哈理工百分表设计报告

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1、哈尔滨理工大学课程实践题 目：机械式百分表设计姓 名：x x x xx班级：测控12-5班学号：xxxxxxxxxxx指导教师：成 绩：2015年6月4日目录、机械式百分表设计任务书 31.1 课程设计的目的及其意义 41.2 百分表设计任务书41.2.1 技术要求41.2.2 设计内容5、百分表的用途及其工作原理 62.1 百分表的用途62.2 百分表的组成62.3 工作原理7.、任务和方案比较分析 83.1 百分表的装置组成83.2 百分表的结构分析及方案确定83.2.1 示数装置：由标尺、指针等构成。 83.2.2 传动装置 93.2.3 消除回空误差装置93.2.4 产生测量力装置93

2、.2.5 其他辅助设计的设计 9四、各机构设计参数的确定和计算 1.14.1 传动系统的设计计算 1.1.4.2 示数装置的设计与计算1.44.3 游丝的设计与计算154.3.1 计算轴在水平放置和垂直放置的摩擦力矩 1.5.4.3.2 轴R的摩擦力矩的 M f2的计算164.3.3 消除空回游丝设计1.94.4 产生测量力矩机构的设计与计算 20.4.5 表体设计22.五、百分表的优缺点及其改进意见 225.1 百分表的优点：225.2 百分表的缺点：225.3 改进意见及其他需要说明的问题 235.4 百分表的简单使用说明 235.5 百分表设计结果图24六、仪器仪表控制机箱面板设计 26

3、七、设计参考资料27八、学习心得28机械式百分表设计任务书1.1 课程设计的目的及其意义本课程实践主要培养学生的认知能力、设计能力及计算机绘图能力等，教学目的在于 培养学生综合运用工程制图、精密机械基础、误差理论与数据处理、仪器制造工艺学、仪 器设计基础、自动化仪表设计基础等先修课程的知识和操作技能，进行仪器仪表结果设计 及其AutoCAD计算机辅助设计绘图，以进一步巩固，加深和拓宽所学的知识。通过课程实践，使学生逐步学会运用CAD快捷准确地绘制仪器仪表结构设计图，学习、 熟练并掌握利用 AutoCAD完成计算机辅助绘图设计，掌握二维工程图的绘制方法。通过 零件图、装配图等的绘制，进一步理解、

4、巩固所学的知识，为后续课程的学习和仪器仪表 设计及毕业设计打下良好的基础，也为在今后的工作中应用计算机绘图做基本技能的训 练，并培养学生团队组织，协作能力，锻炼其处理问题的综合能力和素质。课程实践的实质是学习 AutoCAD计算机辅助设计绘图软件，并运用前期基础知识进 行仪器仪表拆装、结构分析、设计计算及完成仪器仪表的结构复现。课程实践过程中涉及 的结构设计程序并不是一成不变的，仪器仪表结构设计的方案分析、设计计算和绘图有时 会交替进行。某些设计需要联系实际问题和应用背景条件不断加以修改及优化。随着工业 和技术的发展，各种元器件、机构、产品、材料等各方面的标准不断更新或扩大，设计时 凡是形成标

5、准的，注意首先选用。1.2 百分表设计任务书1.2.1 技术要求(1)百分表的测量范围为010mm,分度值为0.01mm。(2)量杆行程至少应超过工作行程 0.5mm。(3)百分表的外壳直径不大于60mm ,装卡部分直径为8h7装卡部分长度 16mme(4)百分表的测量力在0.49N1.47N范围，同一点正反向测量力之差不大于 0.45N(5)本百分表为一级精密百分表。其示值误差、回程误差和示值变化要求如下：全量程示值误差不大于0.020mm ;任意一毫米示值误差不大于0.009mm ;机构空回误差不大于0.005mm ;示值变化不大于0.003mm。1.2.2 设计内容(1)总装配图一张(一

6、号图纸)(2)零件图12张(四号图纸)(3)设计说明书一份表1-1设计进度组织方式进度安排(天)第一阶段Autocad软件安装、启动、主要功能模块熟悉、介绍性练习0.5第二阶段样机拆卸，结构分析0.5第三阶段查阅资料，对资料进行分析0.5第四阶段绘图划、境设置：确定 Autocad绘图比例；图层、 线型、线宽及颜色方案确定；设置图形界限，设 置单位，字体设置，打开栅格，建立图层；设置 相应图层的线型、线宽及颜色；画出图框和标题 栏；确定坐标系和图形在图纸中的相对位置0.5第五阶段绘图与设计计算交替进行，分先后绘制图形中相关零、部件，标注图形，绘制零件图和装配图6第六阶段设置图形的布局并输出打印

7、，成绩考评2一、百分表的用途及其工作原理2.1 百分表的用途机械式百分表是齿轮传动式测微指示表，主要用作比较测量，也能用作绝对测量，也 可用于精密机械仪表及工件的形位误差（如平行度、圆度、对称度等）进行精密测量，也 可对产品进行检验、安装、鉴定，其测量精度较高，可达 0.01mm。但由于百分表分度较 小，故不能对较大尺寸进行测量。2.2 百分表的组成百分表通常由测头，量杆，弹簧，齿条，齿轮，游丝，表盘及指针等组成。百分表是 利用齿条齿轮或杠杆齿轮传动，将测杆的直线位移变为指针的角位移的计量器具。主要用 于测量制件的尺寸和形状、位置误差以及小位移的长度测量等。百分表的圆表盘上印制有 100个等分

8、刻度，即每一分度值相当于量杆移动 0.01毫米，即分度值为0.01mm,测量范 围为0-3、0-5、0-10 mm。改变测头形状并配以相应的支架，可制成百分表的变形品种，如厚度百分表、深度百分表和内径百分表等。如用杠杆代替齿条则可制成杠杆百分表和杠 杆千分表，其示值范围较小，但灵敏度较高。止匕外，它们的测头可以在一定角度内转动, 能适应不同方向的测量，结构也紧凑。它们适用于测量普通百分表难以测量的外圆、小孔和沟槽等的形状和位置误差。百分表在工业上的应用领域非常广泛，如测表面跳动或不平 度，检查圆形零件的跳动，当然也可用来测量小的直线位移，测量工件的尺寸、形状、位置误差、检验机床的集合精度或调整

9、工件的装夹位等等，它已经成为工业生产中不可缺 少的仪器。图2-1百分表组成图2.3 工作原理被测尺寸(或偏差)引起测杆微小直线移动，经过齿轮传动和放大，变为指针在刻度 盘上的传动，从而直接读出被测尺寸(或偏差的)的大小。下图2-2为百分表传动示意图。百分表的齿条和齿轮的模数m 0.199mm,当测杆被工件抬高1mm时，齿条上升1.6齿(1/( m) 1/ (0.199 ) 1.6),由于齿轮22是16齿，所以齿条推动齿轮Z2转动1/10转。与22同轴的大齿轮Z3是100齿，所以Z3转过10齿。小齿 轮Z1是10齿，经4带动后，Z1以及固定在其轴上的长指针正向转过一周，因为刻度盘为 100等分，

10、故当测杆移动1mm时，长指针转过100个分度，从而将微小移动转化为指针 的转动。由此可见，指针转过一个分度，就相当于测杆转动0.01mm。7图2-2百分表传动示意图三、任务和方案比较分析3.1 百分表的装置组成百分表有示数装置、传动装置、消除误差装置，产生测量力装置，防震装置及轴承板 导槽、导轨装置组成。3.2 百分表的结构分析及方案确定3.2.1 示数装置：由标尺、指针等构成。标尺：直标尺、圆盘标尺、螺旋标尺、鼓轮标尺。根据百分表的结构特点，选用圆盘 标尺度盘。指针：一般有同心指针、不同心指针，根据百分表结构简单的特点，选用不同心指针度盘颜色：一般用黑、白、灰、黄等几种颜色，一般选用白色，加

11、上黑刻线，显得清楚明朗3.2.2 传动装置百分表具有外形要求小，内部紧凑，传动精度高的特点。选用齿轮传动键，具放大倍 数为K 2 R/S（R为指针半径，S为百分表量程）。3.2.3 消除回空误差装置消除空回误差的方法，常用的有：利用弹簧消除侧隙，固定双片齿轮，利用接触游丝, 调整中心距等。考虑到百分表的结构特点实现的难易程度，选用接触游丝消除侧隙的方法。将游丝装 在一根轴上，利用其产生的反力矩，迫使各级齿轮再传动时总在固定的齿面啮合，从而消 除了侧隙对空回的影响。为了消除轴和轴承之间的摩擦力，游丝安装时应具有初应力，则 应从开始位置时系统力就封闭，其初始应力通过游丝的初始位置转过 了转角来决定

12、。 3.2.4产生测量力装置该装置有三种：利用扭簧、利用拉簧、利用拉簧杠杆、滚轮组合。利用拉簧的装置往往被表面结构限制，因为要产生足够大的测量力，其旋转圈数就须 增加，则结构体积变大。利用拉簧的装置可占用小空间而产生比扭簧大的力，但拉簧需装在测杆上，当随着拉 簧的不断拉长，会使测杆倾斜导致测杆与导轨的摩擦力增大，使测杆与导轨的间隙变小， 直接影响测量精度，且表面易损伤。利用拉簧-杠杆-滚轮组合的方式，能克服前者的不足，又能满足百分表的要求，故选 用拉簧-杠杆-滚轮的组合结构。该结构利用杠杆原理，使百分表在测量过程中测量力尽量 小，测杆在工作中也较稳定，从而减小了测杆与导轨之间的摩擦，延长了使用

13、寿命。3.2.5 其他辅助设计的设计1）导轨有铜材套及自接轴套两种，而前者使摩擦力有效地降低，故选用前者。2）限动装置限动装置用于控制仪器的工作范围，常用螺钉，滑道等限位，在本表中上限选用钉而 下限位直接采用防限位。3）防震装置为了使百分表在震动情况下仍可以在较大震动下能自我保护，采用测杆上加一防震滑 动块的方法，并使其通过有初应力的拉簧和装置中的齿条相连，当外力大于这个弹簧，的 初应力时，拉弹簧带动震弹簧，拉伸防块与齿条相脱离，达到了防震的目的。4）防转装置为了保证百分表数值的确定，在侧杆杆转动时示值变化不超过分度值的1/3 ,需采用防转装置，最简单的防转装置是运动件和承导件的接触。表面上做

14、出凸起和凹槽，利用一 个大头螺钉装在运动件上，是螺钉帽与某一个平面相接触，靠两者之间的摩擦防止转动， 另一个方法是利用辅助导面，这种方法可以更好的限制运动件转动，在防震装置中用了两 个侧杆从连接防震滑块和齿条，在此装置中利用此两个辅助侧杆，辅助导面由于难以直接 加工在壳件上，因此可用螺钉将型辅助导面固定在壳体上，侧杆和滑道间为间隙配合，要 选自己并尽量减少侧杆与滑道之间接触面积，以减少摩擦力。5）轴承板（主夹板）利用整体轴承板已达到结构紧凑易于加工以及精度高的目的，材料为H68,轴承采用旋转精度高，摩擦力小的宝石轴承。6）连接方式以及定位方式本百分表采用螺纹连接及圆柱连接，指针套与轴采用圆锥销

15、连接，定位方式采用圆柱 锁定位。7）方案的确定综上所述比较分析，本百分表方案如下：由拉簧一杠杆一滚轮来产生测量力，用齿轮传动机构及表针来实现微小位移的放大，利用装在最后一级齿轮上的游丝来实现齿轮系统的无侧隙单面啮合，导轨采用青铜作衬套，防转系统用导槽来实现。连接方式为螺纹连接，定位方式为圆柱销定位。此方案能满足技术要求和使用要求。四、各机构设计参数的确定和计算4.1 传动系统的设计计算*已知最大行程Smax 5mm Z ,最大转角为max , ha 1 ,c 0.35,20,设计过程如下表1传动系统的设计过程项目依据及计算过程结果1模数m小模数齿条在螺旋磨床上加工螺距t,即为齿条的周节，则m t/ , t值已标准化为0.5,0.625,所以 m 0.159, 0.199。取 m 0.1992确定传动系数ii4 max /smax2 / 1mm .I 为 2 /1mm3乙的确定因为 r1 1 maxSmax , r1mz1 /所以 Z1Smax / m 1max 16Z1164 4的确定Z