哈理工百分表设计报告

1哈尔滨理工大学课程实践题目：机械式百分表设计姓名：xxxxx班级：测控12-5班学号：xxxxxxxxxxx指导教师：成绩：2015年6月4日2目录一、机械式百分表设计任务书.................................................31.1课程设计的目的及其意义..............................................31.2百分表设计任务书....................................................31.2.1技术要求.......................................................31.2.2设计内容.......................................................4二、百分表的用途及其工作原理................................................42.1百分表的用途........................................................42.2百分表的组成........................................................52.3工作原理............................................................5三、任务和方案比较分析......................................................63.1百分表的装置组成....................................................63.2百分表的结构分析及方案确定..........................................63.2.1示数装置：由标尺、指针等构成。.................................63.2.2传动装置.......................................................63.2.3消除回空误差装置...............................................63.2.4产生测量力装置.................................................73.2.5其他辅助设计的设计.............................................7四、各机构设计参数的确定和计算..............................................84.1传动系统的设计计算...................................................84.2示数装置的设计与计算...............................................104.3游丝的设计与计算...................................................114.3.1计算轴在水平放置和垂直放置的摩擦力矩..........................114.3.2轴Ⅱ的摩擦力矩的2fM的计算....................................114.3.3消除空回游丝设计..............................................144.4产生测量力矩机构的设计与计算.......................................154.5表体设计...........................................................16五、百分表的优缺点及其改进意见.............................................165.1百分表的优点：.....................................................165.2百分表的缺点：.....................................................165.3改进意见及其他需要说明的问题.......................................165.4百分表的简单使用说明...............................................175.5百分表设计结果图..................................................17六、仪器仪表控制机箱面板设计..............................................18七、设计参考资料..........................................................20八、学习心得..............................................................203一、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、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0～10mm，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87h装卡部分长度16mm。（4）百分表的测量力在0.49N～1.47N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：○1全量程示值误差不大于0.020mm；○2任意一毫米示值误差不大于0.009mm；○3机构空回误差不大于0.005mm；○4示值变化不大于0.003mm。41.2.2设计内容（1）总装配图一张（一号图纸）（2）零件图1～2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第四阶段绘图环境设置：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，成绩考评2二、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。52.2百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、0-10mm。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。此外，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0.199mmm，当测杆被工件抬高1mm时，齿条上升1.6齿(1/()1/(0.199)1.6m)，由于齿轮2z是16齿，所以齿条推动齿轮2z转动1/10转。与2z同轴的大齿轮3z是100齿，所以3z转过10齿。小齿6轮1z是10齿，经3z带动后，1z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，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。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，其放大倍数为2/KRS（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7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2转角来决定。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