测控仪器设计第2章——第2节

1、精度（误差）精度（误差）分析分析 如何进行仪器误差分析： 寻找仪器误差源； 分析计算各个源误差对仪器精度的影响； 精度综合。根据所得到的结果估计仪器的总误差，并判断仪器总误差是否满足设计要求。满足设计成功；不满足设计失败，需要进行调整。是误差的反义词。误差大精度低；误差小精度高所以，所以，又称为又称为第二节第三节第四节2第二节第二节 仪器误差的来源与性质仪器误差的来源与性质 设计设计生产生产使用使用原理误差原理误差 系统误差系统误差制造误差制造误差运行误差运行误差随机误差随机误差仪器误差：指仪器本身所具有的误差。在仪器制成以后，仪器误差：指仪器本身所具有的误差。在仪器制成以后，在规定的使用条件

2、之下，仪器误差就已经基本确定。在规定的使用条件之下，仪器误差就已经基本确定。仪器误差产生的原因：仪器误差产生的原因：难点难点3 仪器设计中采用了仪器设计中采用了近似的理论近似的理论、近似的数学模近似的数学模型型、近似的机构近似的机构和和近似的测量控制电路近似的测量控制电路所引起的误所引起的误差。它只与仪器的设计有关，而与制造和使用无关。差。它只与仪器的设计有关，而与制造和使用无关。具体情况有：具体情况有：一、原理误差一、原理误差4（一）线性化（一）线性化： 将仪器的实际非线性特性近似地视为线性，采用线性的技术处理措将仪器的实际非线性特性近似地视为线性，采用线性的技术处理措施来处理非线性的仪器特

3、性，由此而引起原理误差施来处理非线性的仪器特性，由此而引起原理误差。激光扫描测径仪激光扫描测径仪 11激光器激光器 2 2、33反射镜反射镜 4 4透镜透镜 5 5多面棱镜多面棱镜 66透镜透镜 7 7被测工件被测工件 8 8透镜透镜 9 9光电二极管光电二极管激光测径仪工作原理激光测径仪工作原理P26P26激光测径仪原理动画演示激光测径仪原理动画演示6激光扫描测径仪激光扫描测径仪 1激光器激光器 2、3反射镜反射镜 4透镜透镜 5多面棱镜多面棱镜 6透镜透镜 7被测工件被测工件 8透镜透镜 9光电二极管光电二极管注意之处：注意之处：1. 1. 测量时（测量时（5 5）转动而（）转动而（7 7

4、）不动，（）不动，（6 6）和（）和（8 8）之间的光为平行光；）之间的光为平行光；2.2.（5 5）、（）、（6 6）之间的距离）之间的距离= =（6 6）的焦距；）的焦距；3.3.（5 5）转动）转动 t t，激光反射光束转动，激光反射光束转动 2 2 t t。f7激光测径仪实物图激光测径仪实物图8激光测径仪实物激光测径仪实物9某品牌激光测径仪技术参数某品牌激光测径仪技术参数激光测径仪的工作原理：激光测径仪的工作原理： 通过光电二极管来测量激光光束被工件遮挡的通过光电二极管来测量激光光束被工件遮挡的脉冲数，将脉冲数乘以脉冲当量（脉冲数，将脉冲数乘以脉冲当量（mm/mm/脉冲），脉冲），即可

5、得到被测直径大小。即可得到被测直径大小。原理误差发生在哪里？原理误差发生在哪里？11设计中近似地认为在与光设计中近似地认为在与光轴垂直方向上激光光束的轴垂直方向上激光光束的扫描线速度是匀速的扫描线速度是匀速的 的焦距透镜的转速多面棱镜的角速度多面棱镜6:5:5:4222fnfnfnfv激光扫描光束在距透镜光激光扫描光束在距透镜光轴为轴为y y 的位置与多面棱的位置与多面棱体旋转角度之间的关系：体旋转角度之间的关系：)4tan()2tan(tnftfy在与光轴垂直方向上的在与光轴垂直方向上的扫描线速度为扫描线速度为 )(14)4(tan14)4(sec42220fynfntnfntnfdtdyv

6、yf2tv v0 0与与y y有关。有关。y y越大，越大，v v0 0越大。与在光轴垂直方向匀速扫描的假设相违背。越大。与在光轴垂直方向匀速扫描的假设相违背。假定：假定：实际：实际：fyt )2tan(计数脉冲频率为计数脉冲频率为MM2.5MHz2.5MHz，则脉冲当量，则脉冲当量q q：脉冲/03775. 0105 . 210373.9463mmMvq设计中近似地认为在设计中近似地认为在与光轴垂直方向上激光与光轴垂直方向上激光光束的扫描线速度是均光束的扫描线速度是均匀的匀的 秒则：秒转假设：/373.94/502 .150mvnmmffnfv4212该原理误差有多大？该原理误差有多大？13

7、引起的原理误差引起的原理误差300300000)2(32)2(3122)2arctan(2fdfdfdfdfdfdfddd仪器指示的被测直径仪器指示的被测直径)2arctan(240fdffnTvTqMTqNd在在 T T 时间段内所计脉时间段内所计脉冲数冲数6105.2TMTN设钢丝直径为设钢丝直径为 d d0 0，所用时间为所用时间为T T)2arctan(21)/(14121202/022/0000fdndyfyfndyvTdd想要减小想要减小 小，小， 大。大。d0df假定假定f=150.2mm不变不变 1mm -3.7X10-6mm 10mm -3.7X10-3mm 50mm -0.

8、46mm0dd将上面的将上面的T带入带入14产生原理误差的根本原因是将实际为产生原理误差的根本原因是将实际为非线性的扫描速度非线性的扫描速度简化视简化视为为线性线性。理论上扫描速度为：理论上扫描速度为：实际扫描速度为：实际扫描速度为：一旦设计完成，此误差也就确定。一旦设计完成，此误差也就确定。fnfv42)(1 420fynfv小结：小结：15（二）近似数据处理方法（二）近似数据处理方法 模模/数转换过程中的数转换过程中的量化误差量化误差输出输出4Q4Q2Q2Q6Q6Q2Q2Q4Q4Q6Q6Q输入输入o o输入输入误差误差Q Qo o若模若模/数转换有效位为数转换有效位为n，输入模拟量的变化范

9、围为，输入模拟量的变化范围为V0 ，通常用通常用二进制最小单位二进制最小单位（量子（量子 ）去度量一个实际的模拟量去度量一个实际的模拟量，当，当 时，时，模模/数转换结果为数转换结果为 由此产生量化误差，不会超由此产生量化误差，不会超过一个过一个 。nVQ2/0QNVNQ) 1(NQQ 图图27 量化误差量化误差 a)量化过程量化过程 b) 量化误差量化误差量化误差量化误差 3-bit ADCAmplitudecode widthTime02010012014040608010.0010.757.506.255.003.752.501.2501111101000110100010002 23

10、3=8=8份份1 1份份=1.25V=1.25V2 21616=65536=65536份份1 1份份=0.0001526V=0.0001526V16-bit ADC17（三）机械结构（三）机械结构凸轮凸轮 为了减小磨损，常需将动杆的端头设计成半径为为了减小磨损，常需将动杆的端头设计成半径为 r r 的圆球头，的圆球头，将引起误差：将引起误差：18凸轮机构的组成及其特点凸轮机构的组成及其特点凸轮凸轮1从动件从动件2机架机架3O1 1当凸轮作等速转动时，迫使从动件完成某种预期的运动。当凸轮作等速转动时，迫使从动件完成某种预期的运动。V2凸轮凸轮1从动件从动件 2（或称推杆）（或称推杆）机架机架3凸

11、轮机构的凸轮机构的组成组成由由组成组成19凸轮机构的分类：凸轮机构的分类：（一）按凸轮的形状分：（一）按凸轮的形状分：盘形凸轮盘形凸轮移动凸轮移动凸轮圆柱凸轮圆柱凸轮20盘形凸轮：最基本的形式，结构简单，应 用最为广泛移动凸轮：凸轮相对机架做直线运动圆柱凸轮：空间凸轮机构21（二）按从动件上高副元（二）按从动件上高副元素的几何形状分：素的几何形状分：尖顶从动件尖顶从动件滚子从动件滚子从动件平底从动件平底从动件 22尖端能以任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意的运动规律。但尖端处极易磨损，只适用于低速场合。凸轮与从动件之间为滚动摩擦，因此摩擦磨损较小，可用于传递较大的动力。从动件与凸

12、轮之间易形成油膜，润滑状况好，受力平稳，传动效率高，常用于高速场合。但与之相配合的凸轮轮廓须全部外凸。23（三）按从动件的运动分：（三）按从动件的运动分：摆动从动件摆动从动件移动从动件移动从动件偏置移动从动件偏置移动从动件对心移动从动件对心移动从动件移动从动件：移动从动件：从动件作往复移动，其从动件作往复移动，其运运 动轨迹为一段直线；动轨迹为一段直线；摆动从动件：摆动从动件：从动件作往复摆动，其从动件作往复摆动，其运运 动轨迹为一段圆弧。动轨迹为一段圆弧。24滚子从动件盘型凸轮机构轮廓曲线的设计步骤：滚子从动件盘型凸轮机构轮廓曲线的设计步骤：（1）画出滚子中心的轨画出滚子中心的轨迹迹 （称为

13、理论轮廓称为理论轮廓）（2）以以理论轮廓理论轮廓为圆心，为圆心，滚子半径滚子半径rS为为半径画圆，再半径画圆，再画滚子圆族的包络线，则为画滚子圆族的包络线，则为从动件凸轮的工作轮廓曲线从动件凸轮的工作轮廓曲线（称为实际轮廓曲线称为实际轮廓曲线）。）。注意：注意：（1）理论轮廓与实际轮廓互为等距曲线；）理论轮廓与实际轮廓互为等距曲线；（2）凸轮的基圆半径凸轮的基圆半径r0是指理论轮廓曲线的最小向径。是指理论轮廓曲线的最小向径。nnBCr0rS实际轮廓曲线实际轮廓曲线 理论轮廓曲线理论轮廓曲线25 图图2-8 凸轮机构原理误差凸轮机构原理误差为压力角22sintancossincoscos rrr

14、rrOBOAOBOAh书上书上P27P27的图的图有错误！有错误！A公切线公切线高度误差：高度误差：26（四）测量与控制电路（四）测量与控制电路 t)(txa)a)(XHHd)d)b)b)t)(tTTe)e)(Tsf)f)(Xst)(txc)c)g)g)Tt)(txi)i)(Xsh)h)(H采样采样 用一系列时间离散序列用一系列时间离散序列 来描述连续的模拟信号来描述连续的模拟信号 。)(*tx)(tx当脉冲采样频率当脉冲采样频率 并且采样脉冲为理想脉冲时，采样信号并且采样脉冲为理想脉冲时，采样信号 能够正确反映连续信号能够正确反映连续信号 ，因为采样信号频谱，因为采样信号频谱 的主瓣与连续信

15、的主瓣与连续信号频谱号频谱 一致。一致。采样脉冲有一定宽度时，采样信号采样脉冲有一定宽度时，采样信号 不能够正确反映连续信号，因不能够正确反映连续信号，因为采样信号频谱为采样信号频谱 的主瓣与连续信号频谱的主瓣与连续信号频谱 不一致，有失真，不一致，有失真，进而引起误差。进而引起误差。Hs2)(*X)(*X)(tx)(X)(X)(*tx)(*tx模拟信号模拟信号理想采样脉冲理想采样脉冲理想离散信号理想离散信号模拟信号频谱模拟信号频谱理想采样脉冲频谱理想采样脉冲频谱理想离散信号频谱理想离散信号频谱=d)和和e)的卷积的卷积理想离散信号理想离散信号实际脉冲采样结果实际脉冲采样结果实际采样脉冲频谱实

16、际采样脉冲频谱实际脉冲采样频谱实际脉冲采样频谱：采样频率：采样频率：模拟信号的最高频率分量：模拟信号的最高频率分量Hs27（五）总结（五）总结 （1 1）采用近似的理论和原理进行设计是为了）采用近似的理论和原理进行设计是为了简化设计、简化制造工简化设计、简化制造工艺、简化算法和降低成本。艺、简化算法和降低成本。在有些情况下，是由于理想的原理在设在有些情况下，是由于理想的原理在设计中难以实现。计中难以实现。 （2 2）原理误差属于）原理误差属于系统误差系统误差，使仪器的准确度下降，应该，使仪器的准确度下降，应该设法减小设法减小或消除或消除。（3 3）减小或消除原理误差的方法：）减小或消除原理误差

17、的方法： 采用采用更为精确的、符合实际的理论和公式更为精确的、符合实际的理论和公式进行设计和参数计算进行设计和参数计算 。 研究原理误差的规律，研究原理误差的规律，采取技术措施采取技术措施避免原理误差。避免原理误差。例如凸轮机构，用半径等于顶杆球端半径的刀具来加工。例如凸轮机构，用半径等于顶杆球端半径的刀具来加工。 采用采用误差补偿措施误差补偿措施。原理误差是系统误差，通过研究其规律，可以。原理误差是系统误差，通过研究其规律，可以补偿掉。补偿掉。28二、制造误差二、制造误差 产生于产生于制造、装配以及调整中的不完善制造、装配以及调整中的不完善所引起的误差。所引起的误差。 主要由仪器主要由仪器的

18、零件、元件、部件和其他各个环节在尺寸、形状、相互位置以及其他的零件、元件、部件和其他各个环节在尺寸、形状、相互位置以及其他参量等方面的制造及装调的不完善所引起的误差。参量等方面的制造及装调的不完善所引起的误差。 由于由于滚动体的形状误差滚动体的形状误差使使滚动轴系在回转过程中产生滚动轴系在回转过程中产生径向和轴向的回转运动误差。径向和轴向的回转运动误差。xy测杆与导套的配合间测杆与导套的配合间隙隙使测杆倾斜，引起测使测杆倾斜，引起测杆顶部的位置误差。杆顶部的位置误差。xy测杆测杆导导套套29 仪器的制造误差无法避免。除了在制造过程中提高加工精度仪器的制造误差无法避免。除了在制造过程中提高加工精

19、度和装配精度外，在设计过程中对制造误差进行控制的方法还有：和装配精度外，在设计过程中对制造误差进行控制的方法还有：（1 1）合理地分配误差和确定制造公差。）合理地分配误差和确定制造公差。（2 2）正确应用仪器设计原理和设计原则，如阿贝原则、变形最小）正确应用仪器设计原理和设计原则，如阿贝原则、变形最小原则等。原则等。（3 3）合理地确定仪器的结构参数。）合理地确定仪器的结构参数。（4 4）合理的结构工艺性。设计零件时，应注意遵守）合理的结构工艺性。设计零件时，应注意遵守基面统一原基面统一原则则，以减少制造误差。基面大体上可以分为三种：，以减少制造误差。基面大体上可以分为三种： a) a) 设计

20、基面设计基面：零件工作图上注尺寸的基准面：零件工作图上注尺寸的基准面 b) b) 工艺基面工艺基面：加工时，用它定位去加工其他面：加工时，用它定位去加工其他面 c) c) 装配基面装配基面：以它为基准，确定零件间的相互位置：以它为基准，确定零件间的相互位置 应尽可能地把以上三个面统一起来，以利保证精度。应尽可能地把以上三个面统一起来，以利保证精度。（5 5）设置适当的调整和补偿环节。）设置适当的调整和补偿环节。30三、运行误差三、运行误差 仪器在仪器在使用过程中所产生使用过程中所产生的误差。如力变形误差、磨损和间隙造成的的误差。如力变形误差、磨损和间隙造成的误差，温度变形引起的误差，材料的内摩

21、擦所引起的弹性滞后和弹性后效，误差，温度变形引起的误差，材料的内摩擦所引起的弹性滞后和弹性后效，以及振动和干扰等以及振动和干扰等 。（一）（一）力变形误差力变形误差 由于仪器的测量装置由于仪器的测量装置(测量头架等测量头架等)在测量过程中的移动，使仪器结构件在测量过程中的移动，使仪器结构件(基座和支架等基座和支架等)的受力大小和受力点的的受力大小和受力点的位置发生变化，从而引起仪器结构件位置发生变化，从而引起仪器结构件的变形。的变形。大型测量仪器中，对测量大型测量仪器中，对测量精度有较大的影响。精度有较大的影响。摇臂式坐标测量摇臂式坐标测量 设横臂为设横臂为a b50 200mm的等截面梁，的

22、等截面梁，选用铝合金材料，长度选用铝合金材料，长度l3000mm， l1400mm，测头部件的自重，测头部件的自重W200N。 图图210 悬臂式坐标测量机原理图悬臂式坐标测量机原理图1立柱立柱 2平衡块平衡块 3读数基尺读数基尺 4横臂横臂 5测头部件测头部件 6z向测量轴向测量轴31产生误差的原因产生误差的原因 当测头部件位于横臂最外端当测头部件位于横臂最外端A处和最里端处和最里端B处时，由于测头部件处时，由于测头部件的集中负荷在横臂上的作用点发生变化引起立柱和横臂的受力状态发生变化，引起的集中负荷在横臂上的作用点发生变化引起立柱和横臂的受力状态发生变化，引起横臂上横臂上A、B两点处的挠曲

23、变形和截面转角变化，从而引起测量误差。两点处的挠曲变形和截面转角变化，从而引起测量误差。 测头部件集中测头部件集中负荷负荷横臂自重均匀横臂自重均匀负荷负荷立柱所受转矩立柱所受转矩当测头部件在最外端当测头部件在最外端A处时处时 mmyyyyAMAqAWA56. 3radAMAqAWA31056. 1qllWMA25 . 0当测头部件在最内端当测头部件在最内端B处时处时 qlWlMB2115 .0mmyB13.0radB31046.0AWyl lW WAWAqAqyq qAMAMYM MA AAM图图211悬臂式坐标测量机受力变形悬臂式坐标测量机受力变形弯曲力矩弯曲力矩挠曲变形挠曲变形截面转角截面

24、转角32测头部件从测头部件从B点移到点移到A点时，在测量方向点时，在测量方向Z向上引起的测量误差为向上引起的测量误差为mmyyBA43. 3假设测量线至横臂上基准尺的距离假设测量线至横臂上基准尺的距离s1000mm时，时，X向引起的测量向引起的测量误差为：误差为： mmssBABA11. 1)()tan(阿贝误差测量仪器的轴线与待测工件的轴线须在同测量仪器的轴线与待测工件的轴线须在同一直线上。否则即产生误差，此误差称为一直线上。否则即产生误差，此误差称为阿贝误差阿贝误差(Abbe Error)。 图图210 悬臂式坐标测量机原理图悬臂式坐标测量机原理图1立柱立柱 2平衡块平衡块 3读数基尺读数

25、基尺 4横臂横臂 5测头部件测头部件 6z向测量轴向测量轴S阿贝误差阿贝误差BA33由上可知：由上可知： 对于大型仪器，由力变形引起的测量误差是相当大的。对于大型仪器，由力变形引起的测量误差是相当大的。对策：对策：在设计中提高仪器结构件的刚度在设计中提高仪器结构件的刚度合理选择支点位置和材料合理选择支点位置和材料适当采用卸荷装置适当采用卸荷装置34悬臂式悬臂式三坐标测量机三坐标测量机 特点：工作面开阔，工件装卸容易；但悬臂特点：工作面开阔，工件装卸容易；但悬臂结构易变形，一般用于结构易变形，一般用于低精度低精度测量。测量。移动桥式移动桥式三坐标测量机三坐标测量机特点：结构简单，敞开性好，工件安

26、装在固特点：结构简单，敞开性好，工件安装在固定工作台上，承载能力强。但这种结构的定工作台上，承载能力强。但这种结构的X X向向驱动位于桥框一侧，桥框移动时易产生绕驱动位于桥框一侧，桥框移动时易产生绕Z Z轴轴偏摆。因而该结构主要用于偏摆。因而该结构主要用于中等精度中等精度的中小的中小机型。机型。 zXY固定桥式固定桥式三坐标测量机三坐标测量机特点：其桥框固定不动，特点：其桥框固定不动，X X向标尺和驱动机向标尺和驱动机构可安装在工作台下方中部。其主要部件的构可安装在工作台下方中部。其主要部件的运动稳定性好，运动误差小，适用于运动稳定性好，运动误差小，适用于高精度高精度测量，但工作台负载能力小，

27、结构敞开性不测量，但工作台负载能力小，结构敞开性不好，主要用于高精度的中小机型。好，主要用于高精度的中小机型。 精精度度低低高高35（二）二）测量力测量力 测量力作用下的测量力作用下的接触变形接触变形和测杆变形和测杆变形也会对测量精度产生影响，引起也会对测量精度产生影响，引起运行误差。运行误差。 灵敏杠杆灵敏杠杆 如图如图2-122-12设灵敏杠杆长为设灵敏杠杆长为70mm70mm，直径为约，直径为约8mm8mm，测球直径为，测球直径为4mm4mm，测杆和被测零件材料同为钢，在测，测杆和被测零件材料同为钢，在测量力量力F=0.2NF=0.2N的作用下，将引起测球与被测的作用下，将引起测球与被测

28、平面之间的平面之间的接触变形接触变形约为约为0.1m0.1m。同时在。同时在此测量力的作用下，测杆的此测量力的作用下，测杆的弯曲变形弯曲变形为约为约为为0.54m0.54m，这两项误差对工具显微镜瞄准，这两项误差对工具显微镜瞄准精度产生直接的影响。精度产生直接的影响。F F 图图212 测量力引起的测杆变形测量力引起的测杆变形 接触变形量的大小与接触表面的形状、材料、表面粗糙度以及作用接触变形量的大小与接触表面的形状、材料、表面粗糙度以及作用力大小有关。而测杆的弯曲变形量与测杆的长度和测量力大小有关。力大小有关。而测杆的弯曲变形量与测杆的长度和测量力大小有关。36 之所以不在所有测量中都使用长

29、测针，是因为测针越长，精度损失之所以不在所有测量中都使用长测针，是因为测针越长，精度损失就越大。就越大。一个好方法是尽可能选择短而且刚性强的测针。一个好方法是尽可能选择短而且刚性强的测针。尽管测针不是尽管测针不是此特定误差的直接原因，但误差确实随着测针长度的增大而增大。误差此特定误差的直接原因，但误差确实随着测针长度的增大而增大。误差源自于需要在各个方向触发测头的不同测力。大多数测头不是在测针和源自于需要在各个方向触发测头的不同测力。大多数测头不是在测针和工件发生接触的瞬间触发的；它们需要测力不断加大，以超过传感器机工件发生接触的瞬间触发的；它们需要测力不断加大，以超过传感器机构内的弹簧负荷。

30、此弹力迫使测针变形。构内的弹簧负荷。此弹力迫使测针变形。 摘自摘自RenishawRenishaw公司网页。公司网页。 解决办法：解决办法： 1. 1.测针采用高强度的材料，包括不锈钢、碳化钨、陶瓷和碳纤维等。测针采用高强度的材料，包括不锈钢、碳化钨、陶瓷和碳纤维等。 2. 2.测头采用高硬度材料，如红宝石、氧化锆、氮化硅等。测头采用高硬度材料，如红宝石、氧化锆、氮化硅等。三坐标测量机的测头和测针三坐标测量机的测头和测针37观看观看CMMCMM录像录像38（三）（三）应力变形应力变形 结构件在结构件在加工和装配过程中形成的内应力释放所引发加工和装配过程中形成的内应力释放所引发的变形的变形同样影

31、响仪器精度。零件虽然经过同样影响仪器精度。零件虽然经过时效处理时效处理，内应，内应力仍可能不平衡，金属的晶格处于不稳定状态。例如未充力仍可能不平衡，金属的晶格处于不稳定状态。例如未充分消除应力的铸件毛坯，经切削加工后，由于除去了不同分消除应力的铸件毛坯，经切削加工后，由于除去了不同应力的表层，破坏了材料内部的应力平衡，经过一段时间应力的表层，破坏了材料内部的应力平衡，经过一段时间会使零件产生变形，在运行时产生误差。会使零件产生变形，在运行时产生误差。三坐标三坐标测量机测量机等高精密仪器的等高精密仪器的工作台：工作台：采用采用“泰山青泰山青”（花岗岩花岗岩）来来代替铸铁或铸钢。代替铸铁或铸钢。3

32、9（四）（四）磨损磨损 磨损使零件产生尺寸、磨损使零件产生尺寸、形状、位置误差，配合间隙形状、位置误差，配合间隙增加，降低仪器的工作精度增加，降低仪器的工作精度的稳定性。磨损与摩擦密切的稳定性。磨损与摩擦密切相关。由于零件加工表面存相关。由于零件加工表面存在着在着微观不平度微观不平度，在运行开，在运行开始时，配合面仅有少数顶峰始时，配合面仅有少数顶峰接触，因而使局部单位面积接触，因而使局部单位面积的比压增大，顶峰很快被磨的比压增大，顶峰很快被磨平，从而迅速扩大了接触面平，从而迅速扩大了接触面积，磨损的速度随之减慢。积，磨损的速度随之减慢。0 0t tt t1 1t t2 2f ff fh h

33、图图213 213 实际的磨损过程实际的磨损过程40（五）（五）间隙与空程间隙与空程 配合零件之间存在间隙，造成空程，影响精度。配合零件之间存在间隙，造成空程，影响精度。在在滑动轴系滑动轴系中，中，轴与套之间的间隙轴与套之间的间隙制约着轴系的回转精度的提高；制约着轴系的回转精度的提高；在在开环伺服定位系统开环伺服定位系统中，通常以蜗轮蜗杆或精密丝杠驱动工作台作直线中，通常以蜗轮蜗杆或精密丝杠驱动工作台作直线位移或回转运动，位移或回转运动，蜗轮与蜗杆之间的齿侧间隙或丝杠与螺母之间的配合蜗轮与蜗杆之间的齿侧间隙或丝杠与螺母之间的配合间隙间隙直接引起工作台的定位误差。直接引起工作台的定位误差。 弹性

34、变形弹性变形在许多情况下，会引起在许多情况下，会引起弹性空程弹性空程，同样会影响精度。，同样会影响精度。减小空程误差的方法有减小空程误差的方法有：（1 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）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；进行使用；（2 2）采用间隙调整机构，把间隙调到最小；）采用间隙调整机构，把间隙调到最小；（3 3）提高构件刚度，以减少弹性行程；）提高构件刚度，以减少弹性行程；（4 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。）改善摩擦条件，降低摩擦力，以减少由于摩擦力造成的空程。41（六）（六）温度温度举例：1m

35、长的传动丝杠均匀温升1，轴向伸长0.011mm，引起传动误差。水准仪的轴系在的-40+40的工作环境下，轴系为间隙配合从过盈2.4um间隙4.8um ；轴系间隙的变化量达7.2um。温度的变化可能引起电器参数的改变及仪器特性的改变，引起温度灵敏度漂移和温度零点漂移。温度的变化使润滑油的粘度下降，使系统刚度和运动精度下降、磨损加快。 结构件产生弯曲变形，改变了仪器各组成部件之间的位置关系。42（七）（七）振动与干扰振动与干扰 当仪器受振时，仪器除了随着振源作整机振动外，各主要部件及其当仪器受振时，仪器除了随着振源作整机振动外，各主要部件及其相互间还会产生弯曲和扭转振动，从而破坏了仪器的正常工作状

36、态，影相互间还会产生弯曲和扭转振动，从而破坏了仪器的正常工作状态，影响仪器精度。响仪器精度。如在如在瞄准读数瞄准读数中，振动可能使被瞄准件和刻尺的像抖动而变模糊；中，振动可能使被瞄准件和刻尺的像抖动而变模糊；振动频率高时，还会使紧固件松动。振动频率高时，还会使紧固件松动。若外界振动频率与仪器的自振频率相近，则会发生若外界振动频率与仪器的自振频率相近，则会发生共振共振，损坏仪器。，损坏仪器。减小振动影响的办法：减小振动影响的办法：（1 1）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）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；或匀速运动机构；（2 2）零部件的自振频率要避开外界振动频率，防止产生共振；）零部件的自振频率要避开外界振动频率，防止产生共振；（3 3）采取各种防振措施，如防振墙、防振地基、防振垫等；）采取各种防