《测控仪器设计（第2版）》课后习题答案浦昭邦王宝光主编 - 图文(3)

3.8造型设计的要点包括哪些 造型设计是总体设计中一个重要的问题，造型设计是与设备的功能、结构、材料、工艺、视觉感受与市场关系紧密相关的重要设计工作。造型设计也是具有实用功能的设计，造型中所采用结构、材料和工艺要符合经济原则。 造型设计还要使产品的外形、色彩和表面特征符合美学原则，以适应人们的时尚要求，并从式样、形态、风格、气氛上体现时代的特点。外形轮廓应给人以美的享受，使用户喜爱它，使操作者珍爱它，加倍保护它。

下面主要从造型设计中如何依据科学技术原理和依据美学原则的两个方面进行探讨。 一、外形设计

（一）外形比例的选择

一台仪器的零部件组合必须匀称谐调，在尺寸上要符合一定的比例关系，这是达到符合美学原则的前提条件。 （二）外形的均衡与稳定

均衡与稳定是自然界物体美感的基本规律，凡是美的形象必然给人以各部分 形体间平衡、安定的视觉感。

（1）均衡，均衡是指仪器的整体各部分轻重对称，相对和协。获得形体均衡 的方法是以支承面的中点为对称轴线，使形体两边的重量矩大致相等。并以图 形、色彩等视觉重量感来弥补实际较轻的一边。从而取得较好的视觉平衡，产 生最强的静态美、条理美，但又产生心理上的庄重、严肃的感觉。

（2）稳定，对一台仪器而言，其下部分应大而重，而上面的部分小而轻，从 而使仪器自身重心较低，也给人以稳定感。除此之外，还有利用色彩对比的方 法，增强下部色彩的浓度，以达到增加下部重量感的效果。 （三）外形的风格

在艺术造型中，统一与差别，整体和个性是辩证的统一。在外形设计中，要 充分考虑到各零部件的功能和结构具有统一性和差别的因素。 （四）外形形体的过渡

（五）表面装饰处理 二、人机工程

所谓人机工程是指所设计的仪器设备要达到机器—人—环境的协调统一,使仪器设备适合人的生理和心理要求,从而达到工作环境舒适安全、操作准确、省力、轻便,减轻了劳动强度,提高了工作效率的目的。人机工程包括以下几方面：

（1）人体尺度 在仪器总体设计时，应考虑操作人员的身高、体重等与人体有关的数据，以便达到上述要求。

（2）视角要求 仪器设备的显示和读数部件对人的视觉影响最大。

（3）作用力要求 作用力要求指人在操作时，需使用的作用力的大小和作用点相对于操作者的位置。对于精密测控仪器而言，由于操作的对象是按钮，按动按钮无需很大的作用力，因此，按钮的位置需按视角要求的位置和操作者容易达到的位置来设计。

（4）工作环境和安全设计 工作环境应最大限度地减小噪音，工作的时序、操作的难易、故障的排除应有利于减轻操作者的精神紧张状况，尽量减轻人的体力和脑力消耗；在设计时，应有直接安全技术措施和间接安全技术措施。

4.1、何谓导向精度？导轨设计有哪些要求？举出四种导轨组合，并说明其特点。 导向精度 动导轨运动轨迹的准确度，直线度。 1）导轨的几何精度—导轨的几何精度包括导轨在垂直平面内与水平面内的直线度，导轨面间的平行度和导轨间的垂直度。

2）接触精度—指动静导轨之间的微观不平度，它将影响导轨的接触变形。因此要求接触积大于80%。为此，要有粗糙度指标。 对滑动摩擦导轨、动导轨 Ra?0.2?0.8?m；静导轨=0.1—0.4 对滚动摩擦导轨 Ra?0.2?m

3）实际上因导轨引起的误差是很复杂的。以单轴方向导轨为例：其存在扭摆（Raw）误差、俯仰 (Pitch) 误差和偏转(Roll)误差，此外还有两维平行度(Straightness)误差、线性（Linear）误差。

1）滑动摩擦导轨 两导轨面间直接接触形成滑动摩擦。 2）滚动导轨 动静导轨面间有滚动体，形成滚动摩擦。

3）静压导轨 两导轨面间有压力油或压缩空气，由静压力使动导轨浮起形成 液体或气体摩擦。

4）弹性摩擦导轨 利用材料弹性变形，使运动件做精密微小位移。这种导轨 仅有弹性材料内分子间的内摩擦。

4.2、基座与支承件的基本要求是什么？ 1) 支承件的结构特点和设计要求

基座立柱 结构尺寸较大， 结构比较复杂， 要承受外载荷及其变化，受热变形影响较大。 A要具有足够的刚度，力变形要小 B稳定性好，内应力变形小 C热变形要小 D良好的抗振性 相应措施

A刚度设计常采用的方法有模拟试验法（仿真试验）、量纲分析法和有限元分析法。有限元分析已有成熟的分析软件可借用。采用正确的结构设计也是保证支承件刚度的重要手段。 B对铸造的基座和立柱要进行时效处理，以消除内应力，减少应力变形。时效处理的方法有两种，即自然时效和人工时效。

C严格控制工作环境温度, 控制仪器内的热源, 采取温度补偿措施

D在满足刚性要求情况下，尽量减轻重量，以提高固有频率，防止共振；如合理地选择截面

形状和尺寸，合理地布置肋板或隔板以提高静刚度；减小内部振源的振动影响，如采用气体、液体静压导轨或轴系；对驱动电动机的振动加隔离措施；对运动件进行充分润滑以增加阻尼等；采用减振或隔振设计，如弹簧隔振、橡胶隔振、气垫隔振等。 2) 支承件的结构设计内容 刚度设计

1)有限元分析法： 此分析法是一种将数学、力学与计算机技术相结合的对支承件刚度和动特性进行分析的一种方法；

2)仿真分析法： 对结构形状复杂的支承件，可采用模型仿真，虽然花费些物力和时间，但得出的结果与实际比较接近。 结构设计

1）正确选择截面形状与外形结构：构件受压时变形量与截面积大小有关；受弯、扭时，变形量与截面形状有关。参阅表4-1横截面积相同时不同断面形状惯性矩的比较进行设计 2）合理地选择和布置加强肋，以增加刚度，参阅表4-1-1所示各种肋条(板)的形状及其优缺点3）正确的结构布局，减小力变形4）良好的结构工艺性，减小应力变形5）合理地选择材料 通常要求基座及支承件的材料具有较高的强度和刚度、耐磨性以及良好的铸造、焊接以及机械加工的工艺性参阅表4-1-2 支承件常用材料性能及改善措施6)基座与支承件的壁厚、肋板、肋条厚度设计可参阅表4-2

4.3、什么是主轴的回转精度？主轴系统设计的基本要求是什么？ 主轴回转精度

包括：径向、轴向、倾角、端面误差运动。

①径向误差运动—包括倾角运动和纯径向运动之和。 ②径向跳动—包括径向误差运动及偏心和圆度误差 ③端面误差运动—轴向误差运动

④端面跳动--端面误差运动及端面与轴线的垂直度、平行度。

主轴回转精度 定义：指旋转体回转轴线相对于其轴线平均线的位置变动。 基本要求

A主轴回转精度

造成回转误差的原因

是主轴和轴承的尺寸误差、形状误差、装配误差及刚度、润滑、阻尼等因素综合作用的结果。

B主轴刚度

提高主轴刚度的措施：

①加大主轴直径，但导致机构尺寸加大。一般D取锥孔大端直径的1.5—2倍 ②合理选择支撑跨距

③缩短主轴悬伸长度a / l0=1/2—1/4 ④提高轴承刚度 C主轴系统振动

引起原因：传动轴与主轴连接方式不好；主轴上的零部件不平衡。因此，不能采用刚性连接的方法。一般采用弹性元件连接，以力偶的方式传递 D主轴系统的热稳定性

减小力变形 主轴设计应形状简单，避免产生应力变形。主轴上的紧固件尽量少，以减小夹紧应力产生变形。必要时应设计有凸肩。 …… 此处隐藏：4114字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……