械能。磁致伸缩效应工作原理：磁场作用下，长度、应力、弹性模量与声传播速度均会发生变化电介质在电场的作用下，有两种效应压电效应和电致伸缩效应，统称机电耦合效应。电介质在电场的作用下，由于感应极化作用而引起应变，应变与电场方向无关，应变的大小与电场的平方成正比，这个现象称为电致伸缩效应。而压电效应是指电介质在机械应力作用下产生电极化，电极化的大小与应力成正比，电极化的方向随应力的方向而改变。在

5、微位移器件中我们应用的是逆压电效应，即电介质在外界电场作用下，产生应变，应变的大小与电场大小成正比，应变的方向与电场的方向有关，即电场反向时应变也改变方向；8、仪器的支承件主要包括基座、支柱、机柜、机箱等。作用：1）联接和支承2）保证工作精度9、刚度：主轴某处在外力作用下，与主轴在该处的位移量之比。提高主轴刚度的措施：1）加大主轴直径2）合理选择支承跨距3）缩短主轴悬伸长度4）提高轴承刚度10、导轨部件的组成：运动导轨和支承导轨导轨的功用：传递精密直线运动导轨的分类：1）滑动摩擦导轨2）滚动摩擦导轨3）静压导轨4）弹性摩擦导轨导轨的几何精度：

6、直线度、平行度、垂直度11、主轴系统的热稳定性主要原因：传动件在运转中摩擦而产生的。减小热变形的措施：将热源与主轴系统分离；减少轴承摩擦的热源的发热量；采用冷却散热装置；采用热补偿；合理选择推力支承的位置。12、阿贝（Abbe）原则1890年，Abbe提出一项量仪设计的指导性原则——“要使量仪给出准确的测量结果，必须将被测件布置在基准元件沿运动方向的延长线上”。——共线原则结论——遵守阿贝原则可以消除一阶误差。举例线纹尺测量的三种方式δ1——一阶误差（First-orderError）δ2——二阶误差（Second-orderError）结论

7、——遵守阿贝原则可以消除一阶误差。14、.柔性支承—压电或电致伸缩微位移器驱动柔性支承微动机构是近年来发展起来的一种新型的微位移机构。它的特点是结构紧凑、体积很小，可以做到无机械摩擦、无间隙，其有较高的位移分辨率，可达1nm。使用压电或电致伸缩器件驱动，不仅控制简单(只需控制外加电压)，而且可以很容易实现亚微米甚至是毫微米级的精度，同时不产生噪声和发热，可适于各种介质环境工作，是精密机械中理想的微位移机构。书P14315、微位移系统的应用：微位移系统在精密仪器中主要用于提高整机的精度，根据目前的应用范围，大致可分为四个方面:1.精度补偿2.微

8、进给3.微调4.微执行机构17、3相步进电动机，为什么双3拍和6拍通电方式比单3拍通电方式更稳定?步进电动机的运行特点是跟随电脉冲作步进运动，运动方式是断续的不是连