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28杠杆齿轮比较仪的设计计算
严洪权
(哈尔滨量具刃具集团有限责任公司,哈尔滨150040)
摘要:研制了一种杠杆齿轮比较仪,介绍了该杠杆齿轮比较仪设计计算的步骤、方法、工作原理,以及如何通过机构作
用线和瞬时臂设计各构件误差。
关键词:杠杆齿轮比较仪;设计计算
中图分类号:TH711.5
文献标识码:A
文章编号:1002-2333(2011103-0153-02
引言
了传动精度,并且还在一级杠杆短臂上设有偏心机构,通
为适应市场的需求,我公司研发了分度值为过调整偏心量可达到调整短臂长度的作用,用以改变传
0.001mm、测量范围为(0-t0.03)m、夹持直径为d28m动比,使机构传动比'等于理论传动比K。图中的y1、y2、
的杠杆齿轮比较仪。该产品是利用杠杆齿轮机构将量杆的y3、y4分别为各级传动机构的作用线
直线位移转变为指针的回转位移并由刻度盘显示出所测3传动比及工作转角的计算
结果。可广泛应用于轴承及精密机械行业的精密测量。它3.1比较仪理论传动比K的计算
般是采用相对测量的方法对工件的形状公差、方向公
国家产品标准规定度盘上的标尺间距不应小于
差、位置公差等几何公差量进行测量。为使设计的28杠0.8mm,故取标尺间距为1mm。
杆齿轮比较仪能够达到国家产品标准GB/T6320-2008所
K=标尺间距/分度值=1/0.001=1000
规定的各项技术指标,需要对传动链中各构件进行设计计3.2比较仪机构传动比K'的计算
算,这对于提高产品质量和技术性能是非常重要的,是产
根据产品结构尺寸的要求设:一级短臂e=10mm
品设计计算中必不可少的重要环节。
级长臂L-=50.026mm;二级短臂e=5mm;扇形齿轮齿数
2比较仪的主要技术指标及工作原理
Z=486;中心齿轮齿数Z中=34;指针回转半径R=70mm:齿
2.主要技术指标
轮模数m=0.5/m。i、i2、i3分别为一级、二级、三级传动比。
最大允许误差0.5pm;全量程示值总误差0.8um;重
i=l/e=5.0026
复性误差0.3um;回程误差0.5m;最大测力2N;测力变
i2=m2e=7.73469
化0.6N;测力落差0.5N
i3=2R/mZ+=25.87274
2.2工作原理
K'=ixi2xi=1001.1131
工作原理见传动示意图1
即:K'=K,而调整一级短臂e1的偏心机构即可达到
比较仪采用K"=K。
了三级放大系3.3比較仪工作转角的计算
10010
统,它的传动方
(1)一级传动中杠杆短臂e1与长臂L的工作转角
式是采用了二级的计算
刻度盘
指针R=70
杠杆加一级齿轮
工作行程S=+0,03m,当一级短臂工作转角很小
扇形齿轮Z486
级短=5传动。当量杆具时,弧长S约等于弦长S。
有微小位移时,
则=士S/e=±0.03/10x1809/m=±0.171887°
中心齿轮Z=34
一级长「固定在量杆上下
(2)二级传动中杠杆短臂e2与扇形齿轮的工作转角
一短-0两端的圆弹簧片的2的计算
上圆弹簧片
量杆
支承发生弹性变
级杠杆短臂所走的弧长与一级杠杆长臂所走的弧
下圆弹簧片
测头
形,通过一级杠长相等,则=士弧长e=士Lbe=±3.4395°
杆的短臂、长臂,
图1比较仪传动机构示意图
(3)三级传动中中心齿轮与指针的工作转角的计算
经二级杠杆的短
设:为一个标尺间距的夹角,R为指针回转半径,而
臂、扇形齿轮,再经过中心齿轮、指针即转变为指针的回标尺间距=Rxe;
转位移,并在刻度盘上指示出相应的示值,以此组成了传
a=标尺间距/R。比较仪的标尺刻度为±30个,则
动链放大系统。量杆上下两端是借用公司生产的扭簧比=t30(刻度)xax180/m=+24.55
较仪产品的两圆弹簧片支承,以减少中间传动环节,提高
由以上计算可知,比较仪校准零位后当量杆有微小
机械工程师2011年第3期1153
解決盲
SOLUTION工芝/工紫/目/色断/曲測/维修/改造
位移量S时,经过三级放大则在指针回转位置上有1000用5级精度的齿轮,经查表中心齿轮的切向相邻误差的
倍的S位移量,即当量杆位移0.001mm时,指针回转位公差f=8um,则△s/' xk=f"ixi2=0.20667m
移士lmm为正反向转一个刻度;当量杆位移0.03m时,44y作用线:指针与度盘产生的误差计算
指针回转位移30mm为正反向转30个刻度。
此传动环节为iⅸi2xi:1传动,误差折算系数
4比较仪传动链中各构件的误差计算
k=1/ixi2xi=1/K'。
通过机构作用线和瞬时臂的方法来计算误差
(1)刻度盘不等分误差△
4.y作用线:量杆与一级杠杆短臂运动副产生的误差
设刻度盘任意分度误差6≤±10',则
计算
A=土xRxk×T/180°=±0.2034pm
此传动环节为1:1传动,误差折算系数k=1。
(2)刻度盘刻度中心的偏心误差△1
(1)正弦机构的原理误差△1
设刻度盘偏心量e≤±0.1mm,则=exk=0.1um
量杆与一级杠杆短臂运动副为正弦机构,存在的原4.5传动链中总误差的计算
理误差为:A=士e/6=士e(S/e1)6=+0.000054m
采用均方根法:则ム=士V∑F=士0.377+m,式中:
正弦机构在最佳调整时的误差△1mn=/4=00000125pmoi1-7。
(2)正弦机构的零位置误差
4.6主要误差所占合计误差百分比的计算
比较仪的工作范围要对称分布在杠杆机构的零位置
合计误差∑△=△+42+43+44+ム+A6+4=0.798um
两侧,此时比较仪误差为最小,否则会带来较大的误差,
扇形齿轮的运动误差△所占合计误差百分比的计算
计算总误差时此项误差可忽略不计。
△∑△x100%=25.8%
(3)测头压缩变形误差△
中心齿轮的运动误差△所占合计误差百分比的计算:
最大测力Pm=2N=204.08g;最小测力Pm=P-力
s/∑△x100%=25.88%
变=1.4N=142.86gf;测头直径d=6mm,
刻度盘不等分误差ム。所占合计误差百分比的计算:
则△=0.019(VPIH-VPaH)=0.0767m
A6/△x100%=25.48%
(4)传动比误差(短臂制造产生的原始误差)
5结语
因为传动比=长臂/短臂,而短臂是变量,使得短臂
通过以上设计计算可知,传动链中总误差△a
不等于设计值,所以会产生误差,调整短臂的偏心机构可为+03777m,不超过国家产品标准规定的最大允许误
达到减少此项误差的目的。计算总误差时此项误差可忽差0.5pm,可见,该产品满足设计要求。但由比较仪传动
略不计。
链中各构件的误差计算的数值来看,扇形齿轮和中心齿
4.2y2作用线:一级杠杆长臂与二级杠杆短臂运动副产轮的运动误差对比较仪的精度影响较大,