百分表设计(课程设计).docx

精密机械课程设计 比春花 0943024078 钟表式百分表课程设计说明书 学 院：制造与工程学院专 业：测控技术与仪器指导老师：谢 驰姓 名：毕春花学 号：0943024078小组成员：郭倩倩、黎亚娟、秦裕娟、杨柯、 2012年01月05日目录一 绪论1.1百分表的定义31.2百分表的工作原理和用途31.3百分表的使用方法41.4百分表的发展前景4二 设计任务2.1课程设计意义52.2设计任务52.3设计目标5三 百分表传动结构分析3.1曲柄滑块传动机构63.2齿轮传动83.3螺旋传动9四 百分表总体设计分析4.1表体部分设计94.2传动系统设计104.3读数装置设计10五 百分表各部分参数设计及计算5.1齿轮、齿条105.2游丝的设计145.3弹簧的设计155.4缓冲装置16六 误差分析6.1 示值误差176.2 空回误差186.3 测力误差196.4其他误差20七 设计总结7.1设计体会207.2有关改进的想法20八 参考资料目录一 绪论1.1百分表定义百分表利用精密齿条齿轮机构制成的表式通用长度测量工具。通常由测头、量杆、防震弹簧、齿条、齿轮、游丝、圆表盘及指针等组成。百分表是美国的B.C.艾姆斯于1890年制成的。由于它的外形相似于钟表，故又称之为钟式百分表。1.2 百分表的工作原理和用途1.2.1 百分表的工作原理百分表是一种精度较高的比较量具，它只能测出相对数值，不能测出绝对数值，主要用于测量形状和位置误差，也可用于机床上安装工件时的精密找正。百分表的读数准确度为 0.01mm。百分表的结构原理如图1所示。当测量杆1向上或向下移动1mm时，通过齿轮传动系统带动大指针5转一圈，小指针7转一格。刻度盘在圆周上有100个等分格，各格的读数值为0.01mm。小指针每格读数为l rnm。测量时指针读数的变动量即为尺寸变化量。刻度盘可以转动，以便测量时大指针对准零刻线。1.2.2百分表用途改变百分表测头形状并配以相应的支架，可制成百分表的变形品种，如厚度百分表、深度百分表和内径百分表等。如用杠杆代替齿条可制成杠 杆百分表和杠杆千分表，其示值范围较小，但灵敏度较高。此外，它们的测头可在一定角度内转动，能适应不同方向的测量，结构紧凑。百分表可用来精确测量零件圆度、圆跳动、平面度、平行度和直线度等形位误差，也可用来找正工件，如图1所示。(a)检查外圆对孔的圆跳动 (b)检查工作两面的平行度 (c)校正外圆 图1 百分表应用举例百分表适用于测量普通百分表难以测量的外圆、小孔和沟槽等的形状和位置误差，是机械加工行业中最基本的量具之一，在机械加工业中起着重要作用。百分表的表径一般有两个规格：60mm,40mm。量程有03mm、06mm、010mm。表1 百分表的适用范围百分表的精度等级适用于测量工作的精度等级02、3级13、4、5级24、5、6级1.3百分表的读数方法1.3.1 使用前检查1). 检查表头的相互作用和稳定性。2). 检查活动测头和可换测头表面光洁,连接稳固。1.3.2读数方法测量孔径、孔轴向的最小尺寸为其直径,测量平面间的尺寸，任意方向内均最小的尺寸为平面间的测量尺寸。百分表测量读数加上零位尺寸即为测量数据。1.3.3.正确使用1). 把百分表插入量表直管轴孔中，压缩百分表一圈，紧固。2). 选取并安装可换测头，紧固。3). 测量时手握隔热装置。4). 根据被测尺寸调整零位。用已知尺寸的环规或平行平面（千分尺）调整零位，以孔轴向的最小尺寸或平面间任意方向内均最小的尺寸对0位，然后反复测量同一位置2-3次后检查指针是否仍与0线对齐，如不齐则重调。为读数方便，可用整数来定零位位置。5). 测量时，摆动内径百分表，找到轴向平面的最小尺寸（转折点）来读数。6). 测杆、测头、百分表等配套使用，不要与其他表混用。1.3.4.维护与保养1) 远离液体，不使冷却液、切削液、水或油与内径表接触。2). 在不使用时，要摘下百分表，使表解除其所有负荷，让测量杆处于自由状态。3). 成套保存于盒内，避免丢失与混用。 1.4百分表的发展前景：数显由于传统机械式百分表由人去读表盘刻度，这样就存在读数方法和反应速度等因素带来的误差。为了克服这些缺点，百分表读数在向数字化方向发展。加快仪表的自动化是当前制造行业发展的大趋势。一般有两种方案可以采用：一种是集位移传感器(光栅、容栅、电感等)、控制、显示与存储等单元于一体的数字式百分表，另外一种就是采用机器视觉技术对机械式的模拟百分表进行自动化识读。由于带指针的模拟式百分表是很多企业特别是传统制造企业使用得非常广泛的一类，于是在已有基础上通过图像识别方法识读表盘是成本相对较低的一种方法。对于百分表的显示系统，传统的表盘显示已经远远不能满足现代生活的需要，尤其是在对测量结果的实时性要求较高的操作中，人眼的视觉往往不能跟上表针的摆动变化。而数显式百分表多采用容栅传感器将位移量转化为可供电路测量的电压信号，然后通过单片机采集电压信号使之转换为数字信号并进行处理，最终通过液晶显示器将读数显示出来，这种显示方式更利于人们的视觉要求，另外数显式百分表内部可以设置数据存储器，将整个测量过程的数据存储起来，然后传送到计算机上进行细致的分析。二 设计任务2.1课程设计意义1. 巩固精密机械设计基础课程所学内容，综合运用所学公差配合机械制图CAD制图等课程知识进行设计，培养分析和解决实际工程问题的能力；2. 学习仪器结构设计的一般方法和步骤，提高机械设计水平，树立正确的设计思想；3. 扩大知识范围，学会运用各类技术资料，包括技术标准、手册等。4. 在设计过程中，培养创新思维和团队协作精神，开拓视野。2.2、设计要求1. 分度值：0.01mm2. 测量范围：010mm3. 外形尺寸：50mm60mm4. 测力要求：0.5-1N5. 回程误差：0.003mm6. 考虑使用环境和生产现场，注意抗振动、防尘、防油等。7. 其余零件均按国家标准设计选用。最后在分析参考有关百分表资料的基础上，进行结构方案的比较和选择。包括示数装置、传动系统、消除空回装置、产生测力装置、导轨、支承等。然后进行总体布局、设计的相关计算，绘制装配图和零件图，编写说明书。课程设计结束后，提交A1装配图一份，A4零件图2份，以及说明书一份。2.3设计目标设计一种钟表式百分表，在分析样图和参考图的基础上，进行结构方案的比较和选择，包括示数装置、传动系数、消除空回装置、产生测力装置、导轨、支承、限动器和联接等。然后进行总体布局、设计计算，绘制草图和正试图。三 钟表式百分表传动结构分析：钟表式百分表的传动机构就是将轴向位移变换为转向位移，故在百分表设计上从理论上讲一切将轴向位移量转换放大为转向移动量的机构都可以。根据本学期精密机械设计基础中所学知识，可知能实现轴向至转向这一运动形式转换的有：曲柄滑块结构、齿轮齿条结构、蜗轮蜗杆结构、螺旋传动等。故可从以上角度进行分析设计。3.1 曲柄滑块机构（正弦机构）图2为此思路的原理图，滑块的移动带来曲柄的转动。轴向运动转变为转动。如果用正弦机构的话，不仅会出现四点位置同时由于正弦机构需要要求角度的精确，摆动范围不是很大，用于百分表的话，其精度不是很高 ，一般达不到百分表的精度要求，同时正弦机构表盘上是线性的，实际上是非线性的，容易产生原理误差（采用机构的传动特性与要求的传动特性不相符合而引起的误差）具体下面解释： 图2 曲柄滑块机构图2解释如下： 3.1.1、主体结构设计为一半圆形的原因：滑块在上下两极限位置往复运动时，会带来曲柄的360度转动。此思路下考虑的第一个方案是将滑块的初始位置设置在滑块位移量的中心，滑块在上半程运动时会带动表盘中指针在圆形表盘上半圆的转动，滑块下半程则指针在下半圆转动，圆形表盘上下半圆分别刻线，表示被测物件表面的粗糙度（上下起伏情况）。但是碰到一个严重问题：死点。在滑块上下极限位置初，尤其是在顶部极限位置时，曲柄会卡死，若不给外力，则无法再发生转动。考虑到防止死点的几种方法的可操作性，放弃此方案，采用半圆形。若在180度范围内刻一百个刻度，若线性平均分布，若取半径20mm，则两刻线间距离（3.1420）/100=0.628mm，人眼完全可分辨出，可尝试。对于死点问题，解决方案：不给曲柄（指针）与连杆共线的机会。即初始位置时0,终止位置时180。这样的外形设计既在对观察精度不影响的情况下减小了空间体积，又消除了死点影响。如果用正弦机构的话，不仅会出现四点位置同时由于正弦机构需要要求角度的精确，摆动范围不是很大，用于百分表的话，其精度不是很高 ，一般达不到百分表的精度要求，同时正弦机构表面上时线性的，实际上是非线性的，容易产生原理误差3.1.2、刻线问题现在要分析的问题是滑块的位移量（以最低点极限位置为初始位置）y与曲柄（指针）转过的角度是什么样的一个函数关系，若非线性，则不能在在表盘上均匀刻线（就像电阻表一样），这样会大大失准，是不符合精密测量要求。通过MATLAB软件，编程分析如下： （注：设曲柄和连杆的长度分别为m和n，要满足此运动，由图不难看出需满足基本条件：n2m。设滑块位移量y,曲柄角度变化x） m=20;n=60;y=0:0.1:40; a=m2+(n-m+y).2-n2; b=2.*m*(n-m+y);x=acos(a./b);plot(y,x)上例是取n=3m，y在(0，40)间变化，画出图如上所示，由图可看出y在(5，30)间和x的关系是近似线性相关的。而我们可以增大滑块的位移范围，而只截取中间数十毫米为有效测量范围，这点不难做到。再继续分析，取m=20，n=5m和n=500m两种情况，做出它们关系图如下所示： 由上面两图可看出，n/m增大，x与y的线性关系变换不大，即在此情况下选n=2m中的近似线性区域相较其他不同长度情况变化不大。我们截下n=3m情况下的可利用局部，比如，取y为（5，20）间吧，这满足所要求的设计量程10mm。图形如下图所示：由图可看出，此范围内以基本为线性相关了。观察角度x的变换范围：(1.3，2.2)，变换为角度制其范围为51.6度，即说明曲柄其实只是摆动了50多度，相比较近180的活动范围来说，还留有大量空域。 这就启发我们，能否再利用上这些“多余”空间。这样，现在曲柄活动的50度范围内刻十个刻度线，表示滑块移动的毫米整数量值，装一支指针，把50度范围空间划分为10等分，显示滑块位移大概数，这在显示或人们读数上是没多大难度的，可做到。剩下的近130度空间，可这样利用：曲柄的转轴可设计为一齿轮，在此齿轮外再依次接大齿轮、小齿轮。若数比恰当，满足10：1的关系，在130空间范围内再刻100刻度，则实现“百分”功能。 综上所述，可看出，此设计方案在理论推断过程中理想假设很多，又此机构都低副连接，接触面积大，运动阻抗大，失准厉害，精确度难以提高。故不宜于百分表实际生产。应予以淘汰。3.2 齿轮传动3.2.1蜗轮蜗杆传动蜗杆传动也能完成轴向运动到转向运动的转变，此方式传动平稳，结构紧凑。可能最吸引人的是它的自锁功能。若百分表在使用过程中瞬时受到的力太大，则可能会造成对表体里的齿轮等构件的损害。这是百分表若有自保护能力则有一定必要。当瞬时冲击力太大，若能自锁，停止表体内构件的运动，则能起到保护仪表的作用。这点可以考虑。但蜗杆传动在百分表设计中的一个致命缺陷是精确度问题。由于啮合轮间的相对滑动速度较高，使得摩擦损耗较大，因而传动效率较低，失准较大，不符合精密测量仪器设计的精度要求，而此要求恰恰对于测量仪器来说是最重要的。所以此方案也被淘汰。但其“自锁”性能给我们仪表设计是个提示。3.2.2轮系传动 考虑轮系主要是想到行星轮系。它可能对表盘示数是一种可能方式。其原理简图如图3。 若考虑用行星轮系示数，则最终的表盘显数效果就如同平日生活中的钟表，小指针和大指针是同轴的。行星轮的传动效率高，结构紧凑，但结构复杂，制造困难，成本较高，且相较其它示数传动来说，它的“独特”作用也仅是表盘示数方式的一个改变，而带来的这种大小指针同轴的显示方式在精密测量仪表中未必适用，例如钟表显示12点整时的指针重合，这若放在直径几厘米的一个百分表里是不方便观察计数的，还可能出错。而且由于结构的复杂性，不易拆卸维修护理。故也被淘汰。 图3 轮系传动示意图 3.2.3 齿轮齿条传动齿轮齿条传动是直接把轴向运动转换为转向运动。其传动原理简图如左图所示。当测量杆运动齿条随之运动，运动传递给小齿轮Z2，直线运动变为转动，再经Z2与同轴的Z3齿轮放大线束度后传给小齿轮Z1，Z1上有指针，指示相应读数。最后一个齿轮的作用是通过其上的游丝防止空回。它的精度主要决定于各个传动部分的传递精度，只要各个传动链传动精度满足一定要求，就能满足我们的测量要求。此外它的测量范围可以通过适当的齿条长度来满足我们的要求。该传动方式具有效率高，寿命长，工作平稳，可靠性高，结构较为简单，能保证恒定传动比从而保证传动精度等优点。它也是钟表式常用百分表通常采用的方案。3.3 螺旋传动如图4所示，螺旋传动也能完成轴向与转向运动之间的转化，精度很高，千分尺就是一个例子。但它的一个特点螺杆与螺母同轴，则限制了其在百分表设计中的使用。螺母固定，螺杆的轴向运动会与其自身沿轴线的转动同时存在。若用螺杆做测杆，则测杆在测量过程中一直伴随着其自身转动（测头不转动），最后的百分表若按此方式则最直接外形为“T”形，不符和操作人员观察。且螺杆与螺母之间的摩擦会大大降低仪表测量的灵便性。最重要的一点是：测杆自转至指针转动之间的转化，较为困难。故此方案也被淘汰3。综上，相较以上各传动方式，齿轮齿条传动为此次百分表设计的最优选择。 图4 螺旋传动示意图四百分表各零件的设计4.1表体部分设计表体部分包括圆表盘、测头和量杆。表盘尺寸：直径60mm测头：是用于加长百分表一边一般与百分表联接，另一边为小球状头。以一点接触工作面，接触面积小，摩擦小。测头内嵌入球形滚珠，材料为红宝石，红宝石耐磨程度高，使用寿命长，测头损坏，也方便更换。 量杆：尺寸为240mm，要求在套筒内能够灵活的运动但不能受重力影响也不能转动。通过利用弹簧实现量杆的运动不受重力影响，这样保证了百分表能在任何角度，任何位置使用；通过在量杆上固定导杆，导杆和导槽块组成滑动导轨实现了量杆的反转。4.2、传动系统部分传动系统采用经典实用的齿轮齿条结构，包括齿轮、齿条、弹簧和游丝等。百分表需要齿轮和齿条来将微小的直线位移放大变为指针的转动。齿条可以使直线位移转化成转动，齿条作直线运动且其齿廓上各点的速度大小和方向都一致，齿条带动齿轮旋转，然后再通过其他齿轮的放大带动大小指针的转动，大小指针由于传动比不同从而可满足分度值和量程要求。弹簧是用以回复测竿的原始位置，同时弹簧还具有防震的作用。游丝是用来减小空回误差，空回即是当主动轮反向转动时从动轮滞后产生的误差。这对于高精度的仪器来说这将直接影响传动精度，最后造成测量误差。4.3读数装置部分读数装置包括指针、大小不同的两个表盘等。读数时应该将百分表放在支架上，然后固定百分表，不让其上下移动和摆动，然后让工件在其下面贴住测头，然后缓慢移动，边移动边读出百分表表盘上的示数，大表盘刻线将圆周分为一百等分，每一小格代表0.01mm；小表盘刻线将圆周分为10等分，每一等分代表1mm。即大指针转动1圈小表盘指针转动一格。这样可以通过百分表的表盘读数可以知道测杆的移动距离，其距离应为小表盘的示数乘以相应的分度值加上大表盘的示数乘以其相应的分度值。 五百分表各部分参数设计及计算5.1齿轮、齿条5.1.1齿轮的设计1).模数和齿数的确定为了节约成本和制造方便，模数都取为m=0.199对于齿轮Z2，由于测量范围为020mm，故可设计齿轮2转过一周，分度圆上的先位移为10mm。故有 10=D3=m，可得Z2=20齿。关于齿轮3、齿轮4和齿轮6：把齿轮3和齿轮6设计为相同齿轮。根据表体大小，初步设计D3=19mm，根据公式D=mz，求得Z3=119.384取整数120齿，既有Z3=Z6=120齿。齿轮3与齿轮4的传动比取为1：10，则有Z4=12齿。2) 齿轮示值总误差的校验由于测量范围为010mm，当S1=10mm时，齿轮2的实际转角为2*r2 =10r2=mZ2/2=1.5915mm，得=6.28338rad，由于传动比为1：10，故齿轮4实际转过的弧度为62.8338rad，而理论上齿轮4应该转过20，于是产生一个差值：=20-62.8338=-0.0019469rad =-0.11155即偏差为0.11155。根据设计要求示值总误差不得大于0.018mm，换算成转角即不得大于6.48，而实际偏差远小于6.48，所以满足要求。下面验算每一毫米的示值误差；题目要求每一毫米示值误差不大于0.01mm，即不大于3.6。当齿轮2的分度圆然过1mm时，实际转过的弧度为*r2 =1，r2=mZ2/2=1.5915mm，由此得=0.628338rad，则齿轮4实际转过的弧度为6.28338rad，而理论上齿轮4应该转过的弧度为2，于是有差值为2-6.28338=-0.0001947rad，约为-0.011155小于3.6，故满足要求。3).变为齿轮重要参数的计算由于齿轮4的齿数为12，小于14.为了避免产生根切，需要对它进行正变位。与之相啮合的齿轮3和齿轮6应该相应负变位。这里可以采用高度变位的变位方式。最小变位系数X=0.294取X=-0.3,X=0.3.其具体参数如表2：序号名称计算公式1模数m=0.1992变位系数X3=-0.33变位系数X4=0.34变位系数X6=-035压力角=6啮合角7标准齿顶高系数=18变位齿顶高系数=0.429顶隙系数=0.2510齿轮3,4中心距=11齿轮4,6中心距=表2根据上表和各齿轮的模数可求得：齿轮3,4中心距=10.5039mm齿轮4,6中心距=10.5039mm齿顶圆直径齿根圆直径分度圆直径为=m故：=19.098mm,=1.9098mm,=19.3208mm，=2.3236mm，=18.6046mm，=1.6074mm， 齿轮6的数据和齿轮3的完全相同。5.1.2 齿条的设计齿条与齿轮2啮合。具体数据如表3，图5：齿条的的几何计算名称代号计算公式模数m0.15915齿厚sm径向间隙c0.25m齿根高h11.25m齿顶高h2m表3图5 齿条的形齿条的工作长度为10mm，但加工时应保留一些余量，所以取加工总长度为16mm。5.2游丝的设计空回：当主动轮反向转动时从动轮滞后的一种现象。滞后的转角即空回误差角。（齿轮空回的主要原因是由于一对齿轮有侧隙的存在）产生空回误差的原因：对于齿轮本身，就是中心距变大，齿厚偏差，基圆偏心和齿形误差。齿轮装在轴上时的偏心，滚动轴承转动座圈的经向偏摆和固定座圈与壳体的配合间隙也会对空回产生影响。消除空回误差的方法：1)利用弹簧力2)固定双片齿轮3)利用接触游丝百分表消除侧隙的方法是利用接触游丝所产生的反力距，迫使各级齿轮在传动时总在固定的齿面啮合，从而消除了侧隙对空回的影响。5.2.1游丝的最小力矩在装配时，游丝应有一定变形角（通常取）以获得一个最小力矩，它应保证能克服轴与齿轮的摩擦力矩而保持单面啮合。可按下式计算：=（36）=5根据生产实践经验Nmm=4.65X10Nmm5.2.2游丝的最大力矩根据传动关系求出游丝的总转角，由：=即可求出最大力矩。游丝的总转角=2，最大力矩=18.6 X10 Nmm5.2.3游丝的结构参数根据结构草图的安装空间确定游丝的内径和外径，并由此计算出游丝长度。选定游丝材料，查出E和值。选择适当的u = b/h 值 （对接触游丝一般取u= 48）后用下式计算h值：h求出后b即可由式b= uh求出。 5.2.4校核游丝最大应力按下列公式验算游丝最大弯曲应力：其中。为安全系数，对接触游丝取24。游丝结构参数：(查表可得) 材料：铍青铜(QBe2)，弹性模量E=1.15X105N/mm (经淬火) 游丝的抗拉强度g=(588735)N/mm（经冷作硬化）假定游丝的外径D1=14mm，内径D2=4.5mm，圈数n=9，u=8根据公式和游丝的长度公式L =n（D1+D2）/2计算出h和L其中L=261.405mm，h=0.1002mmb=uh=0.802mm，取（安全系数）=2，则=（294367.5）N/mm最大弯曲应力为138.597 N/mm，满足条件要求5.3 弹簧的设计百分表的弹簧为圆柱型拉伸弹簧。用来固定导杆的运动，根据百分表的设计空间大小，弹簧的设计选用簧丝的直径大小为d=0.2mm，旋绕比为C=10，C=D/d，D为弹簧的中径大小D=10mm。技术要求测力在0.51N之间，为克服机构内部摩擦，应选大于0.5N力作为F1.技术要求规定测力变化不大于0.5N，即F1-F200.5N，.取F1=0.6N，F2=1N。根据公式可得1=15mm，2=25mm。选择不锈钢丝为材料许用切应力843(Nmm-2)，切边模量G=78000(Nmm-2)经验算，直径为0.2mm的钢丝符合要求。下面计算弹簧圈数：可取n=50，即50圈。根据以上计算，弹簧的最终设计为：簧丝的直径大小为d=0.2mm中径D=2mm旋绕比为C=10有效环数n=50自由长度（n+1）d+2D1=13.6mm。5.4 缓冲装置 当百分表测杆受到突然冲击时，测杆上的齿轮的啮合点瞬时受力很大，容易损坏齿轮，为克服这一缺陷，有的百分表采用了图6所示的缓冲装置。图中固定块5由螺钉6固定在测杆8上，齿条7可以在测杆上滑动，并借助拉力弹簧3紧密地靠在固定块上，当测杆向上急速运动时，如果作用力大于弹簧的拉力，测杆与齿条便发生相对运动，产生缓冲作用,避免齿轮受损。为保证设计出来的百分比表有较强实际应用意义，本次设计采用这种缓冲装置保护百分表。图6 百分表缓冲装置六 误差分析整个设计中会带来误差的地方还是不少：由于齿轮制作带来的示值误差、齿轮配合之间的空回误差、弹簧带来的测力误差还有其他的一些误差。如：粗糙度误差。6.1 示值误差测量器具显示的数值与被测量的真值之差称为示值误差，对于机械式量仪，示值误差主要代表量仪的系统误差，由传动机构的理论误差元件的制造误差和装配调整误差所产生。在量仪指示范围内，各点示值误差的数值不同，其中最大值和最小值之差，称为最大示值误差6。示值误差主要由齿条、齿轮和指针表盘造成的。轴齿轮的运动误差对百分表示值误差的影响，主要表现为轴齿轮偏心的影响，它使百分表的示值误差具有周期性，误差曲线具有明显的正弦规律。如图7所示：图7 齿轮误差齿条误差的变化规律非常复杂，从误差的性质上看，可分为累积性（线性）和非累积性（非线性）两种。前者是由齿条齿距误差中的累积性误差和齿条中心线偏斜误差引起的。近年来，生产的百分表普遍采用防震结构，齿条套在量杆上。由于齿条孔与量杆的配合间隙而引起齿条中心线偏斜，使百分表产生累积性误差。后者主要是齿条齿距误差中的非累积性误差，其变化规律复杂，不易掌握。因此，设计时主要考虑齿条的累积性误差4。齿条的累积性误差如图8所示：图8 齿条累积性误差在装配百分表时，通过合理选择轴齿轮与齿条的啮合位置，可以使百分表的示值误差为最小，对于测量范围为（010）mm的百分表，轴齿轮的工作范围为1 周。选择轴齿轮与齿条的最佳啮合位置，不是为了避开轴齿轮上误差较大的半周，而是为了使轴齿轮的周期误差与齿条的累积误差相互抵消一部分，以减小百分表的示值误差。根据原始误差独立作用原理可知，由于齿条和轴齿轮综合作用而产生的百分表的示值误差，是它们单独作用时的示值误差之和。即百分表的示值误差为齿轮误差与齿条累积性误差之和，如图9所示：图9 百分表综合误差本次设计的百分表量程为10mm，在图9上，可有4种不同的量程选择方式：ae、bf、cg、dh。经四种选择方式的综合误差比对，发现cg的选择方式综合误差最小，称为百分表的最佳调整。其特点是：1. 由于齿条累积误差而产生的示值误差为负值，即在百分表10mm量程的终点，示值误差小于零。2. 正弦曲线的波峰（图2c 中的f点）位于量程3/ 4 的位置上（即量程的7.5mm处），或正弦曲线的波谷（d 点）位于量程1/ 4的位置上（即量程的2.5mm处）7。采用以上方法装配10mm量程的百分表，一般情况下都可以保证10mm量程百分表是示值误差在3um内，满足设计要求。6.2 空回误差空回误差是指在相同测量条件下，当被测量不变时，测量器具沿正反行程在同一点上测量结果之差的绝对值。(如图10)它主要由量仪结构中的间隙摩擦和弹性变形对传动机构正反向运动的影响不一致造成。图10 最大示值误差与最大空回误差示意图此类误差是百分表设计制造过程中不可避免的存在的，为减小空回误差，在这次设计中采用了游丝反力矩的办法将空回误差减至最小。在实际采用百分表测量时，测量过程中应注意以下事项:(1) 用百分表测量时应与表架结合使用，测量时表与表架应牢固结合，表架座应放平稳定，为了减少回程误差，应按一个方向进行测量；(2) 测量时注意百分表的测量杆中心线与被测件平面要垂直，以避免出现测量误差；(3) 用内径百分表时，应按被测件的尺寸调换相适应的测量杆，然后用外径千分尺校正百分表指针为零位后再测量 测量时测量杆要在被测表面间缓慢摆动以指针的最小值为被测件的实际尺寸值；(4)检测前注意擦干净测杆头和被测件表面5。6.3 测力误差(1)弹簧的弹性滞后和弹性后效会给百分表带来误差，包括指示误差和动态响应误差，则减小误差的方法有： a.选择弹性滞后和弹性后效小的材料，如弥散硬化材料； b.制定合理的加工工艺，特别是热处理工艺，尽量提高材料的比例极限； c.尽力减小弹性元件的工作应力，避免工作时应力集中； d.注意弹性元件与其他零件的连接方法，避免因连接方法不当产生附加的弹性滞后和弹性后效。(2)温度的影响来自两个方面：一是温度变化材料的弹性模量发生变化；二是温度升高或降低弹性元件要增大或缩小。后者的影响较小，通常忽略不计。(3)几何尺寸，圆柱螺旋拉升弹簧，其特性式为=8*F*n*D23/(G*d4)=f(D,d,n,G)式中 F, 弹簧所受载荷和变形量 D,d,n弹簧中径，簧丝直径和有效工作圈数 G材料切模变量 螺旋弹簧的特性与几何尺寸有关。因此，弹簧制造后，几何尺寸参数的误差将使特性（或刚度）发生变化，由它引起的相对误差z为 z= z =3*D2D2 4*dd +nn式中 D2D2弹簧中径的相对误差 dd簧丝直径的相对误差 nn弹簧工作圈数的相对误差由弹簧几何尺寸参数而引起的特性误差，通常可采用调整的方法予以消除，使弹簧特性满足要求。例如，从结构上调节弹簧的工作圈数，可消除弹簧中径D2和簧丝直径d的误差而引起的特性误差。(4).线性弹簧的非线性度对于线性刻度的仪表将带来测量误差，设计仪表时，应当考虑补偿措施，尽量减少非线性度对精度的影响。6.4其他误差(1)旋转机械对中就是把要联接的两台或多台设备的主轴位置，调整到能保证设备轴系在正常运行工况下的两轴轴线处于同轴状态的工艺过程。(2)百分表表针、表杆卡滞以及强磁场影响将导致读数不准确。主要通过定期标定和检查百分表的表针运转灵活性和远离强磁场来避免此类误差。(3)百分表针起始测点设置不当和量程选取不当可能导致探针在转动过程中悬空或卡死，即百分表出现冲程上下死点，导致测量结果不真实、不准确。七 设计总结7.1设计体会百分表的课程设计把我们课堂上学习到的知识应用在其中，而且还要求自主学习课外知识，自主查阅资料。不仅要求我们必须熟知精密仪器的各种机构，还要求掌握各个机械部件之间是如何让配合发挥作用的。通过对本课程设计，对精密机械系统的设计程序和方法有了一定的了解，能自主设计一些较为简单小型的精密机械系统。另外，通过对设计图的绘制，在一定程度上掌握了AutoCAD。 经过全组同学这么久的资料收集与查询，然后设计总体思路，不仅加深了我们对机精密仪器知识，而且让我们明白了团队合作的重要性。下面是我的一些主要体会：1.课堂上老师讲过的内容要求掌握，没有讲过的需要自己学习，实际中不仅仅是应用老师讲过的重点内容，和精密机械设计相关的内容都是需要了解的。2.学习课程的意义在于应用于实际中，而不是为了考试或者其他的目的