機(jī)械133球體直徑測量儀設(shè)計(jì)

...wd......wd......wd...《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程作業(yè)題目：設(shè)計(jì)一種測量球體直徑的測量儀院〔部〕：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械工程班級：機(jī)械133姓名：柴傳承肖日僑溫志浩許瑛琪學(xué)號(hào)：20130711098指導(dǎo)教師：沈孝芹小組成員分工明細(xì)分工內(nèi)容姓名學(xué)號(hào)備注說明書整部格式編制；原理方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)主體內(nèi)容；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：機(jī)構(gòu)的選型；構(gòu)造設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：構(gòu)造方案的變異設(shè)計(jì)；柴傳承20130711097組長原理方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：功能設(shè)計(jì)法的簡介總共能分析系統(tǒng)求解柴傳承許瑛琪2013071109720130711011機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則的運(yùn)用與討論，機(jī)構(gòu)方案評價(jià)；肖日僑20130711098摘要局部；前言局部：現(xiàn)有產(chǎn)品的分析，創(chuàng)新技法的運(yùn)用與討論肖日僑20130711098構(gòu)造設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：概述，設(shè)計(jì)結(jié)果介紹柴傳承20130711097結(jié)論局部機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)圖片裁剪制作溫志浩20130711010前言局部：設(shè)計(jì)的意義；原理方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：功能元求解溫志浩20130711010圖片資料搜集；三維繪圖附錄制作參考文獻(xiàn)許瑛琪20130711011目錄摘要························································31.設(shè)計(jì)背景·····························62.設(shè)計(jì)目的·················································63.設(shè)計(jì)要求·······················································64.本課題的開展概況以及存在的情況··················65.本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想···························75.1創(chuàng)造原理···············?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁ?5.1.1移植創(chuàng)造原理···············································75.1.2別離原理·······································95.2創(chuàng)新技法····················································106.原理方案設(shè)計(jì)···················································146.1功能設(shè)計(jì)·······································146.1.1功能分析·············································146.1.2功能元求解·············································146.1.3方案組合········································146.2功能目標(biāo)評價(jià)················································156.2.1幾種待評價(jià)方案···························15機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)································16構(gòu)造設(shè)計(jì)································18具體實(shí)施方案······························19結(jié)論··································20設(shè)計(jì)方案的技術(shù)創(chuàng)新························20謝辭··································21參考文獻(xiàn)·······························21摘要球體廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)有的測量儀器，只能測量單一的球體的直徑，作用方法是將球體放置在測量儀器上，當(dāng)球體較大時(shí)，測量非常不方便，而且攜帶不方便，這些測量球體直徑的儀器需要人工讀數(shù)，所以對于球體的精度不能很好的把握。提出了一種高精度接觸式外徑測量方法,組建了外徑測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要用途為某球形部件外徑的高精度測量。系統(tǒng)通過球體定位機(jī)構(gòu)對被測部件進(jìn)展準(zhǔn)確地支撐及定位,采用2支高精度旁向式電感探頭兩兩組合進(jìn)展外徑測量,利用微電腦實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取和處理,基于VC++開發(fā)相應(yīng)的軟件。在測量時(shí),先將標(biāo)準(zhǔn)件放入球體定位機(jī)構(gòu),并設(shè)定零位,再放入被測部件,通過和差演算的方法計(jì)算出被測部件的準(zhǔn)確外徑。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了球體外徑的準(zhǔn)確測量,通過重復(fù)性實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)的功能得到了很好的驗(yàn)證。系統(tǒng)和差演算的方法,減少了系統(tǒng)的復(fù)雜性,為測量提供了一種新的思路。設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞：測量儀，精度，便攜AbstractSphereiswidelyusedinvariousfields,existingmeasurementinstruments,canonlymeasurethediameterofthesinglesphere,actionmethodisthesphereplacedinthemeasuringinstrument,whenthesphereislarger,measuringveryinconvenient,andinconvenienttocarry,thesemeasurementsandthediameterofthesphereinstrumentneedtoartificialreading,sothesphereofaccuracyisnotverygoodgrasp.Ahighprecisioncontactdiametermeasurementmethod,setupthemeasuringsystemofhighprecisionmeasurementofdiameter.Thissystemismainlyusedforasphericalpartdiameter.Systemthroughaspherepositioningmechanismtobemeasuredaccuratelypositioningandsupportingcomponents,using2highprecisionsideelectricsenseprobetwotwocombinationofdiametermeasurementtherealizationofdataacquisitionandprocessing,usingmicrocomputer,VCdevelopedcorrespondingsoftware.Basedonmeasurement,thestandardpartsinthespherepositioningmechanism,andsettozero,thenaddthecomponenttobeinspected,andbydifferentialcalculusmethodtocalculatetheexactdiameterofthetestedparts.Thesystemrealizestheaccuratemeasurementofspherediameter,throughrepeatedexperiments,thefunctionofthesystemhasbeenwellverified.Systemandmethodofdifferentialcalculus,reducingthecomplexityofthesystem,andprovidesanewmethodformeasurement.Designkeywords:measuringinstrument,precision,portable1.設(shè)計(jì)背景目前，在常見的測量儀器中，能夠直接測量球體直徑的測量儀器如游標(biāo)卡尺等，由于球體的構(gòu)造特性，大多不能穩(wěn)定地夾持球體并準(zhǔn)確地測量球體的直徑，易引起測量過程中的測量儀器夾持球體產(chǎn)生移動(dòng)并進(jìn)而導(dǎo)致測量誤差的產(chǎn)生。球體廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)有的測量儀器，只能測量單一的球體的直徑，作用方法是將球體放置在測量儀器上，當(dāng)球體較大時(shí)，測量非常不方便，而且攜帶不方便，這些測量球體直徑的儀器需要人工讀數(shù)，所以對于球體的精度不能很好的把握。2.設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)一種測量球體直徑的測量儀。3.設(shè)計(jì)要求便攜、測量范圍廣、誤差小。4.本課題的開展概況以及存在的情況目前出現(xiàn)較常用的幾種測量儀器，都是使用工作臺(tái)的方式，測量范圍有限，便攜性不高。市面上還有一種測量望遠(yuǎn)鏡，能夠測量很大的物體的直徑，但是其不能測量較小物體，而且其測量誤差很大。在常見的測量儀器中，能夠直接測量球體直徑的測量儀器如游標(biāo)卡尺等，由于球體的構(gòu)造特性，大多不能穩(wěn)定地夾持球體并準(zhǔn)確地測量球體的直徑，易引起測量過程中的測量儀器夾持球體產(chǎn)生移動(dòng)并進(jìn)而導(dǎo)致測量誤差的產(chǎn)生。為了解決現(xiàn)有的測量儀器不能很好的夾持球體并且準(zhǔn)確測量球體直徑的問題，本實(shí)用新型提供一種測量球體直徑的裝置，可以方便地夾持球體并準(zhǔn)確測量球體直徑，減少測量球體直徑過程中產(chǎn)生的誤差。本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想為了滿足便攜、測量范圍廣、誤差小的要求，本設(shè)計(jì)采用了《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》中的移植創(chuàng)造原理、別離創(chuàng)造原理、物場分析原理，所采用的創(chuàng)新技法有群體集智法、系統(tǒng)分析法、形態(tài)分析法等。5.1創(chuàng)新原理5.1.1移植創(chuàng)造原理移植創(chuàng)造原理的的基本模式如以下圖輸入移植輸出已有成果A新成果B〔技術(shù)領(lǐng)域A)(技術(shù)領(lǐng)域B〕移植創(chuàng)造是一種應(yīng)用廣泛的創(chuàng)造思路，通覽人類的科技創(chuàng)造成果，可以在不少地方發(fā)現(xiàn)移植創(chuàng)造原理的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)移植創(chuàng)造，可以選擇不同的移植供體，采用不同的移植方式。在機(jī)械創(chuàng)新中，人們更多的是沿著技術(shù)原理移植與機(jī)構(gòu)移植的基本途徑去實(shí)現(xiàn)新的創(chuàng)新。在移植創(chuàng)造過程中，常常需要對將要?jiǎng)?chuàng)造的事物進(jìn)展受體需要分析，即明確承受移植的事物所面臨的問題和需要的技術(shù)方向，在此基礎(chǔ)上有目的地尋找移植的供體。由于移植創(chuàng)造過程中需要異質(zhì)同化，所以移植創(chuàng)造往往需要經(jīng)過試驗(yàn)的驗(yàn)證。本設(shè)計(jì)運(yùn)用移植創(chuàng)造原理，借用數(shù)顯千分尺的容珊位移傳感器來測量位移，增加了測量的準(zhǔn)確度，經(jīng)屢次試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)經(jīng)處理分析后驗(yàn)證可行，如以下圖5.1.2別離創(chuàng)造原理別離創(chuàng)造原理是把某一創(chuàng)造對象進(jìn)展科學(xué)的分解或離散，使主要問題從復(fù)雜構(gòu)造中暴露出來，從而理清創(chuàng)造的基本思路，便于人們抓住主要矛盾或矛盾的主要方面尋求新的創(chuàng)造思路。別離創(chuàng)造原理的基本模式如以下圖別離事物A新事物A1或A2實(shí)現(xiàn)別離創(chuàng)造可以采用很多途徑，如將事物特性進(jìn)展空間別離〔從空間上別離相反的特性〕，時(shí)間別離〔從時(shí)間上別離相反的特性〕，基于條件的別離〔從整體與局部上別離相反的特性〕以及整體與局部的別離〔同一對象中共存的相反特性〕。在具體操作方式上則有構(gòu)造別離，特性舉例，市場細(xì)分等。本設(shè)計(jì)運(yùn)用別離創(chuàng)造原理，采用可以更換的標(biāo)準(zhǔn)頭，能夠測量不同直徑范圍的球體，擴(kuò)大了測量的范圍，如以下圖所示5.2創(chuàng)新技法形態(tài)分析法〔1〕因素分析從測量儀的總功能出發(fā)，分析實(shí)現(xiàn)“測量〞功能的手段，可以得到“便攜性〞、“測量結(jié)果顯示方式〞、“測量范圍〞“測量距離表示〞等基本分功能，以分功能作為形態(tài)分析的4個(gè)因素。形態(tài)分析對應(yīng)功能的形態(tài)是實(shí)現(xiàn)這些功能的各種技術(shù)手段和方法。上述的4個(gè)分工能種，測量距離表示所得出的形態(tài)決定了測量精度和度數(shù)的方便與否。形態(tài)學(xué)矩陣綜合表并進(jìn)展方案綜合因素形態(tài)測量結(jié)果顯示方式表盤顯示電子顯示刻度顯示便攜性臺(tái)式手握式測量范圍標(biāo)準(zhǔn)頭大小不同的測量工具測距距離表示傳感器刻度尺表盤〔4〕方案評選方案1：刻度顯示-臺(tái)式-大小不同的測量工具-刻度尺，是一種簡單常見的測量儀SHAPE方案2：表盤顯示-臺(tái)式-大小不同的測量工具-表盤，是一種實(shí)驗(yàn)室中可用的測量儀SHAPE方案3：電子顯示-手握式-標(biāo)準(zhǔn)頭-傳感器，是一種數(shù)顯測量儀，測距是通過位移傳感器來實(shí)現(xiàn)的。SHAPE6.原理方案設(shè)計(jì)6.1功能設(shè)計(jì)6.1.1功能分析----范圍調(diào)節(jié)-----測量運(yùn)動(dòng)----工具運(yùn)動(dòng)測量工具-----顯示6.1.2功能元求解功能元功能元解顯示表盤顯示電子顯示刻度顯示測量目標(biāo)測量整體測量一局部測量范圍標(biāo)準(zhǔn)頭增大測量工具測距原理傳感器刻度尺表盤6.1.3方案組合可能的方案組合有：N=2*2*2=8種6.2功能目標(biāo)評價(jià)度數(shù)的方便性刻度尺〈表盤〈電子顯示準(zhǔn)確度傳感器〉刻度尺〉表盤測量范圍可更換標(biāo)準(zhǔn)頭〉臺(tái)式便攜性是否移動(dòng)方便6.2.1幾種待評價(jià)方案1.采用刻度顯示-測量整體-增大測量工具-刻度尺的組合2．采用電子顯示-測量一局部-標(biāo)準(zhǔn)頭-傳感器的組合評價(jià)結(jié)果：對測量儀的度數(shù)、便攜性、準(zhǔn)確度、測量范圍的評價(jià)，確定為最終方案7.機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)7.1采用電子顯示-測量一局部-標(biāo)準(zhǔn)頭-傳感器的組合7.2.采用刻度顯示-測量整體-增大測量工具-刻度尺的組合構(gòu)造設(shè)計(jì)〔最終方案的三維圖〕9.具體實(shí)施方法一種測量圓球直徑的數(shù)顯測量儀，由標(biāo)準(zhǔn)頭,測量桿，處理器，容柵位移傳感器主柵和副柵，框架，彈簧，下端蓋，按鈕和顯示屏等部件構(gòu)成。其特征在于：容柵位移傳感器副柵安裝在處理器的凹槽上，容柵位移傳感器的主柵安裝在框架的肋板上，處理器安裝在框架里面，測量桿固定在處理器端面圓心上，下端蓋安裝在框架上，彈簧安裝在處理器和下端蓋之間，按鈕和顯示屏安裝在下端蓋上，標(biāo)準(zhǔn)頭安裝在框架上。當(dāng)需要測量時(shí)，將球體放置在標(biāo)準(zhǔn)頭中間的圓上，使球體緩慢卡在標(biāo)準(zhǔn)頭上，與此同時(shí)，端面與標(biāo)準(zhǔn)頭外端面平行的測量桿向后移動(dòng)，因?yàn)槿輺盼灰苽鞲衅鞲睎排c處理器和測量桿連為一體，測量桿向后移動(dòng)的距離就是位移傳感器副柵所測的數(shù)值，位移傳感器副柵將數(shù)值傳遞給處理器，處理器通過以下公式：經(jīng)轉(zhuǎn)換得：其中R為被測球體半徑，h為容柵位移傳感器所測得的位移，r為標(biāo)準(zhǔn)頭中間圓圈的半徑。計(jì)算出最終數(shù)值，通過微處理器處理，再傳到顯示屏上顯示，顯示屏顯示的數(shù)據(jù)有被測球體的各項(xiàng)幾何參數(shù)：直徑D，外表積S，體積V。10.結(jié)論：本設(shè)計(jì)采用容珊位移傳感器，將測量結(jié)果直接通過電子顯示屏顯示，準(zhǔn)確度高，度數(shù)方便。采用圓柱型設(shè)計(jì)，方便測量，方便攜帶。采用可更換標(biāo)準(zhǔn)頭的設(shè)計(jì)，大大的提高了可測量的范圍。本設(shè)計(jì)中遇到的主要問題就是如何通過測量球體的局部來得出整體的直徑，解決方法是采用勾股定理。通過間接測量的方法得出測量結(jié)果。11.設(shè)計(jì)方案的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)1、巧妙地采用高精度接觸式外徑測量方法，借用數(shù)顯千分尺的容珊位移傳感器來測量位移，增加了測量的準(zhǔn)確度。2、設(shè)計(jì)了一個(gè)1級機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)一方面可以固定工作軸在空間的位置，另一方面也可對工作軸的位置進(jìn)展調(diào)節(jié)，能穩(wěn)定地夾持球體并準(zhǔn)確地測量球體的直徑，不易產(chǎn)生誤差。3、利用微電腦實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取和處理,基于VC++開發(fā)相應(yīng)的軟件，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和自動(dòng)化。采用系統(tǒng)和差演算的方法,減少了系統(tǒng)的復(fù)雜性,為測量提供了一種新的思路。12.謝辭本論文的完成，得益于沈孝芹大學(xué)教師傳授的知識(shí)，使本人有了完成論文所要求的知識(shí)積累，更得益于導(dǎo)師沈孝芹教授從選題確實(shí)定、論文資料的收集、論文框架確實(shí)定、開題報(bào)告準(zhǔn)備及論文初稿與定稿中對字句的斟酌傾注的大量心血，在此對導(dǎo)師沈孝芹教授表示感謝！13.參考文獻(xiàn)