精密机械设计基础 第十五章 仪器常用装置

1、第十五章,仪器常用装置,第一节,概,述,1,、常用装置,?,微动装置,?,锁紧装置,?,示数装置,?,隔振器,2,、隔振措施可分为两类,（,1,）积极隔振：,隔离产生振动的机械（即振动源），使振动,源传出的振动减小,（,2,）消极隔振：,隔离不产生振动的机械，使外界振动源传人,的振动减小,第二节,微动装置,一、基本要求,1,、应有足够的灵敏度,2,、传动灵活、平稳，无空回产生,3,、工作可靠,调整好的位置应保持稳定,4,、微动手轮的转动角度与直线微动的位移,量成正比,5,、微动手轮应布置得当，操作方便,6,、要有良好的工艺性,二、常用激动装置,（一）螺旋微动装置,1,、单副螺旋微动装置的最小微

2、动量为,式中,螺杆的螺距,;,人手的灵敏度,即人手轻微旋转手,轮一下,手轮的最小转角,0,min,360,?,?,?,P,S,P,?,?,2,、差动螺旋微动装置,若两段螺纹旋向一致，则可移动螺母的真正,位移为,式中,螺杆,1,的转数,n,P,P,s,),(,1,2,?,?,n,（二）螺旋,-,斜面微动装置,当螺旋测微器移,动,s,距离时，被,检测微计,2,的测,杆位移量为：,式中,斜面,体的倾斜角,?,tan,S,S,?,a,（三）,螺旋一杠杆微动装置,螺杆转动一圈时，摆动杆将对原始位置偏转角,的正切,所以杠杆转角,0029,.,0,102,3,.,0,tan,?,?,?,L,P,?,/,10

3、,?,?,（四）齿轮一杠杆微,动装置,齿轮一杠杆微,动装置用于显微镜,工作台的轴向微动，,以实现高倍率物镜,的精确调焦,第三节,锁紧装置,一、设计时应满足的基本要求,1,、锁紧时被锁部件的正确位置不被破坏,2,、锁紧后的工作过程中，被锁部件不会产生微,动走位现象,3,、锁紧力应均匀，大小可以调节,4,、结构简单，操作方便，制造修理容易,二、常用锁紧装置,1,、分类,（一）径向受力的锁紧装置,?,顶紧式,（图,15-6,）,?,夹紧式,（图,15-7,）,?,三点自位均匀收缩薄壁套,（图,15-8,）,（二）轴向受力锁紧装置,在锁紧装置中，除了可以采用螺旋传动,产生锁紧力外，还可采用凸轮、模块、

4、弹簧、,液压和电磁等其它方法,第四节,示数装置,一、基本要求和分类,1,、基本要求,（,1,）保证足够的精度,（,2,）读数方便、迅速,（,3,）保证零点位置准确，并具有零位调整,（,4,）结构简单、工艺性好,2,、分类：,?,标尺指针（指标）示数装置,?,自动记录装置,?,计数装置,二、标尺指针示数装置,（一）标尺,1,标尺的类型,?,直标尺,?,圆盘标尺,?,鼓轮标尺,?,螺旋标尺,2,标尺的基本参数及其选定,（,1,）标尺的基本参数：,?,示值下限,：,标尺开始标线所代表的被测量的最小值,?,示值上限,：,标尺最后标线所代表的被测量的最大值,?,示值范围,：,标尺上全部刻度所代表的被测量

5、数值,?,标度角,：,对应于示值范围的指针转角,?,标度长度,：,指针末端（或指标）对应示值范围的线位移,?,分度（刻度、分划）：,标尺上相邻两标线间的间隔,?,分度值,：,每一分度所代表的被测量数值,?,分度尺寸,：,相邻两标线间的实际距离,min,A,max,A,min,A,max,A,?,m,ax,?,max,l,A,?,l,?,若所有分度尺寸相等（图,15,11a,、,b,）,若分度尺寸彼此不相等（图,15-11c,）,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,n,l,l,l,l,n,max,2,1,max,2,1,?,?,?,?,?,?,?,

6、?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,3,2,1,3,2,1,l,l,l,?,?,?,（,2,）,等分分度和不等分分度,（,3,）基本参数的选,定,1,）分度尺寸的选定,分度尺寸小于,1,时，读数误差增大明,显，而过大会增加标,尺的长度。,一般情况下，取,分度尺寸为,1,到,2.5,毫,米，常取,1,毫米,2,）分度值的选定,太小、太小均不,合适，一般,可取,为仪器的允许误差,3,）标线尺寸的选定,?,宽度,（图,15-14,）,?,长度,三种,二种,l,?,mm,l,5,.,2,1,?,?,Y,A,?,?,?,2,Y,?,2,.,1,:,1,5,.,1,:,1,7,

7、.,1,:,3,.,1,:,1,2,:,5,.,1,:,1,当分度值,选定后，标尺的总分度数,标度长度,标度角,式中：,为标度圆半径,A,?,A,A,A,n,?,?,?,min,max,l,n,l,?,?,max,r,l,max,max,?,?,4,）标度角或标度长度的确定,r,3,标尺的材料和精饰,1,）常用的标尺材料,?,铝合金、,?,黄铜、,?,青铜、,?,锌白铜、,?,银、,?,结构钢和不锈钢、,?,玻璃、纸,（二）指针,1.,指针应满足的要求,1),具有明显的端部,2),足够的强度和刚度,3),指针对其转动轴的转动惯量应尽可能小,2.,指针尺寸,?,指针的宽度,一般指针（或指标）末端

8、与标线同宽,?,指针的长度,覆盖最短标线长的,?,指标线长度,当标尺标线只有一种长度时，指标线的,长度取为等于标尺标线长度,当标尺标线有两种长度时取两种标线长,度的平均值,当标尺标线有三种长度时取中等长度标,线的长度,4,3,4,1,3.,指针的形状和固定,?,刀形（图,15,15a,）：近精读时,?,矛形（图,15,15b,）：,0.51m,读数,?,杆形（图,15,15C,）：,0.51m,读数,?,指针断面形状（图,15,16,）,?,指针的固定：圆锥面配合或用紧定螺钉联接”,（图,15-17,）,（三）示数装置的误差及减小误差的方法,示数装置误差,：,1,）标尺和指针等制造不准确引起的

9、误差,2,）读数时产生的视差而引起的误差,1,度盘偏心所引起的误差,（图,15,18a,）,由正弦定理得：,?,?,?,?,?,?,?,?,180,sin,sin,R,e,?,?,sin,?,?,?,?,?,?,?,?,R,e,为减小偏心所引起的误差可采取的方法：,（,1,）减小偏心距和增大度盘半径,（,2,）采用双边读数法,（图,15-8b,）,2.,视差,（,1,）视差,由于读数时视线不与标尺垂直而引起的误差,式中,由于视差引起的读数误差,指针末端到标尺平面的距离,视线与标尺法线的夹角。,a,h,x,tan,?,?,x,?,h,a,（,2,）减小或消除视差常用方法,1,）在设计示数装置的结

10、构时，尽量使指针靠,近标尺,（图,15,20ab,）,2,）读数时，尽可能使视线沿标尺的法线方向,（图,15-20c,）,第五节,隔振器,一、带有回振器系统的运动特性及其设计,带有嗝振器系统（即隔振系统）的示意图,t,A,Z,j,?,sin,1,?,式中,基座相对其原始位置的位移,基座振动的振幅,基座振动的角频率,时间,运动的微分方程为,：,1,Z,A,j,?,t,?,?,?,?,?,?,0,1,2,1,2,2,?,?,?,?,?,Z,Z,K,Z,Z,dt,d,r,dt,Z,d,m,?,式中,隔振器的阻尼系数,隔振器在位移方向上的动刚度，亦,即产生向单位变形所需的交变力,隔振系统的运动特性,：

11、,r,?,?,?,2,K,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,t,Qe,Z,n,t,b,2,1,sin,?,?,?,?,z,j,t,u,u,u,A,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,sin,4,1,4,1,2,2,2,2,2,2,式中,由起给条件决定的常数,系统的固有角频率，,系统的阻尼比，,时间,频率比，,相位差，,Q,?,n,?,?,?,m,K,z,n,/,?,?,?,?,?,?,n,m,r,?,?,2,/,?,t,?,u,n,j,u,?,?,?,/,?,z,?,?,?,?,?,2,2,2,3,4,1,/,2,arctan,?,?,?,?,?,?,u,u,u,z,?,?,?,如果精密机械所受到的仅为有一定周期的外,界振动作用，则固有振动将逐渐衰减而消失。,最后,，振动将为：,?,?,?,?,z,j,t,u,u,u,A,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,sin,4,1,4,1,2,2,2,2,2,2,?,?,2,2,2,2,2,2,4,1,4,1,?,?,?,?,?,?,u,u,u,?,?,?,?,不同频率比和阻尼比，隔振系数的数值如图,15-22,所示。从图中看出,：,1,）频率比对隔派系数影响显著,2,）阻尼比对隔振系数也有一定的影响,隔振系数,：,频率比,：,动刚度,：,?,?,2,2