Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции
и ордена Трудового Красного Знамени
ВЫСШИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Э. Баумана
РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту на тему
Проектирование и расчёт микронного многооборотного микроиндикатора
2008 г.
Теоретическая часть
Описание задания
Техническое задание. Спроектировать по предложенной схеме микронный многооборотный микроиндикатор
Таблица исходных данных
Исходные данные Обозначение Единица измерения
Вариант
№ 5.2.
Пределы измерения l мм 0...1 Цена деления шкалы С мкм 1 Диаметр шкалы D мм 40 Расстояние между соседними штрихами Х мм 1,1 Допускаемая погрешность измерения d мкм 1 Максимальное измерительное усилие Р Н 1,5 Максимальный перепад усилий dР Н 0,6 Интервал рабочих Т °С 20 ± 5 Габариты прибора L * B * H мм 100 * 65 * 30
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. ............
