精密機(jī)械設(shè)計(jì)百分表設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、精密機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)精密機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)測(cè)控技術(shù)與儀器系2012.9設(shè)計(jì)題目：06mm百分表的設(shè)計(jì)學(xué) 院： 工業(yè)制造學(xué)院專業(yè)班級(jí)： 測(cè)控技術(shù)與儀器2010級(jí)1班姓 名： 羅然富學(xué) 號(hào)： 201010114123指導(dǎo)教師： 喬水明日 期： 2012.9任務(wù)書(shū)1 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)，培養(yǎng)分析和解決實(shí)際工程問(wèn)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(shù)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)、

2、手冊(cè)等。2 任務(wù)設(shè)計(jì)一種鐘式百分表，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)裝置、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(xiě)說(shuō)明書(shū)。3 要求工作量（1）設(shè)計(jì)裝配圖一張（1#），按照裝配圖要求標(biāo)出必要的尺寸要求和技術(shù)要求，列出零件的明細(xì)表；（2）零件圖2張；（3）說(shuō)明書(shū)一份（1520頁(yè)）。4 時(shí)間安排（1）總學(xué)時(shí)約80學(xué)時(shí)，分配如下：（2）分析樣圖（樣機(jī)），比較方案：2學(xué)時(shí)；（3）計(jì)算與繪制草圖：36學(xué)時(shí)；（4）繪制正式裝配圖：16學(xué)時(shí)；（5）繪制零件圖：8學(xué)時(shí)；（6）書(shū)寫(xiě)說(shuō)明書(shū)及答辯準(zhǔn)備：10學(xué)時(shí)；

3、（7）答辯：8學(xué)時(shí)。摘要百分表的英文名稱是Dial Indicators ，是由美國(guó)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(pán)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(zhǎng)度測(cè)量等。百分表的圓表盤(pán)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(pán)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(cè)量工具即稱為千分表1。改變測(cè)頭形狀并配以相應(yīng)的支架，可

4、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(jiǎn)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。百分表按外形大小分為

5、普通型、小型及小型端面百分表三種。測(cè)量范圍有02、03、05、和010毫米。在特殊情況下，測(cè)量范圍還有020和030毫米兩種。精度分為0、1、2級(jí)。而本次設(shè)計(jì)采用06毫米的測(cè)量范圍。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。目錄1 設(shè)計(jì)方案的確定 41.1部件設(shè)計(jì) 41.1.1示數(shù)裝置設(shè)計(jì) 4 1.1.2傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 41.1.3 消除空回游絲的設(shè)計(jì) 61.1.4 測(cè)力彈簧的設(shè)計(jì) 7 1.2各部件裝配設(shè)計(jì) 9 1.2.1表體部分的設(shè)計(jì) 9 1.2.2傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 1.2.3讀數(shù)裝置部分的設(shè)計(jì) 91.3百分表各種裝置的設(shè)計(jì)101.3.1側(cè)向?qū)蜓b置 101.3.2測(cè)力裝

6、置 101.3.3夾持裝置 101.3.4游絲和補(bǔ)償齒輪 101.3.5調(diào)整零位裝置 102百分表測(cè)量的誤差和精度分析112,1誤差分析112.2精度分析112.2.1：減少誤差源和誤差值122.2.2：誤差補(bǔ)償132.2.3誤差校正裝置 132.3百分表的靈敏度分析133 總結(jié) 154 致謝 16參考文獻(xiàn)171設(shè)計(jì)方案的確定1.1部件設(shè)計(jì)1.1.1示數(shù)裝置設(shè)計(jì)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(zhǎng)度。計(jì)算過(guò)程如下：因百分表的外直徑為60毫米左右，又百分表的分度值0.01毫米，故取大指針長(zhǎng)度為L(zhǎng)28毫米。標(biāo)線所在的分度盤(pán)

7、取26毫米，又百分表盤(pán)上有100個(gè)刻度，則標(biāo)線間隔為2L1001.76毫米。1.1.2傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)A：確定齒輪、齒條模數(shù)和齒數(shù)圖3.1 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖1 : 導(dǎo)桿 2 ：比例齒輪 3 ：聯(lián)軸齒輪 4 ：中心齒輪5 ：大指針 6 ：補(bǔ)償齒輪 7 ：小指針按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，取齒頂高系數(shù) =1，小模數(shù)齒輪徑向間隙系數(shù)c*=0.35,分度圓上齒廓的壓力角 =20°。設(shè)齒條的節(jié)距為p，則齒條移動(dòng)1毫米所走過(guò)的齒數(shù)等于Z=1/p 。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(guò)的弧度為2/ Z2 × (1/p) 。這個(gè)弧度乘上聯(lián)軸大齒輪Z3與中心小齒輪 Z4 的傳動(dòng)比，就是

8、Z4 轉(zhuǎn)過(guò)的弧度。根據(jù)齒條移動(dòng)一毫米，指針轉(zhuǎn)一圈的設(shè)計(jì)要求知，這個(gè)弧度應(yīng)為2，因此 =2 (3-1) 又根據(jù)p=m，故有 m=(Z3/Z4) (3-2)由于齒輪模數(shù)國(guó)家已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，又在設(shè)計(jì)中避免使用變位齒輪（齒數(shù)大于17），此外，應(yīng)使得Z3/Z4為非偶數(shù)，以避免齒輪在壞點(diǎn)的情況下在一處重復(fù)降低精度。所以設(shè)置Z3/Z4=9，若取Z2=19代入式（3-2）中計(jì)算后m=0.15078.非常接近標(biāo)準(zhǔn)值0.15.反算使得m=0.15，Z2=19，代入式（3-2）中，得Z3/Z4=8.953，符合之前推算。為減少刀具數(shù)量， Z6、Z3的模數(shù)一般也與Z2相同。根據(jù)連軸大齒輪Z3和中心小齒輪Z4的傳動(dòng)比來(lái)設(shè)計(jì)

9、 Z4 、Z3 的值：本著精確與易于加工的原則，經(jīng)過(guò)了多次嘗試后最后取得，Z4=20，Z6=Z3=179。因17920=8.95 8.953，故結(jié)果還是比較準(zhǔn)確的。因百分表的測(cè)量范圍為06毫米。故令齒條的長(zhǎng)度為L(zhǎng)max=6毫米，因Lmax=p×Z=mz，則齒條齒數(shù)Z=Lmax/（m）=13.綜上所述，各齒輪的齒數(shù)和模數(shù)分別為，Z4=20，Z2=19，Z3=179，Z6=179，m=0.15，Z=13。B：下面進(jìn)行小分度盤(pán)的設(shè)計(jì)，因該百分表的分度表測(cè)量范圍為06毫米，即在測(cè)桿最大位移6mm處，大分度盤(pán)轉(zhuǎn)6圈，小分度盤(pán)轉(zhuǎn)6個(gè)刻度，由于Z3/Z4=8.953，設(shè)計(jì)小刻度盤(pán)時(shí)選擇把小刻度盤(pán)總

10、刻度盤(pán)分為9等份，即刻度間隔為40度，這是因?yàn)闇y(cè)桿總長(zhǎng)度一般會(huì)大于6mm，所以沒(méi)把2圓周分成6份。C： 齒輪各部分尺寸計(jì)算：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），然后結(jié)合結(jié)構(gòu)草圖定出齒輪中心的坐標(biāo)尺寸。齒輪各部分的尺寸見(jiàn)表3-2：表3-2：齒輪各部分的尺寸分度圓直徑did4=mZ4=0.15×20=3d2=mZ2=0.15×19=2.85d3=mZ3=0.15×179=26.85d6=mZ6=0.15×179=26.85齒頂圓直徑daida4=(Z4+2 )m=(20+2

11、5;1)×0.15=3.3da2=(Z2+2 )m=(19+2×1)×0.15=3.15da3=(Z3+2 )m=(179+2×1)×0.15=27.15da6=(Z6+2 )m=(179+2×1)×0.15=27.15齒根圓直徑dfidf4=(Z4-2 -2c*)m=(20-2×1-2×0.35)×0.15=2.595df2=(Z2-2 -2c*)m=(19-2×1-2×0.35)×0.15=2.445df3=(Z3-2 -2c*)m=(179-2×1-

12、2×0.35)×0.15=26.445df6=(Z6-2 -2c*)m=(179-2×1-2×0.35)×0.15=26.445齒頂高h(yuǎn)aha= m=1×0.15=0.15齒根高h(yuǎn)fhf=( +c*)m=(1+0.35)×0.15=0.2025全齒高h(yuǎn)h=ha+hf=0.15+0.2025=0.3525齒距pp= m=0.15 0.471 齒厚ss=m/2=0.15/20.236 齒槽寬ee= m/2=0.15/20.236 頂隙cc=c*m=0.35×0.15=0.05251.1.3消除空回游絲的設(shè)計(jì)A：計(jì)算游絲

13、的最小力矩：在裝配時(shí)，游絲應(yīng)有一定變形角（通常取/2）以獲得一最小力矩 Mmin ，它能保證能克服軸與齒輪的摩擦力矩單面嚙合?？砂聪率接?jì)算： Mmin=（36）Mf (3-3)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn): Mf9.3×10-3Nmm 則：Mmin（27.955.8）×10-3  B：計(jì)算游絲的最大力矩 根據(jù)傳動(dòng)關(guān)系求出游絲的總轉(zhuǎn)角 ，由： (3-4)可求出Mmax= =0.133。式中為保證有較好的結(jié)構(gòu)力封閉，取游絲在開(kāi)始的2 轉(zhuǎn)角內(nèi)所產(chǎn)生的力矩Mmin=5.0×10-2MPa；C：計(jì)算游絲的結(jié)構(gòu)參數(shù)根據(jù)游絲的安裝空間，選定外徑D1=20mm，內(nèi)徑D2=20mm，

14、n=10故游絲的長(zhǎng)度為： (3-5)取游絲材料為錫青銅，查表得E=1.2×105MPa，由于接觸對(duì)游絲彈性滯后和彈性后效沒(méi)有嚴(yán)格要求，選取寬厚比 =5游絲的厚度為：h=0.12 (3-6) 計(jì)算游絲寬度b： b=5h=0.6mm (3-7)D：校核游絲最大應(yīng)力 查表得強(qiáng)度極限 =500-600MPa，取為500MPa；選取S=3 (3-8) =6Mbh*h=6×0.1330.6×0.0144=92.36MPa由于92.36MPa< ，故強(qiáng)度滿足要求。1.1.4測(cè)力彈簧的設(shè)計(jì)A：根據(jù)任務(wù)書(shū)技術(shù)要求確定工作載荷F1，F(xiàn)2。技術(shù)要求規(guī)定測(cè)力在0.5N之間。為克服機(jī)

15、構(gòu)內(nèi)部摩檫，應(yīng)選一大于0.5N的力作為F1。技術(shù)要求規(guī)定測(cè)力變化不大于0.5N，即F2-F1<0.5N，由此可選F2。由F1、F2可求出 、 。                  (39) 取F1為0.8N，F(xiàn)2 為1.2N，由F1、F2可求出 , 、 分別為20，30。（注： 、 為彈簧的撓度）B：根據(jù)草圖空間大小選取適當(dāng)中徑D2為3.6mm。C：選定適當(dāng)彈簧材料為錫青銅后，假設(shè)幾種簧絲直徑d=0.4mm，驗(yàn)算滿足公式： (3-

16、10)式中k=1/ =0.0333 、F=1.2N 、C=D2/d=12則可以計(jì)算出 =13.57MPa。 由手冊(cè)可知拉伸彈簧3類青銅線的許用切應(yīng)力 =0.32 ；而 抗拉強(qiáng)度也可用手冊(cè)查出當(dāng)材料為錫青銅線直徑為0.2mm時(shí)為784MPa， =250.8MPa，所選用的直徑尺寸滿足強(qiáng)度要求7。D：計(jì)算彈簧有效圈數(shù)： = 67.8 (3-11)由n可計(jì)算出彈簧自由長(zhǎng)度H0，安裝時(shí)彈簧長(zhǎng)既為H0+ 。G為切變模量可查得為40000N/mm2，2=30mm，F(xiàn)2=1.2N，C=D2/d=9mm，d=0.4mm 可求出n=67.8，取整為68E:彈簧展開(kāi)長(zhǎng)L=（n+2）D2+掛鉤長(zhǎng)度=811mm1.2

17、各部件裝配設(shè)計(jì)百分表主要由3個(gè)部件組成：表體部分、傳動(dòng)系統(tǒng)、讀數(shù)裝置部分。示意圖為所作裝配圖。下面介紹對(duì)各部分的構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)1.2.1表體部分的設(shè)計(jì)第一個(gè)部件是表體部分。在表體的上端壓配上套筒，下端壓配下套筒。測(cè)桿可在銅套和中上下滑動(dòng)。擋帽用螺紋裝在測(cè)桿的上端，起限位作用，也可在測(cè)量時(shí)用來(lái)提起測(cè)桿。測(cè)頭用螺紋裝在測(cè)桿的下端。擋塊用螺釘固定在測(cè)桿上，用來(lái)限制測(cè)桿的行程。導(dǎo)桿用來(lái)導(dǎo)向和防止測(cè)桿轉(zhuǎn)動(dòng)，它的一端以螺紋和測(cè)桿相連，另一端在導(dǎo)槽塊的槽中滑動(dòng)。拉力彈簧拉測(cè)桿向下產(chǎn)生測(cè)力，它的兩端分別掛在導(dǎo)桿和螺釘上。1.2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第二個(gè)部件是傳動(dòng)系統(tǒng)。軸承座用螺釘和銷釘固定在圓座板上，軸承版用三

18、只螺釘固定在圓座板上的立柱上。齒輪裝在圓座板和軸承座之間。游絲一端用銷子固定在齒輪的軸上，另一端用銷子固定在圓座板的立柱上。小刻度盤(pán)用兩只銷子固定在圓座板上，短指針固定在齒輪的軸上。長(zhǎng)指針與指針套壓配，指針套裝在齒輪的軸上。1.2.3 讀數(shù)裝置部分的設(shè)計(jì)第三個(gè)部件是讀數(shù)裝置部分，表蒙用彈簧漲圈固定在表圈中，刻度盤(pán)嵌在表圈內(nèi)。裝配第一個(gè)部件和第二個(gè)部件時(shí)，先將測(cè)桿上的齒條與齒輪嚙合好，然后用三只螺釘將這兩個(gè)部件固緊。第三個(gè)部件是利用圓座板上的兩只片狀銷子插入表圈的環(huán)形槽中，從而使第二、第三兩個(gè)部件結(jié)合在一起。片狀銷子用螺釘固定在座板上?？潭缺P(pán)與圓座板之間有一個(gè)環(huán)形片簧，用以避免表圈晃動(dòng)，并使刻度

19、盤(pán)與表緊密貼合，在表圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)刻度盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，以便調(diào)整百分表零位。百分表后蓋是用三只螺釘固定在表體上。與游絲配合使用的齒輪叫做補(bǔ)償齒輪。百分表的齒輪般制成壓力角為20°的漸開(kāi)線齒形。1.3百分表各種裝置的設(shè)計(jì)1.3.1側(cè)向?qū)蜓b置導(dǎo)桿伸進(jìn)導(dǎo)槽內(nèi)的一端做成球形，導(dǎo)槽塊可以拆卸，因而修理時(shí)容易使導(dǎo)槽與導(dǎo)桿得到良好的配合。導(dǎo)桿的另一端做成螺紋與測(cè)桿上的螺紋孔配合而固定，這樣，導(dǎo)向裝置就能做到方便拆卸和修理。此外，導(dǎo)向裝置也間接構(gòu)成了行程限制器的作用。1.3.2測(cè)力裝置本設(shè)計(jì)利用一只拉簧產(chǎn)生測(cè)力，這種裝置能使測(cè)頭時(shí)刻緊挨所測(cè)物件表面，但其0.5-1.5N的拉力又不會(huì)損壞百分表側(cè)頭，在設(shè)計(jì)中

20、使拉簧一端固定在測(cè)桿上，另一端固定于表體并靠近于測(cè)桿中心線，這樣設(shè)計(jì)是避免拉簧工作時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的橫向分力，導(dǎo)致測(cè)桿與表體磨損。1.3.3夾持裝置此次所設(shè)計(jì)的百分表采用下套筒作為工作時(shí)的夾持器，下套筒與表體構(gòu)成固定配合，而與測(cè)桿成間隙配合，這種設(shè)計(jì)使得測(cè)桿工作中穩(wěn)定的在軸向運(yùn)動(dòng)，盡量減少了其在橫向的擾動(dòng)。1.3.4游絲和補(bǔ)償齒輪 在齒輪傳動(dòng)中，由于嚙合齒之間存在間隙而產(chǎn)生空行程。游絲和補(bǔ)償齒輪的作用就是消除空行程。游絲固定在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的最后一級(jí)，即補(bǔ)償齒輪上，它的扭力通過(guò)補(bǔ)償齒輪傳遞給齒輪副，使嚙合齒不論在正向和反向行程中，均單向齒廓接觸。補(bǔ)償齒輪不起傳動(dòng)和放大作用，對(duì)百分表示值也沒(méi)有什么影響。本文

21、要設(shè)計(jì)的百分表采用圓餅式游絲，非重迭式補(bǔ)償齒輪結(jié)構(gòu)，游絲尺寸在之前已經(jīng)計(jì)算出。1.3.5調(diào)整零位裝置 表圈一般可在表體上回轉(zhuǎn)，借以轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤(pán)，調(diào)整零位。本文所設(shè)計(jì)的百分表就是基于這種原理來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)零的。2 百分表測(cè)量的誤差及精度分析2.1 誤差分析測(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

22、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(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(guò)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

23、損不均勻。如果百分表在使用中，有的鏍釘松了影響零件傳動(dòng)或位移，圓座板三個(gè)堅(jiān)固鏍釘松緊不均勻影響圓座板平行，指針安裝的不牢影響顯示準(zhǔn)確，齒輪偏心引起一部分齒嚙合間隙大和另一部分嚙合間隙小，軸與孔配合表面被磨損了影響到軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)，游絲稀密等都將直接影響示值變化和示值誤差8。2.2 精度分析對(duì)百分表的使用，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

24、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(wèn)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。2.2.1：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(guò)程中為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)，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)。 （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(jiǎn)化機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和結(jié)構(gòu)，但必須經(jīng)過(guò)誤差計(jì)算，其原理誤差只占總誤差很小

25、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)

26、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)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(guò)小，適量潤(rùn)滑以滾動(dòng)摩擦或流體摩擦代替潤(rùn)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

27、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(wú)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(lái)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。2.2.2：誤差補(bǔ)償設(shè)計(jì)中為保

28、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(guò)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(guò)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。2.2.3：誤差校正裝置精密儀器設(shè)備的工

29、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)。可采用根據(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)加工精度的條件下，有效地提高儀器設(shè)備的工作精度并保持其良好的穩(wěn)定性，從而取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果9。2.3 百分表的靈敏度分析影響靈敏度的因素主要有下列三個(gè)方面：（1）測(cè)力變化對(duì)靈敏度的影響 在測(cè)量工作中，接觸式測(cè)量是最基本的方式。它的特點(diǎn)是量具的測(cè)頭以恒定的測(cè)量力作用于被測(cè)工作表面上。但是，這是不容易辦到的。對(duì)于百分表來(lái)講，測(cè)桿處于不同位置時(shí)，測(cè)力彈簧和游絲的作用力則隨之變化。同時(shí)由于測(cè)量系統(tǒng)中各零件都有一定的重量，以及傳動(dòng)系統(tǒng)中的摩擦力，所以隨著測(cè)

30、桿的移動(dòng)和移動(dòng)方向的變化，測(cè)力也跟著變化。在連續(xù)測(cè)量中，當(dāng)被測(cè)尺寸變大時(shí)(測(cè)桿向上運(yùn)動(dòng))，測(cè)力增大，因此被測(cè)表面的彈性變形也增大:當(dāng)被測(cè)尺寸減小時(shí)(測(cè)桿轉(zhuǎn)為向下運(yùn)動(dòng))測(cè)力減小，被測(cè)表面的彈性變形隨之減小。故測(cè)力不恒定，被測(cè)表面的彈性變形也不一致，致使百分表不能靈敏地反應(yīng)出被測(cè)尺寸的變化。百分表的測(cè)力變化是不可避免的，只有力求減小其變化量。我國(guó)哈量、成量新生產(chǎn)的百分表中，采用了恒定測(cè)力裝置和在齒輪軸中嵌鑲寶石軸承，從而減小測(cè)力彈簧作用力的變化和摩擦力對(duì)測(cè)力變化的影響。（2）測(cè)力過(guò)大和測(cè)量系統(tǒng)剛性不足 百分表測(cè)力過(guò)大和測(cè)量系統(tǒng)剛性不足時(shí)，測(cè)量系統(tǒng)將產(chǎn)生較大的彈性變形，也將影響百分表的靈敏度。百分表

31、裝夾系統(tǒng)如臂架，立柱，基座，工作臺(tái)等剛性不足，止動(dòng)機(jī)構(gòu)工作不可靠等，會(huì)嚴(yán)重影響百分表在測(cè)量或在測(cè)量或檢定時(shí)的靈敏度。（3）百分表傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的空行程 百分表的空行程就是當(dāng)測(cè)桿固定時(shí)，由于齒輪和齒輪，軸和軸承孔存在配合間隙以及機(jī)構(gòu)的彈性變形面使從動(dòng)輪產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角。百分表游絲的作用，就是使各齒輪副在正反行程時(shí)保持單向齒廓緊密接觸，消除空行程。但是，由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中存在摩擦力，因此不能完全消除空行程。它的存在使百分表在反行程中各齒輪不能回復(fù)到正行程時(shí)同一測(cè)量點(diǎn)的位置，從而影響靈敏度。傳動(dòng)系統(tǒng)中摩擦力是不可避免的。由于齒間及配合面間有污物，銹蝕和微小毛刺以及配合性能不好，則會(huì)加大摩擦力。嚴(yán)重時(shí)，則使指針動(dòng)作遲緩，并出現(xiàn)下述故障：用手推動(dòng)測(cè)桿，并使它緩慢地恢復(fù)原位后，指針不能恢復(fù)原位；若輕輕震動(dòng)表體，指針才會(huì)逐漸退回原位。有這種現(xiàn)象的百分表，靈敏度是很差的，需要進(jìn)行修理10。3 總結(jié)作為一名測(cè)控技術(shù)與儀器的學(xué)生，我覺(jué)得做這樣的課程設(shè)計(jì)是十分有意義的。在將近2年的大學(xué)生活里，我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎(chǔ)課。我們?cè)谡n堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論知識(shí)，如何去面對(duì)現(xiàn)實(shí)中的各種機(jī)械