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1、本科毕业论文（设计）论文题目：基于虚交点的圆锥孔端面尺寸数显测量装置学生姓名： 所在院系： 机电学院所学专业： 机械设计制造及其自动化导师姓名： 完成时间： 摘 要在机械加工中，常常会碰到圆锥孔的测量问题。圆锥孔的主要控制参数是锥孔锥度和锥孔端面直径尺寸。在圆锥孔大小端端面直径尺寸已知的情况下，圆锥孔的锥度可以通过简单的计算获得。故测量圆锥孔端面直径尺寸显得特别重要。圆锥孔由于结构的特殊性导致其端面直径不易测量。在机械加工中，通常采用锥度塞规涂色法作为圆锥孔加工和终检的量具，通过塞规与圆锥孔的接触面积来判断锥度和尺寸是否合格；也可用正弦规或三坐标测量仪等进行检测。但这些测量方式或者效率较低，或
2、者成本过高，难以适应现场批量生产时的检测需要。特别是对那些精度要求较高的圆锥孔，由于缺少合适的现场测量工具，往往很难保证达到要求的精度1。本文设计一种基于虚交点的圆锥孔端面尺寸数显测量装置，可在机直接测量，不需计算，数显直读，且结构简单，测量范围大，有效地解决了生产现场检测锥孔端面直径的问题，也可用于间接测量椎孔的锥度。关键词：圆锥孔端面直径，测量装置，精度分析，容栅位移传感器BASED ON THE VIRTUAL END-POINT OF INTERSECTION OF THE CONICAL HOLE SIZE DIGITAL MEASURING DEVICEAbstractIn mac
3、hining, the often encountered problem of cone-hole measurement. Conical hole is the main control parameters and cone taper taper hole diameter face hole. Hole in the cone diameter the size of end-to-end face of known cases, the cone of the taper hole can be obtained through simple calculation. There
4、fore, measurement of end-cone diameter hole is of particular importance. Conical hole as a result of the specificity of the structure led to easy measurement of the diameter of its end. In machining, taper plug gauge used as a coloring process and the end of conical hole measuring location, with the
5、 cone through the plug hole to determine the contact area and dimensions of taper is qualified; also be used sinusoidal regulation or instrument, such as CMM test. However, these measurement or less efficient, or cost is too high, it is difficult to adapt to the scene at the time of detection of the
6、 need for mass production. Especially for those who require a higher accuracy of the conical holes, the field due to the lack of suitable measurement tools is often very difficult to guarantee the required accuracy. In this paper, the design of a virtual point of intersection of the cone-based end-h
7、ole-size digital display measuring device can be directly measured in the machine, without calculation, direct-reading digital display and simple structure, wide measurement range, an effective solution to the production scene detection end taper hole diameter also can be used for indirect measureme
8、nt of the taper foramen.Keywords: conical end hole diameter measuring devices, precision analysis, capacitive displacement sensor目录1 绪论11.1 目前对几何测量的研究现状11.1.1 几何量测量的基本概念11.1.2 计量器具的基本技术性能指标11.1.3 测量方法的分类21.1.4 测量量具的分类31.1.5 几何测量仪的新进展41.2 目前对锥孔端面直径测量装置的研究现状51.3 本次设计的意义和主要内容52 装置的测量原理和结构62.1 装置的测量原理72
9、.2 装置的结构83 装置的测量范围分析83.1 最小测量直径的确定83.2 最大测量直径的确定93.3可测圆锥孔的锥度确定104装置的结构设计134.1卡脚结构设计134.2不完全铰链结构设计134.3定位机构设计144.4数显系统选择145装置测量精度的分析155.1主测量尺不完全铰链中心线与主测量尺定位面不共面（误差为1）对测量精度的影响165.2主测量尺卡脚不完全铰链中心线与主测量卡脚工作面不共面（误差为2）对测量精度的影响175.3 改善和提高装置测量精度的措施176注意事项196.1安装量具时注意事项196.2应用注意事项197 结语20致谢20参考文献211 绪论1.1 目前对几
10、何测量的研究现状1.1.1 几何量测量的基本概念零件加工后，其几何量需加以测量或检验，以确定它们是否符合零件图上给定的技术要求。几何量测量是指为了确定被测几何量的量值，将被测几何量X与作为计量单位的标准量E进行比较，从而得出两者比值q的过程。这可用下式表示：X = qE由上式可知，任何一个几何量测量过程必须有被测对象和所采用的计量单位。此外，还包含：两者应怎么进行比较（即应采用适当的测量方法），并保证测量结果准确可靠（即应保证测量精度）。1.1.2 计量器具的基本技术性能指标计量器具的基本技术性能指标是合理选择和使用计量器具的重要依据。也是设计量具时必须要考虑的。其中主要的指标如下：（1）标尺
11、刻度间距标尺刻度间距是指计量器具标尺或分度盘上相邻两刻线中心之间的距离或圆弧长度。为适于人眼观察，刻度间距一般为12.5mm 。（2）标尺分度值 标尺分度值是指计量器具标尺或分度盘上每一刻度间距所代表的量值。一般长度计量器具的分度值有0.1mm、0.05mm、0.02mm、0.01mm、0.005mm、0.001mm等几种.（3）分辨力 分辨力是指计量器具所能显示的最末一位数所代表的量值。由于在一些量仪（如数字式量仪）中，读数采用非标尺或非分度盘显示，因此就不能使用分度值这一概念，而将其称作分辨力。（4）标尺示值范围 标尺示值范围是指计量器具所能显示或指示的被测几何量起始值到终止值的范围。（5
12、）计量器具测量范围 计量器具测量范围是指计量器具在允许的误差限内所能测出的被测几何量量值的下限值到上限值的范围。测量范围上限值与下限值之差为量程。（6）计量器具的测量步确定度 计量器具的测量不确定度数指在规定条件下测量时，由于计量器具的误差而对被测几何量值不能肯定的程度。它用测量极限误差表示。1.1.3 测量方法的分类在几何量测量中，测量方法应根据被测零件的特点（如材料硬度、外形尺寸、结构、批量大小等）和被测对象的精度要求来选择和确定。现有的测量方法主要有以下几种。（1）按实测几何量是否为被测几何量划分测量可分为直接测量和间接测量。1）直接测量直接测量是指被测几何量的量值直接由计量器具读出。例
13、如，用游标卡尺、千分尺或者侧长仪测出轴径或孔径的大小，用公法线千分尺测出齿轮公法线长度的数值。2）间接测量间接测量是指欲测量的几何量的量值由实测几何量的量值按一定的函数关系式运算后获得。例如，用正弦尺和量块、指示式量仪测量外圆锥角，用三针法测量外螺纹的单一中径。间接测量的测量精度通常比直接测量的低。（2）按计量器具上的示值是否为被测几何量的量值划分测量可分为绝对测量和相对测量。1）绝对测量绝对测量是指计量器具显示或指示的示值即是被测几何量的量值。例如，用游标卡尺、千分尺或立式测长仪测量轴径的大小。2）相对测量相对测量（比较测量）是指计量器具显示出或指示出被测几何量相对于已知标准量的偏差，被测几
14、何量的量值为已知标准量与该偏差的代数和。一般来说，相对测量的测量精度比绝对测量的高。（3）按测量时被测表面与计量器具的测头是否接触划分测量可分为接触测量和非接触测量。1）接触测量接触测量是指测量时测量器具的测头与被测表面接触，并有机械作用的测量力。例如，用机械比较仪测量轴径，用千分尺测量轴径。用接触测量法测量不同形状的被测表面时，应选用相对形状的测头。例如，测量球面、圆柱面和平面时应分别使用平面形测头、刀刃形测头和球形测头。2）非接触测量非接触测量是指测量时计量器具的测头步与被测表面接触。例如，用光切显微镜测量表面粗糙度轮廓的最大高度，在工具显微镜上用影响法测量外螺纹的牙侧角、螺距和中径。（4
15、）按被测工件上是否有几个几何量一起划分测量可分为单项测量和综合测量。1）单项测量单项测量是指分别多工件上的几个被测几何量进行独立的测量。例如，用工具想未经分别测量外螺纹的牙侧角、螺距和中径，用渐开线测量仪和双测头式齿距比较仪分别测量同一齿轮的齿廓总偏差和单个齿距偏差。2）综合测量综合测量是指同时测量工件上几个相关几何量的综合效应和综合指标，以判断综合结果是否合格。例如，用螺纹量规的通规检验螺纹单一牙侧角、螺距和中径实际值的测量结果是否合格，用齿轮双啮仪测量齿轮齿廓总偏差的综合结果是否合格。1.1.4 测量量具的分类（1）量块量块是指相互平行的两个测量面间具有精确尺寸且截面形状为矩形的长度计量器具。它是长度量值传递系统中的实物标准，是实现从光波波长（自然长度基准）到测量实践之间长度量值传递的媒介，是机械制造中实际使用的长度基准。它可以用来检定和调整计量量具、机床、工具和其他设备，也可直接用于测量工件。（2）游标尺游标尺有游标卡尺、游标深度尺、游标高度尺、游标测齿卡尺等几种。它们的读数装置都由主尺和游标两部分组成，读数原理和读数方法皆分别相同。它们用于测量线性尺寸。（3）千分尺千分尺（百分尺）有外径千分尺
