钟表式百分表说明书

精密机械设计设计书,钟表式百分表说明

钟表式百分表说明书

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精密机械设计设计书,钟表式百分表说明

目录

1、 设计要求…………………………………………… 2、 功能分解…………………………………………… 3、 机构选用…………………………………………… 4、 传动方案设计……………………………………… 5、 机构设计…………………………………………… 6、 设计结果…………………………………………… 7、 设计体会……………………………………………

参考资料……………………………………………

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设计要求

1、百分表测量范围为0~5或0~10mm，分度值为0.01mm； 2、百分表的外形尺寸和配合尺寸应符合下图规定；

（图1）

3、百分表的测力应在0.5N至1.5N之间，测力落差（同一点正反向测力之差）不大于0.4N，单向行程测力变化不大于0.5N； 4、示值误差：

1) 对于测量范围0~10的表，示值总误差不大于0.018 mm，对于测量范围0~5

的表，不大于0.016 mm；

2) 任意一毫米内示值误差不大于0.01 mm； 3) 回程误差不大于0.003 mm； 4) 示值变动性不大于0.003 mm；

5、测杆应移动平衡、灵活、无卡住现象；

6、测杆处于自由状态时，指针应位于从零位开始逆时针方向30°~90°之间； 7、当转数指针指示整转数时，指针偏离整转数刻度不大于15°； 8、测杆行程应至少超出工作行程终点0.5mm； 9、指针尖端应盖过短刻线长度的30%~80%； 10、指针尖端与表盘之间距离不大于0.7mm；

11、表盘刻线宽度和指针尖端宽度应为0.15~0.25mm。

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功能分解

百分表主要用于检测机械零件各平面间的相互位置和形状误差值大小。百分表的外观如图1所示。表盘上每一格刻度值为O.Olmm,整个圆周上有100格刻线；还有一种是表盘上每一格刻线值为0.0010^!，这种表为千分表。百分表的测量尺寸范围有0 3mm.0-5mm和0-10mm三种，常用为0-3mm千分表测量尺寸范围为0-lmm。另外，还有测量孔内径的百分表[见图1(b)]，称为内径百分表。

（a）百分表 （b）内径百分表 图1：百分表外观和测量工作位置

1--百分表；2--测量杆体；3，4--测量头；5--指针

百分表的结构及工作方法

百分表的结构如图2所示。测量杆移动lmm，指针转动一周。表盘"8"上有等

分100格刻度线，指针摆动一格，即测量杆移动0.01mm。为了消除齿轮间的啮合间隙，由弹簧"6"拉紧。弹簧"7"拉动测量杆永远向下与被测面接触。表盘上指针"5"[见图1(a)]每一刻度格为1mm，当指针"9"转一周时，则指针"5"移动一格。测量值应为两指针数值的总和。

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机构选用

通过对百分表运动功能的分析，可知百分表是将直线运动变成转动，将所测长度值等转变为角度的变化。

将长度运动变为转动的方法很多，针对这里的百分表，可以筛选出两种方式，其一为杠杆传动，通过固定支架，将直线运动转变为转动，其二为齿轮传动，通过某种传动如蜗杆涡轮，或者直齿等，将直线运动变为转动。

杠杆传动结构

杠杆传动可以达到预定要求，即将所测的值钱运动转化为转动，但是由于制造及磨损等原因,杠杆纵向臂的起始点会出现在不同的位置,因此便会产生不同形式的误差曲线。因此，杠杆式百分表的精度是很难控制的，还有就是测杆并不是单纯的上下移动，而稍有左右摆动，所以将会造成一定的误差，因此，杠杆式，这次设计不予采取。

还有就是刻线问题：滑块的位移量（以最低点极限位置为初始位置）y与曲柄（指针）转过的角度α是什么样的一个函数关系，若非线性，则不能在在表盘上均匀刻线（就像电阻表一样），这样会大大失准，是不符合精密测量要求。

另外此机构都低副连接，接触面积大，运动阻抗大，失准厉害，精确度难以提高。故不宜于百分表实际生产。应予以淘汰！

齿轮传动结构

齿轮传动机构是非常见得一种机构，本次设计中考虑到两种传动，如图所示，也即直齿传动，和涡轮蜗杆式，两种方式都可以达到要求，将测杆的上下移动转化为齿轮的转动，转动也即转化成了角度的变化，而且制造比较简单，安装方便，但是针对两种方式传动，各有优缺点

（一） 直齿传动

直齿传动，即才测量杆上边刻画一段满足精度的齿条，旁边固定一

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个齿轮，测量杆的上下移动传送给了齿轮，再通过齿轮传动，将传送到需要的角度变化地点从而完成直线运动到角度变化的转变。这种方式主要误差产生于齿轮间的传动误差，工艺简单，普通工厂加工很容易满足要求。

该传动方式具有效率高，寿命长，工作平稳，可靠性高，能保证恒定传动比从而保证传动精度等优点。因此，为可选方案。它也是钟表式常用百分表通常采用的方案。

（二） 涡轮蜗杆传动

涡轮蜗杆传动也是常用的一种传动机构，比如在笔记本光驱中就是

用到了蜗杆涡轮的传动，从而改变的光驱电动机的摆放，是机械空间更为紧凑。此次设计的百分表可以选择用涡轮蜗杆式传动，可以减少百分表内部空间，但是另一方便，整体结构就变得比较复杂，加工比较困难，比如在测杆上加工蜗杆比加工直齿的工艺要求更高，但是整体的成本变得昂贵，对于用于普通的车间而言就显得不切实际。但是针对实验室来说还是一个很好的选择。

蜗杆传动方式传动平稳，结构紧凑。最吸引人的是它的自锁功能。若百分表在使用过程中瞬时受到的力太大，则可能会造成对表体里的齿轮等构件的损害。这时百分表若有自保护能力则有一定必要。当瞬时冲击力太大，若能自锁，停止表体内构件的运动，则能起到保护仪表的作用。这点可以考虑。

但蜗杆传动在百分表设计中的一个致命缺陷是精确度问题。由于啮合轮间的相对滑动速度较高，使得摩擦损耗较大，因而传动效率较低，失准较大，不符合精密测量仪器设计的精度要求，而此要求恰恰对于测量仪器来说是最重要的。所以此方案也被淘汰。

综上所诉，各种传动机构的优缺点，在这次设计课程中，选择直齿轮传动结构，精度可以达到要求，工艺简单，成本比较低也即造价比较便宜，实用与社会上的各大企业和工厂。

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传动机构设计

（1） 示数装置设计

根据设计要求，分度值在0.01mm，因此，我的大表盘划分成100等分，小表盘的每一小格代表大表盘走一圈的路程

（2）传统系统设计

a. 确定齿轮、齿条模数和齿数

i

百分表的传动系数：

Z d max

2 3 i1 i2dssmaxsmaxZ1

式子中： max——相应于测杆最大位移的指针转角。 smax——测杆的最大位移（示值范围）。

i2——相应于smax的Ｚ2轮转角。

Z1、Z2、Z3——齿轮的齿数。

Zi2 3

Z1——齿轮Z3和Z1的传动比。

smax——齿条（测杆）与齿轮Z2的传动系数。

因Z2 …… 此处隐藏：6092字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……