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2012《精密機(jī)械與儀器》總復(fù)習(xí)： 1. 中等精度、高精度、超高精度的區(qū)分；【精密機(jī)械設(shè)計(jì)，8頁】 答：精度又稱為精確度，是指準(zhǔn)確的程度。精度的高低是用誤差的大小來衡量的，誤差小則精度高，誤差大則精度低。 1）中等精度：1um～10um主軸回轉(zhuǎn)精度1 um～10 um圓分度精度1’’~10’’。 2）高精度:0. 1 um～1 um主軸回轉(zhuǎn)精度0.1 um～1 um圓分度精度0.2’’~1’’。 3) 超高精度：直線度小于0.1 um，主軸回轉(zhuǎn)精度小于0.1 um，圓分度精度小于0.1’’. 2. 力變形對精度的影響，要求那幾種機(jī)床受力對精度的影響，影響最大的是懸臂梁。 答：機(jī)床制造誤差對工件加工精度影響較大的有：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差、傳動鏈誤差。 3. 能計(jì)算某個部件的自由度； 分析：自由度分為構(gòu)件自由度（構(gòu)件具有獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)的數(shù)目）和機(jī)構(gòu)自有度（機(jī)構(gòu)具有獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)的數(shù)目） 4. 三球支撐系統(tǒng)。 具體見【現(xiàn)代精密儀器設(shè)計(jì)，45頁，例2-8】 5. 制造、安裝、運(yùn)行和原理誤差在精密機(jī)械與儀器中的程度； 答：在儀器的各種誤差源中，制造誤差數(shù)值最大，運(yùn)行誤差次之。但在儀器測量誤差中運(yùn)行誤差將是主要的。 6. XY工作臺的部件，以及電控XY工作臺微動系統(tǒng)的原理和分析； 答：x-y工作臺系統(tǒng)基本上是由工作臺滑板、直線移動導(dǎo)軌、傳動機(jī)構(gòu)、驅(qū)動電機(jī)、控制裝置和位移檢測器等組成。 由于工作臺使用的情況不同，因而對性能的要求也各異。一般的靜態(tài)和動態(tài)性能要求包括有如下一些內(nèi)容。 （1）靜態(tài)性能 ①工作臺的幾何精度包括x-y工作臺的導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線性、垂直平面內(nèi)的直線性、x方向與y方向的垂直度、x-y方向的反向間隙和反向精度以及工作臺面與運(yùn)動平面間的不平行性； ②系統(tǒng)的靜剛度工作臺傳動系統(tǒng)受重力、摩擦力或其他外力的作用而產(chǎn)生相應(yīng)的變形，其比值稱為靜剛度； ③工作臺的定位精度和重復(fù)定位精度。 （2）動態(tài)性能 ①工作臺系統(tǒng)的振動特性和固有頻率； ②速度與加速度特性； ③負(fù)載特性； ④系統(tǒng)穩(wěn)定性等。 7. 滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌的特點(diǎn)。 答：導(dǎo)軌主要由運(yùn)動件和承導(dǎo)件兩部分組成。 滑動導(dǎo)軌是由支承件和運(yùn)動件直接接觸的導(dǎo)軌。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、接觸剛度大。缺點(diǎn)是摩擦阻力大，磨損快、動靜摩擦系數(shù)差別大，易產(chǎn)生爬行。 滾動摩擦導(dǎo)軌是在兩導(dǎo)軌面之間放入滾珠、滾柱、滾針等滾動體，使導(dǎo)軌運(yùn)動處于滾動摩擦狀態(tài)。由于滾動摩擦阻力小，是工作臺移動靈敏，低速運(yùn)送時不易產(chǎn)生爬行。工作臺起動和運(yùn)行消耗的功率小，滾動導(dǎo)軌磨損小，保持精度持久性好。故在儀器中廣泛應(yīng)用。 氣靜壓導(dǎo)軌油以下優(yōu)點(diǎn)： ①運(yùn)動精度高：由于提高了導(dǎo)軌面得直線性和平行度，可以減小支承的間隙。 ②無發(fā)熱現(xiàn)象：不會像液體靜壓導(dǎo)軌那樣因靜壓油引發(fā)熱，也沒有熱變形。 ③摩擦與振動?。河捎趯?dǎo)軌之間不接觸故沒有摩擦，氣體粘性極小，可以認(rèn)為是無摩擦，故使用壽命長。沒有振動和爬行現(xiàn)象，可以進(jìn)行微細(xì)的送進(jìn)和精確地定位。 ④使用環(huán)境：由于使用經(jīng)過過濾的壓縮空氣（去塵、去水、去油、去濕），故導(dǎo)軌內(nèi)不會浸入灰塵和液體。另外由于不使用潤滑油，故不會污染環(huán)境。氣浮導(dǎo)軌可用于很寬廣的濕度范圍。 除以上優(yōu)點(diǎn)外，還有下列缺點(diǎn)： ①承載能力低，因氣模的壓力，即使在靜壓情況下，也只有0.3MPa左右（氣源壓力為0.5MPa左右）。 ②剛度低，在重載荷下，不宜使用。 ③需要一套高質(zhì)量的氣源. ④對振動的衰減性差，僅為油的1/1000，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，可能出現(xiàn)自激振蕩等不穩(wěn)定問題。 ⑤由于氣模厚度很小，安裝不準(zhǔn)確，產(chǎn)生變形影響精度。使用條件要求苛刻，費(fèi)用高。 8. 傳動的作用、傳動比計(jì)算、傳動比分配。 傳動的作用： （1） 改變速度的大小：增速、減速、調(diào)速； （2） 改變運(yùn)動的方向：順時針、逆時針、空間變向； （3） 改變運(yùn)動的方式：轉(zhuǎn)——轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)——移，轉(zhuǎn)——間歇，轉(zhuǎn)——擺動。 在精密機(jī)械中所采用的機(jī)械傳動裝置，按傳動的用途可分為以下3種： （1）力（功率）傳動。主要用來傳遞動力，改變力或力矩的大小。對它的要求主要是應(yīng)保證足夠的強(qiáng)度。 （2）示數(shù)（測量）傳動。主要用來傳遞運(yùn)動，包括傳遞數(shù)據(jù)或進(jìn)行讀數(shù)。對它的要求主要是保證必需的精度。 （3）一般傳動。只作一般傳動或驅(qū)動用，對強(qiáng)度和精度均無嚴(yán)格要求。對這類傳動可按結(jié)構(gòu)條件或類比法設(shè)計(jì)。 傳動比計(jì)算、傳動比分配如下PPT所示： 9. 摩擦輪傳動的特點(diǎn)；【精密機(jī)械設(shè)計(jì)，71—73頁】 答：摩擦輪傳動是利用主動輪與從動輪在直接接觸產(chǎn)生的摩擦力來傳遞運(yùn)動和動力的。 其傳動的優(yōu)點(diǎn)： （1）由于摩擦輪表面為光滑圓柱，故傳動平穩(wěn)，工作時無噪聲或噪聲小。如果在輪面上再覆蓋上一層橡膠則傳動更平穩(wěn)，這對大多數(shù)精密機(jī)械設(shè)備來說極為重要。 （2）結(jié)構(gòu)簡單，制造使用均比較方便。 （3）傳動形式可以多種多樣，故使用范圍廣泛。 （4）超載時可自動打滑，故可防止重要零件受損壞。 （5）采取相應(yīng)措施后，傳動比在不停機(jī)的情況下可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)或無級地改變，因此幾乎所有機(jī)械式的無級變速器都是以摩擦傳動為基礎(chǔ)的。 傳動的缺點(diǎn)： （1） 需要增加壓緊裝置（如彈簧等）以產(chǎn)生所需要的壓緊力。 （2） 由于壓緊力一般比較大，故摩擦輪在接觸點(diǎn)處將產(chǎn)生彈性形變，使實(shí)際傳動比不能保持理論值，從而影響傳動精度，故在設(shè)計(jì)時應(yīng)該采取相應(yīng)措施，減小壓緊力。 （3） 傳動效率低，工作表面易被磨損，且易發(fā)熱，不宜傳遞大的力矩，故摩擦輪傳動主要使用在傳動要求平穩(wěn)、低速、輕載等場合，且多用于高精度。 10. 皮帶傳動帶的受力分析和帶選型特點(diǎn)； 皮帶傳動的特點(diǎn)：帶傳動是一種摩擦傳動，它結(jié)構(gòu)簡單，傳遞平穩(wěn)，噪音小，不需要潤滑，過載時能打滑。 11. 齒輪傳動中齒輪選用的一般標(biāo)準(zhǔn)； 答：（1）使用要求。從給定的已知條件中分析出最主要的要求，并根據(jù)這個主要要求，參照已給定的總傳動比、傳遞功率、傳動速度、各傳動軸相互位置的關(guān)系等，初步選定傳動的類型。 （2）工藝條件。如生產(chǎn)廠的工藝水平、設(shè)備條件和生產(chǎn)批量等，盡量達(dá)到工藝合理。 （3）先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性等方6面的問題。 （4）參考已有的或類似傳動的經(jīng)驗(yàn)選型。 12. 渦輪蝸桿傳動特點(diǎn)； （1）傳動平穩(wěn)，振動、沖擊和噪聲均很小。這是由于蝸桿的輪齒是連續(xù)螺旋齒的緣故。 （2）能獲得較大的單級傳動比，故結(jié)構(gòu)緊湊。在傳遞動力時，傳動比一般為8~100，常用范圍為15~50。在分度機(jī)構(gòu)中，傳動比可達(dá)幾百，甚至到1000。這時需采用導(dǎo)程角很小的單頭蝸桿，但傳動效率很低。 （3）當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角γ小于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角時，機(jī)構(gòu)具有自鎖性。 （4）由于嚙合輪齒間的相對滑動速度較高，使得摩擦耗損較大，因而傳動效率較低。此外，在傳動中易出現(xiàn)發(fā)熱和溫升過高的現(xiàn)象，磨損也較嚴(yán)重，故常需用耐磨材料（如錫青銅等）來制作蝸輪，因而成本較高。 13. 螺桿螺母傳動的幾種類型； 螺旋傳動是利用螺桿和螺母的相對運(yùn)動來傳遞運(yùn)動和動力的一種機(jī)構(gòu)，將螺旋運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動。 答：根據(jù)螺旋傳動在機(jī)械中的作用，分為：（1）傳力螺旋；（2）示數(shù)測量螺旋傳動；（3）一般傳動螺旋 按接觸面的摩擦性質(zhì)分為滑動螺旋傳動、滾動螺旋傳動、靜壓螺旋傳動，目前應(yīng)用最多的是滑動螺旋傳動。 14. 杠桿傳動中正弦、正切機(jī)構(gòu)的簡圖、傳動系數(shù)； 杠桿傳動在精密儀器中的主要作用： （1） 用以改變位移的性質(zhì)，即把線位移轉(zhuǎn)換為角位移或者相反； （2） 用于傳動放大，即把主動件的微小位移放大為從動件所需要的位移； （3） 獲得線性刻度（等分刻度），即利用杠桿傳動的非線性來補(bǔ)償敏感元件的非線性，從而使示數(shù)裝置獲得線性刻線； 正弦機(jī)構(gòu) 擺桿的長度為，當(dāng)擺桿由()，轉(zhuǎn)到時，推桿的位移。 正弦機(jī)構(gòu)的傳動系數(shù)： （1） 正弦機(jī)構(gòu)的傳動系數(shù)不是一個常數(shù)，而是變量，而其傳動特性是非線性的； （2） 只有當(dāng)時，傳動系數(shù)為一常數(shù)（），因此，當(dāng)正弦機(jī)構(gòu)在附近的很小角度范圍內(nèi)工作時，其傳動特性可近似認(rèn)為是線性的。 正弦機(jī)構(gòu)的相對傳動系數(shù)為： ，式中為某一瞬時的傳動系數(shù)。 正切機(jī)構(gòu) 設(shè)擺桿回轉(zhuǎn)中心到推桿的距離為，當(dāng)擺桿由 （）轉(zhuǎn)到時，推桿的位移為： 當(dāng)推桿為主動件時，正切機(jī)構(gòu)的傳動系數(shù)為： 由此可知：（1）正切機(jī)構(gòu)的傳動系數(shù)不是一個常數(shù)，而是變量，因而其傳動特性是非線性的；（2）只有當(dāng)時，傳動系數(shù)為一常數(shù)（），因此，當(dāng)正切機(jī)構(gòu)在附近的很小范圍內(nèi)工作時，其傳動特性可近似地認(rèn)為是線性的。 正切機(jī)構(gòu)的相對傳動系數(shù)為： 15. 瞄準(zhǔn)精度的幾種方式，最高精度的方式。 高精度角度標(biāo)定： 16. 阿貝誤差及其補(bǔ)償方法；阿貝誤差的計(jì)算 答：阿貝原則：要使量儀給出準(zhǔn)備的結(jié)果，必須將被測量部件布置在基準(zhǔn)原件沿運(yùn)動方向的延長線上，也就是共線原則。 不滿足阿貝原則下的補(bǔ)償措施： ①首先在結(jié)構(gòu)上采取措施，從設(shè)計(jì)及工藝上提高導(dǎo)軌的運(yùn)動精度，減小因?yàn)閷?dǎo)軌運(yùn)動不直線性帶來的傾角。從結(jié)構(gòu)布置上，盡量使得讀數(shù)線（線紋尺、光柵尺、激光等）和被測量的測量線靠近得近些，減少兩者之間的相隔距離。 ②愛彭斯坦（Epenstein）準(zhǔn)則（間接補(bǔ)償） Epenstein原理是：利用各種機(jī)構(gòu)，使得可能產(chǎn)生的誤差相互抵消或削弱，或故意引入新的誤差，以減小某些誤差的影響。 ③直接補(bǔ)償。在光柵、激光等信號轉(zhuǎn)換原理的數(shù)字計(jì)量儀器中，可采用直接補(bǔ)償。補(bǔ)償原理是：由自動校準(zhǔn)儀直接得到的與導(dǎo)軌不直線性成比例的輸出電壓，通過128進(jìn)位計(jì)數(shù)器及比較線路，用干涉條文的脈沖當(dāng)量數(shù)相平衡，并將此脈沖當(dāng)量數(shù)加到計(jì)數(shù)器計(jì)算機(jī)進(jìn)行誤差補(bǔ)償，在整個測量過程中，補(bǔ)償是自動連續(xù)進(jìn)行的。 ④布萊恩原則：位移測量系統(tǒng)工作點(diǎn)的路程應(yīng)和被測位移作用點(diǎn)位于同一直線上，不可能時，必須使得傳送位移的導(dǎo)軌沒有角運(yùn)動，或者必須算出角運(yùn)動產(chǎn)生的位移，然后用補(bǔ)償機(jī)構(gòu)給予補(bǔ)償。第一條為廣義Abbe原則。 17. 分辨率、重復(fù)精度、再現(xiàn)精度； 分辨率與精確度緊密相關(guān)，提高儀器的分辨率能提高測量的精確度。但有時又是完全獨(dú)立不相關(guān)的。 儀器的分辨率低，一定達(dá)不到高精度；但是儀器的分辨率高，也不一定達(dá)到高精度；只有相應(yīng)的分辨率（通常這個分辨率應(yīng)取儀器精度的1/3～1/10，視儀器精度高低而定）才能達(dá)到要求的精度。 衡量儀器精度的指標(biāo)通常有兩種：重復(fù)精度和復(fù)現(xiàn)精度。 （1）復(fù)現(xiàn)精度 它是用與標(biāo)準(zhǔn)量(真值或約定值)的偏差來表示。如雙頻激光干涉儀的側(cè)量精度為 m。它是與標(biāo)準(zhǔn)米尺的偏差，并隨測量長度L而改變。測量長度愈長，誤差就愈大。 (2) 重復(fù)精度 有些儀器在使用時只要求其在多次測量中的重復(fù)精度。如ZFJ型自動分步重復(fù)照相機(jī)的精度指標(biāo)為重復(fù)定位精度士1m。 由此可見，復(fù)現(xiàn)精度是要求儀器的精確度高，而重復(fù)精度則是要求儀器的精密度高。 18. 摩擦分類； 摩擦的定義：兩個解除表面作相對運(yùn)動或有相對運(yùn)動趨勢時，將會有阻止其產(chǎn)生相對運(yùn)動的現(xiàn)象發(fā)生，這種現(xiàn)象稱為摩擦。 答：摩擦分類：內(nèi)摩擦和外摩擦。外摩擦分為靜摩擦和動摩擦。動摩擦又分為摩擦副和表面潤滑狀態(tài)。摩擦副由滑動摩擦和滾動摩擦構(gòu)成。 19. 磨損分類； 答：粘著磨損；磨粒磨損；疲勞磨損；腐蝕磨損 20. 斜齒輪傳動受力分析； 受力分析的目的：計(jì)算齒輪的強(qiáng)度；設(shè)計(jì)軸及選擇軸承的依據(jù)。 受力類型：工作力；附加動載荷；摩擦力。 斜齒圓柱齒輪受力如下圖所示： 21. 齒輪的基本參數(shù)； 22. 齒輪失效形式； 答：（1）輪齒折斷和彎曲塑性變形；（2）齒面點(diǎn)蝕；（3）齒面磨損；（4）齒面膠合；（5）齒面塑性變形。 防止失效的措施： 1、對于靜載荷折斷：限制過載和沖擊； 2、疲勞折斷：增大齒根的過渡圓角，降低表面粗糙度、減輕表面的損傷，采用表面強(qiáng)化的措施； 3、齒面的失效： （1）提高表面的硬度； （2）降低表面的粗超度； （3）采用高粘度的潤滑劑+耐添加劑，保證清潔； （4）采用變位齒輪； （5）降低相對滑動速度； （6）保證配對齒輪具有一定的硬度差。（HB小-HB大=30~50） 23. 螺距誤差和累積誤差。 答：螺距的實(shí)際值與理論值之差稱為螺距誤差。按使用要求可分為單個螺距誤差（即周期誤差）和螺距累積誤差（即累積誤差） 螺距累積誤差是指在螺紋與全長范圍內(nèi)任意兩同側(cè)螺紋面間實(shí)際距離對公稱尺寸的偏差的最大代數(shù)差，它與螺紋產(chǎn)度有關(guān)，螺紋產(chǎn)度越長往往螺距累積誤差越大。 24. 調(diào)焦方式及圖像處理的自動調(diào)焦分析。