百分表设计说明书
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钟表式百分表的设计说明
百分表背景
英文:【Dial Indicators】
利用精密齿条齿轮机构制成的表式通用长度测量工具。通常由测头、量杆、防震弹簧、齿条、齿轮、游丝、圆表盘及指针等组成。百分表是美国的B.C.艾姆斯于1890年制成的。常用于形状和位置误差以及小位移的长度测量。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,它们的测头可在一定角度内转动,能适应不同方向的测量,结构紧凑。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。
一、设计要求:
设计钟表式百分表
具体技术指标要求如下:
1.分度值:0.01mm
2.测量范围:0~10mm
3.外线尺寸直径:φ50~φ60
4.使用环境:车间现场(要求防尘、防油、防震、防噪)
5.测杆应移动平衡、灵活、无卡住现象
6.其余按照国家标准
二、设计任务:
1.提出设计方案
2.给出装配结构示意图(A1号图纸)
3.给出2张零件图(A4号图纸)
4.给出设计说明书
三、设计目的:
本次课程设计是《精密机械设计》课的重要组成部分,是打好技术基础和进行技能训练的重要环节。其目的是:
1.训练同学们独立思考、独立运用。独立设计的能力,掌握百分表的具体原理,强化
掌握平时学到的理论知识
2.扩大同学们的知识面,提高对知识的应用能力
3.培养同学们的创新能力
4.加强同学们的团队合作精神
百分表结构图
四、设计步骤:
1.去实验室观察百分表结构
2.小组人员分工,去图书馆借书,在网上搜索相关资料,然后大家一起分析资料,对
百分表的功能和结构有了初步的认识
3. 讨论创新方案
经过大家集思广益,我们小组提出了两点比较大的创新:
✓去掉测杆的防转槽,直接在表盘的内表面开槽,从而使百分表结构更简单
✓给百分表增加锁紧结构,在每次测量结束后可以锁紧测杆,方便读数然后经过与老师和同学们的热烈讨论,并且认真考虑了百分表的使用方法和使用环境,决定取消锁紧结构。只采用在表盘上开槽的改进方案。
4. 确定设计方案
5. 计算数据
6.绘制正式设计装配图(用AUTOCAD软件绘制,A1号图纸)
7.绘制零件图(手绘,A4号图纸)
8. 完善百分表设计说明书
五、百分表工作原理分析:
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、位置误差等。百分表通常由测头、量杆、i弹簧、齿条、齿轮、游丝、圆表盘及指针等组成
百分表的结构较简单,传动机构是齿轮系,外廓尺寸小,重量轻,传动机构惰性小,传动比较大,可采用圆周刻度,并且有较大的测量范围,不仅能作比较测量,也能作绝对测量。
百分表的工作原理,是将被测尺寸引起的测杆微小直线移动,经过齿轮传动放大,变为指
计在刻度盘上的转动,从而读出被测尺寸的大小。
百分表的构造主要由3个部件组成:表体部分、传动系统、读数装置。
六、数据计算:
(一)、齿轮设计
结构简图
1.选择齿轮材料:
考虑百分表的外廓尺寸不宜过大,大小齿轮都选用40Cr,对小齿轮Z2,Z1表面淬火48~55HRC,对大齿轮Z3调制处理,硬度为280HBW
2.强度校核:
1.许用弯曲应力:因为错误!未找到引用源。
又由《精密机械设计基础》课本148页表7-9查表可知错误!未找到引用源。flimb1=600 N/mm2 =1.8HBW=(1.8×280) N/mm2=504 N/mm2
错误!未找到引用源。flimb2
取S f=2,双向传动取K FC=0.7,K fl=1
由此可得小齿轮Z2的弯曲应力[错误!未找到引用源。F]1=600÷2 N/mm2=300 N/mm2
大齿轮Z3的弯曲应力[错误!未找到引用源。F]2=504÷2 N/mm2=252 N/mm2
转矩:小齿轮Z1T1=F×r1=1.5×1 N .mm= 1.5 N.mm
小齿轮Z2T2=F×r2=1.5×1.6 N .mm= 2.4 N.mm
大齿轮Z3T3=F×r3=1.5×10 N .mm= 15 N.mm
验算弯曲应力:由公式错误!未找到引用源。
再由又有《精密机械设计基础》课本147页图7-38查图可知
Z2=16 Y f2=4.35
Z3=100 Y f3=3,75
错误!未找到引用源。=300÷4.35=68.9 N/mm2
错误!未找到引用源。=252÷3.75=67.2 N/mm2
因为错误!未找到引用源。,所以我们应该验算大齿轮的弯曲应力
错误!未找到引用源。N/mm2=3.0375 N/mm2<错误!未找到引用源。=252N/mm2通过以上校核可知齿轮满足弯曲强度要求,设计合理,可以用于生产
2.确定齿数:
由传动机构的特性我们取各齿轮的齿数z1=10,z3=100
在充分考虑对强度与耐冲击承受能力,我们小组取z2=16
3:计算齿轮模数:
由传动比的计算公式错误!未找到引用源。
式中:ɑmax:相应于测杆最大位移的指针转角,S max:测杆的最大位移(示值范围)。错误!未找到引用源。——齿轮Z3和Z1的传动比。
错误!未找到引用源。——相应于S max Z2轮转角。
错误!未找到引用源。——齿条(测杆)与齿轮Z2的传动系数。
因Z2齿轮的分度圆半径:错误!未找到引用源。
故有:错误!未找到引用源。
所以可得:错误!未找到引用源。
所以由以上数据可得:错误!未找到引用源。
经过国家标准圆整后取m=0.2 mm
为减少刀具数量,我们小组将Z1、Z3模数也取与Z2相同。
即m1=m2=m3=0.2 mm
4.齿轮几何参数的计算
齿距:p1=p2=p3=mπ=0.628 mm
各齿轮分度圆直径:d1=mz1=0.2×10=2 mm
d2=mz2=0.2×16=3.2 mm