百分表設(shè)計(jì)說明書

-.z.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：測控11-1班學(xué)號：1105010124指導(dǎo)教師：成績：2014年06月04日目錄HYPERLINK第一章緒論1HYPERLINK一、百分表簡介1HYPERLINK二、百分表的組成和構(gòu)造1HYPERLINK三、百分表的工作原理及用途2HYPERLINK四、百分表使用方法2HYPERLINK五、百分表的使用與維護(hù)考前須知3HYPERLINK第二章設(shè)計(jì)任務(wù)書4HYPERLINK一、目的4HYPERLINK二、任務(wù)4HYPERLINK三、設(shè)計(jì)目標(biāo)5HYPERLINK第三章百分表主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案5HYPERLINK一、表體局部5HYPERLINK二、傳動系統(tǒng)6HYPERLINK三、讀數(shù)裝置6HYPERLINK第四章各零件主要參數(shù)計(jì)算7HYPERLINK一、示數(shù)裝置設(shè)計(jì)7HYPERLINK二、傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)8HYPERLINK三、消除空回用游絲的設(shè)計(jì)10HYPERLINK四、測力彈簧的設(shè)計(jì)11HYPERLINK第五章齒輪的失效形式和誤差分析15HYPERLINK一、失效的主要形式15HYPERLINK二、百分表的誤差分析15HYPERLINK三、百分表的精度分析15HYPERLINK設(shè)計(jì)總結(jié)18HYPERLINK致謝18HYPERLINK參考文獻(xiàn)20-.z.第一章緒論一、百分表簡介百分表的英文名稱是DialIndicators，是由美國的B·C。艾姆斯于1890年制成的，百分表通常由測頭、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，將測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，主要用于測量制件的尺寸和形狀、位置誤差以及小位移的長度測量等。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0.01毫米。假設(shè)在圓表盤上印制有200個(gè)或100個(gè)等分刻度，則每一分度值為0.001毫米或0.002毫米，這種測量工具即稱為千分表。改變測頭形狀并配以相應(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，它們的測頭可在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動，能適應(yīng)不同方向的測量，構(gòu)造緊湊。它們適用于測量普通百分表難以測量的外圓、小孔和溝槽等的形狀和位置誤差。百分表的構(gòu)造較簡單，易于制造和維修，由于它的傳動機(jī)構(gòu)是齒輪系，故外廓尺寸小、重量輕、傳動機(jī)構(gòu)惰性小、傳動比擬大、可采用圓周刻度，并且有較大的測量范圍，不僅能作比擬測量，也能作絕對測量。由于上述一些優(yōu)點(diǎn)，百分表在工廠中應(yīng)用極廣。它的缺點(diǎn)是回程誤差較大，精度提高受到本身構(gòu)造的限制，不易做精度很高的測量工作。百分表是利用精細(xì)齒條齒輪機(jī)構(gòu)制成的表式通用長度測量工具，百分表是利用齒條齒輪或杠桿齒輪傳動,將測桿的直線位移變?yōu)橹羔樀慕俏灰频挠?jì)量器具。百分表是齒輪傳動式測微量具.由于它的外形與鐘表相似,又稱為鐘表式百分表。二、百分表的組成和構(gòu)造百分表通常由測頭、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：表體局部、傳動系統(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)局部〕，并乘以0.01，然后兩者相加，即得到所測量的數(shù)值。百分表的構(gòu)造較簡單,傳動機(jī)構(gòu)是齒輪系,外廓尺寸小,重量輕,傳動機(jī)構(gòu)惰性小,傳動比擬大,可采用圓周刻度,并且有較大的測量范圍,不僅能作比擬測量,也能作絕對測量。三、百分表的工作原理及用途傳動原理：百分表的工作原理是將被測尺寸引起的測桿微小直線移動,經(jīng)過齒輪傳動放大,變?yōu)橹赣?jì)在刻度盤上的轉(zhuǎn)動,從而讀出被測尺寸的大小。百分表的讀數(shù)準(zhǔn)確度為0.01mm。百分表的構(gòu)造原理如圖3所示。當(dāng)測量桿1向上或向下移動1mm時(shí)，通過齒輪傳動系統(tǒng)帶動大指針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lrnm。測量時(shí)指針讀數(shù)的變動量即為尺寸變化量?？潭缺P可以轉(zhuǎn)動，以便測量時(shí)大指針對準(zhǔn)零刻線。如下圖外界微小位移通過測桿1傳遞給齒輪2，齒輪2與齒輪3同軸且相連為一體，它們有一樣的角速度，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，帶動大指針5的轉(zhuǎn)動；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)測量的要求，導(dǎo)桿每轉(zhuǎn)動1mm大指針轉(zhuǎn)動一周，小指針轉(zhuǎn)動周。用途：主要用于測量制件的直線度、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、對稱度和位置度等位置誤差。分度值為0.01mm,測量范圍為0-3、0-5、0-10mm。機(jī)械百分表是齒輪傳動式測微量具，測量范圍0-10mm〔或0-5mm〕。它不僅能作比擬測量，也能做絕對測量。圖1傳動構(gòu)造圖圖中：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，檢查測量桿活動的靈活性。即輕輕推動測量桿時(shí)，測量桿在套筒內(nèi)的移動要靈活，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.測量時(shí)，不要使測量桿的行程超過它的測量范圍，不要使表頭突然撞到工件上，也不要用百分表測量外表粗糙度或有顯著凹凸不平的工作。測量桿必須垂直于被測量外表，即使測量桿的軸線與被測量尺寸的方向一致，否則將使測量桿活動不靈活或使測量結(jié)果不準(zhǔn)確。

4.測量平面時(shí)，百分表的測量桿要與平面垂直，測量圓柱形工件時(shí)，測量桿要與工件的中心線垂直，否則，將使測量桿活動不靈或測量結(jié)果不準(zhǔn)確。

5.為方便讀數(shù)，在測量前一般都讓大指針指到刻度盤的零位。

6、用百分表校正或測量零件時(shí)，該當(dāng)使測量桿有一定的初始測力。即在測量頭與零件外表接觸時(shí)，測量桿應(yīng)有0.3～1mm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)動表圈，使表盤的零位刻線對準(zhǔn)指針。悄悄地拉入手提測量桿的圓頭，拉起和抓緊幾次，反省指針?biāo)傅牧阄挥袩o改動。當(dāng)指針的零位波動后，再開端測量或校正零件的任務(wù)。假設(shè)是校正零件，此時(shí)開端改動零件的絕對地位，讀出指針的偏擺值，就是零件裝置的偏向數(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)局部〕，并乘以0.01，然后兩者相加，即得到所測量的數(shù)值。五、百分表的使用與維護(hù)考前須知1．百分表是比擬精細(xì)的測量工具，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)厲防止水、油和灰塵滲入表內(nèi)，測量桿上也不要加油，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.為保證測量準(zhǔn)確，在測量時(shí)應(yīng)使測桿垂直被測外表，在測圓柱形工件時(shí)應(yīng)使測桿與工件直徑方向一致。7.使用時(shí)要輕拿輕放，不要過多撥動測頭，以免加速表內(nèi)零件的磨損，尤其是不要使測量桿移動距離太大，即不要超出表的測量范圍，否則會擠斷表內(nèi)零件。8.對于毛壞或有顯著凸凹外表的工件，不應(yīng)用百分表進(jìn)展測量，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"精細(xì)機(jī)械設(shè)計(jì)"課的重要組成局部，是打好技術(shù)根底和進(jìn)展技能訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)。其目的是：〔1〕穩(wěn)固"精細(xì)機(jī)械設(shè)計(jì)"課程所學(xué)內(nèi)容，綜合運(yùn)用所學(xué)課程的知識進(jìn)展設(shè)計(jì)，培養(yǎng)分析和解決實(shí)際工程問題的能力；〔2〕學(xué)習(xí)儀器構(gòu)造設(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)大知識范圍，學(xué)會運(yùn)用各類技術(shù)資料，包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、手冊等。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、精細(xì)機(jī)械設(shè)計(jì)根底和其他選修課程的知識和操作技能，進(jìn)展儀器儀表構(gòu)造設(shè)計(jì)及繪圖，以進(jìn)一步穩(wěn)固、加深和拓寬所學(xué)知識。通過課程實(shí)踐，使學(xué)生逐步學(xué)會運(yùn)用CAD快捷準(zhǔn)確地繪制儀器儀表構(gòu)造設(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。通過零件圖、裝配圖等的繪制，進(jìn)一步穩(wěn)固所學(xué)的知識，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)打下良好的根底，也為在今后的工作中應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪圖作根本技能的訓(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)用前期根底知識進(jìn)展儀器儀表的拆裝、構(gòu)造分析、設(shè)計(jì)計(jì)算及繪圖的過程，實(shí)踐過程中涉及的構(gòu)造設(shè)計(jì)程序并不是一成不變的，儀器儀表構(gòu)造設(shè)計(jì)的方案分析、設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖有時(shí)會交替進(jìn)展。*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)的開展，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)但凡形成標(biāo)準(zhǔn)的，注意首先選用。二、任務(wù)設(shè)計(jì)一種機(jī)械式百分表，在分析樣圖和參考圖的根底上，進(jìn)展構(gòu)造方案的比擬和選擇。包括示數(shù)裝置、傳動系統(tǒng)、消除空回裝置、產(chǎn)生測力裝置、導(dǎo)軌、支承、限動器和聯(lián)接等。然后進(jìn)展總體布局、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：百分表的測量范圍為0～5毫米或0～10毫米；分度值為0.01毫米。量桿行程至少應(yīng)超過工作行程0.5毫米。百分表的外殼直徑不大于60毫米，裝卡局部直徑為，裝卡局部長度16毫米。百分表的測量力在0.49至1.47之間，同一點(diǎn)正反向測量力之差不大于0.45。本表為一級精度百分表，其示值誤差、回程誤差和示值變化要求如下：全量程示值無誤差不大于0.020毫米；任意一毫米示值誤差不大于0.009毫米；空回誤差不大于0.005毫米；示值變化不大于0.003毫米。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：總裝配圖一張〔一號圖紙〕零件圖1～2張〔四號圖紙〕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、表體局部表體局部包括圓表盤、測頭和量桿。表盤尺寸要直徑小于等于60毫米。測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)動但不能左右轉(zhuǎn)動。二、傳動系統(tǒng)傳動系統(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。齒條可以使直線位移轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)動，齒條做直線運(yùn)動且其齒廓上各點(diǎn)的速度大小和方向都一致，齒條帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，然后在通過其他齒輪的放大帶動大小指針的轉(zhuǎn)動〔大小指針由于傳動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)主動輪反向轉(zhuǎn)動時(shí)從動輪滯后產(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，不讓其上下移動和擺動，然后讓工件在其下面貼住測頭，然后緩慢移動，邊移動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10圈小表盤指針轉(zhuǎn)動一圈。這樣可以通過百分表的表盤讀數(shù)可以知道測桿的移動距離，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2百分表構(gòu)造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)裝置的構(gòu)造和尺寸。按照分度值大小，決定標(biāo)線尺寸，計(jì)算指針長度。大刻度盤參數(shù)如下:表1大刻度盤參數(shù)工程依據(jù)及計(jì)算公式結(jié)果外徑構(gòu)造要求小于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指針長度25mm25mm小刻度盤參數(shù)如下：表2小刻度盤參數(shù)工程依據(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、傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)確定百分表的傳動系數(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1mm所走的齒數(shù)。齒輪Z2每個(gè)齒相對的弧度為2π/Z2，故此時(shí)1/P個(gè)齒轉(zhuǎn)過的弧度為2π/Z2×〔1/P〕。這個(gè)弧度乘上連軸大齒輪Z3與中心小齒輪Z4的傳動比，就是Z4轉(zhuǎn)過的弧度。根據(jù)齒條移動1mm，指針轉(zhuǎn)一圈的設(shè)計(jì)要求可知，這個(gè)弧度應(yīng)為2π，因此有傳動系數(shù)：即：式中：——測桿的最大位移〔表的最大量程〕——對應(yīng)測桿位移的齒輪1轉(zhuǎn)角——對應(yīng)測桿位移的齒輪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=3~10m〕，則各齒輪的參數(shù)如下表：表3齒輪各局部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)，刀具的齒頂會把齒輪的齒根的漸開線齒廓切去一局部，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，精細(xì)儀器除了滿足要求同時(shí)還要盡量減少齒輪的尺寸和重量。因?yàn)?，模?shù)與強(qiáng)度有關(guān)，一般不允許改動，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)：百分表的傳動系統(tǒng)屬于精細(xì)示數(shù)傳動，齒輪的根切影響傳動精度。故當(dāng)小齒輪小于17齒時(shí)進(jìn)展正變位，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)展負(fù)變位。則齒輪1的變位系數(shù)為*1=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變位后齒輪各局部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，到達(dá)不管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嚴(yán)密接觸，來消除中心小齒輪與大齒輪的嚙合間隙及各傳動軸孔等結(jié)合處的間隙所引起的示值變動性和指針走動的不平穩(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．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．克制不了傳動系統(tǒng)中的摩擦力，齒輪在齒間間隙中游動，指針表現(xiàn)出松弛狀態(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)主動輪反向轉(zhuǎn)動時(shí)從動輪滯后的一種現(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齒輪有側(cè)隙的存在〕產(chǎn)生空回誤差的原因：對于齒輪本身，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，滾動軸承轉(zhuǎn)動座圈的徑向偏擺和固定座圈與殼體的配合間隙也會對空回產(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，迫使各級齒輪在傳動時(shí)總在固定的齒面嚙合，從而消除了側(cè)隙對空回的影響〕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．不小心讓工具觸動到游絲，使游絲變形；二是震動過大，儀表不小心摔在地上或長期使用在劇烈顫抖環(huán)境中：三是沖擊力過大。如突然加壓或加力．使測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齒輪6游絲游絲圖3游絲的安裝如下圖，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的傳動要求，對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)傳動力矩大小要求，當(dāng)游絲轉(zhuǎn)動時(shí)它的承受力矩M不小于。游絲的總長度L=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，[]=，為材料的平安系數(shù)，錫銅合金[]為500~600，為5~10，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，根據(jù)百分表的設(shè)計(jì)空間大小，彈簧的設(shè)計(jì)選用簧絲的直徑大小為=0.4mm，旋繞比為=7，〔，為彈簧的中徑大小〕。彈簧在安裝的時(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)測量范圍的要求，彈簧測量最大位移為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。DDDD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)=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，故齒輪傳動有可能會失效。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，降低外表粗糙度的值，采用外表強(qiáng)化處理〔噴丸和碾壓〕可以提高輪齒的抗疲勞折斷能力。齒面的點(diǎn)蝕：發(fā)生在輪齒的工作外表〔疲勞點(diǎn)蝕〕可以提高齒面硬度和改良其粗糙度。齒面的磨損：發(fā)生輪齒的外表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，采用變位齒輪傳動可以減少齒面的磨損齒面的膠合：由于高溫使齒面粘焊從而使工作外表膠合總的來說。應(yīng)選用強(qiáng)度，硬度等綜合性能比擬好的材料，性能條件優(yōu)越的齒輪，根據(jù)工作環(huán)境具體選用適宜的材料。齒輪常用的熱處理方法：調(diào)質(zhì)、正火、淬火〔外表，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)磨損比擬重的是測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)展修整測桿齒條段和比例齒輪的齒形，其修理方法，在測桿齒條段與比例齒輪嚙合的情況下，參加煤油調(diào)合的氧化鉻進(jìn)展互研，以到達(dá)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)整比例齒輪與測桿齒條段嚙合的位置，將比例齒輪旋轉(zhuǎn)方向后與測桿齒條段嚙合，有時(shí)調(diào)整適宜也能消除示值誤差。百分表測桿齒條，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(由偏心產(chǎn)生)等項(xiàng)誤差，最終反映在測桿齒條段節(jié)距上和比例齒輪周節(jié)上。為了使百分表示值到達(dá)要求，可以改變比例齒輪與測桿齒條的嚙合位置，從而減小或消除綜合的嚙合誤差，使到達(dá)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，自然要發(fā)生摩擦和磨損，而且在使用時(shí)測桿齒條段直線位移量不大，甚至只有必個(gè)齒傳動，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百分表的使用，經(jīng)常都是用于相對測量，特別是進(jìn)展形位誤差的測量時(shí)，都是經(jīng)常使用前兩圈。因此，測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)，將測桿向上移動四個(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)與構(gòu)造的精度是精細(xì)儀器設(shè)備質(zhì)量的核心技術(shù)問題。它的根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。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)和構(gòu)造，而采用近似原理和機(jī)構(gòu)代替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)?！?〕減少誤差源在系統(tǒng)和構(gòu)造中每增加一個(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)動系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡量簡化機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律和構(gòu)造，但必須經(jīng)過誤差計(jì)算，其原理誤差只占總誤差很小一局部時(shí)才能采用，并注意同時(shí)采取其他誤差補(bǔ)償措施?！?〕減少受力變形誤差為了防止由于剛度缺乏而引起的機(jī)構(gòu)尺寸、幾何形狀及相對位置的改變，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，對重要構(gòu)件，應(yīng)選用力學(xué)性能好，特別是抗拉和剪切彈性模量高的材質(zhì)。并進(jìn)展穩(wěn)定性處理，消除剩余內(nèi)應(yīng)力?！?〕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：①減少熱傳導(dǎo)的影響。②減少熱輻射的影響。③減少熱對流的影響?！?〕減少振動引起的誤差儀器設(shè)備在環(huán)境繞動力的作用下的受迫振動和轉(zhuǎn)動不平衡產(chǎn)生的內(nèi)部振源以及機(jī)構(gòu)的沖擊等影響下，都會使儀器設(shè)備的工作精度受到影響，為并采用撓動傳動。〔6〕減少摩擦與磨損引起的誤差相對運(yùn)動接觸外表的摩擦和磨損時(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)動時(shí)，往往產(chǎn)生跳躍和爬行，嚴(yán)重影響運(yùn)動精度。相對運(yùn)動接觸外表的磨損，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材料，適中選擇熱處理方法和滿足外表粗糙度的要求。防止接觸面過小，適量潤滑以滾動摩擦或流體摩擦代替潤滑摩擦，以及接觸外表進(jìn)展預(yù)壓處理等?！?〕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)本錢的嚴(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準(zhǔn)確性，更取決于精度分配原則的合理性?！?〕采用運(yùn)動學(xué)構(gòu)造由于運(yùn)動學(xué)構(gòu)造是以理論的最少點(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)可以防止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。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，到達(dá)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。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)的性能符合要求，通常采用：配做、修配、分組選配、零位調(diào)整。設(shè)計(jì)補(bǔ)償是指設(shè)計(jì)過程中為消除*些誤差的影響而采取的措施，它是評價(jià)儀器設(shè)備設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要標(biāo)志。由