本科毕业论文---千分尺的三维设计与研究.doc
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1、毕 业 论 文论文题目 千分尺的三维设计与研究 摘要:千分尺,又叫螺旋测微器,它是比游标卡尺更精密的长度测量仪器,用它测长度可以准确到0.01mm,测量范围为几个厘米。外径千分尺的结构由固定的尺架、测砧、测微螺杆、固定套管、微分筒、测力装置、锁紧装置等组成。本论文内容包括绪论和千分尺的结构用法,误差分析和修正。第一章 绪论1.1课题研究的目的和意义由于机械加工水平的变得非常高以及对产品零部件质量控制意识的巨大提高,在尺寸检测方面,用户对准确高 稳定性好 不易报废 用起来简单方便 价格便宜的千分尺类通用量具的渴望逐渐变多,国内外市场的需求量非常大。因此对于千分尺的研究发展是必要的。1.2 千分尺
2、的国内外研究现状及分析目前,在量具的理论研究方面,以及生产和制造能力都我们都落后与国外。因为,在机械量具上国外上世纪60年代 70年代就以德国和瑞士等国家在机械量具方面达到很高的水平。到了80年代日本的迅速发展成为世界最大的通用量具生产公司。到了90年代国外各大公司都在努力研发数显量具及其研究。而我国目前只有几家公司可以达到较高精度的量具生产。1.3 主要研究内容1.31 千分尺要达到的主要指标1、螺旋测微仪测量范围:0-25mm,25-50 mm,50-75 mm,75-100 mm2、分辨率:0.001 mm3、示值变动性:0.001 mm4、最大移动速度: 1.5m/s5、千分尺的示值综
3、合误差为2m6、千分尺的尺架变形为2m(作用力为10N)1.32 本课题主要研究问题1.找出一种合适的方法用于千分尺的精度计算。2.千分尺的使用保养和误差分析。3.千分尺的结构设计。1.4 本章小结本章主要阐述了千分尺研究的目的、意义、以及现状分析和主要研究内容。帮助对于千分尺的初步了解以及研究和发展前景的介绍.第二章 千分尺的结构和用法2.1千分尺的组成千分尺是由固定的尺架、测砧、测微螺杆、固定套管、微分筒、测力装置以及紧锁装置等构成。固定套管上方有一条水平线,这个线的上方和这个线的下方会有一条间隔距离是1mm的刻度线,千分尺上面的刻度线刚好与在千分尺下面2相靠近的度线的中间。千分尺微分筒上
4、面的刻度线正好把圆周平分成为五十个等分的水平线,微分筒是做旋转运动的。参照螺旋运动的原理,在千分尺微分筒旋转一周的时候,测微螺杆会相对的向前或者向后退一个螺距即零点五毫米。这时,当微分筒旋转了一个分度之后,它就相应的转过了五十分之一圆圈,这个时螺杆就沿着中间轴的线移动了五十分之一乘以零点五毫米等于零点零一毫米,所以,使用千分尺可以精确看出零点零一毫米的数值。2.1用solidworks三维软件画出各个零部件首先打开软件,画出把手的三维立体图,得到下图1-1图1-1然后利用软件生成把手的三视图。图1-2图1-2接下来的步骤和以上的一样都将先画零部件的三维立体图画出,再利用软件得到零件的工程图。图
5、2-3 2-4是尺度轴的三视图和三维立体图。图2-3图2-4以下分别是3种螺丝的三视图和三维立体图。螺丝1螺丝1螺丝2螺丝2螺丝3螺丝3图3-1 3-2是锁的三视图和三维立体图图3-1图3-2图4-1 4-2是头部配件的三视图和三维立体图图4-1图4-2当各个零部件都成功画好后,然后就开始组装,合成一个完整的千分尺三维立体图,如图5-1,即得到千分尺的装配图。图5-2图5-1图5-22.11 千分尺的测力装置 千分尺的测力装置靠两个棘轮的相互作用,棘轮之间的相互连接成为一个整体,而棘轮的可压弹簧可以在轴轮的水平轴中间线方向上移动,但是不能移圈.测量压力的螺钉是由弹簧的弹性力来进行控制的,从而使
6、弹簧被压收缩到千分尺所给的测量压力范围内,当我们用手握住螺帽的时候进行顺着时针方向进行旋转测力装置的时候,假如实际测量压力低于弹簧的被测弹力的时候,转帽的运动就会传递给轮轴通过棘轮,使得千分尺的两个测量面之间的距离缩短,即接着卡紧零件;当测量压力达到或者是略大于弹簧的弹力的时候,在齿合面的作用下让棘轮压缩弹簧,沿这棘轮的齿合面所滑动,转动的转帽是不能够带着测微螺杆所转动,且会出现吱吱的跳动声音,此时就表示测量压力就到达了预定的测量值,从而达到了控制测量压力的目的.2.12千分尺测力的分类。共分三种:棘轮测力;无声测力;棘轮套测力。2.13 千分尺的结构特征1)结构的设计必须要符合阿贝原则2)以
7、丝杆螺距为标准量来进行测量,丝杆和螺母之间的位置关系必须准确,他们之间配合间隙必须要能够配合,3)固定套筒和微分筒是千分尺的一种示数装置,他们是必须要用刻度线来进行读数.4)有保证确定测力的棘轮棘爪机构.2.2千分尺的读数在进行读数的时候,要先把微分筒的端面作为基准线,读出固定套管下刻度线的分度值(只需要读出以mm为基本单位的整数),读数的准线必须要以固定套管上面的那个与水平面平行的横线来作为准线,从而读出可以转动的刻度上的分度值,读数时必须要估算的读出到最小刻度的1/10,即0.001毫米。倘若微分筒的那个端面与固定刻度的下刻度线这两者之间并没有出现上刻度线的时候,测量结果即为可以转动的刻度
8、的数值加上下刻度线的数值;如果千分尺微分筒的端面和下刻度线两者之间又发现了一条上刻度线,此时测量结果就应该是下刻度线的数值加上加上可动刻度的值,然后加上零点零五毫米,如图所示,图中读出的数值为4.523mm一些千分尺的可动刻度被平均分为一百个等分,这个时候螺距就为1mm,那么它的固定刻度上就不用半毫米刻度,这时候可动刻度的上每一等分仍表示零点零一毫米。另外一些千分尺,它的可动刻度被平均分为五十个等分,但是固定刻度上确并没有半毫米刻度,这个时候就必须要凭测量者的眼睛进行。对于已经消除零误差后的千分尺,当微分筒的前端面刚刚好在固定刻度下刻度线的两线中间时,如果可动刻度线的读数在39-49之间,那么
9、它就没有超过0.5mm,固定刻度读出来的数值就用增加0.5mm;如果可动刻度上的读出来的数值在0-9之间,那么它的前端就已经大大的超过了下刻度两个相邻近刻度线的1/2,这个时候就应该在固定刻度读数应加上0.5mm。读数时注意事项:1)使用前必须校对零位;2)手应该摸在隔热处上,测量时使用的工具和被测量的工件必须要温度一样,减少温度对被测出来的数值精度的影响.3)在测量面和物件表面向碰到的时候,就一定要使用测力装置.2.3千分尺使用注意事项 千分尺是一种非常非常精准的科学测量仪器,用它的时候必须要特别小心,动作应当小心,不能够让其遭到撞击,千分尺里面的螺纹特别的精确,操作的时候要小心:旋钮和测力
10、装置在转动时都不能特别的使劲;在转动旋钮是测微螺杆快要接触被测东西的时候,必须改旋测力装置,不能转动旋钮使螺杆压被量东西上;在测微螺杆与测砧吧被量东西夹紧或旋紧锁紧装置的时候,不要去动转动按钮. 另外一种千分尺为了避免手的温度让尺架膨胀产生一些很少的误差,都会把尺架上装有隔热设备.实验时应该手握隔热装置,而尽量减少碰到金属部分.让千分尺在测量长度的时手,应该多次量从中取中间数来做测量结果. 2.4千分尺的误差判定核对好的千分尺,在测砧和测微螺杆与碰撞之后,固定刻度上的与海平面相平行的横线和能够动的刻度上的0线必须是相互一致的。倘若没能够相互对准,测出数值的时候就会出现系统误差(又叫做零误差)。
11、如果真无法消除零误差,可动刻度的0线应该在与海平面相互平行横线上方,横线会和第x个刻度线相互对准,这就告诉我们量出的尺寸要比实际的尺寸略小x即一百毫米,这种0误差就叫做负零误差,如下图所显示,图中的0误差为0.04mm;如果可动的刻度的0线在海平面平行的横线的下面时候,并且横线与第y条刻度线与相对准,此时就告诉我们测出来的数据要比真是的数据略大y即一百毫米,这种零误差又叫做正零误差,相比和一些具有零误差的千分尺来说,测量结果就是读数减去0误差。第三章 千分尺的误差分析3.1 影响千分尺示值误差的因素使得千分尺示值产生误差的因素一般都会有下面的一些原因:.螺旋副的丝杆之间摩损的位置比较分散;.测
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