Проектирование и расчёт микронного многооборотного микроиндикатора

Теоретическая часть

Описание задания

Техническое задание. Спроектировать по предложенной схеме микронный многооборотный микроиндикатор

Таблица исходных данных

Схема микронного многооборотного микроиндикатора

Краткое описание устройства

Микронный многооборотный индикатор состоит из:

1. Стержень (шпиндель);

1-2. Синусный механизм;

2’-3. Кулисный механизм (с ведущим кривошипом);

4. Стрелка точного отсчёта;

5. Стрелка грубого отсчёта;

6. Натяжной волосок;

7. Корпус;

8. Толкатель;

9. Силовая пружина;

10. Арретир;

а также зубчатых колёс Z1 Z2 Z3 Z4 Z5

Описание работы устройства

Многооборотный индикатор служит для измерения с высокой точностью перемещения стержня (шпинделя) 1 ( см. схема стр.4). Передача движения от измерительного стержня 1 к стрелке 4 осуществляется посредством последовательного соединения синусного механизма 1—2, кулисного механизма (с ведущим кривошипом) 2'—3 и зубчатых передач Z1Z2 и Z3Z4. Отсчёт числа полных оборотов стрелки 4 производится с помощью вспомогательной шкалы, стрелка 5 которой насажана на ось зубчатого колеса Z5, находящегося в зацеплении с трибом Z4. Силовое замыкание кинематической цепи осуществляется натяжным волоском 6. Измерительное усилие создаёт силовая пружина 9. Механизм смонтирован на плате в корпусе 7. Юстировка механизма производится при помощи эксцентриковой пятки, изменяющей длину рычага 2 синусного механизма, и накладки, изменяющей угловое положение рычага 3 кулисного механизма (на схеме не показаны). Отвод шпинделя 1 вверх осуществляется арретиром 10 через толкатель 8.

Расчёт микронного микроиндикатора

1. Синусный механизм

Синусный механизм с низшими парами (рис.1, а ) — разновидность четырёхзвенного кулисного механизма. В приборных устройствах обычно кулисный камень 2, входящий в две низшие пары, отсутствует, а его заменяет высшая пара (рис.1, б). Это повышает точность механизма и уменьшает трение. Наиболее рационально применение высшей пары с точечным контактом (сфера — плоскость), в этом случае число избыточных связей q = 0 — механизм статически определимый.

Функция положения механизма, изображённого на рис. 1(б) при ведущем рычаге 2 (зависимость линейного перемещения l ведомого звена 1 от угла поворота j ведущего) выражается формулой :

l = r * sin j (1)

Передаточная функция механизма в виде отношения линейной скорости кулисы и угловой скорости рычага

(2)

При малых значениях угла j, , следовательно, в этом случае механизм приближённо даёт линейную зависимость между l и j

Рис.1(а, б).

Погрешность схемы (теоретическая ошибка) при осуществлении заданной линейной зависимости между входным и выходным перемещениями найдётся из выражения :

(3)

Заменив (4)

получим: (5)

Для определения искомой длины r рычага (при заданном максимальном перемещении lmax и коэффициенте пропорциональности к) применим полином Чебышева Р3 (х), наименее уклоняющийся от нуля в промежутке [ 0 £ x £ 1 ]; узлы интерполяции соответствуют значениям корней полинома х=0; х=0,4641, х=0,9282. Задача сводится к решению относительно r уравнения , или в развернутом виде :

(6)

Решая это уравнение, получаем r = 5(мм); при .

отсюда

Передаточная функция механизма в виде отношения линейной скорости кулисы и угловой скорости рычага:

Для синусного механизма

1. Погрешность в длине рычага dr .

Коэффициент влияния этой ошибки:

2. Перекос плоскости кулисы (измерительного стержня) на угол db1

Коэффициент влияния этой ошибки

3. Погрешность начального положения рычага dy.

Коэффициент влияния определяется по формуле :

2. Кулисный механизм

Эти механизмы могут быть четырёхзвенными с низшими парами (рис.2а) или трехзвенными с высшими кинематическими парами (рис.2б); последний вариант механизма для приборов предпочтительнее — он проще, точнее, обладает меньшим трением. Наиболее рационально применение высшей пары с точечным контактом (сфере — плоскость), в этом случае число избыточных связей q = 0 — механизм статически определимый.

 Скачать реферат