《测控仪器设计(第2版)》课后习题答案_浦昭邦_王宝光(13)

1．密珠轴承轴系的特点及结构 密集的滚珠近似于多头螺旋排列，每个滚珠公转时有自己滚道， 互不重复。滚珠装配时过盈，相当于预加载荷，起到消除间隙，减小几何形状误差。这种轴系成本 低，使用方便，寿命长，精度高，但承载能力不大。

2．密珠轴承设计要点

滚珠的密集度：适当提高滚珠密集度，即增加滚珠数量，可以使主轴的“飘移”有所改善，所以，提高滚珠的密集度是有好处的。但过多的增加不仅使结构尺寸增大，而且摩擦力矩随之增大，影响主轴运动的灵活性。一般根据受力情况按公式（4-47）、式（4-50）计算，再考虑结构的可能性和过盈量确定滚珠数量。 滚珠的排列方式：排列方式必须满足每个滚珠的滚道互不重叠，并在直径方向上滚珠的配置成对称的原则。 过盈量的确定过盈量能补偿轴承零件的加工误差，提高轴系的回转精度和刚度。过盈量过小则不能消除轴承间隙，回转精度和刚度均下降；过盈量太大，则摩擦力矩增大，轴系转动的灵活性降低，主轴、轴套、滚珠的磨损加快，还容易引起轴、套和滚珠的塑性变形，破坏原有几何形状的正确性，同样会引起回转精度下降。

动压轴承获得油动压的条件是：

1）在结构上，轴承必须有斜楔。主轴只有向斜楔减小方向转动时，才会产生油动压，若主轴转动速度高，则油膜加厚。因此为保证主轴有高的回转精度，转速应均匀。不允许向斜楔增大方向转动，这时没有油动压，主轴与轴承刚性接触，而产生磨损。

2）轴系在转动之前必须加有一定粘度的润滑油，进行充分润滑。润滑油不能随便代替，必须用圆度仪主轴专用油。

闭式平面导轨型 导轨精度高，刚性大，承载能力也大，最适于作精密机械的长行程导轨。经过研磨，使导轨面的精度和导轨与工作台之间的间隙达到所需要的数值 。

闭式圆柱或矩形导轨型 结构简单，零件的精度可由机械加工保证。随着工作台的移动，导向圆轴可能产生挠度，故不适用做长导轨，可用于高精度、高稳定性的短行程工作台的导轨。

开式重量平衡型 这是工作台重量（包括负载）与空气静压相平衡保持一定间隙的一种形式，其结构简单、零件加工也比较容易。但刚度小，承载能力低，可用于负载变动小的精密仪器和测量仪器。

开式真空吸附平衡型 其结构与重量平衡型相同。由真空泵的真空压力来限制工作台的浮起量，因此，可以减少工作台浮起间隙量，甚至可以减少到1μm，故可提高刚度。常在微细加工设备中应用。如250CC型图形发生器X向导轨，就是用气垫中心真空吸附加载的，在气垫外环有气浮平衡以保持间隙。

微位移技术是一行程小、分辨力和精度都很高的技术，其精度要达到亚微米和纳米级。通常把应用微位移技术的系统称为微系统，它由微位移机构、精密检测装置和控制装置三部分组成。

柔性铰链用于绕轴作复杂运动的有限角位移，它的特点是：无机械摩擦、无间隙、运动灵敏度高。利用柔性铰链原理研制的角度微调装置，在3′的角度范围内，达到了10-7（°）的稳定分辨率。近年来，柔性铰链又在精密微位移工作台中得到了实用，并被广泛地用于陀螺仪、加速度仪、精密天平等仪器仪表中。柔性铰链有很多种结构，最普通的形式是绕一个轴弹性弯曲，这种弹性变形是可逆的。

（一）设计要求

1）微动工作台的支承或导轨副应无机械摩擦、无间隙。

2）具有高的位移分辨率及高的定位精度和重复性精度。

3）具有高的几何精度，工作台移动时直线度误差要小，即颠摆、扭摆、滚摆误差小，运动稳定性好。

4）微动工作台应具有较高的固有频率，以确保工作台具有良好的动态特性和抗干扰能力。

5）工作台最好采用直接驱动，即无传动环节，这不仅刚性好，固有频率高，而且减少了误差环节。

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