河南理工大学精密机械课程设计-百分表的设计.docx

河南理工大学精密机械课程设计-百分表的设计 河南理工大学精密机械课程设计 设计题目：百分表的设计 学院：机械与动力工程 专业班级：测控08-4班 学号： 姓名： 指导老师：李长有 河南理工大学测控技术与仪器系 2022-07-01 目录 一、绪论 (3) 1、课程设计的目的 (3) 2、百分表的简介 (4) 3、百分表的读数方法 (4) 4、百分表的使用方法及注意事项 (5) 1) 百分表的使用方法 (5) 2) 百分表使用的注意事项 (9) 5、百分表的设计意义 (10) 二、设计方案的确定 (11) 1、百分表的结构原理 (11) 2、百分表的工作原理 (12) 3、百分表的设计条件 (12) 4、百分表的设计要求 (13) 1) 设计要求 (13) 2) 提交的材料 (13) 三、百分表的总体设计和及主要部件的设计 (14) 1、百分表的总体功能设计 (14) 1) 模数及齿数的设计 (14) 2) 传动与显示原理 (15) 2、百分表主要部件的设计 (16) 1) 传动导杆和齿轮2的设计 (16) 2) 游丝的设计 (17) 3) 弹簧的设计 (19) 四、结果的分析和注意事项 (21) 1) 影响百分表测量准确度的因素 (21) 2) 表零位不得用千分尺代替标准样圈调整内径百分 (21) 3) 内径百分表的表头不能随意更换 (22) 五、设计总结 (23) 六、参考文献 (24) 百分表设计 一、绪论 1、课程设计的目的 “精密机械设计基础”课程设计作为实践环节对于整个课程具有非常重要的意义。学生在这个环节中不仅是完成一项指定任务，更重要的是实际走过一个完整的设计过程。学生在课程设计中应该定位为设计者。设计者要进行方案筛选论证，要考虑装配关系，考虑结构工艺性，考虑选材。整个设计采用AutoCAD和Solid works完成，从3D 建模到2D 图纸。我们要求每人拿出至少一张可用于加工的图纸，这样的图纸，仅仅图形表达正确是远远不够的。图纸的尺寸标注要合理，要有尺寸公差和形位公差，要正确选择材料，要有技术要求。总之，通过课程设计要使学生知道，设计过程包括那些步骤，能够投放生产的加工图纸是什么样子。其目的是： （1）具体应用、巩固加深和扩大课程及有关先修课程的理论知识、生产知识，了解精密机械设计的一般设计方法和步骤，培养学生的实际设计能力，为以后进行毕业设计打下基础； （2）掌握正确的设计思想。 通过课程设计使同学掌握仪表的设计思路。机械产品设计，一般其主要过程为：（接受）设计任务（拟定）设计方案设计计算绘制装配图绘制零件图。 设计过程中需注意以下内容： 1）满足使用要求（功能、可靠性及精度要求） 2）注意工艺性（结构合理、简单，经济性，外观要求） 3）熟悉有关规范、标准、手册 设计中涉及到的零件材料、结构等，均需按照有关标准选择；零件的尺寸、公差等亦应符合相关标准；制图也要符合一定的规范。因此在课程设计过程中要求同学学习、掌握查阅标准及使用手册的能力。 2、百分表的简介 百分表通常由测头、量杆、防震弹簧、齿条、齿轮、游丝、圆表盘及指针等组成，常用于形状和位置误差以及小位移的长度测量。百分表的圆表盘上印制有100个等分刻度，即每一分度值相当于量杆移动0.01毫米，这种测量工具即称为百分表。改变测头形状并配以相应的支架，可制成百分表的变形品种，如厚度百分表、深度百分表和内径百分表等。如用杠杆代替齿条可制成杠杆百分表，其示值范围较小，但灵敏度较高。此外，它们的测头可在一定角度内转动，能适应不同方向的测量，结构紧凑。它们适用于测量普通百分表难以测量的外圆、小孔和沟槽等的形状和位置误差。 3、百分表的读数方法 用百分表测量时，指针转一圈，毫米指针相应转过一格，所以毫米数可以从毫米指针转过的格数来读的，毫米小数可以从毫米指针离开起始位置来读得。在作比较大范围的测量时，指针和毫米指针在开始的位置都要记住。 读百分表时，眼睛要垂直的看指针，否则也会由于视差造成读数误差。如下图1 当指针两条刻线之间时，可进行估读，读出小数第三位，即微米。如图2所示百分表的读数为8.874mm 。 图1 读百分表的方法 图2 百分表的读数 4、百分表的使用方法及注意事项 1)百分表的使用方法 百分表适用于尺寸精度为IT6IT8级零件的校正和检验，百分表按其制造精度，可分为0级、1级、2级三种，0级精度较高。使用时，应按照零件的形状和精度要求，选用合适的百分表的精度等级和测量范围。 使用百分表时，必须注意以下几点； 1、使用前，应检查测量杆活动的灵活性。即轻轻推动测量杆时，测量杆在套筒内的移动要灵活，没有任何轧卡现象，且每次放松后，指针能回复到原来的刻度位置。 2、使用百分表时，必须把它固定在可靠的夹持架上（如固定在万能表架或磁性表座上，图3所示），夹持架要安放平稳，以免测量结果不准确或摔坏百分表。夹持百分表的套筒来固定百分表时，夹紧力不要过大，以免因套筒变形而使测量杆活动不灵活。 图3 安装在专用夹持架上的百分表 3、用百分表测量零件时，测量杆必须垂直于被测量表面，图4所示。即使测量杆的轴线与被测量尺寸的方向一致，否则将使测量杆活动不灵活或使测量结果不准确。 图4 百分表安装方法 4、测量时，不要使测量杆的行程超过它的测量范围；不要使测量头突然撞在零件上；不要使百分表受到剧烈的振动和撞击，亦不要把零件强迫推入测量头下，免得损坏百分表的机件而失去精度。因此，用百分表测量表面粗糙或有显着凹凸不平的零件是错误的。 5、用百分表校正或测量零件时，如图5所示。应当使测量杆有一定的初始测力，即在测量头与零件表面接触时，测量杆应有0.31mm的压缩量，使指针转过半圈左右，然后转动表圈，使表盘的零位刻线对准指针。轻轻地拉动手提测量杆的圆头，拉起和放松几次，检查指针所指的零位有无改变。当指针的零位稳定后，再开始测量或校正零件的工作。如果是校正零件，此时开始改变零件的相对位置，读出指针的偏摆值，就是零件安装的偏差数值。 图5 百分表尺寸校正与检验方法 6、检查工件平整度或平行度时，如图6所示。将工件放在平台上，使测量头与工件表面接触，调整指针使摆动，然后把刻度盘零位对准指针，跟着慢慢地移动表座或工件，当指针顺时针摆动时，说明了工件偏高，反时针摆动，则说明了工件偏低了。 工件放在V形铁上、工件放在专用检架上 图6 轴类零件圆度、圆柱度及跳动 当进行轴测的时候，就是以指针摆动最大数字为读数(最高点)，测量孔的时候，就是以指针摆动最小数字（最低点）为读数。 检验工件的偏心度时，如果偏心距较小，可按图7所示方法测量偏心距，把被测轴装在两顶尖之间，使百分表的测量头接触在偏心部位上（最高点），用手转动轴，百分表上指示出的最大数字和最小数字（最低点）之差的二分之一就等于偏心距的实际尺寸。偏心套的偏心距也可用上述方法来测量，但必须将偏心套装在心轴上进行测量。 图7 在两顶尖上测量偏心距的方法 偏心距较大的工件，因受到百分表测量范围的限制，就不能用上述方法测量。这时可用如图8所示的间接测量偏心距的方法。测量时，把V形铁放在平板上，并把工件放在V形铁中，转动偏心轴，用百分表测量出偏心轴的最高点，找出最高点后，工件固定不动。再用百分表水平移动，测出偏心轴外圆到基准外圆之间的距离a，然后用下式计算出偏心距e： 式中e-偏心距（mm）；D-基准轴外径（mm）；d-偏心轴直径（mm）；a-基准轴外圆到偏心轴外圆之间最小距离（mm）。 图8 偏心距的间接测量方法 用上述方法，必须把基准轴直径和偏心轴直径用百分尺测量出正确的实际尺寸，否则计算时会产生误差。 7、检验车床主轴轴线对刀架移动平行度时，在主轴锥孔中插入一检验棒，把百分表固定在刀架上，使百分表测头触及检验棒表面，图9所示。移动刀架，分别对侧母线A 和上母线B 进行检验，记录百分表读数的最大差值。为消除检验棒轴线与旋转轴线不重合对测量的影响，必须旋转主轴180度，再同样检验一次A、B的误差分别计算，两次测量结果的代数和之半就是主轴轴线对刀架移动的平行度误差。要求水平面内的平行度允差只许向前偏，即检验棒前端偏向操作者；垂直平面内的平行度允差只许向上偏。 A 侧母线位置 B 上母线位置 图9 主轴轴线对刀架移动的平行度检验 8、检验刀架移动在水平面内直线度时，将百分表固定在刀架上，使其测头顶在主轴和尾座顶尖间的检验棒侧母线上(图10位置A)，调整尾座，使百分表在检验棒两端的读数相等。然后移动刀架，在全行程上检验。百分表在全行程上读数的最大代数差 值，就是水平面内的直线度误差。 9、在使用百分表的过程中，要严格防止水、油和灰尘渗入表内，测量杆上也不要加油，免得粘有灰尘的油污进入表内，影响表的灵活性。 10、百分表不使用时，应使测量杆处于自由状态，免使表内的弹簧失效。如内径百分表上的百分表，不使用时，应拆下来保存。 2) 百分表使用的注意事项 （1）百分表的使用 百分表常装在表架上使用，如图11 所示。 图10 刀架移动在水平面内的直线度检验 图11百分表表架 当百分表不用时，应使测量杆处于自由状态，以免使表内弹簧失效。百分表可用来精确测量零件圆度、圆跳动、平面度、平行度和直线度等形位误差，也可用来找正工件，如图12所示。 图12百分表应用举例 （2）注意事项 1）使用前，应检查测量杆活动的灵活性。即轻轻推动测量杆时，测量杆在套筒内的移动要灵活，没有如何轧卡现象，每次手松开后，指针能回到原来的刻度位置。 2）使用时，必须把百分表固定在可靠的夹持架上。切不可贪图省事，随便夹在不稳固的地方，否则容易造成测量结果不准确，或摔坏百分表。 3）测量时，不要使测量杆的行程超过它的测量范围，不要使表头突然撞到工件上，也不要用百分表测量表面粗糙度或有显着凹凸不平的工作。 4）测量平面时，百分表的测量杆要与平面垂直，测量圆柱形工件时，测量杆要与工件的中心线垂直，否则，将使测量杆活动不灵或测量结果不准确。 5）为方便读数，在测量前一般都让大指针指到刻度盘的零位。 5、百分表的设计意义 百分表在工业上的应用领域非常广泛，如测表面跳动或不平度，检查圆形零件的跳动，当然也可用来测量小的直线位移，测量工件的尺寸、形状、位置误差、检验机床的集合精度或调整工件的装夹位等等，它已经成为工业生产中不可缺少的仪器。 二、设计方案的确定 1、百分表的结构原理 百分表是一种精度较高的比较量具，它只能测出相对数值，不能测出绝对数值，主要用于测量形状和位置误差，也可用于机床上安装工件时的精密找正。百分表的读数准确度为0.01mm。百分表的结构原理如下图所示。当测量杆1向上或向下移动1mm 时，通过齿轮传动系统带动大指针5转一圈，小指针7转一格。刻度盘在圆周上有100个等分格，各格的读数值为0.01mm。小指针每格读数为l rnm。测量时指针读数的变动量即为尺寸变化量。刻度盘可以转动，以便测量时大指针对准零刻线。 百分比的最主要设计部件是齿轮齿条，根据所要求设计百分表的尺寸大小和百分表的精度要求，首先选择齿轮的模数大小，综合考虑齿轮的直径，确定各个齿轮的齿数。同时还要根据齿轮加工不发生切齿的最小齿数要求来决定是否对每个齿轮进行变位。 其次，要对游丝进行精心的设计。百分表的游丝是用来保持齿轮传动的有效解除，防止齿轮啮合时不发生空回，从而保证测量的准确度。 另外，也需要对弹簧进行优化设计。弹簧为拉伸弹簧，在测量时保证导杆与被测工件的紧密接触，因此弹簧安装时要有一定的初始拉力。 百分表的构造主要由3个部件组成：表体部分、传动系统、读数装置。总体大小为：表盘直径5cm，表体高度10cm。