百分表设计

xxx 大学

课程实践

题目：百分表设计

姓名：

班级：

学号：

指导教师：

成绩：

年月日

目录

一、机械式齿轮百分表任务设计书 (2)

二、百分表的用途及设计原理 (2)

三、设计任务和方案的比较分析 (5)

四、机构设计参数的确定和计算 (8)

五、仪表的优缺点、改进意见及其他说明问题 (19)

六、设计参考资料 (19)

一、机械式齿轮百分表任务设计书

（一）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，尖卡部分直径为 8h7，尖卡部分长度≥16mm。

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、回程误差和市值变化要求如下：

1）全量程示值误差不大于0.020mm

2）任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）市值变化不大于0.003mm

（二）设计内容

1.总装配图1张（一号图纸）

2.零件图1~2图（四号图纸）

3.设计说明书1份

二、百分表的用途及设计原理

（一）用途

机械式齿轮百分表是齿轮传动式测微指示表，主要用于比较测量，也能用于绝对测量。可用于精密机械式仪表及工件的行位误差（如平行度、圆度、对称度等）进行精密测量，也可用于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。

（二）百分表简介

百分表通常由测头、量杆、防震弹簧、齿条、齿轮、游丝、圆表盘及指针等组成，常用于形状和位置误差以及小位移的长度测量。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，这种测量工具即称为百分表。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，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。

（三）工作原理

工作结构原理示意图如图1

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转动，从而可直接读出被测尺寸（或偏差）的大小。

如图1所示，百分表的齿条和齿轮的模数m：0.199mm，当测杆工件抬高1mm时，齿条上升1.6齿（1/(πm)=1/(0.199π)=1.6）由

于齿轮2Z=16齿，故齿条移动2Z，转动1/10转，又3Z是100齿，故

Z转过10齿。小齿轮1Z是10齿，经3Z带动后，1Z以及固定在其轴3

上的长指针正向转过一周，而刻度盘为100等分，故测杆移动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1

（四）百分表读数方法

用百分表测量时，指针转一圈，毫米指针相应转过一格，所以毫米数可以从毫米指针转过的格数来读的，毫米小数可以从毫米指针离开起始位置来读得。在作比较大范围的测量时，指针和毫米指针在开始的位置都要记住。

读百分表时，眼睛要垂直的看指针，否则也会由于视差造成读数误差。如下图2

当指针两条刻线之间时，可进行估读，读出小数第三位，即微米。如图3所示百分表的读数为8.874mm。

三、设计任务和方案的比较分析

（一）百分表的组成

百分表由系数装置、传动装置、清楚空回误差装置、产生测量力装置、防震装置及轴承板导槽、导轨装置等组成。

（二）百分表的结构分析及方案确定

一、结构分析

1.示数装置：由标尺、指针等组成。

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

2.传动装置

图2读百分表的方法 图3 百分表的读数

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K=2πR/s（R为指针半径，S为百分表量程）。

3.清除空回误差装置

清楚空回误差的方法常用的有：利用弹簧力消除侧隙，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及实现的难易程度，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，迫使各级齿轮在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π/2转角来决定。

4.产生测量力装置

该装置可有三种：利用扭簧、利用拉簧、利用拉簧-杠杆-滚轮组合。

利用扭簧的装置往往被表面结构所限制，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，能克服前两者的不足，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