测控仪器设计

测控仪器设计项目研究报告班级：测控C131学生姓名：彭晓冬学号：135256完成日期：2016年12月20日前言随着社会的不断进步，经济的不断发展，仪器仪表的现状与前景相比以前发生了很大的变化。因此，在老师的要求下展开如下对测长机和齿形误差检测仪的研究，以便于更好的学习与掌握各种仪器仪表。一、对测长机的调研1、测长机的概述与现状以线纹尺的刻度或光波波长作为已知长度，利用机械测头进行接触测量的光学长度测量工具。现状：测长机现在种类繁多，厂家各有不同，我国自主也掌握了核心技术，脱离以前超高精度部件只能靠进口的历史。光栅一米、二米、三米测长机是一种精密大长度计量仪器。它能精确地测量一些超长工件的内外尺寸。用比较法检定尺寸大于100mm的四、五等量块和绝对测量外径千分尺的校对量棒、内径千分尺和专用量棒。还可以说测量各种卡板的内尺寸、内孔直径和外螺纹中径等。本产品广泛用于包括航空、航天工业、铁路机车制造业在内的各大型机械制造行业、科研院所、计量检定所等部门。2、主要生产厂家常州市第一纺织设备有限公司南京卡普计量仪器有限公司青岛双凌科技设备有限公司宁波永升计量仪器有限公司上海研润光机科技有限公司3、型号条粗测长机T301B缕纱测长机YG086VPZ-03多功能传送带测长机测长机JD25-C二米光栅测长机MC008-JDS2000一米激光测长机MC008-JD14专用四米测长机MC008-JD29投影三米测长机MC008-JD10A光栅测长机JDS10004、一米激光测长机的结构原理1—底座2—干涉仪箱体3—测量头架4—工作台5—尾座6—电动机和变速箱7—闭合钢带8—电磁离合器9—固定角隅棱镜10—尾杆11—测量主轴12—可动角隅棱镜13—激光器14—分光镜如图所示，工作时先移动头架3，使测量主轴11在一定测力作用下与尾杆10接触，仪器对零；测量时移开测量头架，放上工件，此时底座上既增加了重量又改变了测量头架及工作台在底座上的位置，底座就产生了新的重力变形。如果在测量位置上，尾座轴线相对于导轨面在垂直平面内发生5倾斜角的零位变化。则此时引起的零位变动量为Δ=5×1/(2×105)×200×103um=5um如果其他条件不变，则5um的零位变动量就是由重力变形等原因造成的仪器误差。因此采取的措施（1）固定角隅棱镜9与尾座5固定在一起；（2）固定角隅棱镜的锥顶安放在尾杆10的轴线离底座导轨面等高的同一平面内；（3）可动角隅棱镜12的锥顶位于测量主轴11的轴心线上（以便符合阿贝原则）（4）尽可能减小固定角隅棱镜9和尾杆10在水平面的距离d。测量范围在1米以内的习惯上称为测长仪，它利用读数显微镜和带有线纹尺的测量轴组成的测量系统（习惯上称为阿贝头）进行接触测量。阿贝头的示值范围一般为100毫米。测长仪有立式和卧式两种。它的结构设计一般符合阿贝原则，故通常也称为阿贝测长仪。立式测长仪和卧式测长仪的测量范围通常分别不大于250毫米和600毫米(测量范围大于100毫米时需要用量块调整零位)。前者主要用于测量外尺寸,后者主要用于测量较大工件或在立式测长仪上不易定位的工件如圆盘等的内、外尺寸等。5、主要技术指标（精度指标）及技术参数（1）57PLM600-2测长机性能指标：直接测量范围：200mm,分辨率：0.01um,测量误差MPEE1:0.0851/1500Lum(L单位为mm),重复性：0.05um,测力（内外测量）：0-13.9应用范围：外尺寸：0-600mm,内尺寸：0.5-445mm（2)二米光栅测长机MC008-JDS2000技术参数：测量范围〔mm〕：外尺寸0—2000内尺寸13.5—1900外螺纹中径测量最大至140mm，测长系统：光栅测量系统，测长系统分辨率：0.0002mm，测长系统示值误差：(0.5L/200)μm其中:L～被测长度,单位为mm，测量力(N)：1.5N、2.5N，万能工作台(mm)：垂向行程：0—70横向行程：0—40横向测微鼓分度值：0.01工作台荷重：10kg，顶针架最大夹持直径(mm)：当长度在0—170时:Φ140当长度在170～210时:Φ130，V型支架高度调节范围(mm)：28支承工件直径范围：Φ30，量块支架支承量块最大长度1000mm，量棒支架支承量棒最大长度1000mm，仪器外形尺寸(mm)2980×450×800。二、对齿形误差检测仪的调研1齿形误差检测仪的概述及发展情况齿形误差检测仪概述：主要是检测：齿轮传动精度；齿轮检测概论；圆柱齿轮单项测量、综合测量；齿轮整体误差测量；齿轮副测量；圆锥齿轮、蜗轮蜗杆、齿条测量；齿轮、蜗轮蜗杆测绘；齿轮滚刀、蜗轮滚刀、插齿刀测量。可以实现在一台仪器上实现齿轮检测的全部测量，是测量齿轮的理想工具。现状：齿形误差检测仪在近几年在精度和经济取得较大的平衡。市场上出现越来越多经济适用精度符合绝大部分要求的仪器仪表。其中万能齿轮检测仪是一种新型的只能化齿轮测量仪。齿轮检测技术在齿轮制造中占有重要的地位，没有先进的检测技术和仪器，不可能制造出性能优良、高质量、高精度的齿轮。2、主要生产厂家青岛海拓精密仪器有限公司哈尔滨金量仪器等3、主要型号GMM260GMM350GMM400GMM4504、齿形误差检测仪的工作原理以万能齿轮整体误差测量机为例。万能齿轮整体误差测量机所采用的测量方法是对齿轮截面进行极坐标逐齿坐标点测量，测量公式为i=r0，i式中i为i点齿轮展开角，i为与i相对应的渐开线展开长度，r0为基圆半径。测量时由齿轮顺时针转动带动测头沿渐开线法线移动进行测量，第一齿测量完毕。齿轮继续旋转，测头停止移动并在第一齿齿顶圆上滑过，然后在测力机构作用下，进入至齿轮啮合位置中并与第二齿齿面接触。此时计算机控制下齿轮反转，测头沿基圆切线随第二齿齿面继续返回移动，直至测头返回至被测齿轮基圆的切线位置上，并与被测齿轮的齿面接触是齿轮开始正转，开始第二齿的测量。对于高精度齿轮综合误差检测仪，由齿轮轴支承、驱动电机、圆感应同步器、测量电路、评价系统和计算机及数据输入输出装置组成。5、齿形误差主要技术指标三、自我设计为了设计好仪器，必须设计任务有详细的了解和研究，对其用途有充分的把握，运用实际原理设计满足设计要求的仪器。结束语通过此次调研使自己对各种仪器仪表的原理及现状有了更加充分的了解与认知，指标中，精度和可靠性是仪器设计的基础。对自己以后的学习与研究有了更好的基础。参考文献[1]《测控仪器设计》主编王宝光、浦昭邦机械工业出版社[2]《渐开线齿轮齿形误差测量与评定》张茂定[3]《高精度齿轮综合误差检测仪的设计》夏水华王晓青雷才洪[4]《百度百科对测长机以及齿形误差检测仪的原理初定义》[5]《精密设计基础》赵跃进、何献忠北京理工大学出版社[6]《仪器仪表零件结构设计》夏宏玉、尚建中国防科技大学出版社