精密机械综合项目工程的电路设计.doc

精密机械工程电路设计工程设计，是依照建设工程规定，对建设工程所需技术、经济、资源、环境等条件进行综合分析、论证，编制建设工程设计文献活动。工程设计是人们运用科技知识和办法，有目的地创造工程产品构思和筹划过程，几乎涉及到人类活动所有领域。工程设计是人们运用科技知识和办法，有目的地创造工程产品构思和筹划过程，几乎涉及到人类活动所有领域。虽然工程设计费用往往只占最后产品成本一小某些（8 15%），然而它对产品先进性和竞争能力却起着决定性影响,并往往决定70 80%制导致本和营销服务成本。因此说工程设计是当代社会工业文明最重要支柱，是工业创新核心环节，也是当代社会生产力龙头。工程设计水平和能力是一种国家和地区工业创新能力和竞争能力决定性因素之一。工程设计是指对工程项目建设提供有技术根据设计文献和图纸整个活动过程，是建设项目生命期中重要环节 ,是建设项目进行整体规划、体现详细实行意图重要过程 ,是科学技术转化为生产力纽带 ,是解决技术与经济关系核心性环节 ,是拟定与控制工程造价重点阶段。工程设计与否经济合理 ,对工程建设项目造价拟定与控制具备十分重要意义。工程设计是依照建设工程和法律法规规定，对建设工程所需技术、经济、资源、环境等条件进行综合分析、论证，编制建设工程设计文献，提供有关服务活动。涉及总图、工艺设备，建筑、构造、动力、储运、自动控制、技术经济等工作。工程勘察是依照建设工程和法律法规规定，查明、分析、评价建设场地地质地理环境特性和岩土工程条件，编制建设工程勘察文献活动。涉及工程测量，岩土工程勘察、设计、治理、监测，水文地质勘察，环境地质勘察等工作。工程征询是指运用工程技术、科学技术、经济管理、法律法规等方面知识，为工程建设项目决策和管理提供征询活动。涉及前期立项阶段征询、勘察设计阶段征询、施工阶段征询、投产或交付使用后评价等工作。建筑工程设计是对建筑造型、外观设计，是对建筑构造设计，是使建筑物满足使用功能设计。使建筑物具备外部造型美观、功能合用，使用安全设计。工程设计综合甲级资质（证书级别：工程设计综合资质甲级，Class of Certificate：Engineering Design Integrated Qualification Class-A）是国内工程设计资质级别最高、涵盖业务领域最广、条件规定最严资质，住房和城乡建设部拟定全国最后授予工程设计综合甲级资质公司将控制在50家左右。持工程设计综合甲级资质公司可承办国内工程设计所有21个行业所有工程设计业务，并可承其获得施工总承包一级资质证书（施工专业承包）允许范畴内工程总承包业务。当前，许多工业生产活动及研究机构重要目是创造高精密产品，并涉及某些高精密加工过程。而生产这些产品，需要高度专业化科学，也就是所谓精密工程。精密工程是建立在某些基本学科之上，涉及：精密设计design for precision光学和机械计量optical and mechanical metrology精密制造precision manufacturing这里精密设计是指总体设计，涉及材料设计，动力学设计，电子设计，控制设计，热力学设计以及软件设计。并且，它也许还涉及高精密机电设计。随着人们对高精度仪器、设备和消费品日益增长需求，高精度设计变得越来越重要。如今，这种趋势越来越多地被计算机技术、数控解决和存储技术迅速发展所影响。这个过程始于1958年集成电路板创造。当芯片上有更多地晶体管时，需要特别机器，这种机器规定在几种毫微米内有极低定位不拟定度。例如，一台仪器是由晶片构成，用来定位晶硅表面集成电路映像。只有通过高度发展设计和加工技术才干达到生产这种仪器规定。越来越多高密度光录音系统（DVD）作为光盘掌握系统一种产物，需要先进机器和纳米技术，来决定其不拟定度。这种机器中零部件，像轴承、驱动、光束整形镜，需要亚微米级精度。在机械加工过程中，基于亚微米，甚至纳米级精确性，都必要发展。在动量学中，高精度测量技术也得到了很大发展。例如，测量软件、误差模型、测量技术和测量办法发展。测量零件和产品需要有足够精确性。测量亚微米甚至纳米级精度机器要发展，要具备新设计技能。由于既有设计办法很难达到高精度测量水平。因而，计量学作为一项基本原则，随着数据增多，面临着不精确问题。如坐标测量机，激光干涉仪和纳米传感器等，如STM和SDM。因而，许多分析软件和误差补偿软件得到了相应发展和应用。精密制造重要关注与实现产品形状精度和表面质量。精准度可以达到纳米级，而要达到这个水平，就必要理解机器设计以及加工过程和这两者之间互有关系。例如，工件和工作台之间关系。这里提了几种加工技术例子，如金刚石车削，磨削，研磨，珩磨，抛光，离子和电束加工和化学加工。关于机器和机器技术良好观点是由Nakazawa和Taniguchi提出。这个领域新发展方向是纳米技术。在精密测量和加工领域可以给出诸多有趣例子，但本文重要侧重于在精密工程中“精密设计”作为基本研究内容。但是，这里明确指出是，初期天文学和计量学发展对精密设计发展具备很大影响。埃文斯（Evans）在1989年提出了一种关于历史发展观点。19世纪，具备诸多创造和创造，特别是在设计领域。通过发展线性和圆形分割仪，获得了诸多知识。在设计和加工精密仪器过程中，使用了许多知名原则，如“运动学设计原则”，“阿贝原则”等。在20世纪，随着各种精密测量仪器发展，粳米设计知识又得到了进一步完善和发展。其中，一种明显例子就是由美国制造“大型光学金刚石切割机”。此外，尚有Bryan某些完美设计品，这些作品涉及84英寸大型金刚石切割机。近来，关注重要是分子测量发展。如图1.1所示。在欧洲，研究精密工程克兰菲尔研究所和泰勒霍布森共同制定了一项范畴广泛高精密仪器，涉及“纳米中心”。早在19世纪50年代，飞利浦研究实验室就已经研发了一种内部使用高精度测量仪。在德国和瑞士，Zeuss和GSIP公司发展了高精密测量和加工仪，而GSIP公司可追溯到1875年。日本在高精密测量仪器发展上，也有一种很长远历史。当前，日本在这个领域上也有相称大成就。作为关于日本现状最佳概述，是由Taniquchi在纳米技术一书中提出。这里举一种佳能超级抛光机例子。如图1.2所示。此图中表白了当前趋势，以及预测。精密工程将来趋势重要取决于集成电路技术、资料显示和存储、生物医学工程和消费产品需求。随着分子工程和纳米技术发展，人们在将来对高精度仪器需求也会越来越多。由此，高精密仪器也会飞快地发展。在将来高精密仪器和产品发展中，精密设计起着非常重要作用。设计将体现多学科设计组使用总设计办法。由于日益增长成本，规定这种先进设计在第一时间内必要是对的。因而，“预测设计”必不可少。本文简介某些精密设计基本概念以及在精密工程重要领域发呈现状和将来趋势。在许多精密仪器和设备中，各零部件互相作用，以达到最后精度。每一某些由运动学和动力学影响所导致几何偏差，构成了整体精度。尽管在实际中，这些因素互相在整个系统中起着相称重要作用，但这里，咱们只讨论这些因素单独作用。定义definitions在整个文献中，仪器和机器某些术语都将用来表达一器械。计量定义是通过在度量衡中华人民共和国际基本词汇和普通术语而来。在精密设计中，重要涉及是机器和设备，而不是单纯度量衡。精准定位和机床加工也是其中核心。因而，在此给出了某些定义，都是摘自上面所提到国际词汇中。操作精准度：操作所得实际值与目的值之间一致性。精准度是一种定性描述。操作不拟定度：是表征测量成果一种参数，用以表达被测量值分散性。辨别力：批示仪器可以辨别最小差别。重复性（实验成果）：相似条件下，多次测量实验成果相吻合限度。再现性：条件变化时，相似测量成果相吻合限度。其他定义：分别测量两台不同机床（美国机械工程师协会B89.41-1997和B5.54-1993），并且在国标中也给出了定量描述，Bryan在她旋转轴一文中描述了精密主轴和轴实际认证办法，这个研究从20世界30年代末始终持续到当前。几何形状geometry最初设计机器和仪器，几何形状是由设计师所但愿完毕任务中而来。在第一阶段，几何形状普通涉及某些原始基本形状，例如，轴、横梁经常设计成圆筒状或管槽状机构，而某些承担载荷某些常设计成封闭式构造。然而，在实际中，这些抱负模型并不能实现。由于有限加工精度，直线并非真正直线，而圆也绝非抱负圆。仪器操作仔细选取，可以明显改进其精准度。总之，仪器中有越多轴，其误差就越大，尽管一种附加轴微小位移也许有助于补偿几何形状上缺陷。精度不但受宏观形状误差影响，并且还受微观偏离影响，例如，表面光洁度。对于整体性能来说，微观影响是至关重要。在接触轴承中，表面光洁度对磨擦磨损影响非常明显。表面光洁度对部件连接影响不是很大，但是当关注刚度、阻尼、滞后、热传导和扩散这些特性时，这些特性对表面关洁度影响却是非常重要。不但仅是在机械加工时，几何形状才会变化。除非有充分好隔离，否则，几何形状会受到外界环境影响。在外界温度变化时，大某些材料都会产生变形，而没有密封时，构造形状也会受到湿气影响。此外，尚有其他某些因素也会影响到机器几何形状，如震动、电场、磁场等。某些材料使用寿命，也经常收到中间尺度变化影响（长期不稳定）。由于仪器是由许多零部件组装而成，由此也引入了形状误差。考虑封闭构造外形或力，就犹如在整体构造中选取是用螺钉连接还是用胶水粘合同样重要。在组装例子中，零部件是由专用机器进行精准组装，尽管这些机器表面磁滞现象会对整体可重复性产生负面影响。在老式形式封闭办法中，装配每一某些都必要有严格公差带，否则会浮现缝隙或是测量时浮现负值。在装配时还会引入没有定义高应力。另一方面，气闭式构造通过对的动态连接解决了这个问题。例如，运动学、半运动学或辅助运动学，通过设计连接，从而大大减小了几何形状公差。虽然是全封闭式构造，某些几何偏差如定向梁矩形度误差，将影响整体精确性。但是这些误差都可再现，并且可以通过软件补偿来减少。由于一台仪器机械构造有一种有限刚度，在施加外力状况下，几何形状会变化，特别是位移和尺寸。这一点严重影响了机器性能。在恰当模型下，这些误差可以预测和补偿。与几何形状有关另一种问题是工件自身定位问题。对于加工和测量仪器来说，工件必要在自身不变形状况下固定。同步，工件必要硬性连接到机架或工作台上。特别是在制造业中，具备热膨胀工件必要在所能承受应力范畴内。与固定安装相类似问题是将传感器应用于高精度仪器上。这在运动学或半运动学设计中具备重要应用。运动学kinematics对于机器来说，大某些时间都不是静止。不同零部件具备不同运动，这些都是通过运动关系来描述。这些关于机器和构造数学描述，仅仅描述了理论上当长度、位置、设立点曲线变化时状况。然而在实际状况中，这些因素都与有限精度关于，因而，实际状况与抱负模型在形式、速度和加速度上会有很大不同。在当代仪器中，位移普通是由机器零部件组合产生，如伺服控制下驱动器和传感器。动量和速度、传感器辨别力、控制方式、机械重复性特性共同拟定了规定途径精确性。在这个例子中，不止控制了一种轴，各种轴同步性也是影响精度另一种因素。另一种例子是通过控制两个正交线性轴来磨一种圆轮廓。动态特性dynamics事实上，机器并非静态，而是包括许多加速零件，这意味着在整个运动过程中，动态特性具备重要作用。就相对不拟定地方减小加速度影响一种有效办法是选取恰当运动轮廓，例如，使用二阶微商中没有跳变给定点曲线，就如用一种修正正弦函数来取代抛物线函数。在减少动态定位误差中，防止“自由运转与无效运动”是非常有效。零部件也可以依照最小应力来设计。在旋转部件中，为了减少不平衡和质量惯性影响，对称性设计非常重要。在直线运动例子中，物体质量应尽量小，并且要通过轴反作用力驱动。决定机床对动力响应另一种因素是硬度。为了减小应力和最大刚度，普通而言，并不是只有材料类型和数量起作用，并且分布也起着重要作用。普通动态干扰来源于仪器外部，如工作台震动和噪声。在这些例子中，质量刚度比对于减少输入响应是极其重要。将仪器与外部环境隔离后，能削弱输入自身。设计原则design principles已有许多人研究了设计高精度仪器问题。Pollard在她“康托尔讲座”中描述了科学仪器机械设计 Pollard，1922。Loewen 提出了一系列重要原则Loewen，1980。McKeown在十一原则和技巧中也给出了相应定义McKeown,1986,1987,1997。Teague 和Evans 给出了基本定义，并出版了十二种精密机械设计模式Teague,1989-1997。3段至5段是在这些调查基本上写。阿贝和布莱恩原则rules of abbe and bryan阿贝原则是在1890年第一次刊登Abbe，1890。在长度测量中，被测长度应位于线纹尺刻度中心线延长线上，测量仪器应当按此设计。这个原则也被称为“准值原则”Rolt，1929，“阿贝比较原则”Reindl，1967，也是“机械设计和空间度量衡学第一原则”Bryan，1979C。咱们再说一下非线性设计状况。Bryan定义了一种广义阿贝原则：位移测量系统应和被测量位移函数点成一条直线（例如，球测头或仪器顶端中心）。如果这不也许话，导轨中无关角运动或角转动数据必要用来计算阿贝偏差成果。 另一种测量基本原则是“布莱恩原则”Bryan，1979A，公式为：“直线性测量系统应当与函数点成一条直线，而这些函数点是用来测量直线度。如果这不也许话，导轨中无关角运动或角转动数据必要用来计算偏差成果。 Vermeulen发展了三座标测量机（如图3.1所示），通过中间某些（A和B），可以防止在水平面三个方向引入阿贝误差Vermeulen，1998。同步，该仪器也满足布莱恩原则，使得仪器对导轨直线度误差不敏感。运动设计kinematic design图3.3 表达了某些两个自由度例子之间转换。这可以通过两个杆（3.3 a 图 和b图）或可以通过带铰链合页来获得（3.3c图）。 两个自由度，一种用于平移，一种用于旋转，这可以用三根杆（图3.4a 和b） 或一种普通合页来约束(图3.4c)。以这些基本元件结合运动学机制或夹具能被创立。图3.5给出了一种平面固定例子。由于三个被铰链合页使用，这个平面被六个自由度约束，带有一种合页法线交叉点热量中心。图3.6个显示怎么XY坐标系可以从三个被折叠合页创立。运动学设计一种直观例子是在图3.7显示运动学支持。有六个固定支持表面典型版本通过使一种在弹性合叶周边表面变得有弹性来增强 。这样沿表面摩擦力大大减少，而接触刚度只是略微减少，由于刚度和摩擦之间改进比率 ，迟滞（见第5.1节）由本来0.42变为典型非铰版本为0.03微米新版本。对称运动支持与变矩器，如摩擦是公认重要根源滞后热回路thermal loop热回路定义为：一条横跨组合机械零件途径，依照不断变化温度，决定拟定对象之间相对位置。在原则上，热回路，应也许小，以尽量减小空间热梯度影响。一种处在热回路中机器热膨胀可以通过调节机器部件长度和选取适当热膨胀系数材料来补偿。 如哈里森格子铁摆 埃文斯，1989年 。不动点或轴，从那里部件膨胀，可以选取创立一种热中心，如在图3.5 尽管热膨胀系数在每摄氏度0。5微范畴变化 布雷耶，1991 ，热膨胀可以通过测量部件膨胀来减少， kunzmann ， 1988年。随后可以通过选取适当固定点来创立相等热长度。获得在一种有空气调节大会堂每天正负0.5摄氏度和在精准气温机舱每天0.1摄氏度热稳定性是一种相称难问题布雷耶，1991年 。机器内部或外部热源导致机器温度变化，这也许会在热回路中导致不平等热膨胀率，这由于机器部件不同热时间常数，（见第5.5节） 。因而，唐纳森强烈建议，在她出版关于机床书中作为一项原则唐纳森，1980年在源头取出热量。韦策尔斯经历了热机械稳定性问题，这结合了热源。后取掉此源一介热漂移减少韦策尔斯，1998。内部热扰动有反映，可以对折和补偿某些（见第6节） 。但是，环境温度变化，只能做出响应，而不能预测，由于输入是未知DeBra,1998年 。构造回路structural loop 据ANSI，1992年 构造闭环，是指机械部件组合，这些部件在拟定物体之间保持相对位置。一对典型拟定对象是刀具和工件：构造回路涉及主轴，轴承和箱体，导轨和机架， 驱动，以及工具和工作控制固定装置。所有从驱动器到反作用点传播途径中机械部件和铰链，例如末端效应（刀具或探针或重心，必要有一种高刚度，以避免由于不断变化负荷而产生变形。设计一台机器或一种工具包括一种或各种构造循环。 在承认良好构造回路设计时，串联和并联途径分散是必不可少。随着一系列途径刚度应当不会突然变化。一系列途径改进最也许是优先把最柔软某些硬化，这些柔软某些是通过更严格通道传递物质。并行通路改进在于进一步改进最坚硬某些，更确切说也就是对于有同等质量系统，以更适应并行系统为代价。 由于物理限制，闭环测量系统不可避免地定位于和末端效应有一段距离地方。除了良好构造回路设计，测量系统和终端效应之间通路要尽量减少偏差，例如：由减少通路长度，即所谓测量圈 kunzmann， 1996度量衡构造 metrology frame 一种计量框架是一种参照系，该参照系独立于机床底座，即施加外力后，计量系统必要不间断布莱恩， 1979b 。黛布拉建议把计量框架作为一种有更广泛原则例子 即原则不同职能 黛布拉，1998年 。事实上， 力和位置信息路线断开，一种想法在图5.8旋转平面设计中被提出飞利浦，1994年 。在 Teague,1989 - 1997年计量框架历史应用讨论，目是讨论机器零件变形问题。至今第一计量框架例子是在罗杰斯-邦德大学发现比较仪罗杰斯，1983年 。较近期例子是由Hocken等人在英国国家物理实验所用干涉时间基准仪在测量NIST时发现，三坐标测量机布莱恩，1979b ，和LODTM Donaldson,1980,和由Mckeown等人在纳米上刊登克兰菲尔德精密（见图3.8）和Will-MorenWill-Moren,1982年和Will-Moren,1989年。 Teague，1989-1997建议度量衡构造尽量小，这样可以减少环境影响。布莱恩， 1979b 建议要么计量框架在zerodur或使用温度控制（例如oil shower）. 并且平面度量衡支持应当应配合弯曲中性轴机器底座。驱动偏置drive offset 通过结合好带闭环控制机械设计来加快运营速度，精准和灵活运动都可以实现。典型例子例如压缩磁盘播放器，排水槽，先进数控铣削加工和车削机器和迅速组件安装机器。在发展伺服控制定位装置，这是必要考虑地方勉励者是装载投影片，以供应（导致）力量所产生惯性，工具或测力，摩擦等。正如11原则 Mckeown,1966,1987,1997中一种所声明那样，驱动器应当被放置通过轴反作用力运动。如果不也许话，来自轴反作用力背离，即所谓驱动偏置。涉及机器 。如果双方驱动器和测量轴是在同一边中心旋转，滑动某些转动影响可控性被缩小了。Rankers,1997力补偿 force compensation 重力补偿 weight compensation在许多三维坐标测量机垂直RAMS被使用。在为了避免垂直滑动驾驶系统与重量RAM ，力补偿也许合用，从而消除发动机不良散热。持续力量可以从多方面获得，如使用额外重量，从动态角度来看这是不好。也可以用磁场代替。处在压力或真空中气瓶，或常数率弹簧如tensators Tensator,1997，Rosielle,1998.依照滑动冲程和不同规格对力规定变化，一种重力补偿比另一种更适合。在导轨方式下重力库仑摩擦减轻。这可以应用在许多用GSIP高精密机械设计中。反作用力补偿 reaction compensation由于机器静止某些有限质量和支持刚度，反作用力作为一种驱动力使静止某些运动Rankers,1994,Rankers,1997. 励磁机框架所导致反映势力变得越来越重要，在形势直接驱动器驱动在高频繁，例如：迅速工具，伺服切割帕特森， 1985年和切割非旋转对称面 Renkens ， 1997 。除了惯用减少框架运动办法外，如增长框架刚度和质量，或增长（有源）阻尼，rankers提到，更主线办法 rankers ， 1997年 。第一种例子是在反方向加速负载和框架之间反质量Weck,1995b and Weck,1997.另一方面，当对精度没有严格规定期，同步抗衡力量可以由第二个电机作用到框架。寄生刚度补偿（负刚度）parastic stiffness compensation(negative stiffness) 以弹性元件为基本仪器和机械装置有反弹和摩擦长处，导致虚拟作用koster,1996将缺少。胶料弯曲是在恰当压力下来严格抑制固件运动。然而，冲程受制于材料弹性极限和和刚度在相反方向力作用下位移。在这些状况下，例如驱动力太高而无法控制，无论是通过纯粹勉励源大小规定或者产生热量对机器性能干扰，无论是弯曲作为设计一种方面被忽视掉或者不盼望力影响这些都应当被补偿。这是最佳做与无源元件理由至为明显。典型做法，被称为创造负刚度。与器件还具有弯曲和硬性连接，这与旋转或刚度设计，这个问题是可以克服，在成本增长复杂性。范Eijk给人几种例子，创造负刚度 Erjk ，1985年。对称 symmetry 在Teague ,1989-1997，建议在机器要素方面尽量使之对称（例如质量和动力分派或刚度），整个系统环境。在设计，制造，组装和经营精密仪器时，任何偏离对称性都要加以权衡由此产生补偿，来克服由不对称性所引起问题。为了避免热不对称，诱导机械某些明显扭曲，一种作为对称轴热扩充热中心可以应用韦尔默朗， 1998 。要克服由重力引起水平面不对称性影响，机器可以配备一种纵轴，例如LODTM唐纳森， 1983年 。三维立体对称可以通过四周体获得，例如，该tetraform 国家物理实验室 Lindsey Lindsey,1988. 斯洛库姆， 1992年。科贝特， 1997年 。除了它支持者Hocken提到某些对对称性不好因素外 Hocken ， 1995 ，例如，振动能量不会由于对称性设计而减少，事实上，它往往是增强。重复性repeatability 依照定义，第2重复性指成果相似条件都是平等。机器行动可以是测量在一种三坐标测量机或在机窗上制造产品布莱恩， 1993年，提出决定论，即机器在自动控制下体现，作为一种健全基本设计，建造和性能测试：自动机床和测量仪器就像星同样可以被重复。她们服从咱们所能理解和控制因素和成果关系，不存在随机和它们行为关于事情，一切发生因素只有一种。列表因素是足够小，良好计量，和一种合理投资资源。事实上，重复性规定如下： 静定高刚度设计应用，尽量减少某些连接中滞后作用（第5.1节） 尽量减少摩擦和轴承系统刚度（第5.2节） 驱动器性能优化（第5.3节）和控制系统（ 第5.4节 ） 涉及传感器安装传感器质量考虑（第5.5节） 对热稳定性设计关注和震动隔离（第5.6节）重复性对预测模型是必不可少，（第6节）仪器用模型模仿越接近，它预测性更好，软件补偿范畴也越大。（第6节） 在这里布赖恩是引用 Loxham ， 1970年。她继续研究概括七种不同于典型物理定律拟定性性质规律，依照基德尔（ llnl ）和 Hocken 布莱恩， 1993年，这些例外应用于原子和分子大小质量，对机械制造领域没有多少实际意义。预测设计模型 modelling for predictive design正如在第一节中阐明那样，在不久将来，会越来越多需要超精密机械。因而，设计办法正在发生着明显变化，完整顿解精密机械运动对于预测三维误差是必要，机器设计者可以做出整机预测。 Blaedel ， 1998年 ， 汤普森， 1989年 。对当今机械加工一种较好观点刊登在最新出版纳米一书中Taniguchi，1996.发展超精密机械普通是非常昂贵，知识产权变得越来越重要。尽管透彻分析设计概念是比较昂贵，但是在设计过程初期作系统分析就可以节约诸多钱。机械仪器精准性重要有五种误差源决定，运动学偏差，热力学 ，机械，静态和动态及控制系统行为。从设计阐明书开始，设计这可以创造一种日后必要通过建模与仿真来改进设计方案。也可以通过画流程图，显示建模与仿真有效性，检查它功能一致性。除了运动学误差模型误差预计影响，有限元某些模仿可以用来研究（热）力学和静态方面，涉及热膨胀，扩散系数和刚度。双方第一近似值和必要验证，基于简朴弹性和热理论计算都可以应用。机械系统关于惯性和刚度方面影响也都必要分析。此外，控制系统和机械系统都必要进行调节，以便得到闭环系统良好运动状态。图4.1显示设计是一种重复过程，设计过程发展越深远，获得模型也就越真实，此后，最重要分析办法会做简要讨论。运动学分析 kinematic analysis 已经发展一种用于精密机械和仪器设计理念，重要在近来二十年发展，误差模型方略，可用于预测运动错误 Soons ， 1993年 ， krulewich ， 1995年a ， b 。这些建模技术是基于误差影响，例如，线性camages ，旋转台和主轴。集总参数模型在1972年就成功用于预测和补偿弯曲挠度。Wills-Moren,1982 对每个轴i,运动误差可以通过平移办法来描述，T矢量和R矢量。在构造回路中机架在特定位置旋转影响可以通过旋转矢量R和位置矢量P外积计算出来，这些矢量都是在笛卡尔坐标系中定义。在这里，坐标系原点和读取i轴转换位置传感器相连。矢量R包括来源于机器多轴垂直度影响，在一种方向上总运动误差可以通过所有轴来计算斯帕恩，1995年 图4.2具有一种接近i轴示意图。运动学模型必要合用于有随后构造回路机器，即在工件位置开始，通过机器所有要素和关节，在斯帕恩， 1995 ，模仿技术已应用到轴五联动数控铣床。其相对简朴办法可觉得设计者提供构造循环变化影响信息。另一种基于均匀变换矩阵误差描述办法也被广泛使用。误差参数 R T被作为矩阵元素保罗， 1981年 ，Soons ，1993年 ，波特曼，1997年 。下来对高精度应用二阶影响也会简介。热力学分析 thermo-mechanic analysis 正如许多作者阐明那样，热效应也许对精密机械和仪器不拟定性有重大用处，吉田， 1967年 ，Attia,1979， Balsamo ，1990年，克雷斯托， 1991年， Schellekens ，1992年。这个领域一种较好概述由布莱恩等人在其1968年和1990年为CIRP Generate Assemblies写基调论文中提出。布莱恩， 1968年 ， 布莱恩， 1990年 普通来说，一台机器温度分布可以用不拟定函数来表达，T=T(x，y，z ,t)。由于这些空间和时间梯度，再结合使用材料热性能，机器形状和大小会随时变化。特别是不拟定运动使误差预计变更难描述。因而，应经作了无数尝试来描述（准）固定状况T=T(x，y，z)Soons ,1993年，特拉佩，1997a 。在这里， 作为第一种办法，误差模型重要基于在热循环中（大型）机器要素膨胀和弯曲，还要考虑应力自由变行（否则模仿将变得很难）Boley,1960年。