千分尺的三維設(shè)計與研究

1、千分尺的三維設(shè)計與研究xxxxx大學(xué)畢 業(yè) 論 文論文題目 千分尺的三維設(shè)計與研究 姓 名 xxx 學(xué) 號 xxxxxxx 院 系 xxxxxxx 專 業(yè) xxxx 指導(dǎo)教師 xxx 職 稱 xxxx 中國·合肥二一五年五下載須知：本文檔是獨(dú)立自主完成的畢業(yè)設(shè)計，只可用于學(xué)習(xí)交流，不可用于商業(yè)活動。另外，有需要電子檔的同學(xué)可以加我2353118036，我保留著畢設(shè)的全套資料，旨在互相幫助，共同進(jìn)步，建設(shè)社會主義和諧社會。摘要：千分尺，又叫螺旋測微器 ，它是比游標(biāo)卡尺 更精密的長度測量儀器 ，用它測長度可以準(zhǔn)確到0.01mm，測量范圍為幾個厘米。外徑千分尺

2、的結(jié)構(gòu)由固定的尺架、測砧、測微螺桿、固定套管、微分筒、測力裝置、鎖緊裝置等組成。本論文內(nèi)容包括緒論和千分尺的結(jié)構(gòu)用法，誤差分析和修正。第一章 緒論1.1課題研究的目的和意義由于機(jī)械加工水平的變得非常高以及對產(chǎn)品零部件質(zhì)量控制意識的巨大提高，在尺寸檢測方面，用戶對準(zhǔn)確高 穩(wěn)定性好 不易報廢 用起來簡單方便 價格便宜的千分尺類通用量具的渴望逐漸變多，國內(nèi)外市場的需求量非常大。因此對于千分尺的研究發(fā)展是必要的。1.2 千分尺的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析目前，在量具的理論研究方面，以及生產(chǎn)和制造能力都我們都落后與國外。因為，在機(jī)械量具上國外上世紀(jì)60年代 70年代就以德國和瑞士等國家在機(jī)械量具方面達(dá)到很高的

3、水平。到了80年代日本的迅速發(fā)展成為世界最大的通用量具生產(chǎn)公司。到了90年代國外各大公司都在努力研發(fā)數(shù)顯量具及其研究。而我國目前只有幾家公司可以達(dá)到較高精度的量具生產(chǎn)。1.3 主要研究內(nèi)容1.31 千分尺要達(dá)到的主要指標(biāo)1、螺旋測微儀測量范圍：0-25mm，25-50 mm，50-75 mm，75-100 mm2、分辨率：0.001 mm3、示值變動性：0.001 mm4、最大移動速度: 1.5m/s5、千分尺的示值綜合誤差為±2m6、千分尺的尺架變形為2m（作用力為10N）1.32 本課題主要研究問題1.找出一種合適的方法用于千分尺的精度計算。2.千分尺的使用保養(yǎng)和誤差分析。3.千

4、分尺的結(jié)構(gòu)設(shè)計。1.4 本章小結(jié)本章主要闡述了千分尺研究的目的、意義、以及現(xiàn)狀分析和主要研究內(nèi)容。幫助對于千分尺的初步了解以及研究和發(fā)展前景的介紹.第二章 千分尺的結(jié)構(gòu)和用法2.1千分尺的組成千分尺是由固定的尺架、測砧、測微螺桿、固定套管、微分筒、測力裝置以及緊鎖裝置等構(gòu)成。固定套管上方有一條水平線，這個線的上方和這個線的下方會有一條間隔距離是1mm的刻度線，千分尺上面的刻度線剛好與在千分尺下面2相靠近的度線的中間。千分尺微分筒上面的刻度線正好把圓周平分成為五十個等分的水平線，微分筒是做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的。參照螺旋運(yùn)動的原理，在千分尺微分筒旋轉(zhuǎn)一周的時候，測微螺桿會相對的向前或者向后退一個螺距即零點五

5、毫米。這時，當(dāng)微分筒旋轉(zhuǎn)了一個分度之后，它就相應(yīng)的轉(zhuǎn)過了五十分之一圓圈，這個時螺桿就沿著中間軸的線移動了五十分之一乘以零點五毫米等于零點零一毫米，所以，使用千分尺可以精確看出零點零一毫米的數(shù)值。2.1用solidworks三維軟件畫出各個零部件首先打開軟件，畫出把手的三維立體圖，得到下圖1-1圖1-1然后利用軟件生成把手的三視圖。圖1-2圖1-2接下來的步驟和以上的一樣都將先畫零部件的三維立體圖畫出，再利用軟件得到零件的工程圖。圖2-3 2-4是尺度軸的三視圖和三維立體圖。圖2-3圖2-4以下分別是3種螺絲的三視圖和三維立體圖。螺絲1螺絲1螺絲2螺絲2螺絲3螺絲3圖3-1 3-2是鎖的三視圖和

6、三維立體圖圖3-1圖3-2圖4-1 4-2是頭部配件的三視圖和三維立體圖圖4-1圖4-2當(dāng)各個零部件都成功畫好后，然后就開始組裝，合成一個完整的千分尺三維立體圖，如圖5-1，即得到千分尺的裝配圖。圖5-2圖5-1圖5-22.11 千分尺的測力裝置 千分尺的測力裝置靠兩個棘輪的相互作用,棘輪之間的相互連接成為一個整體,而棘輪的可壓彈簧可以在軸輪的水平軸中間線方向上移動,但是不能移圈.測量壓力的螺釘是由彈簧的彈性力來進(jìn)行控制的,從而使彈簧被壓收縮到千分尺所給的測量壓力范圍內(nèi),當(dāng)我們用手握住螺帽的時候進(jìn)行順著時針方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)測力裝置的時候,假如實際測量壓力低于彈簧的被測彈力的時候,轉(zhuǎn)帽的運(yùn)動就會傳遞

7、給輪軸通過棘輪,使得千分尺的兩個測量面之間的距離縮短,即接著卡緊零件;當(dāng)測量壓力達(dá)到或者是略大于彈簧的彈力的時候,在齒合面的作用下讓棘輪壓縮彈簧,沿這棘輪的齒合面所滑動,轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)帽是不能夠帶著測微螺桿所轉(zhuǎn)動,且會出現(xiàn)吱吱的跳動聲音,此時就表示測量壓力就到達(dá)了預(yù)定的測量值,從而達(dá)到了控制測量壓力的目的.2.12千分尺測力的分類。共分三種：棘輪測力；無聲測力；棘輪套測力。2.13 千分尺的結(jié)構(gòu)特征1)結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須要符合阿貝原則2)以絲桿螺距為標(biāo)準(zhǔn)量來進(jìn)行測量,絲桿和螺母之間的位置關(guān)系必須準(zhǔn)確,他們之間配合間隙必須要能夠配合,3)固定套筒和微分筒是千分尺的一種示數(shù)裝置,他們是必須要用刻度線來進(jìn)行讀

8、數(shù).4)有保證確定測力的棘輪棘爪機(jī)構(gòu).2.2千分尺的讀數(shù)在進(jìn)行讀數(shù)的時候，要先把微分筒的端面作為基準(zhǔn)線，讀出固定套管下刻度線的分度值（只需要讀出以mm為基本單位的整數(shù)），讀數(shù)的準(zhǔn)線必須要以固定套管上面的那個與水平面平行的橫線來作為準(zhǔn)線，從而讀出可以轉(zhuǎn)動的刻度上的分度值，讀數(shù)時必須要估算的讀出到最小刻度的1/10，即0.001毫米。倘若微分筒的那個端面與固定刻度的下刻度線這兩者之間并沒有出現(xiàn)上刻度線的時候，測量結(jié)果即為可以轉(zhuǎn)動的刻度的數(shù)值加上下刻度線的數(shù)值；如果千分尺微分筒的端面和下刻度線兩者之間又發(fā)現(xiàn)了一條上刻度線，此時測量結(jié)果就應(yīng)該是下刻度線的數(shù)值加上加上可動刻度的值，然后加上零點零五毫米，

9、如圖所示，圖中讀出的數(shù)值為4.523mm一些千分尺的可動刻度被平均分為一百個等分，這個時候螺距就為1mm，那么它的固定刻度上就不用半毫米刻度，這時候可動刻度的上每一等分仍表示零點零一毫米。另外一些千分尺，它的可動刻度被平均分為五十個等分，但是固定刻度上確并沒有半毫米刻度，這個時候就必須要憑測量者的眼睛進(jìn)行。對于已經(jīng)消除零誤差后的千分尺，當(dāng)微分筒的前端面剛剛好在固定刻度下刻度線的兩線中間時，如果可動刻度線的讀數(shù)在39-49之間，那么它就沒有超過0.5mm，固定刻度讀出來的數(shù)值就用增加0.5mm；如果可動刻度上的讀出來的數(shù)值在0-9之間，那么它的前端就已經(jīng)大大的超過了下刻度兩個相鄰近刻度線的1/2

10、，這個時候就應(yīng)該在固定刻度讀數(shù)應(yīng)加上0.5mm。讀數(shù)時注意事項:1)使用前必須校對零位;2)手應(yīng)該摸在隔熱處上,測量時使用的工具和被測量的工件必須要溫度一樣,減少溫度對被測出來的數(shù)值精度的影響.3)在測量面和物件表面向碰到的時候,就一定要使用測力裝置.2.3千分尺使用注意事項 千分尺是一種非常非常精準(zhǔn)的科學(xué)測量儀器,用它的時候必須要特別小心,動作應(yīng)當(dāng)小心,不能夠讓其遭到撞擊,千分尺里面的螺紋特別的精確,操作的時候要小心:旋鈕和測力裝置在轉(zhuǎn)動時都不能特別的使勁;在轉(zhuǎn)動旋鈕是測微螺桿快要接觸被測東西的時候,必須改旋測力裝置,不能轉(zhuǎn)動旋鈕使螺桿壓被量東西上;在測微螺桿與測砧吧被量東西夾緊或旋緊鎖緊裝

11、置的時候,不要去動轉(zhuǎn)動按鈕. 另外一種千分尺為了避免手的溫度讓尺架膨脹產(chǎn)生一些很少的誤差,都會把尺架上裝有隔熱設(shè)備.實驗時應(yīng)該手握隔熱裝置,而盡量減少碰到金屬部分.讓千分尺在測量長度的時手,應(yīng)該多次量從中取中間數(shù)來做測量結(jié)果. 2.4千分尺的誤差判定核對好的千分尺，在測砧和測微螺桿與碰撞之后，固定刻度上的與海平面相平行的橫線和能夠動的刻度上的0線必須是相互一致的。倘若沒能夠相互對準(zhǔn)，測出數(shù)值的時候就會出現(xiàn)系統(tǒng)誤差（又叫做零誤差）。如果真無法消除零誤差,可動刻度的0線應(yīng)該在與海平面相互平行橫線上方，橫線會和第x個刻度線相互對準(zhǔn)，這就告訴我們量出的尺寸要比實際的尺寸略小x即一百毫米，這種0誤差就叫

12、做負(fù)零誤差，如下圖所顯示，圖中的0誤差為0.04mm；如果可動的刻度的0線在海平面平行的橫線的下面時候，并且橫線與第y條刻度線與相對準(zhǔn)，此時就告訴我們測出來的數(shù)據(jù)要比真是的數(shù)據(jù)略大y即一百毫米，這種零誤差又叫做正零誤差，相比和一些具有零誤差的千分尺來說，測量結(jié)果就是讀數(shù)減去0誤差。第三章 千分尺的誤差分析3.1 影響千分尺示值誤差的因素使得千分尺示值產(chǎn)生誤差的因素一般都會有下面的一些原因:.螺旋副的絲桿之間摩損的位置比較分散;.測量面平面性非常非常不好;.絲桿軸向竄動;.測桿徑向擺動;.刻線不精確;.測力偏高或者偏低; 根據(jù)以往在計量檢測中得到的一些材料,可以得出下面各種因數(shù)對千分尺測量數(shù)據(jù)誤

13、差的影響如下圖中所顯示,產(chǎn)生原因不均勻磨損平面性超差軸向竄動徑向擺動刻度不精確測力過大或過小比例77%7%5%2%1%8% 由表我們能夠得出,摩擦損傷的部位比較分散是影響千分尺產(chǎn)生誤差的最大因素。3.2系統(tǒng)誤差判定3.21不同公式比較法 相較于相同精度的測量,可以用很多中方法來計算標(biāo)準(zhǔn)差,根據(jù)相互可以知道系統(tǒng)誤差. 近似的帶測量多次反復(fù)的平均值和帶測量真值的差,相對來說,因為測量順序的不成熟有時候會出現(xiàn)測量結(jié)果的誤差,有的是隨機(jī)誤差。隨機(jī)誤差經(jīng)常作為不確定的相關(guān)量或者是影響隨機(jī)事件和空間變異. 隨機(jī)誤差以及系統(tǒng)誤差相同是沒有辦法完全消除的,但是卻可以降低誤差.假設(shè)系統(tǒng)誤差來自影響值對于測量結(jié)果

14、的可辨別效應(yīng).我國儀器市場中系統(tǒng)誤差主要有:誤讀,誤算,刻度誤差,接觸力誤差,撓曲誤差,余弦誤差,阿貝誤差,熱變形誤差等. 系統(tǒng)誤差的主要特點是測量結(jié)果會向一個方向跑偏,它的數(shù)值就會有特殊變化規(guī)律,具有同一個方向性和多次反復(fù)性.我們應(yīng)該依據(jù)現(xiàn)實中的實驗條件,根據(jù)系統(tǒng)誤差的一些特點,然后尋找出出現(xiàn)系統(tǒng)誤差的重要因素,然后通過合適并且合理的措施來減少系統(tǒng)誤差的影響. (1)儀器誤差 這是由于儀器自身的一些不足或者是沒有根據(jù)操作流程來操作儀器而產(chǎn)生,假如儀器的0點不準(zhǔn)確,那么可能是儀器沒有調(diào)好或者是外部因素于測量儀器的作用等所產(chǎn)生的誤差. (2)理論誤差 這是由于測量自身參照的理論公式之間的相似程度

15、,另外是實驗條件與理論公式相要求的標(biāo)準(zhǔn)不符合,以及是實驗方法的不成熟二產(chǎn)生的. (3)個人誤差 這是由于測量者身體反應(yīng)和個人習(xí)慣不同所產(chǎn)生的誤差,這種誤差具有不確定性并且因人而異且可以避免. 系統(tǒng)誤差有的是固定數(shù)值的,比如設(shè)備的零點不精確,有的疊加的,比如用受熱膨脹后的螺旋測微器來進(jìn)行測量數(shù)據(jù)時,顯示出來的數(shù)據(jù)值就會略小于真實的值.然而,系統(tǒng)誤差一般會讓我們的結(jié)果產(chǎn)生更大的誤差,即要么過高要么過低,所以,多次測量求平均值不能夠消除系統(tǒng)誤差.同時計算機(jī)在處理數(shù)據(jù)時,也同樣是會有誤差的,比如在處理實驗數(shù)據(jù)的時候因為處理小數(shù)點位置不同,所得結(jié)果是不一樣的,因此得出來的數(shù)據(jù)是有誤差的.3.22 系統(tǒng)誤

16、差的消除 1.對于測量的結(jié)果的修正,相較于確定的固定數(shù)值系統(tǒng)誤差,我們要用已經(jīng)改正過來的正確的數(shù)據(jù)值對實驗讀出的數(shù)值進(jìn)行修改校正;相比和變值系統(tǒng)誤差,我們就得找到誤差的變化規(guī)律,然后讓修正公式以及修正曲線來對實驗結(jié)果進(jìn)行修改校正;對于不確定的系統(tǒng)誤差就需要按照隨機(jī)誤差進(jìn)行處理. 2.消除系統(tǒng)誤差的根源.要消除系統(tǒng)誤差就必須要去除個人誤差 理論誤差和一起誤差.在測量之前仔細(xì)檢查儀器,正確調(diào)整儀器,正確安裝儀器,去除外界干擾因數(shù),選擇好的觀測位置,保持平靜的心態(tài)減少個人誤差等. 3.對測量系統(tǒng)時透明或缺一些正確的方法進(jìn)行補(bǔ)救,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差規(guī)律于實驗中消除系統(tǒng)誤差. 4.經(jīng)常進(jìn)行反饋修正,由于自動化

17、測量技術(shù)和計算機(jī)的應(yīng)用,可用實時反饋修正來消除復(fù)雜變化的系統(tǒng)誤差. 具體有以下幾種方法: 代替法 代替法就是在一次實驗后得到實驗數(shù)據(jù)然后不改變實驗的條件或者用另一個被測量去代替其中一個被測量，在得到一個實驗數(shù)據(jù)，并且多次試驗后得出兩者之間的差值。發(fā)現(xiàn)被測量等于標(biāo)準(zhǔn)量加上差值 抵消法 低消法是通過2次實驗，然后得到2次一樣的系統(tǒng)誤差，在吧兩次的數(shù)據(jù)取中間值當(dāng)做測量結(jié)果。這樣就求出了系統(tǒng)誤差也就是說消除了系統(tǒng)誤差。. 粗大誤差:又叫做粗誤差或者寄生誤差.在某一個特定的測量條件下,實驗結(jié)果對于實際值所產(chǎn)生的誤差. 產(chǎn)生這個誤差的主要原因是操作人員的因素,其中包括:操作時疏忽大意:讀數(shù) 記錄 計算是的

18、錯誤:以及環(huán)境條件同樣是這種誤差產(chǎn)生的因素. 判別方法有:1.羅曼諾夫斯基準(zhǔn)則 隨機(jī)誤差(又被稱作是偶然誤差)是指測量結(jié)果與同一個帶測量的多次的反復(fù)的實驗得出的數(shù)據(jù)的中間值. 它的特點是,大小和方向都不固定,也無法測量和校正, 隨機(jī)誤差的性質(zhì)是:隨著測量次數(shù)的增加,正負(fù)誤差可以相互抵消,誤差的平均值慢慢的歸于零,從而消除的隨機(jī)誤差. 在統(tǒng)計學(xué)里面隨機(jī)誤差分別又兩種不同類型在隨機(jī)誤差中,主要的就是抽樣誤差.我們在一些具有同一特點的總體中抽出一些大小一樣的樣本,這些樣本的中間數(shù)就不相同的,那么樣本之間的不同就說明了樣本之間以及樣本與總體之間的不同,是由于在總體中抽出來樣本才發(fā)生的誤差,這種我們又叫

19、做抽樣誤差. 隨機(jī)誤差中還包括重復(fù)誤差,它是因為對于同一個對象采用相同的方法重復(fù)測量時出現(xiàn)的誤差,解決辦法是重復(fù)測量,并且改進(jìn)測量方式和方法.從而減少實驗誤差.誤差產(chǎn)生因素:這種誤差產(chǎn)生因素是非常多的,如電磁場的不同,零件之間的相互碰撞,以及零件的間隙 空氣的波動 氣壓 和溫度 濕度的變化都可能會影響測量的結(jié)果.同時測量人員的個人因素也是影響因素之一. 統(tǒng)計規(guī)律測量值的隨機(jī)誤差主要符合下面三種分布：正態(tài)分布,t分布,三角分布和均勻分布等,但是測量值以正態(tài)分布為主,所以面主要說明正態(tài)分布 (1單峰性:絕對值小的誤差出現(xiàn)是要大于絕對值大的誤差出現(xiàn)的概率; (2 對稱性:對于絕對值一樣的兩個正負(fù)誤差

20、來說,它們出現(xiàn)的概率是一樣的. (3 有界性:對于絕對值非常高的誤差所出現(xiàn)的概率是不存在的,也就是說誤差的絕對值不會超過某一個數(shù)值. (4 抵償性:在實驗情況一定的情況下,測量值誤差會隨著測量的次數(shù)增加而相互抵消.3.3千分尺絲桿螺距誤差對示值誤差的影響 千分尺的螺旋副的傳動誤差對于示值誤差有非常大影響,它一般是由于絲桿和螺母在旋轉(zhuǎn)長度上螺距誤差,然而這個誤差對絲桿和螺母本身的螺距誤差或者它們之間相互作用.3.31 螺旋副的誤差 螺旋副出現(xiàn)的螺距誤差一般是三個情況:當(dāng)螺母螺距沒有誤差,而絲桿螺距出現(xiàn)誤差的時候,螺旋副的螺距誤差就會又絲桿來決定.當(dāng)絲桿螺距沒有誤差,而螺母螺距出現(xiàn)誤差的時候,螺旋

21、副的螺距誤差只由螺母來決定.當(dāng)絲桿和螺母都出現(xiàn)誤差的時候,假如二者誤差的方向不一樣,這個時候螺旋副螺距誤差就是它們的值相加,假如方向一樣就是它們的值相減.第四章 千分尺的修正 千分尺的修正措施1.對于千分尺的外觀進(jìn)行修正.要用選用航空汽油對外徑千分尺進(jìn)行精細(xì)的清洗,在清洗的時候需要吧測力裝置向上,不能夠讓污物通過汽油進(jìn)入測微螺桿.這個以后觀察它的外觀,同時千分尺及其校對用量桿不能夠有碰撞擦傷,銹蝕,或者其他的缺陷.并且要保持刻度清晰均勻.倘若不是工作面收到銹蝕,一般用砂紙摩擦去除.假如帶磁可用量具退磁工具來進(jìn)行退磁.假如刻線模糊可以用黑漆來修復(fù).2 每個部分之間的修理先轉(zhuǎn)動微分筒,在試驗中微分

22、筒和測微螺桿的移動應(yīng)該是平穩(wěn)且無夾緊的現(xiàn)象.若果有轉(zhuǎn)動不平穩(wěn)現(xiàn)象或者有夾緊的現(xiàn)象,可以先把微分筒拿出來,在轉(zhuǎn)動測微螺桿,這時如果還有夾緊或者轉(zhuǎn)動不平穩(wěn)的現(xiàn)象,就說明微分筒里面有東西.這時候就要先把取出來的微分筒用航空汽油對其進(jìn)行清洗,并且進(jìn)行晾曬,等曬干后加入少許潤滑油. 3.測力的修理. 外徑千分尺的測力應(yīng)該在5-10N的范圍內(nèi).在修理測力裝置的時候,我們會先把測力彈簧以及棘輪拿出來,在用航空汽油擦一遍,晾曬風(fēng)干后用少許機(jī)油潤油,另外如果測力太大可以壓縮或者剪掉測力彈簧. 4. 示值誤差超差的修理.外徑千分尺在檢修示值誤差以前要先把測量的最低值調(diào)整好,這然后吧微分筒上面的零刻度線和因定套管縱刻度線對準(zhǔn),微分筒的端面與固定套管測量管的最低毫米刻度線右邊緣應(yīng)該相切,假如不相切,則切壓線不大