数显回转面键槽对称度检测装置的研制——轴上键槽对称度检测装置的研制说明书

1、目 录内容摘要1正文21. 测量原理.22. 卡尺结构.33. 卡尺各零部件的具体设计与选择.54. 卡尺所需各联接件及调整件的选择.125. 卡尺各配合件配合尺寸的选择及精度分析.136. 卡尺的使用及优点147. 卡尺使用时的注意事项.158. 结束语.169. 参考文献.1610.谢 辞.17数显回转面键槽对称度检测装置的研制轴上键槽对称度检测装置的设计 厉卫岳 机制ZSB031班摘 要：轴上键槽对称度是影响联接的一个重要参数，轴上键槽对称度时影响键联接的一个重要参数，塔直接影响着传动组件对扭矩和运动的传递，进而影响着整台设备的精度和寿命。因此，如何保证键槽对轴线的对称度就显得尤为重要。

2、已经有多种检测轴上键槽的方法，但是已有的方法大都被动，间接。为了实现从间接测量到直接测量，从被动测量到主动测量的转变，我们特设计了一种新型的轴上键槽对称度专用游标卡尺数显轴上键槽对称度检测尺。关键词：键槽对称度 检测 误差 结构设计 Abstract：On axle, keyway symmetry is a important parameter that affects coupling , On axle keyway symmetry a important parameter that affects key coupling，Tower direct influence trans

3、mission assembly for torque and sport transmit , And then affect life and the precision of equipment. Therefore， how to guarantee that keyway looks particularly important for the symmetry of axis. Have had the method of keyway on various detection axle, but already some method mostly awkwardness, in

4、direct. To realize from indirect measurement to direct measure, From passive measure to the change of active measure, We ad hoc have summed a kind of new axle the last keyway symmetry sliding gage for special purposeNumber shows the keyway symmetry detection on axle ruler.Keyword: Keyway Symmetry De

5、tection Error Structural design键槽对称度是影响键联接的一个重要参数，它直接影响着传动元件对扭矩和运动的传递，进而会影响到整台设备的精度和寿命。因此，如何保证键槽对轴线的对称度就显得尤为重要。在轴上键槽加工中，已有多种检测轴上键槽的方法。但是在已有的方法中，对键槽对称度的测量和控制要么只能定性测量，无法定量测量；要么精度低，程序复杂不利于现场操作。如用键槽对称度塞规检测，这种测量不能测出具体的误差值，且测量测量只能在加工后进行，属被动测量，因此只能够剔除废品，而不能避免废品，对加工不具有指导意义。又如平板，定位块，分度头，带指示器的测量架测量法，需要反复调转工件和

6、找正，操作复杂，然后将测量值代入公式进行计算，属间接测量，而间接测量的精确度将取决于有关参数测量的精确度，并与所依据的计算公式有关。为了实现从间接测量道直接测量，从被动测量到主动测量的转变，我们特设计了一种新型的轴上键槽对称度专用游标卡尺数显轴上键槽对称度检测尺。1 测量原理 图1.1 结构简图对称度时用于控制被测要素于基准要素之间对称于中心平面（或中心线 轴线）的共面（或共线）性要求。数显轴上键槽对称度检测尺的V型块16上的两侧面对称中心面，以及小卡尺体两卡爪20，23工作面的对称中心面与其上的“0”刻度线对齐；大卡尺的两卡爪工作面的对称中心面与其上的“0”刻度线重合。测量时，在轴的横截面内

7、，V型块的定位基准是孔的中心线，小卡尺两卡爪的定位基准是键槽的对称中心面。若键槽存在不对称误差，卡爪上的游标4会在主尺9上相对移动。主尺和游标“0”刻度线的相对移动量即为误差值，可以安装在游标上的液晶数字显示器上直接读出。（实际上是根据孔的中心线相对于键槽对称中心面的不对称度值来反映键槽对称度不得精度的）。结构简图如图1.12 卡尺结构小卡尺主要有滑尺，齿条，齿轮，卡爪，液晶数字显示仪等组成。滑尺可沿着主尺来回滑动，滑尺下部布置有一个箱座，用于安装齿条、齿轮和卡爪，为了便于装配，箱座上设计了盖板。箱座里安装齿条、齿轮、左卡爪、右卡爪、旋钮、调整垫片等组成。齿轮旋转，俩侧齿条向相反方向运动。装配

8、时，左、右卡爪通过其上的齿条部分分别于齿轮的上、下粘合，齿轮两端的轴颈须装在滑尺和盖板的孔里，同时，让左卡爪上下端面靠在滑尺的侧壁上，用以限制卡爪绕齿轮旋转的自由度，并使卡爪可在主尺上灵活滑动，并通过一组调整垫片保证梁卡爪对称中心与游标“0”刻线对齐。两卡爪下部较薄，处于同一竖平面内（与普通游标卡尺的外径测量卡爪结构相似），这样测量时，两卡爪的测量面能准确与孔径重合。旋钮通过半圆截面与齿轮固定，通过转动旋钮可使两卡爪分别沿主尺向中间或两侧同步移动。滑尺部件可以在主尺上滑动。通过紧定螺钉可调整游标镶条与主尺间的间隙，保证二者配合度，滑动灵活。为了读数方便，滑尺上有锁紧螺钉。图2.1 检测尺外形图

9、2.2 检测尺结构图V型块体部件主要由主尺、V型块、T型滑块组成。V型块上开有T型槽，用来T型滑块在V型块上上下移动。主尺固定在T型滑块上，随T型滑块在V型块上上下移动。主尺上的“0”刻线与V型块中心重合。V型块的尺寸要严格保证，与V型块上的T型槽配合加工。在V型块的左T型槽端有限位螺钉，防止主尺脱离V型块。在T型滑块下面装有扁弹簧，用来调节T型滑块与V型块间的摩擦力，保证T型滑块在V型块上运动自如。3 卡尺各零部件的具体设计与选择3.1 主尺参考普通游标卡尺主尺的长、宽、厚来选取大卡尺主尺规则。普通游标卡尺的主尺宽约1416mm，厚约34mm，则初定主尺的宽度为16mm，厚度为3mm，其长度

10、应由大卡尺游标及大卡尺丝杆套件的设计最终决定。而游标与V型块的设计又与所测工件的最大孔径有关，本课题要求的最大孔径为，则暂定大卡尺主尺长度为105mm。因主尺要与T型滑块配合，其上应有四个销钉孔和两个螺丝孔，此销钉的直径为，螺丝选用M2，GB818-85。同普通游标卡尺主尺一样，主尺选用不锈钢（3Cr13）加工。主尺具体形状参见图3.1与尺寸参见零件图09。图3.1 主尺3.2 镶条镶条在游标卡尺中的位置是处于大卡尺游标与主尺之间，通过紧定螺钉可调游标镶条与主尺间的间隙，从而保证二者配合度，滑动灵活。镶条的长度应与游标的长度一致，初定镶条的长度为50mm，镶条的宽度应与主尺的厚度一致，则宽度为

11、2.8mm，另镶条厚度为1mm。镶条的材料为黄铜，标准为GB1176-74。其具体形状参见图3.2与尺寸参见零件图06。图3.2 镶条3.3 数字显示器 其上显示的数值即为孔内键槽的对称度误差值。在此采用液晶数显仪，以无锡某厂生产的液晶显示仪为例，大致介绍其主要特点：(1) 可与栅数 显示量具（卡尺，指示表等）相连接，实现测量数据的异地显示；(2)可在数显仪上直接操作置零，快慢显示选择，公英制转换等测量功能；(3) 断电后能完整保存测量数据；(4) 磁性后板可任意吸附于方便观察的适当位置；(5) 技术参数：显示范围：+999.99mm, 39分辨力：0.01mm/0.005in 电源供电方式有

12、两种：(1) LR03型7号钮扣电池1粒。 (2) 用一个外接电源供电，供电电压为3V，信号连接线长度：2.5mm。如图3.2所示。图3.3 数字显示器3.4 滑尺滑尺是游标的一部分，它通过紧盯螺钉与游标联成一体，形成一“T”型框架，再与主尺配合。游标压板的长度取决于游标的长度，也即等于镶条的长度为56mm，宽度为44mm，“梯形的上底”（即装定螺钉的一面）长度为3.5mm。压板厚度为2mm。其材料也是不锈钢（3Cr3）,压板的具体形状参见图3.4，尺寸参见零件图19。 图3.4 滑尺3.5 旋钮 手轮形状为圆柱形，外表面加滚花。手轮直径为，厚度为6mm，其上下面中部有一直径为，是与齿轮配合，

13、仔细查看，会发现与齿轮配合的孔为半圆孔，这样可以避免用螺钉或销钉固定的不利，尺寸太小，安装方便。手轮的材料为ABS，具体形状参见图3.5，尺寸参见零件图15。图3.5 旋钮3.6 T型滑块 T型滑块是数显轴上键槽对称度检测尺的重要部件，它的精度直接影响检测尺的测量精度，所以它在V型块上的运动要保证和V型块中心面的平行度及纵向的窜动，综合考虑各因素，采用在V型块开T型槽，以左侧T型槽为基准开右侧T型槽。T型滑块配合T型槽进行加工，T型滑块与T型槽的配合采用基孔制H7/g6（间隙很小的滑动配合，用于不希望自由转动，但可自由移动和滑动并紧密定位时，也可用于要求明确的定位配合）。T型滑块长度为24mm

14、，宽为10mm，高为10mm，在T型滑块顶部开方槽用于和主尺的配合，T型滑块和主尺的联结用两枚 mm的销钉和一枚 M28 mm的螺钉，通孔。在T型滑块的底部开槽，便与安装扁弹簧，使T型滑块在V型块上的运动有一定的阻力克服主尺和卡爪在重力的作用下带动T型滑块下滑。在V型块的左T型槽端有限位螺钉，防止主尺脱离V型块。具体形状参见图3.6与尺寸可参见零件图02 。材料为45钢。图3.6 T型滑块3.7 齿轮、齿条考虑到两卡爪传动的对称准确性，我们采用齿轮齿条传动机构，因卡尺的可利用空间有限，选取齿轮的模，齿条的模数。分度圆直径齿顶高齿全高齿顶圆直径齿根圆直径基圆直径由于齿轮尺寸较小，采用齿轮轴结构，

15、轴颈，直接安装到滑尺上，采用H8/f7配合。同时齿轮轴直接压入旋钮，采用H7/s6配合，考虑小卡尺的结构，定齿条1的长度为25mm，齿条2的长度为36mm。齿轮齿条的材料为45钢，淬火55-60HRC。具体形状参见图3.7、图3.8、图3.9，尺寸可参见零件图17、18、22 。图3.7 齿轮图3.8 齿条1图3.9 齿条23.8 V型块V型块是数显轴上键槽对称度检测尺上的重要部件，V型块的作用是找正旋转体的轴线，以便与键槽对称中心线对比得出两者得偏差值。参照机床夹具设计手册（洛阳工学院编），根据所测得最大轴经为选V型块的外形尺寸为。V型块的槽尺寸宽20mm到底边的距离32mm，根据计算满足所

16、测的最小轴颈的定位要求，为V型块在轴上重心稳定，在前面加各台阶。在V型块的左T型槽端有限位螺钉，防止主尺脱离V型块。综合考虑各因素，采用在V型块开T型槽，以左侧T型槽为基准开右侧T型槽。T型滑块配合T型槽进行加工，T型滑块与T型槽的配合采用基孔制H7/g6（间隙很小的滑动配合，用于不希望自由转动，但可自由移动和滑动并紧密定位时，也可用于要求明确的定位配合）。V型块的具体形状见图3.10，结构尺寸参见零件图16，材料为Cr12。渗碳55-60HRC。图3.10 V型块3.9卡爪1左、右两大卡爪的设计互为“镜像”。装配图上，两卡爪处于同一竖直平面内，与普通卡尺的外径测量卡爪结构相似。大卡爪总长为4

17、6mm，顶部宽度为4mm，厚度为4mm，顶部还有一深2mm，宽25mm的凹槽，可嵌齿条，由顶部向下2mm处有两规格M24螺纹孔，用于与齿条的锁紧与调整。卡爪的下部（卡头部分）设计成圆弧型，用一段R5mm的圆弧连接而成。卡爪的测量面宽1mm，因这个面经常用，需要很强的耐磨性，应对其进行淬火处理。两卡爪的具体形状见图3.11，结构尺寸参见零件图23，卡爪材料：3Cr13。图3.11 卡爪13.10 卡爪2左、右两小卡爪的设计也互为“镜像”，两卡爪下部较薄，在装配图上分别处于前、后两个平面上（小左卡爪前，小右卡爪后），可以相互迭合（与普通游标尺的内径测量卡爪结构相似），以便测量宽度较小的键槽。小卡爪

18、总长为12mm，顶部宽为4mm，厚度为4mm，同大卡尺一样，其上也有一宽4mm，深2mm的凹槽，可与齿条配合用。由顶部向下2mm处由两个规格为M24的螺纹孔，用于与齿条的锁紧与调整。卡爪卡头部分分几段圆弧联接而成，其中卡头外沿由R=1mm与R=5mm两段连接而成。小卡爪的测量面宽度为0.9mm，这个面也需要进行淬火处理。两小卡爪的具体形状见图3.12，结构尺寸参见零件图20，材料：3Cr13。图3.12 卡爪24 卡尺所需各联接件及调整件的选择4.1 游标镶条与主尺间的间隙调整初选用紧定螺钉，因主尺厚度为3mm，螺钉的大径应小于4mm，参照机械制图手册。选取表面氧化的开槽平端紧定螺钉：螺钉 G

19、B73-85 M24。又因游标总长为105mm，经计算得出，选用4个这种螺钉，这4个螺钉在游标上以锁紧螺钉为中心，以30mm的间距均匀的分布在两侧。4.2 与主尺的固定为读数方便，游标与主尺需要以锁紧螺钉进行锁定，此锁紧螺钉为非标准件。为了保证锁紧效果，螺钉的末端应完全压在主尺上，即螺钉螺纹规格应小于M4，取M2。螺钉螺纹部分的长度还应保证又足够的调节余量，即此游标顶部刀主尺顶部的距离（5mm）要大，则选取公称长度L=8mm。为便于手拧，取锁紧螺钉帽直径为，厚度为2mm，并在圆周加滚花。4.3 滑尺与游标的连接参考游标压板的设计并查找机械设计课程设计手册选取不经表面处理的开槽沉头螺钉：螺钉GB

20、68-85 M26，性能等级为4.8级， 经计算，所需8个这种螺钉，这个螺钉均匀分布在滑尺表面上。4.4 齿轮与齿条间的轴向窜动调整为了保证齿轮与齿条传动的精确性和测量结果的精确度，应使齿条相对于齿轮间的轴向窜动误差小于等于0.021/3，这就需要安装时调整齿轮与齿条的粘合关系，保证齿轮与齿条的分度圆相切。卡爪上有互锁螺钉M24，左卡爪的顶部有调整垫片。材料黄铜。4.5 齿条与卡爪的固定参考机械设计课程设计手册选取螺纹规格M2，公称长度L=4mm，性能等级为4.8级，不经表面处理的开槽沉头螺钉。标记为：螺钉GBM 24每个齿条与卡爪需要2个螺钉，2个轴承共需4个螺钉。4.6 主尺与T型滑块的固

21、定T型滑块和主尺的联结用两枚 mm的销钉和一枚螺纹规格M2，公称长度L=2mm，性能等级为4.8级的螺钉，不经表面处理的开槽沉头螺钉。标记为：螺钉GB68-85 M28。由于每个T型滑块需与主尺固定，共有2个顶部螺纹孔，需2个螺钉，共有4个顶部销钉孔，需4个销钉。3.7 旋钮与齿轮的联接设计思想是采用半圆压入联结。根据旋钮与齿轮的配合，查找机械制图手册，选H7/s6配合。5 卡尺各配合件配合尺寸的选择及精度分析5.1 大卡尺与其相关零部件的配合与精度分析 主尺方孔与向导尺的配合游标卡尺工作时，导向尺穿过主尺方孔，大卡尺沿着导向尺根据锁测孔径大小上下移动。此配合为间隙配合，基孔制，参照互换性与技

22、术测量P.29,表1-24，选定H7/g6，说明：间隙很小的滑动配合，用于不希望自由转动，但可自由移动和滑动并精密定位的配合；也可用于要求明确的定位配合。 主尺与滑尺的配合滑尺在主尺上来回移动。此配合为基孔制，间隙配合，其配合选用原则与相同，也选定H7/g6。5.2 T型滑块与T型槽的配合T型滑块在V型块上，沿着T型槽移动，此配合为基孔制，间隙配合，其配合选用原则与相同，也选定H7/g6。5.3 轴颈与旋钮的配合此配合为过渡配合，基孔制，参照互换性与技术测量，选定H7/s6，说明：中等压入配合，适于一般钢件，或用于薄壁件的冷缩配合，用于铸铁体可得到最紧的配合。5.4 主尺销孔与销、T型滑块销孔

23、与销的配合两个配合均为过渡配合，基轴制。参照互换性与技术测量，选定H7/s6，说明：中等压入配合，适于一般钢件，或用于薄壁件的冷缩配合，用于铸铁体可得到最紧的配合。5.5 游标卡尺上轮廓尺寸公差游标卡尺上轮廓尺寸公差可参照互换性与技术测量P30，线性尺寸一般公差等级及其极限偏差值表1-2定为自由公差。5.6 精度分析影响量具测量精度的因素有卡尺的制造误差和测量时操作不当引起的误差。 (1) V型块上两T型槽的平行度误差10.01/100。(2) 两卡爪测量面平行度误差20.01/100。(3) 两卡爪测量面的表面粗糙度均为a0.6， 平面度均为0.02mm，卡爪测量面对齿条分度线的垂直度误差3

24、0.01/100。 (4) 齿轮、齿条按级精度制造。(5) 两齿条分度线在水平面内的距离5 mm。(6) 示值误差：0.02mm(7) 齿轮工作时的关键是齿轮带动左、右两卡爪运动的位置同步性，选用6级精度齿轮、齿条，且在机床上加工一根齿条，再割成两根，所获同步精度极高，所以此影响也不再考虑。(8) 测量过程中操作引起的误差在测量过程中除读数误差和不对零误差外，产生误差的主要原因就是卡尺在键槽中的定位不准，即：a）卡尺在横截面内发生偏转， b）卡尺在轴截面内发生偏转。上述影响在测量时治只要注意保证卡爪两测量面分别与键槽两侧面和内孔表面严密贴合即可消除。6 卡尺的使用及优点该卡尺的测量精度为0.0

25、2mm，适用于公称直径3095mm孔内的平键、半圆键、楔键、切向键等键槽的对称度测量，被测槽的尺寸范围为：bt=103.3mm255.4mm。6.1卡尺的使用方法如下：(1)用标准轴（键槽对称度小于0.0006mm）将大卡尺调零，以消除阿贝误差；（阿贝原则：在设计计量器具或者说测量度零件时，应将被测长度过与基准长度安置在同一直线上。） (2) 将被测工件放置好（在线测量可略去此步骤）。(3) 将小卡尺体沿V型块的导向T型槽向下拉移，直至被测孔的直径位置（此直径位置应反复找正）。(4) 转动旋钮，使左右手两小卡爪靠拢，然后将卡爪伸入键槽内，转动旋钮，使卡爪向两侧移动，要求两卡爪工作面与键槽两侧紧

26、密贴合，再锁紧卡爪。(5) 转动旋钮，使两卡爪向两侧面移动，要求两卡爪工作面与孔壁紧密贴合。(6) 锁紧两卡爪，从液晶数显仪上读数。6.2卡尺的优点：与其它孔键槽对称度测量方法相比，该卡尺由以下优点：(1) 差数值可从尺上直接读出，实现直接测量。(2) 在加工过程中停机即可进行测量，不需卸下工件，然后可根据测量结果调整机床,c从而实现了在此线主动测量，可避免和减少废品，同时大大节省了测量工时和测量成本。(3) 结构简单，制造容易，操作方便。(4) 测量精度高。7 卡尺使用时的注意事项(1) 保持卡尺测量面、齿条和其它传动部分的清洁、润滑。测量后应随手合上量爪，以防灰尘、切削等物损坏齿条。(2)

27、 卡爪移动应平稳，应避免快速移动向尾端碰撞和跌落。禁止将卡尺放在磁性物体上。发现卡尺带有磁性，应及时退磁后方可使用。(3) 调整零位，非专业人员不可拆卸齿轮和齿条。(4) 使用前，应先把卡爪和被测工件表面的灰尘和油污等擦干净，以免碰伤卡爪面和影响测量精度，同时检查各部件相互作用，如尺框移动是否灵活，紧固螺钉是否能起作用等。(5) 使用时，要掌握好两爪面同工件表面接触时的压力，做到既不太大，也不太小，刚好使测量面与工件接触。(6) 在读数时，在工件的同一位置上多测量几次，取其平均读数，从而减小读数误差。(7)游标卡尺不要放在磁场附近（例如磨床铺的磁必工作台上），以免使游标卡尺尺寸感受磁性，影响使用；也不要将它和其它工具有，如驹子、锉刀、凿子、车刀等堆放在一起。(8) 不准把卡尺的卡爪尖端当作划针、圆规、钩子或螺钉旋具等使用，也不可将卡尺代替卡钳或卡板等用。(9) 测量结束后要把卡尺放好，尤其是带导向尺的小卡尺体更应注意，否则尺寸身会弯曲变形。(10)使用完毕后，