游标卡尺的建模.doc

河南机电高等专科学校摘要 在现如今的的中国社会当中，游标卡尺是现在工业是密不可分的一部分,无论是在大小企业里面一般都需要用到游标卡尺甚至在一些家庭里面都可能用到。 游标卡尺：是一种测量长度、内外径、深度的量具。游标卡尺由主尺和附在主尺上能滑动的游标两部分构成。主尺一般以毫米为单位，而游标上则有10、20或50个分格，根据分格的不同，游标卡尺可分为十分度游标卡尺、二十分度游标卡尺、五十分度格游标卡尺等。游标卡尺的主尺和游标上有两副活动量爪，分别是内测量爪和外测量爪，内测量爪通常用来测量内径，外测量爪通常用来测量长度和外径。其中游标类仪器用来测量尺寸，外尺寸，也可测量内孔的深度，台阶的高度，一般角度和齿轮齿厚等。游标卡尺的原理进行读数的，仪器没有传动放大机械，被测量与游标相对直尺移动的距离相等，主尺的刻线间距等于主尺的分度值。其读数精度的提高仅仅是利用游标原理。游标类仪器没有测力控制装置，测力的大小由手的推力或使尺框微动来控制，带主观性，大部分同意的要求。本次设计的主要任务是应用 Pro/E 软件完成一般的游标卡尺的测绘及装配，并生成完整的二维装配图与运动仿真。在完成上面的基础上了解游标卡尺的优缺点，知道我们该怎样使用游标卡尺？用完之后怎样保护游标卡尺？游标卡尺的市场，发展，材料，读数时所需要注意的事项，构造原理，等一系列关于游标卡尺的内容。关键词：游标卡尺 三维建模 运动仿真 Pro/E 测绘 装配图 目录摘要1.1 纵观游标卡尺的发展历程.1.2 制作游标卡尺所用的材料.1.3 游标卡尺的分类及用途.1.4 游标卡尺的种类规格和市场的牌子及价格.1.5 游标卡尺的构造及主要用途.1.6 游标卡尺的特点.1.7 游标卡尺的缺陷.1.8 游标卡尺的应用.1.9 对游标卡尺误差的处理.2.1 游标卡尺的读法与原理.2.2 使用游标卡尺时序注意的事项.2.3总结. 第 30 页 共 30 页第1.1 纵观游标卡尺的发展历程一 ：游标卡尺的诞生于发展 在形形色色的计量器具家族中，游标卡尺作为一种被广泛使用的高精度测量工具，它是刻在直尺的延伸和拓展，他最早起源于中国。古代早期测量长度主要采用绳子，或用“迈步”的方法，待有了长度的单位制以后，就出现了刻线直尺。这种刻线直尺在公元前3000年的古埃及，在公元前2000年的我国夏商时代都已有使用，当时主要是用象牙和玉石制成，直到青铜刻线直尺的出现这种“先进”的测量工具较多的应用于生产和天文测量中。中国汉代科学技术发达，发明了大量的领先当时世界的先进仪器和器具，如浑天仪，地动仪，等，这些圆轴类零件的诞生，在昭示着这刻线直尺的诞生，都昭示这刻线直尺在中国的诞生。在北京国家博物馆中珍藏的“新莽铜卡尺”，经过专家考证，它是全世界发现最早的卡尺，制造与公元9年，距今年2000多年。与我国相比，国外在卡尺领域的发明晚了1000多年，最早的是英国的“卡钳尺”，外形酷似游标卡尺，但是与新莽铜卡尺一样，也仅仅是一把刻线直尺，精度和使用范围较低。最具现代测量价值的游标卡尺一般认为是由法国人约尼尔比尔发明的。他是一名颇具名气的数学家，在他的数学专著新四分圆的结构、利用及特性中记述了游标卡尺的结构和原理，而他的名字Vernier变成了英文的游标一词沿用至今。而这把赫赫有名的游标卡尺至今没有见到，因此有人质疑他是否制成了游标卡尺。19世纪中叶，美国机械工业快速发展，美国夏普机械有限公司创始人与1985年秋，成功加工出了世界上第一批四把0-4英寸的游标卡尺，其精度达到了0.001毫米。1851年由美国Brown & Sharpe 公司将Nonuth 及 Vernier 两个构想制造出第一支游标卡尺，后由德国Masuer兵工厂加以改良制造，是工程上应用最广的量具。1854年荷、法、德、英、都普遍用上了游标卡尺，1856年日本也普及了游标卡尺，游标卡尺的制造技术逐渐更新迅速提高，使之成为了通用性的长度。1992年5月在扬州市西北8公里的邗江县甘泉乡（今邗江区甘泉镇）顺利清理了一座东汉早期的砖室墓，从墓中出土了一件铜卡尺（见图），此铜卡尺由固定尺和活动尺等部件构成。固定尺通长13.3厘米，固定卡爪长5.2厘米、宽0.9厘米、厚0.5厘米。固定尺上端有鱼形柄，长13厘米，中间开一导槽，槽内置一能旋转调节的导销，循着导槽左右移动。在活动尺和活动卡爪间接一环形拉手，便于系绳或抓握。两个爪相并时，固定尺与活动尺等长。使用时，将左手握住鱼形柄，右手牵动环形拉手，左右拉动，以测工件。用此量具既可测器物的直径，又可测其深度以及长、宽、厚，均较直尺方便和精确。惜因年代久远，其固定尺和活动尺上的计量刻度和纪年铭文，已锈蚀难以辨认。东汉铜卡尺东汉原始铜卡尺的出土，纠正了世人过去认为游标卡尺乃是欧美科学家发明的观念。英国在1973年出版的英国百科全书第10卷402页，记述游标卡尺是法国数学家“Pierre Vernier ”【维尼尔皮】公元15801637年 在1631年发明的工作原理。由此也证明游标卡尺是有中国传至国外的！1.2 制作游标卡尺所用的材料游标卡尺一般采用碳钢、工具钢和不锈钢制造。游标卡尺采用碳钢、工具钢制造时,其主要测量面的最低硬度为664HV(58HRC)。卡尺采用不锈钢制造时,其主要测量面的最低硬度为551HV(52.5HRC)。高碳钢或者低合金钢，比如7Cr17，总之需要硬度高，热变形小，耐腐蚀性能好些也更耐用。其中我国最长用的材料是高碳钢。 1.3 游标卡尺的分类及用途游标类仪器包括：游标卡尺、高度游标卡尺、深度游标卡尺、齿厚游标卡尺、游标角度规等。 游标类仪器是利用游标原理进行读数的，仪器主要同主尺和游标尺两部分组成。仪器没有传动放大机械，被测量与游标相对主尺移动的距离相等，主尺的刻线间距等于主尺的分度值。其读数精度的提高仅仅是利用游标原理。游标类仪器没有测力控制装置，测力的大小由手的推力或使尺框微动来控制，带主观性，达不到统一的要求。 游标类仪器用来测量尺寸、外尺寸，也可测量内孔的深度，台阶的高度，一般角度和齿轮齿厚等。1.4 游标卡尺的种类规格和市场的牌子及价格游标类仪器包括:游标卡尺：是一种测量长度、内外径、深度的量具。游标卡尺由主尺和附在主尺上能滑动的游标两部分构成。主尺一般以毫米为单位，而游标上则有10、20或50个分格，根据分格的不同，游标卡尺(如下图）可分为十分度游标卡尺、二十分度游标卡尺、五十分度格游标卡尺等。游标卡尺游标卡尺的主尺和游标上有两副活动量爪，分别是内测量爪和外测量爪，内测量爪通常用来测量内径，外测量爪通常用来测量长度和外径。高度游标卡尺根据读数形式的不同，高度游标卡尺可分为普通游标式和电子数显式两大类。高度游标卡尺根据读数形式的不同，高度游标卡尺可分为普通游标式和电子数显式两大类。 高度尺的规格常用的有0-300；0-500；0-1000；0-1500；0-2000 根据使用的情况不同及多有单柱式与双柱式！ 双柱式主要应用于较精密或测量范围较大的场合；0-300，0-500的常见的为单柱式。 双柱数显高度尺有很多分类：数显高度尺，代表高度尺，游标高度尺。深度游标卡尺深度游标卡尺如下图所示，用于测量零件的深度尺寸或台阶高低和槽的深度。如测量内孔深度时应把基座的端面紧靠在被测孔的端面上，使尺身与被测孔的中心线平行，伸入尺身，则尺身端面至基座端面之间的距离，就是被测零件的深度尺寸。它的读数方法和游标卡尺完全一样。 齿厚游标卡尺齿厚游标卡尺是用来测量齿轮（或蜗杆）的弦齿厚和弦齿顶。这种游标卡尺由两互相垂直的主尺组成，因此它就有两个游标。A的尺寸由垂直主尺上的游标调整；B的尺寸由水平主尺上的游标调整。刻线原理和读法与一般游标卡尺相同。 游标角度规游标角度规角度规又被称为万能角度尺、游标角度尺和万能量角器，它是利用游标读数原理来直接测量工件角或进行划线的一种角度量工具。1.5 构造及各部分主要用途游标卡尺主要由两部分组成，即主尺和游标尺. 具体各部分的名称和主要用途是：1主尺：用于读取游标尺刻度线对应的整毫米数，在绘制时先打开Pro/E点击拉伸之后进行草绘草绘之后我们得到之后再进行拉伸绘制草图如下经过我们的拉伸得到在上面分格阵列草绘得到如下同上我得到如下的草绘数字零进行草绘草绘进行关系式是的可以阵列数字得到点击阵列进过阵列得到最终得到整个主尺；游标尺：用于读取对准主尺上某一条刻度线的游标尺上的刻度数。此图如主尺一样阵列数字草绘得到。；内测量爪：用于测量内径。此图要草绘拉伸拉伸完后要进行修建倒圆角螺丝先进行拉伸进行螺纹的绘制点击螺旋扫描扫描轨迹截面得到；外测量爪：用于测量外径；深度尺：用于测量深度；紧固螺母：用于固定游标尺. 整体效果1.6 游标卡尺的特点是一种测量长度、内外径、深度的量具。游标卡尺由主尺和附在主尺上能滑动的游标两部分构成。主尺一般以毫米为单位，而游标上则有10、20或50个分格，根据分格的不同，游标卡尺可分为十分度游标卡尺、二十分度游标卡尺、五十分度格游标卡尺等。游标卡尺的主尺和游标上有两副活动量爪，分别是内测量爪和外测量爪，内测量爪通常用来测量内径，外测量爪通常用来测量长度和外径。1.7 游标卡尺的缺陷游标卡尺主要是由尺身 尺框和内外量卡构成，尺身山的主尺刻度维整数，固定在尺框上的刻度为分数部分，游标卡尺的精度不同，游框上的刻度线距离也不同：利用固定在尺框上的游标刻度。读出主尺两个相邻刻度之间的分数的计量器具。为了操作方便，游标卡尺的尺身于尺框之间的配合为间隙配合，他们在结构上存在共同的缺点：（1）因游标刻线面有一定的距离，易产生视差：而且大部分游标卡尺类计量器具都存有啊贝误差。（2）没有产生稳定测量力的装置，操作者用力不同，会使测量结果因测量里的不同而不同。（3）尺身和尺框间隙配合量的大小直接影响测量结果的精确度。1.8游标卡尺的应用测量外尺寸时，应先把量爪张开得比被测尺寸稍大，再把固定测量爪与被测表面靠上，然后慢慢推动尺框，如图所示，使活动测量爪轻轻地接触被测表面，并稍微游动一下活动测量爪，以便找出最小尺寸部位，可获得正确的测量结果。卡尺的两个测量爪应垂直于被测表面。同样道理，读数之后要先把活动测量爪移开，再从被测件上取下卡尺；在活动测量爪还没松开之前，不允许猛力拉下卡尺。测量内孔直径时，应先把测量爪张开的比被测尺寸稍小，再把固定测量爪靠在孔壁上，然后慢慢拉动尺框，如图所示，使活动测量爪沿着直径方向轻轻接触孔壁，再把测量爪在孔壁上稍微游动一下，以便找出最大尺寸部位。注意测量爪应放在孔的直径方向。测量沟槽宽度时，卡尺的操作方法与测量孔径相似，测量爪的位置也应摆正，要垂直于槽壁，测量深度时，应使游标卡尺的尺身下端面与被测件的顶面贴合，向下推动深度尺，使之轻轻接触被测底面，实际工作中常用精度为0.05毫米和0.02毫米的游标卡尺。它们的工作原理和使用方法与本书介绍的精度为0.1毫米的游标卡尺相同。精度为0.05毫米的游标卡尺的游标上有20个等分刻度，总长为19毫米。测量时如游标上第11根刻度线与主尺对齐，则小数部分的读数为11/20毫米=0.55毫米，如第12根刻度线与主尺对齐，则小数部分读数为12/20毫米=0.60毫米。 一般来说，游标上有n个等分刻度，它们的总长度与尺身上(n-1)个等分刻度的总长度相等，若游标上最小刻度长为x，主尺上最小刻度长为y 则 n x=(n-1)y， x=y-(y/n) 主尺和游标的最小刻度之差为 x=y-x=y/n y/n叫游标卡尺的精度，它决定读数结果的位数。由公式可以看出，提高游标卡尺的测量精度在于增加游标上的刻度数或减小主尺上的最小刻度值。一般情况下y为1毫米，n取10、20、50其对应的精度为0.1，0.05毫米、0.02毫米。精度为0.02毫米的机械式游标卡尺由于受到本身结构精度和人的眼睛对两条刻线对准程度分辨力的限制，其精度不能再提高。1.9 对游标卡尺误差的处理用游标卡尺来测量物体时，让测量爪并拢，如果二尺的零刻度没有对齐，那么游标卡尺就出现了零误差. 如果此时游标上的零刻度线在主尺上0刻度线的右边，则称此时的读数为正误差，如果此时游标上的零刻度线在主尺上0刻度线的左边，则称此时的读数为负误差，其值为：读数减1 mm. 当用此尺读数时，应用最后的读数减去零误差. 。2.1 游标卡尺的读法与原理读数方法游标卡尺：根据游标上的分度格数，常把游标卡尺分为10分度、20分度、50分度三种 它们的精度（游标上的最小分度值分别为01 mm、005mm、002mm），课本上只介绍了10分度游标卡尺的读数原理，实际上20分度，50分度的卡尺与它的读数原理是相同的譬如，50分度游标尺上50个分度只有49mm长，比主尺上的50个分度短1mm，则游标上的每个分度比主尺上的每个分度短1/50mm=002mn，即它的测量精度为002 mm 游标卡尺按下列规则读数： （1）以游标零刻线位置为准，在主尺上读取整毫米数 （2）看游标上哪条刻线与主尺上的某一刻线（不用管是第几条刻线）对齐，由游标上读出毫米以下的小数 （3）总的读数为毫米整数加上毫米小数.读数原理游标卡尺利用的就是主尺和游标尺的单位长度的差来读数的。读数=主尺读数（整毫米读数）+（游标尺第n根刻线与主尺刻线对齐）nx精确度；如10分度的游标卡尺，实际长度为9mm，每格代表0.9mm，与主尺一格1mm相差0.1mm，所以精确度为0.1mm；我们从游标尺0刻线与主尺某一刻线对齐开始考虑，再向右移动游标尺，第一个刻线与主尺刻线对齐时，游标尺向右移动了1格的差距即0.1mm，第二个刻线与主尺刻线对齐时，游标尺向右移动了2格的差距即0.1mmx2=0.2mm，以此类推，第n个刻线与主尺刻线对齐时，游标尺向右移动了n格的差距即0.1mmxn；这即是游标卡尺的读数原理 2.2 使用游标卡尺时序注意的事项1 游标卡尺是比较精密的测量工具，要轻拿轻放，不得碰撞或跌落地下。使用时不要用来测量粗糙的物体，以免损坏量爪，不用时应置于干燥地方防止锈蚀。 2测量时，应先拧松紧固螺钉，移动游标不能用力过猛。两量爪与待测物的接触不宜过紧。不能使被夹紧的物体在量爪内挪动。 3读