精密机械设计课程设计说明书

精密机械设计课程设计说明书题目: 量程为0-10mm的百分表设计

院系：工业制造学院

专业班级：08级测控技术与仪器

学号：200810114103

学生姓名：李金汉

指导教师：

2010 年11月9日

一百分表简介

百分表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。百分表的大表盘上印制有100 个等分刻度，即每一分度值相当于量杆移动0.01毫米。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。

主要用途：

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。分度值为0.01mm,测量范围为0-3、0-5、0-10mm。

测量范围：

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。

二主要由三部分组成：

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。

百分表的发展趋势：数显

由于传统机械式百分表由人去读表盘刻度，这样就存在读数方法和反应速度等因素带来的误差。为了克服这些缺点，百分表读数在向数字化方向发展。

加快仪表的自动化是当前制造行业发展的大趋势。一般有两种方案可以采用：一种是集位移传感器(光栅、容栅、电感等)、控制、显示与存储等单元于一体的数字式百分表，另外一种就是采用机器视觉技术对机械式的模拟百分表进行自动化识读。由于带指针的模拟式百分表是很多企业特别是传统制造企业使用得非常广泛的一类，于是在已有基础上通过图像识别方法识读表盘是成本相对较低的一种方法。

对于百分表的显示系统，传统的表盘显示已经远远不能满足现代生活的需要，尤其是在对测量结果的实时性要求较高的的操作中，人眼的视觉往往不能跟上表针的摆动变化。而数显式百分表多采用容栅传感器将位移量转化为可供电路测量的电压信号，然后通过单片机采集电压信号使之转换为数字信号并进行处理，最终通过液晶显示器将读数显示出来，这种显示方式更利于人们的视觉要求，另外数显式百分表内部可以设置数据存储器，将整个测量过程的数据存储起来，然后传送到计算机上进行细致的分析。

三设计目标

设计钟表式百分表，满足以下要求：

1.百分表测量范围为0—10mm，分度值为0.01mm；

2.百分表的外形尺寸：外壳不大于60mm。

3.百分表的测力应在0.5N至1.5N之间，测力落差（同

一点正反向测力之差）不大于0.4N，单向行程测力变化不大于0.5N；

4.示值误差：

1）示值总误差不大于0.0018mm；

2）任一毫米内示值误差不大于0.01mm；

3）回程误差不大于0.003mm；

4）示值变动性不大于0.003mm；

5.测杆移动平衡、灵活、无卡住现象；

6.测杆处于自由状态时，指针应处于从零位开始逆时针

30°到90°之间；

7.当转数指针指示整转数时，指针偏离整转数刻度不大

于15°；

8.测杆行程应至少超出工作行程终点0.5mm；

9.指针尖端应盖过段刻线长度的30%—50%；

10.指针尖端与表盘之间距离应不大于0.7mm；

11.表盘刻度线宽度和指针尖端应为0.15—0.25mm。

目的：

（1）.此次课程设计的目的是《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。综合运用所学课程的知识进行设计，培养分析和解决实际工程问题的能力。

（2）.学习仪器结构设计的一般方法和步骤，提高机械设计水平，树立正确的设计思想

（3）.扩大知识范围，学会运用各类技术资料，包括技术标准和手册等。

任务：

设计一种钟式百分表，在分析样图和参考图的基础上，进行结构方案的比较和选择，包括示数装置、传动系数、

消除空回装置、产生测力装置、导轨、支承、限动器和联接等。然后进行总体布局、设计计算，绘制草图和正试图。

三百分表的总体设计和各部分的设计

百分表的最主要设计部件是齿轮齿条的传动设计，根据所要求设计百分表的尺寸大小和百分表的精度要求，首先选择齿轮的模数大小，综合考虑齿轮的直径，确定各个齿轮的齿数。同时还要根据齿轮加工不发生切齿的最小齿数要求来决定是否对每个齿轮进行变位。一定要验算精度。

其次，要对游丝进行精心的设计。百分表的游丝是用来保持齿轮传动的有效解除，防止齿轮啮合时不发生空回，从而保证测量的准确度。

另外，也需要对弹簧进行优化设计。弹簧为拉伸弹簧，在测量时保证导杆与被测工件的紧密接触，因此弹簧安装时要有一定的初始拉力。

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。

百分表的结构设计，应尽量减少百分表的体积和重量，一则携带运送方便，二则节约材料，从而降低生产成本。

1s 为导杆1也是齿轮2 分度圆上的线位移，2s 齿轮3

分度圆上的线位移，2D 为齿轮2的分度圆直径，3D 为齿轮3

的分度圆直径， 4D 为齿轮4的分度圆直径，6D 为齿轮6的

分度圆直径，2m 为齿轮2的模数，3m 为齿轮3的模数，为齿

轮4的模数4m ，6m 为齿轮6的模数，2z 为齿轮2的齿数，3

z 为齿轮3的齿数，4z 为齿轮4的齿数，6z 为齿轮6的齿数，2θ，

4θ分别为齿轮2和4的转动角。（下面有的关这些参数就不再

声明）

1.传动原理

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。百分表的读数准确度为 0.01mm 。百分表的结构原理如图3所示。当测量杆1向上或向下移动1mm 时，通过齿轮传动系统带动大指针5转一圈，小指针7转一格。刻度盘在圆周上有100个等分格，各格的读数值为