精度设计理论-6
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 例如。在实现函数的运动规律 的凸轮机构中，为了减少 磨 损，常需将从动杆的端头设计 成半径为r的圆球头
原理误差
• 原理误差是仪器在原理上固有的误差。原理误差 的存在使仪器的示值对被测量的真值始终存在一 定范围的偏离。它属于仪器中的未定系统误差 • 对于那些因设计不当而带来的原理误差，应当坚 决于以避免。 • 在多数情况下，设计中所以允许有原理误差的存 在是因为它可以换得简化测量、简化结构、简化 工艺、简化算法的好处。即使如此我们也应注意 把由此而引起的原理误差控制在允许的范围之 内，并尽力使其减小。
为了方便，先就集中参数独立பைடு நூலகம்统的精度方程进行讨论。为了 确定一个产品技术参数的精度，设计者必须全面了解影响输出 参数不确定度的各主要有贡献的不确定度分量，为此先用符号 将各类影响分量表征如下
开环精度系统和闭环精度系统
• 按是否有精度反馈和补偿可以分为开环精度设计 和闭环精度设计。 • 开环精度设计 仅研究系统结构参数波动对精度 的影响，本身不带有精度反馈和补偿功能。开环 精度设计是系统基本结构上的精度设计。 • 闭环精度设计 在开环精度设计基础上研究精度 反馈和补偿。带有精度反馈和补偿装置。
性变形在许多情况下，将引起另一种空程——弹 性空程，也会影响精度。
减小空程误差的方法
• ①使用仪器时，采用单向运转，把间隙和弹性变 形预先消除，然后再进行使用； • ②采用间隙调整机构，把间隙调到最小； • ③提高构件刚度，以减少弹性空程； • ④改善摩擦条件，降低摩擦力，以减少由于摩擦 力造成的空程。
应力变形引起误差
• 零件虽然经过时效处理，内应力仍可能不平衡， 金属的晶格处于不稳定状态，使零件产生变形， 在运行时产生误差。
减小或消除应力变形
• 减小或消除内应力的一般方法是充分地进行时效 处理，切除表面应力层，用氮化代替淬火，锻造 代替轧制等。
制造误差成本控制
☆例如，螺旋副传动机构中，螺杆的螺距误差，螺
旋副在其啮合范围内的螺距累积误差直接影响螺 旋副传动机构的精度。螺距误差或螺距累积误差 产生于加工过程中。采用精密螺纹磨进行精加工 可以提高零件的加工精度，但从经济的观点来分 析，精度愈高，误差愈小，制造成本也愈高。
运行误差
• 在工作过程中也会产生误差，是指外力、 自重、 力及温度变化引起的变形误差问题，振动和灰尘 的干扰误差等。 • 为了保持稳定状态，一般都采用三点定位支承。 但是，由于受外部力和变形的干扰，会影响仪器 的测量精度。
制造误差
• 零部件在制造过程中会产生许多误差。
• • • • 机械零部件设计公差 装配及形位公差 材料的热物理性能 应变、应力、热变形
• 制造误差可以在设计时通过合理确定公差 来进行控制。
回转和导向误差
•配合间隙引起误差。
回转运动误差
间隙与空程引起的误差
• 零件配合存在间隙，造成空程，影响精度。弹
测量方法自身的不完善(解决)
• 在测试系统的设计过程中，所选测量方法自身的 不完善也会带来原理误差。 • 这种原理误差与系统采用近似方程式的不同地方 在于，采用近似方程式导致的原理误差主要由实 现测量方法过程中的某些因素所引起，而测量方 法自身并没有问题。
对于测量方法自 身的不完善，则 必须寻求改善测 量方法的根本性 解决方案。
【例2】
例 绕线电位计可以通过位移的变化引起电阻变化
来实现位移的测量，在设计时的理想化特性方程为
电位计的理想化特性方程为线性直线，但在实际测 量时，电位计电刷只能一匝匝跳过，因此输出特性为 阶梯形，任一段上的最大误差均为
非线性刻度特性线性化
• 在一些机械、电学、气动原理的测微仪或传感器 中，由于其中存在非线性转换传动环节，使其输 入量与输出量之间的关系呈非线性. • 非线性刻度即其理论刻度特性是非线性的，但非 线性度盘难以刻划，而且工作时，还要求被测量 值的零位与度盘的零位同步，使用不便。因此， 一般希望仪器做成线性刻度，这样便带来原理误 差。
运动特性
• 精密测试仪器运动装置的精度除取决于运动机 构结构设计和形状特性外，还取决于运动机构 之间由于相对运动产生的变形、运动速度及惯 性。
运动装置变形对测量误差的影响
• 影响仪器精度的因素是仪器运动装置的自重及由 于运动引起重量移动造成的变形的影响
运动惯性和支承点位置的影响
• 在连续接触式动态测量中，测量头的质量及支点 的位置会影响动态测量的响应特性.
开环系统静态参数方程
开环系统静态精度方程
闭环系统静态参数方程
闭环系统静态精度方程
闭环系统静态精度方程
如何提高精度?
☆在精密工程发展初期，提高精度水平的主要途
径是完善传统技术． ☆ 随着精度水平的进一步提高、如果继续提高精 度水平，除采用新技术外，必须考虑各误差源 的影响方式及如何消除其影响。
般振幅达到1～5um，频率5～30Hz。
• 高精度的测量必须考虑环境灰尘的影响，清洁度的 控制对精密仪器是非常重要的。
减小振动影响的办法
• 在高精度计量仪器中，尽量避免采用间歇运动机 构，而用连续扫描或匀速运动机构； • 零部件的自振频率要避开外界振动频率； • 采取各种防振措施，如防振墙、防振地基、防振 垫等； • 通过柔性环节使振动不传到仪器主体上。
原理误差-结构参数取值近似带来的
• 有些结构参数，其理论计算值是一个带有小数 的数，但受实际加工装调精度的限制，该参数 的取值只可能取到一定的位数，其余的舍去。 这样便造成原理误差。
例-百分表中测杆上的齿条
齿条模数为：m=0.5mm／π=0．159154943mm 在加工与齿条相啮合的小模数齿轮时，小模数齿轮的 模数不可能取这样的值，而只能取一个近似值，例如 取m=0．159mm。 由于小模数齿轮模数取值上的近似，在测杆移动 10mm时，其所引起的原理误差分别＝0.01mm。 对百分表来说，按理论采用齿轮传动是没有原理误差的， 但由于齿条加工的特点引起小模数齿轮模数取值的近似， 也带来了原理误差
原理误差-参数理论值与实际值不符
• 系统特性方程中参数理论值与实际值不符假定测试系统 的理论特性方程式为
而测试系统的实际方程式为
可见，特性方程中各物理参数都有误差 系统原理误差为
【例 1】
气压式高度表在对流层内的理论特性方程式为
则它们引起的原理误差为
原理误差-近似方程式
在实际应用中，也经常会遇到系统特性方程采用 近似方程式的情况。 假定特性方程理论方程式为 y 0= f0 ( x ) ，而近 似方程式为 y = f ( x ) ，则原理误差为
原理误差-简化机构带来的
• 一种情况是用简单 的机构来代替复杂 的机构，用简单的 运动关系来表达复 杂的运动关系，另 一种情况是利用具 有单一主动件的简 单机构实现多元函 数作用方程。
原理误差-测量原理和方法不完善
• 有些仪器的测量原理，没 有遵守按被测参数定义进 行测量的原则进行设计， 则仪器在测量原理或方法 上便存在原理误差。
影响精度的主要因素
☆为了获得所需求的精度，必须对影响系统精度的各
项误差源进行分析，找出影响精度的主要因素加以 控制，设法减少其对系统精度的影响。
☆影响精度的因素也来源于设计、研制、使用过程， 原理误差 制造误差 运行误差 因素决定精度。
原理误差
☆原理误差可以分为理论误差、方案误差、技术原 理误差、机构原理误差、零件原理误差和电路控制 系统的原理误差等。 ☆产生原理误差的原因很多，如：所选测量方法的 不完善，对测试系统的特性方程作了某些近似处 理，或特性方程中的某些参数与实际情况有所不同 等。针对误差产生原因的不同有不同的处理方法， 下面讨论几种典型情况.
重心位置变化产生的变形
• 工作台沿导轨移动，重心位置随着改变，使仪器 产生变形。
环境温度变化对精度的影响
• 测量温度变化会导致测量误差的出现。
在精密测量时，如检定块规，必须规定偏离标准温度的 公差和在一定的时间内温度的允许变化范围。在测量过 程中，物体内部没有热源，偏离标准温度产生的长度误 差△可由下式给出，即
假定特性方程理论方程式为y电位计的理想化特性方程为线性直线但在实际测量时电位计电刷只能一匝匝跳过因此输出特性为阶梯形任一段上的最大误差均为绕线电位计可以通过位移的变化引起电阻变化来实现位移的测量在设计时的理想化特性方程为非线性刻度特性线性化在一些机械电学气动原理的测微仪或传感器中由于其中存在非线性转换传动环节使其输入量与输出量之间的关系呈非线性
原理误差-近似数据处理带来的
• 数据处理方法上的近似带来的原理误差。
• 用近似计算公式进行运算带来的原理误差。 • 数值舍位带来的原理误差。
例如 用激光干涉方法测量位移
• 位移量可以表达 为脉冲当量q与其脉冲个数n的乘积。 设激光波长0．63281984um。当激光测量系统在经过光学 和电学的64倍细分之后，则一个脉冲当量为q=0.63281984 ／64＝0.00988781／um。 用这个数作为脉冲当量，再乘以脉冲数进行读数，是不方 便的。因为，通常分辨率以0．1um、0．01um计比较方便。 这样，对激光干涉测量读数，就需要进行数据上的处理， 由此产生了相应的原理误差。
R z为被测电阻， RP 为滑 线电阻器， RK 为限流电位 计，用于保护检流计 G 。 补偿法工作时，调整 RP ，使得 U DC= UAB ，则检流计中无电流通过，被 测电阻 R Z的电压可以精确获得，不受电压表内阻影响；随后再利用电流表 获得流过 R Z的电流后即可得到R Z 的精确测量结果。该结果理论上不受电 流表和电压表内阻影响，能够很好抑制内接法和外接法测电阻时的原理误 差，但抑制程度受检流计内阻和灵敏度的限制。
避免和减小原理误差的方法
• 尽力遵守按被测参数定义进行设计仪器和数据处
理的原则和正确的结构设计 • 原理误差进行实时修正 • 非线性刻度特性线性化原理误差的补偿 • 利用计算机技术减小原理误差 • 正确的数据处理方法
特性方程中参数变化(解决)
• 对于特性方程中参数变化产生的原理误差，如例 1 ，可分别对各参数进行实测，然后将实测结果 作为补偿信号传入测试系统中进行处理。 • 参数理论值，可以完全消除参数变化带来的原理 误差种消除取决于参数实测结果的精度。
温度引起误差
• 在使用过程 中，由于温度 变化使仪器零 部件尺寸、形 状和物理参数 改变，可能影 响精度.如光学
仪器中温度对像面 的影响
例:工具显微镜
噪声，振动与灰尘干扰
• 噪声的影响是降低劳动效率1.0一25％
• 环境振动的影响主要来自两个方面；其一是大自然 和地壳内部变化因素产生的，一般振幅较小，大约 0.1um，其二也是对精密仪器影响较大的振动来 源，是人的走动，汽车行驶；机器运转等因素产生的，一
•
静态特性和精度
• 静态特性和精度是精密机械系统和测量控制系统 (以下简称系统)的基本特性，是产品的主要质量 指标. • 系统静态精度分析是机械学、测试学和制造学的 重要内容。 • 设计中的精度分配、制造中的精度获得、测量中 的精度确认，都必须以统一的理论、概念和术语 来描述。
系统静态精度基本方程
精度设计理论-6
—精度理论的基本知识
主要内容
☆系统静态精度特性 ☆如何提高精度 ☆影响精度的主要因素 ☆精度设计的基本原则
精度理论应用
• 误差处理是研究在各种测量方式及测量条件下， 以最经济简便的方法得到最优的测量结果，它是 测试技术、仪器仪表及工程实验等领域不可缺少 的重要理论基础。 精度理论主要研究影响系统精度的各项误差来源 及特性，研究误差的评定和估计方法，掌握误差 的传递、转化和相互作用的规律，误差合成与分 配原则，从而为精度设计提供可靠的科学依据。
磨损引起误差
• 由于零件加工表面轮廓微观形状不规则，配合面有少数顶 峰接触，因而单位面积的摩擦力很大，使顶峰很快磨平， 从而迅速扩大了接触面积，磨损速度随之变慢 .
精度设计的基本原则
• 阿贝原则 ,布莱恩原则 • 最小变形原则 • 基准面选择原则 • 测量链最短原则 • 粗精分离原则
阿贝原则
• 为了使测量仪器设计所产生的误差对测量精度影 响最小，德国蔡氏厂创始人阿贝于1890年提出了 关于计量仪器设计的一个重要原则，称为阿贝原 则，在精密计量仪器设计中，阿贝原则得到广泛 应用。 • 所谓阿贝原则，即被测尺寸与标准尺寸必须在测 量方向的同一直线上，或者说，被测量轴线只有 在基准轴线的延长线上，才能得到精确的测量结 果。
【例3】
正弦机构时，从杠杆与量杆的运动形 式表明，把直线运动转换为转动，其 传动规律为
当仪器采用正弦机构时．如果设计采用均匀刻度，由于不能满足线性传动的 要求，将产生理论误差，即杠杆接触点的弧位移aθ与量杆直线位移差
采用近似理论的原则：原理误差和仪器的各原始误差应当具有 相同的数量级。当原理误差远远大于仪器的原始误差时，一般 不可采用这种近似方案。
原理误差
• 原理误差是仪器在原理上固有的误差。原理误差 的存在使仪器的示值对被测量的真值始终存在一 定范围的偏离。它属于仪器中的未定系统误差 • 对于那些因设计不当而带来的原理误差，应当坚 决于以避免。 • 在多数情况下，设计中所以允许有原理误差的存 在是因为它可以换得简化测量、简化结构、简化 工艺、简化算法的好处。即使如此我们也应注意 把由此而引起的原理误差控制在允许的范围之 内，并尽力使其减小。
为了方便，先就集中参数独立பைடு நூலகம்统的精度方程进行讨论。为了 确定一个产品技术参数的精度，设计者必须全面了解影响输出 参数不确定度的各主要有贡献的不确定度分量，为此先用符号 将各类影响分量表征如下
开环精度系统和闭环精度系统
• 按是否有精度反馈和补偿可以分为开环精度设计 和闭环精度设计。 • 开环精度设计 仅研究系统结构参数波动对精度 的影响，本身不带有精度反馈和补偿功能。开环 精度设计是系统基本结构上的精度设计。 • 闭环精度设计 在开环精度设计基础上研究精度 反馈和补偿。带有精度反馈和补偿装置。
性变形在许多情况下，将引起另一种空程——弹 性空程，也会影响精度。
减小空程误差的方法
• ①使用仪器时，采用单向运转，把间隙和弹性变 形预先消除，然后再进行使用； • ②采用间隙调整机构，把间隙调到最小； • ③提高构件刚度，以减少弹性空程； • ④改善摩擦条件，降低摩擦力，以减少由于摩擦 力造成的空程。
应力变形引起误差
• 零件虽然经过时效处理，内应力仍可能不平衡， 金属的晶格处于不稳定状态，使零件产生变形， 在运行时产生误差。
减小或消除应力变形
• 减小或消除内应力的一般方法是充分地进行时效 处理，切除表面应力层，用氮化代替淬火，锻造 代替轧制等。
制造误差成本控制
☆例如，螺旋副传动机构中，螺杆的螺距误差，螺
旋副在其啮合范围内的螺距累积误差直接影响螺 旋副传动机构的精度。螺距误差或螺距累积误差 产生于加工过程中。采用精密螺纹磨进行精加工 可以提高零件的加工精度，但从经济的观点来分 析，精度愈高，误差愈小，制造成本也愈高。
运行误差
• 在工作过程中也会产生误差，是指外力、 自重、 力及温度变化引起的变形误差问题，振动和灰尘 的干扰误差等。 • 为了保持稳定状态，一般都采用三点定位支承。 但是，由于受外部力和变形的干扰，会影响仪器 的测量精度。
制造误差
• 零部件在制造过程中会产生许多误差。
• • • • 机械零部件设计公差 装配及形位公差 材料的热物理性能 应变、应力、热变形
• 制造误差可以在设计时通过合理确定公差 来进行控制。
回转和导向误差
•配合间隙引起误差。
回转运动误差
间隙与空程引起的误差
• 零件配合存在间隙，造成空程，影响精度。弹
测量方法自身的不完善(解决)
• 在测试系统的设计过程中，所选测量方法自身的 不完善也会带来原理误差。 • 这种原理误差与系统采用近似方程式的不同地方 在于，采用近似方程式导致的原理误差主要由实 现测量方法过程中的某些因素所引起，而测量方 法自身并没有问题。
对于测量方法自 身的不完善，则 必须寻求改善测 量方法的根本性 解决方案。
【例2】
例 绕线电位计可以通过位移的变化引起电阻变化
来实现位移的测量，在设计时的理想化特性方程为
电位计的理想化特性方程为线性直线，但在实际测 量时，电位计电刷只能一匝匝跳过，因此输出特性为 阶梯形，任一段上的最大误差均为
非线性刻度特性线性化
• 在一些机械、电学、气动原理的测微仪或传感器 中，由于其中存在非线性转换传动环节，使其输 入量与输出量之间的关系呈非线性. • 非线性刻度即其理论刻度特性是非线性的，但非 线性度盘难以刻划，而且工作时，还要求被测量 值的零位与度盘的零位同步，使用不便。因此， 一般希望仪器做成线性刻度，这样便带来原理误 差。
运动特性
• 精密测试仪器运动装置的精度除取决于运动机 构结构设计和形状特性外，还取决于运动机构 之间由于相对运动产生的变形、运动速度及惯 性。
运动装置变形对测量误差的影响
• 影响仪器精度的因素是仪器运动装置的自重及由 于运动引起重量移动造成的变形的影响
运动惯性和支承点位置的影响
• 在连续接触式动态测量中，测量头的质量及支点 的位置会影响动态测量的响应特性.
开环系统静态参数方程
开环系统静态精度方程
闭环系统静态参数方程
闭环系统静态精度方程
闭环系统静态精度方程
如何提高精度?
☆在精密工程发展初期，提高精度水平的主要途
径是完善传统技术． ☆ 随着精度水平的进一步提高、如果继续提高精 度水平，除采用新技术外，必须考虑各误差源 的影响方式及如何消除其影响。
般振幅达到1～5um，频率5～30Hz。
• 高精度的测量必须考虑环境灰尘的影响，清洁度的 控制对精密仪器是非常重要的。
减小振动影响的办法
• 在高精度计量仪器中，尽量避免采用间歇运动机 构，而用连续扫描或匀速运动机构； • 零部件的自振频率要避开外界振动频率； • 采取各种防振措施，如防振墙、防振地基、防振 垫等； • 通过柔性环节使振动不传到仪器主体上。
原理误差-结构参数取值近似带来的
• 有些结构参数，其理论计算值是一个带有小数 的数，但受实际加工装调精度的限制，该参数 的取值只可能取到一定的位数，其余的舍去。 这样便造成原理误差。
例-百分表中测杆上的齿条
齿条模数为：m=0.5mm／π=0．159154943mm 在加工与齿条相啮合的小模数齿轮时，小模数齿轮的 模数不可能取这样的值，而只能取一个近似值，例如 取m=0．159mm。 由于小模数齿轮模数取值上的近似，在测杆移动 10mm时，其所引起的原理误差分别＝0.01mm。 对百分表来说，按理论采用齿轮传动是没有原理误差的， 但由于齿条加工的特点引起小模数齿轮模数取值的近似， 也带来了原理误差
原理误差-参数理论值与实际值不符
• 系统特性方程中参数理论值与实际值不符假定测试系统 的理论特性方程式为
而测试系统的实际方程式为
可见，特性方程中各物理参数都有误差 系统原理误差为
【例 1】
气压式高度表在对流层内的理论特性方程式为
则它们引起的原理误差为
原理误差-近似方程式
在实际应用中，也经常会遇到系统特性方程采用 近似方程式的情况。 假定特性方程理论方程式为 y 0= f0 ( x ) ，而近 似方程式为 y = f ( x ) ，则原理误差为
原理误差-简化机构带来的
• 一种情况是用简单 的机构来代替复杂 的机构，用简单的 运动关系来表达复 杂的运动关系，另 一种情况是利用具 有单一主动件的简 单机构实现多元函 数作用方程。
原理误差-测量原理和方法不完善
• 有些仪器的测量原理，没 有遵守按被测参数定义进 行测量的原则进行设计， 则仪器在测量原理或方法 上便存在原理误差。
影响精度的主要因素
☆为了获得所需求的精度，必须对影响系统精度的各
项误差源进行分析，找出影响精度的主要因素加以 控制，设法减少其对系统精度的影响。
☆影响精度的因素也来源于设计、研制、使用过程， 原理误差 制造误差 运行误差 因素决定精度。
原理误差
☆原理误差可以分为理论误差、方案误差、技术原 理误差、机构原理误差、零件原理误差和电路控制 系统的原理误差等。 ☆产生原理误差的原因很多，如：所选测量方法的 不完善，对测试系统的特性方程作了某些近似处 理，或特性方程中的某些参数与实际情况有所不同 等。针对误差产生原因的不同有不同的处理方法， 下面讨论几种典型情况.
重心位置变化产生的变形
• 工作台沿导轨移动，重心位置随着改变，使仪器 产生变形。
环境温度变化对精度的影响
• 测量温度变化会导致测量误差的出现。
在精密测量时，如检定块规，必须规定偏离标准温度的 公差和在一定的时间内温度的允许变化范围。在测量过 程中，物体内部没有热源，偏离标准温度产生的长度误 差△可由下式给出，即
假定特性方程理论方程式为y电位计的理想化特性方程为线性直线但在实际测量时电位计电刷只能一匝匝跳过因此输出特性为阶梯形任一段上的最大误差均为绕线电位计可以通过位移的变化引起电阻变化来实现位移的测量在设计时的理想化特性方程为非线性刻度特性线性化在一些机械电学气动原理的测微仪或传感器中由于其中存在非线性转换传动环节使其输入量与输出量之间的关系呈非线性
原理误差-近似数据处理带来的
• 数据处理方法上的近似带来的原理误差。
• 用近似计算公式进行运算带来的原理误差。 • 数值舍位带来的原理误差。
例如 用激光干涉方法测量位移
• 位移量可以表达 为脉冲当量q与其脉冲个数n的乘积。 设激光波长0．63281984um。当激光测量系统在经过光学 和电学的64倍细分之后，则一个脉冲当量为q=0.63281984 ／64＝0.00988781／um。 用这个数作为脉冲当量，再乘以脉冲数进行读数，是不方 便的。因为，通常分辨率以0．1um、0．01um计比较方便。 这样，对激光干涉测量读数，就需要进行数据上的处理， 由此产生了相应的原理误差。
R z为被测电阻， RP 为滑 线电阻器， RK 为限流电位 计，用于保护检流计 G 。 补偿法工作时，调整 RP ，使得 U DC= UAB ，则检流计中无电流通过，被 测电阻 R Z的电压可以精确获得，不受电压表内阻影响；随后再利用电流表 获得流过 R Z的电流后即可得到R Z 的精确测量结果。该结果理论上不受电 流表和电压表内阻影响，能够很好抑制内接法和外接法测电阻时的原理误 差，但抑制程度受检流计内阻和灵敏度的限制。
避免和减小原理误差的方法
• 尽力遵守按被测参数定义进行设计仪器和数据处
理的原则和正确的结构设计 • 原理误差进行实时修正 • 非线性刻度特性线性化原理误差的补偿 • 利用计算机技术减小原理误差 • 正确的数据处理方法
特性方程中参数变化(解决)
• 对于特性方程中参数变化产生的原理误差，如例 1 ，可分别对各参数进行实测，然后将实测结果 作为补偿信号传入测试系统中进行处理。 • 参数理论值，可以完全消除参数变化带来的原理 误差种消除取决于参数实测结果的精度。
温度引起误差
• 在使用过程 中，由于温度 变化使仪器零 部件尺寸、形 状和物理参数 改变，可能影 响精度.如光学
仪器中温度对像面 的影响
例:工具显微镜
噪声，振动与灰尘干扰
• 噪声的影响是降低劳动效率1.0一25％
• 环境振动的影响主要来自两个方面；其一是大自然 和地壳内部变化因素产生的，一般振幅较小，大约 0.1um，其二也是对精密仪器影响较大的振动来 源，是人的走动，汽车行驶；机器运转等因素产生的，一
•
静态特性和精度
• 静态特性和精度是精密机械系统和测量控制系统 (以下简称系统)的基本特性，是产品的主要质量 指标. • 系统静态精度分析是机械学、测试学和制造学的 重要内容。 • 设计中的精度分配、制造中的精度获得、测量中 的精度确认，都必须以统一的理论、概念和术语 来描述。
系统静态精度基本方程
精度设计理论-6
—精度理论的基本知识
主要内容
☆系统静态精度特性 ☆如何提高精度 ☆影响精度的主要因素 ☆精度设计的基本原则
精度理论应用
• 误差处理是研究在各种测量方式及测量条件下， 以最经济简便的方法得到最优的测量结果，它是 测试技术、仪器仪表及工程实验等领域不可缺少 的重要理论基础。 精度理论主要研究影响系统精度的各项误差来源 及特性，研究误差的评定和估计方法，掌握误差 的传递、转化和相互作用的规律，误差合成与分 配原则，从而为精度设计提供可靠的科学依据。
磨损引起误差
• 由于零件加工表面轮廓微观形状不规则，配合面有少数顶 峰接触，因而单位面积的摩擦力很大，使顶峰很快磨平， 从而迅速扩大了接触面积，磨损速度随之变慢 .
精度设计的基本原则
• 阿贝原则 ,布莱恩原则 • 最小变形原则 • 基准面选择原则 • 测量链最短原则 • 粗精分离原则
阿贝原则
• 为了使测量仪器设计所产生的误差对测量精度影 响最小，德国蔡氏厂创始人阿贝于1890年提出了 关于计量仪器设计的一个重要原则，称为阿贝原 则，在精密计量仪器设计中，阿贝原则得到广泛 应用。 • 所谓阿贝原则，即被测尺寸与标准尺寸必须在测 量方向的同一直线上，或者说，被测量轴线只有 在基准轴线的延长线上，才能得到精确的测量结 果。
【例3】
正弦机构时，从杠杆与量杆的运动形 式表明，把直线运动转换为转动，其 传动规律为
当仪器采用正弦机构时．如果设计采用均匀刻度，由于不能满足线性传动的 要求，将产生理论误差，即杠杆接触点的弧位移aθ与量杆直线位移差
采用近似理论的原则：原理误差和仪器的各原始误差应当具有 相同的数量级。当原理误差远远大于仪器的原始误差时，一般 不可采用这种近似方案。