[毕业论文]立式测长仪设计

1、目 录一、仪表工作原理及原理图1二、仪表用途2三、参数及特性计算3四、结构说明及调整5五、改进意见11六、心得体会11七、参考文献12一、仪表工作原理及原理图立式测长仪是一个精密玻璃刻线尺为标准，利用读数显微镜进行读数的一种高准确度量仪，用于对长度、轴颈、球颈等外形尺寸进行绝对或相对测量。仪器工作原理如图1所示：图1：立式测长仪结构原理示意图注： 1底座2工件3测量头4测量轴5、8精密滚动轴承6毫米刻度尺7读数显微镜9砝码10钢带11滚轮12平衡锤13缓冲油缸14照明灯15透镜底座1上放置被测工件2，通过测量轴4上的可换测量头3与被测工件进行接触测量。在精密滚动轴承5和8的支持下，测量轴4通过

2、钢带10、滚轮11、平衡锤12和缓冲油缸13进行平稳的升降运动。砝码9用来调节测量力。图2：读数显微镜我视野测量轴的轴线上固定有毫米玻璃刻度尺6，其上有101条间隔为1mm的刻线。光源14发出的光经过透镜15透过毫米玻璃刻度尺6，将毫米刻线影像投射到螺旋读数显微镜7进行读数。在读数显微镜7的视场中，应该可以看到三种刻线重合在一起：一种是毫米玻璃刻度尺6上的刻度，其间距为1mm；一种是目镜视野中间隔为0.1mm的刻度；一种是螺距为0.1mm的阿基米德螺旋双刻线，螺旋线里面圆周上刻有100格圆周刻度，对0.1mm的刻度进行100细分，因此每小格圆周刻度代表0.001mm。二、仪表用途测长仪是一种高

3、效率的单坐标接触式长度测量仪器，主要用于精密零件及量具的内外尺寸测量。一起可进行绝对测量，也可借助量块或其他标准量具作相对测量。还可以利用附件测量螺纹中径等。其中测量大尺寸的仪器（一般为测量1m以上）称为测长（仪）机。测长仪的读数方式有目读读数、投影屏读数以及数字显示读数。测长仪引起基准不同可分为：利用精密线纹尺或光栅尺作为基准件的仪器和利用光波干涉的干涉测长仪器两种。特别是激光技术的发展，出现了激光测长仪，是一起达到了更高的精度。测长仪可分为立式测长仪和卧式测长仪两种。本设计中立式测长仪是以一个精密玻璃刻度尺为标准，利用读数显微镜进行读数的一种高准确度量仪，用于对长度、轴径、球径等外形尺寸进

4、行绝对或相对测量。三、参数及特性计算1、jdy-1型立式测长仪的设计方案jdy-1型立式测长仪的主要技术指标见表1：表1：jdy-1型立式测长仪的主要技术指标项目名称数据技术数据毫米刻度尺长度、分度值长度 100mm，分度值 1mm侧微目镜的最小刻度值0.001mm测量范围：绝对测量法100mm测量范围：相对测量法250mm测量轴中心至立柱间的距离110mm测量力（0.75-2.5）n仪器外形尺寸950480240mm仪器重量约55kg精度指标测量主轴运动方向与工作台垂直度在100mm长度上不大于0.03mm测量主轴运动的直线度在100mm长度上不大于3m螺旋双刻线回转的同轴度不大于0.3m0

5、.1mm刻度尺和微米刻度尺的相对位置.不大于0.1m微米刻度尺正反方相对准时的读数差不大于0.3m示值稳定性0.4m测量误差（l测量长度，单位：mm）（1+l/100）m2、本次设计的设计方案本次设计立式测长仪的主要技术指标见表2：表2：本次设计立式测长仪的主要技术指标项目名称数据技术数据毫米刻度尺长度、分度值长度 100mm，分度值 1mm侧微目镜的最小刻度值0.001mm测量范围：绝对测量法0-100mm测量轴总行程200mm测量轴中心至立柱间的距离110mm测量力（0.75-2）n仪器外形尺寸718.5462210mm仪器重量约85kg其他技术要求不加砝码时测量头匀速下降，测量头可停止在

6、测量范围内的任意位置钢带强度设计钢带连接测量轴和重锤，它受到的力等于这两个物体的重力，受力示意图如图5所示。图3：钢带强度设计粗略估算出p1和p2大致相等，。因此，在钢带任意一个截面上受力为。设计钢带宽度为b=10mm,材料为45号钢，许用正应力为。设钢带厚度为d,则应满足以下强度条件：由上计算，可设计钢带的厚度d=0.5mm钢带除了受到拉伸外还受到了弯曲，但是钢带厚度很小，弯曲后变形也很小，故该变形可忽略。下面验算钢带的刚度条件，由刚度计算公式可得其形变量小于测长仪的测量精度0.001mm，满足设计要求。四、结构设计及调整装配图如下：立式测长仪整体结构如图3所示，左侧结构为油缸。油在测量中起

7、缓冲的作用，油的粘滞力使重锤与轴可以匀速的上下移动，而不是过于快速的运动以至于有可能砸坏待测零件。有的另一个作用是提供重锤浮力，使测量周的重力=重锤的重力-重锤的浮力，故测量轴可以任意位置停止。另外我们可以看到有缸盖是一个凹下去的盖子，这样设计可以控制油量，如果油超出油缸的高度，油就会溢出油缸盖一些，这时我们就可以抽出一部分油，以保证仪器外部的洁净。中间的立柱起支撑作用，底部与底座采用梯形螺纹连接。中部与油缸锁紧在一起，上部支撑着平衡机构。我们可以注意到平衡机构与立柱上端接触部位有一个小的螺钉，该螺钉也是一处独特的设计，螺钉的第一个作用为使立柱不直接接触到平衡机构，以免时间长了对平衡机构有磨损

8、，第二个作用是在安装的时候可以使孔与轴的安装更为简便，可以通过螺孔看到安装的进度，第三个作用是用来放气，因为轴与孔之间并没有多大间隙，安装时可能会因为气体排不出去而导致轴装不进去。图4：装配图（1）立式测长仪平衡机构结构如图5所示，首先是带轮轴与轴承的配合，该配合为过盈配合轴承型号为6204，该结构的设计创意在于用弹性挡圈来防止轴承的位置偏离，因为整个立式测长仪钢带的运动速度不会很快且为轻载荷故弹性挡圈完全可以胜任。带轮与轴承之间的一个使用轴肩定位，另一个使用套筒，套筒的使用是考虑了整个立式测长仪的大小问题，平衡机构不宜设计得很宽，原因在于如果上边过大会导致整体的不协调，重心不稳，因此，短距离

9、的套筒定位是最佳的选择。大带轮轴的一共有两个带轮的过盈配合，测量时可以在其中较小的带轮上挂砝码，以提高测量轴的运动速度。该结构主要是为了配合钢带的运动，与测量时的精度并没有很大的关系。图5：装配图（2） 平衡机构立式测长仪的测量部件如图6所示，标号37为照明部件，测量时用灯照射其端部，便可以在螺旋显微镜上读出尺寸（螺旋显微镜位在图中给出）其原理在与照明部件内有一个凸透镜固定在与照明灯距离一倍焦距处，使点光源通过透镜发射出平行光，平行光通过反射镜照射到基准刻线尺上，再通过48（镜筒）进入我们的视野。基准刻线尺有两片玻璃构成，其中一片带刻度的为刻度尺，另一片无任何刻度线的薄玻璃为通过胶接于刻度尺带

10、刻度的一侧紧密粘合在一起，以保护刻度在使用中不会因人为或老化等问题而造成系统误差。测量部件的主体部分为一个阿贝臂，连接着测量轴。图中有一个螺杆，旋动螺杆可以锁死或放松测量轴，以保证读数时测量轴不会发生微小串动。另外，在回转盘上还装有两个导向轴承，型号为618/8，轴承分别贴紧测量轴的两个加工过的平面如图所示，以防止测量轴发生转动导致的测量不精确。仪器在使用一段时间后，由于重力等因素必然出现阿贝臂偏离原来位置（与立柱垂直），所以为了保证测量精度，必须定期进行修正。图6：装配图（3） 测量部件图7：装配图（4）零件图如图所示：底座如图8所示，底座是铸件，工作时工作台与底座通过螺纹连接在一起，螺纹连

11、接可以调整工作台的水平，图8：零件图（1） 底座大带轮轴如图9所示。图9：零件图（2） 大带轮轴轴承座零件图如图10所示，测量轴的垂直定位就是依靠上下两对轴承座上的各3个均匀分布的轴承座来保证的。轴承座与阿贝臂通过过盈配合连接在一起，过盈配合为不可拆连接，在这里用于精密定位使滚动轴承刚好与测量轴贴在一起并使轴可以自由上下移动。轴承座与轴承盖采用了螺纹连接，可以随时拆卸。图10：零件图（3） 轴承座测量轴的精度要求很高，此处是整个仪器最精密的地方，测量轴的主轴与工作改要保持垂直，与立柱要保持平行，测量时不可以晃动或者扭动，故表面应该非常光滑，也就是说表面粗糙度要求非常高。图11：零件图（4） 测

12、量轴五、改进意见对于第一次设计不可能尽善尽美，总是会出现一些设计上的问题，尤其在结构设计方面出现了许多现有知识还无法解决的问题。对这部分设计的改进由于知识所限只能给出较为肤浅的定性方案，通过今后的学习在对它们提出理论结合实践的可行方案。下面就对本设计中出现的一些问题提出改进的设想。1重锤形状问题的改进此次设计的仪器中重锤锤体是一个圆柱形，锤体下降进入油面时可能会溅出油滴，并且锤体上升离开油面时又会因为表面张力而需要更大的力。因此，设想将重锤设计成流线型以部分避免此问题。2底座重量问题的改进此次设计中仪器底座是空心的，质量比较轻，可能存在放置时不稳定的可能。可能由于偶然原因而倾斜甚至倒下。因此可

13、以考虑将底座加厚，以增加仪器总质量，使仪器重心降低，仪器更加稳固以避免以上问题。六、心得体会本次课程设计是一个相对艰苦的过程，在这之前从没有独立完成一项设计工作。这让我在课程设计刚刚开始的时候惶恐不安。并且由于处于期末考试时期，自己的心思比较浮躁，对初期的设计工作造成了一定的困难和影响，但任务是要独立完成的，所以只能让自己静下心来，全力投入到这次的设计任务中去。本次设计一共安排十天，每一天都有不同的任务需要完成，在画装配图和零件图的几天里，每天从早上到晚都在教室里度过，除了吃饭的时间就是在画画，从早晨吃过早饭一直到晚上清楼大脑都在不停的运转，这里该怎么设计，那里该怎么画，每天一回到寝室躺在床上

14、就睡着了，虽然辛苦的在想该怎么做但在设计中依然有很多预想不到的问题，比如当需要连接时，就要考虑采用哪种连接方式，螺纹连接、过盈配合、胶接等等，有很多的备选因此就要自己决定需要哪种，但由于我们只有理论知识而没有实际经验，不知道在实际中专业人士都会选择哪种，就只能按照自己的理解来进行选择，所以在实际加工中就可能出现问题。但这毕竟是我的第一次设计，罗马也不是一天建成的，今后我们会有更多的训练来时我们达到专业水准。在设计时，由于受到自身知识的限制，经常会遇到一些非常棘手的问题，让人感到无从入手。对于一名初涉机械设计的学生来说，这是十分正常的事情。关键的是我们要通过设计学习如何发现问题和解决问题。在今后

15、的实际工作中，遇到困难时常有的事，我们不可能在做任何项目之前就已经学会了所要用到的所有知识。因此，我们必须学会通过发现问题来促进自己学习新的知识，培养一种独立学习、快速掌握、灵活运用的能力。课程设计恰好给我们提供这么一次难能可贵的学习机会，这不仅有助于学好课内理论知识，更重要的是为未来的实际工作打下了坚实的基础。所以，课程设计培养了学生的独立学习能力。此次课程设计不仅仅是对一部仪器一台设备的设计，更是对已经学习过的理论知识的回顾、总结和归纳。通过本次课程设计，学到了很多书本中没有的知识。通过本次课程设计我才发现书中所说的内容只是一些零散的、相互独立的知识，而在实际设计中却需要的队整个知识系统进

16、行整合，这不仅要求我们对各种机构十分熟悉，而且还必须学会灵活的使用，将这些分离的部分组合成一个有机的整体。培养这种举一反三、归纳总结的能力正是此次课程设计的主要目的之一。并且通过本次设计，让我更好地理解和掌握了关于机械学基础以及工程制图两门课程的知识，了解了自己在空间想象力、创新能力、全面思维等方面的不足。通过亲自动手设计、计算、绘图、总结，我更好的提高了自己缜密思考、集中精神等多方面的能力。同时培养了自己的耐心和毅力，让自己更有自信去独立解决其他复杂的事情。七、参考文献1. 蒋秀珍主编.机械学基础.科学出版社.2004年2. 蒋秀珍主编. “机械学基础”综合训练图册.科学出版社.2007年3. 尚元江、吴佩年、谭家祥主编. 工程制图基础.黑龙江人民出版