百分表設(shè)計(jì)說明書王娟副本

1、哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)課 程 實(shí) 踐 題 目： 百分表的設(shè)計(jì) 姓 名： 王娟 班 級(jí)： 測(cè)控11-1班 學(xué) 號(hào)： 1105010124 指導(dǎo)教師： 成 績： 2014年06月04日目錄第一章 緒論1一、百分表簡介1二、百分表的組成和結(jié)構(gòu)1三、百分表的工作原理及用途2四、百分表使用方法2五、百分表的使用與維護(hù)注意事項(xiàng)3第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)書4一、目的4二、任務(wù)4三、設(shè)計(jì)目標(biāo)5第三章 百分表主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案5一、表體部分5二、傳動(dòng)系統(tǒng)6三、讀數(shù)裝置6第四章 各零件主要參數(shù)計(jì)算7一、示數(shù)裝置設(shè)計(jì)7二、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)8三、消除空回用游絲的設(shè)計(jì)10四、測(cè)力彈簧的設(shè)計(jì)11第五章 齒輪的失效形式和誤差分析1

2、5一、失效的主要形式15二、百分表的誤差分析15三、百分表的精度分析15 設(shè)計(jì)總結(jié)18 致謝18 參考文獻(xiàn)20第一章 緒論一、百分表簡介百分表的英文名稱是Dial Indicators ，是由美國的B·C。艾姆斯于1890年制成的，百分表通常由測(cè)頭、量桿、防震彈簧、齒條、齒輪、游絲、圓表盤及指針等組成。百分表是利用齒條齒輪或杠桿齒輪傳動(dòng)，將測(cè)桿的微小直線位移經(jīng)齒輪放大，變?yōu)橹羔樀慕俏灰频挠?jì)量器具，主要用于測(cè)量制件的尺寸和形狀、位置誤差以及小位移的長度測(cè)量等。百分表的圓表盤上印制有100 個(gè)等分刻度，即每一分度值相當(dāng)于量桿移動(dòng)0.01毫米。若在圓表盤上印制有200個(gè)或 100個(gè)等分刻度

3、 ，則每一分度值為0.001毫米或0.002毫米 ，這種測(cè)量工具即稱為千分表。改變測(cè)頭形狀并配以相應(yīng)的支架，可制成百分表的變形品種，如厚度百分表、深度百分表和內(nèi)徑百分表等。如用杠桿代替齒條可制成杠桿百分表和杠桿千分表，其示值范圍較小，但靈敏度較高。此外，它們的測(cè)頭可在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，能適應(yīng)不同方向的測(cè)量，結(jié)構(gòu)緊湊。它們適用于測(cè)量普通百分表難以測(cè)量的外圓、小孔和溝槽等的形狀和位置誤差。百分表的結(jié)構(gòu)較簡單，易于制造和維修，由于它的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是齒輪系，故外廓尺寸小、重量輕、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)惰性小、傳動(dòng)比較大、可采用圓周刻度，并且有較大的測(cè)量范圍，不僅能作比較測(cè)量，也能作絕對(duì)測(cè)量。由于上述一些優(yōu)點(diǎn)，百分表在工廠

4、中應(yīng)用極廣。它的缺點(diǎn)是回程誤差較大，精度提高受到本身結(jié)構(gòu)的限制，不易做精度很高的測(cè)量工作。百分表是利用精密齒條齒輪機(jī)構(gòu)制成的表式通用長度測(cè)量工具，百分表是利用齒條齒輪或杠桿齒輪傳動(dòng),將測(cè)桿的直線位移變?yōu)橹羔樀慕俏灰频挠?jì)量器具。百分表是齒輪傳動(dòng)式測(cè)微量具.由于它的外形與鐘表相似,又稱為鐘表式百分表。二、百分表的組成和結(jié)構(gòu)百分表通常由測(cè)頭、量桿、防震彈簧、齒條、齒輪、游絲、圓表盤及指針等組成。百分表的構(gòu)造主要由3個(gè)部件組成：表體部分、傳動(dòng)系統(tǒng)、讀數(shù)裝置。百分表的讀數(shù)方法為：先讀小指針轉(zhuǎn)過的刻度線（即毫米整數(shù)），再讀大指針轉(zhuǎn)過的刻度線（即小數(shù)部分），并乘以0.01，然后兩者相加，即得到所測(cè)量的數(shù)值。

5、百分表的結(jié)構(gòu)較簡單,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是齒輪系,外廓尺寸小,重量輕,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)惰性小,傳動(dòng)比較大,可采用圓周刻度,并且有較大的測(cè)量范圍,不僅能作比較測(cè)量,也能作絕對(duì)測(cè)量。三、百分表的工作原理及用途傳動(dòng)原理： 百分表的工作原理是將被測(cè)尺寸引起的測(cè)桿微小直線移動(dòng),經(jīng)過齒輪傳動(dòng)放大,變?yōu)橹赣?jì)在刻度盤上的轉(zhuǎn)動(dòng),從而讀出被測(cè)尺寸的大小。百分表的讀數(shù)準(zhǔn)確度為 0.01mm。百分表的結(jié)構(gòu)原理如圖3所示。當(dāng)測(cè)量桿1向上或向下移動(dòng)1mm時(shí)，通過齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)大指針5轉(zhuǎn)一圈，小指針7轉(zhuǎn)一格,打刻度盤在圓周上有100個(gè)等分格，小刻度盤在周圍有20個(gè)登上格。大指針每格的讀數(shù)值為0.01mm。小指針每格讀數(shù)為l rnm。測(cè)量時(shí)指

6、針讀數(shù)的變動(dòng)量即為尺寸變化量?？潭缺P可以轉(zhuǎn)動(dòng)，以便測(cè)量時(shí)大指針對(duì)準(zhǔn)零刻線。如圖所示外界微小位移通過測(cè)桿1傳遞給齒輪2，齒輪2與齒輪3同軸且相連為一體，它們有相同的角速度，由于齒輪2與齒輪3有不同的分度圓半徑，這樣導(dǎo)桿1的微小位移就可以在齒輪3的分度圓上得到放大，放大倍數(shù)是齒輪2與3的半徑比。即： (1-1)齒輪4又分別與齒輪2齒輪6相嚙合，這樣一方面，齒輪3分度圓上的線位移可以轉(zhuǎn)換成齒輪4的角位移，帶動(dòng)大指針5的轉(zhuǎn)動(dòng)；另一方面，齒輪4的線位移通過4,6嚙合有可以轉(zhuǎn)換成6的角位移，齒輪6中心軸上帶有小指針。根據(jù)測(cè)量的要求，導(dǎo)桿每轉(zhuǎn)動(dòng)1mm大指針轉(zhuǎn)動(dòng)一周，小指針轉(zhuǎn)動(dòng) 周。 用途：主要用于測(cè)量制件的

7、直線度、平面度、圓度和圓柱度等形狀誤差和平行度、垂直度、傾斜度、同軸度、對(duì)稱度和位置度等位置誤差。分度值為0.01mm,測(cè)量范圍為0-3、0-5、0-10mm。機(jī)械百分表是齒輪傳動(dòng)式測(cè)微量具，測(cè)量范圍0-10mm（或0-5mm）。它不僅能作比較測(cè)量，也能做絕對(duì)測(cè)量。圖1 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖圖中： 為導(dǎo)桿1也是齒輪2 分度圓上的線位移，S3為齒輪3分度圓上的線位移，為齒輪2的分度圓直徑，為齒輪3的分度圓直徑， 為齒輪4的分度圓直徑，為齒輪6的分度圓直徑，為齒輪2的模數(shù)，為齒輪3的模數(shù)，為齒輪4的模數(shù)，為齒輪6的模數(shù)，為齒輪2的齒數(shù)，為齒輪3的齒數(shù)，為齒輪4的齒數(shù)，為齒輪6的齒數(shù)， 分別為齒輪2和4的轉(zhuǎn)動(dòng)

8、角。四、百分表使用方法1. 使用前，應(yīng)先檢查該百分表是否在受控范圍，檢查測(cè)量桿活動(dòng)的靈活性。即輕輕推動(dòng)測(cè)量桿時(shí)，測(cè)量桿在套筒內(nèi)的移動(dòng)要靈活，沒有如何軋卡現(xiàn)象，每次手松開后，指針能回到原來的刻度位置。2. 使用時(shí)，必須把百分表固定在可靠的夾持架上。切不可貪圖省事，隨便夾在不穩(wěn)固 的地方，否則容易造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，或摔壞百分表。圖2 安裝在專用夾持架上的百分表3. 測(cè)量時(shí)，不要使測(cè)量桿的行程超過它的測(cè)量范圍，不要使表頭突然撞到工件上，也不要用百分表測(cè)量表面粗糙度或有顯著凹凸不平的工作。測(cè)量桿必須垂直于被測(cè)量表面，即使測(cè)量桿的軸線與被測(cè)量尺寸的方向一致，否則將使測(cè)量桿活動(dòng)不靈活或使測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。

9、4. 測(cè)量平面時(shí)，百分表的測(cè)量桿要與平面垂直，測(cè)量圓柱形工件時(shí)，測(cè)量桿要與工件的中心線垂直，否則，將使測(cè)量桿活動(dòng)不靈或測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。5. 為方便讀數(shù)，在測(cè)量前一般都讓大指針指到刻度盤的零位。6、 用百分表校正或測(cè)量零件時(shí)，該當(dāng)使測(cè)量桿有一定的初始測(cè)力。即在測(cè)量頭與零件外表接觸時(shí)，測(cè)量桿應(yīng)有0.31mm的緊縮量(千分表可小一點(diǎn)，有0.1mm即可)，使指針轉(zhuǎn)過半圈左右，然后轉(zhuǎn)動(dòng)表圈，使表盤的零 位刻線對(duì)準(zhǔn)指針。悄悄地拉入手提測(cè)量桿的圓頭，拉起和抓緊幾次，反省指針?biāo)傅牧阄挥袩o改動(dòng)。當(dāng)指針的零位波動(dòng)后，再開端測(cè)量或校正零件的任務(wù)。假如是校 正零件，此時(shí)開端改動(dòng)零件的絕對(duì)地位，讀出指針的偏擺值，就是

10、零件裝置的偏向數(shù)值。7. 讀數(shù)：先讀小指針轉(zhuǎn)過的刻度線（即毫米整數(shù)），再讀大指針轉(zhuǎn)過的刻度線（即小數(shù)部分），并乘以0.01，然后兩者相加，即得到所測(cè)量的數(shù)值。五、百分表的使用與維護(hù)注意事項(xiàng)1 百分表是比較精密的測(cè)量工具，要輕拿輕放，不得碰撞或跌落地下。2 應(yīng)定期校驗(yàn)百分表精準(zhǔn)度和靈敏度。3. 百分表使用完畢，用棉紗擦拭干凈，放入卡尺盒內(nèi)蓋好。4. 要嚴(yán)厲避免水、油和灰塵滲入表內(nèi)，測(cè)量桿上也不要加油，以免粘有灰塵的油污進(jìn)入表內(nèi)，影響表的靈敏性。5. 百分表和千分表不運(yùn)用時(shí)，應(yīng)使測(cè)量桿處于自在形態(tài)，免使表內(nèi)的彈簧生效。如內(nèi)徑百分表上的百分表，不運(yùn)用時(shí)，應(yīng)拆下保管6. 為保證測(cè)量準(zhǔn)確，在測(cè)量時(shí)應(yīng)使測(cè)

11、桿垂直被測(cè)表面，在測(cè)圓柱形工件時(shí)應(yīng)使測(cè)桿與工件直徑方向一致。7. 使用時(shí)要輕拿輕放，不要過多撥動(dòng)測(cè)頭，以免加速表內(nèi)零件的磨損，尤其是不要使測(cè)量桿移動(dòng)距離太大，即不要超出表的測(cè)量范圍，否則會(huì)擠斷表內(nèi)零件。8. 對(duì)于毛壞或有顯著凸凹表面的工件，不應(yīng)用百分表進(jìn)行測(cè)量，以防損壞百分表。9. 成套的百分表，還應(yīng)注意支架的保養(yǎng)，使其完整無損。磁性表架用完后，應(yīng)將中間的開關(guān)推向一端，使鐵塊失去磁性，以保證使用時(shí)有足夠磁性。第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)書一、目的本次課程設(shè)計(jì)是精密機(jī)械設(shè)計(jì)課的重要組成部分，是打好技術(shù)基礎(chǔ)和進(jìn)行技能訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)。其目的是：（1）鞏固精密機(jī)械設(shè)計(jì)課程所學(xué)內(nèi)容，綜合運(yùn)用所學(xué)課程的知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，

12、培養(yǎng)分析和解決實(shí)際工程問題的能力；（2）學(xué)習(xí)儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般方法和步驟，提高機(jī)械設(shè)計(jì)水平，樹立正確的設(shè)計(jì)思想；（3）擴(kuò)大知識(shí)范圍，學(xué)會(huì)運(yùn)用各類技術(shù)資料，包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)等。本課程實(shí)踐主要培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力、設(shè)計(jì)能力及計(jì)算機(jī)繪圖的能力等。目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用AutoCAD計(jì)算機(jī)繪圖、機(jī)械制圖、精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和其他選修課程的知識(shí)和操作技能，進(jìn)行儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪圖，以進(jìn)一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)知識(shí)。通過課程實(shí)踐，使學(xué)生逐步學(xué)會(huì)運(yùn)用CAD快捷準(zhǔn)確地繪制儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，熟練掌握計(jì)算機(jī)繪圖軟件AutoCAD的繪制類和編輯類命令，掌握二維工程圖的繪制，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。通過零件

13、圖、裝配圖等的繪制，進(jìn)一步鞏固所學(xué)的知識(shí)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和儀器儀表設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)，也為在今后的工作中應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪圖作基本技能的訓(xùn)練，并培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)組織、協(xié)作能力，鍛煉其處理問題的綜合能力和素質(zhì)。 課程實(shí)踐的過程實(shí)質(zhì)是運(yùn)用前期基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行儀器儀表的拆裝、結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)計(jì)算及繪圖的過程，實(shí)踐過程中涉及的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序并不是一成不變的，儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案分析、設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖有時(shí)會(huì)交替進(jìn)行。某些設(shè)計(jì)需要聯(lián)系實(shí)際問題和應(yīng)用背景條件不斷加以修改及優(yōu)化。隨著工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展，各種元器件、機(jī)構(gòu)、產(chǎn)品、材料等各方面的標(biāo)準(zhǔn)不斷更新或擴(kuò)大，設(shè)計(jì)時(shí)凡是形成標(biāo)準(zhǔn)的，注意首先選用。二、任務(wù)設(shè)計(jì)一種機(jī)械式

14、百分表，在分析樣圖和參考圖的基礎(chǔ)上，進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案的比較和選擇。包括示數(shù)裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、消除空回裝置、產(chǎn)生測(cè)力裝置、導(dǎo)軌、支承、限動(dòng)器和聯(lián)接等。然后進(jìn)行總體布局、設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制草圖和正式圖，編寫說明書。三、設(shè)計(jì)目標(biāo)1、技術(shù)條件：1) 百分表的測(cè)量范圍為05毫米或010毫米；分度值為0.01毫米。2) 量桿行程至少應(yīng)超過工作行程0.5毫米。3) 百分表的外殼直徑不大于60毫米，裝卡部分直徑為，裝卡部分長度16毫米。4) 百分表的測(cè)量力在0.49至1.47之間，同一點(diǎn)正反向測(cè)量力之差不大于0.45。5) 本表為一級(jí)精度百分表，其示值誤差、回程誤差和示值變化要求如下：1 全量程示值無誤差不大于0.02

15、0毫米；2 任意一毫米示值誤差不大于0.009毫米；3 空回誤差不大于0.005毫米；4 示值變化不大于0.003毫米。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：1) 總裝配圖一張（一號(hào)圖紙）2) 零件圖12張（四號(hào)圖紙）3) 設(shè)計(jì)說明書一份第三章 百分表主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案一、表體部分表體部分包括圓表盤、測(cè)頭和量桿。表盤尺寸要直徑小于等于60毫米。測(cè)頭是用于加長百分表的裝置，一邊一般與百分表聯(lián)接，另一邊為小球狀側(cè)頭。量桿要求在套筒內(nèi)能夠靈活上下運(yùn)動(dòng)但不能左右轉(zhuǎn)動(dòng)。二、傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)包括齒輪、齒條、彈簧和游絲。百分表需要齒輪和齒條來將微小的直線位移放大變?yōu)橹羔樀霓D(zhuǎn)動(dòng)。齒條可以使直線位移轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)動(dòng)，齒條做直線運(yùn)動(dòng)且其齒廓上

16、各點(diǎn)的速度大小和方向都一致，齒條帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，然后在通過其他齒輪的放大帶動(dòng)大小指針的轉(zhuǎn)動(dòng)（大小指針由于傳動(dòng)比不同從而可以滿足分度值和量程要求）。彈簧是用以回復(fù)測(cè)桿的原始位置，同時(shí)彈簧還可以防震。游絲是用來減小空回誤差（當(dāng)主動(dòng)輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)從動(dòng)輪滯后產(chǎn)生的誤差）的。三、讀數(shù)裝置讀數(shù)裝置包括指針、大小兩個(gè)表盤等。讀數(shù)時(shí)應(yīng)該將百分表放在支架上，然后固定百分表，不讓其上下移動(dòng)和擺動(dòng)，然后讓工件在其下面貼住測(cè)頭，然后緩慢移動(dòng)，邊移動(dòng)邊讀出百分表表盤上的示數(shù)。大表盤刻線將圓周分為一百等份，每一小格代表0.01mm；小表盤刻線將圓周分為10等分，每一等分代表1mm。即大指針轉(zhuǎn)動(dòng)10圈小表盤指針轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。這樣可

17、以通過百分表的表盤讀數(shù)可以知道測(cè)桿的移動(dòng)距離，其距離應(yīng)為小表盤的示數(shù)乘以相應(yīng)的分度值加上大表盤的示數(shù)乘以相應(yīng)的分度值。圖2 百分表結(jié)構(gòu)圖第四章 各零件主要參數(shù)計(jì)算一、示數(shù)裝置設(shè)計(jì)根據(jù)百分表外形尺寸限制，使用方便和易于裝配的原則，確定示數(shù)裝置的結(jié)構(gòu)和尺寸。按照分度值大小，決定標(biāo)線尺寸，計(jì)算指針長度。1. 大刻度盤參數(shù)如下:表1 大刻度盤參數(shù)項(xiàng)目依據(jù)及計(jì)算公式結(jié)果外徑結(jié)構(gòu)要求小于60mm60mm內(nèi)徑>=42mm50mm示值上限=1mm1mm示值下限=00示值范圍=-1mm分度值0.01mm標(biāo)度角=360360分度角3.6短標(biāo)長=3mm3mm長標(biāo)長=1.54.5mm分度尺寸1.885mm指針長

18、度25mm25mm2. 小刻度盤參數(shù)如下：表2 小刻度盤參數(shù)項(xiàng)目依據(jù)及計(jì)算公式結(jié)果外徑取10mm10mm內(nèi)徑取8mm8mm示值上限=5mm5mm示值下限=00示值范圍=-5mm分度值1mm標(biāo)度角=180180分度角36標(biāo)線長度=1mm1mm分度尺寸3.14mm指針長度5mm5mm二、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)a. 確定百分表的傳動(dòng)系數(shù)、齒輪模數(shù)和齒數(shù)： 設(shè)齒條的節(jié)距為P，則齒條移動(dòng)1mm所走的齒數(shù)。齒輪Z2每個(gè)齒相對(duì)的弧度為2/Z2，故此時(shí)1/P個(gè)齒轉(zhuǎn)過的弧度為2/Z2×（1/P）。這個(gè)弧度乘上連軸大齒輪Z3與中心小齒輪Z4的傳動(dòng)比，就是Z4轉(zhuǎn)過的弧度。根據(jù)齒條移動(dòng)1mm，指針轉(zhuǎn)一圈的設(shè)計(jì)要求可知

19、，這個(gè)弧度應(yīng)為2，因此有傳動(dòng)系數(shù)：即：式中：測(cè)桿的最大位移（表的最大量程） 對(duì)應(yīng)測(cè)桿位移的齒輪1轉(zhuǎn)角 對(duì)應(yīng)測(cè)桿位移的齒輪3轉(zhuǎn)角計(jì)算分度圓直徑、中心距、齒頂圓直徑、齒高和齒寬等（小模數(shù)齒輪徑向間隙系數(shù)c*=0.35，齒寬一般取b=310m），則各齒輪的參數(shù)如下表：表3 齒輪各部分的尺寸分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒頂高齒根高全齒高齒距齒厚標(biāo)準(zhǔn)中心距 b. 由于加工齒輪時(shí)，當(dāng)?shù)毒叩凝X頂線或齒頂圓與嚙合線的交點(diǎn)超過被切齒輪的極限嚙合點(diǎn)時(shí)，刀具的齒頂會(huì)把齒輪的齒根的漸開線齒廓切去一部分，這種現(xiàn)象稱為根切現(xiàn)象。由于被切齒輪的齒數(shù)越少，越容易發(fā)生根切現(xiàn)象，精密儀器除了滿足要求同時(shí)還要盡量減少齒輪的尺寸和

20、重量。因?yàn)椋?shù)與強(qiáng)度有關(guān)，一般不允許改動(dòng)，故只能減少齒數(shù)，但是用展成法加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪式，被切齒輪數(shù)又要小于最小齒數(shù),故一般采變位齒輪。確定變位系數(shù)：百分表的傳動(dòng)系統(tǒng)屬于精密示數(shù)傳動(dòng)，齒輪的根切影響傳動(dòng)精度。故當(dāng)小齒輪小于17齒時(shí)進(jìn)行正變位，最小變位系數(shù)公式為計(jì)算得當(dāng)齒輪1為10齒時(shí)，最小變位系數(shù)應(yīng)為0.41。要求兩個(gè)相互嚙合的齒輪總的變位系數(shù)為0，而他們的嚙合角與壓力角相等，中心距與為變位前一樣。要求變位的齒輪有齒輪1，齒輪3和齒輪4，其中齒輪1為正變位，齒輪3與4進(jìn)行負(fù)變位。則齒輪1的變位系數(shù)為X1=0.41,齒輪3和齒輪4的變位系數(shù)為=-0.41。計(jì)算得到變位后各齒輪參數(shù)如下表：表4 變位

21、后齒輪各部分的尺寸分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒頂高齒根高齒距齒厚標(biāo)準(zhǔn)中心距 三、消除空回用游絲的設(shè)計(jì)游絲在儀表中的作用主要是通過預(yù)緊力或作用力矩，達(dá)到不論正行程還是反行程齒輪副總是單項(xiàng)齒廓嚙合，消除空行程和傳動(dòng)系統(tǒng)中的摩擦力。壓力表、血壓表中的游絲是利用其反作用力矩，使中心小齒輪和大齒輪保持單向齒廓緊密接觸，來消除中心小齒輪與大齒輪的嚙合間隙及各傳動(dòng)軸孔等結(jié)合處的間隙所引起的示值變動(dòng)性和指針走動(dòng)的不平穩(wěn)性；并使指針能回到零位標(biāo)記內(nèi)。在檢修過程中，我們通過看指針走動(dòng)就可以判斷游絲是否出現(xiàn)故障。例如，百分表游絲未預(yù)緊或預(yù)緊力不夠克服不了傳動(dòng)系統(tǒng)中的摩擦力，齒輪在齒間間隙中游動(dòng)，指針表現(xiàn)出松弛狀

22、態(tài)，可以停留在一定范圍內(nèi)任何位置上，很不穩(wěn)定?？栈?當(dāng)主動(dòng)輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)從動(dòng)輪滯后的一種現(xiàn)象。滯后的轉(zhuǎn)角即空回誤差角。（齒輪空回的主要原因是由于一對(duì)齒輪有側(cè)隙的存在）產(chǎn)生空回誤差的原因：對(duì)于齒輪本身，就是中心距變大，齒厚偏差，基圓偏心和齒形誤差。齒輪裝在軸上時(shí)的偏心，滾動(dòng)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)座圈的徑向偏擺和固定座圈與殼體的配合間隙也會(huì)對(duì)空回產(chǎn)生影響。消除空回誤差的方法有利用彈簧力；固定雙片齒輪；利用接觸游絲（百分表消除側(cè)隙的方法是利用接觸游絲所產(chǎn)生的反力矩，迫使各級(jí)齒輪在傳動(dòng)時(shí)總在固定的齒面嚙合，從而消除了側(cè)隙對(duì)空回的影響）游絲損壞或變形多數(shù)都是由以下原因造成的：一是人為操作原因在維修保養(yǎng)中不小心讓工具觸動(dòng)

23、到游絲，使游絲變形；二是震動(dòng)過大，儀表不小心摔在地上或長期使用在劇烈顫動(dòng)環(huán)境中：三是沖擊力過大。如突然加壓或加力使測(cè)量上限超出最大使用范圍：四是長期使用不保養(yǎng)，游絲太臟產(chǎn)生粘連：五是環(huán)境腐蝕或疲勞使用造成游絲作用力矩消失等。齒輪6游絲圖3游絲的安裝如圖所示，游絲安裝在齒輪6上，用來防止嚙合齒輪的空回。鑒于齒輪6的傳動(dòng)要求，對(duì)其上的游絲的滯后和后效要求較高，這里選擇游絲的寬厚比=10,(為游絲的寬度，為游絲的厚度)。鑒于齒輪6的直徑大小選擇游絲的內(nèi)徑大小=4mm，外徑大小=15mm。游絲的總轉(zhuǎn)角要求大于，其總?cè)?shù)設(shè)為=10。根據(jù)傳動(dòng)力矩大小要求，當(dāng)游絲轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)它的承受力矩M不小于。游絲的總長度L=

24、力矩與轉(zhuǎn)角，游絲寬度b，厚度h的關(guān)系為M=（E為材料的彈性模量，這里游絲的材料用錫銅合金E=），根據(jù)上訴的數(shù)據(jù)可求得 =0.1214mm，=1.214mm。當(dāng)轉(zhuǎn)到最大轉(zhuǎn)角時(shí)即=，游絲所承受的力矩為許用彎曲應(yīng)力，=，為材料的安全系數(shù)，錫銅合金為500600，為510，經(jīng)校核設(shè)計(jì)符合要求。游絲的最終設(shè)計(jì)方案為：材料為錫銅合金內(nèi)徑大小d1=4mm外徑大小d2=15mm總?cè)?shù)n=10厚度h =0.1214mm寬度b =1.214mm總長度L=298mm，考慮到其固定端的長度最終的加工長度為320mm。四、測(cè)力彈簧的設(shè)計(jì)百分表的彈簧為圓柱型拉伸彈簧，彈簧間隙=0。用來固定導(dǎo)桿的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)百分表的設(shè)計(jì)空間

25、大小，彈簧的設(shè)計(jì)選用簧絲的直徑大小為=0.4mm，旋繞比為=7，（，為彈簧的中徑大?。椈稍诎惭b的時(shí)候應(yīng)有初始拉伸位移，綜合表體設(shè)計(jì)的尺寸大小初始值=4mm。根據(jù)測(cè)量范圍的要求，彈簧測(cè)量最大位移為10mm，所以彈簧的最終變形量應(yīng)大于16mm。另外彈簧要有較好的預(yù)緊力，選用彈簧的初始切應(yīng)力。DD圖4 拉伸彈簧示意圖為彈簧的初始拉力，為最終位置的拉力, 變形量，為材料的切變模量，這里的材料選擇60si2Mn代號(hào)的鋼料其值為80000，為彈簧的有效環(huán)數(shù)。由上式數(shù)據(jù)可得=0.9N，=1.4N，=37.58，最終取=40彈簧的最終設(shè)計(jì)為：簧絲的直徑大小為=0.4mm中徑=2.8mm旋繞比為=7有效環(huán)數(shù)

26、=40第五章 齒輪的失效形式和誤差分析一、失效的主要形式由于百分表主要用到了齒輪和齒條，故齒輪傳動(dòng)有可能會(huì)失效。1. 齒輪的折斷：主要發(fā)生在齒根可以通過增大齒根過渡曲線半徑，降低表面粗糙度的值，采用表面強(qiáng)化處理（噴丸和碾壓）可以提高輪齒的抗疲勞折斷能力。2. 齒面的點(diǎn)蝕：發(fā)生在輪齒的工作表面（疲勞點(diǎn)蝕）可以提高齒面硬度和改進(jìn)其粗糙度。齒面的磨損：發(fā)生輪齒的表面可以通過提高齒面硬度，降低齒面粗糙度值，注意潤滑油的清潔和定期更換，采用變位齒輪傳動(dòng)可以減少齒面的磨損3. 齒面的膠合：由于高溫使齒面粘焊從而使工作表面膠合總的來說。應(yīng)選用強(qiáng)度，硬度等綜合性能比較好的材料，性能條件優(yōu)越的齒輪，根據(jù)工作環(huán)境

27、具體選用合適的材料。4. 齒輪常用的熱處理方法：調(diào)質(zhì)、正火、淬火（表面，整體，滲碳）、滲氮和碳氮共滲。二、百分表的誤差分析百分表的誤差來源：齒輪的齒形誤差，回程誤差，齒條相鄰齒距誤差，齒條齒距累積誤差。測(cè)桿齒條段和軸齒輪的磨損是不均勻的，這是影響產(chǎn)生示值誤差的主要原因之一，同時(shí)磨損比較重的是測(cè)桿齒條段和比例齒輪齒面。因此，在消除百分表示值誤差時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行修整測(cè)桿齒條段和比例齒輪的齒形，其修理方法，在測(cè)桿齒條段與比例齒輪嚙合的情況下，加入煤油調(diào)合的氧化鉻進(jìn)行互研，以達(dá)到齒條和比例齒輪的均勻，以消除示值誤差。百分表的示值誤差修理，除了采用上述兩種互研的方法之外，也還可以采用調(diào)整的方法，即調(diào)整比例齒

28、輪與測(cè)桿齒條段嚙合的位置，將比例齒輪旋轉(zhuǎn)方向后與測(cè)桿齒條段嚙合，有時(shí)調(diào)整合適也能消除示值誤差。百分表測(cè)桿齒條，受磨損較重的只是幾個(gè)齒，這是產(chǎn)生嚙合誤差的原因之一，又由于齒形、節(jié)距、跳動(dòng)(由偏心產(chǎn)生)等項(xiàng)誤差，最終反映在測(cè)桿齒條段節(jié)距上和比例齒輪周節(jié)上。為了使百分表示值達(dá)到要求，可以改變比例齒輪與測(cè)桿齒條的嚙合位置，從而減小或消除綜合的嚙合誤差，使達(dá)到示值誤差以內(nèi)的要求。百分表在使用過程中，由于零件間有相互傳動(dòng)，自然要發(fā)生摩擦和磨損，而且在使用時(shí)測(cè)桿齒條段直線位移量不大，甚至只有必個(gè)齒傳動(dòng)，因此，常用的幾個(gè)齒受磨損重些，不常用的齒受磨損輕一些，面造成磨損不均勻。三 百分表的精度分析對(duì)百分表的使用

29、，經(jīng)常都是用于相對(duì)測(cè)量，特別是進(jìn)行形位誤差的測(cè)量時(shí)，都是經(jīng)常使用前兩圈。因此，測(cè)桿齒條常用齒的齒面最容易被磨損，故使齒的節(jié)距增大，它將影響到齒輪節(jié)圓上的嚙合點(diǎn)。如果設(shè)法以零位為原點(diǎn)，將測(cè)桿向上移動(dòng)四個(gè)或三個(gè)齒，并且選取示值最好的位置，可采取提升墊圈的方法，使測(cè)桿升高一小段，以受磨損輕的齒與比例齒輪相嚙合，這樣改變嚙合位置，可以縮小或消除示值誤差。提高百分表式機(jī)械系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的精度是精密儀器設(shè)備質(zhì)量的核心技術(shù)問題。它的基本途徑有減少誤差源和誤差值、誤差補(bǔ)償和采用誤差校正裝備三個(gè)方面。1. 減少誤差源和誤差值（1）減少原理誤差 機(jī)構(gòu)原理誤差是由于設(shè)計(jì)過程中為了簡化系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)，而采用近似原理和機(jī)構(gòu)代替

30、理論上正確的原理和機(jī)構(gòu)所造成的。在原理方案設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量選用符合實(shí)際的理論和公式及理論上正確的機(jī)構(gòu)和參數(shù)。（2）減少誤差源 在系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)中每增加一個(gè)環(huán)節(jié)、零部件，就增加一個(gè)誤差源。為此，特別是設(shè)計(jì)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡量簡化機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和結(jié)構(gòu)，但必須經(jīng)過誤差計(jì)算，其原理誤差只占總誤差很小一部分時(shí)才能采用，并注意同時(shí)采取其他誤差補(bǔ)償措施。（3）減少受力變形誤差 為了避免由于剛度不足而引起的機(jī)構(gòu)尺寸、幾何形狀及相對(duì)位置的改變，除應(yīng)合理地選擇構(gòu)件的截面形狀和尺寸、適當(dāng)采用變截面尺寸構(gòu)件或配置加強(qiáng)筋板外，應(yīng)注意合理地選擇構(gòu)件的支承跨度、改善受力方式和條件。此外，對(duì)重要構(gòu)件，應(yīng)選用力學(xué)性能好，特別是抗拉和

31、剪切彈性模量高的材質(zhì)。并進(jìn)行穩(wěn)定性處理，消除殘余內(nèi)應(yīng)力。（4）減少熱變形誤差 為了減少溫度變化引起的零件尺寸變化、運(yùn)動(dòng)副間隙的改變以及材料彈性模量的改變所造成的誤差，應(yīng)作以下考慮：減少熱傳導(dǎo)的影響。減少熱輻射的影響。減少熱對(duì)流的影響。（5） 減少振動(dòng)引起的誤差 儀器設(shè)備在環(huán)境繞動(dòng)力的作用下的受迫振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡產(chǎn)生的內(nèi)部振源以及機(jī)構(gòu)的沖擊等影響下，都會(huì)使儀器設(shè)備的工作精度受到影響，為并采用撓動(dòng)傳動(dòng)。（6）減少摩擦與磨損引起的誤差 相對(duì)運(yùn)動(dòng)接觸表面的摩擦和磨損時(shí)一個(gè)重要的誤差根源，摩擦不僅直接影響效率和靈敏度，而且容易產(chǎn)生自鎖，特別是當(dāng)摩擦阻力不均勻和低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往產(chǎn)生跳躍和爬行，嚴(yán)重影響運(yùn)動(dòng)

32、精度。相對(duì)運(yùn)動(dòng)接觸表面的磨損，使儀器設(shè)備喪失原始精度，降低使用壽命。為此，設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意采用摩擦因數(shù)小以及耐磨損的配對(duì)材料，適當(dāng)選擇熱處理方法和滿足表面粗糙度的要求。避免接觸面過小，適量潤滑以滾動(dòng)摩擦或流體摩擦代替潤滑摩擦，以及接觸表面進(jìn)行預(yù)壓處理等。（7）合理分配精度 零件的制造精度取決于設(shè)計(jì)要求和加工工藝條件，提高零件的制造精度，減少原始誤差的數(shù)值時(shí)提高儀器設(shè)備精度的根本途徑。但零件的制造精度不能無限的任意提高，它受到工藝裝備條件、工藝水平和生產(chǎn)成本的嚴(yán)格限制。如何在滿足產(chǎn)品功能和性能技術(shù)要求的前提下，合理的經(jīng)濟(jì)地規(guī)定經(jīng)濟(jì)加工精度要求，不僅取決于精度分配的精確性，更取決于精度分配原則的合理

33、性。（8）采用運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)構(gòu) 由于運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)構(gòu)是以理論的最少點(diǎn)接觸形成必要的約束，而理論上的點(diǎn)式不存在尺寸和形狀誤差的，當(dāng)兩構(gòu)件成點(diǎn)接觸時(shí)可以避免尺寸和形狀誤差帶來的影響。這樣不僅提高了精度，而且降低了對(duì)構(gòu)件接觸部位的加工要求，可以獲得較高的經(jīng)濟(jì)加工精度。2. 誤差補(bǔ)償設(shè)計(jì)中為保證儀器設(shè)備的精度，并在此前提下降低零件的加工精度要求，達(dá)到減少或消除誤差影響的措施，統(tǒng)稱為“誤差補(bǔ)償”。誤差補(bǔ)償?shù)姆椒梢詺w納為工藝補(bǔ)償和設(shè)計(jì)補(bǔ)償兩類。（1） 工藝補(bǔ)償 是指零件加工和裝配過程中采取一定的技術(shù)措施，使零件設(shè)計(jì)的性能合乎要求，通常采用：配做、修配、分組選配、零位調(diào)整。（2） 設(shè)計(jì)補(bǔ)償 是指設(shè)計(jì)過程中為消除某些誤差的影響而采取的措施，它是評(píng)價(jià)儀器設(shè)備設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要標(biāo)志。由于零件各原始誤差對(duì)機(jī)構(gòu)精度的影響除誤差值大小外，還受到誤差傳遞系數(shù)的影響，為此，需要從以上兩個(gè)方面及其他綜合措施考慮誤差補(bǔ)償。其中包括誤差值補(bǔ)償、誤差傳遞系數(shù)補(bǔ)償、綜合補(bǔ)償。3. 誤差校正裝置精密儀器設(shè)備的工作精度與基準(zhǔn)元件和傳動(dòng)系統(tǒng)的精度及剛度密切相關(guān)?？刹捎酶鶕?jù)實(shí)測(cè)誤差正負(fù)變化可進(jìn)行反向?qū)崟r(shí)補(bǔ)償?shù)难b置，即誤差校正裝置可使儀器的大部分零部件在符合經(jīng)濟(jì)加工精度