精密机械与仪器设计题库
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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,Variable Reluctance)、永磁式(PM,Permanent Magnet)、混合式(HB,Hybrid)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——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(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。
精密机械设计基础考试试题相信很多人都想知道吧精密机械设计基础考试试题?的,精密机械设计基础考试一、填空题(每空1分,共30分)1、构件是机器的_运动___单元体;零件是机器的__制造___单元体;部件是机器的__装配___单元体。
2、平面运动副可分为______低副__和____高副___,低副又可分为__转动副_____和___移动副____。
3、轮系运动时,所有齿轮几何轴线都固定不动的,称___定轴轮系____轮系,至少有一个齿轮几何轴线不固定的,称___行星轮系______轮系。
4、为保证带传动的工作能力,一般规定小带轮的包角α≥___120°_______。
5、若键的标记为键B20×70GB1096-79,则该键为__B____平键,b=___20___,L=_____70___。
6、轴的作用是_____支承轴上的旋转零件________________________。
按轴的承载情况不同,可以分为___传递运动和转矩____、___心轴_____、__转轴、传动轴_______。
7、凸轮机构是由_____机架_______、________凸轮____、______从动件______三个基本构件组成的。
8、在曲柄摇杆机构中,当曲柄等速转动时,摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为___急回特性_________。
9、在蜗轮齿数不变的情况下,蜗杆的头数越少,则传动比就越_______大_____。
10、齿轮啮合时,当主动齿轮的____齿根__推动从动齿轮的___齿顶___,一对轮齿开始进入啮合,所以开始啮合点应为______从动轮齿顶圆______与啮合线的交点;当主动齿轮的___齿顶___推动从动齿轮的___齿根___,两轮齿即将脱离啮合,所以终止啮合点为________主动轮齿顶圆____与啮合线的交点。
11、滚动轴承内圈与轴颈的配合采用____基孔制__制,外圈与轴承孔的配合采用基轴制 _______制。
精密机械设计考试试题在进行精密机械设计考试之前,我们需要先了解一些基本概念和知识,以确保在答题时能够准确、全面地回答试题。
本文将介绍一些与精密机械设计相关的考试试题,以及对这些试题的解答和分析。
第一部分:选择题1. 在精密机械设计中,下列不属于常用的工程材料的是:A. 铝合金B. 钛合金C. 铜合金D. 塑料正确答案:D. 塑料解析:塑料虽然在某些情况下可以用于机械设计,但由于其力学性能相对较差,不适用于大部分的精密机械设计。
2. 在进行轴承设计时,以下哪个参数对轴承的选型最为重要?A. 轴承内径B. 轴承外径C. 轴承宽度D. 轴承承载能力正确答案:D. 轴承承载能力解析:轴承的承载能力是指轴承在工作状态下能够承受的最大负荷。
在轴承设计时,必须根据工作条件和所需负载来选择合适的轴承种类及尺寸。
3. 对于精密机械设计中的齿轮传动系统,以下哪个参数可以判断齿轮传动的平稳性?A. 齿轮材料B. 齿轮间隙C. 齿轮啮合角D. 齿轮模数正确答案:B. 齿轮间隙解析:齿轮间隙是指齿轮啮合时齿轮间的距离,对于齿轮传动的平稳性具有重要影响。
过大的齿轮间隙会导致齿轮传动的松动和振动,过小的齿轮间隙会导致齿轮啮合不良和噪声增加。
第二部分:填空题1. 精密机械设计中,总公差由基本尺寸和公差的()两个部分组成。
答案:设计尺寸解析:总公差是机械设计中对零件尺寸所容许偏差的表示,由基本尺寸和公差两个部分组成。
2. 精密机械设计中,铣削是一种通过()来加工工件的方法。
答案:刀具旋转解析:铣削是机械加工中一种常用的方法,通过刀具的旋转和工件的线性移动来加工工件的。
铣削可用于加工各种曲面形状和腔孔。
3. 精密机械设计中,表面光洁度是指工件表面的()特征。
答案:粗糙度解析:表面光洁度是指工件表面的粗糙度特征。
粗糙度是表面不平整程度的度量,通常使用Ra值来表示。
第三部分:解答题1. 请简述对机械设计中的热影响和热处理的理解。
答案:热影响是指在机械设计与制造过程中,由于热量的影响而使材料的性能发生变化的现象。
1、仪器的类型有几种?测量仪器、控制仪器、计算仪器2、从计量测试仪器可分为几种?(1)几何量计量仪器2)热工量计量仪器3)机械量计量仪器(4) 时间频率计量仪器(5)电磁计量仪器6)无线电参数测量仪器7)光学与声学参数测量仪器8)电离辐射计量仪器3、按仪器中各部件的功能,仪器由以下几个基本部分组成?1 基准部件2 传感器与感受转换部件3 放大部件4 瞄准部件5 信息处理与运算装置6 显示部件7 驱动控制器部件8 机械结构部件4、对精密仪器的设计要求有哪些?(1)精度要求(2)检测效率要求(3)可靠性要求(4)经济性要求(5)使用条件要求(6)造型要求第二章1、仪器设计的基本原则有哪些?一、阿贝(Abbe)原则及其扩展、二、变形最小原则及减小变形影响的措施、三、测量链最短原则、四、基面合一原则、五、精度匹配原则、六、经济原则2、基面合一原则要求三个基面合一这三个基面分别是?设计基面、工艺基面、装配基面。
3、阿贝误差产生的本质原因是什么?分析三坐标测量机测量某一工件时,哪个坐标方向上的各个平面内均能遵守阿贝原理阿贝原则定义:为使量仪能给出正确的测量结果,必须将仪器的读数刻线尺安放在被测尺寸线的延长线上。
或者说,被测零件的尺寸线和仪器的基准线(刻线尺)应顺序排成一条直线。
导轨间隙造成运动中的摆角由于标准刻线尺与被测件的直径不共线而带来测量误差导轨间隙造成运动中的摆角由于标准刻线尺与被测件的直径共线误差微小到可以忽略不计图3-3所示的三坐标测量机,或其它有线值测量系统的仪器。
很难作到使各个坐标方向或一个坐标方向上的各个平面内均能遵守阿贝原则。
如图3-3所示的三坐标测量机,其测量点的轨迹是测头1的行程所构成的尺寸线,而仪器读数线分别在图示的X、Y与Z直线位置处,显然,在图示情况下测量时,X与Y坐标方向均不遵守阿贝原则。
其中图3-3 a)为XZ平面,测头1在该平面内的行程所构成的尺寸线与Z方向读数线共线,但与X方向读数线相距为L,在该平面内不符合阿贝原则。
2. 计算所示冲压机构的自由度3. 计算图示机构的自由度5. 计算图示机构的自由度3.图示铰链四杆机构中, = 55mm , = 40 mm , = 50 mm , = 25mm , 试说明分别以构件 AB , BC , CD 和 AD 为机架时,各得到何种机构一铰链四杆机构ABCD ,已知100,70,50BC CD AD l mm l mm l mm ===,AD 为固定件。
(1)如果该机构能成为曲柄摇杆机构,且AB 为曲柄,求AB l 的值;(2) 如果该机构能成为双曲柄机构,求AB l 的值;(3) 如果该机构能成为双摇杆机构,求AB l 的值;解:(1) 如果该机构能成为曲柄摇杆机构,且AB 为曲柄,则满足杆长条件,且AB 为最短杆,则,20AB BC CD AD AB l l l l l mm+≤+≤代入各杆长,得(2) 如果该机构能成为双曲柄机构,则应满足杆长条件,且机架AD 为最短杆。
则1) 若BC 为最长杆即100AB l mm ≤,则80AD BC AB CD AB l l l l l mm+≤+≥所以80100AB mm l mm ≤≤2) 若AB 为最长杆,即100,AB l mm ≥则120AB AD BC CD AB l l l l l mm+≤+≤所以 100120AB mm l mm ≤≤ 综上,AB 的值应在以下范围内选取,即80120AB mm l mm ≤≤(3) 如果该机构能成为双摇杆机构,则应分两种情况分析:第一种情况,机构各杆长度满足杆长条件,但以最短杆的对边为机架,本题目AD 为固定件,则第一种情况不存在。
第二种情况,机构各杆长度不满足杆长条件。
1) 当<50AB l mm ,AB 为最短杆,BC 为最长杆,>20AB BC AD CD AB l l l l l mm+≤+即 20<<50AB mm l mm2) 当[50,70)[70,100)AB AB l l ∈∈以及时,AD 为最短杆,BC 为最长杆,则<80AD BC AB CD AB l l l l l mm+≤+即 50<80AB mm l mm ≤3)当>100AB l mm 时,AB 为最长杆,AD 为最短杆,则>>120AB AD BC CD AB l l l l l mm++另外,考虑AB 增大时,BC 与CD 成伸直共线时,需构成三角形的边长关系,即<()<220AB BC CD AD AB l l l l l mm++则 120<<220AB mm l mm 综上,可得AB 的取值范围为20<<80120<<220AB AB mm l mm mm l mm凸轮机构常用的从动件运动规律有哪几种 ? 各有什么特点 ?解:等速运动:速度均匀,起点和终点有刚性冲击,适合低速轻载。
精密仪器考试题库及答案一、单项选择题1. 精密仪器的精度等级通常由()来确定。
A. 仪器的制造工艺B. 仪器的测量范围C. 仪器的测量误差D. 仪器的校准结果答案:C2. 在精密测量中,以下哪项不是测量误差的来源?()A. 仪器误差B. 环境误差C. 人为误差D. 测量对象的固有属性答案:D3. 精密仪器的校准周期通常由()决定。
A. 仪器的使用频率B. 仪器的精度要求C. 仪器的维护状况D. 以上所有因素答案:D4. 以下哪个因素不是影响精密仪器测量结果准确性的环境因素?()A. 温度B. 湿度C. 磁场D. 重力答案:D5. 精密仪器在使用过程中,以下哪项操作是错误的?()A. 按照操作手册进行操作B. 定期进行仪器的维护和校准C. 在不使用时将仪器暴露在极端环境下D. 避免仪器受到剧烈震动答案:C二、多项选择题6. 精密仪器的维护包括以下哪些方面?()A. 定期清洁B. 定期校准C. 避免过载使用D. 存放在适宜的环境中答案:ABCD7. 以下哪些因素可以影响精密仪器的测量精度?()A. 仪器的老化B. 操作者的技能C. 仪器的校准状态D. 测量环境的变化答案:ABCD8. 精密仪器的误差可以分为以下哪些类型?()A. 系统误差B. 随机误差C. 绝对误差D. 相对误差答案:AB9. 精密仪器的校准方法包括()。
A. 比较法B. 绝对法C. 差值法D. 标准器校准法答案:ABD10. 精密仪器在使用过程中,以下哪些操作是正确的?()A. 按照规定的程序操作B. 避免在极端条件下使用C. 定期检查仪器的性能D. 记录每次使用的情况答案:ABCD三、判断题11. 精密仪器的精度等级越高,其测量误差就越小。
()答案:√12. 精密仪器的校准可以完全消除仪器的误差。
()答案:×13. 精密仪器的维护和校准是保证其测量准确性的重要措施。
()答案:√14. 精密仪器的测量结果只受到仪器本身的影响,与操作者无关。
一、单项选择题(本大题共10小题,每小题1分,共10分)(1)平面机构中若引入一个高副,将带人( A )约束。
A.一个 B.二个 C.三个 D.零个(2)齿轮传动中,当齿轮分度圆直径不变时,将模数加大,其接触疲劳强度将(C ). A.提高 B.降低 C.不变 D.无法判断变动情况(3)一对齿轮啮合传动时,大、小齿轮的齿面接触应力为( A )。
A.σH1=σH2 B.σHl>σH2 C.σH1<σH2 D.无法判断大小(4)锥齿轮的接触疲劳强度按当量圆柱齿轮的公式进行计算,这个当量圆柱齿轮的齿数、模数是锥齿轮的( B )。
A.实际齿数,大端模数 B.当量齿数,平均模数C.当量齿数,大端模数 D、实际齿数、平均模数(5)当机构的自由度大于零,且(B )主动件数,则该机构具有确定的相对运动. A.小于 B.等于 C.大于 D.大于或等于(6)软齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是( D ).A.齿面胶合 B.轮齿折断 C.齿面磨损 D.齿面疲劳点蚀(7)对于标准齿轮传动,影响齿形系数的主要几何参数是( C )。
A.齿轮的模数 B.齿轮的压力角 C. 齿轮的齿数 D.齿轮的顶隙系数(8)在开式齿轮传动中,齿轮模数应依据( A )条件确定.A.齿根弯曲疲劳强度 B.齿面接触疲劳强度C.齿面胶合强度 D.齿轮的工作环境(9)材料为20Cr的齿轮要达到硬齿面,适宜的热处理方法是(C )。
A.整体淬火 B.表面淬火 C.渗碳淬火 D.调质(10)两构件之间以面接触的运动副为(B );两构件之间以点或线接触的运动副为(D )。
A. 转动副B.低副C.移动副D.高副二、填空题(本大题共30空,每空1分,共30分)(1)直齿锥齿轮通常用于两轴相交的传动。
蜗杆蜗轮传动常用于两轴相错。
(2)斜齿圆柱齿轮以法面模数为标准模数,以法面压力角为标准压力角。
(3)根据齿轮设计准则,软齿面闭式齿轮传动一般按齿面接触疲劳强度设计,按齿根弯曲疲劳强度校核;硬齿面闭式齿轮传动一般按、齿根弯曲疲劳强度设计,按齿面接触疲劳强度校核。
2012《精密机械与仪器》总复习:1.中等精度、高精度、超高精度的区分;【精密机械设计,8页】答:精度又称为精确度,是指准确的程度。
精度的高低是用误差的大小来衡量的,误差小则精度高,误差大则精度低。
1)中等精度:1um~10um主轴回转精度1 um~10 um圆分度精度1’’~10’’。
2)高精度:0. 1 um~1 um主轴回转精度0.1 um~1 um圆分度精度0.2’’~1’’。
3) 超高精度:直线度小于0.1 um,主轴回转精度小于0.1 um,圆分度精度小于0.1’’.2.力变形对精度的影响,要求那几种机床受力对精度的影响,影响最大的是悬臂梁。
答:机床制造误差对工件加工精度影响较大的有:主轴回转误差、导轨误差、传动链误差。
3.能计算某个部件的自由度;分析:自由度分为构件自由度(构件具有独立运动参数的数目)和机构自有度(机构具有独立运动参数的数目)4.三球支撑系统。
具体见【现代精密仪器设计,45页,例2-8】5.制造、安装、运行和原理误差在精密机械与仪器中的程度;答:在仪器的各种误差源中,制造误差数值最大,运行误差次之。
但在仪器测量误差中运行误差将是主要的。
6.XY工作台的部件,以及电控XY工作台微动系统的原理和分析;答:x-y工作台系统基本上是由工作台滑板、直线移动导轨、传动机构、驱动电机、控制装置和位移检测器等组成。
由于工作台使用的情况不同,因而对性能的要求也各异。
一般的静态和动态性能要求包括有如下一些内容。
(1)静态性能①工作台的几何精度包括x-y工作台的导轨在水平面内的直线性、垂直平面内的直线性、x方向与y方向的垂直度、x-y 方向的反向间隙和反向精度以及工作台面与运动平面间的不平行性;②系统的静刚度工作台传动系统受重力、摩擦力或其他外力的作用而产生相应的变形,其比值称为静刚度;③工作台的定位精度和重复定位精度。
(2)动态性能①工作台系统的振动特性和固有频率;②速度与加速度特性;③负载特性;④系统稳定性等。
精密机械设计基础试题精密机械设计基础试题精密机械设计基础试题【1】一、分析简答题(7题、28分)(需说明理由,否则要扣分)1、请简述连杆机构存在急回特性的条件,并举例说明;2、 X=0的齿轮是否一定为变位齿轮;3、在使用斜齿轮传动时,为什么不常采用角度变位的方式,而是多使用标准斜齿轮传动;4、通过曲柄滑块机构说明,机构的部分平衡与完全平衡的区别;5、一个滚子凸轮的滚子损坏,现更换一个半径大于原半径的滚子,试问对凸轮运动规律有何影响;6、若摆动从动件盘形凸轮的滚子转速W1,与摆杆转速W2,速度方向相反,是否会影响该凸轮机构的压力角;7、试推证,在何种情况下,标准直齿圆柱齿轮的齿根圆直径小于基圆直径。
二、机构设计题(3题、30分)1、创新设计(1)、要在一个长10m,直径5m,厚度10mm的铁制管道上切割出一个孔,请选择打孔方式(含激光切割、等离子切割、机械切割、水切割等方式,提示可在管道上方先焊接一个细长的圆形管道,再进行割。
这是大致意思,没看懂,猜了一个机械切割);(2)、请设计一个可以使上述切割机构作前后运动和整周回转运动的机构。
2、内燃机(有图)(1)、说明内燃机的冲程运动(对心曲柄滑块,以滑块为主动件)是否存在死点;(2)、图示机构采用的是什么平衡方式,有何特点(飞轮);(3)、图示进气机构是什么机构(平底直动凸轮)?压力角多大?可否换为滚子从动件?3、缝纫机(有个缝纫机的图,跟没有一样)(1)、缝纫机在设计时,其工作原理为什么与人缝衣服的工作原理不一样?这对我们的创新设计过程有何启示?(2)、缝纫机运动过程有无死点,是如何避免死点的?(3)、试根据缝纫机的工作原理,设计一个代步机构,代步三、分析题(只记得第一题,应该不难,没什么印象,分值也不多)1、给出四个机构,类似12年的牛头刨床机构,分别计算四个机构的自由度,并说明机构等级四、计算题(3题,21分)轮齿数分别为Z1=33、Z2=36,模数m=2,变位系数X1=-0.235X2=1.335。
机械精度设计与检测考试题库初稿(表面粗糙度与尺寸链部分)出题人:甘新基北华大学机械学院2009年10月6日表面粗糙度部分一、判断题〔正确的打√,错误的打X〕1. 确定表面粗糙度时,通常可在三项高度特性方面的参数中选取。
()2. 评定表面轮廓粗糙度所必需的一段长度称取样长度,它可以包含几个评定长度。
()3. R z参数由于测量点不多,因此在反映微观几何形状高度方面的特性不如Ra参数充分。
()4. R y参数对某些表面上不允许出现较深的加工痕迹和小零件的表面质量有实用意义。
()5. 选择表面粗糙度评定参数值应尽量小好。
()6. 零件的尺寸精度越高,通常表面粗糙度参数值相应取得越小。
()7. 零件的表面粗糙度值越小,则零件的尺寸精度应越高。
()8. 摩擦表面应比非摩擦表面的表面粗糙度数值小。
()9. 要求配合精度高的零件,其表面粗糙度数值应大。
()10. 受交变载荷的零件,其表面粗糙度值应小。
()二、选择题(将下列题目中所有正确的论述选择出来)1.表面粗糙度值越小,则零件的__。
A.耐磨性好。
B.配合精度高。
C.抗疲劳强度差.D.传动灵敏性差。
E.加工容易。
2.选择表面粗糙度评定参数值时,下列论述正确的有__.A.同一零件上工作表面应比非工作表面参数值大。
B.摩擦表面应比非摩擦表面的参数值小。
C.配合质量要求高,参数值应小。
D.尺寸精度要求高,参数值应小。
E.受交变载荷的表面,参数值应大。
3.下列论述正确的有__。
A.表面粗糙度属于表面微观性质的形状误差。
B.表面粗糙度属于表面宏观性质的形状误差。
C.表面粗糙度属于表面波纹度误差。
D.经过磨削加工所得表面比车削加工所得表面的表面粗糙度值大。
E.介于表面宏观形状误差与微观形状误差之间的是波纹度误差。
4.表面粗糙度代(符)号在图样上应标注在__。
A.可见轮廓线上。
B.尺寸界线上。
C.虚线上。
D.符号尖端从材料外指向被标注表面。
E.符号尖端从材料内指向被标注表面。
精密仪器考试题库及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 精密仪器在使用过程中,以下哪项操作是正确的?A. 随意调节仪器参数B. 按照操作手册进行操作C. 未经培训直接使用D. 忽略仪器维护答案:B2. 在精密仪器的校准过程中,以下哪项是必要的?A. 忽略校准B. 定期校准C. 仅在仪器出现问题时校准D. 随意校准答案:B3. 精密仪器的维护中,以下哪项是正确的?A. 经常性地进行清洁B. 忽略仪器的清洁C. 只在仪器出现故障时进行维护D. 随意更换仪器部件答案:A4. 精密仪器的测量精度通常与以下哪个因素无关?A. 仪器的校准B. 操作人员的技能C. 仪器的工作环境D. 测量时间的长短答案:D5. 在精密仪器的操作中,以下哪项是正确的?A. 随意更改仪器设置B. 严格按照操作规程操作C. 忽略仪器的警告信号D. 忽略仪器的预热时间答案:B6. 精密仪器的测量结果,以下哪项是正确的?A. 完全依赖于仪器的精度B. 与操作人员的技能无关C. 与仪器的校准和维护有关D. 与测量环境无关答案:C7. 精密仪器的测量误差,以下哪项是正确的?A. 可以通过仪器的校准消除B. 是不可避免的C. 可以通过操作人员的技巧消除D. 可以通过更换仪器消除答案:B8. 在精密仪器的使用中,以下哪项是正确的?A. 随意更改仪器参数B. 按照操作手册进行操作C. 未经培训直接使用D. 忽略仪器维护答案:B9. 精密仪器的测量结果,以下哪项是正确的?A. 完全依赖于仪器的精度B. 与操作人员的技能无关C. 与仪器的校准和维护有关D. 与测量环境无关答案:C10. 精密仪器的维护中,以下哪项是正确的?A. 经常性地进行清洁B. 忽略仪器的清洁C. 只在仪器出现故障时进行维护D. 随意更换仪器部件答案:A二、判断题(每题1分,共10分)1. 精密仪器的测量结果总是准确的。
(×)2. 精密仪器的校准可以提高测量精度。
精密机械设计期末考试
第二部分机构设计
1.考试说明
(1)机构设计是“精密机械设计”期末考试的第二部分。
占总成绩50%,总分50分。
要求考生在10天之内设计完成。
时间段是2020.06.20——
2020.07.01。
(2)考生用WORD文档或白纸或信纸上详细阐述设计思想、执行功能,并附有设计图纸。
(可手工草绘,或用专业软件绘制)
2.评分标准
(1)有创新思想机构设计巧妙,且说明详细并配有清晰图纸。
45~50分。
(2)有创新思想机构新颖,有说明且配有图纸。
35~45分。
(3)能完成功能,有说明和图纸。
25~35分。
(4)设计功能有缺陷,但有说明和图纸。
20~25分。
(5)有说明和图纸但不能实现功能。
10~20分。
(6)其它情况。
0~10分。
3.设计题目
有一种光纤连接器件如图1所示。
外径尺寸在4.5~5.6mm范围内。
当前检查靠人工用游标卡尺检查,效率低,出错率高。
现在要用光学方法自动检测。
要求设计一种机构,把待检零件放入后,能让零件一个一个有序放到光学平台上如图2所示。
图1 光纤连接器件图2 光学平台。
(B卷)一、填空题(本题满分10分,每空1分)1、带传动的主要失效形式是。
设计准则是。
2、在设计轴承组合时,应考虑,以至于进行该工作不会损坏轴承和其他零件。
3、带传动工作时由于存在,主、从动轮的转速比不能保持准确。
4、在变速齿轮传动中,若大、小齿轮材料相同,但齿面硬度不同,则两齿轮工作时产生的齿面接触应力,材料的许用接触应力,工作时产生的齿根弯曲应力,材料的许用弯曲应力。
(填相同或不同)5、滚动轴承内径代号02表示轴承内径d= 。
6、当原动机转速较高且发出的动力不稳定时,其输出轴与传动轴之间应选用联轴器来联接。
二、计算题(本题满分80分,共含6道小题)1、(本题10分)单根V带(三角带)传动的初拉力F0=354N,主动带轮的基准直径d d1=160mm,主动轮转速n1=1500r/min,主动带轮上的包角α1=150°,带与带轮之间的摩擦系数μ=0.485。
求V带传动能传递的最大有效圆周力F t及最大功率P。
2、(本题15分)齿轮轴由一对深沟球轴承支承,两轴承的当量动载荷分别为P1=9400 N,P2=7220 N,轴转速n=1420 r/min,若要求轴承预期寿命为12000小时,轴承的基本额定动载荷应为多少?3、(本题10分)已知一传动轴直径d=32mm,转速n=900r/min,如果轴上的扭转剪应力不超过70MPa,问该轴能传递多少功率?4、(本题20分)图示为一标准斜齿轮传动,已知z1= 28,z2= 70,z3= 126,m n=4mm,中心距a1= 200mm,a2= 400mm,输入轴功率P1=10kW,n1=1000r/min,不计摩擦。
(从A向看,I轴顺时针转动)(1)计算各轴所受转矩。
(2)分析并计算中间齿轮所受各力大小及方向。
5、(本题15分)手动起升装置,采用两级开式齿轮传动。
已知:z1=z3=20,z2=z4=60,手柄长度L=250mm,人手最大作用力F=150N,卷筒直径D=500mm,不考虑摩擦损失和效率,求最大起重量W。
可编辑修改精选全文完整版精密仪器设计复习资料一、填空题1. 测控仪器是利用的理论,采用机、电、光各种计量测试原理及控制系统与相结合的一种范围广泛的测量仪器。
2.测控仪器及其设计的发展趋势:与、高效率、智能化、多样化与多维化。
3.测控仪器的设计六大原则是、、测量链最短原则、坐标系基准统一原则、精度匹配原则、经济原则。
4.仪器误差的来源有、和运行误差。
5.温度的变化可能引起电器参数的改变及仪器特性的改变,引起和。
6.在设计中,采用包括补偿、、环节等技术措施,则往往能在提高仪器精度和改善仪器性能方面收到良好的效果。
7.造型设计中常用的几何形状的尺寸比例:、均方根比例、和中间值比例。
8.电路与软件系统的组成:、中央处理系统、电源和软件系统等部分组成。
9.干扰的耦合方式: 、、共阻耦合、漏电耦合。
10.接地设计的两个基本要求是:①消除各电路电流流经一个公共地线阻抗时所产生的;②避免形成。
二、单项选择题1.仪器设计的重要内涵是()A耐磨性B平稳性C精度分析与设计D刚度2.仪器的原理误差与仪器的()有关。
A设计 B制造C使用D精度3、在基于微型计算机的主机电路中,下列形式属于仪器中央处理系统的是()。
A单元式 B内插式 C 模块式 D积木式4.表征测量结果稳定地接近真值的程度的是()A精密度B正确度C准确度D线性度5.倾角误差用()表达。
A测角仪B圆度仪C经纬仪D陀螺仪三、判断题1.正确度是随机误差大小的反应,表征测量结果的一致性或误差的分散性。
()2.观察者估读指示器位于两相邻标尺标记间的相对位置而引起的误差称为读数误差。
()3.鉴别力是显示装置能有效辨别的最小示值。
()4.漂移是指仪器计量特性的慢变化,如仪器零位随时间变化称为零位漂移。
()5.等作用原则认为仪器各环节和各零部件的原误差对仪器总误差的影响是等同的。
()四、名词解释1.仪器的灵敏度2.原理误差3.作用误差4.绝对误差5.测量链6.伺服系统的精度7.人机工程8.爬行9.接地五、简答题1.测控仪器由哪几部分组成?各部分功能是什么?2.随机误差分配。
精密机械设计试 卷参考答案及评分标准 一、选择题(将所选项代号填入空格内。
每小题2分,共26分)1. 设机构的自由度大于零,则该机构获得确定相对运动的条件为 CA .原运件数大于机构的自由度;B .原动件数小于机构的自由度;C .原动件数等于机构的自由度。
2 . 设计一般闭式齿轮传动时,齿根弯曲强度计算主要针对的失效形式是___ B____。
A 齿面塑性变形B 轮齿疲劳折断C 齿面点蚀D 齿面磨损3.计算蜗杆传动比时,公式 D 是错误的4. 当从动件的运动规律已定时,凸轮的基圆半径b r 与压力角α的关系为 AA.b r 越大,α越大B.b r 越大,α越小C.b r 与α无关5.定轴轮系中,加入一个惰轮,则 BA. 传动比大小要改变,但转向不变; B .传动比大小不变,但能改变转向;C .传动比大小和转向都要改变。
6.为了保证轴承内圈与轴肩面间的良好接触,轴承的圆角半径r 与轴肩处的圆角半径R 应有 BA. r=RB. r>RC. r<RD. R=r+2 7当两个被联接件之一太厚,不宜制成通孔且需经常拆装时,往往采用__C____。
A 螺栓联接B 螺钉联接C 双头螺柱联接D 紧定螺钉联接8. 对于平面连杆机构,当 A 时,机构处于死点位置。
A .传动角 0=γ B. 传动角 90=γ C. 压力角 0=α D. 压力角 45=α9.同步带传动__C__。
A 具有过载保护功能B 传动精度低C 具有准确的传动比D 依靠摩擦传动 10 . 带传动中,若小带轮为主动轮,则带的最大应力发生在带__A_处。
A 进入主动轮B 进入从动轮C 退出主动轮D 退出从动轮11.差动螺旋传动中,两段螺旋的旋向 BA .相反B 相同C 必有一个为左旋D 必有一个为右旋12.工作中承受弯矩并传递扭矩的轴称为 AA .转轴B .心轴C .传动轴13. 工程上常用于连接的螺纹牙型是 AA.三角形;B.矩形;C.梯形;D. 锯齿形二、填充题(直接在空格处填入答案。
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,Variable Reluctance)、永磁式(PM,Permanent Magnet)、混合式(HB,Hybrid)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——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(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: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()2'2'222''22'2121Y 21cos 1Z ))ϕδδδϕδϕϕδϕϕδc c c c b II a atg Z a I =+=≈≈-=≈=轴转动,绕轴转动,绕中图轴转动,绕中图一阶微量—二阶微量、—二阶微量、—微量、—中图轴转动:和绕ϕϕϕϕϕδa c b c III Y Z 222321)=δ1——一阶误差(First-order Error )δ2——二阶误差(Second-order Error )结论——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续的,因转子惯量关系,每一步都有振荡过程。
转子转动惯量越大,运动速度越高,振荡越厉害。
因此,步进电动机的转轴上,一般都要加机械阻尼器消振,以使电机工作稳定。
另外,除机械阻尼外,改变通电方式也可起电阻尼作用,如3相步进电动机双三拍和六拍通电方式就有电阻尼作用,所以运行更平稳,单3拍通电方式则没有电阻尼作用,所以运行不平稳。
原因是3拍和6拍运行时,电机任何一瞬间换相,都有一相始终通电,这通电相便可起阻尼作用。
单3拍运行,电机换相瞬间,绕组全部断电,所以不存在电阻尼。
微传感器定义:从广义角度来说,微传感器和常规传感器一样是一种能把物理量、化学量或生物量转变成便于利用的电信号的器件。
微传感器是微机电系统三大关键要素之一。
微传感器主要特点:微传感器的敏感机理与常规传感器相同。
但其体积小(只是常规传感器的几十分之一乃至1%,其中的敏感元件一般是微米级);质量轻(从常规的kg级下降至几十g乃至几g);功耗低(降至mW乃至更低的水平)。
采用微机械加工技术制备,敏感元件材料以硅为主。
微传感器分类: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。
物理量传感器种类最多,它包括力学量传感器(如压力传感器、力传感器、加速度传感器、角速度传感器、流量传感器)等;光学量传感器(如图像传感器、红外线传感器等);热学量传感器(如温度传感器)、声学量传感器、磁学量传感器等。
二进制码盘1、什么是步进电机在何种情况下该使用步进电机步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。
您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达调速的目的。
因此在需要准确定位或调速控制时均可考虑使用步进电机。
2、步进电机分哪几种有什么区别步进电机分三种:永磁式(PM),反应式(VR)和混合式(HB)永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为度或15度;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为度,但噪声和振动都很大。
在欧美等发达国家80年代已被淘汰。
混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。
它又分为两相四相和五相:两相步进角一般为度而五相步进角一般为度。
这种步进电机的应用最为广泛。
3、什么是保持转矩(HOLDING TORQUE)保持转矩(HOLDINGTORQUE)是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。
它是步进电机最重要的参数之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。
保持转矩越大则电机带负载能力越强。
由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了衡量步进电机重要的参数之一。
比如,当人们说的步进电机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为的步进电机。
4、步进电机的驱动方式有几种一般来说,步进电机有恒压,恒流驱动两种,恒压驱动已近淘汰,目前普遍使用恒流驱动。
5、步进电机精度为多少是否累积一般步进电机的精度为步进角的3-5%。
步进电机单步的偏差并不会影响到下一步的精度因此步进电机精度不累积。
6、步进电机的外表温度允许达到多少步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降甚至于丢失。
因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来说,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,因此步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
7、为什么步进电机的力矩会随转速升高而下降当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。
在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。
8、为什么步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。
在有负载的情况下,启动频率应更低。
如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。
我们建议空载启动频率选定为电机运转一圈所需脉冲数的2倍。
9、如何克服两相混合式步进电机在低速运转时的振动和噪声步进电机低速转动时振动和噪声大是其固有的缺点,一般可采用以下方案来克服:A、如步进电机正好工作在共振区,可通过改变减速比提高步进电机运行速度。
B、采用带有细分功能的驱动器,这是最常用的,最简便的方法。
因为细分型驱动器电机的相电流变流较半步型平缓。
C、换成步距角更小的步进电机,如三相或五相步进电机,或两相细分型步进电机。
D、换成直流或交流伺服电机,几乎可以完全克服震动和噪声,但成本较高。
E、在电机轴上加磁性阻尼器,市场上已有这种产品,但机械结构改变较大。
10、细分驱动器的细分数是否能代表精度步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术(请参考有关文献),其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动,提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。
比如对于步进角为度的两相混合式步进电机,如果细分驱动器的细分数设置为4,那么电机的运转分辨率为每个脉冲度,电机的精度能否达到或接近度,还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。