补充精设复习题2016.doc

《现代精密仪器设计》总复习 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